本文摘要：摘要：四川牦牛坪稀土礦床位于冕寧-德昌稀土成礦帶上，儲量居世界第三。礦床受S-N向展布的哈哈斷裂及其中的碳酸鹽-正長巖雜巖體控制。礦體以充填方式產于巖石裂隙中并表現出明顯的分帶特征，據此可將成礦作用可劃分為三個期次：SⅠ-霓長巖化期，SⅡ-方解石-
摘要：四川牦牛坪稀土礦床位于冕寧-德昌稀土成礦帶上，儲量居世界第三。礦床受S-N向展布的哈哈斷裂及其中的碳酸鹽-正長巖雜巖體控制。礦體以充填方式產于巖石裂隙中并表現出明顯的分帶特征，據此可將成礦作用可劃分為三個期次：SⅠ-霓長巖化期，SⅡ-方解石-重晶石期，SⅢ-鈉鐵閃石-氟碳鈰礦期，反映了成礦流體的結晶順序。前人研究表明該礦床形成于新生代的碰撞造山環境，因此，礦床深部構造對成礦作用有重要意義。本次研究在礦區內布置兩條可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)線T1和T2，通過2D反演，并結合地表地質填圖，推測哈哈斷裂在礦區中分為兩支。這兩條次級斷裂在深部都為傾向E的低角度逆斷層，并且向下有可能逐漸合并成一條主干斷層，而向上則逐漸變陡，并進一步分成若干條次一級破碎帶，為成礦的有利空間。因此，從深部到淺部，哈哈斷裂可分為3個層次：深層次構造為深度>5km的導礦斷裂，將深部含礦熱液運移到淺部;中層次構造為3~5km的配礦斷裂，控制著礦床的產出位置;淺層次構造為3km到地表的節理裂隙，是直接的容礦構造，含礦流體結晶并充填于其中而成礦。基于以上深部構造特征，建立了牦牛坪REE礦床的成礦模型。
關鍵詞：充填成礦;CSAMT;深部構造;成礦作用;牦牛坪稀土礦
四川牦牛坪稀土礦床為一特大型稀土礦床，目前已探明稀土氧化物(REO)儲量>3萬噸，平均品位為2.95%，僅次于我國白云鄂博及美國加利福尼亞州的芒廷帕斯稀土礦床，居世界第三位[1-3]。牦牛坪稀土礦床受S-N向展布的哈哈斷裂控制，并與其中的碳酸鹽-正長巖雜巖體有密切關系。過去通常認為，與碳酸鹽有關的稀土礦床形成于裂谷環境。然而，近些年地質學家通過對其成因礦物學[4-5]，地質年代學[6-7]，同位素地球化學[8-9]，流體包裹體[10-11]等方面地質特征的研究表明，牦牛坪稀土礦床有可能形成于新生代的碰撞造山環境，成礦物質則可能來自于俯沖的大陸巖石圈地幔的部分熔融[4,10,12]。
因此，礦床深部構造特征對礦床成因的深入研究具有重要意義。然而，目前這方面的研究卻十分薄弱。另外，隨著地表礦體的開采而不斷減少，探明深部礦體成為一項重要任務。因此，有必要加大勘探深度，以查明深部構造及礦化特征。 電阻率勘探能夠為地表以下深部地質特征提供有價值的信息[13]。可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)是在大地電磁法(MT)和音頻大地電磁法(AMT)基礎上，針對大地電磁法信號弱和場源的隨機性強的缺點而發展起來的一種電磁測深方法，實質是人工卡尼亞電阻率測深法。
由于CSAMT方法具有受地形影響小，能穿透高阻容屏蔽層，分辨率高，探測深度大(>2km)等優點，目前已經被國內外廣泛應用于勘探深部地質構造、地下水、地熱、隱伏金屬礦床等方面。例如，Suzuki利用CSAMT對第四系下隱伏斷裂的結構進行探測，控制了4條活動斷層[14];TheodoreandSweetkind對美國內達華州Snake山系隱伏斷層進行CSAMT探測，發現2組不同時代且相交的斷層[15];Chenetal.利用CSAMT技術揭示了內蒙古中興屯銅鉬礦深部隱伏礦體的存在[16]。
目前，牦牛坪稀土礦床的勘探深部多不超過400m，利用CSAMT技術可以有效加大探測深度，查明礦床深部構造特征。因此，本文在系統的野外地質調查的基礎上，利用CSAMT技術對礦床深部構造進行解析，為礦床成因及深部找礦勘探提供新的依據。區域地質牦牛坪稀土礦床隸屬于四川省冕寧縣，位于我國西南著名的冕寧-德昌稀土成礦帶上。冕寧-德昌稀土成礦帶位于青藏高原東部，呈南北向展布，北起四川冕寧，經西昌、德昌，南至攀枝花，長約270km，寬15km。
