地質(zhì)勘查方法在遼寧省周家銅鐵礦的應(yīng)用

梁維天

(遼寧省第五地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司，遼寧 大石橋 115100)

0 引言

隨著礦產(chǎn)勘查程度的逐年提高和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)量逐年減少，就目前礦產(chǎn)資源短缺的形勢(shì),加大了對(duì)遼寧周家鎮(zhèn)地區(qū)銅鐵礦勘探開發(fā)的研究。運(yùn)用多種地質(zhì)勘查方法進(jìn)行探測(cè)，其中磁法勘探是找礦效果比較好的、最古典的地球物理勘探方法之一。該法具有輕便、快速、效率高、效果明顯的特點(diǎn)，且其方法技術(shù)和解釋理論也比較完整、系統(tǒng)和成熟，尤其在尋找磁性鐵礦床中具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。運(yùn)用磁法的同時(shí)進(jìn)行槽探鉆探以及化驗(yàn)分析等方法對(duì)周家銅鐵礦進(jìn)行了評(píng)價(jià)，著重對(duì)其礦產(chǎn)質(zhì)量與找礦方向進(jìn)行了分析[1]。

1 區(qū)域礦床地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

勘查區(qū)大地構(gòu)造位置處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)膠遼臺(tái)隆營(yíng)口—寬甸臺(tái)拱風(fēng)城凸起的西部，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造位置處于早元古代虎皮峪—紅石砬子復(fù)背斜西部轉(zhuǎn)折端，地層區(qū)劃屬于華北地層區(qū)遼東分區(qū)營(yíng)口—寬甸小區(qū)?？辈閰^(qū)區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)圖見圖1。

區(qū)域內(nèi)出露地層自下而上為遼河群里爾峪組、高家峪組，遼河群中出現(xiàn)遞增變質(zhì)帶，有明顯的變形作用與變質(zhì)作用相伴，其構(gòu)造環(huán)境以克拉通內(nèi)裂谷為主，上述特征說(shuō)明遼河群屬裂谷中的火山—沉積巖系經(jīng)區(qū)域動(dòng)力熱流變形變質(zhì)作用的產(chǎn)物。

早元古代沉積、區(qū)域變形變質(zhì)作用形成了該區(qū)下元古界變形變質(zhì)巖系及其層控礦產(chǎn)資源，主要有里爾峪組中的硼礦、硫鐵礦、鐵礦，大石橋組中的菱鎂礦、滑石礦、玉石礦、白云巖礦、大理巖礦等。

圖1 勘查區(qū)區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)圖

里爾峪組原巖屬于火山沉積巖，是虎皮峪地區(qū)硼礦、硫鐵礦、鐵礦控制層位，硼礦賦存在里爾峪組下亞組，硫鐵礦主要賦存在中亞組，鐵礦主要賦存在中亞組、上亞組；硫鐵礦常與鐵礦相伴形成，鐵礦體一般呈似層狀、順層脈狀，礦體規(guī)模均為小型，礦石類型均為需選磁鐵礦石。區(qū)域內(nèi)的巖漿巖主要有早元古代花崗巖和中生代的花崗巖類。

1.2 礦床地質(zhì)特征

1.2.1 地層

礦區(qū)出露地層為下元古界遼河群，自下而上依次為里爾峪組二段、里爾峪組三段，高家峪組一段、二段。

——里爾峪組二段：由電氣石變粒巖、黑云母變粒巖、淺肉紅色細(xì)粒微斜淺粒巖組成，主要由黃鐵礦化綠泥石化磁鐵礦化條紋條帶狀磁鐵變粒巖(或磁鐵淺粒巖)及含鈷銅鐵礦體組成，局部見有綠簾石化、硅化。

——里爾峪組三段:里爾峪三段分布在礦區(qū)北部，由磁鐵淺粒巖斜長(zhǎng)角閃片麻巖(斜長(zhǎng)角閃巖)、條紋條帶狀鈣硅變粒巖及黑云母變粒巖組成。

——高家峪組一段：由黑云變粒巖、斜長(zhǎng)角閃巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖、黑云片麻巖組成，分布于礦區(qū)北部。

——高家峪組二段：由細(xì)粒斜長(zhǎng)角閃巖，含墨閃變粒巖、含石墨透閃石巖、石墨變粒巖組成，分布于礦區(qū)北部。

1.2.2 構(gòu)造

礦區(qū)地層屬于早元古代虎皮峪—紅石砬子復(fù)背斜轉(zhuǎn)折端，呈向北西傾伏背斜，以地層陡傾常倒轉(zhuǎn)為特點(diǎn)。背斜北東翼地層走向穩(wěn)定北西—南東，傾向北東或倒轉(zhuǎn)傾向南西；傾角55°～86°；背斜南西翼地層走向北西—南東，傾向南西或倒轉(zhuǎn)傾向北東；傾角53°～87°；背斜轉(zhuǎn)折端地層傾向北西，傾角51°～83°。

