中国重要金属矿产的地质环境及勘查潜力

中国重要金属矿产的地质环境及勘查潜力中国地质大学翟裕生我国首届探矿者年会在京召开，这是地矿工作实行战略性转变，推进我国矿产勘查投资活动，以期发现更多矿产资源，更好地为经济社会可持续发展服务的一项重大举措。作为一名地矿工作者，我热诚祝贺大会的隆重召开并预祝会议取得圆满成功。我的发言着重谈谈中国若干金属矿产的成矿地质环境和勘查潜力，文中引用了中国地调局、有色金属地调中心和中国矿联地质矿产勘查分会等有关单位的资料，部分地反映了我国近年来矿产勘查的新进展。矿床的发现主要取决于两点：一是对成矿环境和矿床类型有深刻的和客观的理解；二是采用针对性的合理技术方法。笔者试从中国地质成矿特点出发，分析我国一些重要金属矿床的成矿环境、矿床类型和勘查潜力，并展望这些矿产的找矿前景。（一）中国区域成矿若干特征矿床的形成和分布是由区域地质构造背景和演化历史决定的。探索和发现新矿床的途径之一是要从本国、本区的地质情况出发，分析各种地质成矿环境和成矿过程。中国地处古亚洲、特提斯和滨太平洋三大构造域的交汇区，地质构造历史十分复杂，是全球少有的结构复杂、活动性强的复合大陆。处在这一特定的构造位置，经历复杂多变的地史演化，使中国的矿床资源具有其自身的特征。与其他资源大国相比，中国矿产资源的品种较全，总量较丰，但人均不足；大宗矿产量相对不足，稀有和稀土矿产资源较丰富；就大宗矿产（Fe、Mn、Al、Cu）看，中、小型矿产较多，大型超大型矿少；中低品位矿石较多，高品位矿石较少；伴生、共生多组分矿石较多，单一组分矿石较少。此外，中国矿产的多样性、广布性和分散性也是较明显的。我国矿产资源的这些特点主要是由复杂的地质构造演化历史所决定的，归因于中国区域成矿的某些特色：1.古陆边缘成矿显著，矿床集中中国大陆由若干较小的克拉通聚合形成，古陆边缘构造带占较大面积，已知多数大型超大型矿床产在古陆边缘及邻近地区。在古陆边缘特定的地球动力学背景下，成矿物源、热能、流体、岩石类型、构造活动都多种多样且水/岩反应强烈，构成多期成矿和大规模成矿的有利条件，尤其是古陆边缘的构造动力转折、不同构造体制交汇和岩浆活动及流体多发地区，常能形成重要矿集区。2.多重成矿作用发育与一些巨大克拉通不同，中国大陆的多个小型陆块和造山带在地史上长时期处在活动状态。在很多地块中发育多期次的沉积、岩浆、流体、变形、变质作用，导致地壳和地幔物质的频繁活动，造成各种元素尤其是低丰度元素反复浓集条件，其结果是不少有色金属和贵金属在地史的较晚时期（中—新生代）富集成矿。例如，东部中生代W、Mo、Au、Ag等的成矿高峰，青藏高原新生代Cu、Pb、Zn、Li、Cs等的成矿富集，都可能是地史上多重富集成矿的产物。以金矿为例，古陆边缘的古老绿岩带含金量偏高，作为矿源层，又经历古生代尤其是中生代构造-岩浆-热液的改造和富集，最后定位成矿，构筑了中国最重要的金矿床类型。3.叠加和改造成矿作用显著中国的复合造山带、叠合盆地与活化地台（克拉通）发育，反映了中国大陆的活动性和大地构造的多旋回性。地史上此起彼伏的频繁的构造、沉积、岩浆、流体活动还会导致不同时代的成矿系统在同一地域空间上的叠加复合，如华南的铜陵、大宝山、大厂等矿床多认为是海西期热水沉积成矿系统之后又有燕山期岩浆-热液成矿系统叠加的结果，属于多成因、多来源、多阶段的复合型矿床。叠加成矿作用既有利于形成大矿富矿，又是产生多组分伴生、共生矿石的一个重要原因。改造成矿是指先成的矿源岩（层）经后期地质作用的改造，使矿质进一步富集成矿。这在我国的多旋回成岩成矿的环境中也是比较常见的，如部分Au、U矿床。4.热液矿床发育且多种多样中国的固体矿床中，热液矿床占很大比重，以河北、湖南、江西、云南、浙江、河南、甘肃等省为例，按《中国矿床发现史》的资料，在该7省的金属矿床中，热液矿床分别占总数的5%～95%，平均为67%，约占总数的2/3。