實物地質資料二次開發利用在礦山找礦中的作用：以寧夏硝口巖鹽礦為例

高建偉，張鵬川，任香愛，鄧會娟，李秋玲,周　毅

(1.國土資源實物地質資料中心，河北 三河 065201；2.寧夏回族自治區地質局，寧夏 銀川 750021)

在生產礦山的地質工作中，深部、邊部找礦，擴大儲量是礦山的首要責任。然而成礦受到構造、地層、巖體等多種因素的控制和影響，成礦作用復雜，所以生產礦山的深部及外圍找礦一直是難題。確定正確的工作思路，合理開發實物地質資料是破解這一難題的有效手段。在前人工作的基礎上，本文總結了實物地質資料開發利用的技術方法，并以硝口巖鹽礦的找礦勘查作為實例，期待地質工作者加強對實物地質資料開發利用的重視，對礦山深部、邊部找礦起到啟發借鑒的作用。

1　實物地質資料開發利用的技術方法

實物地質資料的二次開發主要是指地質理論指導下，應用新技術、新方法、新思路，對以往地質工作形成的實物地質資料進行重新觀察、分析測試，重新獲取實物地質資料蘊含的豐富信息，以求將實物地質資料信息最大化地應用于地質工作中，取得新的發現、得到新的認識、取得新的突破。

實物地質資料開發利用方法包括以下幾個方面：第一，進行扎實的野外地質工作，發現地質問題；第二，對成果及原始資料進行重新分析，確定工作思路或工作方法；第三，將實物資料進行重新利用，提取有用的地學信息；第四，重新認識地質問題，取得突破性認識或者成果。

本文通過對硝口巖鹽礦床的實物地質資料進行二次開發，確定了礦床的成因，進而提出了礦床下一步找礦方向，有十分重要的參考借鑒意義。

2　礦床地質特征

硝口巖鹽礦位于六盤山盆地中南部，是一個隱伏礦床，地表被新生代的地層覆蓋[1-2]。含礦巖系為白堊系六盤山群乃家河組上巖段(Kn2)[3-4]，屬于陸相沉積地層。該區內構造發育，礦床受NE向構造控制明顯，西南側為葉家河-硝口斷裂(F1)，NW向、NE向及SE向斷裂為次級斷裂。礦區面積約為10 km2，礦體呈軸向向北西向展布的大透鏡體。根據容礦巖石特征，將礦層分為上、中、下3個礦層(圖1)。

上礦層。上礦層最大厚度為133.30 m，最小厚度為33.89 m，平均厚度為79.51 m，NaCl的平均含量為58.54%。礦石主要為灰色塊狀、角礫狀巖鹽；圍巖為灰色碎裂狀含白云質鈉長石泥巖(板巖)、紫紅色白云質泥巖等互層。

中礦層。中礦層最大厚度為136.71 m，最小厚度為48.76 m，平均厚度84.83 m，NaCl的平均含量為67.18%。礦石主要為灰色塊狀、角礫狀巖鹽；圍巖為灰色碎裂狀含白云質鈉長石泥巖(板巖)、鈣芒硝泥巖互層，夾無水芒硝巖、粉砂巖。

下礦層。下礦層最大厚度為195.15 m，最小厚度為5.18 m，平均厚度74.99 m，NaCl的平均含量為57.31%。礦石主要為灰色塊狀、角礫狀巖鹽；圍巖為灰色碎裂狀含白云質鈉長石泥巖(板巖)、鈣芒硝泥巖。

圖1　硝口巖鹽礦礦體剖面圖

3　礦床的勘查歷史及實物地質資料保管情況

1978～1986年，寧夏地質局第一水文隊、第二水文隊開展了“固原地區磷、鉀成礦條件及成礦預測研究”項目，總結了硝口地區地層和芒硝鹵水特征，并在硝口村附近施工了G56鉆孔。至此，對該區的認識停留在該地區只產出“芒硝鹵水礦和地表石膏礦”兩種礦產。該地區的找礦工作自此停滯。

2002～2004年，寧夏礦產地質調查院開展了“寧夏六盤山東北麓地區芒硝礦資源暨地質環境綜合調查評價”工作，實施了3個600 m鉆孔，其中在硝口村施工的鉆孔ZK1見42.38 m的巖鹽礦層，在西吉縣沙溝地區施工鉆孔ZK2見多層石膏層，在寺口子水庫旁側的禪塔山林場施工的鉆孔ZK3見到1.9 m鈣芒硝礦層。初步認定六盤山地區具有形成大型巖鹽、芒硝礦的條件。這3個鉆孔取芯共計1 747.72 m，并入庫保管。

2008年，寧夏礦產地質調查院開展“寧夏中新生代盆地鹽硝礦產伴生硼、鋰、銫、銣、鍺、鎵、溴、碘等元素資源潛力調查評價”工作，在探礦權所在區域內施工了鉆孔ZK201，該孔在460.09～905.09 m見到含巖鹽層位，經采樣分析最終圈定出真厚度達256.11 m的巖鹽礦層。在寧夏硝口地區巖鹽礦勘查取得了重大突破。鉆孔ZK201獲取巖芯914.64 m，并入庫保管。