該帶在大地構造位置上處于揚子板塊西緣[12]，經歷了復雜的構造演化。在元古代表現為巖石圈增生，形成變質基底，并被顯生宙碳酸鹽覆蓋[17]。古生代-中生代為被動大陸邊緣環境，至中二疊世伴隨著地幔柱活動，形成了近SN向展布的攀西古裂谷。新生代(60～45Ma)由于印度-亞洲大陸于的大規模碰撞，導致在青藏高原東側形成碰撞造山帶，并形成一系列新生代走滑斷裂系統，例如西部的嘉黎和高黎貢走滑斷裂帶，中部的巴塘-麗江和金沙江-哀牢山斷裂帶，以及東部的鮮水河-安寧河和小江走滑斷裂帶。
沿著這些走滑斷裂系統形成半連續的鉀質火成巖區，并產生了中國最具經濟價值的金屬成礦省[18]。冕寧-德昌稀土成礦帶內發育一系列與成礦有關的碳酸鹽-堿性巖雜巖體，并受鮮水河-安寧河走滑斷裂帶控制，沿攀西裂谷中央地帶自北向南展布。該帶中除了牦牛坪稀土礦外，該帶還發育有大陸槽、木落寨和里莊等一系列稀土礦(點)。然而，同位素測年資料顯示巖體和礦體均形成于喜馬拉雅期，年齡介于40～10Ma[3,6-8]，表明REE成礦作用形成于碰撞造山環境而不是大陸裂谷環境。
2礦床地質
2.1控礦條件：構造和巖石
牦牛坪礦區主要出露4種巖石類型：(1)礦區西部的堿性花崗巖體，可分為3種，即灰白色中細粒堿性花崗巖，中細粒文象堿性花崗巖和紫紅色堿性花崗巖;(2)礦區東南部泥盆系~二疊系的變質沉積巖，碳酸鹽和玄武巖;(3)變質沉積巖西側出露強烈糜棱巖化的流紋巖帶，順著剪切面理(Sc)有大量長英質脈和碳酸鹽脈侵入;(4)礦區中部侵位于花崗巖體和糜棱巖化流紋巖之間的碳酸鹽-正長巖雜巖體，也是主要的含礦巖石單元。
哈哈斷裂為區域上鮮水河-安寧河走滑斷裂的次級斷裂，為一條NNE向的走滑斷裂。該斷裂走向延伸數十公里，冕西巖體沿斷裂帶多期侵入而呈緊閉斜列帶狀展布，由兩側向斷裂帶，巖體侵入時間變新，表明該斷裂切割深，活動時間長[21]。由于哈哈斷裂在礦區中通過，碳酸鹽-正長巖雜巖體形成一個強烈的剪切破裂帶，在斷裂影響范圍內各類巖石中發育多組構造裂隙，巖石破碎程度由碳酸鹽正長巖雜巖體向東西兩側依次減弱。碳酸鹽-正長巖雜巖體、堿性花崗巖及糜棱巖化流紋巖中發育的大量節理裂隙，多被后期霓輝石、重晶石、螢石、方解石、氟碳鈰礦等多種礦物充填，并成為各種脈狀礦體，從而在礦區中形成南北長2.65km，東西寬300~500m，平面上呈S型的礦化破碎帶。糜棱巖化流紋巖整體較為完整，節理裂隙不是特別發育。
然而在靠近碳酸鹽-正長巖雜巖體的部分，卻發育了大量平行于Sc面理的節理裂隙，其中含礦裂隙寬度多在10~20cm，主要有兩組：(1)走向NNE向的一組極為發育，傾角>70°，大多數傾向E;(2)還有一組走向為NEE向，傾角>70°，多數傾向N。在碳酸鹽-正長巖雜巖體中，節理裂隙極其發育，主要有三組：(1)走向NNE向最為發育，傾角>70°，主要傾向W，少量傾向E，其中發育含礦裂隙寬度最大，多在30~50cm，局部>1m;(2)少量走向NW的，傾向SW，傾角變化大，25°~70°，含礦裂隙寬度在10~20cm;(3)少量走向為近于EW向，多數傾向N，傾角40°~70°，含礦裂隙寬度10~20cm。堿性花崗巖中靠近正長巖的部分節理裂隙比較發育，走向主要為NNE向，多數傾向W，傾角70°，但含礦性相對于正長巖要差，含礦裂隙寬度在10~20cm。
2.2礦體特征
根據礦區內REE礦體寬度及形態的不同，可分為大脈，細脈及網脈狀礦體。礦體以10~50cm的細脈和網狀脈為主，局部可達15m。寬度超過10m的大脈主要產在流紋巖與碳酸鹽-正長巖雜巖體接觸的部位。而在碳酸鹽-正長巖雜巖體內部主要以細脈及網脈狀礦體產出。另外，在靠近碳酸鹽-正長巖雜巖體的堿性花崗巖及糜棱巖化流紋巖中也發育有少量細脈及網脈礦。
根據礦石的結構及分布特征，可分為原生礦和次生礦。其中原生礦為主要礦石類型，包括塊狀和角礫巖狀礦石。塊狀礦石廣泛分布于不同規模的礦脈中，礦石礦物相對簡單為氟碳鈰礦，脈石礦物種類繁多，包括霓石-霓輝石、鈉鐵閃石、鈉長石、透長石、方解石、重晶石、螢石和金云母等。角礫巖狀礦石主要分布于大脈型礦體中，不規則的圍巖角礫(正長巖、花崗巖、流紋巖)被礦脈膠結，表明礦體形成時間晚于圍巖。次生礦不單獨成礦，主要覆蓋在原生礦表面，為含稀土的非晶態鐵錳質黑土[20]。大脈型礦體中礦物組合發育有明顯的分帶特征，從圍巖向中心依次可以劃分為3個帶：
