紅透山礦床控礦因素研究及應(yīng)用

趙 剛，黃明然，高桂榮（中國有色集團(tuán)撫順紅透山礦業(yè)有限公司，遼寧 撫順 113321）

紅透山礦床控礦因素研究及應(yīng)用

趙 剛，黃明然，高桂榮（中國有色集團(tuán)撫順紅透山礦業(yè)有限公司，遼寧 撫順 113321）

通過對紅透山礦床控礦因素進(jìn)行系統(tǒng)研究，將控礦因素歸納總結(jié)為：巖脈控礦、褶曲控礦及圍巖控礦，并利用其控礦特點(diǎn)指導(dǎo)礦山生產(chǎn)，為開展礦山地質(zhì)找礦及提高礦山經(jīng)濟(jì)效益提供有效途徑。

巖脈控礦；褶曲控礦；圍巖控礦；指導(dǎo)生產(chǎn)

1 前言

中國有色集團(tuán)撫順紅透山礦業(yè)有限公司，前身是撫順紅透山銅礦，是集采礦、選礦、冶煉于一體的大型有色金屬礦山。礦山已經(jīng)開采50年，礦產(chǎn)資源顯得尤為緊張。礦產(chǎn)資源為不可再生的資源，對于一個(gè)礦山如何運(yùn)用地質(zhì)技術(shù)手段真正做到探明并有效利用礦產(chǎn)資源，直接關(guān)系到礦山的經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)性發(fā)展。近年來，紅透山礦業(yè)有限公司在前人研究成礦規(guī)律的基礎(chǔ)上，對礦床控礦因素進(jìn)行了研究、歸納、總結(jié)、提出了新的看法，并將其應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，取得了較好的效果。

2 地質(zhì)概況

紅透山礦床賦存于遼北太古宙綠巖帶中，是我國典型的海底火山噴發(fā)—沉積—經(jīng)區(qū)域變質(zhì)形成的塊狀硫化物礦床，同位素年齡28～29億年。礦床在漫長的區(qū)域變質(zhì)過程中經(jīng)歷多次巖漿侵入活動，同時(shí)產(chǎn)生兩次大的褶曲（褶皺）。第一次形成了展布較寬的東西向構(gòu)造，主要是開闊背斜和向斜，軸向北東80°，軸角近水平。第二次發(fā)生在其后不久，形成疊加在東西走向褶曲之上的傾向褶曲，紅透山礦床就賦存在這樣一個(gè)倒轉(zhuǎn)傾向背斜的核部。礦石組分簡單穩(wěn)定，主要有銅、鋅、硫，伴生組分有金、銀、鎘、硒、鈷、銦等17種元素。礦石按硫化物的含量，可分為致密型和浸染型兩種，其中致密型為主要開采對象。致密型礦體與圍巖界線清晰。而浸染型礦體多沿片麻巖的片麻理呈條帶狀分布，與圍巖界線不明顯呈過渡關(guān)系。礦體走向北東65°～80°，傾角50°～85°。礦石礦物及脈石礦物有：黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、黑云母、石英、長石、角閃石、輝石等。

3 控礦因素研究

隨著探礦、采礦工程的深入，不斷研究礦床的成礦地質(zhì)條件和礦化富集規(guī)律，建立礦床成礦模式，在成礦有利地段開展找礦工作，由已知到未知，對比未知地段相似成礦地質(zhì)條件，通過找礦標(biāo)志運(yùn)用地質(zhì)手段在井下尋找隱伏礦體，是擴(kuò)大回收礦產(chǎn)資源，提高礦山經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。紅透山礦床成礦模式復(fù)雜，在漫長的地質(zhì)成礦過程中疊加多種控礦因素。通過對礦區(qū)上部生產(chǎn)中段地質(zhì)資料的研究分析，找出了礦床控礦因素及礦化富集規(guī)律。

