金川矿区深部成矿规律与找矿方向.pdf

2 0 0 2年 8月 第 3 1 卷 第 4期 有 色 矿 山 No nf e r r ou s M i ne s Au g． ， 2 002 VO 1 ． 31 NO． 4 金 川矿 区深 部成矿 规律 与找矿 方 向 江 荣 伏 7 工宋 1 穴 吉林 大学 ，吉 林 长春 1 3 0 0 6 1 [ 关 键词 】有色 矿 山 ；资 源危 机 ；构 造 变质 ；成 矿规 律 ； 找 矿 方 向 [ 摘要 ]我 国 有色 金 属矿 山大 部 分 已进 入开 采 的 中晚期 ， 许多 主 要 的有 色金 属 基 地 正 而 临严 重 的 资 源 危机 笔 者通 过 在金 川 昕做 的研 究 发现 ， 金 川矿 区深 部 矿化 富 集 与 成 矿 后 的 构 造 关 系密 切 ， 构造 变质 热 液 使部 分 初始 成 矿 物 质产 生 活化 ， 并 在褶 皱 、 断裂 的 低 压扩 容部 位再 次 聚集 。 经钻 孔 验 证， 发 现 了新 的工 、 IL 矿 体 相 当 于 个中 型 镍矿 ， 对 今后 找 矿 的方法 和 有色 矿 山缓 解 资源 危机 有 参考 价 值 。 [ 中图分 类 号 ]TD1 6 6 [ 文 献标 识码 ]B [ 文章 编 号 ]1 0 0 2 ． 8 9 5 1 2 0 0 2 0 4 0 0 0 4 ． 1 4 M i ne r o g e ne t i c l a w a nd e xpl o r a t i o n o r i e nt a t i o n i n Ji n c hu a n m i ne d e e p a r e a J I ANG Ro n g f u J i l i n Un i v e r s i t y，C h a n g c h“ 1 3 0 0 6 1 ，Ch i n a Ke y wor ds no nf e r r ou s me t a l s m i n e； r e s ou r c e c r i s i s ； t e c t o ni c m e t a mor phi s m ； mi ne r o g e ne t i c l a w ； e xp l o r a t i n g or i e nt a t i o n Ab s t r a c t M os t o f n on f e r r ou s m e t a l s m i ne s i n Chi n a ha v e e nt e r e d i nt o mi ddl e a nd l a t e r s t a g e ， a nd ma nv ma i n n o n f e r r o u s me t a l s b a s e s a r e f a c e d wi t h s e r i o u s r e s o u r c e c r i s i s ．Ac c o r d i n g t o t h e r e s e a r c h wo r k i n J i n c h u a n，i t h a s b e e n f o u n d t h a t t h e mi n e r a l i z a t i o n a n d e n r i c h me n t i n d e e p p o r t i o n o f d i n c hu a n mi n e a r e a i s c l o s e l v a s s o c i a t e d wi t h t he p o s t m i n e r o ge ne t