江西省黎川縣坊坪稀土礦區(qū)地質(zhì)特征與勘測技術(shù)分析

利家平

（江西省國土資源測繪工程總院有限公司，江西 南昌 330000）

我國稀土礦資源高度集中，存在儲量多、品種全、綜合利用價(jià)值大等特點(diǎn)，這使得稀土礦區(qū)勘測向來受到業(yè)界重視。但結(jié)合實(shí)際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，稀土礦區(qū)勘測項(xiàng)目很容易出現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)?shù)葐栴}，為盡可能規(guī)避相關(guān)問題，保證稀土礦區(qū)勘測項(xiàng)目能夠科學(xué)應(yīng)用各類勘測技術(shù)，正是本文圍繞江西省黎川縣坊坪稀土礦區(qū)勘測開展具體研究的原因所在，研究重點(diǎn)介紹贛南鉆技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)。

1 項(xiàng)目概況

以江西省黎川縣坊坪稀土礦普查項(xiàng)目作為研究對象，勘察區(qū)域面積約51.73km2，南東高西北低，屬低山～丘陵地貌，最高、最低海拔標(biāo)高分別為590m、150m，存在50m～120m區(qū)間的相對高差。區(qū)域位于亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候區(qū)，日照充足，雨量充沛，四季分明。項(xiàng)目需通過適當(dāng)取樣測試和大比例尺地質(zhì)測量，對坊坪稀土礦區(qū)成礦母巖及其風(fēng)化殼分布特點(diǎn)進(jìn)行大致研究，明確稀土礦體數(shù)量、分布、厚度、形態(tài)、規(guī)模及質(zhì)量，并完成333+334級別資源量估算，提交一處中大型稀土礦產(chǎn)地，具體實(shí)物工作涉及淺鉆、小圓井、贛南鉆、1/5千實(shí)測剖面、1/1萬地質(zhì)簡測、稀土全相樣、基本分析樣、稀土分量、光片樣、薄片樣、大體重樣、化學(xué)全分析樣、工程點(diǎn)測量。案例項(xiàng)目達(dá)到普查階段控制程度要求，可確定存在中型輕稀土礦床的中型輕稀土礦床，圖1為礦區(qū)大地構(gòu)造位置圖。

圖1 礦區(qū)大地構(gòu)造位置圖

2 坊坪稀土礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

結(jié)合具體勘測可以確定，案例項(xiàng)目區(qū)內(nèi)主要為洪積、沖積、坡積物，以礫石、卵石、砂、粘土、亞粘土為主要成份，同時(shí)第四系聯(lián)圩組不規(guī)則長條狀分布于低洼處。

2.2 巖漿巖

坊坪稀土礦區(qū)存在燕山期花崗巖體大面積分布，以中細(xì)粒黑云母二長花崗巖為主體巖性，同時(shí)存在中細(xì)粒黑云閃長花崗閃長巖，時(shí)代分別隸屬于侏羅紀(jì)早世科家單元、白堊紀(jì)晚世龍排獨(dú)立單元。前者總面積為40.08km2，以中細(xì)粒似斑狀黑云二長花崗巖（稀土礦之賦礦母巖）為主要巖性，北東向帶狀分布，風(fēng)化呈砂土狀的大部分淺表包括16.2km2基巖出露、23.88km2風(fēng)化殼。存在較為復(fù)雜巖體巖性巖相變化，同化混染現(xiàn)象存在于局部，巖相帶不發(fā)育，存在漸變過渡的巖相關(guān)系和細(xì)粒斑狀角閃花崗巖的邊緣相巖性。中細(xì)粒似斑狀黑云二長花崗巖的主要礦物包括黑云母、石英、鉀長石、斜長石，含量分別為3%～5%、8%～25%、44%～61%、25%～27%，同時(shí)存在微量鋯石、磷灰石，少量榍石、磁鐵礦。細(xì)粒斑狀黑云母花崗巖的主要礦物包括石英、斜長石、鉀長石，含量分別為2%～5%、1%～2%、3%～15%，基質(zhì)中包括1%～3%黑云母、25%石英、49%～66%鉀長石+斜長石，副礦物包括微量鋯石、磷灰石及少量磁鐵礦；白堊紀(jì)晚世龍排獨(dú)立單元總面積為1.13km2，呈巖滴狀或巖瘤狀，以細(xì)粒似斑狀黑云角閃花崗閃長巖為主要巖性，其礦物含量可按照基質(zhì)、斑晶、副礦物分別分析，其中基質(zhì)包括角閃石、黑云母、石英、斜長石、鉀長石，含量分別為4%、4%～10%、20%、46%～49%、0%～15%，斑晶包括斜長石、石英、鉀長石，含量分別為4%～5%、1%～3%、3%～6%，副礦物包括褐簾石、鋯石、磷灰石、磁鐵礦。出露有各類花崗斑巖脈、煌斑巖脈、細(xì)晶巖脈、石英脈、中基性閃長玢巖脈[1]。

