四川省南江地區(qū)超貧磁鐵礦找礦潛力探討

萬(wàn)平益，王光洪，周 勇，劉玉紅，王 飛，馮 鋒，楊 浩

(四川省冶金地質(zhì)勘查局 六〇五大隊(duì)，四川 彭山 620860)

1 區(qū)域地質(zhì)背景概況

工作區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)北緣，跨及四川中坳陷區(qū)及地臺(tái)北緣坳陷褶皺帶兩個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元[1]，屬于四川盆地北緣之大巴山西端南坡。本區(qū)超貧磁鐵礦成礦時(shí)代為澄江期和晉寧期，澄江期主體巖石類型為早古生代中粒角閃輝長(zhǎng)巖(Pz1ψν)、中(細(xì))粒(橄欖)輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖(Pz1νο)和中(細(xì))粒英云閃長(zhǎng)巖(Pz1δβ)，晉寧期主體巖石類型為新元古代中粒黑云角閃石英閃長(zhǎng)巖(Pt3δο)、中(細(xì))粒輝石閃長(zhǎng)巖(Pt3δ)、細(xì)粒角閃黑云閃長(zhǎng)巖(Pt3δβ)和中元古代輝長(zhǎng)巖(Pt2ν)。澄江期主要產(chǎn)出甘樹(shù)坪超貧磁鐵礦，晉寧期主要產(chǎn)出水田坪式、灌壩式超貧磁鐵礦，成礦帶規(guī)模不等，長(zhǎng)約0.30～10.00 km。目前，已經(jīng)提交中型超貧磁鐵礦床2處(關(guān)壩鎮(zhèn)水田坪鐵礦區(qū)、坪河鎮(zhèn)甘樹(shù)坪鐵礦區(qū))，小型礦床2處(坪河鎮(zhèn)甘樹(shù)坪礦區(qū)、楊壩鎮(zhèn)灌壩礦區(qū))，共探獲(332)+(333)+(334)資源量3 076.06萬(wàn)t。

2 典型礦床地質(zhì)特征及成礦規(guī)律

南江縣水田坪鐵礦床是本區(qū)內(nèi)找到的受基性巖控制的巖漿晚期分異型超貧磁鐵礦床的典型礦床，該礦床的規(guī)模是本地區(qū)發(fā)現(xiàn)的最大的一個(gè)超貧磁鐵礦床，有必要作為本地區(qū)的典型礦床進(jìn)行研究。

2.1 礦床地質(zhì)特征

南江縣水田坪鐵礦床含礦輝長(zhǎng)巖體出露面積0.10 km2，向NE30(°)方向延伸，長(zhǎng)約0.60 km，寬0.15 km。含礦巖體規(guī)模較小，通過(guò)地表揭露及深部工程驗(yàn)證，圈定了3個(gè)礦體(見(jiàn)圖1)，其中Ⅰ號(hào)礦體為礦區(qū)主要礦體。礦體呈透鏡狀、不規(guī)則狀，礦體長(zhǎng)度200.00～460.00 m，厚4.00～168.75 m，控制最大斜深528.96 m。含礦輝長(zhǎng)巖體中原生層狀構(gòu)造較發(fā)育，其產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀基本一致，總體走向30(°)，礦體產(chǎn)狀北部陡直，南部相對(duì)較緩，傾角一般在50(°)～89(°)。礦石結(jié)構(gòu)主要有他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形—中細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)、中細(xì)粒半自形粒狀(鑲嵌)結(jié)構(gòu)、柱(粒)狀不等粒狀變晶結(jié)構(gòu)、細(xì)—中粒輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、細(xì)中粒輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、變余輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要有稀疏浸染狀構(gòu)造、星散—稀疏浸染狀構(gòu)造[2]。

1 第四系；2 鉀長(zhǎng)花崗巖；3 輝長(zhǎng)巖；4 石英閃長(zhǎng)巖；5 二長(zhǎng)玢巖脈；6 花崗巖脈；7 閃長(zhǎng)巖脈；8 工業(yè)鐵礦體；9 貧鐵礦體；10 巖相分界線；11 地質(zhì)界線；12 磁異常編號(hào)

