銅鉬礦田與成礦有關(guān)問題分析

于海洋

（中國黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021400）

銅作為一種稀有金屬，具有廣泛的用途及良好的應(yīng)用價(jià)值，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及日常生活中都有著廣泛應(yīng)用。銅元素主要來源于礦石開采，在自然界的含量非常高，但其可利用程度卻很低，因此，如何合理的開發(fā)并有效的進(jìn)行處理，成為了一個(gè)亟待解決的問題。成礦的形成與共生分異，有多種形態(tài)，但最基本的原因則在于成礦的地質(zhì)構(gòu)造與成因類型。

1 相關(guān)理論概述

1.1 沉積相

①沉積體系銅鉬礦床主要是以熱液礦物的形式產(chǎn)出，其形成年代短，規(guī)模小，在成礦過程中，其形態(tài)和結(jié)構(gòu)都受地層巖石的控制和影響，因此在成巖、礦石的選擇上，要盡量避免對環(huán)境的污染以及對原生金屬的回收利用。②水熱條件由于銅鉬礦床的成因類型多樣，各巖性的溫度、壓力等不同，所以在選型時(shí)，應(yīng)盡可能的減少或不使用易造成局部高溫高熔點(diǎn)的活化劑，如過硫酸鹽等。同時(shí)還要注意防止水的侵入與變質(zhì)。③含碳量及孔隙比(長度)的關(guān)系含碳量的高低與孔隙率有很大的聯(lián)系；當(dāng)含碳量較低時(shí)，有利于氧化鐵的生成；當(dāng)含碳量較高時(shí)，則不利于還原反應(yīng)的進(jìn)行；但若含氧量過高，則會阻礙磁力的循環(huán)作用，使磁力下降，從而導(dǎo)致鐵磁性降低，甚至不能完全溶解，使磁化能力變?nèi)?，最終引起形變。

1.2 礦區(qū)構(gòu)造及空間分布

區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡穩(wěn)定，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，控制著巖體的分布和形態(tài)。①斷裂：在區(qū)域上，燕山期花崗巖主要為北東向的北東向構(gòu)造，北東向構(gòu)造的連續(xù)性較差，且不連續(xù)，呈階梯狀、不規(guī)則的條帶狀展布，形成了裂隙，對成礦的影響較大。②褶皺：褶皺是指由生長期代以來，地殼運(yùn)動(dòng)所造成的脈動(dòng)裂隙。褶皺的方向與成因類型有很大的關(guān)系：基底的傾向性，基底厚實(shí)，斷層較發(fā)育，以及第四系的交錯(cuò)組合，這些因素都對成礦的產(chǎn)生了重要的影響；而接觸的斷面和走向，則又決定著含金量的多少及礦石的可利用性。通過以上分析，銅鉬礦區(qū)位于三疊系的背斜帶內(nèi)，其規(guī)模大小在整個(gè)研究工作中，其形狀與性質(zhì)受多種因素的共同制約，其中最顯著的變化就是褶皺。

1.3 物性參數(shù)

礦床的物性參數(shù)是反映成礦作用的重要指標(biāo)，也是評價(jià)礦石性質(zhì)的一個(gè)主要參數(shù)。在研究中，一般采用物性參數(shù)來描述礦物的物理化學(xué)特性，即對元素進(jìn)行定性或定量的分析和鑒定。

①物質(zhì)特征根據(jù)各組分的含量和形態(tài)，將其分為單相成分、多相組及混合等類型。單相成分指的是在同一時(shí)間內(nèi)，不同種類的金屬或合金，由于它們的組成、結(jié)構(gòu)及熔點(diǎn)的差異而表現(xiàn)出的形貌的變化；多相組合則指的是各種組分的相互搭配，形成一種新的有序體系。②化學(xué)屬性的測定通過對樣品中的銅離子的電導(dǎo)率的測量，來確定銅的化合物化程度，從而判斷其與含鐵的量關(guān)系。因?yàn)殂~的電導(dǎo)率與含鐵的量有很大的相關(guān)性，所以可以用電導(dǎo)率表示，即當(dāng)一定電流時(shí)，它隨電流的增大而減小，反之則會上升。

2 礦床存在問題

選礦廠的選礦廠是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，由于各種因素的影響和制約，使選礦廠的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)都可能出現(xiàn)一些問題。

