紅透山礦床控礦因素研究及應用

趙 剛，黃明然，高桂榮（中國有色集團撫順紅透山礦業(yè)有限公司，遼寧 撫順 113321）

紅透山礦床控礦因素研究及應用

趙 剛，黃明然，高桂榮（中國有色集團撫順紅透山礦業(yè)有限公司，遼寧 撫順 113321）

通過對紅透山礦床控礦因素進行系統(tǒng)研究，將控礦因素歸納總結為：巖脈控礦、褶曲控礦及圍巖控礦，并利用其控礦特點指導礦山生產，為開展礦山地質找礦及提高礦山經濟效益提供有效途徑。

巖脈控礦；褶曲控礦；圍巖控礦；指導生產

1 前言

中國有色集團撫順紅透山礦業(yè)有限公司，前身是撫順紅透山銅礦，是集采礦、選礦、冶煉于一體的大型有色金屬礦山。礦山已經開采50年，礦產資源顯得尤為緊張。礦產資源為不可再生的資源，對于一個礦山如何運用地質技術手段真正做到探明并有效利用礦產資源，直接關系到礦山的經濟效益和可持續(xù)性發(fā)展。近年來，紅透山礦業(yè)有限公司在前人研究成礦規(guī)律的基礎上，對礦床控礦因素進行了研究、歸納、總結、提出了新的看法，并將其應用于生產實踐，取得了較好的效果。

2 地質概況

紅透山礦床賦存于遼北太古宙綠巖帶中，是我國典型的海底火山噴發(fā)—沉積—經區(qū)域變質形成的塊狀硫化物礦床，同位素年齡28～29億年。礦床在漫長的區(qū)域變質過程中經歷多次巖漿侵入活動，同時產生兩次大的褶曲（褶皺）。第一次形成了展布較寬的東西向構造，主要是開闊背斜和向斜，軸向北東80°，軸角近水平。第二次發(fā)生在其后不久，形成疊加在東西走向褶曲之上的傾向褶曲，紅透山礦床就賦存在這樣一個倒轉傾向背斜的核部。礦石組分簡單穩(wěn)定，主要有銅、鋅、硫，伴生組分有金、銀、鎘、硒、鈷、銦等17種元素。礦石按硫化物的含量，可分為致密型和浸染型兩種，其中致密型為主要開采對象。致密型礦體與圍巖界線清晰。而浸染型礦體多沿片麻巖的片麻理呈條帶狀分布，與圍巖界線不明顯呈過渡關系。礦體走向北東65°～80°，傾角50°～85°。礦石礦物及脈石礦物有：黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、黑云母、石英、長石、角閃石、輝石等。

3 控礦因素研究

隨著探礦、采礦工程的深入，不斷研究礦床的成礦地質條件和礦化富集規(guī)律，建立礦床成礦模式，在成礦有利地段開展找礦工作，由已知到未知，對比未知地段相似成礦地質條件，通過找礦標志運用地質手段在井下尋找隱伏礦體，是擴大回收礦產資源，提高礦山經濟效益的有效途徑。紅透山礦床成礦模式復雜，在漫長的地質成礦過程中疊加多種控礦因素。通過對礦區(qū)上部生產中段地質資料的研究分析，找出了礦床控礦因素及礦化富集規(guī)律。

