甘肃省礼县李坝金矿地质特征及开采技术条件研究

丘添伟

礼县李坝金矿位于甘肃省礼-岷成矿带，属于大型金矿床。矿床形成主要受燕山期岩浆活动影响，属于地下热卤水充填交代型金矿床，主要受构造破碎带控制。近年来伴随着国家对黄金资金开采力度的加大，李坝金矿床凭借良好地质找矿效果获得了关注，因此应加强金矿地质特征及开采技术条件研究，为深入挖掘金矿潜在的经济效益奠定基础。

1 矿区地质特征

1.1 地层

礼岷金矿带属中秦岭陆缘盆地，矿区出露地层以泥盆系中统李坝群（D2lb）西汉水组（D2x）和石炭系中统下加岭组（C2x）为主。与此同时，东南方向零星分布中下侏罗统（J1-2）、古近系（E）和新近系（N）地层。矿区内第四系（Q）较为广布，多位于河流、沟谷等地带。从矿区地层分布来看，主要出露地层包含三个亚层，拥有类似构造和矿物成分，由浅变质细碎屑岩构成，仅部分矿物含量存在差别。

1.2 构造

矿区为褶皱加断裂构造，地层展布由次级褶皱构造控制，包含北西向、北北西向、近东西向三组断裂，矿体生成受多切层控制。褶皱构造与地层拥有大致相同的走向，为北西—南东向，枢纽位置的产状处于水平状态。相较于区域地层，断裂构造呈现出地球化学异常现象，促使金及金成矿相关的Ag、As、Sb 等元素加速迁移，在有利成矿位置富集。

1.3 岩浆岩

矿区内并未发现出露岩体，但岩脉发育，以云斜煌斑岩脉、花岗闪长岩脉为主。部分区域穿插闪长玢岩脉，与矿体关系不密。从总体上来看，岩脉长多在数米和数十米之间，宽度不超十米，规模不大。而沿脉呈不规则状，与矿体伴生，长轴分布与矿区构造线相符。

1.4 变质作用

矿床形成主要受矿区热变质和区域变质两种作用影响，在区域岩浆活动强烈的情况下，热接触变质作用发育广泛分布。而区域变质主要为绿片岩和角闪岩的低-中级变质作用，在原李坝群沉积地层变为板岩和变粉砂岩组合体后，同时受热接触变质作用影响，岩体周围区域变质程度加深，构成角岩化带，内部岩石为斑点和变斑状。而矿化点和矿床，则多分布在斑点构造带中。在矿区周围，则发生了黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化等围岩蚀变。其中，黄铁矿化发育普遍，为主要蚀变类型，与金矿化关系密切，其次与之关系密切的包含绢云母化、浸染状硅化和毒砂化。从空间上来看，矿化发育程度与蚀变强弱正相关。而蚀变带由中心向两侧出现蚀变逐渐减弱的趋势，矿化程度也随之下降，因此矿体主要赋存在蚀变带中心位置。

2 矿床地质特征

在矿区26 号、7 号、6 号矿带，共圈定133 条矿体，包含2 条大型矿体和8 条中型矿体，其余为小型矿体。3 个矿带沿着从北至南方向，呈雁列式分布。两条大型矿体为26 号和6 号，分别位于对应编号矿带。其中，26 号矿体主要受F29 断裂蚀变带控制，在近东西向位置产出。6 号矿带处于矿区南部，受F3 断裂破碎带控制，在北西西向产出。

2.1 主要矿体特征

矿区26 号矿体赋存于F29断裂破碎蚀变带，周围分布粉砂质绢云母板岩及其夹变细砂岩，同时分布粉砂质绢云母绿泥石板岩及其夹变细砂岩、夹斑点状板岩。矿体拥有良好连续性、完整性，长750m，分布于83 线～155 线，赋存标高1417m ～1983m，走向85°～90°，向北倾斜，平均倾角为80°。矿体出露长520m，延深多为530m，最大为555m 米。从矿体品位来看，矿体品位等值线最高为12.03×10-6，最低为0.50×10-6，平均达到2.08×10-6，变化系数为43.36%，拥有均匀含量。矿体中间部位地层较厚，两侧变薄，平均厚34.05m，变化系数为65.64%。在83线～135 线，局部矿体厚度较大，通常达到35m，最大为85.48m，向东线开始逐渐减小，最小仅1.04m。矿体内广泛分布夹石，岩脉较为连续，最大长440m，延深230m，宽20m。周围围岩内夹石分布不连续，长度通常不超160m，深不超260m，厚度不超50m。夹石和周围含矿部分的岩体岩性接近，以板岩、变细砂岩等为主。矿体上、中、下盘存在沿脉产出，但不连续。