這些問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①原巖物理性質(zhì)的變化礦石礦物組成成分的不同，決定了含碳量的差異以及含碳量的大小也就有所不同。在成巖過程中，當(dāng)遇到高濃度的鐵元素時(shí)，會導(dǎo)致其在酸性條件下的溶解度降低，從而使其對活性的抑制作用減弱，最終使其失去穩(wěn)定性。②原巖化學(xué)組分的改變當(dāng)鐵元素與硅酸鹽的混合后，硅酸鉀的含量會有所下降，而鋁的含量則會略有上升，這就使得鋁的利用率大幅度的提高；當(dāng)鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，那么硅酸鉀的效率則越低。

3 銅鉬礦田與成礦條件分析

3.1 礦床成因因素

從礦床的形成、演化和沉積過程來看，是一種由構(gòu)造作用、礦物成分的組合，以及成巖環(huán)境的控制因素所決定的物質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)。

①斷裂：在成礦條件下，當(dāng)含碳酸鹽巖與碳酸鹽巖互相連接時(shí)，就會產(chǎn)生應(yīng)力集中，使裂隙擴(kuò)大，從而使硅化深度增大硅化比變大，硅金屬含量增加，導(dǎo)致含硫化物的量增多，因此造成了銅鉬礦床的富集。②巖漿：當(dāng)鋁鎂鎢鉀長石與銅金錫石互相連接時(shí)，鋁鎂鎢極有可能生成鐵綠石化或熔融共聚物，而鐵綠石化或熔融共聚物的存在，又會引起銅鉬尾煤的富集。同時(shí)也會出現(xiàn)一些雜質(zhì)，如：鐵錳全氧化鋅的全氧化值大于鋁，而錳的全氧化值小于鋁，這些都對銅鉬的資源有所損失。所以說，如果能有效的利用好這兩種元素，不僅可以提高銅礦的綜合效益，而且還能促進(jìn)其回收。

3.2 富集

由于礦石礦物組成及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在地球化學(xué)過程中，存在著許多的富集體，這些富集體的組合是由多種因素共同作用的結(jié)果。

因此，在找礦工作中，我們應(yīng)該首先了解含銅元素的礦床的分布和形態(tài)，然后再對含銅的礦床進(jìn)行找礦研究，從而確定出合適的找銅礦的方法。

①尋找有利的地質(zhì)構(gòu)造，如斷裂、巖漿等；②選擇適合的成巖蝕變帶，如石英脈或長石脈等；③對不同性質(zhì)的蝕變帶分別作階段性的分析與評價(jià)，并采取相應(yīng)的措施以防止后期的系統(tǒng)改造。根據(jù)以上的條件進(jìn)行銅鉬金屬鹽應(yīng)用于礦區(qū)的選型時(shí)要考慮到礦山的類型和規(guī)模，同時(shí)還要注意環(huán)境的影響，以及有色冶金工業(yè)的發(fā)展情況。所以在選題時(shí)，應(yīng)盡量避免單一的選題，而要綜合利用各種資源，做到礦產(chǎn)的合理開發(fā)與循環(huán)利用?？傊浞职l(fā)揮出各方面的優(yōu)勢才能使其充分發(fā)揮其價(jià)值。

3.3 構(gòu)造

巖漿活動(dòng)是銅鉬礦形成的主要原因。在成礦過程中，圍巖受到了重力作用下，在重力差的影響下，會產(chǎn)生多條支斷層，其中一條是由中—晚變質(zhì)向深的擠壓帶控制的；另一條則是由中—晚熱壓梯度的差異導(dǎo)致的間斷性變形，其兩側(cè)的應(yīng)力集中帶被切斷，從而使圍巖的強(qiáng)度得到提高。

①斷裂：在構(gòu)造上，為一套破碎的脈石蛇形充填于裂隙內(nèi)，而蛇形裂隙又位于斷塊內(nèi)，因此也稱為蛇型。②褶皺：為一組平行于邊界的向斜，而不同的褶皺處，都會出現(xiàn)一些小的褶皺，但不以軸線上的方向作為區(qū)分，如：正長齒狀、斜短尾狀等。③侵入：由于銅礦體的侵入和圍巖的侵入與成礦關(guān)系的緊密程度，以及對銅鉬的礦產(chǎn)性質(zhì)有很大的影響等，都可將其分為兩類。一類就是以花崗巖為主要特征的蝕變，另一類則是非整合形態(tài)。