i c s t r u c t u r e，a nd t he t e c t o ni c m e t a m o r phi s m hyd r ot he r m a l m a k e s p ar t o f t h e p r i m a r y m i n e r o ge ne t i c ma t e r i al s a c t i v e a n d r e a c c u m u l a t e d at t he l o w pr e s s a nd e xp a ndi ng po r t i o n of t he f ol d o r f a u l t ． A n e w i n d u s t r y o r e b o d y e n q u a l t O a me d i u m s c a l e n i c k e l mi n e h a s b e e n d i s c o v e r e d b y d r i l l i n g t e s t h o l e a n d v e r i f i c a t i on， whi c h pu t f o r wa r d e xp l o r a t i n g or i e nt a t i o n i n t h e f ut u r e a n d e f f e c t i v e wa y t O a l l e v i a t e r e s o u r c e c r i s i s o f n on f e r r o I 】 S m e t a 1 s m j ne s 1 日 fJ吾 由于 多年来 资源的大量 消耗和矿 山地质探 矿投 入 的不足， 2 ／ 3的有色 金属矿 山， 特 别是 作 为有色 金 属工业 支柱， 已进入开采 的中晚期， 面临严重 的资源 危机 。 金 川硫 化铜 镍 矿 床 以 下 简 称 金 川 矿 床 经 过 4 0多年的地 质勘探 、 基 建勘探 、 生产勘 探等 工作 ， 共 探 明 四 个 矿 区，累 计 消 耗 了 1 3 ． 5 ％、1 5 ． 0 ％ 和 1 2 ． 9 ％的矿石储 量 、 镍 、 铜金属 量。贫矿石 储量分别 [ 收 稿 日期 ]2 0 0 2 ． 0 6 1 5 [ 作者 简介 ]江 荣 伏 1 9 6 3一 ， 男， 湖 南 宁 乡 人． 高 级 丁 程 师 ， 吉 林大 学 在读 博士 ， 从 事矿 山地 质研 究 [作。 占整 个 金 川 I矿 区 、I、Ⅱ 、Ⅲ、 Ⅳ 矿 区 矿 石 总 量 的 6 6 ． 4 ％ 、 7 7 ． 0 ％ 、 5 6 ． 1 ％ 、 9 3 ． 1 ％ 和 9 9 ． 3 ％ ， 相 当 大 的部分 属低品位 矿 石， 且 在龙 首矿 中部 已经 出现 _ r 资源 危机。并且 随 着开 采深 度 的加 深， 矿 体厚 度 急 剧 变小， 带 来难以大 规 模 开采 、 回采难 度 加大 、 采矿 成本增 幅较大 、 深 井 开 采地 压控 制 等岩 石 力学 与工 程 问题 等， 资源状 况也不 容乐观。 不 断提 高对矿 床地 质特征 的认识， 进 行地勘 、 开 采收集 的地 质资源 的 二 次开发 ， 进 一 步 掌握 深 部控 矿因素和成 矿规律 ， 利 用先进手段 和方法 ， 开 展综合 信息预测， 开展资 源综 合利 用和矿 区深 部 及 外 围的 新 一轮 找矿， 是金 川集 团有 限 公司 乃至 全 国有 色 金 属矿山解决 资源 危机和提高 整体效益 的有效途径 。 