6 号矿体位于55 线～32 线，赋存于F3 构造带，受断裂控制。从空间分布来看，与断裂拥有相似层状，矿体长946m，延深403m，标高在1558m ～2133m 之间，走向在90°～130°范围，在32 线～31 线为北西西向，其余为近东西向，呈波状弯曲走向，局部呈弧状突出。矿体整体向南陡倾，倾角在83°～89°之间，产于断裂蚀变带周围，岩性与周围围岩等接近。局部矿体存在不连续岩脉产出，岩石存在强蚀变，呈现出黄铁矿化、硅化等特征。矿体平均品位为2.14×10-6，变化系数达到56.80%。矿体厚度在3.92m ～34.69m 范围内，平均达到14.61m，变化系数为78.65%，相对稳定。沿着走向和倾向，矿体呈现出膨大、收缩、分枝复合及尖灭再现变化，整体较连续，但在15 线和20 线出现自然天窗，总体矿化较富集，拥有较高品位。

2.2 矿石质量

2.2.1 类型

矿石以黄铁矿为主，其次为黄铜矿、闪锌矿、黑钨矿、毒砂、方铅矿等。从脉石矿物类型来看，主要包含绢云母、石英，长石绿泥石、碳酸盐等矿石较少。从金矿矿石多元素组成情况来看，金含量达到1.74%，银的含量达到1.59%，铁含量达到5.18%，另外含有氧化钙、氧化镁等多种元素成分。在找矿过程中，可知硫化物和金矿化的关系密切，通过对矿石中铁的物相变化展开研究，掌握铁在硫化物、氧化物等物质中的赋存状态和转化比例等，能够为矿石选冶加工带来较大影响。结合以往经验，将根据铁元素在矿石中的氧化率进行矿石氧化程度衡量。而黄铁矿属于原生的硫化物矿石，氧化程度较高说明赋存的金裸露程度越大。因此黄铁矿作为最主要金属矿物，同时也是主要的金载体矿物，拥有不同的结晶世代。早结晶的黄铁矿多为立方体晶形，至少包含五角十二面。而晚结晶的矿体则呈现出细脉状分布，沿着裂隙充填，粒径在0.005mm ～1.2mm 范围内，为黄白色的均质体。金作为独立矿物存在，同时存在类质同象和吸附金，在各粒径中分布较均，在0.45mm 以下各粒级均处于富集态。相比较而言，0.076mm ～0.037mm 粒径的富集度较高，根据氧化程度、有害组分、岩性种类、金赋存态等各方面进行评价，最终将矿石归为中硫化物微细浸染型金矿石。

2.2.2 矿石构造

根据有色金属划分标准和以往实践经验可知，通常将氧化率超70%的视作氧化矿，其余为原生矿。从矿石构造来看，矿区氧化带发育深在0mm ～25m 之间，下部属于原生矿石。对主要矿带氧化带特征展开分析，确认26 号矿带矿石为原生硫化氧化矿石，呈现出粒状、柱状、鳞片状、溶蚀结构等结构，粒状包含自形、半自形和其它形状，总体为青灰和灰白色。从矿构造来看，主要为浸染状，其次包含斑点状、脉状等。而浸染状矿石以黄铁矿和毒砂为主，呈现出稠密或稀疏分布状态。斑点状构造主要为细粒的黄铁矿，交代石英、云母等构成斑点，呈现出平行片理定向分布态势，斑点直径在0.5mm ～3mm 之间。氧化矿石包含它型粒状结构、交代残余等结构，颜色为黄褐色、红褐色等，构造为蜂窝、粉状等。矿石重量较轻，带有疏松多孔特点。从脉状和网脉状构造来看，黄铁矿、毒砂等还有两种脉状分布，褐铁矿等沿着风化裂隙分布。此外，黄铁矿沿着云母、绿泥石脉的条带交代位置形成，呈现出平行片理分布状态。而黄铁矿化、板岩等被破碎后，呈现出角砾状构造。根据氧化带形成原因可知，一种长期受地表风氧化作用影响而形成的矿带，多数在矿床上部分布，与下部原生带界限清晰，层位和厚度稳定，如山坡等位置厚度通常在15m ～20m 之间，沟谷中厚度较大，赋存的金矿容易开采。而另一种氧化带与地表水沿着破碎带进入地下深部有关，促使深部矿体和围岩周围得以被氧化，因此形成的氧化带沿着破碎构造倾向分布，将深入硫化带内部。但由于氧化不彻底，将出现与混合带等相互交错现象，分布范围窄，开采相对困难。在6 号矿带深部150m ～280m 位置，就形成了该类氧化带，氧化率达到40%左右，局部深度能够达到480m，氧化率则在50%～71%之间，规模较小，难以单独圈出。

