智利铜矿石平均品位的简单介绍

智利化石能源缺乏的地质条件

折叠气候特征由于国土横跨38个纬度,而且各地区地理条件不一,智利的气候复杂多样包括多种形态,使得很难用一句话总结智利全国的气候状况。按照柯本气候分类法,在智利国境内至少包括了七种主要的气候亚类型,包括有北部的沙漠到东部和东南部的高山苔原和冰川,复活节岛上的湿润亚热带性气候,智利南部的海洋性气候以及智利中部的地中海气候。全国大多数地区有四个季节:夏季(12月至2月),秋季(3月至5月),冬季(6月至8月)和春季(9月至11月)。折叠自然灾难智利世界上最干燥的地区之一,智利的阿塔卡马(Atacama)沙漠于2015年4月1日,遭遇一场罕见猛烈暴风雨的袭击。暴风雨引发的洪水已致24人遇难,140人失踪。洪水以迅雷不及掩耳之势,横扫山谷,掩埋山庄,摧毁建筑,将摩托车裹挟着带出好几千米。根据路透社消息,智利总统蜜雪儿-巴切莱特(MichelleBachelet)称需耗费15亿美元(约合人民币93亿)来修复洪水和塌方所造成的损失。[4]折叠自然资源智利有着富饶的矿产资源,特别是硝石和铜矿曾先后在智利经济发展史上占有重要地位。16世纪智利发现金矿,17世纪发现银矿,18世纪发现铜矿,此后智利矿业不仅在拉美,甚至在世界上也都占有重要地位。铜矿业是智利经济的重要支柱。2005年智利铜的储量为1.4亿吨,占世界总量的29.79%,居世界第一位,按生产水平计算,可供开采68年。2005年智利生产的精炼铜为530万吨,超过世界总产量的35%,是1990年产出水平的3倍多。智利的铜资源绝大多数集中在中、北部的斑岩型铜一钼一金矿化带中,走向南北延续2000多公里,北起安第斯高原山脉向南延伸到中部圣地亚哥以南的海岸山脉,再向东延伸到接近阿根廷边界。矿带相当于智利领土长度的二分之一,位于秘鲁一智利一阿根延安第斯斑岩铜矿带。智利共有矿床400多个,其中大型和超大型矿床10多个,如世界驰名的丘基卡马塔(Chuquicamata)矿、厄尔特尼思特(ElTeniente)矿、厄尔萨尔瓦多(ElSalvador)矿、安迪纳(Andian)矿、埃斯贡地达(Escondida)矿、洛斯布隆塞斯(LosBronces)矿等。矿床覆盖岩层较薄,水文地质条件好,易采易选。矿石含铜量较高,铜品位在0.55-5%之间,平均品位为0.94%。智利是世界上惟一生产天然硝石的国家,主要产在北方的阿塔卡马沙漠地区。自从发现硝石,这块荒漠就成为智利历史上最富庶的地区。智利的硝石矿分布区域十分广阔,在沿海高原后面,秘鲁边界与安托法加斯塔省之间,硝石矿带长750多公里,宽25~30公里。在离地面0.5~2米的地下,埋藏着1~3米厚的硝石层。硝石是提炼氮、钾、钠、硫等肥料及碘元素的天然原料,也是军事工业必不可少的原料。此外,在炼铜时加入一定比例的硝石可以使铜的纯度提高。除上述矿产外,智利还有铁、煤、碘、铅、锌、锰、水银和石油等矿藏。尤其是铁矿石,其品位很高(含铁量在60%以上),可以跟瑞典铁矿石媲美。

智利科亚瓦西铜矿床

1.地质背景

图7-6 智利北部的科亚瓦西和克夫拉达布兰卡相对位置图

(引自R.H.Sillitoe,1995)

图中标出了罗萨里奥和乌希纳斑岩铜系统的低电阻率的位置,以及乌希纳发现孔的位置

智利北部的科亚瓦西(Collahuasi)矿床位于克夫拉达布兰卡铜矿床以东8km,高程超出后者500m之多(图7-6)。矿区内包含有罗萨里奥和乌希纳两个斑岩铜钼矿床,还产有高硫化铜银(罗萨里奥-波德罗萨)和铜金(拉格兰德)矿脉以及低硫化富锰的银矿脉。这些矿床也是智利北部晚始新世至早渐新世铜矿带的组成部分,矿床以侵位于二叠—三叠纪安山岩质和流纹岩质火山岩内的两个相互分开的斑岩岩株为中心产出。