2009～2010年，寧夏礦產地質調查院開展了“寧夏固原市硝口-上店子巖鹽礦普查-詳查”項目，開展了普查到詳查的不間斷勘查工作，先后采用了遙感解譯、地質測量、水文、環境地質測量，以及水化學樣采集、鉆探施工、可控源音頻大地電磁測深測量及采集分析測試等工作方法，編制了《寧夏固原市原州區硝口-上店子巖鹽礦詳查報告》，評審通過并進行了資源儲量備案的巖鹽資源量為26.38億t。項目共實施12個鉆孔共計取芯12 313.63 m，獲取5個見礦鉆孔巖(礦)芯共計2 625.9 m(其中ZK202孔777.33 m、ZK204孔661.65 m、ZK301孔299.24 m、ZK302孔548.59 m、ZK401孔339.09 m)均入庫保管。

4　實物地質資料再利用方法的運用及成果

4.1　提出地質問題

硝口巖鹽礦位于六盤山盆地，在發現之初地質人員認為它是一個簡單的沉積成因礦床，推測其礦體面積廣大。但是后期勘查過程中發現并非如此，結合多孔未見礦實際，將該礦的形成推測為沉積基礎上疊加了后期構造的改造，但是缺乏支持證據，下一步的找礦工作也沒有方向。同時，礦區內發育厚層黃土和古近系松散層，高精度重力、CSAMT、二維地震均不能提供精準解譯，僅憑“瞎子摸象”式鉆探找礦難度太大，所以必須開展礦床成因的研究工作，總結礦體分布規律，據此開展后續勘查工作方能盡可能做到“有的放矢”，實現“攻深找盲”目標。

4.2　選擇正確的研究方法

研究礦床成因，選擇正確的研究方法是解決問題的關鍵。對于肖口巖鹽礦的成因問題，本文采用重新觀察礦石及圍巖的宏觀、微觀組構特征，查明礦床的沉積韻律及局部富集規律；重新編錄巖芯，查明礦區內的構造活動特征；重新采樣分析，研究礦床的沉積環境、物源等礦床成因關鍵問題；最終確定礦床成因及礦體分布規律。

4.3　實物地質資料再利用

科學合理利用已有的實物地質資料，重新觀察分析和測試是研究硝口巖鹽礦成因，總結礦體富集規律的有效途徑。

4.3.1重新編錄巖芯

重新編錄入庫保管的ZK201、ZK202、ZK204、ZK206、ZK401巖芯，經過對鉆孔的系統分析與研究，確定含礦巖系厚度為146.32～507.16 m。發現礦區內蒸發巖具有多旋回沉積的特點，巖礦層沉積韻律結構清楚，各巖(礦)層分層特征明顯。根據巖礦層的韻律結構及其自然組合特征，可以將礦區內含鹽巖段劃分為5個自然沉積旋回，每個旋回從下到上都以底部含硬石膏層開始，中間夾鈣芒硝、無水芒硝，石鹽層，最后是少量鈣芒硝-硬石膏層，再進入下一個旋回；其礦物沉淀符合硬石膏-鈣芒硝、無水芒硝-石鹽的沉積順序。每一個沉積旋回中沉積巖石的巖性變化并不大，都有含鐵較高的紫色泥巖和含鐵較低而白云質含量稍高的灰色泥巖。

同時重新觀察礦石及圍巖的結構，發現石鹽礦物呈脈狀充填在圍巖的節理內，節理性質為張節理(圖2(a))；圍巖受到成礦后構造破壞明顯，石鹽充填在裂隙內重結晶(圖2(b))；在構造虛脫石鹽富集(圖2(c))。

圖2　硝口巖鹽礦礦石結構構造特征

4.3.2重新取樣磨片觀察

從已經施工的鉆孔內采集了石鹽、鈉長石等樣品，觀察其鏡下特征。

通過鏡下觀察，發現石鹽具兩階段成因特點：早階段，礦物見于灰色含鈣芒硝鈉長石泥質巖中，粒度細小，小者20～40 μm(圖3(a))，集合體呈致密塊狀，部分顆粒見溶蝕，常與泥質伴生，為原生沉積成因；晚階段，石鹽多分布于角礫膠結物中或破碎帶裂隙中(圖3(b))，石鹽半透明-透明，半自形結晶體，結晶顆粒較粗，粗者達15 mm，一般粒度0.5～5.0 mm，電子探針成分測定鈉元素含量45.73%、氯元素含量54.27%，局部石鹽中含少量鉀元素。

