如何實(shí)現(xiàn)深部找礦新突破

1、如何實(shí)現(xiàn)深部找礦新突破豫北地區(qū)隱伏鐵礦找礦探討張紅軍(河南省地礦局第二地質(zhì)隊(duì)山水公司技術(shù)部 副總主任工程師)豫北地區(qū)鐵礦勘查系統(tǒng)工作始于新中國(guó)成立后， 為盡快滿足鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要， 政府對(duì)鐵礦資源 勘查給予大力支持， 組建了地質(zhì)勘查隊(duì)伍， 并圍繞鋼鐵工業(yè)建設(shè)， 開展了大量的鐵礦勘查工作， 上世紀(jì) 5070 年代，豫北地區(qū)先后發(fā)現(xiàn)了安陽(yáng)、林縣、濟(jì)源、焦作等一批礦產(chǎn)地，為鋼鐵工業(yè)發(fā)展提供了可觀的鐵礦原料 資源。近年來隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的不斷加速，我國(guó)的鐵礦石產(chǎn)量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足鋼鐵工 業(yè)的需求，鐵礦石資源成為制約我國(guó)鋼鐵工業(yè)健康發(fā)展的主要瓶頸之一。加強(qiáng)隱伏鐵礦資源的勘探，已成為

2、 當(dāng)前迫切的任務(wù)之一，本文試圖以豫北地區(qū)為例，對(duì)隱伏鐵礦的勘探做一初步探討。1 礦床地質(zhì)特征及成礦規(guī)律豫北地區(qū)鐵礦資源較為豐富，其礦床類型主要分為接觸交代和沉積變質(zhì)兩種。其中接觸交待型以濟(jì)源鐵 山河鐵礦、安陽(yáng)李珍鐵礦為代表，沉積變質(zhì)型以沁陽(yáng)行口鐵礦為代表，均在豫北地區(qū)有廣泛分布。1.1 濟(jì)源鐵山河鐵礦礦區(qū)出露地層主要為太古界林山群、下元古界銀魚溝群幸福園組、赤山溝組和白崖山組。赤山溝組中下 1+2 2段(Pt1c1+2) 和白崖山組上段 (Pt1b2) 的綠色片巖系為主要控礦巖層。區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，沿層間較弱面順層侵入的閃長(zhǎng)巖與成礦作用關(guān)系密切，其多旋回多期次交代、充 填作用和不斷加富即形成

3、了鐵山河富鐵礦床。礦體的賦存位置與形態(tài)主要受巖體、白云巖層和構(gòu)造三方面因素的控制：礦體的產(chǎn)出位置、規(guī)模大小與 閃長(zhǎng)巖體的形態(tài)、大小關(guān)系密切，鐵礦體實(shí)際為交代白云巖而形成，但由于交代不完全以及受褶皺及其它構(gòu) 造的控制，大量小礦體則為透鏡狀、囊狀、柱狀等復(fù)雜形態(tài)。鐵山河鐵礦成因類型為閃長(zhǎng)巖侵入體交代白云巖而形成的熱液型礦床，閃長(zhǎng)巖侵入體為主要成礦母巖， 含白云質(zhì)大理巖的綠片巖系為接觸圍巖，其中白云質(zhì)大理巖為主要交代層，使閃長(zhǎng)巖中的成礦物質(zhì)析出聚合 成礦，在斷層或褶皺所形成的層間剝離和虛脫場(chǎng)所中儲(chǔ)存，形成典型的接觸交代富鐵礦床。1.2 安陽(yáng)李珍鐵礦安陽(yáng)李珍鐵礦區(qū)出露地層主要為太古界、上元古界、寒武系

4、、奧陶系、石炭系及二疊系等地層。 安陽(yáng)李珍鐵礦與泉門、林州潞家腦、東冶、楊家莊等鐵礦組成安林地區(qū)矽卡巖型鐵礦帶。由于礦床底部 閃長(zhǎng)玢巖的侵入，在氣化熱力擴(kuò)散暈及礦化熱液交代所及的范圍內(nèi)，地層大部變質(zhì)為大理巖類巖石或蝕變成 透輝石矽卡巖。鐵礦體即分布在閃長(zhǎng)玢巖侵入體的外接觸帶的變質(zhì)地層中或直接位于接觸帶的矽卡巖體中。李珍鐵礦為標(biāo)準(zhǔn)的接觸變質(zhì) 高溫?zé)嵋航淮◣r型鐵礦床。礦體規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀及分布受地質(zhì)構(gòu)造 條件的控制。 礦體與圍巖有清晰的分界線， 部分礦體與矽卡巖體有漸變關(guān)系。 主礦體大部分沿地層層面分布， 似層狀產(chǎn)出，局部巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，礦液聚集得以充分交代，形成礦巢且斜交層理。1.3 沁陽(yáng)