3.1 巖脈控礦

礦區(qū)內(nèi)所見巖脈分為基性巖和中性巖兩種，兩種巖脈形成的時(shí)間和經(jīng)歷的構(gòu)造作用各不相同?；詭r類：主要巖石類型為輝綠巖、輝綠玢巖，其中輝綠巖居多，輝綠玢巖較少。輝綠巖脈呈灰綠色、灰黑色，常見輝綠結(jié)構(gòu)，變余輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。此外部分巖石具有斑狀結(jié)構(gòu)。同時(shí)巖脈結(jié)構(gòu)隨不同產(chǎn)出位置而發(fā)生變化，在巖脈邊部至中央有間粒結(jié)構(gòu)—次輝綠結(jié)構(gòu)—輝綠結(jié)構(gòu)的變化。輝綠巖呈巖脈狀產(chǎn)出，傾角較陡75°～85°。走向大體有兩個(gè)方向，南北向和東西向，南北向輝綠巖脈極為發(fā)育，東西向巖脈較少。巖脈的侵入方式主要沿張節(jié)理裂隙貫入，常有分支、復(fù)合、收縮等變化。巖脈脈體厚度2cm～10m，一般小于5m的常見，脈體一般呈板狀，個(gè)別呈樹枝狀、舌狀。巖脈內(nèi)原生破裂構(gòu)造較為發(fā)育，有橫節(jié)理、縱節(jié)理、斜節(jié)理，節(jié)理縫隙中有長英質(zhì)細(xì)脈（0.1～1mm）充填，巖脈穩(wěn)定性較低，易破碎。原生破裂構(gòu)造與巖漿活動拉伸及溫度降低引起的體積縮小有關(guān)。其發(fā)育的空間方位，除受巖體形態(tài)和原生流動構(gòu)造產(chǎn)狀控制外，亦受當(dāng)時(shí)的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的影響，形成后還可能因后期構(gòu)造影響，而改變其性質(zhì)和產(chǎn)狀。中性巖類：主要是閃長巖，呈巖脈狀產(chǎn)出，礦區(qū)內(nèi)分布較少。走向多呈南北向，脈體寬度1cm～6m，其中小于2m的常見。脈體傾角較陡80°～85°。沿走向有轉(zhuǎn)彎現(xiàn)象。多分布在輝綠巖脈邊部。其侵入與輝綠巖高壓侵入張節(jié)理時(shí)形成的邊部剪節(jié)理有關(guān)。

在對本礦輝綠巖脈與礦體的穿插關(guān)系研究過程中主要存在兩方面有爭議的問題。一方面認(rèn)為是巖脈穿插礦體（巖脈是成礦后的），另一方面是認(rèn)為礦體穿插巖脈（巖脈是成礦前的）。從南北向及東西向巖脈（見圖1）可以看出都是巖脈穿插切割礦體的，巖脈與礦體的接觸處界線清晰，接觸面平直光滑，沒有擦痕。巖脈兩側(cè)礦體相互對應(yīng)，沒有錯(cuò)動的痕跡。若將穿插在礦體中的巖脈移開，兩側(cè)的礦體可以完全吻合的連在一起。以上現(xiàn)象表明巖脈是成礦后的并且對礦體沒有錯(cuò)動。

圖1 巖脈示意圖

但從-647中段36號采場內(nèi)見到的黃鐵礦細(xì)脈穿插輝綠巖脈現(xiàn)象及-647中段40-1聯(lián)絡(luò)道中輝綠巖脈內(nèi)有礦化現(xiàn)象，讓人覺得是礦體穿插巖脈（巖脈是成礦前的）。通過對-647中段36號采場黃鐵礦細(xì)脈穿插切割巖脈現(xiàn)象進(jìn)行分析，認(rèn)為該巖脈裂隙發(fā)育，較破碎，而黃鐵礦細(xì)脈只有1cm厚，規(guī)模較小，充填在巖脈裂隙中，應(yīng)該是巖脈形成后期熱液充填進(jìn)去的。另外在-707中段3302井的探礦硐室內(nèi)也呈見到碳酸鹽化形成的方解石脈穿插輝綠巖脈的現(xiàn)象，這說明塊狀硫化物礦床內(nèi)有熱液的存在，熱液源來自區(qū)域變質(zhì)熱液和混合巖化熱液，因?yàn)樵诩t透山礦床形成末期發(fā)生了強(qiáng)烈的區(qū)域變質(zhì)作用和混合巖化作用，這可從深變質(zhì)形成的黑云母石英片麻巖和混合偉晶巖中看到。另一種可能是高溫的巖漿重熔礦體使其貫入裂隙形成。

