实物地质资料二次开发利用在矿山找矿中的作用：以宁夏硝口岩盐矿为例

高建伟，张鹏川，任香爱，邓会娟，李秋玲,周　毅

(1.国土资源实物地质资料中心，河北 三河 065201；2.宁夏回族自治区地质局，宁夏 银川 750021)

在生产矿山的地质工作中，深部、边部找矿，扩大储量是矿山的首要责任。然而成矿受到构造、地层、岩体等多种因素的控制和影响，成矿作用复杂，所以生产矿山的深部及外围找矿一直是难题。确定正确的工作思路，合理开发实物地质资料是破解这一难题的有效手段。在前人工作的基础上，本文总结了实物地质资料开发利用的技术方法，并以硝口岩盐矿的找矿勘查作为实例，期待地质工作者加强对实物地质资料开发利用的重视，对矿山深部、边部找矿起到启发借鉴的作用。

1　实物地质资料开发利用的技术方法

实物地质资料的二次开发主要是指地质理论指导下，应用新技术、新方法、新思路，对以往地质工作形成的实物地质资料进行重新观察、分析测试，重新获取实物地质资料蕴含的丰富信息，以求将实物地质资料信息最大化地应用于地质工作中，取得新的发现、得到新的认识、取得新的突破。

实物地质资料开发利用方法包括以下几个方面：第一，进行扎实的野外地质工作，发现地质问题；第二，对成果及原始资料进行重新分析，确定工作思路或工作方法；第三，将实物资料进行重新利用，提取有用的地学信息；第四，重新认识地质问题，取得突破性认识或者成果。

本文通过对硝口岩盐矿床的实物地质资料进行二次开发，确定了矿床的成因，进而提出了矿床下一步找矿方向，有十分重要的参考借鉴意义。

2　矿床地质特征

硝口岩盐矿位于六盘山盆地中南部，是一个隐伏矿床，地表被新生代的地层覆盖[1-2]。含矿岩系为白垩系六盘山群乃家河组上岩段(Kn2)[3-4]，属于陆相沉积地层。该区内构造发育，矿床受NE向构造控制明显，西南侧为叶家河-硝口断裂(F1)，NW向、NE向及SE向断裂为次级断裂。矿区面积约为10 km2，矿体呈轴向向北西向展布的大透镜体。根据容矿岩石特征，将矿层分为上、中、下3个矿层(图1)。

上矿层。上矿层最大厚度为133.30 m，最小厚度为33.89 m，平均厚度为79.51 m，NaCl的平均含量为58.54%。矿石主要为灰色块状、角砾状岩盐；围岩为灰色碎裂状含白云质钠长石泥岩(板岩)、紫红色白云质泥岩等互层。

中矿层。中矿层最大厚度为136.71 m，最小厚度为48.76 m，平均厚度84.83 m，NaCl的平均含量为67.18%。矿石主要为灰色块状、角砾状岩盐；围岩为灰色碎裂状含白云质钠长石泥岩(板岩)、钙芒硝泥岩互层，夹无水芒硝岩、粉砂岩。

下矿层。下矿层最大厚度为195.15 m，最小厚度为5.18 m，平均厚度74.99 m，NaCl的平均含量为57.31%。矿石主要为灰色块状、角砾状岩盐；围岩为灰色碎裂状含白云质钠长石泥岩(板岩)、钙芒硝泥岩。

图1　硝口岩盐矿矿体剖面图

3　矿床的勘查历史及实物地质资料保管情况

1978～1986年，宁夏地质局第一水文队、第二水文队开展了“固原地区磷、钾成矿条件及成矿预测研究”项目，总结了硝口地区地层和芒硝卤水特征，并在硝口村附近施工了G56钻孔。至此，对该区的认识停留在该地区只产出“芒硝卤水矿和地表石膏矿”两种矿产。该地区的找矿工作自此停滞。

2002～2004年，宁夏矿产地质调查院开展了“宁夏六盘山东北麓地区芒硝矿资源暨地质环境综合调查评价”工作，实施了3个600 m钻孔，其中在硝口村施工的钻孔ZK1见42.38 m的岩盐矿层，在西吉县沙沟地区施工钻孔ZK2见多层石膏层，在寺口子水库旁侧的禅塔山林场施工的钻孔ZK3见到1.9 m钙芒硝矿层。初步认定六盘山地区具有形成大型岩盐、芒硝矿的条件。这3个钻孔取芯共计1 747.72 m，并入库保管。

