澳大利亚埃卢拉锌铅银矿床

如题所述

1.地质背景

埃卢拉(Elura)锌铅银矿床位于澳大利亚新南威尔士州中间偏北的科巴镇北北西方向43km处,是科巴矿田最北边的矿床。矿田产在一个呈舒缓波状起伏的地区,其地貌是第三纪或第三纪以前的准平原面受到轻微侵蚀而形成的。因此,基岩一般受到强烈淋滤,土壤发育不良。该区地处半干旱气候带,年降雨量约350 mm。

科巴矿田中赋存着澳大利亚显生宙地层中最大量的贱金属聚集,估算的矿床金属量为铜100万t、铅160万t、锌260万t、银4000t、金70t,这些金属包含在大约8500万t矿石之中。与澳大利亚其他显生宙大型贱金属矿床不同,科巴矿田的矿床既不是产在火山岩内,而且与火成活动也没有明显的关系。该矿床与世界上其他地区的主要矿化之间也少有相似之处。

科巴矿田的矿化赋存在以浊积岩为主的科巴超群之中(图12-10),这套地层于早泥盆世时期沉积在一系列海槽和盆地内以及大陆架附近,沿着再活化的基底断层展布。在北部,主要拗陷称为科巴盆地。包括埃卢拉矿床在内的盆地西部北东向褶皱发育,主要形变可能发生在中泥盆世时期,也有人认为发生在晚泥盆世至早石炭世时期。整个区域经受了低绿片岩相变质作用。

图12-10 科巴以北地区地质图

(引自L.Schmidt,1990)

所反映的是1976年主要勘查阶段结束时的认识;1987年时的认识与之基本上相同,但有部分变更

埃卢拉矿床的容矿岩层厚达700m以上,由以中度形变的单一泥岩/粉砂岩为主的浊积岩组成,与科巴的CSA粉砂岩相当。矿体产在一个背斜或穹状构造的核部,矿体周围发育有5~70m宽的蚀变晕,其中含有少量不规则状和浸染状的硫化物矿化和肉眼可见的菱铁矿变斑晶。不对称分带的隐性外部围岩蚀变晕伸展至距矿体350m处,其中的绿泥石和钠长石受到破坏,方解石逐渐转变为铁白云石和菱铁矿,绿泥石化仅局部见于矿体东侧。

矿体为一南北向伸长的垂向管状体,断面大致呈椭圆形,横向最大长宽为210m×115m,经钻探圈定的矿化深度至少达700m。矿体顶部100m深度以上已完全氧化,形成铁帽。在南部铁帽下面,形成了2~4m厚的表生硫化物和氧化物矿化,其中富集了Pb、Cu、Ag和Au。原生硫化物(以含量降低为序)为黄铁矿、闪锌矿、磁黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、黝铜矿等。主要脉石矿物为菱铁矿和石英,伴有少量绿泥石、白云母、长石和重晶石。

矿体分为三种主要矿化类型,即硅质矿石、块状矿石和磁黄铁矿矿石。整个矿体均显示“硫化物层理”,由富含黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、石英和菱铁矿的毫米尺度矿物条带构成。这些条带呈南北向近直立产出。矿体内还发育一种近水平的“扩容层理,”由充填在富黄铁矿条带内的石英-菱铁矿构成,明显晚于硫化物层理。

矿床成因目前尚无定论,现有资料有利于热液交代成因,但也有人主张同生成因。

2.勘查与发现

科巴地区的采矿活动可以追溯到19世纪后半叶,此后一直在断续进行,随金属价格的波动而起落。采矿生产发生在三个不同的时期,即1871~1921年、1936~1952年和1965年至今。1871~1903年期间从氧化矿和表生富集矿石中生产铜和少量金,1903~1921年期间主要从原生矿石中生产铜。1936~1952年期间,金是最有价值的产品,同时也生产一些铜,主要出自原生矿石。CSA矿山的生产自1965年以来一直在进行,主要从原生矿石中生产铜,也生产一些铅锌。埃卢拉矿山的锌铅银生产始于1983年3月。