區(qū)內(nèi)早元古代變形變質(zhì)期形成的層間斷裂與成礦關(guān)系較密切，屬控礦斷裂構(gòu)造。

成礦后斷裂構(gòu)造主要有F1，為—平移—逆斷層，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度600m，寬度1～3m，主裂面傾向140°～175°，傾角71°～80°，帶內(nèi)巖石片理化、碎裂化強(qiáng)烈。

1.2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖主要有元古代片麻狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖，分布在礦區(qū)北部，圍巖有透閃變粒巖、細(xì)粒層狀斜長(zhǎng)角閃巖、黑云變粒巖、磁鐵淺粒巖。

區(qū)內(nèi)脈巖主要有花崗斑巖、花崗巖、煌斑巖及石英脈，其分布受斷裂構(gòu)造控制。

2 地質(zhì)勘查方法實(shí)施

2.1 地質(zhì)填圖

地質(zhì)填圖采用穿越法為主，追索法為輔的勘查方法，追索法主要用于圈定礦體、礦化帶。實(shí)測(cè)1/1千地質(zhì)剖面，確定的填圖單元經(jīng)填圖實(shí)踐說(shuō)明適用可操作性強(qiáng)。1/2千地質(zhì)圖基本反映了礦區(qū)地層、構(gòu)造特征及成礦規(guī)律。實(shí)際完成地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)241個(gè)，其內(nèi)容基本反應(yīng)了路線實(shí)況，并對(duì)地質(zhì)勘查點(diǎn)出露情況進(jìn)行記錄分析，方便最后綜合解譯。

2.2 磁法測(cè)量

勘查區(qū)內(nèi)完成1/1000地面磁法測(cè)量0.3km2(100m×10m)，磁法測(cè)量主要用于控礦層位分布區(qū)，野外施工采集的磁法數(shù)據(jù)通過繪制等值線平面圖(見圖2)，圈出兩個(gè)次磁異常帶類似于礦異常，異常區(qū)定性解釋有待工程驗(yàn)證。磁法測(cè)量按相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，施工及成果質(zhì)量可靠[2～3]。

圖2 地表磁法測(cè)量等值線平面圖

2.3 地面工程控制

新施工探槽垂直于礦體(或礦化帶)，槽底已挖至基巖新鮮斷面，達(dá)到取樣要求。新施工的坑道控制段高45m，已揭露到礦化帶，基本達(dá)到目的。設(shè)計(jì)時(shí)為了便于以后開采時(shí)利用，其規(guī)格為3m×3m～2.5m×2.5m。舊坑道清理時(shí)考慮到以后被利用的可能性，即可采樣又可設(shè)計(jì)其下部盲豎井。清理的舊工程(包括露天采場(chǎng))及新施工的工程較好地控制了礦體和礦化帶，達(dá)到施工目的。

2.4 鉆探工程控制

在工作區(qū)選區(qū)有利位置施工的9個(gè)鉆孔，有效進(jìn)尺為1 821.43m，平均礦芯采取率為75%，其中有3個(gè)孔采取率較低(47%～61%)，其余6個(gè)孔采取率均在75%以上?？傮w合格率67%，各孔均為斜孔，多在70°～75°之間。按要求各孔均測(cè)了孔斜、方位、校正孔深，觀測(cè)了水文動(dòng)態(tài)情況。具體情況見表1。

表1 鉆孔質(zhì)量一覽表

2.5 樣品化學(xué)分析

基本分析樣取自探槽、露天采場(chǎng)、坑道底板，采用連續(xù)刻槽法，樣槽斷面規(guī)格10cm×5cm、樣長(zhǎng)1～2m，采樣樣重誤差不超過樣重理論值±20%，樣品加工損失率小于5%，縮分誤差小于3%，縮分系數(shù)0.2。分析項(xiàng)目：目估巖石中含磁鐵礦20%以上時(shí)分析TFe，當(dāng)TFe達(dá)到20%時(shí)補(bǔ)充分析FeO；當(dāng)?shù)V石中含黃鐵礦2%以上時(shí)分析Co；當(dāng)樣品中見到銅礦物時(shí)分析Cu；樣品由第五地質(zhì)大隊(duì)化驗(yàn)室分析，樣品內(nèi)檢(10%)分析合格，合格率93%，樣品分析質(zhì)量較可靠。

3 勘查成果

3.1 礦體一般地質(zhì)特征

通過地質(zhì)填圖和地面磁法以及槽探測(cè)量等手段在礦區(qū)內(nèi)共圈定鐵礦體兩個(gè)，1區(qū)礦體分布在虎皮峪背斜北翼，呈層狀，長(zhǎng)380m，寬度85～203m，厚度7.98m～11.30m，平均厚度9.34m。礦體傾向187°～213°，傾角70°～86°，礦體賦存標(biāo)高+258m～+7.0m。