2008年，宁夏矿产地质调查院开展“宁夏中新生代盆地盐硝矿产伴生硼、锂、铯、铷、锗、镓、溴、碘等元素资源潜力调查评价”工作，在探矿权所在区域内施工了钻孔ZK201，该孔在460.09～905.09 m见到含岩盐层位，经采样分析最终圈定出真厚度达256.11 m的岩盐矿层。在宁夏硝口地区岩盐矿勘查取得了重大突破。钻孔ZK201获取岩芯914.64 m，并入库保管。

2009～2010年，宁夏矿产地质调查院开展了“宁夏固原市硝口-上店子岩盐矿普查-详查”项目，开展了普查到详查的不间断勘查工作，先后采用了遥感解译、地质测量、水文、环境地质测量，以及水化学样采集、钻探施工、可控源音频大地电磁测深测量及采集分析测试等工作方法，编制了《宁夏固原市原州区硝口-上店子岩盐矿详查报告》，评审通过并进行了资源储量备案的岩盐资源量为26.38亿t。项目共实施12个钻孔共计取芯12 313.63 m，获取5个见矿钻孔岩(矿)芯共计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)均入库保管。

4　实物地质资料再利用方法的运用及成果

4.1　提出地质问题

硝口岩盐矿位于六盘山盆地，在发现之初地质人员认为它是一个简单的沉积成因矿床，推测其矿体面积广大。但是后期勘查过程中发现并非如此，结合多孔未见矿实际，将该矿的形成推测为沉积基础上叠加了后期构造的改造，但是缺乏支持证据，下一步的找矿工作也没有方向。同时，矿区内发育厚层黄土和古近系松散层，高精度重力、CSAMT、二维地震均不能提供精准解译，仅凭“瞎子摸象”式钻探找矿难度太大，所以必须开展矿床成因的研究工作，总结矿体分布规律，据此开展后续勘查工作方能尽可能做到“有的放矢”，实现“攻深找盲”目标。

4.2　选择正确的研究方法

研究矿床成因，选择正确的研究方法是解决问题的关键。对于肖口岩盐矿的成因问题，本文采用重新观察矿石及围岩的宏观、微观组构特征，查明矿床的沉积韵律及局部富集规律；重新编录岩芯，查明矿区内的构造活动特征；重新采样分析，研究矿床的沉积环境、物源等矿床成因关键问题；最终确定矿床成因及矿体分布规律。

4.3　实物地质资料再利用

科学合理利用已有的实物地质资料，重新观察分析和测试是研究硝口岩盐矿成因，总结矿体富集规律的有效途径。

4.3.1重新编录岩芯

重新编录入库保管的ZK201、ZK202、ZK204、ZK206、ZK401岩芯，经过对钻孔的系统分析与研究，确定含矿岩系厚度为146.32～507.16 m。发现矿区内蒸发岩具有多旋回沉积的特点，岩矿层沉积韵律结构清楚，各岩(矿)层分层特征明显。根据岩矿层的韵律结构及其自然组合特征，可以将矿区内含盐岩段划分为5个自然沉积旋回，每个旋回从下到上都以底部含硬石膏层开始，中间夹钙芒硝、无水芒硝，石盐层，最后是少量钙芒硝-硬石膏层，再进入下一个旋回；其矿物沉淀符合硬石膏-钙芒硝、无水芒硝-石盐的沉积顺序。每一个沉积旋回中沉积岩石的岩性变化并不大，都有含铁较高的紫色泥岩和含铁较低而白云质含量稍高的灰色泥岩。

同时重新观察矿石及围岩的结构，发现石盐矿物呈脉状充填在围岩的节理内，节理性质为张节理(图2(a))；围岩受到成矿后构造破坏明显，石盐充填在裂隙内重结晶(图2(b))；在构造虚脱石盐富集(图2(c))。

图2　硝口岩盐矿矿石结构构造特征

4.3.2重新取样磨片观察

从已经施工的钻孔内采集了石盐、钠长石等样品，观察其镜下特征。

通过镜下观察，发现石盐具两阶段成因特点：早阶段，矿物见于灰色含钙芒硝钠长石泥质岩中，粒度细小，小者20～40 μm(图3(a))，集合体呈致密块状，部分颗粒见溶蚀，常与泥质伴生，为原生沉积成因；晚阶段，石盐多分布于角砾胶结物中或破碎带裂隙中(图3(b))，石盐半透明-透明，半自形结晶体，结晶颗粒较粗，粗者达15 mm，一般粒度0.5～5.0 mm，电子探针成分测定钠元素含量45.73%、氯元素含量54.27%，局部石盐中含少量钾元素。