3.1 巖脈控礦

礦區(qū)內所見巖脈分為基性巖和中性巖兩種，兩種巖脈形成的時間和經歷的構造作用各不相同。基性巖類：主要巖石類型為輝綠巖、輝綠玢巖，其中輝綠巖居多，輝綠玢巖較少。輝綠巖脈呈灰綠色、灰黑色，常見輝綠結構，變余輝綠結構，塊狀構造。此外部分巖石具有斑狀結構。同時巖脈結構隨不同產出位置而發(fā)生變化，在巖脈邊部至中央有間粒結構—次輝綠結構—輝綠結構的變化。輝綠巖呈巖脈狀產出，傾角較陡75°～85°。走向大體有兩個方向，南北向和東西向，南北向輝綠巖脈極為發(fā)育，東西向巖脈較少。巖脈的侵入方式主要沿張節(jié)理裂隙貫入，常有分支、復合、收縮等變化。巖脈脈體厚度2cm～10m，一般小于5m的常見，脈體一般呈板狀，個別呈樹枝狀、舌狀。巖脈內原生破裂構造較為發(fā)育，有橫節(jié)理、縱節(jié)理、斜節(jié)理，節(jié)理縫隙中有長英質細脈（0.1～1mm）充填，巖脈穩(wěn)定性較低，易破碎。原生破裂構造與巖漿活動拉伸及溫度降低引起的體積縮小有關。其發(fā)育的空間方位，除受巖體形態(tài)和原生流動構造產狀控制外，亦受當時的區(qū)域構造應力場的影響，形成后還可能因后期構造影響，而改變其性質和產狀。中性巖類：主要是閃長巖，呈巖脈狀產出，礦區(qū)內分布較少。走向多呈南北向，脈體寬度1cm～6m，其中小于2m的常見。脈體傾角較陡80°～85°。沿走向有轉彎現象。多分布在輝綠巖脈邊部。其侵入與輝綠巖高壓侵入張節(jié)理時形成的邊部剪節(jié)理有關。

在對本礦輝綠巖脈與礦體的穿插關系研究過程中主要存在兩方面有爭議的問題。一方面認為是巖脈穿插礦體（巖脈是成礦后的），另一方面是認為礦體穿插巖脈（巖脈是成礦前的）。從南北向及東西向巖脈（見圖1）可以看出都是巖脈穿插切割礦體的，巖脈與礦體的接觸處界線清晰，接觸面平直光滑，沒有擦痕。巖脈兩側礦體相互對應，沒有錯動的痕跡。若將穿插在礦體中的巖脈移開，兩側的礦體可以完全吻合的連在一起。以上現象表明巖脈是成礦后的并且對礦體沒有錯動。

圖1 巖脈示意圖

但從-647中段36號采場內見到的黃鐵礦細脈穿插輝綠巖脈現象及-647中段40-1聯(lián)絡道中輝綠巖脈內有礦化現象，讓人覺得是礦體穿插巖脈（巖脈是成礦前的）。通過對-647中段36號采場黃鐵礦細脈穿插切割巖脈現象進行分析，認為該巖脈裂隙發(fā)育，較破碎，而黃鐵礦細脈只有1cm厚，規(guī)模較小，充填在巖脈裂隙中，應該是巖脈形成后期熱液充填進去的。另外在-707中段3302井的探礦硐室內也呈見到碳酸鹽化形成的方解石脈穿插輝綠巖脈的現象，這說明塊狀硫化物礦床內有熱液的存在，熱液源來自區(qū)域變質熱液和混合巖化熱液，因為在紅透山礦床形成末期發(fā)生了強烈的區(qū)域變質作用和混合巖化作用，這可從深變質形成的黑云母石英片麻巖和混合偉晶巖中看到。另一種可能是高溫的巖漿重熔礦體使其貫入裂隙形成。

通過對-647中段40-1聯(lián)絡道中的輝綠巖脈現場素描發(fā)現，礦化賦存在一晶洞（0.3m×0.5m）內。在晶洞的洞壁上零亂地分布著粗大的方解石結晶體（0.5cm×1cm），黃銅礦顆粒散布在方解石與輝綠巖的結合部位。這種現象在片麻巖中是見不到的，顯然，輝綠巖脈中的礦和片麻巖中的礦不是同一地質作用的產物，它們很可能是輝綠巖脈本身所含有的同生金屬礦物的集中，而不是片麻巖中的那種礦。由此可見，黃鐵礦細脈穿插巖脈及輝綠巖脈內有礦化現象只是一種偶然現象，所以認為是巖脈穿插礦體（巖脈是成礦后的），其本身不是提供成礦元素的母巖，礦體往往被巖脈穿插隔斷，在生產實踐中要加強回收被巖脈隔斷的另一側的礦體，避免損失。

3.2 褶曲（褶皺）控礦

紅透山礦床處在單斜構造上，褶曲按褶曲軸與巖層的產狀可分為走向褶曲和傾向褶曲，走向褶曲的褶曲軸近于平，軸向與控制褶曲的巖層走向一致；傾向褶曲褶曲軸的軸向和傾角與控制褶曲的巖層的傾向和傾角一致。礦床成礦受傾向褶曲復雜化的褶曲群構造所控制，礦體形態(tài)自然隨褶曲形態(tài)改變而變化，這里走向褶曲早于傾向褶曲，主要表現在斷面上礦體變化的形態(tài)，而傾向褶曲明顯地控制著平面上的礦體展布。