通過對-647中段40-1聯(lián)絡(luò)道中的輝綠巖脈現(xiàn)場素描發(fā)現(xiàn)，礦化賦存在一晶洞（0.3m×0.5m）內(nèi)。在晶洞的洞壁上零亂地分布著粗大的方解石結(jié)晶體（0.5cm×1cm），黃銅礦顆粒散布在方解石與輝綠巖的結(jié)合部位。這種現(xiàn)象在片麻巖中是見不到的，顯然，輝綠巖脈中的礦和片麻巖中的礦不是同一地質(zhì)作用的產(chǎn)物，它們很可能是輝綠巖脈本身所含有的同生金屬礦物的集中，而不是片麻巖中的那種礦。由此可見，黃鐵礦細(xì)脈穿插巖脈及輝綠巖脈內(nèi)有礦化現(xiàn)象只是一種偶然現(xiàn)象，所以認(rèn)為是巖脈穿插礦體（巖脈是成礦后的），其本身不是提供成礦元素的母巖，礦體往往被巖脈穿插隔斷，在生產(chǎn)實(shí)踐中要加強(qiáng)回收被巖脈隔斷的另一側(cè)的礦體，避免損失。

3.2 褶曲（褶皺）控礦

紅透山礦床處在單斜構(gòu)造上，褶曲按褶曲軸與巖層的產(chǎn)狀可分為走向褶曲和傾向褶曲，走向褶曲的褶曲軸近于平，軸向與控制褶曲的巖層走向一致；傾向褶曲褶曲軸的軸向和傾角與控制褶曲的巖層的傾向和傾角一致。礦床成礦受傾向褶曲復(fù)雜化的褶曲群構(gòu)造所控制，礦體形態(tài)自然隨褶曲形態(tài)改變而變化，這里走向褶曲早于傾向褶曲，主要表現(xiàn)在斷面上礦體變化的形態(tài)，而傾向褶曲明顯地控制著平面上的礦體展布。

紅透山礦床控制的一級傾向褶曲是一個(gè)多級褶曲組成的形態(tài)復(fù)雜而又不協(xié)調(diào)的嵌插褶曲，從形態(tài)上看是個(gè)大的舌狀傾向褶曲（便于說明問題，將舌狀褶曲的組成分為：舌部、根部、核部、頭部、翼部。），弧頂向西，軸的傾伏角為60°～70°，它的頭部由下角閃片麻巖包圍，核部由上角閃片麻巖占據(jù)，薄層互層帶中的各小層，構(gòu)成了它的舌部和根部，并在封閉的狀態(tài)下，產(chǎn)生了流動褶曲群，紅透山礦體被控制在這一舌狀傾向褶曲群之中，并且礦體依褶曲舌部、根部褶曲群的形態(tài)變化而擺布。舌狀傾向褶曲控制的特點(diǎn)如下。

（1）翼部擠壓緊密而不對稱，在舌部常有透鏡體化現(xiàn)象，這兩個(gè)部位基本上控制了主要脈狀礦體的展部，但翼部和舌部所控制的礦體形態(tài)以及變化特點(diǎn)各不一樣，翼部礦體呈脈狀，厚度變化不大，是塑性斷層和走向褶曲較發(fā)育部位，礦脈分支不多，卻常見有“之”字形礦脈，舌部礦體透鏡化、膨縮現(xiàn)象、分支復(fù)合、與圍巖的接觸形成以及尖滅點(diǎn)的形態(tài)等均各具差異。

（2）紅透山次一級的傾向褶曲集中發(fā)育在控制它的一級舌狀傾向褶曲的根部，巖層迂徊彎曲，消失再現(xiàn)和膨縮現(xiàn)象常見，次一級褶曲軸的產(chǎn)狀互不平行，形成軸面相交、合并和分叉的復(fù)雜褶曲群，形似“花瓣?duì)睢?，喻名“花瓣?duì)睢瘪耷骸Ｔ谄矫嫔细鬏S的長短變化很大，但是總的來講，互相大致呈反比關(guān)系展布延伸，推測是在封閉狀態(tài)下進(jìn)行的原故，紅透山的厚大礦柱即借助于這樣的復(fù)雜空間形成的。

