浙江螢石礦床勘查深度研究

劉道榮

(中化地質(zhì)礦山總局浙江地質(zhì)勘查院,浙江 杭州 310002)

《固體礦產(chǎn)勘查工作規(guī)范》(GB/T33444—2016)規(guī)定，詳查及勘探階段控制和探明的資源儲(chǔ)量皆要達(dá)到相應(yīng)比例。詳查階段控制的資源儲(chǔ)量一般應(yīng)不少于查明資源儲(chǔ)量的30%，作為礦山建設(shè)設(shè)計(jì)依據(jù)的詳查(最終)報(bào)告，控制的資源儲(chǔ)量占查明礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量的比例一般應(yīng)不少于50%；勘探階段探明的、控制的資源儲(chǔ)量之和一般應(yīng)占總資源儲(chǔ)量的50%以上(資源儲(chǔ)量規(guī)模為大型以上的礦床可適當(dāng)降低)，這給礦床勘查工作提出新的要求。一般，礦體走向方向控制，通過淺部探礦工程(探槽、淺鉆)，容易達(dá)到勘查階段的要求；對于延深規(guī)模較大的礦床傾向方向的控制較難把握，究竟勘查深度如何確定，尚無具體依據(jù)，這給礦床勘查工作、單礦種勘查規(guī)范制定，帶來較大困惑。

浙江省已發(fā)現(xiàn)螢石礦床(點(diǎn))約600多處，主要為單一(礦種)型螢石礦床，達(dá)到普查工作程度以上的礦床有近150個(gè)，其中大中型螢石礦床共78個(gè)(葉錫芳,2014)，礦床勘查開發(fā)研究程度較高(韓文彬等,1991;李長江等,1991;蔣敘良等,1993;劉道榮等,2012;王偉等,2012;黃國成等,2015;張根紅等,2016;劉道榮,2017)。除“常山式”螢石礦床(劉道榮,2015)以似層狀礦體為主外，絕大多數(shù)螢石礦床受斷裂構(gòu)造控制，礦體呈單脈、復(fù)脈狀產(chǎn)出于斷裂構(gòu)造帶中，走向長與傾向延深具有一定的規(guī)律性，這與江西大部螢石礦床特征類似(李燈平等,2015;李凱等,2013)。本文選取145個(gè)達(dá)到普查程度以上的螢石礦床，統(tǒng)計(jì)礦床主礦體的勘查深度，計(jì)算礦體長深比，分析礦體長深比與容礦構(gòu)造、礦床規(guī)模間的關(guān)系。探討螢石礦床最佳勘查深度確定依據(jù)，為后續(xù)勘查工作提供思路。

1 成礦地質(zhì)背景

圖1 浙江大中型螢石礦床分布略圖(據(jù)黃國成等,2015修改)Fig.1 Distribution of major fluorite deposits in northwest Zhejiang

浙江單一型螢石礦床成因可分為兩大類，一類為巖漿期后熱液型，另一類為火山-次火山熱液型。浙西北地區(qū)巖漿熱液型螢石礦床主要圍繞高氟巖體外接觸帶、少數(shù)為內(nèi)接觸帶分布，如巖前、黃石潭、統(tǒng)里莊、馬鞍山等巖體，這些巖體外圍多形成大中型螢石礦床(劉道榮,2017)。浙東南地區(qū)火山-次火山熱液型螢石礦床集中分布江山-紹興深大斷裂東南側(cè)白堊紀(jì)斷陷盆地邊緣(黃國成等,2015)，如武義-永康盆地、遂昌湖山-黃沙腰盆地等；此外，在龍泉一帶變質(zhì)巖出露地區(qū)還有少量巖漿期后熱液型螢石礦床(圖1)。礦床多受斷裂構(gòu)造控制，容礦構(gòu)造方向以北東及北西向?yàn)橹?，力學(xué)性質(zhì)以壓(扭)、張(扭)性為主，一般具多期活動(dòng)的特點(diǎn)。圍巖主要為火山碎屑巖、陸源碎屑巖、碳酸鹽巖及花崗巖類。

2 礦床現(xiàn)有勘查深度

大多數(shù)螢石礦床存在多個(gè)螢石礦體，本文在討論礦床勘查深度(指延深，下同)時(shí)，僅考慮礦床中的主礦體。當(dāng)?shù)V床中存在多個(gè)主礦體時(shí)，選擇規(guī)模最大的礦體。選取經(jīng)普查程度以上的145個(gè)礦床，統(tǒng)計(jì)其主要礦體的勘查深度、容礦構(gòu)造、礦體走向長，計(jì)算礦體長深比，并按容礦構(gòu)造方向及性質(zhì)分別統(tǒng)計(jì)其平均值。