成矿后断裂错断了罗萨里奥斑岩铜矿系统,其浅部发生位移的部分可能表现为拉格兰德铜金脉系和伴生的石英-明矾石蚀变。薄层的中新世山麓砾石覆盖着罗萨里奥和乌希纳两个斑岩系统的部分地段,罗萨里奥矿床以西5km处的同一套地层中产有温金蒂帕异地氧化物铜矿化(图7-6)。乌希纳的局部薄砾石层上覆70m厚的晚中新世火山灰流凝灰岩,这套凝灰岩基本上掩盖了位于富集带直接上方的所有淋滤铁帽。

罗萨里奥矿床至少含有10亿t矿石,平均含1%铜和0.025%钼(所采用的边界品位为0.45%铜),大部分为浅成带原生矿,但也包括一小部分(3%)氧化矿和再生富集矿。反之,乌希纳矿床为一富集矿体,其辉铜矿带含有1.58亿t矿石,平均含1.66%铜。辉铜矿带以下至少还有4亿t含铜品位0.81%的矿石,所采用的边界品位为0.6%铜。温金蒂帕异地矿床的未侵蚀部分按智利的标准属于小型矿床,含有大约700万t平均铜品位1.9%的矿石,尽管矿区内的总氧化矿资源为5300万t,铜的平均品位为1.3%。据报道,科亚瓦西矿区的总资源量(边界品位采用0.4%铜)为31亿t,平均含铜品位为0.82%。

2.勘查与发现

19世纪80年代到20世纪30年代,印加人曾将科亚瓦西矿区作为铜的来源进行开采。据估计,英国和法国的公司以手工采选的方法生产了33万t铜矿石,含铜25%、银180×10-6、金2×10-6,这些矿石采自波德罗萨和拉格兰德两地富含斑铜矿的高硫化矿脉。20世纪早期,科亚瓦西矿区是智利首位的铜生产地。

智利安纳康达勘查公司的一位地质人员于20世纪50年代晚期指出了科亚瓦西矿区的含铜潜力,但该公司出于几种理由未投入工作,其中包括土地租用方面的复杂情况。这一问题于1978年得到解决;同年,多尼亚伊内斯勘查公司(属于苏必利尔石油-福尔孔布里奇集团)一并获取了科亚瓦西各矿权地。该公司当时正在勘查相邻的克夫拉达布兰卡矿床,而且很熟悉安纳康达公司此前的工作成果。

多尼亚伊内斯勘查公司通过在1978~1979年期间开展的地质工作,认识到以罗萨里奥矿床为中心的蚀变带以及乌希纳矿化系统出露的边缘部分具备斑岩型铜矿的特征。对罗萨里奥蚀变带的地表地质工作因薄层岩屑堆积以及中新世砾石层的覆盖而难以进行,但在为数众多的老采坑和采矿废石堆中观察到的岩石已证明是有启示性的。罗萨里奥蚀变带斑岩型铜矿特征的确定,得益于对石英斑岩、黑云母化安山岩、A和B细脉以及富辉铜矿的含黄铁矿D细脉等样品的确认。通过进入老硐观察也见到了典型的斑岩型铜矿细脉组合。对乌希纳出露的淋滤铁帽的研究采用了与在克夫拉达布兰卡所用者相同的那些技术。

1979年年中,在罗萨里奥开始实施一项包括60多个钻孔的钻探计划。第一个钻孔打到了64m辉铜矿富集带,含1.98%铜和0.014%钼;辉铜矿下面是浅成带原生矿化,其品位向下增至含铜>1%。通过钻探查明了罗萨里奥矿床的边缘地段,包括叠加的高品位罗萨里奥矿脉(前人开采的波德罗萨矿脉的延续部分),并且大致圈出了矿体的富集部分和规模大得多的浅成带原生矿部分。对温金蒂帕异地铜矿床的钻探也见了矿。然而,打在乌希纳矿化系统出露部分的4个岩心钻孔并未打到任何有价值的辉铜矿富集带,其中有一个钻孔未能打到硫化物的顶部。1984年,美孚石油公司决定处置苏必利尔石油公司的矿业资产,致使多尼亚伊内斯勘查公司在科亚瓦西矿区的勘查计划过早终止。

