某鐵礦地質(zhì)特征以及深部找礦研究

張連強(qiáng) 陳檬

【摘 要】我國(guó)正處于快速工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)騰飛的過(guò)程之中，強(qiáng)化第二深度空間（500～2 000 m）的找礦勘探，延長(zhǎng)老礦山的生產(chǎn)壽命，深部找礦是擺在面前的一大歷史重任。目前提及的“深部礦”屬于“隱伏礦”中埋藏深度較大的部分。對(duì)于深部礦和淺部礦的具體深度的界定，目前在學(xué)術(shù)界尚無(wú)定論，但一般將地表500 m以下的礦稱(chēng)為深部礦，反之則稱(chēng)之為淺部礦。由于深部礦埋藏深度大，人們對(duì)其礦床地質(zhì)特征了解較少，礦化信息多為間接信息，已有的勘查技術(shù)方法的有效性進(jìn)一步降低，因而勘查難度、勘查投資以及勘查風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增大。目前，一些成礦理論建立的礦床新模型為現(xiàn)行找礦提供了新思路。新技術(shù)、新方法聯(lián)合探測(cè)，綜合信息提取等已應(yīng)用于深部找礦。近年來(lái)，全球范圍內(nèi)一些大型和特大型金屬礦床的發(fā)現(xiàn)，無(wú)例外是以礦床模型為先導(dǎo)，地、物、化、遙聯(lián)合攻關(guān)，高密度深鉆驗(yàn)證。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)特征；深部找礦

1成礦地質(zhì)背景

1.1區(qū)域地質(zhì)特征

礦區(qū)區(qū)域大地結(jié)構(gòu)隸屬于東秦嶺造山帶。北側(cè)毗鄰木家埡—內(nèi)鄉(xiāng)大斷裂，結(jié)構(gòu)區(qū)劃屬南秦嶺褶皺系荊紫關(guān)—師崗復(fù)向斜的北翼中段，成礦區(qū)帶屬于秦嶺造山帶金銀多金屬成礦區(qū)（Ⅱ）—南秦嶺金銀銻鉛鋅多金屬成礦帶（Ⅲ）—內(nèi)鄉(xiāng)—淅川銀、銻、釩多金屬成礦帶西段（圖1）。區(qū)域結(jié)構(gòu)線方向大致呈北西西向，褶皺、斷裂結(jié)構(gòu)多呈北西西向發(fā)育，局部見(jiàn)有北東、北西向結(jié)構(gòu)發(fā)育。區(qū)域結(jié)構(gòu)在大規(guī)模逆沖的淅川斷裂活動(dòng)作用下劃分為元古宇基底和蓋層。區(qū)域北部的元古宙結(jié)構(gòu)—巖漿雜巖—地層單元組成基底結(jié)構(gòu)層，由一系列強(qiáng)烈發(fā)育的大中型北西西向韌性剪切帶分割成為不同的結(jié)構(gòu)地層單元；區(qū)域南部的晚震旦紀(jì)—古生代沉積地層組成蓋層結(jié)構(gòu)層，區(qū)域結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。區(qū)域巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，侵入巖主要分布在淅川斷裂帶以北地區(qū)，主要形成時(shí)代為震旦紀(jì)、早古生代，主要巖性有花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖等，此外還有大量的輝綠巖、花崗巖巖脈，構(gòu)成了復(fù)雜的巖漿巖帶，且多呈北西西向展布。區(qū)域分布有以銀、銻、釩為主的地球化學(xué)異常，該異常沿淅川斷裂帶發(fā)育，呈長(zhǎng)條帶狀分布，強(qiáng)度高，規(guī)模大，元素組合復(fù)雜，異常套合緊密。區(qū)域地球物理特征顯示為從東向西逐漸降低的重力場(chǎng)負(fù)值帶。該區(qū)處在伏牛—大別磁場(chǎng)梯度很大的升高區(qū)，異常特征為北西向?qū)捑徴艌?chǎng)帶狀展布。說(shuō)明區(qū)內(nèi)北西向多金屬礦化帶特征明顯。

1.2礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于荊紫關(guān)—師崗向斜北翼?；窘Y(jié)構(gòu)為一個(gè)單斜結(jié)構(gòu)，地層走向北西西向，傾向南西，傾角54°～84°，局部倒轉(zhuǎn)。淅川斷裂帶呈北西西向從礦區(qū)北部通過(guò)，規(guī)模大，延伸遠(yuǎn)，其北側(cè)為元古宙變質(zhì)巖，南側(cè)為古生界沉積巖，構(gòu)成工作區(qū)基底和蓋層的分界。礦區(qū)外圍東南部呈北北東展布的獅子溝口斷裂，對(duì)含礦巖系有明顯的錯(cuò)動(dòng)，平面錯(cuò)距約200m。礦區(qū)地層從北到南依次出露有中新元古界武當(dāng)巖群（Pt2-3w）、震旦系陡山沱組（Z2d）、震旦系燈影組（Z2dy）、寒武系水溝口組（∈1s）、寒武系岳家坪組（∈2y）、寒武系蜈蚣丫組（∈3w）、奧陶系白龍廟組（O1b）以及第四系（Q）（圖1）。