鈉長石同樣有兩階段成因：一種為微晶-粉晶顆粒，粒度0.05～0.10 mm，半自形板狀、粒狀，顆粒邊緣棱角狀，局部顆粒集合體構成紋層狀、條帶狀集中分布，與硬石膏等共生，為熱水沉積型自生鈉長石，含量較高；另一種結晶較好，多見于小晶洞中，為微晶的晶簇狀，晶體呈自形板狀，0.1～0.5 mm， 與鏡鐵礦等共生，主要分布于鈉長石泥巖中，少量見于頂部泥質巖中，此種類型較少，是后期鈉長石重結晶而成。

圖3　硝口巖鹽礦石鹽礦物鏡下特征

同時，在鈣芒硝晶體邊緣發現了黃銅礦、黃鐵礦等硫化物及鏡鐵礦等還原條件下的礦物，同時發現大量的氧化礦物存在，表明該區成礦經歷過還原環境和氧化環境。

4.3.3重新采樣測試

從已施工完成并入庫保管的ZK201、ZK202、ZK204、ZK206、ZK401巖芯中系統采集105件巖礦石樣品，進行微量元素、稀土元素測試。

通過對礦石礦物石鹽、鈣芒硝、無水芒硝和硬石膏微量元素組成分析，表明礦床總體的沉積環境為還原-氧化過渡型，石鹽沉積時期處于氧化環境，也是上部形成紅色巖鹽沉積層的主因。通過對礦石礦物石鹽、鈣芒硝、無水芒硝和硬石膏的稀土元素組成分析，顯示輕稀土富集的特征，表明沉積中心離物源較近。

4.4　總結提煉，取得成果

根據實物地質資料再觀察、分析、和測試取得的結果，結合文獻資料，查明了該礦床的成因及構造控礦規律。

4.4.1查明礦床成因

通過對礦床內石鹽、鈉長石等礦物的重新觀察，發現兩類成因，說明該礦床經歷了原始沉積和強烈的后期改造。

沉積成礦時期。該礦床的含礦地層主要為白云質泥巖，又因沉積中心離物源較近，推斷華北地臺的碳酸鹽地層為其物源區。在沉積期，構造作用為盆地的持續沉積提供了相對穩定的環境，在盆地整體緩慢抬升的大背景下出現多次小規模的升降變化，故使盆地出現多個沉積旋回。根據測試的結果，表明沉積期的環境為還原-氧化的過渡環境，先沉積了鈣芒硝、芒硝等硫酸鹽類礦物，成鹽中晚期，氧化性增強，出現紫紅色沉積物，盆地明顯抬升。隨著沉積的不斷深入，上覆沉積的壓實作用，原生沉積層與圍巖發生了混雜，含礦沉積層頂底板圍巖裂隙中有礦脈穿插。

構造改造期。新生代以來礦體經歷二次富集。晚新生代，受到印度-歐亞大陸碰撞產生的遠程效應，六盤山盆地先后經歷了NE-SW向和近E-W向擠壓應力作用，盆地發生了強烈的褶皺和斷裂變形，六盤山快速隆起[2,5]，主邊界斷裂性質為逆沖斷層，盆地內部發生褶皺變形。盆地內部賦存的角礫狀、碎裂狀巖鹽應為此時構造活動擠壓破碎形成，同時水體進入溶解早期巖鹽二次沉積產物。同時早期的角礫狀礦石受到后期水平方向E-W向構造應力作用引起破碎。但是E-W向的水平方向的擠壓引起早期沉積巖鹽礦層向上運移局部富集。

所以該礦床是沉積礦床，后經歷了大規模的構造改造。

4.4.2確定下一步的找礦方向

通過對巖芯的重新觀察及地表踏勘，確定了礦區內的構造活動特點，查明了斷裂控制礦體的規律。成礦后，礦區內的構造活動依然十分強烈，尤其是斷裂活動明顯，控制了礦體的分布。礦區內的F3和F2斷層性質為逆沖斷層，兩斷層控制著主要厚大礦體，F3斷層北東側的礦體由于斷層的逆沖作用被剝蝕掉，F2斷裂南西側的礦體變薄，這是原始沉積成礦時，該地區為湖泊邊部的結果造成的。通過對地表的調查，F7斷裂性質為正斷層，故下一步的找礦方向為F7斷裂南西側，海拔高度為1 000～15 000 m的范圍(圖4)。

圖4　硝口巖鹽礦找礦預測圖

5　結　論

1) 通過實物地質資料的開發利用，確定六盤山盆地內的硝口巖鹽礦床是一個大型蒸發沉積礦床，發育完整的碳酸鹽-氧化物旋回，新生代經歷大規模構造改造，進而局部二次富集。

2) 礦床內礦體的分布受成礦后構造控制十分明顯，F3斷裂破壞礦體，故其北東側礦體破壞；F7斷裂性質為正斷層，其邊部的礦體沒有被破壞，F7斷裂南西側1 000～1 500 m標高處是礦體富集地區。

3) 實物地質資料的開發利用是解決礦床成因，查明礦體分布規律的有效途徑，建議地勘單位加強實物地質資料的保管和綜合利用。