紅透山礦床控制的一級傾向褶曲是一個多級褶曲組成的形態(tài)復雜而又不協(xié)調的嵌插褶曲，從形態(tài)上看是個大的舌狀傾向褶曲（便于說明問題，將舌狀褶曲的組成分為：舌部、根部、核部、頭部、翼部。），弧頂向西，軸的傾伏角為60°～70°，它的頭部由下角閃片麻巖包圍，核部由上角閃片麻巖占據，薄層互層帶中的各小層，構成了它的舌部和根部，并在封閉的狀態(tài)下，產生了流動褶曲群，紅透山礦體被控制在這一舌狀傾向褶曲群之中，并且礦體依褶曲舌部、根部褶曲群的形態(tài)變化而擺布。舌狀傾向褶曲控制的特點如下。

（1）翼部擠壓緊密而不對稱，在舌部常有透鏡體化現象，這兩個部位基本上控制了主要脈狀礦體的展部，但翼部和舌部所控制的礦體形態(tài)以及變化特點各不一樣，翼部礦體呈脈狀，厚度變化不大，是塑性斷層和走向褶曲較發(fā)育部位，礦脈分支不多，卻常見有“之”字形礦脈，舌部礦體透鏡化、膨縮現象、分支復合、與圍巖的接觸形成以及尖滅點的形態(tài)等均各具差異。

（2）紅透山次一級的傾向褶曲集中發(fā)育在控制它的一級舌狀傾向褶曲的根部，巖層迂徊彎曲，消失再現和膨縮現象常見，次一級褶曲軸的產狀互不平行，形成軸面相交、合并和分叉的復雜褶曲群，形似“花瓣狀”，喻名“花瓣狀”褶曲群。在平面上各軸的長短變化很大，但是總的來講，互相大致呈反比關系展布延伸，推測是在封閉狀態(tài)下進行的原故，紅透山的厚大礦柱即借助于這樣的復雜空間形成的。

（3）在傾向褶曲集中的礦柱部位，走向褶曲已被嚴重干擾和礦化掩蓋消失，礦體形態(tài)不易看清，但巖層產狀的急劇變化，礦脈“之”字形態(tài)的分布，聯(lián)系起來分析，足以說明其發(fā)育情況。一般來講，礦柱兩側褶曲的頂部呈較平緩狀時，礦柱即呈現短柱狀；頂部變尖時，礦柱中間變薄，兩端加厚；兩側或一側褶曲頂部由一個圓頂變?yōu)閮蓚€圓頂時，礦柱中間部位增大，并伸出支脈；如果弧頂相互錯開，不但扭轉礦柱的長軸方向，而且變化了礦柱的形態(tài)，此外兩側支脈的根部形態(tài)厚度也可改變礦柱形態(tài)及規(guī)模。

由于傾向褶曲迭加在走向褶曲之上，加之塑性斷層的干擾，致使礦柱邊部形態(tài)變化異常，有時接觸線產狀在幾米之內變化很大，給采礦工作造成困難，就是這個因素所致。例如在坑道中見到兩條或三條礦柱的支脈，而只差三、四米高度的上水平坑道卻無礦，或相對位置無礦，經分析研究認為原來是走向褶曲控礦所致，在下水平坑道頂板礦體產狀和圍巖的構造已經有所表現。

3.3 圍巖控礦

通過對紅透山礦床地質資料及各中段揭露的圍巖進行分析認為，礦床礦化富集主要集中在“黑云片麻巖與角閃片麻巖薄層互層帶”中，礦體與片麻巖的片麻理多數呈“順層狀”接觸，極少數有切層、穿層、跨層、串層現象。“薄層互層帶”中的黑云片麻巖為近礦圍巖，可作為間接找礦標志，兩者間的“順層狀”接觸關系可作為其控礦特點。另外，金云母化常發(fā)育在礦體與黑云母片麻巖的接觸部位，呈團狀或條帶狀發(fā)育，較礦體易于發(fā)現，具有垂直或水平分帶的金云母化更可指示礦體的賦存部位和深度。礦床圍巖由下至上共分四層。