3.4 礦床的熱液

熱液是由碳酸鹽礦物經(jīng)高溫活化而形成的產(chǎn)物或膠體，在礦漿中隨溫度的上升而膨脹，其體秒和化學(xué)組成發(fā)生變化。當(dāng)?shù)V漿的pH值下降到一定值時(shí)，其會發(fā)生酸堿作用，生成硫化物，使成礦物.質(zhì)的溶解度降低，從而影響到礦的質(zhì)量和品位。

①硫磺的添加在成巖過程中，硫磺的加入可有效的控制含銅率，改善了含銅率，提高了磁鐵礦的轉(zhuǎn)化效率。②硅酸的增加量與含量的關(guān)系當(dāng)硅酸的濃度較低時(shí)，會對鐵錳的析出有抑制效果，此時(shí)鐵錳的析出就比較慢，所以要加大鋁的投入量，來增大它的利用率。同時(shí)鋁的析出還會對環(huán)境造成污染，不利于地球的生態(tài)環(huán)境發(fā)展。因此要加強(qiáng)管理，防止因鋁的增多而導(dǎo)致的資源浪費(fèi)。另外還可以通過調(diào)整鋁的用量來減少礦石的消耗量。

3.5 金屬含量

鉬在成礦作用時(shí)，其本身的原子濃度會隨著含銅量的不同而有所變化，但總體上的規(guī)律是相同的：當(dāng)含銅量較高時(shí)鉬礦床中的元素含量與富集情況相接近，所以鉬的含量隨含金量的增加而增大。

當(dāng)含金量較低時(shí)則，其富集率隨含金的增多呈降低的趨勢；同時(shí)，在一定范圍內(nèi)，Cu、Zn、Mg等的含量越多，則對鎢的吸收越強(qiáng)，從而影響到了鎢的析出。

綜上所述，銅鉬化應(yīng)用于研究和利用，具有高的綜合性能的礦物和有色金屬，如：黃銅礦、黃鐵礦等。由于地球化學(xué)沉積過程中的大量鐵的存在以及鐵的溶解性差，使其成為了一種“過渡鐵”，使它能夠被轉(zhuǎn)化為其他的形態(tài)或用途，并可作為重要的無機(jī)金屬，如：碳酸鹽(Al-Fe3O3)。因此對礦產(chǎn)的開發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要有長期的計(jì)劃性的工作進(jìn)行。

4 成礦元素的來源分析

在目前的金礦選址過程中，對于成礦物質(zhì)來源的分析一直是非常重要的一個(gè)研究熱點(diǎn)，因?yàn)榕宄傻V元素的來源，有利于進(jìn)行優(yōu)選找礦靶區(qū)，從而解決困擾礦產(chǎn)探測的關(guān)鍵問題，這也是地質(zhì)學(xué)科相關(guān)研究人員重點(diǎn)關(guān)注并且能夠進(jìn)行探索的重要研究熱點(diǎn)。

對于內(nèi)蒙古地區(qū)的礦產(chǎn)行業(yè)來說，對于成礦元素的來源分析關(guān)注重點(diǎn)應(yīng)為對礦體中大量存在的鉛、鋅、銅、鉬等貴金屬元素的成因問題。因?yàn)楦闱宄傻V物質(zhì)來源有助于對成礦原因和未來預(yù)測進(jìn)行相關(guān)的分析，對于行業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的幫助。目前，我國主流的成礦物質(zhì)來源檢測方法主要是同位素檢測法。

針對成礦元素分析這一重要方向，可以對相關(guān)礦床或者礦田進(jìn)行野外樣本采集，對多種類型的礦石標(biāo)本進(jìn)行同位素測量與分析，并對采集到的礦石樣本進(jìn)行室內(nèi)編號，在編號的過程中需要注意對礦石的取樣位置和樣品類型進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)注。在這個(gè)過程中，需要注意單獨(dú)選擇黃銅礦、方鉛礦等單礦物，并且要把握其純度不能太低，不能低于98%。對這些樣品進(jìn)行詳細(xì)的記錄和編號之后，可以將樣品寄送至各地的地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，委托相關(guān)部門對所采集的樣品進(jìn)行測試，從而盡早探明區(qū)成礦物質(zhì)來源的重要問題。