维普资讯 第 4期 江荣伏 金川矿 区深 部成矿规律 与找矿 方 向 5 2金 川 矿 床 地 质 特 征 2 ． 1含矿岩体规 模 、 形 态和产状 含矿 岩体 以 1 0 。 交 角不 整合侵 位 于前 长 城 系 白 家 咀子 组中， 岩体 直接与大 理岩 、 混合岩和 片麻岩接 触 。 含 矿超基性 岩体 长约 6 ． 5 k m， 宽 2 0至 5 0 0 m， 倾 斜延伸数百 至 于余 米 ， 最大 延 伸 超过 1 1 0 0 m， 岩 体 东西两端 被第四 系覆 盖， 中部出露地表 ， 上部 已遭 剥 蚀。 矿 体 总 体 走 向 NW5 0 。 ， 倾 向 S W， 倾 角 5 0 。 ～ 8 0 。 。岩体 受 后期 NE E 向压扭 性 断 裂错 断， 分 成相 对 独立的 四段 ， 自西 向东 分 为 Ⅲ、I、 Ⅱ、 Ⅳ矿 区 图 1 。各 矿 区 岩 体 的规 模 、 形 态 、 产状 都 有 差 别 图 1 ， 含 矿性 亦 不相 同 。 2 ． 2 含矿岩体 主要矿物成分 、 侵人期次 及岩相划分 金 川镍 矿含 矿岩 体 为一 复式 侵入 体， 岩体 至少 分 四期先后侵 入 成 岩成 矿。 每期 岩体 的侵入 部 位 、 出露面积 、 岩体体 积 、 矿物粒 度 、 结 构 、 物 质相及 含矿 性 见表 1 。 图 1 金 川含 矿超 镁铁 质 岩体 立 体形 态 及 主要 横断 面 示意 图 l 一 第 四系 冲 、 洪 积物 ； 2 一 第 四系砂砾 岩 ； 3 一 混合 岩 ； 4 一 大理 岩 ； 5 一 斜长 角闪 岩 ； 6 一 第 一期 含二 辉橄 榄 岩 ； 7 一 第 一期 二辉 橄榄 岩 ； 8 一 第 二期 含二辉 橄 榄岩 ； 9 一 第二 期二辉 橄榄 岩 ； l 0 一 第 二 期斜 长二 辉 橄 榄岩 ； 1 l 一 第二 期 橄 榄 二辉 岩 ； l 2 一 熔 离 型 贫 矿 ； l 3 一 深 熔 一贯 入 型 贫 矿 ； l 4 一 深熔 一贯 入型富 矿 ； l 5 一接 触 交 代型矿 体 ； l 6 ～晚 期贯 入 型矿体 ； l 7 一 铂 富集 体 ； l 8 一 氧化 矿 化 带 ； l 9 一 岩 相界 线 表 1 含矿 岩 体侵 人期 次 、 部位 、 体积 、 含矿 性 一 览表 维普资讯 6 有 色 矿 山 2 0 0 2年 第 3 l卷 2 ． 3 矿 床、 矿 体、 矿 石类型及 主要矿物成分 金 川矿 床为岩 浆深 部熔 离一 复式 贯 入 型矿 床 ， 矿体按成 因分 为岩浆 就 地熔 离 型矿 体 、 岩 浆深 部熔 离一 贯入矿体 、 晚期贯 入矿体 、 接触交代 矿体和热液 叠加矿 体五类 。各类 矿 体特 征 、 矿 石类 型及 主 要矿 石矿 物 比例 见表 2 。 表 2金 川矿 床硫 化 铜镍 矿体 类 型特 征 表 金 川矿 床的主 要矿 石 类 型有星 点状 矿 石 、 局 部 海绵状矿 石 、 海绵状矿石 、 半块状矿 石、 块状 矿石 、 星 云状矿 石等。主要造岩 矿物为橄榄 石、 辉 石、 少量斜 长石 、 角闪石和 蚀变 矿物蛇 纹 石 、 绿 泥 石， 主要 副 矿 物有尖晶石 、 磁 铁矿 和钛 铁 矿。 主要 矿石 矿物 有 磁 黄铁 矿 、 镍 黄铁 矿 、 紫硫镍 铁 矿 、 黄 铁矿 、 黄铜 矿 、 马 基 诺 矿 等 。 3矿 区深 部 成 矿 规律 3 ． 1控矿因素分析 该矿床 的形 成 ， 经 历 了岩 浆侵 入 、 结 晶分 异 、 矿 浆 贯入 、 构 造变形 、 变质热液 叠加改造 等成 岩成矿过 程。这些过程 对成 矿起 着重 要的控制 作用。 3 ． 1 ． 