5、行口鐵礦礦區(qū)出露地層主要為下古生代和第四系，本區(qū)鐵礦賦存于隱伏的太古界地層中。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造簡(jiǎn)單， 斷裂構(gòu)造發(fā)育。區(qū)內(nèi)已知鐵礦體均賦存于太古界登封巖群綠色片巖、斜長(zhǎng)角閃片巖等綠片巖系中，角閃巖類與礦化關(guān)系 較為密切，常為礦體的頂?shù)装?，有時(shí)與礦化呈漸變過渡關(guān)系；礦體埋深一般在太古界登封巖群 200m 之內(nèi)， 最深達(dá) 500m，呈似層狀、透鏡狀分布，一般 6-8 層礦體，鐵礦體頂?shù)装鍑鷰r普遍經(jīng)受不同程度的蝕變作用， 主要為硅化，其次為碳酸鹽化和綠泥石化。沉積變質(zhì)型鐵礦成礦時(shí)期比較早， 主要在太古代、 古元古代成礦， 后經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)， 進(jìn)一步富集成礦， 礦石品位也相應(yīng)提高。2 現(xiàn)階段勘查現(xiàn)狀總體來看

6、，豫北西部太行山區(qū)地質(zhì)勘查工作程度較高， 500m 以淺的第一空間鐵礦資源情況基本清楚， 目前找礦方向應(yīng)以尋找隱伏礦床和老礦山中深部為重點(diǎn)， 開展第二空間找礦， 以老區(qū)帶新區(qū)、 以已知帶未知、 以淺部帶深部、以基巖區(qū)帶覆蓋區(qū)的方法開展找礦工作。從國(guó)內(nèi)鐵礦勘查研究成果看，尋找隱伏磁鐵礦床的主要手段還是在航磁和重力異常的基礎(chǔ)上，通過地面 磁法掃面和精測(cè)剖面研究，推斷磁異常范圍、磁性體的產(chǎn)狀和埋深，并通過鉆探驗(yàn)證來發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)具有工業(yè)價(jià)值的鐵礦床。地球物理勘查是 “攻深找盲 ”的有效方法，當(dāng)今電子、材料、計(jì)算、信息、通信、空間等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域取 得了長(zhǎng)足進(jìn)步，使得地球物理探測(cè)技術(shù)在分辨率、精度、靈敏度、

7、探測(cè)深度、抗干擾性、可移動(dòng)性、自動(dòng)化 程度、實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)性、數(shù)據(jù)反演等方面都發(fā)生了飛躍，為 “攻深找盲 ”提供了良好的技術(shù)支撐，成為勘查系統(tǒng)的 重要組成部分。目前針對(duì)隱伏鐵礦主要的物探方法為磁法勘探、 電法勘探。 利用磁鐵礦的物理特性 ,采用磁性尋找磁鐵礦 是公認(rèn)的最有效、最成功的物探方法之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)80%以上的鐵礦是采用磁法勘查發(fā)現(xiàn)的。豫北地區(qū)自新中國(guó)成立后開展了系統(tǒng)的航磁測(cè)量， 根據(jù)航磁成果有針對(duì)性地開展了部分地區(qū)地面磁測(cè)工 作，圈出了眾多的航磁異常和地磁異常。并有選擇性的進(jìn)行了深部鉆探驗(yàn)證，相繼在航磁和地磁異常區(qū)內(nèi)發(fā) 現(xiàn)了行口、三佛宮、山口、蓮東、四里溝等諸多隱伏鐵礦床。但仍有部

8、分磁異常未進(jìn)行查證。根據(jù)我隊(duì)在上世紀(jì)七十年代所做的地面磁測(cè)檢查結(jié)果，經(jīng)鉆探驗(yàn)證，在行口、八一水庫(kù)、三佛宮、山口 等地均發(fā)現(xiàn)了磁鐵礦體，而其他地區(qū)則由于找礦重心的轉(zhuǎn)移或由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)力量所限（埋藏較深）而未開 展工作。隨著形勢(shì)的發(fā)展，現(xiàn)階段新技術(shù)、新理論、新方法的應(yīng)用，在有效的工作方法指導(dǎo)下，這些磁異常 必將重現(xiàn)生機(jī)。需要說明的是沁陽(yáng)的四里溝，航磁未曾顯示異常，地磁顯示異常最高值在220，過去經(jīng)鉆探驗(yàn)證后將其否定，原因是鉆探的近 200m 厚都是混合花崗巖和混合片麻巖層，未發(fā)現(xiàn)含鐵礦的綠片巖地層，認(rèn)為該異常 是由混合巖中的磁性礦物或其它原因引起而將其否定。在 2007 年的又一輪勘查中發(fā)現(xiàn)其異常