2.1 不同規(guī)模礦床現(xiàn)有勘查深度

浙江螢石礦床的勘查深度一般為100～300 m，約占71%，主礦體平均勘查深度與礦床規(guī)模有明顯相關(guān)性(表1)，表現(xiàn)為大型礦床>中型礦床>小型礦床。大型礦床主礦體勘查深度一般在400～500 m，約占45%；少數(shù)大于500 m，最大達(dá)720 m，平均勘查深度為431 m。中型礦床一般集中在200～300 m，約占52%；僅1個(gè)礦床大于400 m，平均勘查深度為251 m；小型礦床一般為100～200 m，約占58%，平均勘查深度為160 m。

表1 不同勘查深度的礦床數(shù)

2.2 主礦體的長深比

浙江螢石礦床長深比平均值為2.10，亦即走向長為傾向延深的2.10倍。巖漿期后熱液型螢石礦床長深比為0.70～6.08，平均值為1.82；火山-次火山熱液型螢石礦床長深比為0.44～10.48，平均值為2.15，二者平均值比較接近(表2)。長深比最大者為永康炳坑螢石礦床，其容礦構(gòu)造為北東東向壓性斷裂，比值達(dá)10.48；最小者為永康柘坑螢石礦床，其容礦構(gòu)造為北北西向壓扭性斷裂，比值為0.44。

圖2 不同礦床規(guī)模的長深比分布Fig.2 Ratio of length-to-depth distribution of different scale of ore deposits

2.2.1 容礦構(gòu)造方向?qū)ΦV體長深比的影響

不同方向的容礦構(gòu)造，礦體長深比略有不同。巖漿期后熱液礦床容礦構(gòu)造為北東(北東東)向斷裂時(shí)，礦體長深比均值為2.47，略大于北西(北西西)向斷裂的長深比(1.38)?；鹕?次火山熱液礦床容礦構(gòu)造按北東(北東東)、北西(北西西)、近東西向統(tǒng)計(jì)長深比，平均值分別為2.20，2.04，2.16，三者十分接近。南北向礦體數(shù)量較少，其長深比一般為1～2。

2.2.2 容礦構(gòu)造性質(zhì)對礦體長深比的影響

容礦構(gòu)造性質(zhì)不同，其礦體長深比亦不同。巖漿期后熱液型礦床容礦構(gòu)造為張(扭)性斷裂時(shí)，長深比均值為1.40；為壓(扭)性斷裂時(shí)，長深比均值為3.13；二者差異較明顯?；鹕?次火山熱液型礦床容礦構(gòu)造為張(扭)性、壓(扭)性時(shí)，長深比均值為2.23，1.98，均值相對接近(表3)。

2.2.3 不同礦床規(guī)模的長深比

不同規(guī)模礦床的長深比分布特征差異較大(圖2)，大型礦床長深比具有2個(gè)高值區(qū)，中小型礦床的長深比特征相近，呈現(xiàn)偏態(tài)分布。大型礦床主礦體的長深比為0.69～3，占75%；中型礦床為1～4，占79.5%；小型礦床為0.44～3，占89.9%。各類礦床長深比為1～3，約占65%。

由于成礦作用的復(fù)雜性，礦體長深比變化較大，變異系數(shù)一般大于50%(表2)，即使同一方向、性質(zhì)的控礦構(gòu)造，差別也很大。相對而言，張扭性斷裂較壓扭性斷裂形成礦體的長深比變化小，大中型礦床長深比變化范圍較小型礦床窄。實(shí)際運(yùn)用中，礦體長深比變化范圍值比均值更具參考意義。

3 螢石礦床最佳勘查深度探討

經(jīng)濟(jì)合理地部署勘查工作，使探明、控制的資源/儲(chǔ)量滿足規(guī)范及礦山開采要求，需要確定合適的勘查深度。在礦床進(jìn)入勘探階段，礦山生產(chǎn)設(shè)計(jì)主要參數(shù)(礦山設(shè)計(jì)年開采量、服務(wù)年限、回采率、貧化率等)已經(jīng)確定的條件下，可根據(jù)探明儲(chǔ)量保證礦山生產(chǎn)程度來合理確定礦床勘查深度(夏士均等,1989)。然而，現(xiàn)行條件下無法獲得完整、準(zhǔn)確的礦山生產(chǎn)設(shè)計(jì)參數(shù)，難以確定合適的勘查深度。

表2 按容礦構(gòu)造方向統(tǒng)計(jì)的礦體長深比

影響礦床勘查深度的因素主要有礦床規(guī)模(礦體特征)、開采技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平等。浙江大部分螢石礦床開采技術(shù)條件屬于簡單—中等，水文地質(zhì)問題主要是富水構(gòu)造(含水層)的影響；工程地質(zhì)問題一般為構(gòu)造破碎帶的變形，存在軟弱夾層(或頂?shù)装?、不利的結(jié)構(gòu)面；環(huán)境地質(zhì)問題一般不突出。現(xiàn)有礦床的開采深度一般小于500 m，遠(yuǎn)小于當(dāng)前開采技術(shù)水平能達(dá)到的深度，故其對勘查深度影響小。因此，影響浙江螢石礦床的勘查深度最主要的因素是礦床規(guī)模。