1985年,为了进一步勘查科亚瓦西矿区,谢夫龙(Chevron)、壳牌和福尔孔布里奇三大公司组建了一个合资公司,称为科亚瓦西矿业公司(Compania Min era Dona Ines de Collahuasi)。直到1990年,这些合作伙伴的工作重点一直是对富含斑铜矿的罗萨里奥矿脉进行地表和地下钻探,因为该矿的品位高,可以在铜价低迷的时期提供经济潜力。然而,罗萨里奥矿脉的资源量不够大且场地条件差,加之铜价上涨,使注意力又重新转向罗萨里奥斑岩型铜矿床和科亚瓦西矿区的其他部分,包括乌希纳斑岩系统。

科亚瓦西矿业公司对罗萨里奥斑岩型铜矿床的圈定钻探与对科亚瓦西矿区其他部分的地质评价工作相配合,出于地质评价的目的,特别倚重的方法是卫星图像解译和物探工作。综合的LANDSAT-SPOT图像解译有助于评价罗萨里奥和乌希纳两个斑岩系统的范围,并因此帮助确定了1991年的航磁和激发极化法测区。共完成了大约150测线千米激发极化测量,采用300m偶极长度,探测深度600m。在罗萨里奥斑岩型铜矿系统上面圈出了一个圆形的激发极化异常,以高极化率和低电阻率为特征;一个类似的异常涵盖了乌希纳淋滤铁帽的出露部分以及东面3km处被成矿后熔结凝灰岩掩盖的地段(图7-6)。小于10Ω·m的电阻率与斑岩型铜矿化吻合。乌希纳的激发极化异常与一个具有环形磁力高的圆形磁异常一致,该环形磁力高是黄铁矿晕的反映。

另有几个钻孔在乌希纳出露的淋滤铁帽下面打到了弱矿化,在那时已查明其与一个明显的极化率异常吻合。乌希纳发现钻孔(图7-6)打到了超过100m的辉铜矿富集带,平均含铜>1%,该钻孔打在基岩露头最边部的矿化后熔结凝灰岩附近,因为该处显示出有利的淋滤铁帽绢云母化、赤铁矿化和脉体穿插特征。在当时,发现孔的位置尚处于激发极化测量的范围以外,激发极化测量完成后,所圈出的低电阻带被解释为细脉高强度发育的反映,这一结果对探明熔结凝灰岩覆盖下面的乌希纳矿化富集带的钻探工作起到了指导作用。

在乌希纳圈定钻探计划完成之后,打了一口竖井对富集带进行冶金目的取样。目前的合作伙伴科亚瓦西矿业公司、福尔孔布里奇公司和Minorco公司计划建设一座露天矿和浮选厂,到1998年末开始从乌希纳的富集带中回收铜。而矿区内的氧化矿石,包括来自温金蒂帕异地矿床的氧化矿石,将在一座溶剂萃取电积(EX-EW)选厂内加工处理。矿区的长期前景将取决于罗萨里奥矿床的原生矿。

3.小结

虽然科亚瓦西矿区早在19世纪就是脉状铜矿石的主要产地,但斑岩型铜矿系统的存在直到1978年才被认识到。时隔14年之后,罗萨里奥和乌希纳这两个斑岩型铜矿床才被完全查明。地质解释,特别是对蚀变和淋滤铁帽的解释,对搞清构造复杂且部分被覆盖的科亚瓦西矿区的情况起了重要作用,并导致了两个矿床发现孔的布设。在勘查历史中,相对晚期开展的对整个矿区的激发极化测量,圈出了与两个斑岩型铜矿系统一致的极化率和电阻率异常,而且,隐伏的乌希纳矿床上方的异常已证明对选定钻探孔位十分有用。

智利埃斯康迪达铜矿床

1.地质背景

埃斯康迪达(Escondida)铜矿位于智利北部港口城市安托法加斯塔东南160km处的塞罗科罗拉多(红山)地区,是智利北部一个世界级、隐伏的、较高品位的斑岩型铜矿床,是世界上已知的第三大铜矿床,于1981年3月发现。