除了数量多以外，热液矿床类型也多种多样，既有南岭地区与壳源花岗岩有关的众多高中温热液型W、Sn、Li、Be矿床，又有西南沉积岩盖层中广泛发育的低温热液成矿系统（Au、Ag、Pb、Zn、Hg、Sb、As及Ga、Ge、Te、Se、Cd等），还有各种海陆相盆地中（有/无火山活动）的热水沉积矿床。热液的来源及类型多种多样，控矿构造的广泛分布和复杂多变则是提供热液运动和就位成矿，造成众多热液矿床的必要条件。尤其是中生代以来，中国大陆的广大地区受到太平洋板块和印度板块运动的显著影响而强烈活化，受深部构造热事件的制约，浅层地壳断裂系统发育，地热流上涌，各类地质流体十分活跃，从而生成丰富多彩的热液矿床。5.有机成矿与无机成矿的复合中国区域成矿复杂多样性还表现在有机成矿和无机成矿都很发育，且在一些大型盆地中二者常相复合。例如，油气盆地中的可地浸砂岩铀矿（伊犁、吐哈、辽河等盆地）；华北众多煤盆地中伴生的铝土矿、粘土矿和黄铁矿层；云南临沧煤盆地中伴有大型锗矿床；一些煤盆地受后期岩浆热变质作用而发生的石墨矿床（在华北地区常见）；一些油气盆地中含高丰度的金，如胜利油田的一些油区中富含金，有的可达工业品位。新近发现的滇东黔西二叠纪玄武岩区的新型铜矿带中自然铜、氧化铜与沥青质伴生也引起广泛的兴趣。6.矿床形成后变化与保存条件复杂中国区域成矿的复杂性既表现在矿床形成条件的多样，也表现在成矿后矿床的复杂地质经历。中生代以来，中国大陆大部分地区的地壳强烈活动波及到很多先成矿床。一些矿床类型转化（原生矿→风化矿、砂矿）；一些矿床氧化带中矿石变富（如铁帽型金矿）；一些含矿岩体和矿床由大变小或肢解（如内蒙古红花沟矿田、攀西钒-钛-铁矿带、白云鄂博矿床等）。至于矿石组成、矿体形态与产状的复杂多变和受构造、岩浆、风化剥蚀破坏的情况更是屡见不鲜。中国矿床矿田构造的复杂性加大了勘查与开发工作的难度，也提供了在矿集区中发现多个矿床（体）的几率。以上的一些成矿特点，有的在其他国家也有表现，但在中国较为突出。总的认为，大陆岩石圈的复合性与活动性和大地构造多旋回性，制约了区域成矿的复杂性、多样性与多阶段性，且在地质历史上矿床类型有从简单到复杂的时代演化特征。上述若干特点对于我国贵金属和有色金属的勘查潜力评价有重要影响。(二)若干重要金属矿产的勘查潜力贵金属和有色金属矿产资源在经济社会可持续发展中有重要作用，其中大部分矿种在我国是急缺矿产或未查明资源潜力矿产，急需加强矿产勘查力度，以期发现更多的矿产地。现仅就铜、镍、钴、铅、锌、银、金、铂族元素等八种矿产的勘查潜力作扼要分析，供研究参考。1.铜：截止到2000年底，我国有铜矿山509处，其中大、中型95处。到1996年底保有储量6244万吨。主要产于江西、云南、安徽、甘肃、湖北等省。近年来铜需求量迅速增长。2002年我国进口铜精矿206万吨，已成为世界最大的铜原料进口国，寻找大型铜矿和富矿已成为矿产勘查界的当务之急。(1)中国铜矿床类型主要有：①斑岩型，约占总储量的45%；②海相火山及火山-沉积型，约占10%；③矽卡岩型，约占28%；④沉积-变质及沉积-改造型，约占9%；⑤岩浆铜-镍硫化物型，约占7%。按成矿时代的储量分布是：前寒武纪—25%，古生代—9.7%，中生代—49.8%，新生代—15.5%。(2)若干远景区：①西南三江地区，如云南中甸；②滇东北区：如东川、鲁甸；③西藏冈底斯区，如驱龙；④东天山、北祁连：土屋—延东、白银厂等。在以上成矿区带的有利地段包括在已知矿区外围，有发现斑岩型、矽卡岩型、层控型和岩浆型铜多金属矿的较大可能。在东部地区，在长江中下游和赣东北等区的第四系覆盖区仍有赋存大型铜矿床的条件。此外在大型铅锌矿床的深部与外围注意发现铜矿的可能性（按多组分伴生和金属矿化分带规律）。2.镍：截止到1997年底，中国镍产地83处，到1995年末，镍保有储量为785万吨，主要为硫化物型，其中85%来自甘肃金川，其他有吉林、新疆、青海、云南、四川等省区。2000年中国产镍4.8万吨。随着我国不锈钢产业的发展，镍消费量将持续增长。