2深部找礦的技術(shù)與方法研究進(jìn)展

物、化探找礦新方法的研究，超深鉆的研發(fā)是目前及未來(lái)找礦突破的重要技術(shù)手段。建立地質(zhì)、礦產(chǎn)、物探、化探、遙感資料的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)地質(zhì)方法對(duì)找礦靶區(qū)優(yōu)選和綜合評(píng)價(jià)，提出礦區(qū)外圍的找礦方向，是當(dāng)代礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的發(fā)展方向。曹新志等（2009a）認(rèn)為從方法論研究的角度，礦產(chǎn)勘查工作中常用的類(lèi)比法、趨勢(shì)外推法和綜合法仍然是礦區(qū)深部找礦前景快速評(píng)價(jià)的有效基本方法，下面主要從物探、化探及鉆探技術(shù)的進(jìn)展進(jìn)行論述。

2深部找礦中的深穿透化探新方法研究進(jìn)展

目前，國(guó)內(nèi)外深穿透地球化學(xué)技術(shù)包括以下幾個(gè)。

2.1微細(xì)粒分離及測(cè)量技術(shù)

不同的地球化學(xué)景觀區(qū)應(yīng)該選取不同的采樣介質(zhì)、不同的粒級(jí)。如內(nèi)蒙古西部、甘肅、新疆中北部等地區(qū)皆屬干旱荒漠區(qū)，地形多呈中低山或丘陵，任天祥（1986）對(duì)該種景觀條件下進(jìn)行水系沉積物測(cè)量的方法研究表明：此類(lèi)地區(qū)必須排除風(fēng)成砂的干擾，水系沉積物要選粗粒級(jí)，即32～0.85 mm（1～20目）可滿(mǎn)足要求。在半荒漠區(qū)水系沉積物粒級(jí)為2.00～0.425 mm（10～40目），可有效減少風(fēng)成砂的干擾。再如在戈壁覆蓋區(qū)，張華等（2003）研究認(rèn)為采樣介質(zhì)主要為土壤中粗粒級(jí)巖屑，干擾因素為風(fēng)積物和鹽漬層，風(fēng)成砂很少大于0.85 mm（20目），以小于0.18 mm（-80目）為主，確定最佳采樣粒度為4.75～0.85mm（4～20目），采樣時(shí)應(yīng)剝?nèi)ド喜匡L(fēng)積層，采集基巖風(fēng)化碎石。劉漢糧等（2011）在東烏珠穆沁旗針對(duì)半干旱（殘山）丘陵草原覆蓋亞景觀區(qū)開(kāi)展了1∶20萬(wàn)化探方法技術(shù)研究，在典型已知礦區(qū)進(jìn)行了采樣、層位和粒級(jí)方法技術(shù)試驗(yàn)，表明0.125 mm（120目）細(xì)粒級(jí)沉積物樣品是1∶20萬(wàn)區(qū)域化探掃面的最佳采樣介質(zhì)。圖1為某金礦不同土壤粒級(jí)試驗(yàn)效果，可以看出：0.096 mm（160目）以上Au異常更加清晰，且在勘查線南側(cè)顯示一異常，推斷可能下伏有隱伏礦體；0～0.85 mm（0～20目）粗粒級(jí)可以達(dá)到勘查效果，比0.85～0.096 mm（20～160目）效果好。

2.2電化學(xué)測(cè)量技術(shù)

此方法由前蘇聯(lián)雷斯等提出并發(fā)展起來(lái)，又稱(chēng)為部分金屬提取法（CHIM）。自20世紀(jì)80年代引入中國(guó)后，應(yīng)用范圍幾乎遍及全國(guó)，應(yīng)用礦種有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Sn、As、Ni、U、Sb等十幾種金屬。國(guó)內(nèi)許多學(xué)者如譚克仁、李金銘、劉吉敏、王文龍、羅先熔等取得了突破性的成果（康明等，2005）。此方法已經(jīng)在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)，在運(yùn)積物厚達(dá)150 m及成礦后，沉積巖厚達(dá)500 m的條件下找到隱伏礦體。通過(guò)對(duì)內(nèi)蒙古草原覆蓋區(qū)某金礦地電提取Au異常試驗(yàn)（圖2，圖3），根據(jù)剖面圈定異常帶，認(rèn)為研究區(qū)域成金礦的可能性較大，結(jié)果在異常帶施工ZK6001孔驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)多條金礦脈，單礦體厚度最大為12.23 m，最高品位25.23 g/t，試驗(yàn)效果非常好，此法成功事例較多。

