河北东部某金矿成矿带的地质环境评价

2021-08-06罗志开邢春宪

中国金属通报 2021年9期

罗志开，邢春宪

（1.河北省地矿局第八地质大队，河北秦皇岛 066000；2.河北省地矿局第六地质大队，河北石家庄 050085）

河北拥有数量很多的金矿，由于地质原因河北大多数的矿区规模较小，产量一般。矿区地质研究者对金矿成矿区的地质特征的研究比较重视[1]。为了能够找到规模适合、产量丰富的金矿，地质勘探人员采集大量矿区地质研究数据。专家团队对采集的数据进行专业的分析和总结，对河北东部某金矿的地质环境进行评价。矿产资源并非可以无限使用的可再生资源，人类如果无限制地开采总会有灯尽油枯的一天。矿产的开采可以促进当地经济的增长，但是开采的过程也会造成环境污染、引发地质灾害。对矿区的地质环境评级主要从采矿会引发的灾害类型、地质的外貌和景观、成矿区地下水的变化等几个方面开展。

地质评级结果为以后的采矿方法设定提供了依据，河北省对周边地区的金矿成矿地带进行环境调查和研究，建立了关于矿区地质评级的综合指标。

1 研究区域概况

河北东部某金矿成矿带属于比较典型的金矿开采区，金矿区位于天山-阴山的断裂带的北侧。其成矿区域的地下岩浆较活跃，成矿区的地层主要是太古届迁西群，区域构造决定了燕山附近的侵入岩大多为酸性且活跃性较强。火山喷发留在地表的面积也比较大，主要分布在党坝一带。岩石具体成因和酸性岩石入侵和燕山一带的岩浆活动有关，成矿区域的岩浆岩的发育要比其他地区的发育更加完全。河北东部的矿化点比较密集，除去部分已经生产的金矿，还有很多地区的成矿条件很好，但是由于过去的探测技术不成熟或者开采技术不佳，这些地区的金矿还没有被开采。例如黄土梁子和南沟门就有丰富的矿点分布。

河北东部矿区地质图如上图所示，太古届迁西群的岩石群组为混合岩在变质过程中受到岩浆腐蚀而成的麻岩和闪岩，两者之间夹杂着原岩为火性中基岩的片岩。岩石性质为片麻岩，但并不是纯片麻岩，其中还有一部分变粒岩和大理岩。片麻岩的原岩为火山喷发后形成的碎屑，和混合岩中的斜长角闪岩成因大体相似。

上层岩石和中层的岩石顺层铺组是相容接触状态，中层岩石中的金元素比上层岩石中含量高出很多，河北地区金矿大部分都是中层岩石含矿量高，大部分的金矿矿源藏于此地。中层岩石多以石英石和片麻岩为主，受温度影响，石英石多为灰色石英石，与上层岩石的变粒岩不同，中层的岩石多以浅粒岩为主。石英石和片麻岩之中夹带条状磁性岩。古元古界的岩性为角砾岩和灰熔岩。

图1 河北东部矿区地质图

2 矿区地质条件

河北东部金矿成矿区的走向为东北-东部方向，地表露出地层形成于侏罗纪时期，岩层构成为石英石和花岗岩为主，入侵酸性岩体与地表的岩角熔岩呈条带状分布。河北东部金矿成矿区的矿区大体形状为长方形，矿区平面面积接近14平方公里[2]。岩石组成由火山岩和次火山岩组成。火山岩为火山喷发岩浆直接流到火山山体所形成的带有大片花纹的砾熔岩。次火山岩为火山喷发远距离被崩上的零散岩浆形成的岩石，主要包括花岗岩石和长斑岩。

成矿区的岩体发育呈放射性，这是由形成时期的火山喷发导致的。放射性的发育状态可以涵盖多组断裂。火山颈处的断裂是张裂性的，在前期只有一次断裂的阶段受火山活动的影响。二期断裂的条件比较复杂，两种断裂在成矿期之前形成穿插结构。在成矿期期间两种断裂均呈张扭性断裂结构。

两期断裂的前期断裂呈西北走向，后期断裂呈北东断裂。断裂的交汇处没有明显的交错，明显的断裂痕迹是在成矿期之后形成的。断裂缝隙主要分布于两期断裂的交汇处。断裂处的花岗岩发育比较好，断裂带与断裂带之间处于平行分布状态。在整个矿区东部分布比较聚集，裂隙倾角接近60°，走向在90°~115°之间。火山地表出露的长度80m，在地表出露附近有20m长的金属矿脉。金属矿藏含量很高，出露地区的裂缝中就有铁矿矿脉。矿化地区出现了金属矿化，绿泥矿化和铅锡矿化。

