遼寧瓦房店地區(qū)50號金伯利巖管深部找礦問題研究

付海濤

（遼寧省地質(zhì)勘探礦業(yè)集團(tuán)，遼寧 沈陽 110032)

我國是一個金剛石需求量很大、資源又比較貧乏的國家，已探明的金剛石儲量開發(fā)利用程度較高，目前可供開采的礦產(chǎn)地嚴(yán)重不足，優(yōu)質(zhì)資源更是已近枯竭[1]，很多專家學(xué)者都在研究金剛石找礦工作[2-10]。遼寧省南部的瓦房店地區(qū)是我國重要的金剛石產(chǎn)區(qū)，自1971年在該區(qū)發(fā)現(xiàn)金伯利巖以來[11]，至2016年底在該區(qū)共發(fā)現(xiàn)4條金伯利巖帶、100多個金伯利巖體[12]。在已提交的4個大型原生金剛石礦床中，50號巖管是品位最高、金剛石質(zhì)量最好的礦床。該巖管于1974年被發(fā)現(xiàn)，1980年進(jìn)入開發(fā)階段，至2002年歷時23年，露天開采結(jié)束，未進(jìn)行坑采。該巖管生產(chǎn)的金剛石中寶石級的比例占68．76%，而且加工性好，在寶玉石界享有盛譽(yù)，選出的最大顆粒金剛石達(dá)61．25克拉[13]，是我國非常重要的原生金剛石礦床。為了更好地在50號巖管周邊開展金剛石勘查工作，對其進(jìn)行了三維模擬，研究結(jié)果顯示其深部還有很大的找礦空間。

1 地質(zhì)特征概況

50號金伯利巖管位于瓦房店市炮臺鄉(xiāng)干河村頭道溝，產(chǎn)于標(biāo)高140m的頭道溝谷源頭處的負(fù)地形中，巖管最高出露標(biāo)高190m。巖管被第四系殘坡積物所覆蓋。

根據(jù)鉆探資料，50號金伯利巖管賦存于新元古界青白口系南芬組粉砂巖、頁巖及南華系橋頭組石英砂巖中(礦區(qū)地表僅出露橋頭組)。礦區(qū)地層產(chǎn)狀平緩，傾角一般為10～20°。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，破壞了金伯巖體的完整性，但斷距不大。礦區(qū)內(nèi)見有輝綠巖脈產(chǎn)出。

勘探資料顯示，50號金伯利巖管的地表形態(tài)大致呈蝌蚪狀，呈近東西走向，長約275m，寬約55m，巖管總體產(chǎn)狀傾向南西，傾角70～80°。巖管可分為東西兩段，西段主礦體平面上呈近橢圓狀，東部為脈狀礦體。巖管從地表向深部具有體積逐步膨大趨勢，-20m標(biāo)高水平斷面面積是地表面積的2．3倍，但在-70m標(biāo)高以下巖管急劇收縮。

2 三維建模方法

50號巖管的三維建模資料主要有兩部分，一是礦區(qū)鉆孔資料，二是礦區(qū)開采平面圖。

本次研究共收集到了50號巖管及其東部的34個鉆孔資料，建立了包括定位表、測斜表和巖性表為主要內(nèi)容的鉆孔數(shù)據(jù)庫。

定位表的內(nèi)容包括：鉆孔編號、N坐標(biāo)、E坐標(biāo)、孔口高程、最大孔深、軌跡、勘探線號。

測斜表的內(nèi)容包括：鉆孔編號、測斜深度、傾角、方位角。

巖性表的內(nèi)容包括：鉆孔編號、深度(從)、深度(至)、巖性。

由于50號巖管出露標(biāo)高140m，主礦體最低見礦標(biāo)高-76．20m(ZK5006)，也就是說50號巖管總體延深不大，所以按20m為斷高(局部10m)從鉆孔數(shù)據(jù)庫提取了16個水平斷面的數(shù)據(jù)。然后按下列原則圈定礦體邊界：見礦孔位置外推20m，如果見礦孔外側(cè)還有鉆孔且兩個孔之間距離不足20m，則參考上下兩個平面的情況確定礦體邊界，無法參考上下平面時，以見礦孔至未見礦孔距離的一半定為礦體邊界。有些鉆孔在數(shù)據(jù)平面的上下1m處既見金伯利巖又見圍巖，這樣的鉆孔就直接作為礦體邊界。

建模時西側(cè)的主礦體部分按前述規(guī)則進(jìn)行建模；東側(cè)的脈狀礦體根據(jù)鉆孔見礦部位及地表礦脈的范圍連接成模型體。東部脈狀礦體分為兩部分，北側(cè)為近直立的脈，地表有出露；南側(cè)為靠近主礦體底部的近水平狀礦體。也就是說，根據(jù)鉆孔資料建立了三個模型體，一是西側(cè)的主礦體，二是東部的直立脈狀礦體，三是主礦體底部的東延部分。

為了研判根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)庫建立的三維模型是否合理，利用不同標(biāo)高開采平面圖圈定的礦體邊界也建立了礦體三維模型。