9、深部有鐵礦體 存在，如在地磁異常中心施工的鉆孔在見到 232m 混合巖后方見到鐵礦層， 含礦巖系厚達(dá) 266m，相繼見礦十 層，累計(jì)礦厚 15m，單層最大礦厚達(dá) 6.44m，鄰近鉆孔亦相繼見礦。按太古代沉積變質(zhì)鐵礦的原始沉積韻律 來看，下部是以混合巖類為主，不含礦，上部是以綠片巖類為主，富含鐵礦層。那么該區(qū)為何在厚大的混合 巖層間發(fā)現(xiàn)了綠片巖和鐵礦層呢？區(qū)域地質(zhì)研究結(jié)果表明：該區(qū)在太古代以后上升為古陸（五臺(tái)運(yùn)動(dòng)后） ， 直到古生代早期才重新接受沉積，間隔約 16 億年，經(jīng)歷了五臺(tái)、中條、王屋、晉寧四次大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使 該區(qū)原始的沉積韻律發(fā)生了天翻地覆的變化，地層發(fā)生了褶皺、倒轉(zhuǎn)、推覆、疊加等等

10、，加之巖石在變質(zhì)過 程中的混合巖化，對(duì)原始的沉積韻律進(jìn)行了破壞和改造，礦石的賦存狀態(tài)也發(fā)生了根本性的變化。該區(qū)的行 口鐵礦經(jīng)勘探后表明，整個(gè)礦體包裹在混合巖體之中，以殘留體的形態(tài)賦存，四里溝鐵礦的發(fā)現(xiàn)更說明該區(qū) 礦體的賦存形式。區(qū)域資料顯示豫北一帶在地史上沒有發(fā)生過大面積火成巖體的侵入，為此，該區(qū)的磁異常 基本上都是由鐵礦體引起的，今后工作中應(yīng)引起相當(dāng)重視。安陽(yáng)及林州市接觸交代型鐵礦，地質(zhì)工作程度較高，異常見礦率也較高，區(qū)內(nèi)重要的物探異常已基本進(jìn) 行了物探驗(yàn)證， 該區(qū)共計(jì) 328 個(gè)異常， 在安林地區(qū)南部異常帶的異常強(qiáng)度低而緩， 其位于閃長(zhǎng)巖與石灰?guī)r的 接觸帶及其附近，具有較好的成礦地質(zhì)條件，

11、并有見礦異常。因此認(rèn)為該區(qū)異常仍有再解釋和鉆探驗(yàn)證的必 要。3 勘查的工作方法目前隱伏鐵礦勘查方向以鞍山式磁貧鐵礦和老礦山中深部擴(kuò)大資源量為重點(diǎn)， 以已驗(yàn)證礦區(qū)成礦模式為 指導(dǎo)、以已知帶未知、以淺部帶深部、以基巖區(qū)帶覆蓋區(qū)的方法開展找礦工作和地質(zhì)調(diào)查。通過對(duì)豫北地區(qū)磁異常驗(yàn)證的效果來看，高精度磁測(cè)剖面對(duì)隱伏磁鐵礦體反映直觀明顯，延拓后測(cè)試深 度與實(shí)際深度基本一致，是一種比較理想的找礦手段。瞬變電磁不但能直觀的反映出隱伏鐵礦的深度還能反 映出隱伏鐵礦的形態(tài)，野外勘查的最佳物探工作模式可確定為：以高精度磁測(cè)為主，配以瞬變電磁法。具體 工作過程如下：(1) 根據(jù)工作目的、任務(wù)，確定相應(yīng)比例尺的高磁普

12、查。(2) 根據(jù)磁異常特征，布置高磁精測(cè)剖面。(3) 對(duì)高磁精測(cè)剖面進(jìn)行反演、定量計(jì)算。(4) 在異常部位布置瞬變電磁法剖面測(cè)量，并根據(jù)磁測(cè)定量計(jì)算成果大致確定、設(shè)計(jì)瞬變電磁法測(cè)量位 置及控制深度。(5) 對(duì)高磁精測(cè)剖面進(jìn)行二次定量計(jì)算。由于瞬變電磁測(cè)量成果具有可視性，根據(jù)其異常形態(tài)確定勘查 對(duì)象 礦體的形態(tài)(如板狀體、球體等) ，對(duì)高磁精測(cè)剖面重新進(jìn)行定量計(jì)算。(6) 根據(jù)兩種方法的定性、定量計(jì)算成果，布置鉆孔驗(yàn)證。尋找隱伏鐵礦，采用 “高精度磁測(cè) +瞬變電磁法測(cè)量 ”的工作模式，效果較佳。尤其在低緩磁異常區(qū)和大 面積分布磁異常區(qū)，投入瞬變電磁法測(cè)量，能起到事半功倍之效。4 工作靶區(qū)的確定4