1 岩 浆 岩 与 成 矿 的 关 系 与成 矿关 系密切 的是 超基 性 岩， 它既是 成 矿母 岩， 又是主要 矿体 的 围岩 。超 基 性 岩对 成矿 的控 制 作用表现 在两方面 ， 一是 为成矿提供 物质来源， 据含 矿岩体稀土元 素分 配 型式分 析 ， 该 岩体 的物 质来 源 于上地 幔的分 离熔融 ， 是岩浆 将深源 的镍 带入矿 区。 另一方面 ， 含矿岩浆 的特性 有 利 于铜镍 硫 化物 熔 离 与聚集成矿 。实验证 明， 在 1 1 0 0 ℃高温状 态下可发 生硫化物一硅 酸盐熔离作 用。来 自上地幔 的拉斑玄 武 岩浆沿深大 断裂侵入地壳深 部， 由于温度 、 压力 的 降低 ， 物理 化学条件 的 变 化， 首先 晶 出橄 榄石 、 磁铁 矿， 使 熔 浆 中 的 Mg O、 F e O 含 量 降 低，而 Al ， 、 C a O、 S i 2相对增加 ， 从 而降低 了金属 硫 化物 的溶解 度， 使金属硫 化物从熔体 中熔 离出来 ， 在 中间岩浆房 形成可能 四层 结 构 岩 浆 、 含 矿 岩浆 、 富 矿 岩 浆 、 矿 维普资讯 第 4期 江荣 伏 金川矿 区深 部成矿规律 与找矿方 向 7 浆 依次上侵， 后三层分别 形成贫矿 、 富矿 和特富 矿。 3 ． 1 ． 2构 造 与 成矿 的 关 系 构造 不仅 控 制含矿 岩体 的 侵位， 还 对 矿化再 次 富集和矿体 空间定位有重 要的控制作 用。构造对 成 矿的控 制表现 在 4方 面 ① 含 矿岩 体 侵位 的断 裂 为 张性 断裂 ， 其断面 起伏 不平 ， 在 断面 下 凹的 部位 ， 是 金属硫 化物 因重 力分 异 而沉 淀 聚集 有利 地 段。 因 而 形成厚 大的富 矿体 。② 由于 结 晶分 异作 用 ， 在 含 矿 岩体 中形成与 岩体 产状近 于一致的似 层状构造 。后 期构 造运动 中， 当岩体 走 向 NW 受到 NW S E方 向的挤 压， 在岩体 中形 成一些 NE向的小 背斜 ， 这些 小背斜对矿化再 次富集有重 要作用 。一方面， 在“ 顺 层” 压应 力作 用下， 原 似 层状 矿体 产 生褶皱 ， 矿 层产 生塑性 流动， 在矿层褶皱 成背斜的部 位， 矿 层厚度增 大 ； 另一方面 ， 岩体 中初始成 矿物 质在后期 构造应力 作用下 产生活化 ， 并随着构 造一 变 质热 液缓慢迁 移， 岩体 中小褶皱的转 折 部位 是 低压 扩容 区， 成 矿物 质 易于在这 些地段再 次聚集而形成 富矿体 。③岩体 中 原生硫 化物矿体 在后 期构 造 变动 中 产生 新 的变 化。 当矿体 中出现挤压带 ， 如挤 压片理化带 ， 成 矿物 质便 从这一高 压区迁出 ， 形成无矿段 带 ； 若矿体 中产生 张裂带 ， 成矿物 质便 向这一 低压扩容 区聚集， 形 成富 矿段 带 。④与原生似 层状矿体高 角度斜交 的逆 平 移断层， 在其 平 移 过 程 中 对 矿体 产 生拖 拽 ， 使 之 旋 转， 形成 富矿柱。最 为 明显 的例 子是 在 I矿 区 6勘 探 线， 近 E W 向断 层下 盘 的倾斜 矿 层旋 转 成高 3 0 0 余米的矿柱 ， 由于 矿 层 的旋转 搓碾 ， 产 生破 碎， 构造 一 变 质热 液携带 成矿 物 质在 此再 叠 加， 形 成富 矿 柱 C u 、 P G E均 高 。 3 ． 1 ． 3地 层 与 成 矿 的 关 系 矿区地层 中有 白云质大理 岩或镁 质橄榄石大理 岩 ， 当含矿岩浆侵 位 并 与这 些富 镁 质碳 酸盐 岩接 触 时形 成 以透辉 岩 、 透 闪石一 阳起 石等 为 主的镁 质矽 卡岩， 并在该矽卡 岩 及其 附近 的 大理 岩 中形 成 以磁 黄铁矿 、 镍 黄铁 矿、 黄铜 矿等 为主的具有较大工业 价 值的接触 交代型贫 、 富矿体 。 