開展成礦母巖化學(xué)特征分析可以發(fā)現(xiàn)，存在普遍較低的母巖微量元素含量，其中Cr、Ba、Sr、Ni相較于克拉克值高出3倍～40倍，同時(shí)存在變化不顯著的其它元素豐度，這說明存在分散狀態(tài)賦存的元素；進(jìn)一步開展成礦母巖稀土特征分析可以確定，稀土元素ΣREE、ΣLREE/ΣHREE的平均值分別為61.87ppm、8.01，屬于輕稀土富集型，同時(shí)存在分餾不明顯的分餾不明顯和分餾明顯的輕稀土元素。

2.3 構(gòu)造

坊坪稀土礦區(qū)構(gòu)造行跡主要為花崗巖體內(nèi)不均勻分布的裂隙、節(jié)理，同時(shí)存在290∠40°產(chǎn)狀的北北東向斷裂1條，表現(xiàn)為整體平直的陡峭坎面，長、高分別為8m～10m、2m～3m，寬約5m～8m的巖石破碎帶存在于坎面旁側(cè)，帶內(nèi)硅化較強(qiáng)。下盤圍巖存在閃長玢巖脈順裂隙貫入，寬度在30cm左右，可初步判斷為逆斷層。存在北東及北西向?yàn)橹鞯牧严丁⒐?jié)理，對應(yīng)地段存在較強(qiáng)巖石風(fēng)化。

2.4 風(fēng)化殼特征

坊坪稀土礦區(qū)存在深厚的風(fēng)化殼，由于地貌以丘陵和山間盆地為主，在縱橫發(fā)育的溝谷、不強(qiáng)烈剝蝕影響，風(fēng)化殼存在面型分布特征，出露標(biāo)高在145m～426m區(qū)間，厚度區(qū)間、平均厚度分別為1.00m～23.0m、12.0m。風(fēng)化殼主要發(fā)育在平緩山坡和山頂，全風(fēng)化層擁有5.5～6.5的pH值，在形成離子吸附型稀土礦床方面能夠發(fā)揮積極作用。風(fēng)化殼類型可細(xì)分為裸腳式、全覆式、殘留式，自下而上劃分風(fēng)化殼剖面，可得到基巖、半風(fēng)化層、全風(fēng)化層、粘土層、表土層。

3 坊坪稀土礦區(qū)勘測技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 確定礦床勘查類型

案例項(xiàng)目礦床屬于典型風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床，結(jié)合較為零散的礦體分布，需結(jié)合稀土組分布均勻程度、礦體厚度的穩(wěn)定程度、礦體形態(tài)復(fù)雜程度、礦體礦化連續(xù)性、礦體延展規(guī)模共五個(gè)因素確定勘查類型，由于能夠得到2.1的五個(gè)地質(zhì)因素系數(shù)和，因此確定為Ⅱ類勘查類型。Ⅱ類勘查的普查階段勘查工程間距需保證不小于每平方千米35個(gè)，礦區(qū)內(nèi)圈出風(fēng)化殼共計(jì)開展贛南鉆工程施工757個(gè)，礦體面積、實(shí)際控制點(diǎn)密度、具體數(shù)量分別為11.06km2、32個(gè)/km2、494個(gè)，存在每平方千米45個(gè)的實(shí)際礦體控制點(diǎn)密度，普查工作要求得以滿足。主要勘探手段為贛南鉆工程，以此全面揭露、控制、圈定礦體?？辈楣こ滩贾眯枰陲L(fēng)化殼發(fā)育、地形地貌變化較大區(qū)域較為密集布置，變化小區(qū)域則相對稀疏布置，為達(dá)到控制目的，需在山腳、山腰、山頭梅花形布置工程[2]。