埃斯康迪达铜矿床容矿岩石为老第三纪的安山岩。它位于从闪长岩到二长岩组分的复合岩株的中心,与南北和北西走向的断裂控制有关。从区域上看,矿床位于南北向断裂系统与北西向断裂系统交汇部位的热液蚀变带南部。矿床以一个相当平缓的颜色异常为特征,这种异常是由强烈的长石蚀变带向外部的绿磐岩化过渡所致。表层以绢云母蚀变、高级泥质蚀变和硅化作用为主,表明斑岩型铜矿系统相对浅的部分被保留了下来。晚期硫化物脉的出现(部分含硫砷铜矿)正好支持这种论点。在深部常见钾硅酸盐蚀变,但是,沿蚀变带西部边界出露的安山质火山岩中也可见钾硅酸盐蚀变。

铜矿化与第三纪中期的闪长斑岩—二长斑岩有关,它们侵入到第三纪早期的安山岩中。主要斑岩有三种:埃斯康迪达斑岩、大科罗拉多斑岩和流纹岩斑岩。埃斯康迪达斑岩由二长岩相和闪长岩相组成;大科罗拉多斑岩在岩相上与埃斯康迪达斑岩类似;流纹岩斑岩由几个穹窿状的侵入体组成。对铜矿化来说最重要的是埃斯康迪达斑岩,它呈南北拉长形状,面积1200×700m2。

埃斯康迪达矿床约4.5km长,2.5km宽,深度超过600m(图7-7)。矿床包括一个主要的高品位辉铜矿富集带,其面积为4.5×1km2,厚度为20~500m。最好的硫化物富集受北西向地堑构造控制,位于最高品位的矿胎之上。硫化物富集产生的铜品位为2%~5%。矿床下部为次生富集带,厚50~500m。在富集带中,辉铜矿和铜蓝交代了原生的黄铜矿和斑铜矿。这种经富集的矿石中,辉铜矿和铜蓝含量占总硫化物含量的10%以上,是经济意义最大的矿石类型。

图7-7 智利埃斯康迪达矿床表生辉铜矿层的地质剖面示意图(6号钻孔为发现孔)

(引自F.J.Ortiz等,1985;J.D.Lowell,1991)

1981年4月,对埃斯康迪达地区的矿石储量初步估算为2.3亿t,铜的平均品位为1.5%,即含铜345万t。据1995年的资料,埃斯康迪达富集矿的地质资源量为17.6亿t,铜品位平均1.59%,其中可开采量为6.62亿t(铜品位为2.12%)。深成的铜含量可能小于0.5%,但是,在品位至少为0.8% Cu的地方出现了黄铜矿 斑铜矿矿化。1997年,又在该矿床开采区以北5km处发现埃斯康迪达北矿床,铜储量1295万t,平均铜品位0.88%。埃斯康迪达铜矿于1990年投产,几经扩建,其铜年产量已超过100万t,成为世界生产量最大的铜矿山。

2.勘查与发现

埃斯康迪达地区过去一直是各矿业公司和个体地质人员进行地质找矿的远景区。大约在20世纪50年代中期以前,塞罗帕斯科公司的地质人员就对该地区进行过调查。埃斯康迪达铜矿床的发现经历了以下几个阶段。

1978年10月,美国斑岩型铜矿专家J.D.洛厄尔向犹他国际公司提出斥资450万美元执行一个名为阿塔卡马(Atacama)铜矿勘查项目的建议,以便在智利境内的安第斯山北部卡拉马和印加—德奥罗两个城市之间的地区勘查隐伏的斑岩铜矿床。该项目的提出主要基于以下几点考虑:①该区沿西部断裂(呈南北向延伸至少600km,宽5~30km)的成矿带内集中了一些大的斑岩型铜矿和许多热液蚀变带;②该区至少有50%的面积被冲积物和(或)成矿后的火山岩覆盖,对寻找隐伏斑岩型铜矿来说是有潜力的;③该区岩石覆盖厚度较薄,可以采用成本较低的反循环钻勘探;④成矿前的岩石露头很多,足以进行地质填图和地球化学取样,寻找同心带状硅酸盐蚀变晕和矿化晕;⑤当时在智利北部尚未进行过以较大间距的钻孔支持的勘查项目(草根勘查)。结果,犹他国际公司和格蒂石油公司制定了一项联合风险勘查项目,由J.D.洛厄尔担任项目负责人。