(1)霓石-霓輝石+輝石+鈉鐵閃石;(2)方解石+重晶石±鈉長石±透長石±螢石±霓石-輝石±鈉鐵閃石±氟碳鈰礦±石英;(3)氟碳鈰礦+鈉鐵閃石+金云母±霓石-霓輝石±螢石±方解石±重晶石±鈉長石±透長石。一些細脈型礦體中同樣也具有相應的分帶，但通常發育不完整，尤其是(1)帶往往缺失。
以上3種礦物組合反映了含礦流體的結晶順序，因此根據以上特征礦物的組合特征，并參考前人的流體包裹體測溫結果[10-11]，該礦床可以相應的劃分為三個成礦階段：SⅠ-霓長巖化期，SⅡ-方解石-重晶石期和SⅢ-鈉鐵閃石-氟碳鈰礦期。另外，含稀土的非晶態鐵錳質黑土的礦物組合為：方鈰礦±褐鐵礦±軟錳礦±碳酸鋇礦±菱鍶礦，可將其劃為SⅣ-表生氧化期。
4測試結果
礦區內主要巖石單元的電性特征測量結果。可見，REE礦化的正長巖與其他巖石電阻率值具有明顯的區別。REE礦化的正長巖電阻率值相對較低，為475~1504Ωm，平均997Ωm(<1000Ωm)。而其它幾種巖性巖石的視電阻率平均值都大于2000Ωm。因此可以根據CSAMT反演得到的電阻率的變化來推斷地下含礦構造的分布和規模。
5討論
牦牛坪礦區內低阻異常是由斷裂及其中的REE礦化體引起的。因此，根據CSAMT二維反演電阻率剖面，并結合地表地質填圖，可以預測T1和T2兩條剖面的深部地質結構。T1線中的F1斷層及其中的17號礦體對應于低阻異常帶A，在海拔2500m之上，向W陡傾，向下逐漸轉向E。F2斷層中的2號礦體與低阻異常帶B對應，從地表到海拔2400m，向E陡傾，向下傾角逐漸減小而成為低角度斷層，傾角10°~20°，斷層破碎帶寬約100m。36和49號礦體在地表附件向E陡傾，對應于低阻異常帶C和D，向下到海拔2650m附近與F2斷層相交。因此，2號、36號和49號礦體可能都位于F2斷層的次一級的分支破碎帶中。T1線中較完整的灰白色堿性花崗巖對應于0~12，14~16和20~27處的高阻異常區。
T1線中糜棱巖化流紋巖對應于28~29和30~41點處的高阻異常，其中局部的低阻異常帶E可能是由地表REE礦尾礦導致的。在T2線中，49號礦體對應于低阻異常A，69、46和36號礦體對應于低阻異常B，這幾個礦體都受控于F2斷層，位于F2斷層的次級破碎帶中。
F1斷層及17號礦體則對應于低阻異常帶C。F1和F2斷裂之間的高阻異常，根據地表出露的巖石類型推測為灰白色堿性花崗巖，以及少量的正長巖及糜棱巖化的流紋巖。綜合T1和T2兩條CSAMT線的深部地質構造特征，牦牛坪REE礦區的主控礦構造哈哈斷裂在礦區中分為兩支，即F1和F2斷裂。兩條斷裂在深部為傾向E的低角度逆斷層，并且向下有可能逐漸合并成一條主干斷層，而向上則逐漸變陡，并進一步分成若干條次一級斷層，成為有利的容礦空間。這些次一級的容礦構造在糜棱巖化流紋巖中主要傾向E，而在正長巖和堿性花崗巖中則主要傾向W。
礦產論文范例：當前礦產地質勘查技術方法分析
6結論
(1)受哈哈斷裂控制，礦區內碳酸鹽-正長巖雜巖體、堿性花崗巖及糜棱巖化流紋巖中發育大量的節理裂隙，礦體以充填方式產于這些裂隙中，并具有明顯的分帶特征。(2)CSAMT反演結果表明，在牦牛坪礦區內哈哈斷裂分為兩支，兩條斷裂在深部都為傾向E的低角度逆斷層，并且向下有可能逐漸合并成一條主干斷層，而向上則逐漸變陡，并進一步分成若干條次一級斷層，為成礦的有利空間。(3)從深部到淺部，哈哈斷裂可分為3個層次：深層次構造為深度>5km的導礦斷裂，將深部含礦熱液運移到淺部;中深層次構造為3~5km的配礦斷裂，控制著礦床的產出位置;淺層次構造為3km到地表的節理裂隙，即容礦構造，為成礦熱液的結晶提供空間。
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作者：焦騫騫1，張勝印1，常華誠1，許德如2*，陳根文3，龔玉蓉1
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