3.2 勘查方法及工程布置

案例項(xiàng)目使用中海達(dá)V90系統(tǒng)和Trimble-R8 GNSS系統(tǒng)開展GPS控制測量，二者均配置有對于數(shù)據(jù)處理軟件。為得到滿足要求的設(shè)備安裝精度，使用同一套GPS靜態(tài)儀器，選擇潭溪V587、荷源V323、洵口V322共3個(gè)GPS控制點(diǎn)（C級）開展聯(lián)測，本次施測基準(zhǔn)站為設(shè)置的3個(gè)平面控制點(diǎn)。對所有點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后，進(jìn)行45min觀測，需保證存在最少為4個(gè)的有效觀測衛(wèi)星，以1.6次/站為平均重復(fù)設(shè)站數(shù)，結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范要求開展軟件平差。外業(yè)觀測使用GPS接收機(jī)4臺，觀測在4個(gè)GPS點(diǎn)上同時(shí)開展，需包裝廠存在最少4顆有效觀測衛(wèi)星數(shù)及最短45min的時(shí)段長度，為盡可能提升時(shí)段長度，需遵循不搬站不關(guān)機(jī)原則，天線高度的精確測量也需要嚴(yán)格開展。需由專業(yè)人員負(fù)責(zé)監(jiān)控觀測過程，有效衛(wèi)星的歷元數(shù)需要得到經(jīng)常檢查，如出現(xiàn)不符合要求情況，為控制觀測精度需要將時(shí)段時(shí)間適當(dāng)延長。測量、報(bào)告分別采用1980西安坐標(biāo)系、2000國家大地坐標(biāo)系。案例項(xiàng)目各地質(zhì)勘查工程點(diǎn)包括淺鉆工程、小圓井工程、贛南鉆工程，采用實(shí)時(shí)動態(tài)方式，通過中海達(dá)V90系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)，在基準(zhǔn)站設(shè)置好后校正測量參數(shù)，工程點(diǎn)坐標(biāo)及高程通過移動站采集，共涉及3個(gè)淺鉆工程、6個(gè)小圓井工程、757個(gè)贛南鉆工程[3]。

3.3 贛南鉆工程要點(diǎn)

在探采贛南風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床的多年實(shí)踐中，基于小圓井的礦床評價(jià)近年來逐漸被贛南鉆替代，這是由于贛南鉆工程的開展能夠取得更好礦床評價(jià)結(jié)果。結(jié)合相關(guān)研究可以了解到，贛南鉆工程在對小園井等勘測技術(shù)的替代方面表現(xiàn)突出，能夠較好勘察評價(jià)風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦床，在經(jīng)濟(jì)、有效、快速、準(zhǔn)確等方面表現(xiàn)突出。結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范要求，系統(tǒng)贛南鉆控制需圍繞礦區(qū)內(nèi)礦體開展，案例項(xiàng)目共涉及757個(gè)贛南鉆工程施工，存在9263.9m的總進(jìn)尺。贛南鉆工程多數(shù)穿過全風(fēng)化層，穿過半風(fēng)化層并到達(dá)基巖的工程較少，贛南鉆施工平均深度、深度區(qū)間分別為12m、2～23，共494個(gè)。贛南鉆工程中未揭穿礦體的為90個(gè)，工程存在81.78%的揭穿率。之所以出現(xiàn)未揭穿礦體情況，主要是由于贛南鉆工程施工過程中到達(dá)的半風(fēng)化層較堅(jiān)硬，取芯無法完成。結(jié)合贛南稀土礦礦體特征進(jìn)行分析可以了解到，全風(fēng)化層中分布有主要的稀土礦體，半風(fēng)化層樣品低于邊界品位的占大多數(shù)，大于工業(yè)品位的較少，全風(fēng)化層中主要賦存工業(yè)礦體。對于僅能揭穿全風(fēng)化層的贛南鉆工程來說，其在揭穿半風(fēng)化層方面表現(xiàn)較差，結(jié)合礦化不好的半風(fēng)化層進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，存在90個(gè)均已達(dá)到達(dá)半風(fēng)化層層位的未揭穿礦體贛南鉆工程，且74個(gè)半風(fēng)化層中采集樣品達(dá)到工業(yè)品位以上的僅為3個(gè)，這說明贛南鉆工程控制礦體的目的基本實(shí)現(xiàn)[4]。