金矿成矿区的岩浆活动比较激烈[3]，由于岩浆岩主要是岩浆强烈回旋的产物，所以岩浆岩主要构成为酸性岩浆岩。太古期的入侵岩浆岩主要构成是花岗岩和长岩，还有少量的辉石角岩和斑点岩。矿体颗粒已经联结完全算是发育比较完全，矿体的标题密度已经达到了2300kg/m3~2596kg/m3。

矿区的地下水一般为岩石裂缝水，对该种地下水进行分析，其中亚硝酸盐的含量普通表超标。地下水质量达不到饮用标准，其中金矿地区的地下水一般氯化污染较多，水质硬化的现象也比较普遍。矿区在进行采矿时候会使用地下水，一般都会采取就地取材的办法使用当地的地下水。在采矿工作结束后就会导致地下水水位下降。河北东部地区由于金矿密集，地下水水位下降比较严重。矿区周围的地质地貌也会发生改变，最常见的就是采矿之后出现地面塌陷的现象。塌陷处不仅无法在进行其他工程的建设，就连植被的生长也会受到影响。山东处于我国的北方，气候干燥容易有大风天气，植被覆盖率低就会出现沙尘暴天气。

3 矿床地质特征

中温条件是最适合金矿的矿床的成矿的温度条件，矿床内的流体压力平均为2.365X10-5Pa左右，成矿深度取决于矿区的中层岩石层的深度，通过计算岩石的地层压力就可以确定具体位置。浅层矿床一般集中发育黄铁矿，发育环境是弱孕育环境，金矿主要来源于岩石层自然变态发育，成矿深度在1.5km到2km之间，现代探测仪器可以轻松的探测。河北东部金矿分布比较密集，相距最近的两处金矿距离不到100m，主体矿床围绕火山形成弧形断裂结构，火山喷发的岩浆溶液冷却形成低温矿床。距离较近的两个矿床有相似的形成原因，矿体的走向倾向于西北，上方矿床是由原本就含有矿液的形成的斑岩金矿，下方矿床是距离火山较远的侵染岩石矿床。之所以在相隔不到100m的地方形成两种矿床，说明该地区的矿藏丰富，矿床上有相对丰厚的金矿矿体。

在两大矿床周围还零零散散的分布一些小的矿脉，和比较明显的断裂构造。冷却后的岩浆附着于断裂出会形成较为富饶的矿藏。金矿的主要成分有很多，成色最好的自然金含量一般较少，含量较多的一般都是需要工匠进行提炼的好杂质的矿体。矿区成分有黄铁矿、黄铜矿、石英石、祖母石、和一些碳酸物质。

矿床周围的地下水几乎都受断裂层影响，地下分水岭比地表水更多，地下水也会因为岩层的高低由盐城高处向岩层低处流动。与地下水接触不到的岩层上的缝隙流水多来自于低山水的渗漏和降水。

4 金矿成矿带的地质评价

4.1 评级指标

根据上述提到的研究区域概况和矿体、矿床地质特征。选取矿山的地质影响因素作为评级指标，指标的具体标准见表1。

表1 地质环境评价指标

矿上的地质环境受诸多因素影响，地质和环境评价具有复杂性。采用FGY法进行指标权重测定，河北东部金矿成矿区放入的环境设定为目标层，将表1中的因素种类分成不同的评价层次，除第一层和最后一层外，每一层的评价结果都起到承上启下的作用。最后采用模糊数学集进行计算，在评级过程中FGY确定的指标权重要保证客观性。结果如表2所示。

表2 地质环境评级爱好结果

分析权重计算结果得出，河北东部地区的金矿地质环境的指标级别处于良性，该地区地貌多为平原和丘陵，山体倾度在20°左右，金矿矿藏所处的中层岩石层较浅，可以采用露天开采技术。矿区开发属于优，该地区矿藏丰富，虽然大部分为小型矿，但是由于近些年来开采技术的提升，开采量丰富。矿区开采产生的废水废料都是经过处理之后统一排放的。金矿成矿区对地质的破坏指标级别较差，主要是因为露天开采容易造成土质破坏，周围的自然景观容易被破坏。采矿会造成土地资源被占用，地貌景观被破坏。

金属矿容易产生废水，排放不当就容易污染地表水和地下水。同时还会造成周围土地的污染。岩石含水层被破坏污染的不仅是水资源，还容易造成岩石溶洞坍塌。由评级结果显示，河北东部金矿的水土污染比较严重。

科技的发展也会有效的控制地质灾害发生的频率，近年来，河北东部的矿山地质灾害发生频率逐年下降。几乎无人员伤亡和严重的经济损失现象发生。矿上山体滑坡等地质灾害都是由于矿上斜坡的倾角太大导致的。河北多为平原和丘陵地区，斜坡倾角在20°左右，指标评价较好。

综上所述，该地区金矿成矿区的地质环境评级的指标级别为较好。