（3）在傾向褶曲集中的礦柱部位，走向褶曲已被嚴(yán)重干擾和礦化掩蓋消失，礦體形態(tài)不易看清，但巖層產(chǎn)狀的急劇變化，礦脈“之”字形態(tài)的分布，聯(lián)系起來分析，足以說明其發(fā)育情況。一般來講，礦柱兩側(cè)褶曲的頂部呈較平緩狀時(shí)，礦柱即呈現(xiàn)短柱狀；頂部變尖時(shí)，礦柱中間變薄，兩端加厚；兩側(cè)或一側(cè)褶曲頂部由一個(gè)圓頂變?yōu)閮蓚€(gè)圓頂時(shí)，礦柱中間部位增大，并伸出支脈；如果弧頂相互錯(cuò)開，不但扭轉(zhuǎn)礦柱的長軸方向，而且變化了礦柱的形態(tài)，此外兩側(cè)支脈的根部形態(tài)厚度也可改變礦柱形態(tài)及規(guī)模。

由于傾向褶曲迭加在走向褶曲之上，加之塑性斷層的干擾，致使礦柱邊部形態(tài)變化異常，有時(shí)接觸線產(chǎn)狀在幾米之內(nèi)變化很大，給采礦工作造成困難，就是這個(gè)因素所致。例如在坑道中見到兩條或三條礦柱的支脈，而只差三、四米高度的上水平坑道卻無礦，或相對位置無礦，經(jīng)分析研究認(rèn)為原來是走向褶曲控礦所致，在下水平坑道頂板礦體產(chǎn)狀和圍巖的構(gòu)造已經(jīng)有所表現(xiàn)。

3.3 圍巖控礦

通過對紅透山礦床地質(zhì)資料及各中段揭露的圍巖進(jìn)行分析認(rèn)為，礦床礦化富集主要集中在“黑云片麻巖與角閃片麻巖薄層互層帶”中，礦體與片麻巖的片麻理多數(shù)呈“順層狀”接觸，極少數(shù)有切層、穿層、跨層、串層現(xiàn)象?！氨踊訋А敝械暮谠破閹r為近礦圍巖，可作為間接找礦標(biāo)志，兩者間的“順層狀”接觸關(guān)系可作為其控礦特點(diǎn)。另外，金云母化常發(fā)育在礦體與黑云母片麻巖的接觸部位，呈團(tuán)狀或條帶狀發(fā)育，較礦體易于發(fā)現(xiàn)，具有垂直或水平分帶的金云母化更可指示礦體的賦存部位和深度。礦床圍巖由下至上共分四層。

一層（黑云片麻巖）：主要為黑云片麻巖、注入黑云片麻巖和黑云變粒巖，夾有薄層角閃片麻巖，局部有礦化現(xiàn)象。

二層（下角閃片麻巖）：由厚層狀角閃片麻巖夾少量薄層黑云片麻巖組成，此層構(gòu)造上處于礦床圍巖傾向褶曲的外環(huán)，是控制紅透山一級傾向褶曲形態(tài)變化的主要巖層之一。

三層（黑云片麻巖與角閃片麻巖薄層互層帶）：本層是礦化的主巖巖層，又分為六小層，這六小層由下至上為：①注入黑云片麻巖。厚10～30m，此層在紅透山一級舌狀傾向褶曲的頭部和舌部，厚度變化大，以注入黑云片麻巖為主，夾有角閃片麻巖。②角閃片麻巖層。厚20～40m，本層主要為角閃片麻巖，夾有薄層注入黑云片麻巖，局部地段角閃片麻巖由于混合巖化作用變成黑云片麻巖，此層在紅透山一級舌狀傾向褶曲的舌部，形態(tài)變化大，是組成二級“花瓣?duì)睢眱A向褶曲群的外環(huán)巖層，控制著傾向褶曲群西部的形態(tài)變化。③黑云片麻巖層。厚20m以黑云片麻巖為主，夾有黑云變粒巖和薄層角閃片麻巖，本層混合偉晶巖發(fā)育，長英質(zhì)多；巖層在褶曲過程中流動性大，形態(tài)復(fù)雜，是組成紅透山一級舌狀傾向褶曲舌部及二級“花瓣?duì)睢眱A向褶曲群核心的巖層，此層在巖性上有利于交代變化，所以它是礦化富集的主巖層。④矽線黑云片麻巖層。厚度10～40m，以矽線石英片麻巖為主，夾有少量黑云片麻巖及角閃片麻巖薄層，該層有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：沒有或很少有長英質(zhì)注入現(xiàn)象；近礦時(shí)金云母化強(qiáng)烈。此層分布在礦體上盤，對礦化起屏蔽作用，也有被礦化成浸染型或致密型礦體的地段，由于該層巖性特殊，和其上下盤巖層結(jié)合，組成一個(gè)標(biāo)志層組，對認(rèn)識礦床圍巖構(gòu)造很有意義。⑤角閃片麻巖層。厚20m左右，以角閃片麻巖為主，夾有黑云片麻巖和黑云變粒巖，為紅透山一級傾向褶曲根部的巖層。⑥注入黑云片麻巖層。厚10～40m，以注入黑云片麻巖為主，夾有黑云變粒巖和角閃片麻巖，實(shí)際上是一套以注入黑云片麻巖為主的互層帶。

