某铁矿地质特征以及深部找矿研究

张连强 陈檬

【摘 要】我国正处于快速工业化和经济腾飞的过程之中，强化第二深度空间（500～2 000 m）的找矿勘探，延长老矿山的生产寿命，深部找矿是摆在面前的一大历史重任。目前提及的“深部矿”属于“隐伏矿”中埋藏深度较大的部分。对于深部矿和浅部矿的具体深度的界定，目前在学术界尚无定论，但一般将地表500 m以下的矿称为深部矿，反之则称之为浅部矿。由于深部矿埋藏深度大，人们对其矿床地质特征了解较少，矿化信息多为间接信息，已有的勘查技术方法的有效性进一步降低，因而勘查难度、勘查投资以及勘查风险也相应增大。目前，一些成矿理论建立的矿床新模型为现行找矿提供了新思路。新技术、新方法联合探测，综合信息提取等已应用于深部找矿。近年来，全球范围内一些大型和特大型金属矿床的发现，无例外是以矿床模型为先导，地、物、化、遥联合攻关，高密度深钻验证。

【关键词】地质特征；深部找矿

1成矿地质背景

1.1区域地质特征

矿区区域大地结构隶属于东秦岭造山带。北侧毗邻木家垭—内乡大断裂，结构区划属南秦岭褶皱系荆紫关—师岗复向斜的北翼中段，成矿区带属于秦岭造山带金银多金属成矿区（Ⅱ）—南秦岭金银锑铅锌多金属成矿带（Ⅲ）—内乡—淅川银、锑、钒多金属成矿带西段（图1）。区域结构线方向大致呈北西西向，褶皱、断裂结构多呈北西西向发育，局部见有北东、北西向结构发育。区域结构在大规模逆冲的淅川断裂活动作用下划分为元古宇基底和盖层。区域北部的元古宙结构—岩浆杂岩—地层单元组成基底结构层，由一系列强烈发育的大中型北西西向韧性剪切带分割成为不同的结构地层单元；区域南部的晚震旦纪—古生代沉积地层组成盖层结构层，区域结构简单。区域岩浆活动强烈，侵入岩主要分布在淅川断裂带以北地区，主要形成时代为震旦纪、早古生代，主要岩性有花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、闪长玢岩等，此外还有大量的辉绿岩、花岗岩岩脉，构成了复杂的岩浆岩带，且多呈北西西向展布。区域分布有以银、锑、钒为主的地球化学异常，该异常沿淅川断裂带发育，呈长条带状分布，强度高，规模大，元素组合复杂，异常套合紧密。区域地球物理特征显示为从东向西逐渐降低的重力场负值带。该区处在伏牛—大别磁场梯度很大的升高区，异常特征为北西向宽缓正磁场带状展布。说明区内北西向多金属矿化带特征明显。

1.2矿区地质特征

矿区位于荆紫关—师岗向斜北翼。基本结构为一个单斜结构，地层走向北西西向，倾向南西，倾角54°～84°，局部倒转。淅川断裂带呈北西西向从矿区北部通过，规模大，延伸远，其北侧为元古宙变质岩，南侧为古生界沉积岩，构成工作区基底和盖层的分界。矿区外围东南部呈北北东展布的狮子沟口断裂，对含矿岩系有明显的错动，平面错距约200m。矿区地层从北到南依次出露有中新元古界武当岩群（Pt2-3w）、震旦系陡山沱组（Z2d）、震旦系灯影组（Z2dy）、寒武系水沟口组（∈1s）、寒武系岳家坪组（∈2y）、寒武系蜈蚣丫组（∈3w）、奥陶系白龙庙组（O1b）以及第四系（Q）（图1）。

2深部找矿的技术与方法研究进展

物、化探找矿新方法的研究，超深钻的研发是目前及未来找矿突破的重要技术手段。建立地质、矿产、物探、化探、遥感资料的空间数据库，应用当代计算机技术和数学地质方法对找矿靶区优选和综合评价，提出矿区外围的找矿方向，是当代矿产资源预测评价的发展方向。曹新志等（2009a）认为从方法论研究的角度，矿产勘查工作中常用的类比法、趋势外推法和综合法仍然是矿区深部找矿前景快速评价的有效基本方法，下面主要从物探、化探及钻探技术的进展进行论述。

2深部找矿中的深穿透化探新方法研究进展

目前，国内外深穿透地球化学技术包括以下几个。

2.1微细粒分离及测量技术

不同的地球化学景观区应该选取不同的采样介质、不同的粒级。如内蒙古西部、甘肃、新疆中北部等地区皆属干旱荒漠区，地形多呈中低山或丘陵，任天祥（1986）对该种景观条件下进行水系沉积物测量的方法研究表明：此类地区必须排除风成砂的干扰，水系沉积物要选粗粒级，即32～0.85 mm（1～20目）可满足要求。在半荒漠区水系沉积物粒级为2.00～0.425 mm（10～40目），可有效减少风成砂的干扰。再如在戈壁覆盖区，张华等（2003）研究认为采样介质主要为土壤中粗粒级岩屑，干扰因素为风积物和盐渍层，风成砂很少大于0.85 mm（20目），以小于0.18 mm（-80目）为主，确定最佳采样粒度为4.75～0.85mm（4～20目），采样时应剥去上部风积层，采集基岩风化碎石。刘汉粮等（2011）在东乌珠穆沁旗针对半干旱（残山）丘陵草原覆盖亚景观区开展了1∶20万化探方法技术研究，在典型已知矿区进行了采样、层位和粒级方法技术试验，表明0.125 mm（120目）细粒级沉积物样品是1∶20万区域化探扫面的最佳采样介质。图1为某金矿不同土壤粒级试验效果，可以看出：0.096 mm（160目）以上Au异常更加清晰，且在勘查线南侧显示一异常，推断可能下伏有隐伏矿体；0～0.85 mm（0～20目）粗粒级可以达到勘查效果，比0.85～0.096 mm（20～160目）效果好。

