本文摘要：摘要：四川牦牛坪稀土矿床位于冕宁-德昌稀土成矿带上，储量居世界第三。矿床受S-N向展布的哈哈断裂及其中的碳酸盐-正长岩杂岩体控制。矿体以充填方式产于岩石裂隙中并表现出明显的分带特征，据此可将成矿作用可划分为三个期次：SⅠ-霓长岩化期，SⅡ-方解石-
摘要：四川牦牛坪稀土矿床位于冕宁-德昌稀土成矿带上，储量居世界第三。矿床受S-N向展布的哈哈断裂及其中的碳酸盐-正长岩杂岩体控制。矿体以充填方式产于岩石裂隙中并表现出明显的分带特征，据此可将成矿作用可划分为三个期次：SⅠ-霓长岩化期，SⅡ-方解石-重晶石期，SⅢ-钠铁闪石-氟碳铈矿期，反映了成矿流体的结晶顺序。前人研究表明该矿床形成于新生代的碰撞造山环境，因此，矿床深部构造对成矿作用有重要意义。本次研究在矿区内布置两条可控源音频大地电磁测深(CSAMT)线T1和T2，通过2D反演，并结合地表地质填图，推测哈哈断裂在矿区中分为两支。这两条次级断裂在深部都为倾向E的低角度逆断层，并且向下有可能逐渐合并成一条主干断层，而向上则逐渐变陡，并进一步分成若干条次一级破碎带，为成矿的有利空间。因此，从深部到浅部，哈哈断裂可分为3个层次：深层次构造为深度>5km的导矿断裂，将深部含矿热液运移到浅部;中层次构造为3~5km的配矿断裂，控制着矿床的产出位置;浅层次构造为3km到地表的节理裂隙，是直接的容矿构造，含矿流体结晶并充填于其中而成矿。基于以上深部构造特征，建立了牦牛坪REE矿床的成矿模型。
关键词：充填成矿;CSAMT;深部构造;成矿作用;牦牛坪稀土矿
四川牦牛坪稀土矿床为一特大型稀土矿床，目前已探明稀土氧化物(REO)储量>3万吨，平均品位为2.95%，仅次于我国白云鄂博及美国加利福尼亚州的芒廷帕斯稀土矿床，居世界第三位[1-3]。牦牛坪稀土矿床受S-N向展布的哈哈断裂控制，并与其中的碳酸盐-正长岩杂岩体有密切关系。过去通常认为，与碳酸盐有关的稀土矿床形成于裂谷环境。然而，近些年地质学家通过对其成因矿物学[4-5]，地质年代学[6-7]，同位素地球化学[8-9]，流体包裹体[10-11]等方面地质特征的研究表明，牦牛坪稀土矿床有可能形成于新生代的碰撞造山环境，成矿物质则可能来自于俯冲的大陆岩石圈地幔的部分熔融[4,10,12]。
因此，矿床深部构造特征对矿床成因的深入研究具有重要意义。然而，目前这方面的研究却十分薄弱。另外，随着地表矿体的开采而不断减少，探明深部矿体成为一项重要任务。因此，有必要加大勘探深度，以查明深部构造及矿化特征。 电阻率勘探能够为地表以下深部地质特征提供有价值的信息[13]。可控源音频大地电磁测深(CSAMT)是在大地电磁法(MT)和音频大地电磁法(AMT)基础上，针对大地电磁法信号弱和场源的随机性强的缺点而发展起来的一种电磁测深方法，实质是人工卡尼亚电阻率测深法。
由于CSAMT方法具有受地形影响小，能穿透高阻容屏蔽层，分辨率高，探测深度大(>2km)等优点，目前已经被国内外广泛应用于勘探深部地质构造、地下水、地热、隐伏金属矿床等方面。例如，Suzuki利用CSAMT对第四系下隐伏断裂的结构进行探测，控制了4条活动断层[14];TheodoreandSweetkind对美国内达华州Snake山系隐伏断层进行CSAMT探测，发现2组不同时代且相交的断层[15];Chenetal.利用CSAMT技术揭示了内蒙古中兴屯铜钼矿深部隐伏矿体的存在[16]。
目前，牦牛坪稀土矿床的勘探深部多不超过400m，利用CSAMT技术可以有效加大探测深度，查明矿床深部构造特征。因此，本文在系统的野外地质调查的基础上，利用CSAMT技术对矿床深部构造进行解析，为矿床成因及深部找矿勘探提供新的依据。区域地质牦牛坪稀土矿床隶属于四川省冕宁县，位于我国西南著名的冕宁-德昌稀土成矿带上。冕宁-德昌稀土成矿带位于青藏高原东部，呈南北向展布，北起四川冕宁，经西昌、德昌，南至攀枝花，长约270km，宽15km。
