铜绿山古矿冶遗址是中国商朝早期至汉朝的采铜和冶铜遗址,最新考古发现铜绿山的开采时间可追溯到夏朝早期。铜绿山位于湖北黄石大冶市城区西南约4km,面积2平方千米。1973年起发掘,1982年国务院公布为中国全国重点文物保护单位。1984年,铜绿山开建古铜矿遗址博物馆。1994年,将之列入《世界文化遗产》预备清单。2006年12月,其因故被从候选了10年的《世界文化遗产》预备清单中撤了下来。2010年8月19日,铜绿山古铜矿遗址博物馆修缮一新,重新开馆。2012年11月17日,铜绿山古铜矿遗址与汉冶萍煤铁厂矿旧址、华新水泥厂旧址、大冶铁矿露天采场组成的“黄石矿冶工业遗产”入选《中国世界文化遗产预备名单》,时隔6年后重新入选。
纵观铜绿山铜铁矿60余年的找矿历程,在勘查过程中采用了地质测量、槽探、坑探、钻探、重力测量、磁法测量、直流电法、电磁法、土壤地球化学测量、岩石地球化学测量、钻孔原生晕等各种勘查技术方法,成功发现和评价了一个大型的矽卡岩型铜铁矿。
铜绿山铜铁矿矿体主要赋存于石英二长闪长玢岩与中下三叠统大冶组、嘉陵江组碳酸盐岩侵入接触断裂复合带中的矽卡岩中,围岩蚀变发育,从石英二长闪长玢岩到围岩,划分出钾化带、类青磐岩化带、内矽卡岩化带、矽卡岩带、外矽卡岩化带、泥化带等7个带。矿体主要赋存于接触带矽卡岩中,矿石建造主要为含铜磁(赤)铁矿石、含铜矽卡岩、含铜大理岩、含磁(赤)铁矿大理岩和含铜黄铁矿矿石等。岩矿石物性差异明显,为物探方法技术的开展提供了重要的前提条件。
石英二长闪长玢岩密度在2.60~2.62g/cm3之间,磁化率κ(10-64πSI)一般在103数量级,视电阻率在4000Ω·m左右。
接触带附近岩体蚀变带,表现为中低阻高极化率,ρs为1~300Ω·m,ηs>20%;大理岩密度为2.68×103g/cm3,无磁性,视电阻率为700~41700Ω·m,接触带大理岩为中高阻、低极化,ρs为n·102~n·103Ω·m,ηs在2%左右;矿石密度在3.3×103~4.09×103g/cm3之间,磁性矿体磁化率κ(10-64πSI)一般在104~105数量级,视电阻率<1000Ω·m。
矿区地表形成各元素异常浓度分带明显,矿体剖面中元素异常沿断裂接触复合带展布,矿体上中下指示元素分布规律性强,轴向上由浅到深,元素由低温逐渐向高温转变。
在实际找矿实践中,上述关键技术方法在找矿中起到了至关重要的作用,各技术方法表现为不同的特征。
重力:矿体主要位于重力梯级带中局部重力高异常(幅值约1.0×10~1.0×5m/s2),ΔG、ΔGzz异常均偏向矿体东南侧,与矿体倾向一致,赋矿大理岩密度较高,剩余密度达0.38g/cm3。
磁法:中酸性岩体中等强度磁异常,多为500~1000nT,大理岩基本无磁性,矿体为高磁异常,异常多高于2000nT,矿体处为明显正负伴生高值异常,地磁ΔZ最大值达16000nT;磁异常化极处理后极大值与浅表矿体十分对应,深部矿体则表现为较平缓的大范围正负伴生高磁异常。
常规电法:联剖低阻正交点;电测深H型或KH型曲线;断面低阻或凹陷中相对高阻凸起。
可控源音频大地电磁:供电电流大,分辨率高,对深部电性体差异反应明显,与其他方法组合,对地质找矿有较好的指示作用。
岩石地球化学特征为以下4方面
(1)矿区地表异常:各指示元素均出现异常,沿北北东向构造带呈浓度分级明显的宽带状展布。
(2)矿体剖面异常:异常沿断裂接触复合带展布,矿体上方Cu、Au、Ag、Mo、Fe、Zn、Co、Sn、Bi、As、F、B、Ba、Pb 异常;矿体中 Cu、Au、Ag、Fe、Zn、Co、Sn、Bi异常,Mo、W异常偏向岩体一侧,也在矿体部位出现。
(3)指示元素:矿上Ag、(As、F、B、Ba)、Au、Pb、(Mo),矿中Cu、Au、Ag、Zn、Mn、Fe,矿下Mo(W)、Ni、Sn、Co、(Zn、Bi)。
比值:Cu×50/Fe矿上>3、矿中1~3、矿下<1;Ag×1000/Cu矿上>0.75、矿中0.5~0.75、矿下<0.5。
(4)轴向分带:As—Ag—Cu—Mn—Zn—Co—Mo—W。
在找矿过程中,以磁法为主圈定出有利成矿的隐伏“半岛状”接触构造,配合电剖面及电测深,大致确定接触界面倾向及其陡缓,根据电测深曲线类型,进一步圈定有利的成矿构造部位,为普查钻探提供目的层;以磁、重为主提供见矿最好部位,磁、重与孔内充电结合发现隐伏铜矿体,并大致确定矿体产状和延伸(深);根据普查钻孔原生晕资料,建立矿床原生晕模式,利用原生晕的分布规律预测找矿方向及找矿潜力。
运用综合勘探方法分析研究成矿机制,总结成矿规律,建立矿床模式和地质—地球物理—地球化学综合找矿模式,发现矽卡型铜铁矿床(体)通常对应“高磁—高重力异常—视电阻率过渡带—地质综合研究”模式。运用这一找矿模式,先后找到石头嘴、鲤泥湖、鸡冠嘴、桃花嘴等一批中小型铜铁矿床、大中型铜金矿床。