2.2.3 矿物成分

在找矿的过程中，对金矿进行开采，主要需要确认矿石中金的含量和赋存状态，以便为后续找矿、选矿等作业开展奠定扎实的基础。

以金为主对矿石矿物成分展开分析，可知自然金嵌布粒度小，分布不规则，主要赋存在黄铁矿中，呈现出浑圆状、麦粒状、短柱状等包体形式，部分嵌布在裂隙或脉石矿物颗粒之间，但总体上包体金占有率较高。金以黄铁矿为主要载体，其次为毒砂和石英。作为主要载金矿物，黄铁矿成矿阶段划分为I 段～IV 段，中间两个阶段形成的矿石拥有较大的含金量，前后两个阶段形成的矿石含金量相对较低。通过肉眼观察，确定粗粒黄铁矿含金量稍，浸染状的矿石含金量大，矿石品位较高。在粗粒黄铁矿中，少量掺杂浸染状黄铁矿，总体品位较低。通过对岩矿进行鉴定，可知黄铁矿粒度在0.01mm ～0.1mm 范围内的含有金元素，同时自然金多处于包裹态，位于矿体边缘部位，部分位于矿晶体空穴和裂隙中。从毒砂中金的分布来看，同样位于边缘或内部裂隙。在石英晶体中，自然金多处于微裂隙中，如果为石英团块则自然金多处于边缘部位。从总体上来看，自然金不规则产出占比达到39.5%，粒度稍短，呈现出短柱、长条等状态，主要以包体金形式产出，占比达到87.5%，其余粒间金、裂隙金的占比基本不超10%。自然金粒度达到+0.010mm 的约占14.12%，多数粒度在-0.010mm ～+0.005mm 范围内，粒度不超0.005mm 的占比达到32.94%。由此可见，通过磨矿形式无法对自然金进行有效分离，因此在选矿过程中需要对黄铁矿等承载自然金的矿石进行充分回收，达到提高选矿回收率的目标。采用氰化方式进行选矿，则需要对矿石进行细磨处理，达到提高自然金浸出率的目标。

从矿石中其他元素的占比情况来看，包含Ag、S 等有益元素。其中，Ag 元素的占比将随着金含量的增加而减小，同时矿石中Ag 元素的含量比金大。在金含量超出1.5×10-9时，Ag/Au 比值曲线变化较为缓慢，此时可能出现金含量超出Ag 的情况。从S 含量来看，矿石也可以达到综合评价指标要求，尽管许多有益元素的含量较低，但从以往找矿勘查成果来看，能够完成Ag 等物质回收，因此矿石开采具有一定经济效益。此外，矿石中含有一些有害组分，主要为As，含量达到0.25%，总体上来看对选矿的影响不大。

2.3 围岩

矿区出露的部位属于中泥盆统李坝群，属于三亚层构造，各层均分布有矿体。其中，首个亚层位于矿区南部，主要为绢云母绿泥石板岩，呈现出深灰色，夹带少量的变细砂岩。第二层主要为粉砂质绢云母板岩，夹带少量变细砂岩，呈现出灰色和灰绿色。第三个亚层矿物成分与第二层接近，但含量存在差异，呈现出深灰色和灰黑色。

3 矿床开采技术条件

3.1 水文地质条件

勘查区位于秦岭山系，地势陡峻，海拔标高在1805m ～2180m 之间，属中、低山区，地形切割达到中～壮年期。周围分布长江水系，河谷呈北西～南东向展布，次级沟谷多沿东西向展布。自第四系以来，矿区处于抬升阶段，河谷狭窄，宽在50m ～100m 之间，两侧形成规模不大的洪积扇，谷底基岩多出露。受上盘发育次级断裂构造控制，广泛出露碎屑岩，与次级含矿断裂构造构成基岩裂隙含水系统，被酒店—李坝背斜核部分割为南、北两个单元。被带状展布碎屑岩进一步分割，形成独立次一级水文地质单元，经F1 断裂破碎带贯通后，保持水力联系，构成基岩裂隙无压-承压水含水层。含水层带有中等-强富水性，分布不均。