3 認(rèn)識與討論

(1) 根據(jù)鉆孔資料開展的三維建模方法是有效的，所建立的三維模型能夠反映50號巖管的基本形態(tài)。

圖1是根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)庫建立的三維模型和根據(jù)開采平面圖建立的三維模型對比圖。從圖1可以看到，兩種方法建立的三維模型體基本上是一致的，實際開采的礦體略大于根據(jù)鉆孔資料建立的模型體。因此認(rèn)為，本次研究所建立的50號巖管模型是可信的，建模所采用的方法是合理的。

(2) 50號巖管遭受了推覆構(gòu)造的破壞。

圖1 50號巖管三維模型

①從圖1可以看到，50號巖管的東西向剖面呈“靴子”狀，其底部東低西高，西側(cè)底部上翹，東側(cè)底部尖細(xì)，具有明顯的拖尾現(xiàn)象，呈推覆體的特征；②50號巖管下伏一套粉砂質(zhì)頁巖，在東西向剖面上這套粉砂質(zhì)頁巖的頂界面與50號巖管下界面基本上處在一條直線上；③位于50號巖管東北方向13km的30號巖管的淺部也有被近水平斷層錯斷的跡象[14]；④50號巖管礦區(qū)內(nèi)有多處地層重疊現(xiàn)象；⑤在50號巖管西側(cè)1km以外的地方有多點(diǎn)可以見到大型平臥褶皺、小型層內(nèi)流褶皺、褶劈理等逆沖推覆構(gòu)造的形跡。因此，推斷50號巖管的現(xiàn)有形態(tài)是由于隱伏的推覆構(gòu)造造成的。用推覆構(gòu)造的觀點(diǎn)可以很好地解釋50號巖管底部西部翹起、東部拖尾這一現(xiàn)象。

(3) 現(xiàn)有的50號巖管不是根部相，其深部還有巨大的找礦潛力。

有專家認(rèn)為50號巖管是根部相的金伯利巖體[15]，通過本次三維建模研究，認(rèn)為50號巖管不是根部相，其深部還有巨大的找礦潛力。①由于金伯利巖是在高壓下由地幔侵入并快速冷凝而形成的[16]，在相距不到20km的同一個礦田中的金伯利巖管應(yīng)該具有相似的延深長度，但實際情況卻是50號巖管延深明顯小于30號和42號巖管(圖2)。50號巖只有200多米的延深，而42號巖管的鉆探控制深度近600m、且鉆孔還停在巖管之中，30號巖管鉆探控制的深度更是接近了1 000m，這一現(xiàn)象有悖地質(zhì)規(guī)律；②50號巖管出露在震旦系的橋頭組、30號巖管出露在青白口系的南芬組、42號巖管出露在青白口系的釣魚臺組，據(jù)有關(guān)資料本區(qū)的南芬組厚度約為560m[15]，如果達(dá)到42號巖管的控制深度，50號巖管至少還應(yīng)有1 000多米的延深；③50號巖管形態(tài)與典型金伯利巖的模式不一致，50號巖管上小下大，而典型的金伯利巖是上大下?。虎軓钠肺簧峡?，50號巖管也不具備根部相的特征，據(jù)礦山資料記載，50號巖管的品位在垂向上幾乎沒有變化。因此說，50號巖管應(yīng)該不是根部，其深部還應(yīng)該有未被發(fā)現(xiàn)的部分，如果達(dá)到42號巖管的控制深度，將可能有4～5個已評價的50號巖管的體積，由于50號巖管品位高、金剛石質(zhì)量好，所以50號巖管深部還有巨大的找礦潛力。瓦房店地區(qū)已探明的金剛石資源量占全國總量的一半以上，如果能在50號巖管下部找到與其品位相似的向下延深1 000m的礦體，將可能使本區(qū)的金剛石資源量翻一翻。

圖2 50號巖管、30號巖管、42號巖管三維模型對比

(4) 50號巖管東側(cè)是非常有利的找礦靶區(qū)。

從三維模型上看，被錯斷的50號巖管下部埋深超過300m。通過進(jìn)一步研究鉆孔軌跡，發(fā)現(xiàn)在50號巖管的東側(cè)存在一個寬度超過100m的勘探空白區(qū)，而該空白區(qū)正好是按推覆構(gòu)造這一觀點(diǎn)50號巖管下部可能賦存的空間。因此，結(jié)合勘探時鉆孔深度、軌跡和三維礦體模型，認(rèn)為50號巖管東側(cè)地面300m以下的200m×600m的范圍是50號巖管深部找礦最有利的部位(圖3)。

圖3 50號巖管深部找礦靶區(qū)位置

4 結(jié)論

本次研究構(gòu)建的50號巖管三維模型與工程控制的巖管形態(tài)具有較高的相似性，說明構(gòu)建三維模型的方法是合理的，選擇的參數(shù)是正確的。根據(jù)三維模型，認(rèn)為50號巖管現(xiàn)有形態(tài)是被推覆構(gòu)造改造過的，不是根部相的金伯利巖體，在開展老礦山深部找礦時應(yīng)當(dāng)注意尋找該巖管下部的殘留部分。50號巖管東側(cè)是深部找礦的首選靶區(qū)。

由于50號巖管具有寶石級金剛石比例高、經(jīng)濟(jì)價值大的特點(diǎn)，在我國金剛石勘查開發(fā)中具有舉足輕重的作用，如果能在其深部找礦中取得突破，將極大地促進(jìn)我國金剛石勘查工作。