江西武山铜矿地质地球化学特征及找矿预测

陈隆辉，熊光强

（江西省地质矿产勘查开发局物化探大队，江西 南昌 330000）

江西是我国主要的矿产资源输出地区，境内含有大量的矿床、矿体以及矿石，同时，江西省区域多山脉，这也是形成较多矿产的重要原因之一。武山位于江西的西北部地区，地势险峻，山体较高，同时有着极为丰富的矿产断裂带，并且以铜矿为主要的矿产资源类型。所以，在这样的背景之下，江西武山也逐渐成为长江中下游关键的金属成矿带之一，与地区未来的发展以及经济效益的提升有着密切的联系。不仅如此，江西的矿田与其他区域的矿田相对比，还有着其独特的优势，那就是开采条件相对简单、难度小，面积大，易于搬运，且矿产品的质量较好。除此之外，此矿区还形成了“多位一体”的成矿模式。此种成矿模式是江西铜矿区所独有的，具有一定的地域性[1]。武山矿区的岩体矿床分布与长江地区的矿体方向基本保持一致，都呈现西北——东南方向。同时武山西北地区成岩成矿带还存在较多的断裂、碎裂矿床，这些矿床几乎都处于破碎的状态，且分散于山体的周围，致使山体的南缘处褶皱增多，压力加大，很容易造成更大规模的矿体崩塌[2]。地球化学特征也是此区较为典型的一种特殊情况，主要表现了对于矿田的控制程度以及可能发生的化学反应。韧性剪切带的分离、断裂一定程度上会影响地球化学特征，使铜矿床的基底褶皱发生变化。因此，对江西武山铜矿地球化学特征及找矿预测进行分析研究[3]。通过较为科学的手段以及设备对于矿山的基本数据信息进行获取，并对其作出汇总整合，利用多点位模式细化矿区的地球化学特征，并在此基础上，进行找矿的预测，进一步完善找矿技术以及寻矿水平，以此来推动江西武山地区经济效益的发展。

1 江西武山区域地质背景简述

此区域位于长江的中下游地区，多山脉群，武山外侧形成了较长的河流水域，这也为矿区的形成提供了较好的条件。另外，江西境内的山脉海拔大多不高，地质环境也相对较为简单、单一，虽然险峻，但是通过基础性的处理，可以最大程度地保证矿山开采的安全。但是需要注意的是，武山矿区存在较多的上古生界海相沉积碎屑岩、碳酸盐岩以及火山岩等。这些碎岩对于矿体的形成并无实质性的影响，但是一定程度上会作用于区域的地质环境，给开采工程增加难度，还会加大矿体顶层的压力，很容易形成断裂带的扩大，进而引入地下水，阻碍矿产开采的进程。

2 矿区的地质特征分析

对武山矿区的地质特征进行简要的分析探讨。此区域的地层是以古生碎屑岩—碳酸盐岩—基性超浅层侵入—岩浆岩为主，次断裂带具有较多的褶皱，且岩浆活动较为频繁、强烈，构造十分发育，花岗岩分布极为广泛，蕴藏十分丰富的金属矿产资源。另外，在武山的矿区之中，构造具有纵横向断层，碎裂片理化等特征，强烈的地壳运动导致构造带发生巨大的脆性形变，致使西南侧的褶皱呈多核心的走向，并形成以断层为中心的基本格架。不仅如此，此区域的地质还时常出现绿帘石化及绿泥石化等现象。主要是因为断层常年处于活动的状态，同时对于矿床的影响也相对较大，这就很容易导致矿产资源发生蚀变，从而改变矿体内部的质子结构，影响开采之后的实际应用效果。不仅如此，在蚀变的作用下，灰岩还会发生轻微的褐铁矿化，这也会导致周围的矿石出现相同的现象，甚至异变成弱硅化、黄铁矿化等。在这样的发育状态下，原本坚硬的矿体以及支撑结构会逐渐被破坏，岩石也会呈现出细小星点的状态，并且稀疏分布在山体的周围。

3 江西武山铜矿地质地球化学特征

3.1 区域地球化异常特征

经过调查发现，在江西武山的矿区具有以下地球化学特征，首先，是区域地球化异常的特征。矿区是蕴藏着极为丰富金属元素，这些元素会在特定的环境下发生一定的化学反应，从而造成对应的地球化学异常，这些异常相互融合，便形成了综合异常，如下图1所示。

图1 综合异常形成过程图

通过图1中的形成过程，可以了解到综合异常的基本情况，对各个元素进行分类，并依照分类圈定单元素的异常特征，将异常情况套合在一起，并建立重叠关联矩阵，计算相对应的重叠系数，如下公式1所示。