科巴矿田的大多数矿床都是在1870~1900年期间用传统探矿方法发现的,往往由经验丰富的地质学家进行观察并辅以粗略但有效的地球化学方法。自那一时期以后,只发现了两个新矿床,即达普维尔和埃卢拉矿床,两个矿床的发现都是应用地质学并继之以地球物理和地球化学测量的结果。

科巴矿田的系统勘查始于20世纪40年代,由新南威尔士州地调局、澳大利亚矿产资源局和一些私人团体进行,目的是为战争找铜。有关地质学家认为矿化受构造控制。具有重要意义的是,当时已认识到磁异常与一些矿床的关系。达普维尔矿床的发现就是这项工作的成果。

20世纪50年代中到晚期,布罗肯希尔南部有限公司开始对科巴矿田产生兴趣,矿田从此进入现代勘查时代。该公司的勘查人员进行了区域地质填图和航磁测量(航高90m,线距400m,10nT等值线),对圈出的众多磁异常用自然电位法和频域激发极化法(偶极距90m)做了验证。现在都知道,当时使用的物探仪器在科巴地区大部分地段的复杂的电性条件下基本上是无效的。尽管如此,一种基本研究程序仍得以确立,并且在CSA矿山重开之后的勘查热潮期间由其他一些公司予以进一步完善。物探仪器的改进和以原子吸收光谱为基础的低成本灵敏地球化学测量方法的引入,使调查工作越来越有效。

1970年,电解锌(EZ)公司对科巴型矿床发生兴趣,呈交了在科巴以北地区进行勘查的许可申请(图12-10)。此后启动了一项勘查计划,这项计划导致了埃卢拉矿床的发现。该公司决定在这一地区进行勘查是基于这样一种认识,即以往的勘查活动并未排除科巴群(后一并归入科巴超群)沿走向延伸到已填图范围北面的可能性。以往的勘查人员认为,科巴群是从科巴一带先向北然后向北北东方向延伸,但在推测的延伸方向上只见到了基底岩石。而EZ公司则认为,真正的延伸方向可能是北或北北西。

勘查计划于1971年12月正式开始,此后确定的工作程序是基于当时的观察结果:矿化只局限于科巴群内的大科巴板岩和CSA粉砂岩,而且含有磁性矿物,可以用航磁方法探测到。1972年5月以前的路线填图表明,科巴群确实向北延入勘查许可区,因而决定将计划继续进行下去。1972年5月由大地测量公司进行了详细航磁测量,线距300m,航高90m,灵敏度0.5nT。由于当时认为处在路线填图区西部边缘的安菲西厄特组地层不属于有利的容矿岩石,因此基本上未对其进行磁测。1972年5~10月对勘查许可区进行了1:25000比例尺填图,以确定各填图单元的范围。出于种种原因,1972年的勘查工作出现了一些失误。

通过航磁测量圈出了25个异常,包括埃卢拉异常。埃卢拉异常的特征非常类似于科巴型,但开始时并未得到重视,仅仅被排在第15位,因为其处在测区边部且对其真实形态存在疑问。1972年11月底开始对磁异常进行地面检查,在埃卢拉之前检查的11个异常均因地面赤铁矿引起的短波长响应而受到严重影响。但是,1973年1月对埃卢拉异常进行检查时立即就认识到,它不同于所检查过的其他异常;它只有500m宽,但异常值达150nT,而且实际上不存在短波长噪声。

1973年3月开始布置测网进行地面磁测,4月开始进行基岩地球化学测量。1973年5月获得的地球化学结果表明,以100m线距、25m点距采集的风化基岩样品中存在高达3000×10-6的异常铅值。粉碎岩石样品用螺旋钻采集,样品过筛至80目后用原子吸收光谱法分析Cu、Pb、Zn。最初的取样深度因存在基岩鉴定问题而定为9m,经一段时间工作后最终减至1.8m。异常最强地段的最终线距加密为50m,点距加密至10~5m。螺旋钻取样工作经扩展后断续进行到1973年9月,在此阶段已圈出一个强度有变化的异常,其走向长度约1200m(图12-11)。为了获得地质和土工学数据,进行了有限的坑探和基岩取样。