四層（上角閃片麻巖）：厚100～200m，本層以厚層狀中粗粒角閃片麻巖為主，夾有黑云片麻巖，是組成紅透山一級傾向褶曲核部的巖層，它控制著二級“花瓣?duì)睢眱A向褶曲群東側(cè)的形態(tài)變化。

4 利用控礦因素指導(dǎo)生產(chǎn)

利用以上控礦因素，結(jié)合采場地質(zhì)資料，選擇礦化有利地段，投入少量生產(chǎn)探礦工程，在-707中段發(fā)現(xiàn)了27采隱伏礦體，回收礦石1 071t。并且成功探明5采下垂盲礦體，獲得111b級儲量40 170t，為礦山創(chuàng)造了效益。

4.1 -707中段27采隱伏礦體的回收

27采位于-707中段31號礦脈的最西端，為肥大礦柱的支脈部分，礦體空間賦存形態(tài)比較復(fù)雜，礦體沿走向由西向東側(cè)伏，側(cè)伏角60°。當(dāng)切割工程施工至采場西側(cè)時(shí)礦體由寬變窄逐漸尖滅，同時(shí)揭露一條閃長巖脈，閃長巖脈顏色較淺，為灰白色，與硅化的圍巖（黑云母石英片麻巖）顏色極為相似，讓人誤以為閃長巖脈就是圍巖。并且閃長巖脈呈小角度與礦體斜交（夾角25°）給人以礦體尖滅的假象。通過確定巖脈的巖性，結(jié)合“巖脈控礦”特點(diǎn)，認(rèn)為該礦體被閃長巖脈切割成兩部分，利用此關(guān)系成功回收巖脈另一側(cè)礦體，見圖2。該礦體Cu品位為1.796%，Zn品位2.342%，平均面積96m2，厚度3.1m，地質(zhì)儲量1 071t。

4.2 探明-707中段5采下垂盲礦體

探明-707中段5采下垂盲礦體，可為采礦提供詳細(xì)地質(zhì)資料。

圖2 -707中段27采回收礦體平面示意圖

礦體預(yù)測：5采位于-707中段31號礦脈的最西端，礦體由西向東逐漸側(cè)伏，礦體受巖漿巖所影響，空間賦存形態(tài)極為復(fù)雜。根據(jù)-647中段、-707中段及周遍采場揭露的礦體產(chǎn)狀，將該礦體產(chǎn)狀預(yù)測為“南傾”，走向?yàn)楸睎|東方向。

探礦工程：利用天井控制礦體賦存高度，根據(jù)天井揭露礦體情況，在天井內(nèi)布置探礦川控制礦體形態(tài)，探礦川必須揭露下垂盲礦體的最底端（采礦用該探礦川做切割工程）。