2區(qū)礦體分布在虎皮峪背斜北翼1區(qū)礦體的東南部，呈透鏡狀，長(zhǎng)255m，寬75～168m，平均厚8.50m，礦體傾向67°～73°，傾角72°，礦體賦存標(biāo)高+235m～+303m。

3.2 礦石質(zhì)量

——礦石礦物成分：礦石中主要礦石礦物為磁鐵礦、假像赤鐵礦，還可見到少量赤鐵礦、磁赤鐵礦、褐鐵礦，部分鐵礦石中可見少量含鈷黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)、孔雀石等金屬礦物。

——礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：礦石以交代結(jié)構(gòu)為主、變晶結(jié)構(gòu)次之。礦石常呈條紋條帶狀構(gòu)造、稠密浸染狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造。致密塊狀礦石品位可高達(dá)(TFe)約46%。

——礦物生成順序：根據(jù)礦物交代關(guān)系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化，初步認(rèn)為鐵礦石中主要有用礦物形成于早元古代火山沉積變形變質(zhì)熱液期，可劃分為二個(gè)成礦階段：

第一階段：細(xì)粒磁鐵礦+細(xì)粒含鈷黃鐵礦—常形成條紋條帶狀構(gòu)造；

第二階段：粗粒磁鐵礦—粗粒含鈷黃鐵礦+黃鐵礦+黃銅礦+斑銅礦—常疊加在條紋條帶狀貧礦石之上形成富礦。

——礦石化學(xué)成分:礦石主要有用組分為鐵，其TFe含量變化在15.0%～69.75%，伴生的銅元素含量均很低，銅含量0.1%～0.2%，在現(xiàn)在的選冶條件下，很難被綜合利用。鐵礦石伴生鈷，鈷含量0.020%～0.027%。鈷賦存在含鈷黃鐵礦中，形成伴生鈷礦石。銅賦存在黃銅礦、斑銅礦等銅礦物中[4]。

3.3 礦石類型

——礦石自然類型：按主要礦石礦物類型劃分礦石自然類型，礦床的礦石類型屬于磁鐵礦石。依據(jù)分析結(jié)果計(jì)算了礦石氧化率，一般均小于2.7，屬于原生礦。按礦石伴生有用組分劃分礦石自然類型，礦石屬于鐵鈷礦石。

——礦石工業(yè)類型：1958年礦石曾被開采利用，相鄰礦山同類礦石正在被開采利用，利用磁法選礦可以加工出含TFe66%的鐵精礦，礦石工業(yè)類型屬于需選鐵礦石。按伴生有用組分劃分礦石工業(yè)類型，礦區(qū)內(nèi)礦石屬于鐵鈷礦石。

3.4 礦體圍巖和夾石

礦體直接圍巖為條紋條帶狀黃鐵礦化綠泥石化硅化(石英化)磁鐵礦化磁鐵變粒巖(或磁鐵淺粒巖)，含磁鐵礦5%～20%，磁鐵礦礦體與直接圍巖常呈漸變過渡關(guān)系。在坑道內(nèi)還見到脈巖為礦體直接圍巖。礦體中的夾石很少，一般均為黃鐵礦化綠泥石化硅化磁鐵礦化磁鐵變粒巖。偶爾可見脈巖夾石，開采時(shí)可手選廢棄。礦體直接圍巖及夾石含磁鐵礦較多，采礦過程中降低了礦石貧化率。圍巖蝕變主要有硅化(石英化)、綠泥石化、絹云母化、綠簾石、碳酸鹽化。

3.5 礦床成因及找礦標(biāo)志

礦床成因類型屬于火山沉積變質(zhì)熱液型，形成于早元古代。礦床工業(yè)類型屬于火山沉積變質(zhì)含鈷磁鐵礦礦床。礦床受下元古界遼河群里爾峪組控制，綠泥石化、硅化(石英化)、綠簾石化、磁鐵礦化常為其找礦標(biāo)志，磁異常也常為此類鐵礦直接找礦標(biāo)志。

4 結(jié)語(yǔ)

——經(jīng)過地質(zhì)測(cè)量、面積性地面磁測(cè)，又有取樣工程和鉆孔工程控制，大致查明勘查區(qū)地層、構(gòu)造，大致掌握礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀等特征。

——在銅鐵礦的勘查中，磁法測(cè)量效果明顯，與其他的地質(zhì)工程勘查手段的共同應(yīng)用，相互驗(yàn)證，可判斷礦產(chǎn)質(zhì)量與礦床成因等因素，方便找礦實(shí)施。

——在周家鎮(zhèn)同類礦床已有多處，礦體局部伴生鈷、銅元素，目前均未被綜合利用，建議瓦房溝礦床開采時(shí)將鈷元素進(jìn)行綜合利用，以提高資源綜合利用水平、提高礦山經(jīng)濟(jì)效益。