公式1中：P表示重叠系数，β表示元素阻值，s表示关联误差系数。通过以上计算，可以得出实际的重叠系数。利用这个重叠系数作为区域地球化异常的基础标准，测算出相对应的异常聚集区域，并建立异常程度的分界线，如下表1所示。

表1 异常程度界限标准表

根据表1中的数据信息，进行矿体中元素异常区域程度界限标准的设置，以便于对地球化异常的进一步分析。

3.2 元素丰度特征

在区域地球化异常特征的基础上，对江西武山各个矿区元素丰度特征的分析。丰度特征与矿体水系沉积物以及测量面积有着极为紧密的联系，存在着相互依赖，相互作用的关系。一般情况下，丰度比例最好保持在1:6左右，在这个范围之内，不仅可以保证矿体刚度和硬度的发育，减少地层水的冲击与入侵，同时也有利于控制矿体的延伸方向。通过调研，江西武山矿体的水沉淀物体积大约为60吨，同时还夹杂着一定的古灰岩的碎屑，极难处理。经过设备测量，总面积大致为350km2，在此处圈定了大约15处异常，进行地质土壤的测量，并利用探测分类软件，将土壤中测量出来金属元素以及矿体元素作出适当的汇总整合，完成剖面的测量，最终得出结果：矿体土壤中存在As、Au、Bi、Hg等四种元素，均具有一定的化学性质，计算相对应的丰度标准值，如下公式2所示。

公式2中：H表示丰度标准值，d表示实际测量范围，δ表示赋予函数，通过以上计算，最终可以得出实际的丰度标准值，将其作为特征辨识的界限，增强元素丰度特征的可辨识性。

4 找矿预测探析

不同于其他矿产资源的是，铜矿的找矿预测相对较为困难主要是因为铜本身具有较多的特征，在找矿的过程中，会对设备以及相关的测算方法，乃至寻矿模式造成影响，最终导致预测结果的不准确性。江西武山矿区的地质地球化学模式主要可以分为面型高地预测法和孤岛隆起预测法两种，这两种模式也被广泛应用于找矿预测中，前者是通过元素异常进行过渡，利用地球化学的辅助，完成找矿预测工作。对比于其他的方法，效率较高，并且预测范围也很大，成本偏低，是一种实用性的找矿预测方法。后者则主要是由正常矿场急剧过渡到异常矿场的一种找矿方法，它的测算背景标准相对较低，对于大面积的矿区所获取的异常数据更为细化，具有更强的实际应用价值。但是需要注意的是，后者的找矿预测方法存在一定的不稳定性，很容易受到火山喷发、地壳运动等地质活动的影响，从而导致最终的预测方向和位置出现不同程度的误差。在此基础上，进行江西武山地区的找矿预测。Au、As、Sb等元素为此矿区的异常的标志，通常会以单独或者聚集的形式出现在矿区的顶层上，并呈现出硅化现象，所以，这些现象便成为了矿区预测的标志。当矿区或者山体周围的岩石或者土壤出现侵蚀，韧性变形等外貌时，可以对此处进行预测计算，如下图2所示。

图2 岩体侵蚀，韧性变形图

依据图2，可以了解到侵蚀，韧性变形岩石的外部样貌。此时的断裂带通常会呈现出向外多核心延伸的特征，并且在延伸的过程中分裂出多个分支矿区，以主断裂带为交界，进而形成一个面积较大的矿区群。除此之外，山体周围如果存在岩石碎屑这也是金属矿化迹象的一个重要标志之一，有利于找矿的预测。在对矿体或者矿床测算的过程中，当铁白云石、菱铁矿、花岗岩、石英石以及黄铁矿出现在矿区的同一构造处，便表明此区域的矿物种类较为丰富，很有可能存在多元素金属矿，而铜矿的形成特征也与之相符合，所以这也是找矿预测的重要方式之一。通过以上设计，再结合传统的找矿方法模式，形成更为灵活、多变、严谨的找矿预测模式，一定程度提升了我国综合的找矿预测能力和水平。

5 结语

综上所述，便是对江西武山铜矿地质地球化学特征及找矿预测的分析与探讨。最近几年，我国的找矿技术逐渐成熟，这也使得江西武山地区的矿产行业得到了充分的发展，此区域的矿产资源具有独特的性质，是地球化学特征的典型，所以，通过相关的方法，可以总结出对应的化学特征以及规律，将其应用在实际的找矿预测工作之中，不仅可以进一步提升我国的寻矿效率和质量，也可以更大程度地扩大矿产开采的范围，以此来全面提升我国的综合找矿水平。