1978年12月开始了阿塔卡马项目的第一期工作,主要是研究前人的文献资料,并在所选择的大部分地区进行踏勘飞行,选出5个有意义的可进行更详细调查的地区。

在1979年执行计划的第一年中,对卡拉马和印加-德奥罗之间的狭长地带进行了区域河流沉积物地球化学取样和粗略的地质观察。取样工作是沿着穿过探区的三条北北东向纵向剖面,采集河流沉积物样品,取样间距为lkm。同时对从各个方向穿越该带的干涸水道和主要沟壑也进行了取样。共采集约1400个样品,从中发现了约30个异常带,在统计分析的基础上确定的异常值为:Cu>80×10-6,Zn>100×l0-6,Mo>10×l0-6。

1980年又采集670个样品,对异常进行了重新检查,发现30个异常中只有10个对阿塔卡马项目有意义,其中,最令人瞩目的一个异常是位于埃斯康迪达和萨尔迪瓦尔之间的“P”区域异常(图7-3),因为它的Cu、Mo、Zn异常值高,而且与出露的成矿前岩石显示出的热液蚀变和淋滤帽关系密切。在“P”异常区采集的约50个河流沉积物样品,显示出以下异常区:Mo异常,Mo值为(12~22)×10-6;Cu异常,Cu值为(90~582)×10-6;Zn异常,Zn值为(105~325)×10-6。

根据上述情况,进行了系统的地球化学取样和淋滤帽研究,重点是埃斯康迪达的塞罗科罗拉多地区。在面积为1800×l300m2范围内,按100m间距的剖面每50m采1个样品,共采集313个样品,化验Cu和Mo。

Cu含量为(10~660)×10-6,勉强算作异常值。但在一个闪长岩岩墙附近,Cu含量达1%。约30%的样品Cu>100×l0-6,仅有90%的样品Cu>200×10-6。这些异常带多分布在埃斯康迪达远景区的塞罗科罗拉多地区。Mo 含量为(1~480)×10-6,有两个“风暴值”为0.3%。约有40%样品Mo含量中等(>20×10-6),13%样品为高异常值(>50×10-6)。Mo异常也位于塞罗科罗拉多有强烈硅化的岩石出露地段(图7-4)。

H.考特赖根据310个具有代表性的地球化学样品研究了埃斯康迪达地区的淋滤帽。他认为:①在塞罗科罗拉多的露头上,黄铁矿是最多的先期硫化物矿物,而黄铜矿和辉铜矿比较少,多数样品中都含黄钾铁矾,说明硫化物应产在较浅的部位;②广大地区普遍硅化,石英细脉较少,具有明矾石等蚀变矿物,而且发现硫化物受热液淋滤作用的证据(有许多显示弱褐铁矿化的空洞),表明埃斯康迪达矿化位于斑岩型铜钼矿系统中的较高部位;③埃斯康迪达地区不存在重要的辉铜矿富集作用,只在局部地区可能有很薄的一层侧向延伸有限的辉铜矿;④较强的原生矿化作用可能发生在地表以下1000m深处,中等至高的钼值支持了这种可能性。H.考特赖建议打4个钻孔验证这个深部的原生矿目标。

在埃斯康迪达地区,几乎所有露头均难以见到铜矿化现象,只有在新鲜的厚层闪长斑岩岩墙的断裂中才见有外生铜矿物——硅孔雀石。在地表下20~30cm处可见到铜的硫酸盐矿物,呈孤立的斑点出现。在该区西南部偶尔可见到绿松石。

前面谈到的一些地质特征似乎令人失望。例如,淋滤帽的性质不大有利,淋滤帽中的褐铁矿和铜含量与其他富的斑岩型铜矿床的铁帽相比较低;从硅酸盐蚀变-矿化垂直分带的典型模式来看,埃斯康迪达矿化似乎处于上部层位。这一切令人怀疑该地区是否值得转入钻探阶段。J.D.洛厄尔不同意这些看法,认为H.考特赖对淋滤帽的解释是对阿塔卡马沙漠中部这样的极端干旱条件特有的异乎寻常的地表风化机制(超常淋滤)效应的片面解释。他指出,塞罗科罗拉多的淋滤帽中有一小部分褐铁矿的颜色和结构,具有与下伏的高品位表生辉铜矿层有关的淋滤帽的特征,说明在埃斯康迪达地区是有辉铜矿层的。而且,塞罗科罗拉多淋滤帽中的铜含量比一般观测到的铜含量少25%。他认为,在阿塔卡马沙漠中部普遍存在的异乎寻常的风化条件所形成的淋滤帽,与其他地区的淋滤帽相比是具有不同特点的。显然,处于阿塔卡马沙漠最干旱地区的斑岩型铜矿床之上形成的淋滤帽的上部,即地表部分,发生了很大变化,一方面是因为石英发生了重新活动,另一方面是因为褐铁矿从含硫化物的空洞中淋滤出去了(超常淋滤作用)。就埃斯康迪达地区而言,这种近地表作用可以使由辉铜矿产生的大多数赤铁矿淋滤帽的典型结构受到变化或破坏。然而,在淋滤帽中也有大量由辉铜矿形成的未受到改变的褐铁矿,说明该区的远景是令人鼓舞的。