2010年論證并選定工業(yè)指標(biāo)為：邊界品位TFe 10.00%，工業(yè)品位TFe 13.00%，可采厚度2.00 m，夾石剔除厚度2.00 m。主要采用垂直縱投影法(適當(dāng)結(jié)合水平斷面法估算資源量)，對(duì)礦區(qū)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ號(hào)礦體共26個(gè)塊段進(jìn)行資源量估算，共探獲(332)+(333)+(334)鐵礦石資源量1 539.28萬(wàn)t，平均品位TFe 15.92%，mFe 8.61%。其中(332)鐵礦石資源量319.56萬(wàn)t，平均品位TFe 15.29%，mFe 7.74%；(333)鐵礦石資源量862.08萬(wàn)t，平均品位TFe 16.27%，mFe 8.85%；(332)鐵礦石資源量約占(332)+(333)鐵礦石資源量的27.04%。此外，尚有品位介于邊界品位和工業(yè)品位之間的(332)+(333)+(334)低品位鐵礦石資源量917.16萬(wàn)t，平均品位TFe 11.09%，mFe 4.26%[3]。

2.2 成礦要素

水田坪式磁鐵礦典型礦床成礦要素見(jiàn)表1。

表1 水田坪式磁鐵礦典型礦床成礦要素

2.3 成礦模式

水田坪磁鐵礦床成礦模式見(jiàn)圖2。來(lái)自深部的巖漿向上運(yùn)移，當(dāng)上侵到中元古代火地埡群麻窩子組地層中時(shí)，受碳酸鹽圍巖的混染，巖漿發(fā)生分異，在輝長(zhǎng)巖體中的磁鐵礦富集成礦，后期熱液活動(dòng)使鐵礦進(jìn)一步富集，局部形成富礦，集中分布在巖體的底部；當(dāng)巖漿噴出地表，其中的鐵質(zhì)來(lái)不及分異富集時(shí)，磁鐵礦呈浸染狀分布，則不利于富集成礦。稍晚時(shí)期有堿性巖脈侵入，含礦輝長(zhǎng)巖、堿性巖脈是同一期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物[4]。

圖2 水田坪式典型礦床成礦模式

2.4 勘查模型

本次工作總結(jié)了地勘單位在水田坪鐵礦區(qū)進(jìn)行勘查的工作方法，并對(duì)勘查成果資料認(rèn)真分析與總結(jié)，建立了水田坪式磁鐵礦床勘查模型，具體情況見(jiàn)圖3。

圖3 水田坪鐵礦床勘查模型

3 典型礦床預(yù)測(cè)要素和類型及資源預(yù)測(cè)

3.1 預(yù)測(cè)要素和預(yù)測(cè)類型

3.1.1 必要的預(yù)測(cè)要素

巖體侵入時(shí)代屬晉寧期。礦物組合主要為磁鐵礦、鈦磁鐵礦，次其為赤鐵礦、鈦鐵礦、鈣鈦礦及硫砷化物。脈石礦物主要為長(zhǎng)石、輝石、橄欖石、次為角閃石。官壩巖體規(guī)模為中型，分異良好，韻律結(jié)構(gòu)發(fā)育，主要為輝長(zhǎng)巖相組成。航磁異常規(guī)模較大、強(qiáng)度大、形態(tài)規(guī)則。

3.1.2 重要的預(yù)測(cè)要素

巖體組合為含礦輝長(zhǎng)巖體與輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖等在空間上密切共生。侵入巖呈巖基、巖株、(二長(zhǎng)玢巖)巖脈侵入于中元古代火地埡群變質(zhì)巖中。水田坪鎂鐵比值比較小，一般為0.17～0.18，屬鐵質(zhì)基性巖?；疆惓锽a、Be、Co、Cr、F、Fe、La、Mn、Nb、P、Ti、Y組合。

3.1.3 次要的預(yù)測(cè)要素

水田坪鐵礦區(qū)控礦巖體為官壩巖體，其走向與礦體走向基本一致。預(yù)測(cè)類型為侵入巖體型—巖漿晚期分異型超貧磁鐵礦。

3.2 典型礦床資源量預(yù)測(cè)