4.1 硫的同位素

對于硫的同位素，雖然某樣本中石膏數(shù)據(jù)比較少，但是這主要可能是由于熱液晚期一些物化環(huán)境的影響。如果出現(xiàn)這類情況，那么就說明目前樣本地區(qū)的硫同位素基本已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡狀態(tài)。

要想跨區(qū)域進(jìn)行橫向比對，就需要對相關(guān)地區(qū)的礦床進(jìn)行綜合采樣，我們會發(fā)現(xiàn)不管是礦床的那個(gè)部分或者哪個(gè)區(qū)段，即使礦種有一定差異、礦產(chǎn)分布空間位置也有一定的變化，但是此地區(qū)的硫同位素并不會出現(xiàn)很大的差距，一般都在千分之二的差距之間。根據(jù)以上的檢測結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)其對應(yīng)區(qū)域在成礦條件上，其硫物質(zhì)來源較為穩(wěn)定，深度較深。

4.2 鉛的同位素

在地質(zhì)檢測過程中，常見的鉛元素有四類較為穩(wěn)定存在的同位素，分別是鉛204、鉛206、鉛207和鉛208。其中的鉛204是由于非放射性原因的形成，而其他三種同位素都是因放射性元素而產(chǎn)生的相關(guān)同位素。需要注意的是，對鉛同位素的比值進(jìn)行計(jì)算，有助于對礦石中鉛元素的來源進(jìn)行有效的鑒別。

通過比本某礦區(qū)30件樣品的鉛同位素含量，可以看到本地區(qū)的鉛206/208的平均比值在16左右，而鉛205/207在15左右，每個(gè)區(qū)域的硫化物和鉛同位素處于地幔與下地殼鉛中間的位置，這是礦物質(zhì)來源自地幔深部的有力證據(jù)，同時(shí)與硫同位素分布圖也相吻合?？紤]到鉛同位素的變化范圍較大，主要分布于地幔、造山帶中間的位置，這也能夠說明本地區(qū)的成礦物質(zhì)主要來自地深部，同時(shí)有不同程度的殼源物質(zhì)會向上匯集。

4.3 碳、氫、氧的同位素

要想對碳、氫、氧三種元素的同位素進(jìn)行檢測，那么需要重視對于石英的檢測，因?yàn)槭⒌臍溲跬凰財(cái)?shù)值非常有助于對熱液礦床成礦流體的來源進(jìn)行判斷，同時(shí)石英中的相關(guān)元素也有助于判斷熱液礦床的性質(zhì)。在測試中，可以將測試數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)與比較，可以發(fā)現(xiàn)本區(qū)的40件氫元素的值極差在千分之八左右，相應(yīng)的平均值也是千分之一左右，與歷史中的標(biāo)準(zhǔn)巖漿所對比，其含量較低。而外帶矽卡巖期礦物中的對應(yīng)元素含量就比較高了，與巖漿水的平均值比較類似。通過分析，我們能夠發(fā)現(xiàn)其從矽卡巖期到熱液期的元素會隨著成礦階段的推移而逐漸的降低，這就能夠說明在這一歷史過程中其大氣中的降水成分有著一個(gè)增加的趨勢，同時(shí)也表明了礦區(qū)的成礦溶液是以巖漿水為主的，并且結(jié)合了一些大氣的降水，從而形成了混合水。除此之外，還可以考慮相關(guān)礦床的均一溫度，因?yàn)榈V田從矽卡巖期到熱液期的均一溫度趨勢是逐漸下降的，這就說明了相關(guān)礦床的氫、氧同位素很可能來自于巖漿水，尤其是其中的成礦溶液。當(dāng)然，分析表面其中一般都有部分大氣水的混入。

4.4 硅的同位素

在硅的同位素研究過程中，我們主要考慮英脈體的硅同位素，其中的硅同位素大部分源自熱液硅質(zhì)，能夠有效指示礦物質(zhì)的存在。因?yàn)槟壳皟?nèi)蒙古本地區(qū)的相關(guān)硅質(zhì)巖里基本沒有發(fā)現(xiàn)硅藻等生物，因此可以排除硅藻成因，可能是來自高溫環(huán)境下二氧化硅的反應(yīng)。

5 結(jié)語

由銅源礦床與銅鉬礦床的地球化學(xué)性質(zhì)、對元素的形態(tài)和結(jié)構(gòu)的影響、含鐵量的多少等因素的差異，以及礦石類型和含金量的不同，決定了各組分間的相互關(guān)系。