因此,1981年1月决定对该区进行勘查,其依据是:(1)在河流沉积物中表现有Cu、Mo、Zn区域地球化学异常,而异常中心位于塞罗科罗拉多-萨尔迪瓦尔地区;(2)在埃斯康迪达地区周围有一些边缘的多金属矿床;(3)产出很大的、分带明显的硅酸盐蚀变相;(4)有浸染状辉铜矿形成的褐铁矿存在的确凿(但不明显)证据;(5)淋滤帽中的钼含量异乎寻常地高;(6)实施阿塔卡马项目的基本手段切实可行,即采用较便宜的、快速的钻机机组就可探明许多斑岩型铜矿目标,而每一个目标都有发现辉铜矿富集层的一些有利标志。

最初,埃斯康迪达地区的主要勘查目标是位于塞罗科罗拉多和塞罗萨尔迪瓦尔蚀变露头之间,即斑岩型铜矿床核心所在地的冲积物下面的表生辉铜矿层。为此,总共设计了5个钻孔,间距为1~1.2km,深度为152~182m。从1981年3月3日起,8天内打了5个垂直孔。这些钻孔在穿过12~76m的覆盖层后,打到了安山岩、微闪长岩、石英斑岩和石英长石斑岩,都显示出绿磐岩化和早期的绢英岩化蚀变。伴生矿物主要是稀少的褐铁矿和斑点状氧化铜,产在上部淋滤带中,Cu含量最高达0.25%。

由于上述成果,普查钻探证实了塞罗科罗拉多的淋滤帽,于是又设计了第二批4个大间距垂直钻孔,从1981年3月13日开始到3月21日结束为止,孔深303~457m,总进尺1376m。第一个钻孔(RDH6)位于塞罗科罗拉多北坡,打穿241m厚的强烈淋滤帽,穿过一层52m厚的富辉铜矿,平均铜品位 1.51%,往下又穿过另一层富集带,但铜品位只有 0.68%;第二个钻孔(RDH7),位于塞罗科罗拉多南部,先打到一层137m厚的淋滤帽,再打到73m厚的次生辉铜矿矿石层(铜品位0.68%),往下又打到55m厚更富的矿层(铜品位1.52%),下面是一层37m厚的表生硫化物矿层(铜品位0.68%);第三个钻孔(RDH8)打在褐铁矿标志十分明显的石英-绢云母蚀变带边缘,打穿22m厚的铜氧化物矿石(铜品位0.80%)和一层25m厚的铜硫化物矿石(铜品位0.67%);最后一个钻孔(RDH9)位于塞罗科罗拉多的中东部,它打穿了一层365m厚的强烈淋滤帽,见到了铜品位达1.3%的厚91m的硫化物矿石层。

3.小结

智利埃斯康迪达斑岩型铜矿的发现过程,给我们提供了一些重要的思路和启示,值得我们参考和借鉴。

1)这个矿床并不是因为哪个地质学家做出了英明的具体预测,或只看准一个目标就打钻发现的,而是结合普查区的特点,制定了周密而又切实可行的勘查计划,利用常规的勘查程序和勘查方法,包括踏勘性地质和地球化学调查,基础性的区域和局部地质调查和填图,仔细的野外观察,一步一步的筛选异常,最后钻探验证而发现的。没有使用特别昂贵的尖端技术,而是采用最一般的常规方法,在从提出计划到发现矿床总共不到两年半的时间(1978年10月~1981年3月)内,发现了这个世界级的隐伏矿床。

2)埃斯康迪达矿床是在已知成矿带内已知远景区内发现的。“就矿找矿”和在已知成矿区内开展矿产勘查仍是现代找矿的原则,并不过时。南美安第斯斑岩型铜矿带在智利境内长达500km,埃斯康迪达矿床就发现在已知大矿床丘基卡马塔和埃尔萨尔瓦多之间,也就是说,是在成矿带内两个大矿床之间的“空白区”,这种“薄弱地带”应给予重视。