3.2.1 資源量預(yù)測(cè)類型及范圍

本次資源量預(yù)測(cè)主要參照《四川省鐵礦資源定量預(yù)測(cè)報(bào)告》分類標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本次資源量預(yù)測(cè)地可靠程度，水田坪鐵礦區(qū)深部預(yù)測(cè)的資源量類別屬于勘查工作程度在詳查以上礦床范圍內(nèi)估算出的預(yù)測(cè)資源量(334-1)[5]。為了保證對(duì)比研究成果的有效性，本礦區(qū)磁異常預(yù)測(cè)磁鐵礦資源量是根據(jù)礦區(qū)1/萬(wàn)高精度磁異常的預(yù)測(cè)結(jié)果結(jié)合礦體圈定地復(fù)雜性進(jìn)行地資源量概算，因此，本次僅對(duì)礦區(qū)Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體資源量進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，其預(yù)算有效依據(jù)為礦區(qū)地表磁異常分布范圍以及07、03、04、00勘查線剖面上的磁異常分布范圍。

3.2.2 資源量預(yù)測(cè)參數(shù)確定

南江縣水田坪鐵礦床礦體平均傾角為83(°)，屬于陡傾斜產(chǎn)出礦體，采用垂直投影面積計(jì)算截面積；使用計(jì)算機(jī)對(duì)礦區(qū)各條勘查線剖面上的預(yù)測(cè)礦體面積進(jìn)行圈算，求出預(yù)測(cè)礦體截面積(S2)；預(yù)測(cè)真面積(S2′)=預(yù)測(cè)礦體截面積(S2)/sin83。

預(yù)測(cè)的礦體體積(V2′)=預(yù)測(cè)真面積(S2′)×(勘查)線距(L2)。

礦區(qū)磁異常預(yù)測(cè)資源量計(jì)算時(shí)，礦石小體重采用礦區(qū)礦石平均小體重(T1)3.05 t/m3。

預(yù)測(cè)礦石量(Q2′)=磁異常體體積(V2′)×礦石體重(T2)。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，礦區(qū)Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體共概算(334-1)鐵礦石資源量2 233.01萬(wàn)t(見(jiàn)表2)，礦區(qū)磁異常預(yù)測(cè)鐵礦石資源量及其分布見(jiàn)圖4。

表2 水田坪鐵礦區(qū)物探異常推算資源量一覽

4 預(yù)測(cè)區(qū)資源量預(yù)測(cè)

4.1 預(yù)測(cè)磁鐵礦資源量修正系數(shù)的確定

根據(jù)礦區(qū)Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體實(shí)際估算的磁鐵礦石量，結(jié)合1/萬(wàn)物探高精度磁異常范圍和預(yù)測(cè)礦區(qū)磁鐵礦資源量，求出1/萬(wàn)物探高精度磁異常的含礦率(K1)，即K1=礦體真體積(V1)/預(yù)測(cè)礦體體積(V2)×100.00%=6 627 938.84/7 321 340.80×100.00%=90.53%。航磁異?？尚哦?K2)，K2=1/萬(wàn)物探高精度磁異常面積(V3)/航磁異常面積(V4)=91 665.60/2 018 176.00=0.0454。因此，水田坪鐵礦區(qū)航磁異常含礦率(K3)=90.53%×0.045 4=4.11%。

4.2 預(yù)測(cè)資源量類別劃分

本次工作主要是利用磁異常進(jìn)行資源量預(yù)測(cè)方法研究和資源量預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)資源量級(jí)別及劃分依據(jù)為：(334-1)-A類最小預(yù)測(cè)區(qū)(勘查工作程度在詳查以上礦床范圍內(nèi))，估算出的預(yù)測(cè)資源量；(334-2)-B類最小預(yù)測(cè)區(qū)(勘查程度在踏勘檢查、普查的礦(化)點(diǎn))，估算出的預(yù)測(cè)資源量；(334-3)-C類最小預(yù)測(cè)區(qū)(具礦化的含礦巖系或磁異常指示的含礦巖系)，估算出的預(yù)測(cè)資源量。各級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：A級(jí)：有含礦巖系，勘查程度在詳查以上，礦產(chǎn)地規(guī)模小型以上，并有明顯的磁異常顯示。B級(jí)：有含礦巖系。礦產(chǎn)地勘查程度在踏勘—普查之間。并在其附近有明顯的磁異常，指示較明顯的已知礦(化)點(diǎn)。C級(jí)：有含礦巖系，礦產(chǎn)地規(guī)模小或僅見(jiàn)礦化。其附近有較弱的磁異常顯示。