在东部王河一带，断裂破碎带与地表水和第四系松散孔隙水联通，但并非主要充水因素，同时第四系含水层较薄。地下孔隙潜水受大气降水、上游基岩裂隙水、地表水侧向补给等多种因素音响，补给量充沛，主要排泄方式包含孔隙径流、蒸发、下降泉等。矿区所在区域为陇南北部暖温带湿润气候区，根据地方气象资料可知年均降雨量达到489.9mm，年变率在15%～20%范围内，降水分配不均，多集中在6月～9月，占全年降水量64%，暴雨集中且频繁。而首采地段位于6 号矿带1800m 等位置，坑涌水量较小，露天涌水量较大，而26 号和6 号矿带最大涌水量分别为4.06×104m3/d 和2.84×104m3/d。可知该段金矿体处于床面1700m 以上，露天采矿将面临暴雨汇入、地表水和孔隙水倒灌等问题。但从总体来看，矿床开采时遭遇的地下水以裂隙充水为主，将通过顶底板直接进水，需布设抽水设备排水，水文地质条件简单。

3.2 工程地质条件

矿床出露岩层主要为碎屑岩和砂砾岩，均为层状岩类，另外分布花岗岩、煌斑岩等岩类。按照《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719-2021）评价岩矿体质量，可知粉砂质板岩等岩石质量处于Ⅳ～V 之间，岩体质量除原生金矿石为质量差Ⅳ，其余均为中等质量III，因此在岩层中进行井巷掘进，周围围岩岩体较稳定，不会轻易发生坍塌、冒顶等工程地质问题。针对IV围岩进行掘进，需要加强围岩支护，以防顶板坍塌等事故发生。

从矿区出露边坡土质情况来看，主要包含土质和岩质两类斜坡，前者由风积黄土、人工弃土及碎石类土等构成，后者主要包含粉砂岩夹粉砂质板岩、粉砂质绢云母绿泥石板岩。两种斜坡保持上下组合关系，上部为土体。采用条块分割法对边坡稳定性展开评价，可知结构面交点处于天然斜坡面投影弧外侧，交线倾角平缓，无出露点，不会将边坡岩体切穿，较稳定。采矿场岩石为弱-强风化且节理发育的板岩，根据工程经验可知，在边坡存在软弱结构面情况下，边坡角过大将引发滑坡等地质灾害，因此在露天矿开采期间要求顺向型边坡最终坡度不超43°，逆向型不超45°，斜向型不超35°。综合分析可知，工程地质以层状岩类为主，矿床开采条件为中等。

3.3 环境地质条件

从工程环境地质条件来看，工程初建时期将产生较多矿坑生产废水，经过处理后可用于矿区抑尘和绿化，对地表水的影响较小。地下开采时通过矿井疏干排水，容易导致地下水资源受到污染，形成以矿井为中心的漏斗区引发地下水位下降问题。根据地下水分布可知，以基岩裂隙潜水和松散孔隙潜水为主，将对首采高程以上水力关系产生影响。但王河西段地下水不发育，主要通过地表降水补给，因此疏干不会影响地下水动态补给。在河谷地段，开采时将与地表水沟通，可能引发水文环境问题。矿床开采弃渣以硅酸盐为主，属于一般固废，在弃渣场中堆放时化学性质稳定，含有的Cr、Ni 等有害元素含量低，多处于氧化或硫化态，遇水难溶，对水环境基本无影响。

从地质灾害情况来看，矿床位于多个地震区和地震带重叠区域，地块构造运动以振荡性抬升为主，从全新世后期以来相对稳定，但存在微弱抬升。按照《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）进行评价，矿区达到8 度抗震烈度，地震动峰值加速度为0.20g，发生塌陷、地裂缝等灾害的几率不高，危险性较小。受降雨、爆破等因素影响，采矿场顺向型边坡可能出现岩质滑坡，其他边坡在坡度超60°时才会诱发崩塌等地质灾害。矿区废石堆较多，遇强降雨可能引发泥石流灾害，但可能造成的损失较小，危险性不大。而矿区主要污染为爆破粉尘，可以采取措施进行防治。从总体上来看，矿区环境地质属于中等水平。

4 结论

从甘肃省礼县李坝金矿地质特征来看，地层分布和构造相对简单，脉岩与矿体伴生。主要矿体分布较连续，26 号矿体厚度不均，6 号矿体厚度较均匀，矿石品位均较高，且为原生矿石，金主要以包体形式赋存在黄铁矿中，其次为毒砂和石英。结合矿区水文地质、工程地质及环境地质条件可知，矿区开采技术条件达到中等水平，在露天采矿过程中需布置抽水设备解决涌水问题，合理设置边坡角预防边坡滑塌等灾害发生，在地下施工时加强IV 类围岩支护，从而保证矿山开采作业顺利进行。