3)智利斑岩型铜矿的产出环境与美国西南部斑岩型铜矿床有相似之处,勘查埃斯康迪达斑岩型铜矿的阿塔卡马项目负责人J.D.洛厄尔就是美国斑岩型铜矿专家。他不仅在智利北部勘查项目中采用了类似美国西南部已获成功的“覆盖区项目”的组织形式和管理方法,而且运用了类似美国西南部斑岩型铜矿的成矿模式,即斑岩型铜矿系统特有的蚀变-矿化同心带状模式。在勘查工作上首先把斑岩型铜矿系统的外环作为勘查目标,用宽间距钻孔了解蚀变带和矿化带的几何形状,进而圈定可能含矿目标的范围。一旦圈定了矿化带的大致范围,再根据地球化学异常,确定勘查钻孔的位置,集中勘查矿化核部。这种对勘查斑岩型铜矿极其有效的“蚀变模式”在世界上具有普遍意义。

4)在勘查工作过程中,即便利用相当成熟的矿床模式,也必须依据具体地区的实际情况,进行扎实的基础观察,善于解决一些对勘查工作具有决定意义的特殊的或关键性地质问题。

在埃斯康迪达矿床发现过程中,曾经见到一些与其他斑岩型铜矿不同的地质特征,特别是淋滤帽中的铜含量和褐铁矿含量与其他富矿的斑岩铜矿床的铁帽相比要低。如何解释这些似是而非、表面上的不利现象,就成为埃斯康迪达地区能否继续进行勘查的关键问题。富有经验的勘查人员根据以阿塔卡马沙漠极端干旱的气候条件下特有的超常淋滤作用,从理论上清楚地解释了所见到的各种现象,使该区淋滤帽性质与众不同,褐铁矿、铜含量较低的问题迎刃而解,再加上其他因素的综合分析,做出了正确的勘查方案和钻探计划,最终发现了世界级的斑岩型铜矿床。

智利坎德拉里亚铜金矿床

1.地质背景

坎德拉里亚(Candelaria)铜金矿床位于智利北部阿塔卡马省,地处海岸科迪勒拉山脉,在科皮亚波以南20km。矿床是蓬塔-德尔科夫雷(Punta del Cobre)矿区的西部延伸部分,该矿区位于科皮亚波河以东(图11-31)。

图11-31 智利坎德拉里亚隐伏铜-金矿床及周围地区的激发极化响应

(引自P.J.Ryan等,1995)

铜金矿化出现在早白垩世以熔岩流和火山碎屑岩为主的安山质岩石中,隐伏在一套厚石灰岩之下,其地层位置相当于赋存在矿区东部有部分露头的铜金矿的位置。由于在西边不足1km处出露的白垩纪中期岩基的侵位,使得这些岩石受到了接触变质和交代作用。但是,导致成矿的确切侵入作用尚不明了,因为在矿体内或其近旁除岩墙之外没有发现其他证据。

该铜金矿床从形态上看基本上是层控的,其中部的厚度超过350m。从与蓬塔-德尔科夫雷矿区其他地方的铜金矿床的类比来看,构造控制可能是重要的。矿石呈黄铜矿脉、细脉、角砾充填物以及粗粒到细粒浸染体产出,伴生有占10%~15%体积的磁铁矿,其次是黄铁矿和少量磁黄铁矿。伴生蚀变没有明显的分带现象,蚀变表现为主要是在下部70%矿体中普遍存在的黑云母以及钙硅酸盐的发育,后者以阳起石和方柱石为主。上覆石灰岩发生了钙硅酸盐蚀变,但是伴生铜-金矿化的数量相对有限;然而,在布朗斯(Bronce)和拉尔(Lar)两地有小型的富金含铜夕卡岩体出露(图11-31),它们位于坎德拉里亚矿床上方。

坎德拉里亚矿床的可采储量为3.66亿t,铜品位为1.08%,金品位为0.26×10-6,用铜的边界品位0.4%圈定,3.66亿t矿石含有铜395.28万t、金95.16t。同品位矿石的地质储量为6亿t。