13、.1 鞍山式隱伏鐵礦工作靶區(qū)的確定在以往已取得航磁和地磁異常資料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過資料二次開發(fā)，優(yōu)選出有意義的異常進(jìn)行檢查與驗(yàn) 證，尤其不能漏掉的是那些異常面積大、強(qiáng)度低的低緩異常，如在太行山前的濟(jì)源 沁陽(yáng)一帶，當(dāng)初的航磁 異常僅有顯示，強(qiáng)度小于 100，而在后來的地磁工作及鉆探驗(yàn)證中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了濟(jì)源的蓮東、三佛宮、山口、 沁陽(yáng)的四里溝、行口鐵礦等，這些低緩磁異常的相繼見礦對(duì)于指導(dǎo)同類型磁異常的找礦突破具有重要的指示 作用。需要重點(diǎn)說明的是衛(wèi)輝盆窯磁異常，在以前的地磁資料解譯認(rèn)為磁異常是有隱伏的基性巖體所引起， 但經(jīng)過近期資料的二次開發(fā)與解譯，該區(qū)有形成中型甚至更大礦床規(guī)模的可能。該區(qū)為豫北地區(qū)最大

14、的磁異 常之一，以 150圈定的磁異常面積就達(dá) 40km2，異常形態(tài)基本呈正態(tài)分布，無亂磁異常出現(xiàn)，其東側(cè)還伴有 負(fù)異常，從實(shí)測(cè)磁異常資料分析，以 250圈閉的磁異常長(zhǎng)軸走向與區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造方向一致，以400 500封閉的等值線出現(xiàn)兩個(gè)峰值，經(jīng)未達(dá)地質(zhì)目的鉆孔驗(yàn)證情況，在上覆蓋層未見到鐵礦體。經(jīng)物探解譯，推測(cè) 礦體賦存在太古界地層中， 埋深在 7001100m 左右，屬鞍山式變質(zhì)鐵礦。 由于磁異常中心北部出露有 0.5km2 的閃長(zhǎng)巖體，前人資料認(rèn)為該區(qū)磁異常為隱伏的較大閃長(zhǎng)巖體所引起，但是閃長(zhǎng)巖體出露部位引起的磁異常 只有 200250，而相對(duì)于解譯埋深在 7001100m 左右的區(qū)域磁異常達(dá)

15、到 400500，閃長(zhǎng)巖體應(yīng)該引不起 如此高的異常值，而應(yīng)為磁鐵礦致異常。故該區(qū)實(shí)現(xiàn)找礦突破的可能性是很大的。4.2 接觸交代型鐵礦工作靶區(qū)的確定對(duì)于接觸交待型鐵礦來說，該類型礦床品位高，利用價(jià)值大，但近地表已經(jīng)基本勘查完成，下一步主要 目標(biāo)應(yīng)放在已有礦區(qū)深部及外圍，即濟(jì)源鐵山河和安陽(yáng)林州礦區(qū)的深部及外圍地區(qū)。鐵山河礦區(qū)的下元古界銀魚溝群赤山溝組和白崖山組是兩個(gè)不同時(shí)期形成的兩個(gè)具相同韻律的沉積建 造，鐵山河礦區(qū)含礦層位于白崖山組的上段，是一套含白云質(zhì)大理巖的綠片巖系，為礦體的主要交代圍巖， 與礦體的關(guān)系極為密切。其下部赤山溝組下段的沉積建造與該層巖性類似，具有同等控礦條件。在鐵山河礦 區(qū)外圍的赤山溝組地層中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多處熱液交代型礦體或礦點(diǎn)，推測(cè)在鐵山河礦床深部，巖體接觸帶很可 能賦存有礦體，深部?jī)?chǔ)量應(yīng)當(dāng)較為可觀。安林地區(qū)中奧陶統(tǒng)成礦區(qū)深部下奧陶統(tǒng)中上部控礦層亦可做為下步工作目標(biāo)。 根據(jù)與安林地區(qū)鐵礦同類 型的鄰區(qū)河北省白澗鐵礦勘查表明，采用 “五位一體 ”新模式（地層、構(gòu)造、巖漿巖、圍巖蝕變、物探異常） 對(duì)中奧陶統(tǒng)中不同層位的似層狀巖漿巖的新認(rèn)識(shí)，解決了以往磁異常驗(yàn)證或已知礦區(qū)的勘探深度不足的問 題，在此基礎(chǔ)上獲取了