在案例項(xiàng)目的贛南鉆工程中，存在超過90%的贛南鉆巖芯采取率和100%礦芯采取率，規(guī)范要求得以滿足；項(xiàng)目通過鉛錘掛細(xì)鋼絲繩進(jìn)行孔深測量，在位置確定后具體測量由鋼尺完成；鉆孔封孔使用木樁，需做好對孔深、孔號的標(biāo)記，小紅旗需要在顯眼的孔口附近懸掛；結(jié)合贛南鉆巖芯松散特征，巖礦芯管理在取基本分析樣品環(huán)節(jié)需要裝袋編號所有副樣，以此做好巖芯保存，同時(shí)需要在巖芯箱內(nèi)按順序排列單孔所有樣裝袋，礦區(qū)名稱、孔深位置、孔號、樣號等需要在巖芯箱上注明并統(tǒng)一存放于指定地點(diǎn)；基于人工掘進(jìn)方式開展贛南鉆，以帶接口鍍鋅鋼管為鉆具，采用95mm孔徑，每個(gè)回次掘進(jìn)需要按照不超過0.40m控制深度，贛南鉆施工記錄表應(yīng)現(xiàn)場填寫；按照風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)分層開展贛南鉆地質(zhì)編錄，詳細(xì)觀察描述礦物成分、風(fēng)化層的巖性特征、風(fēng)化程度；以鋼卷尺測量作為贛南鉆進(jìn)尺依據(jù)，需完成贛南鉆柱狀圖繪制，以1：100為柱狀圖比例尺。GPS測量儀負(fù)責(zé)贛南鉆孔口位置精測，贛南鉆原始資料的整理、自互檢、抽檢、組檢需嚴(yán)格開展，以此保證贛南鉆工程質(zhì)量。

3.4 贛南鉆采樣及樣品加工要點(diǎn)

對于基本分析樣，贛南鉆的樣品基于不同礦石類型和不同風(fēng)化層位分別采樣，按照1m控制樣長，不足1m時(shí)需開展單獨(dú)采樣，樣品長度不應(yīng)低于0.5m。贛南鉆采樣在野外需基于角線法縮分圍繞同一個(gè)樣品開展，之后將樣品裝袋送往實(shí)驗(yàn)室，通過均勻混拌和仔細(xì)操作保證采樣質(zhì)量，相關(guān)記錄需細(xì)致開展并保證存在2kg以上各樣品原始重量；對于組合分析及化學(xué)全分析樣，需抽取控礦單工程基本化學(xué)樣的副樣，以此得到3件光片半定量分析、329件浸出相稀土分量、3件化學(xué)全分析樣；巖礦鑒定樣采集使用打塊法，共進(jìn)26件采取，提取于新鮮巖層；大體重樣采集需保證存在0.125m3以上體積，共采集3件，需現(xiàn)場完成體積、濕重、干重、含水率等測量；樣品加工需遵循現(xiàn)行規(guī)范要求，做好粗碎、中碎、細(xì)碎、破碎、過篩、混勻、縮分等操作，切喬特縮分公式需要在加工過程中嚴(yán)格貫徹，嚴(yán)格控制縮分誤差、樣品損失率，需保證二者分別小于3%、5%，同時(shí)需設(shè)法保證樣品均勻性和代表性。

4 結(jié)論

綜上所述，江西省黎川縣坊坪稀土礦普查項(xiàng)目滿足控制程度要求，屬于中型輕稀土礦床。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的贛南鉆工程要點(diǎn)、贛南鉆采樣及樣品加工要點(diǎn)等內(nèi)容，則提供了可行性較高的稀土礦勘測技術(shù)路徑。為更好開展稀土礦勘測，各類新型技術(shù)的積極應(yīng)用、技術(shù)交底的嚴(yán)格落實(shí)同樣需要得到重視。