该带在大地构造位置上处于扬子板块西缘[12]，经历了复杂的构造演化。在元古代表现为岩石圈增生，形成变质基底，并被显生宙碳酸盐覆盖[17]。古生代-中生代为被动大陆边缘环境，至中二叠世伴随着地幔柱活动，形成了近SN向展布的攀西古裂谷。新生代(60～45Ma)由于印度-亚洲大陆于的大规模碰撞，导致在青藏高原东侧形成碰撞造山带，并形成一系列新生代走滑断裂系统，例如西部的嘉黎和高黎贡走滑断裂带，中部的巴塘-丽江和金沙江-哀牢山断裂带，以及东部的鲜水河-安宁河和小江走滑断裂带。
沿着这些走滑断裂系统形成半连续的钾质火成岩区，并产生了中国最具经济价值的金属成矿省[18]。冕宁-德昌稀土成矿带内发育一系列与成矿有关的碳酸盐-碱性岩杂岩体，并受鲜水河-安宁河走滑断裂带控制，沿攀西裂谷中央地带自北向南展布。该带中除了牦牛坪稀土矿外，该带还发育有大陆槽、木落寨和里庄等一系列稀土矿(点)。然而，同位素测年资料显示岩体和矿体均形成于喜马拉雅期，年龄介于40～10Ma[3,6-8]，表明REE成矿作用形成于碰撞造山环境而不是大陆裂谷环境。
2矿床地质
2.1控矿条件：构造和岩石
牦牛坪矿区主要出露4种岩石类型：(1)矿区西部的碱性花岗岩体，可分为3种，即灰白色中细粒碱性花岗岩，中细粒文象碱性花岗岩和紫红色碱性花岗岩;(2)矿区东南部泥盆系~二叠系的变质沉积岩，碳酸盐和玄武岩;(3)变质沉积岩西侧出露强烈糜棱岩化的流纹岩带，顺着剪切面理(Sc)有大量长英质脉和碳酸盐脉侵入;(4)矿区中部侵位于花岗岩体和糜棱岩化流纹岩之间的碳酸盐-正长岩杂岩体，也是主要的含矿岩石单元。
哈哈断裂为区域上鲜水河-安宁河走滑断裂的次级断裂，为一条NNE向的走滑断裂。该断裂走向延伸数十公里，冕西岩体沿断裂带多期侵入而呈紧闭斜列带状展布，由两侧向断裂带，岩体侵入时间变新，表明该断裂切割深，活动时间长[21]。由于哈哈断裂在矿区中通过，碳酸盐-正长岩杂岩体形成一个强烈的剪切破裂带，在断裂影响范围内各类岩石中发育多组构造裂隙，岩石破碎程度由碳酸盐正长岩杂岩体向东西两侧依次减弱。碳酸盐-正长岩杂岩体、碱性花岗岩及糜棱岩化流纹岩中发育的大量节理裂隙，多被后期霓辉石、重晶石、萤石、方解石、氟碳铈矿等多种矿物充填，并成为各种脉状矿体，从而在矿区中形成南北长2.65km，东西宽300~500m，平面上呈S型的矿化破碎带。糜棱岩化流纹岩整体较为完整，节理裂隙不是特别发育。
然而在靠近碳酸盐-正长岩杂岩体的部分，却发育了大量平行于Sc面理的节理裂隙，其中含矿裂隙宽度多在10~20cm，主要有两组：(1)走向NNE向的一组极为发育，倾角>70°，大多数倾向E;(2)还有一组走向为NEE向，倾角>70°，多数倾向N。在碳酸盐-正长岩杂岩体中，节理裂隙极其发育，主要有三组：(1)走向NNE向最为发育，倾角>70°，主要倾向W，少量倾向E，其中发育含矿裂隙宽度最大，多在30~50cm，局部>1m;(2)少量走向NW的，倾向SW，倾角变化大，25°~70°，含矿裂隙宽度在10~20cm;(3)少量走向为近于EW向，多数倾向N，倾角40°~70°，含矿裂隙宽度10~20cm。碱性花岗岩中靠近正长岩的部分节理裂隙比较发育，走向主要为NNE向，多数倾向W，倾角70°，但含矿性相对于正长岩要差，含矿裂隙宽度在10~20cm。
2.2矿体特征
根据矿区内REE矿体宽度及形态的不同，可分为大脉，细脉及网脉状矿体。矿体以10~50cm的细脉和网状脉为主，局部可达15m。宽度超过10m的大脉主要产在流纹岩与碳酸盐-正长岩杂岩体接触的部位。而在碳酸盐-正长岩杂岩体内部主要以细脉及网脉状矿体产出。另外，在靠近碳酸盐-正长岩杂岩体的碱性花岗岩及糜棱岩化流纹岩中也发育有少量细脉及网脉矿。
根据矿石的结构及分布特征，可分为原生矿和次生矿。其中原生矿为主要矿石类型，包括块状和角砾岩状矿石。块状矿石广泛分布于不同规模的矿脉中，矿石矿物相对简单为氟碳铈矿，脉石矿物种类繁多，包括霓石-霓辉石、钠铁闪石、钠长石、透长石、方解石、重晶石、萤石和金云母等。角砾岩状矿石主要分布于大脉型矿体中，不规则的围岩角砾(正长岩、花岗岩、流纹岩)被矿脉胶结，表明矿体形成时间晚于围岩。次生矿不单独成矿，主要覆盖在原生矿表面，为含稀土的非晶态铁锰质黑土[20]。大脉型矿体中矿物组合发育有明显的分带特征，从围岩向中心依次可以划分为3个带：