3 ． 2矿化富集规律 矿体 虽 产在超 基性 岩体 中 或其接 触带 上 ， 但 不 是超 基性岩体或接 触带处 处都存在工业 矿体 。矿体 富集严 格受控矿 因 素的制 约 ， 使 矿 化有 如 下富 集规 律 ①矿化 富 集距 含矿 岩 体 上 、 下 边 界有 一 定 的距 离， 该距 离一般 大于 7 0 m。② 矿 化 在超基 性 岩体 侵 位时其底 板下 凹的部位富集 。③岩体 中横跨 褶皱 的 转折 部位是 矿体增 厚 或 矿化 再 次聚 集 的有 利地 段 。 ④与原 生似 层 状矿 体斜 交 的张 裂带 ， 是构 成一 变 质 热液 叠加 、 矿化 再 次 聚集 的有 利 部位 。⑤ 矿 化可 从 变 压区 挤 压带 迁 出， 在低 压扩容 区 引张带 聚集 。 ⑥当含矿岩 高体与 碳 酸盐 岩 接 触， 可 在其接 触带 形 成交 代型 富矿体。 4矿 区深 部 找 矿 方 向 通 过对龙 首矿 属 I矿 区 开 采四十 多年来积 累 的地 质资料 的综合研 究、 龙首 矿控 矿因素分析 、 矿化 富集规律 研 究等 ， 提 出 了龙首 矿深 部 找 矿方 向和找 矿靶 区， 2 0 0 1年地 质 找 矿 钻 孔验 证 ， 发 现 了 新 海绵 状富矿体 、 接 触交代 稠密浸染状 富矿体 、 块状 特富矿 体等 ， 总地 质储 量 2 6 3万 t ， 铜 、 镍 平 均 品 位分 别 为 1 ． 2 8 ％和 2 ． 3 3 ％， 铜 、 镍 金属 分别 为 3． 4万 t 和 6 ． 1 万 t ， 相 当于一个 中型镍 矿 床 ， 同时还 伴 生 了钴 、 铂 、 钯 、 金 、 银 、 锇 、 铱 、 钌 、 铑等 2 0多种稀贵 金属， 缓 解 了 龙首矿 中采区 的资 源危 机 。此 外， 还 发现 了新 的 含 矿超基性 岩体 ， 该 岩体与 上盘 主岩体呈雁行 排列 ， 且 在 1 1行勘探线 发现 了海绵 状 贫 、 富 矿体 ， 具有 良好 的找矿前景 。 经综 合研究 ， 金 川矿 区及外 围的找矿方 向为 超 基性 岩体深 部 、 雁 行排列岩 体， 以及接 触带和成矿 构 造有利部 位。 5 结 束语 我 国有色 金属 矿 山在 深部 、 外 围和新类 型 新矿 种等方面 仍有 巨大找 矿 潜 力， 今后 应 进 一步 掌握 成 矿规律 ， 开 展综合信 息矿产预 测 ； 制 定矿 山找 矿总体 规划 ， 加强 矿 山地 质找 矿 ； 采用 新技 术 和新 方 法 ； 建 立有 色矿 山资源 科技创新 体系和 矿产资源耗竭 补偿 制度 ； 才能较 好地完 成矿 山二轮 找矿的工 作。此外 ， 还应开 展科技攻关 ， 提高 资源综 合利用水平 ， 提 高有 色矿 山企业 的整体效 益 。 [ 参 考文献 ] [ 1 ] 汤 中立等 ． 金 川 铜 镍 硫 化 物 含 铂 矿 床 成 矿 模 式 及 地 质 对 比 [ M] ． 北 京 地 质 出版 社 ， 1 9 9 5 ． [ 2 ] 王京彬等． 我国有色金属 矿山资源状况与建议 [ J ] ． 世 界 有色 金 属 ， 2 0 0 1 ， 1 2 ． [ 3 ] 陈毓 川等 ． 中国 矿 床成 矿 模式 [ M ] ． 北 京 地 质 出版 社 ， 1 993， 98 10 2． [ 4 ] 瞿裕 生 等 ． 区域 成 矿学 [ M ] ． 北 京 地 质 出版社 ， 1 9 9 9 ． 维普资讯