4.3 預(yù)測(cè)區(qū)劃分依據(jù)和劃分結(jié)果

根據(jù)實(shí)際工作結(jié)果，凡是航磁異常在100.00 nT以上強(qiáng)度的異常都納入資源量預(yù)測(cè)范圍。根據(jù)周圍異常覆蓋范圍、含礦巖性的連續(xù)性、臨近預(yù)測(cè)區(qū)(勘查區(qū))可能涉及的區(qū)域等因素綜合考慮而確定。

4.3.1 預(yù)測(cè)區(qū)劃分依據(jù)

1)預(yù)測(cè)區(qū)必須具備產(chǎn)出巖漿分異型超貧磁鐵礦的地質(zhì)背景和成礦條件。

2)本次工作預(yù)測(cè)范圍面積約449.00 km2。

3)預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)已經(jīng)有礦體存在或包含航磁異常強(qiáng)度不低于100nT的航磁異常存在；

4)預(yù)測(cè)區(qū)一定要有含礦巖(體)石存在。預(yù)測(cè)區(qū)存在澄江期早古生代中粒角閃輝長(zhǎng)巖(Pz1ψν)、中(細(xì))粒(橄欖)輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖(Pz1νο)和中(細(xì))粒英云閃長(zhǎng)巖(Pz1δβ)，晉寧期新元古代中粒黑云角閃石英閃長(zhǎng)巖(Pt3δο)、中(細(xì))粒輝石閃長(zhǎng)巖(Pt3δ)、細(xì)粒角閃黑云閃長(zhǎng)巖(Pt3δβ)和中元古代輝長(zhǎng)巖(Pt2ν)等；或者存在其形成的巖體。

4.3.2 預(yù)測(cè)區(qū)范圍的確定

1)如果相鄰預(yù)測(cè)區(qū)有礦體存在，則相鄰預(yù)測(cè)區(qū)以賦礦巖性為主，并結(jié)合異常分布、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況等因素圈定各預(yù)測(cè)區(qū)具體范圍。

2)如果相鄰預(yù)測(cè)區(qū)無(wú)礦體存在，則根據(jù)預(yù)測(cè)區(qū)地理位置，結(jié)合可能產(chǎn)出礦體的巖性，大致按照相鄰預(yù)測(cè)區(qū)四周境界的1/2或航磁異常覆蓋區(qū)圈定預(yù)測(cè)區(qū)具體范圍。

3)如果相鄰預(yù)測(cè)區(qū)中一個(gè)見(jiàn)礦體，另一個(gè)無(wú)礦體存在，則根據(jù)預(yù)測(cè)區(qū)地理位置，結(jié)合可能產(chǎn)出礦體的巖性，大致按照四周境界的1/2圈定預(yù)測(cè)區(qū)具體范圍。

4)預(yù)測(cè)區(qū)圈定范圍形狀為規(guī)則圖形，即長(zhǎng)方形或正方形。

4.3.3 預(yù)測(cè)區(qū)劃分結(jié)果

根據(jù)上述原則，本工作區(qū)共劃分11個(gè)具有較大規(guī)模、較好找礦潛力的預(yù)測(cè)區(qū)。它們是：上金場(chǎng)壩、西壩、甘樹(shù)壩、甘樹(shù)坪、母家山、灌壩、水池埡、水田坪、響洞灣、松廠梁和長(zhǎng)梁等11個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)。

4.4 預(yù)測(cè)參數(shù)的確定

4.4.1 磁異常面積測(cè)算

在四川省南江地區(qū)超貧磁鐵礦調(diào)查研究范圍圖上，使用計(jì)算機(jī)圈算出各航磁異常面積(S4)。

4.4.2 推深的確定

經(jīng)過(guò)對(duì)水田坪鐵礦區(qū)已施工的6條勘查線上鉆孔控制礦體最大深度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，工程控制工業(yè)礦體最大深度(332)資源量的深度為110.08～260.72 m，平均149.91 m；(333)資源量的深度為56.22～401.77 m，平均181.99 m；(334)資源量的深度為162.23～528.96 m，平均317.80 m。工程控制超貧礦體最大深度(332)資源量的深度為109.51 m；(333)資源量的深度為120.73～240.73 m，平均174.92 m；(334)資源量的深度為127.35～262.39 m，平均177.88 m。為了提高本次預(yù)測(cè)資源量(334-1)和(334-2)的精度，資源量估算推深使用工程控制工業(yè)礦體(332)資源量和(333)資源量最大控制深度平均值的算術(shù)平均值(L2)，即本次預(yù)測(cè)資源量(334-3)預(yù)算平均推深為(149.91+181.99)/2=165.95 m。另外，如果預(yù)測(cè)區(qū)原工作程度已經(jīng)達(dá)到估算資源量的程度，則其預(yù)測(cè)(334-1)和(334-2)推深按照基本網(wǎng)度或?qū)?yīng)資源量估算允許的推深1倍作為預(yù)測(cè)推深。