施工管理過程：天井施工結(jié)束后，地質(zhì)人員對井壁進(jìn)行編錄，編錄采用“兩壁連接展開式”（比例尺1∶100），經(jīng)編錄發(fā)現(xiàn)礦體在-650m處與天井相交，礦體產(chǎn)狀混亂、無規(guī)律，結(jié)合原資料進(jìn)行分析研究認(rèn)為天井揭露的礦體過于局部，礦體應(yīng)該繼續(xù)下沉。于是在-660m標(biāo)高向礦體下盤施工探礦川，并及時(shí)采用“兩壁內(nèi)倒式”方法對工程進(jìn)行編錄，在探礦川施工4m時(shí)發(fā)現(xiàn)，探礦川內(nèi)“黑云母石英片麻巖”的片麻理產(chǎn)狀為“北傾”，走向?yàn)楸睎|東方向。根據(jù)“圍巖控礦”特點(diǎn)，將兩者間關(guān)系定為“順層狀”產(chǎn)出關(guān)系，所以礦體產(chǎn)狀同樣為“北傾”。地質(zhì)技術(shù)人員及時(shí)調(diào)整探礦川施工方向（改為反方向），結(jié)果非常成功，探川揭露礦體17m，在對礦體兩側(cè)圍巖編錄時(shí)發(fā)現(xiàn)，一側(cè)產(chǎn)狀為“北傾”，另一側(cè)產(chǎn)狀為“南傾”，經(jīng)綜合分析認(rèn)為此處構(gòu)造為一“向斜”，屬褶曲構(gòu)造，該礦體嚴(yán)格受此構(gòu)造控制。根據(jù)“褶曲（褶皺）控礦”特點(diǎn)，結(jié)合礦體兩端片麻理的產(chǎn)狀，將“褶曲”核部的底端（礦體的最底端）預(yù)測在-665m處，見圖3。并在此處施工探礦川，在對探川進(jìn)行編錄時(shí)發(fā)現(xiàn)，探川中部揭露三條厚度為0.2m的礦體，探川兩側(cè)片麻理產(chǎn)狀較為直立，中部片麻理產(chǎn)狀接近水平，此現(xiàn)象說明探川已穿過“褶曲”核部的最底端（下垂礦體的最底端）。

取得效果：根據(jù)“圍巖控礦”和“褶曲（褶皺）控礦”理論，利用少量工程在較短的時(shí)間內(nèi)探明該礦體，共獲得111b級儲量40 170t，為采準(zhǔn)工程奠定了基礎(chǔ)，較好地滿足了生產(chǎn)需要。

圖3 -707中段5采橫剖面示意圖

5 結(jié)語

控礦因素研究是成礦規(guī)律研究的基礎(chǔ)，因而也是礦區(qū)成礦預(yù)測及開展礦山地質(zhì)找礦的基礎(chǔ)性工作?？氐V因素研究來自于生產(chǎn)實(shí)踐，礦山地質(zhì)工作及采礦生產(chǎn)為控礦因素的研究提供了最為有利的條件，控礦因素研究所獲得的規(guī)律性認(rèn)識又必須回到生產(chǎn)實(shí)踐中去接受檢驗(yàn)，指導(dǎo)生產(chǎn)，不斷得到深化，以取得對礦床認(rèn)識及找礦上的突破。由于紅透山礦床揭露的中段所研究總結(jié)的控礦因素只能代表現(xiàn)有礦體特征，而紅透山礦床作為國內(nèi)少有的塊狀硫化物礦床，成礦模式復(fù)雜，加之礦山開拓中段逐年向下延伸，新采場不斷增加的情況下，還須進(jìn)行長期研究，以指導(dǎo)今后礦山生產(chǎn)。

[1]《礦山地質(zhì)手冊》編委會.礦山地質(zhì)手冊（上）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1995：434-436.

[2] 遼寧地質(zhì)勘探公司101隊(duì).紅透山式礦化及老變質(zhì)巖系褶曲構(gòu)造[R].1977：21-23.

Study on ore-control factor of Hongtoushan deposit and its application

The ore-control factor could be classified as dyke,fold and surrounding rock after the systematic study on the ore-control factor of Hongtoushan deposit.Using the ore-control characteristic to guide the mine production provided an effective way to develop geological prospecting of mine and improve its economic benefit.

ore-control by dyke;ore-control by fold;ore-control by surrounding rock;guide production

1672-609X（2010）05-0033-05

P618.41

B

2009-11-22

2010-07-28

趙 剛（1980-），男，遼寧撫順人，助理地質(zhì)工程師，從事礦山地質(zhì)工作。