(1)我国镍矿床类型：①岩浆铜-镍硫化物型，占储量的近90%，也是今后主要的找矿类型；②硅酸盐风化壳型，占9.6%，以云南墨江为代表。从与国外主要镍矿类型比较看，西南地区与峨眉山暗色岩套有关的Ni-Cu矿床，其成矿条件与西伯利亚的Norilsk矿有类似处，值得进一步找寻。(2)主要产地和远景区：①古亚洲成矿域的甘肃、新疆、青海一带已有金川、喀拉通克、黄山等矿床；②吉林及附近的华北陆块东北缘，有红旗岭、赤柏松等矿床；③扬子西南缘的川滇地区，有白马寨、杨柳坪和墨江等矿床。其成矿时代以元古宙和海西期为主，成矿环境主要是古陆块边缘深断裂带及镁铁-超镁铁质岩发育区。在已知大型矿山如金川深部及外围仍有发现新矿床的较大可能。3.钴：钴在高新技术领域的需求日增。到1966年，全国产钴矿区150个，主要分布在甘肃、云南、河北、青海等地，保有储量47万吨。目前年消耗钴2400吨，自产1200吨，约有半数要进口，属缺钴国家（汤中立等，2002）。钴主要与Cu、Ni、Fe等矿床伴生。可利用的钴金属主要产在岩浆型铜-镍硫化物矿石中，如金川、红旗岭、喀拉通克等。其次是在矽卡岩-高温热液型铁-铜矿床中，如大冶铁山、程潮等。沉积型及沉积改造型Co-Cu矿床中Co储量约占15%，如吉林大横路、海南石碌、云南拉拉厂等。风化型矿储量甚小。(1)主要矿床：1)甘肃金川，伴生Co储量约占全国的60%，Co品位0.021～0.053%，产在龙首矿和二矿区。2)湖北大冶铁山，矿浆-矽卡岩型，Fe1.6亿吨，Co3.15万吨，Co品位0.024%。3)青海德尔尼Cu-Co矿床，主要产于超基性岩中，Cu60万吨（品位1.23%），Co2.9万吨（0.08%），该矿具有岩浆型和喷气沉积型的双重特点。4)四川拉拉厂，层控Cu-Co矿床，在富钠火山-碎屑沉积建造中（Pt1），属热水沉积矿床，Co平均品位0.02%。(2)主要找矿类型：岩浆型和矽卡岩-高温热液型，主要地区是幔源岩浆岩分布区。1991年吉林大横路钴铜矿的发现也展示了元古宙地层中沉积-改造型钴矿的良好前景。4.铂族元素（PGE）：我国是铂族资源短缺的国家，至1996年保有储量310吨（朱训，1999），其中金川矿约占1/2，其次为云南、新疆、四川等地。中国的铂矿床少，矿石品位也较低，大都为伴生-共生型矿床。(1)主要矿床类型有：①铜镍硫化物矿床中的铂族元素，如金川、金宝山、杨柳坪、喀拉通克等，最重要；②铬铁矿矿床中的铂族元素，如大道尔吉、罗布莎；③钒钛磁铁矿矿床中的铂族元素，如四川新街、攀枝花等地；④黑色页岩建造中的沉积-热液改造型铂矿，与Ni、Mo、V等伴生，在川、黔、赣等地已有发现；⑤含铂的斑岩铜矿，如多宝山矿床。(2)找矿远景区；铂族矿床的成矿环境和条件是古陆边缘，基性-超基性岩发育，构造-热液活动显著以及经常与Cu-Ni矿床伴生。符合上述条件的地区有扬子地块西南缘的川滇黔区、西北的东天山-西祁连和阿尔金山东段，长江中下游的一些斑岩铜矿床中也富集有一定数量的铂族金属。在冀北沿深断裂分布的超镁铁质岩石分布区，在热液活动强烈处也应注意找铂矿。需要指出的是，我国过去对铂族矿床的勘查和研究工作很少，从某种意义上说，铂矿还有一定的找矿潜力。5.铅和锌：我国铅-锌矿床资源比较丰富，到1995年累计探明铅4199万吨,锌10742万吨。目前能基本保证需要，锌可少量出口。预计到2020年我国对锌铅的需求量将大幅度增长，如不加快增加基础储量，缺口将很突出。我国的铅锌矿床类型多、分布广，多在中西部地区，以湘桂粤、川滇、陕甘青等省区为最重要。矿石的共生、伴生组分多，综合利用价值大，在Pb-Zn-Ag矿床中的银储量占全国银储量的60%，金储量也可观。(1)矿床类型有：①沉积岩中；碳酸盐岩型（凡口、会泽、栖霞山、青城子等）；泥岩-细碎屑岩型（东升庙、厂坝等）；砂岩型（金顶）；②火山岩中：海相火山岩型（锡铁山、小铁山等）；陆相火山岩型（银山、五部、蔡家营子）；③花岗岩有关的：矽卡岩型（水口山、黄沙坪、东坡）；斑岩型（北衙、姚安、冷水坑等）。金属