2.2电化学测量技术

此方法由前苏联雷斯等提出并发展起来，又称为部分金属提取法（CHIM）。自20世纪80年代引入中国后，應用范围几乎遍及全国，应用矿种有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Sn、As、Ni、U、Sb等十几种金属。国内许多学者如谭克仁、李金铭、刘吉敏、王文龙、罗先熔等取得了突破性的成果（康明等，2005）。此方法已经在实践中得到检验，在运积物厚达150 m及成矿后，沉积岩厚达500 m的条件下找到隐伏矿体。通过对内蒙古草原覆盖区某金矿地电提取Au异常试验（图2，图3），根据剖面圈定异常带，认为研究区域成金矿的可能性较大，结果在异常带施工ZK6001孔验证发现多条金矿脉，单矿体厚度最大为12.23 m，最高品位25.23 g/t，试验效果非常好，此法成功事例较多。

2.3选择性化学提取技术

应用最有潜力的方法包括活动金属离子法（MMI）、酶提取法（EnzymeLeach）、金属活动态提取法（MOMEO）。

（1）酶提取法（Enzyme Leach）技术是Clark等于20世纪80—90年代研制的一种利用葡萄糖氧化酶提取矿物颗粒表面非晶质锰的氧化膜寻找隐伏矿的方法。利用葡萄糖氧化酶的催化作用，使右旋糖与水反应缓慢生成H2O2。生成的痕量H2O2选择性提取土壤中非晶质的氧化锰，而结晶质锰的氧化物仅受微弱的侵蚀。当所有非晶质锰的氧化物都起反应后，酶的作用则停止，从而提高了异常的可靠程度。自1995年以后开始进行广泛的应用，此方法在隐伏斑岩铜矿、块状硫化物矿床、矽卡岩铜矿、Elm-wood矿区深部密西西比河谷型锌矿体找矿等证实了其有效性（谢学锦等，2003；Kelley et al，2003），此方法在中国应用较少。笔者2013年在安徽铜陵狮子山矿田进行酶提取试验，通过74线已知剖面试验（图4），几乎所有分析元素在深部矿体（1 000多m）上方出现异常。其Cu、Mo、As在矿体上方出现清晰单峰异常，Sb、Ag、Fe、Mn、Pb、Zn在矿体上方出现清晰的多峰异常，且异常大体吻合，Sb、Pb、Mo、Ag异常范围宽。Br、I同样在矿体上方出现异常，但在岩体西侧矿体上方异常更清晰，Br、I异常走势与地层倾向一致。总体看，测试元素准确地反映了深部矿体的赋存部位。90线异常剖面（图5），Sb、As、Mo、Ag、Mn、Br、I等元素在矿体上方清晰异常，且Ag、Sb异常（3点移动平均）走势与矿体倾斜程度一致，Br、I异常范围广，且异常宽度几乎与矿体延伸宽度一致。从2条勘探线试验结果看，酶提取找矿方法在胡村铜矿试验效果较好，对深部信息反映较好，在2条勘探线上常规化探仅仅在岩体上方显示尖峰异常，而酶提取在岩体和矿体上方均显示异常，且测试指标中以Ag、As、Sb、Mo、Pb、Zn、Br、I效果最好。总体看，酶提取元素能够客观反映深部矿体信息，与常规土壤测量相比能够强化深部信息，尽可能地减小岩体的影响。

（2）活动金属离子法（Mobile Metal Ions，MMI）是澳大利亚Mann等在20世纪90年代初发展起来的，是目前国外各种选择性提取方法中最为成功的。该技术不仅在寻找隐伏矿方面效果良好，而且可以用于强化出露区地球化学异常和排除地表干扰，取得了很多成功的例子。这一方法的理论依据是金属活动离子可以从深部矿体穿过上覆沉积巖石及厚层运积物盖层而达于地表。而这种金属活动离子是可以通过某种特殊试剂提取出来的。这种金属活动态离子异常经常较准确地位于矿体垂直上方或者倾斜上方，透视深度最高记录达700 m。但是该方法的技术部分处于保密状态，并未公开。

结束语

总之，V2号矿体作为本次西簧钒矿区勘查的一个主要矿体，未来仍有大量的地质勘查工作需要做，尤其是在深部探矿方面上，应对周边矿区以前的找矿经验和教训进行总结，认真分析研究每个矿化标志，总结成矿规律，为下一步的找矿提供科学依据。

参考文献：

[1]马占有，赵志强，张红强，等，河南淅川银锑、钒多金属带特征及成因浅析[J].资源调查与环境，2005，26（1）：43-48.

[2]王登红，许建祥，张家菁，等.华南深部找矿有关问题探讨[J].地质学报，2012，82（7）：866-872.