钠长石同样有两阶段成因：一种为微晶-粉晶颗粒，粒度0.05～0.10 mm，半自形板状、粒状，颗粒边缘棱角状，局部颗粒集合体构成纹层状、条带状集中分布，与硬石膏等共生，为热水沉积型自生钠长石，含量较高；另一种结晶较好，多见于小晶洞中，为微晶的晶簇状，晶体呈自形板状，0.1～0.5 mm， 与镜铁矿等共生，主要分布于钠长石泥岩中，少量见于顶部泥质岩中，此种类型较少，是后期钠长石重结晶而成。

图3　硝口岩盐矿石盐矿物镜下特征

同时，在钙芒硝晶体边缘发现了黄铜矿、黄铁矿等硫化物及镜铁矿等还原条件下的矿物，同时发现大量的氧化矿物存在，表明该区成矿经历过还原环境和氧化环境。

4.3.3重新采样测试

从已施工完成并入库保管的ZK201、ZK202、ZK204、ZK206、ZK401岩芯中系统采集105件岩矿石样品，进行微量元素、稀土元素测试。

通过对矿石矿物石盐、钙芒硝、无水芒硝和硬石膏微量元素组成分析，表明矿床总体的沉积环境为还原-氧化过渡型，石盐沉积时期处于氧化环境，也是上部形成红色岩盐沉积层的主因。通过对矿石矿物石盐、钙芒硝、无水芒硝和硬石膏的稀土元素组成分析，显示轻稀土富集的特征，表明沉积中心离物源较近。

4.4　总结提炼，取得成果

根据实物地质资料再观察、分析、和测试取得的结果，结合文献资料，查明了该矿床的成因及构造控矿规律。

4.4.1查明矿床成因

通过对矿床内石盐、钠长石等矿物的重新观察，发现两类成因，说明该矿床经历了原始沉积和强烈的后期改造。

沉积成矿时期。该矿床的含矿地层主要为白云质泥岩，又因沉积中心离物源较近，推断华北地台的碳酸盐地层为其物源区。在沉积期，构造作用为盆地的持续沉积提供了相对稳定的环境，在盆地整体缓慢抬升的大背景下出现多次小规模的升降变化，故使盆地出现多个沉积旋回。根据测试的结果，表明沉积期的环境为还原-氧化的过渡环境，先沉积了钙芒硝、芒硝等硫酸盐类矿物，成盐中晚期，氧化性增强，出现紫红色沉积物，盆地明显抬升。随着沉积的不断深入，上覆沉积的压实作用，原生沉积层与围岩发生了混杂，含矿沉积层顶底板围岩裂隙中有矿脉穿插。

构造改造期。新生代以来矿体经历二次富集。晚新生代，受到印度-欧亚大陆碰撞产生的远程效应，六盘山盆地先后经历了NE-SW向和近E-W向挤压应力作用，盆地发生了强烈的褶皱和断裂变形，六盘山快速隆起[2,5]，主边界断裂性质为逆冲断层，盆地内部发生褶皱变形。盆地内部赋存的角砾状、碎裂状岩盐应为此时构造活动挤压破碎形成，同时水体进入溶解早期岩盐二次沉积产物。同时早期的角砾状矿石受到后期水平方向E-W向构造应力作用引起破碎。但是E-W向的水平方向的挤压引起早期沉积岩盐矿层向上运移局部富集。

所以该矿床是沉积矿床，后经历了大规模的构造改造。

4.4.2确定下一步的找矿方向

通过对岩芯的重新观察及地表踏勘，确定了矿区内的构造活动特点，查明了断裂控制矿体的规律。成矿后，矿区内的构造活动依然十分强烈，尤其是断裂活动明显，控制了矿体的分布。矿区内的F3和F2断层性质为逆冲断层，两断层控制着主要厚大矿体，F3断层北东侧的矿体由于断层的逆冲作用被剥蚀掉，F2断裂南西侧的矿体变薄，这是原始沉积成矿时，该地区为湖泊边部的结果造成的。通过对地表的调查，F7断裂性质为正断层，故下一步的找矿方向为F7断裂南西侧，海拔高度为1 000～15 000 m的范围(图4)。

图4　硝口岩盐矿找矿预测图

5　结　论

1) 通过实物地质资料的开发利用，确定六盘山盆地内的硝口岩盐矿床是一个大型蒸发沉积矿床，发育完整的碳酸盐-氧化物旋回，新生代经历大规模构造改造，进而局部二次富集。

2) 矿床内矿体的分布受成矿后构造控制十分明显，F3断裂破坏矿体，故其北东侧矿体破坏；F7断裂性质为正断层，其边部的矿体没有被破坏，F7断裂南西侧1 000～1 500 m标高处是矿体富集地区。

3) 实物地质资料的开发利用是解决矿床成因，查明矿体分布规律的有效途径，建议地勘单位加强实物地质资料的保管和综合利用。