2.勘查与发现

蓬塔-德尔科夫雷矿区的铜矿生产始于17世纪。自19世纪以来,有几家智利公司在该矿区经营了几个小型地下矿山。1981年,费尔普斯道奇(Phelps Dodge)矿业公司买下了其中一家公司(奥霍斯-德尔萨拉多矿业公司)66%的股权,4年后又买下该公司的其余股权。在拥有100%股权之后,费尔普斯道奇公司当即决定,应当把奥霍斯-德尔萨拉多公司的部分利润用于蓬塔-德尔科夫雷矿区的勘查。勘查目标是金含量高的硫化物铜矿,以帮助补偿1985年低迷的铜价。所调查的几个探区包括拉尔矿山,该地为一小型(约20万t)氧化铜-金夕卡岩矿床,与几个在产矿山隔河相望(图11-31)。奥霍斯-德尔萨拉多公司曾在1981~1984年期间对氧化矿进行过小规模开采(约1800t),但后来放弃了该矿产地,因为金的回收量不尽人意。1985年底,拉尔矿山再度中选,并进行了冲击钻探,以探测和定量查明沿倾斜向下的硫化物带。1986年年中,33号钻孔在打到预定深度后继续钻进,穿过70m厚的无矿安山岩,最后打到了20m厚的硫化物和磁铁矿矿化,铜的平均品位为1%,金为0.3×10-6。

此阶段,在拉尔矿山以100m线距试测了3条激发极化剖面,圈定出一个中等强度的极化率异常(图11-31)。因此,奥霍斯-德尔萨拉多公司购买了一台二手钻机,用于验证该异常。1987年初,在与33号孔相同的孔位打了第一个钻孔(图11-31),见矿厚度>50m,铜的平均品位近2%,另外还有数量可观的金。在33号孔位以北和以南打的钻孔也见到了铜矿化。至此,坎德拉里亚矿床的北部已被发现了。

1987年期间打了25个钻孔,网度为50m×50m。对矿带进行了取心和冲击钻探。同时在全区进行偶极-偶极激发极化测量和地面磁测,两者都获得了大片异常。共完成了大约215km测线的激发极化和地面磁测工作,测线间距100m。偶极间距先采用100m,然后是50m,而磁测读数间距为25m。极化率响应(图11-31)对圈定矿床北部帮助不大(这部分矿床隐伏在厚石灰岩覆盖层下面),但是导致了矿床南部的发现,这部分矿床是位于厚度仅约40m的冲积层之下的一些隐伏露头。再靠西边的一些大型极化率异常类似于坎德拉里亚矿床上方的异常(图11-31),但都是由岩基接触晕中的黄铁矿引起的。大型的地面磁力高对圈矿或确定钻孔位置没有帮助。

继发现该矿床之后,在矿区完成了16km2的1:5000地质填图,并在矿床本身完成了1:2000的填图工作。1988年,在整个矿区进行了一次航磁测量,揭示出坎德拉里亚地区存在与地面测量结果相似的强梯度异常。后来对其中的一个磁力高进行了钻探,发现了位于东北部的阿尔卡帕罗萨(Alcaparrosa)卫星矿床。

在1987~1990年勘查和圈定坎德拉里亚矿床期间打了325个钻孔,岩心钻探总进尺98600m,冲击钻探进尺36600m。矿体内的钻孔网度为50m,周围地段的钻孔间距为100~400m。为了证明矿体的连续性并采集冶金试验样品,打了一口2090m的斜井。1989年,将总量达72455t的不同矿石类型的代表性样品送往奥霍斯-德尔萨拉多浮选厂处理,结果表明,铜的回收率将超过90%。

1991年年中,萨米托莫金属矿业公司购买了坎德拉里亚矿床20%的股份,1994年底露天矿/浮选厂开始生产。

3.小结

坎德拉里亚铜-金矿床是在全矿区范围内实施富金铜矿勘查计划的第一年之后发现的。但在该发现中,偶然找到宝藏的运气是一个重要因素,因为,事先并未提出任何理由或概念要对位于所评价的铜-金矿床之下的无矿岩石进行钻探。实际上,当时谁也没料到在科皮亚波河以西的无矿石灰岩下面可能存在蓬塔-德尔科夫雷型的矿体。

钻探、地质模拟和激发极化地球物理方法推动了坎德拉里亚矿床的勘查工作。地球化学没有起到什么作用,因为该矿床没有露头。尽管20世纪90年代初期由于矿权纠纷矿床勘查工作被迫延迟,但是从发现到投产仅仅用了8年。

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