4.4.3 含礦率的確定

預(yù)測(cè)區(qū)巖體平均含礦率為4.11%，也即修正系數(shù)為0.041 1。

4.4.4 小體重的確定

甘樹(shù)壩、甘樹(shù)坪和灌壩礦區(qū)使用對(duì)應(yīng)礦區(qū)礦石小體重值，其余預(yù)測(cè)區(qū)礦石小體重值為3.05 t/m3。

4.4.5 預(yù)測(cè)資源量類別及劃分依據(jù)的確定

本次工作研究的對(duì)象為巖漿分異型超貧磁鐵礦，充分利用航磁異常，采用巖體含礦率法估算資源量，依據(jù)較為充分。預(yù)測(cè)資源量類別及劃分結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 預(yù)測(cè)資源量類別及劃分依據(jù)統(tǒng)計(jì)

4.5 資源量預(yù)測(cè)結(jié)果

根據(jù)本工作區(qū)航磁異常情況，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘與1/5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料情況，對(duì)工作區(qū)主要磁異常對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)可能賦礦巖性分別進(jìn)行了核實(shí)，并對(duì)超貧磁鐵礦石量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，資源量預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。預(yù)測(cè)區(qū)及資源量分布情況見(jiàn)圖4。

表4 四川省南江地區(qū)超貧磁鐵礦資源量預(yù)測(cè)結(jié)果

圖4 南江地區(qū)超貧磁鐵礦預(yù)測(cè)區(qū)分布及預(yù)測(cè)結(jié)果

5 開(kāi)發(fā)利用前景

1)隨著科技的進(jìn)步，選礦技術(shù)的不斷提高，對(duì)于以前認(rèn)為不能開(kāi)發(fā)利用的貧磁鐵礦或超貧磁鐵礦，而今也逐漸利用起來(lái)。然而，受世界金融危機(jī)影響，鐵礦石價(jià)格大幅回落。目前開(kāi)發(fā)南江地區(qū)的(超)貧磁鐵礦不能達(dá)到完全盈利的目的。

2)本項(xiàng)目研究的對(duì)象為超貧磁鐵礦，所預(yù)測(cè)的區(qū)域成礦地質(zhì)背景和成礦地質(zhì)條件相似，所預(yù)測(cè)的資源量為(334-1)、(334-2)和(334-3)類型，目前采用水田坪鐵礦區(qū)的工藝流程，除水田坪礦區(qū)、甘樹(shù)坪礦區(qū)和灌壩礦區(qū)部分礦石可以開(kāi)采盈利以外，其余預(yù)測(cè)區(qū)大部分礦石開(kāi)發(fā)利用達(dá)不到盈利的目的。

3)隨著礦山行業(yè)的科技進(jìn)步，(超)貧磁鐵礦選冶工藝的發(fā)展，預(yù)測(cè)區(qū)的礦石開(kāi)發(fā)前景將無(wú)限廣闊。

6 結(jié) 論

全面收集和綜合研究了南江地區(qū)1/20萬(wàn)和1/5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)、物化探和遙感等技術(shù)資料，重點(diǎn)研究了水田坪鐵礦區(qū)的主要工作手段和礦體特征，對(duì)工作區(qū)西部之甘樹(shù)壩礦化點(diǎn)，采用槽探施工、樣品分析與巖礦鑒定等主要工作手段，基本了解了工作區(qū)鐵礦化的地質(zhì)特征，通過(guò)綜合研究，開(kāi)創(chuàng)性地建立了南江地區(qū)超貧磁鐵礦床成礦模式。共預(yù)測(cè)(334-1)+(334-2)+(334-3)(超)貧磁鐵礦石資源量為62 129.56萬(wàn)t。預(yù)測(cè)礦床規(guī)模：大型2處，中型8處和小型1處。對(duì)推動(dòng)該地區(qū)超貧磁鐵礦勘查和開(kāi)發(fā)工作具有一定的參考價(jià)值和借鑒意義。