表3 按容礦構(gòu)造性質(zhì)統(tǒng)計(jì)的礦體長深比

3.1 礦床規(guī)模與最佳勘查深度

根據(jù)不同礦床規(guī)?，F(xiàn)有勘查深度統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1)，中小型螢石礦床的勘查深度一般小300 m，約占礦床數(shù)90%，故中小型礦床宜一次勘查完畢，勘查深度宜控制在300 m以內(nèi)(吳自強(qiáng)等,1998)。少數(shù)中型礦床延深達(dá)400 m，可在勘查深度以下，布置少量鉆孔控制礦床遠(yuǎn)景規(guī)模。

大型螢石礦床最大延深一般在500 m以淺，約占礦床總數(shù)80%，僅少數(shù)礦床達(dá)到700 m，故大型礦床勘查深度宜控制在500 m以內(nèi)。少數(shù)延深規(guī)模大于500 m的礦床，可分步勘查，布置少量鉆孔控制礦床遠(yuǎn)景。

3.2 礦床長深比與最佳勘查深度

由上述礦床長深比可知，不同方向、性質(zhì)容礦構(gòu)造，不同規(guī)模礦床的長深比具有一定特征。小型礦床和大部分中型礦床，可按300 m以淺確定勘查深度。大型和少數(shù)中型礦床，可根據(jù)礦床長深比數(shù)據(jù)(表2)，初步判斷主礦體合適的勘查深度。如巖漿期后熱液型礦床，當(dāng)其規(guī)模初定為大型時(shí)，可按礦體長的1/(0.70～2.72)，初步確定其勘查深度；火山-次火山熱液型礦床達(dá)大型規(guī)模時(shí)，可按礦體長的1/(0.82～4.85)確定其適宜的勘查深度。

當(dāng)大中型礦床長深比較小(～0.5)，即礦體延深為走向長2倍或更大時(shí)，應(yīng)綜合考慮礦床地質(zhì)特征，如根據(jù)礦化垂向分帶特征，判斷礦體深部延深情況，再確定最佳勘查深度。

3.3 礦化分帶與最佳勘查深度

火山熱液充填型螢石礦床一般具有較明顯的垂向分帶特征，自地表向深部，可分為硅質(zhì)頂蓋、頭部礦體、中部礦體和尾部礦體(張壽庭等,1997；王成良等,2003)。不同部位礦體具有不同的礦化、蝕變特征、礦物組成等，當(dāng)?shù)V體中方解石或硅質(zhì)含量增高，或圍巖出現(xiàn)碳酸鹽化時(shí)，表明已到礦體尾部。巖漿熱液型螢石礦床垂向分帶研究程度較低，未見相關(guān)報(bào)道。但黃山螢石礦床勘查成果表明(1)浙江省有色金屬地質(zhì)勘查局.2013.浙江省開化縣黃山礦區(qū)螢石礦地質(zhì)普查報(bào)告[R].，該類型礦床有相似的垂向分帶特征，淺部表現(xiàn)為構(gòu)造角礫巖、脈巖(局部見螢石礦化)，相當(dāng)于礦體頂蓋；180 m標(biāo)高以上相當(dāng)于頭部礦體，厚度較??；20～-123 m標(biāo)高礦體厚度大(>5 m)、品位較高(38%～55%)，相當(dāng)于中部礦體；-231～-257 m標(biāo)高礦體厚度變小(1.24～1.37 m)、品位降低(約35%)，相當(dāng)于尾部礦體。

根據(jù)螢石礦床垂向分帶特征，結(jié)合勘查成果，可較準(zhǔn)確的判斷礦床剝蝕情況，可作為礦床勘查深度確定的依據(jù)。當(dāng)探礦工程揭露尾部礦體控制的深度，如黃山螢石礦床控制的-250 m標(biāo)高，即為合適的勘查深度。

4 結(jié)論

(1)浙江省螢石礦床的勘查深度一般為100～300 m，主礦體勘查深度與礦床規(guī)模有明顯相關(guān)性。大型礦床主礦體勘查深度一般在400～500 m，中型礦床一般集中在200～300 m，小型礦床一般為100～200 m。

(2)浙江螢石礦床主礦體長深比平均值為2.10。巖漿期后熱液型螢石礦床長深比為0.70～6.08，平均值為1.82；火山-次火山熱液型螢石礦床長深比為0.44～10.48，平均值為2.15，二者平均值較接近。不同(方向、性質(zhì))容礦構(gòu)造及礦床規(guī)模，主礦體長深比差異較明顯，其變化范圍值比均值更具實(shí)際意義。

(3)小型及大部分中型螢石礦床的最佳勘查深度宜在300 m以淺。大型及少數(shù)中型螢石礦床最佳勘查深度可根據(jù)礦床規(guī)模、控礦構(gòu)造，參照相似類型礦床長深比范圍值，再依據(jù)礦化垂向分帶等地質(zhì)特征綜合確定。