1973年8月完成了垂向电测深(VES)和梯度排列激发极化(IP)测量,测量中采用1000m电流偶极和50m电位偶极,读数间距25m。所圈出的IP异常与最大磁异常区重合(图12-11),据VES数据解释出的风化深度为90m。

在完成了上述物化探工作之后,本打算于1973年10月打两个金刚石钻孔,但由于处理该区勘查权事宜而延迟到1974年。当时认为异常出现在不整合覆盖在科巴群上面的安菲西厄特组地层内,因此谋求扩大勘查许可区以便把这套层序的下部包括进来。1973年12月至1974年1月期间,进行了重力、磁法和电磁法测量,圈出的一个清晰的重力异常与磁异常重合。

金刚石钻孔E1于1974年2月3日开钻,目的是验证地面Pb-As地球化学异常下面的磁性、重力和激发极化异常。E1钻孔于2月12日在孔深102m处打到了铁帽,2月16日在133.5m处打到硫化物矿化,此后20m穿过了表生富集带,然后是部分淋滤的硫化物矿化,于152.4m处终孔。E2钻孔的目的与E1相同,虽然打到约85m的硫化物矿化,但在见矿孔段上方的地面未见异常地球化学响应。设计E3钻孔的目的是穿过E1下面的硫化物矿体,钻进结果表明,矿体并不是像地面勘查资料所指示的NE-SW向简单板状体。E4钻孔的布设垂直于头3个钻孔见矿孔段所界定的平面,此后的一系列钻孔均大致平行于E4钻孔的方向排布(即呈东西向)。

图12-11 展示地面磁性、重力、梯度排列激发极化和基岩Pb异常重合情况的综合平面图

(引自L.Schmidt,1990)

本加卡赫异常据认为是一个次生地球化学异常,叠加在一个更大的沿古坡面发育的异常之上,不具任何地球物理异常

在终止于1976年的主要勘探阶段内用三台钻机共打了24个钻孔。总进尺11723m,所查明的矿石资源量约2700万t,含锌8.4%、铅5.6%、银139×10-6。此后施工的钻孔是为了开辟矿山场地而更准确地定界,20世纪80年代中期施工的钻孔则是为了探测深部的矿化。1976年10月至1977年11月开凿了一口165m深的勘探竖井,并在井底掘进了一个穿过矿体的石门,以获得冶金试验样品。矿山开发于1980年开始进行,1983年3月投产。

3.小结

从1971年12月EZ公司开始实施其在科巴以北地区的勘查计划,到1974年2月12日埃卢拉E1钻孔见矿,其间历时仅两年零两个月。考虑到勘查计划实施前当地的基础地质研究程度并不太高,取得这样的发现可谓高效。

地质填图在确定勘查区内是否存在有利容矿岩石方面是一种不可或缺的手段。但回过头来看,这项工作存在若干不足之处。其客观原因是区内存在的岩石类型有限、风化严重且露头不良,但主要原因是对区域地质框架的误判。直到1974年年中,也就是发现埃卢拉矿化几个月之后,安菲西厄特组地层与科巴群的关系才得以查明。按照新的认识,安菲西厄特组应属科巴群,而且与含有科巴矿化的大科巴板岩和CSA粉砂岩部分相当。1972年时因误认为安菲西厄特组地层分布区“无含矿远景”而决定将其排除在一系列工作之外,今天来看是一个代价高昂的失误,这一失误险些影响到对埃卢拉异常的正确评估。

各种物探方法在确定勘查目标时效果不一。与磁异常和IP异常重合的1.25mGal的重力异常指示地下存在一个600万~3000万t的高密度体(取决于所采用的模型),这在钻探之前是一项令人鼓舞的成果。激发极化法在勘查期间的作用有限,其原因是当时可供使用的仪器无法克服测区复杂的地电条件。但是,这种条件也为许多物探测量方法和仪器设备提供了很好的试验场所。化探是圈出磁异常后采用的初步地面检查技术,化探异常提供了有关矿化的不少信息。但总的来看,化探技术在埃卢拉地区未得到像物探方法那样广泛的应用。

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