(1)霓石-霓辉石+辉石+钠铁闪石;(2)方解石+重晶石±钠长石±透长石±萤石±霓石-辉石±钠铁闪石±氟碳铈矿±石英;(3)氟碳铈矿+钠铁闪石+金云母±霓石-霓辉石±萤石±方解石±重晶石±钠长石±透长石。一些细脉型矿体中同样也具有相应的分带，但通常发育不完整，尤其是(1)带往往缺失。
以上3种矿物组合反映了含矿流体的结晶顺序，因此根据以上特征矿物的组合特征，并参考前人的流体包裹体测温结果[10-11]，该矿床可以相应的划分为三个成矿阶段：SⅠ-霓长岩化期，SⅡ-方解石-重晶石期和SⅢ-钠铁闪石-氟碳铈矿期。另外，含稀土的非晶态铁锰质黑土的矿物组合为：方铈矿±褐铁矿±软锰矿±碳酸钡矿±菱锶矿，可将其划为SⅣ-表生氧化期。
4测试结果
矿区内主要岩石单元的电性特征测量结果。可见，REE矿化的正长岩与其他岩石电阻率值具有明显的区别。REE矿化的正长岩电阻率值相对较低，为475~1504Ωm，平均997Ωm(<1000Ωm)。而其它几种岩性岩石的视电阻率平均值都大于2000Ωm。因此可以根据CSAMT反演得到的电阻率的变化来推断地下含矿构造的分布和规模。
5讨论
牦牛坪矿区内低阻异常是由断裂及其中的REE矿化体引起的。因此，根据CSAMT二维反演电阻率剖面，并结合地表地质填图，可以预测T1和T2两条剖面的深部地质结构。T1线中的F1断层及其中的17号矿体对应于低阻异常带A，在海拔2500m之上，向W陡倾，向下逐渐转向E。F2断层中的2号矿体与低阻异常带B对应，从地表到海拔2400m，向E陡倾，向下倾角逐渐减小而成为低角度断层，倾角10°~20°，断层破碎带宽约100m。36和49号矿体在地表附件向E陡倾，对应于低阻异常带C和D，向下到海拔2650m附近与F2断层相交。因此，2号、36号和49号矿体可能都位于F2断层的次一级的分支破碎带中。T1线中较完整的灰白色碱性花岗岩对应于0~12，14~16和20~27处的高阻异常区。
T1线中糜棱岩化流纹岩对应于28~29和30~41点处的高阻异常，其中局部的低阻异常带E可能是由地表REE矿尾矿导致的。在T2线中，49号矿体对应于低阻异常A，69、46和36号矿体对应于低阻异常B，这几个矿体都受控于F2断层，位于F2断层的次级破碎带中。
F1断层及17号矿体则对应于低阻异常带C。F1和F2断裂之间的高阻异常，根据地表出露的岩石类型推测为灰白色碱性花岗岩，以及少量的正长岩及糜棱岩化的流纹岩。综合T1和T2两条CSAMT线的深部地质构造特征，牦牛坪REE矿区的主控矿构造哈哈断裂在矿区中分为两支，即F1和F2断裂。两条断裂在深部为倾向E的低角度逆断层，并且向下有可能逐渐合并成一条主干断层，而向上则逐渐变陡，并进一步分成若干条次一级断层，成为有利的容矿空间。这些次一级的容矿构造在糜棱岩化流纹岩中主要倾向E，而在正长岩和碱性花岗岩中则主要倾向W。
矿产论文范例：当前矿产地质勘查技术方法分析
6结论
(1)受哈哈断裂控制，矿区内碳酸盐-正长岩杂岩体、碱性花岗岩及糜棱岩化流纹岩中发育大量的节理裂隙，矿体以充填方式产于这些裂隙中，并具有明显的分带特征。(2)CSAMT反演结果表明，在牦牛坪矿区内哈哈断裂分为两支，两条断裂在深部都为倾向E的低角度逆断层，并且向下有可能逐渐合并成一条主干断层，而向上则逐渐变陡，并进一步分成若干条次一级断层，为成矿的有利空间。(3)从深部到浅部，哈哈断裂可分为3个层次：深层次构造为深度>5km的导矿断裂，将深部含矿热液运移到浅部;中深层次构造为3~5km的配矿断裂，控制着矿床的产出位置;浅层次构造为3km到地表的节理裂隙，即容矿构造，为成矿热液的结晶提供空间。
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作者：焦骞骞1，张胜印1，常华诚1，许德如2*，陈根文3，龚玉蓉1
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