一層（黑云片麻巖）：主要為黑云片麻巖、注入黑云片麻巖和黑云變粒巖，夾有薄層角閃片麻巖，局部有礦化現象。

二層（下角閃片麻巖）：由厚層狀角閃片麻巖夾少量薄層黑云片麻巖組成，此層構造上處于礦床圍巖傾向褶曲的外環(huán)，是控制紅透山一級傾向褶曲形態(tài)變化的主要巖層之一。

三層（黑云片麻巖與角閃片麻巖薄層互層帶）：本層是礦化的主巖巖層，又分為六小層，這六小層由下至上為：①注入黑云片麻巖。厚10～30m，此層在紅透山一級舌狀傾向褶曲的頭部和舌部，厚度變化大，以注入黑云片麻巖為主，夾有角閃片麻巖。②角閃片麻巖層。厚20～40m，本層主要為角閃片麻巖，夾有薄層注入黑云片麻巖，局部地段角閃片麻巖由于混合巖化作用變成黑云片麻巖，此層在紅透山一級舌狀傾向褶曲的舌部，形態(tài)變化大，是組成二級“花瓣狀”傾向褶曲群的外環(huán)巖層，控制著傾向褶曲群西部的形態(tài)變化。③黑云片麻巖層。厚20m以黑云片麻巖為主，夾有黑云變粒巖和薄層角閃片麻巖，本層混合偉晶巖發(fā)育，長英質多；巖層在褶曲過程中流動性大，形態(tài)復雜，是組成紅透山一級舌狀傾向褶曲舌部及二級“花瓣狀”傾向褶曲群核心的巖層，此層在巖性上有利于交代變化，所以它是礦化富集的主巖層。④矽線黑云片麻巖層。厚度10～40m，以矽線石英片麻巖為主，夾有少量黑云片麻巖及角閃片麻巖薄層，該層有兩個顯著的特點：沒有或很少有長英質注入現象；近礦時金云母化強烈。此層分布在礦體上盤，對礦化起屏蔽作用，也有被礦化成浸染型或致密型礦體的地段，由于該層巖性特殊，和其上下盤巖層結合，組成一個標志層組，對認識礦床圍巖構造很有意義。⑤角閃片麻巖層。厚20m左右，以角閃片麻巖為主，夾有黑云片麻巖和黑云變粒巖，為紅透山一級傾向褶曲根部的巖層。⑥注入黑云片麻巖層。厚10～40m，以注入黑云片麻巖為主，夾有黑云變粒巖和角閃片麻巖，實際上是一套以注入黑云片麻巖為主的互層帶。

四層（上角閃片麻巖）：厚100～200m，本層以厚層狀中粗粒角閃片麻巖為主，夾有黑云片麻巖，是組成紅透山一級傾向褶曲核部的巖層，它控制著二級“花瓣狀”傾向褶曲群東側的形態(tài)變化。

4 利用控礦因素指導生產

利用以上控礦因素，結合采場地質資料，選擇礦化有利地段，投入少量生產探礦工程，在-707中段發(fā)現了27采隱伏礦體，回收礦石1 071t。并且成功探明5采下垂盲礦體，獲得111b級儲量40 170t，為礦山創(chuàng)造了效益。

4.1 -707中段27采隱伏礦體的回收

27采位于-707中段31號礦脈的最西端，為肥大礦柱的支脈部分，礦體空間賦存形態(tài)比較復雜，礦體沿走向由西向東側伏，側伏角60°。當切割工程施工至采場西側時礦體由寬變窄逐漸尖滅，同時揭露一條閃長巖脈，閃長巖脈顏色較淺，為灰白色，與硅化的圍巖（黑云母石英片麻巖）顏色極為相似，讓人誤以為閃長巖脈就是圍巖。并且閃長巖脈呈小角度與礦體斜交（夾角25°）給人以礦體尖滅的假象。通過確定巖脈的巖性，結合“巖脈控礦”特點，認為該礦體被閃長巖脈切割成兩部分，利用此關系成功回收巖脈另一側礦體，見圖2。該礦體Cu品位為1.796%，Zn品位2.342%，平均面積96m2，厚度3.1m，地質儲量1 071t。