2.3選擇性化學(xué)提取技術(shù)

應(yīng)用最有潛力的方法包括活動(dòng)金屬離子法（MMI）、酶提取法（EnzymeLeach）、金屬活動(dòng)態(tài)提取法（MOMEO）。

（1）酶提取法（Enzyme Leach）技術(shù)是Clark等于20世紀(jì)80—90年代研制的一種利用葡萄糖氧化酶提取礦物顆粒表面非晶質(zhì)錳的氧化膜尋找隱伏礦的方法。利用葡萄糖氧化酶的催化作用，使右旋糖與水反應(yīng)緩慢生成H2O2。生成的痕量H2O2選擇性提取土壤中非晶質(zhì)的氧化錳，而結(jié)晶質(zhì)錳的氧化物僅受微弱的侵蝕。當(dāng)所有非晶質(zhì)錳的氧化物都起反應(yīng)后，酶的作用則停止，從而提高了異常的可靠程度。自1995年以后開(kāi)始進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，此方法在隱伏斑巖銅礦、塊狀硫化物礦床、矽卡巖銅礦、Elm-wood礦區(qū)深部密西西比河谷型鋅礦體找礦等證實(shí)了其有效性（謝學(xué)錦等，2003；Kelley et al，2003），此方法在中國(guó)應(yīng)用較少。筆者2013年在安徽銅陵獅子山礦田進(jìn)行酶提取試驗(yàn)，通過(guò)74線已知剖面試驗(yàn)（圖4），幾乎所有分析元素在深部礦體（1 000多m）上方出現(xiàn)異常。其Cu、Mo、As在礦體上方出現(xiàn)清晰單峰異常，Sb、Ag、Fe、Mn、Pb、Zn在礦體上方出現(xiàn)清晰的多峰異常，且異常大體吻合，Sb、Pb、Mo、Ag異常范圍寬。Br、I同樣在礦體上方出現(xiàn)異常，但在巖體西側(cè)礦體上方異常更清晰，Br、I異常走勢(shì)與地層傾向一致?？傮w看，測(cè)試元素準(zhǔn)確地反映了深部礦體的賦存部位。90線異常剖面（圖5），Sb、As、Mo、Ag、Mn、Br、I等元素在礦體上方清晰異常，且Ag、Sb異常（3點(diǎn)移動(dòng)平均）走勢(shì)與礦體傾斜程度一致，Br、I異常范圍廣，且異常寬度幾乎與礦體延伸寬度一致。從2條勘探線試驗(yàn)結(jié)果看，酶提取找礦方法在胡村銅礦試驗(yàn)效果較好，對(duì)深部信息反映較好，在2條勘探線上常規(guī)化探僅僅在巖體上方顯示尖峰異常，而酶提取在巖體和礦體上方均顯示異常，且測(cè)試指標(biāo)中以Ag、As、Sb、Mo、Pb、Zn、Br、I效果最好?？傮w看，酶提取元素能夠客觀反映深部礦體信息，與常規(guī)土壤測(cè)量相比能夠強(qiáng)化深部信息，盡可能地減小巖體的影響。

（2）活動(dòng)金屬離子法（Mobile Metal Ions，MMI）是澳大利亞Mann等在20世紀(jì)90年代初發(fā)展起來(lái)的，是目前國(guó)外各種選擇性提取方法中最為成功的。該技術(shù)不僅在尋找隱伏礦方面效果良好，而且可以用于強(qiáng)化出露區(qū)地球化學(xué)異常和排除地表干擾，取得了很多成功的例子。這一方法的理論依據(jù)是金屬活動(dòng)離子可以從深部礦體穿過(guò)上覆沉積巖石及厚層運(yùn)積物蓋層而達(dá)于地表。而這種金屬活動(dòng)離子是可以通過(guò)某種特殊試劑提取出來(lái)的。這種金屬活動(dòng)態(tài)離子異常經(jīng)常較準(zhǔn)確地位于礦體垂直上方或者傾斜上方，透視深度最高記錄達(dá)700 m。但是該方法的技術(shù)部分處于保密狀態(tài)，并未公開(kāi)。

結(jié)束語(yǔ)

總之，V2號(hào)礦體作為本次西簧釩礦區(qū)勘查的一個(gè)主要礦體，未來(lái)仍有大量的地質(zhì)勘查工作需要做，尤其是在深部探礦方面上，應(yīng)對(duì)周邊礦區(qū)以前的找礦經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)，認(rèn)真分析研究每個(gè)礦化標(biāo)志，總結(jié)成礦規(guī)律，為下一步的找礦提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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