4.2 探明-707中段5采下垂盲礦體

探明-707中段5采下垂盲礦體，可為采礦提供詳細地質資料。

圖2 -707中段27采回收礦體平面示意圖

礦體預測：5采位于-707中段31號礦脈的最西端，礦體由西向東逐漸側伏，礦體受巖漿巖所影響，空間賦存形態(tài)極為復雜。根據-647中段、-707中段及周遍采場揭露的礦體產狀，將該礦體產狀預測為“南傾”，走向為北東東方向。

探礦工程：利用天井控制礦體賦存高度，根據天井揭露礦體情況，在天井內布置探礦川控制礦體形態(tài)，探礦川必須揭露下垂盲礦體的最底端（采礦用該探礦川做切割工程）。

施工管理過程：天井施工結束后，地質人員對井壁進行編錄，編錄采用“兩壁連接展開式”（比例尺1∶100），經編錄發(fā)現礦體在-650m處與天井相交，礦體產狀混亂、無規(guī)律，結合原資料進行分析研究認為天井揭露的礦體過于局部，礦體應該繼續(xù)下沉。于是在-660m標高向礦體下盤施工探礦川，并及時采用“兩壁內倒式”方法對工程進行編錄，在探礦川施工4m時發(fā)現，探礦川內“黑云母石英片麻巖”的片麻理產狀為“北傾”，走向為北東東方向。根據“圍巖控礦”特點，將兩者間關系定為“順層狀”產出關系，所以礦體產狀同樣為“北傾”。地質技術人員及時調整探礦川施工方向（改為反方向），結果非常成功，探川揭露礦體17m，在對礦體兩側圍巖編錄時發(fā)現，一側產狀為“北傾”，另一側產狀為“南傾”，經綜合分析認為此處構造為一“向斜”，屬褶曲構造，該礦體嚴格受此構造控制。根據“褶曲（褶皺）控礦”特點，結合礦體兩端片麻理的產狀，將“褶曲”核部的底端（礦體的最底端）預測在-665m處，見圖3。并在此處施工探礦川，在對探川進行編錄時發(fā)現，探川中部揭露三條厚度為0.2m的礦體，探川兩側片麻理產狀較為直立，中部片麻理產狀接近水平，此現象說明探川已穿過“褶曲”核部的最底端（下垂礦體的最底端）。

取得效果：根據“圍巖控礦”和“褶曲（褶皺）控礦”理論，利用少量工程在較短的時間內探明該礦體，共獲得111b級儲量40 170t，為采準工程奠定了基礎，較好地滿足了生產需要。

圖3 -707中段5采橫剖面示意圖

5 結語

控礦因素研究是成礦規(guī)律研究的基礎，因而也是礦區(qū)成礦預測及開展礦山地質找礦的基礎性工作。控礦因素研究來自于生產實踐，礦山地質工作及采礦生產為控礦因素的研究提供了最為有利的條件，控礦因素研究所獲得的規(guī)律性認識又必須回到生產實踐中去接受檢驗，指導生產，不斷得到深化，以取得對礦床認識及找礦上的突破。由于紅透山礦床揭露的中段所研究總結的控礦因素只能代表現有礦體特征，而紅透山礦床作為國內少有的塊狀硫化物礦床，成礦模式復雜，加之礦山開拓中段逐年向下延伸，新采場不斷增加的情況下，還須進行長期研究，以指導今后礦山生產。

[1]《礦山地質手冊》編委會.礦山地質手冊（上）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1995：434-436.

[2] 遼寧地質勘探公司101隊.紅透山式礦化及老變質巖系褶曲構造[R].1977：21-23.

Study on ore-control factor of Hongtoushan deposit and its application

The ore-control factor could be classified as dyke,fold and surrounding rock after the systematic study on the ore-control factor of Hongtoushan deposit.Using the ore-control characteristic to guide the mine production provided an effective way to develop geological prospecting of mine and improve its economic benefit.

ore-control by dyke;ore-control by fold;ore-control by surrounding rock;guide production

1672-609X（2010）05-0033-05

P618.41

B

2009-11-22

2010-07-28

趙 剛（1980-），男，遼寧撫順人，助理地質工程師，從事礦山地質工作。