冀北柴家溝鉬礦地質(zhì)特征初步研究

溫小亞

(中鋼石家莊工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 石家莊 050021)

0 引言

鉬具有很高熔點(diǎn)，僅低于鎢、鉭、錸，在金屬中列居第四位。鉬熱膨脹系數(shù)低、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防安全等各個(gè)領(lǐng)域中。鉬礦已成為人類生存發(fā)展不可或缺的礦產(chǎn)資源，是國(guó)家的戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源之一。

柴家溝鉬礦區(qū)位于河北省平泉市325°方位，隸屬河北省平泉市沙坨子鄉(xiāng)管轄。礦區(qū)距平泉-赤峰省際公路約18 km，其間有鄉(xiāng)級(jí)柏油公路與之相連，交通條件便利。有關(guān)柴家溝鉬礦的研究成果主要包括：牟福權(quán)等對(duì)其包裹體特征及成礦作用進(jìn)行了研究，礦體發(fā)育于燕山期花崗斑巖體及其圍巖接觸帶中[1]；趙紅瑞、張?bào)K遠(yuǎn)等對(duì)鉬礦床成因進(jìn)行了探討，該礦床為燕山期花崗斑巖有關(guān)的中溫?zé)嵋盒偷V床[2-3]；繆廣等對(duì)巖石成因進(jìn)行了研究，巖石為下地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物[4]；郭江龍等對(duì)礦區(qū)的地質(zhì)條件進(jìn)行了評(píng)價(jià)，礦區(qū)工程地質(zhì)復(fù)雜程度簡(jiǎn)單，地質(zhì)條件簡(jiǎn)單[5]。但所依據(jù)的地質(zhì)資料均不是最新的地質(zhì)資料，也沒有全面研究礦區(qū)的地質(zhì)特征。

本文依據(jù)最新地質(zhì)資料，進(jìn)行了柴家溝鉬礦地質(zhì)特征研究，具有較為重要的實(shí)際意義，主要表現(xiàn)為：一是全為礦山進(jìn)行合理采礦設(shè)計(jì)、安全高效生產(chǎn)等提供系統(tǒng)的基礎(chǔ)資料；二是為下一步礦區(qū)外圍及深部地質(zhì)勘查提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)內(nèi)分布的地層不太發(fā)育，主要位于區(qū)內(nèi)的王土房雜巖體內(nèi)。區(qū)內(nèi)地層的巖性主要為礫石、砂礫石、亞砂土等，顏色呈黃-黃褐色，主要分布于當(dāng)?shù)睾恿鳒瞎戎校貙幼畲蠛穸燃s20 m，最小厚度約0.5 m，一般厚度1.5～14 m。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)僅發(fā)現(xiàn)一條斷裂構(gòu)造。該斷裂構(gòu)造為一條蝕變破碎帶，寬度約55 m，該蝕變破碎帶內(nèi)具有強(qiáng)烈的硅化、高嶺土化。構(gòu)造面內(nèi)的花崗巖體呈現(xiàn)出較為強(qiáng)烈的鐵錳礦化，斷層面為一層硅質(zhì)脈，厚度約22 cm。其硅質(zhì)脈上覆蓋一層碎裂的石英脈，厚度約32 cm，局部有擦痕分布。斷層內(nèi)分布的殘余角礫主要為長(zhǎng)英質(zhì)的物質(zhì)，粒徑一般為3～9 cm。

2.3 巖漿巖特征

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖較為發(fā)育，分布范圍較廣，主要巖漿巖為中?；◢弾r、花崗斑巖等。礦區(qū)內(nèi)分布的巖脈主要有石英二長(zhǎng)(斑)巖脈和閃長(zhǎng)玢巖脈。其中中?；◢弾r為燕山期形成，主要出露于地表；石英二長(zhǎng)巖脈、閃長(zhǎng)玢巖脈、花崗閃長(zhǎng)巖等在鉆孔內(nèi)可見。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)鉬礦床的形成與燕山期花崗斑巖有密切關(guān)系，礦體主要賦存于花崗斑巖及其周圍花崗巖中。礦區(qū)內(nèi)共分布有一個(gè)鉬礦體，包含兩個(gè)品級(jí)的礦石：工業(yè)礦石(Mo≥0.06%)和低品位礦石(0.03%≤Mo<0.06%)。

礦體分布于7～28線，屬于盲礦體，埋藏深度24.00～648.82 m，由14條勘探線89個(gè)工程(鉆探+坑探)控制。礦體中心部位呈厚大囊狀，邊部多分支。沿走向有效控制長(zhǎng)度900 m，沿傾向有效控制長(zhǎng)度656 m；礦體平均厚度177.18 m，厚度變化系數(shù)62.36%；礦區(qū)工業(yè)鉬礦石平均品位0.070%，低品位鉬礦石平均品位0.034%，礦體平均品位0.052%，品位變化系數(shù)143.90%。鉬礦體西側(cè)和北側(cè)邊界已完全控制，南側(cè)和東側(cè)控制至礦界，尚未完全控制；礦體厚大部位向礦界南側(cè)延伸明顯，界外資源遠(yuǎn)景較大。

總體上看，鉬礦體在空間分布上嚴(yán)格受花崗斑巖(含頂部角礫巖相)、圍巖花崗巖類巖石及小構(gòu)造裂隙控制，圍繞花崗斑巖體呈“穹窿狀”分布，中心部位呈巨大的斜上拱起的囊狀，四周逐漸分枝變薄，并圍繞斑巖體下伏。鉬礦體中工業(yè)礦石與低品位礦石相互交疊分布，形似“五花肉”，見圖1。

圖1 地質(zhì)剖面圖

3.2 礦石質(zhì)量

礦區(qū)內(nèi)礦石中分布的金屬礦物主要為方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦、黃鐵礦等。礦石中分布的非金屬礦物主要包括綠泥石、高嶺石、斜長(zhǎng)石、黑云母、石英、鉀長(zhǎng)石等。

礦區(qū)內(nèi)礦石結(jié)構(gòu)以它形葉片狀、自形-半自形葉片狀等結(jié)構(gòu)為主。礦石構(gòu)造有脈狀、浸染狀、細(xì)脈浸染狀、網(wǎng)脈狀，以細(xì)脈浸染狀為主。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造對(duì)于開展下一步選冶工作較為有利。

花崗斑巖鉬礦石主要化學(xué)成分為硅、鋁、鉀、鈉、鐵的氧化物，以高硅、富含堿質(zhì)，且K2O>Na2O為特征。而花崗巖鉬礦石中的SiO2含量低于花崗斑巖型鉬礦，其堿質(zhì)含量更高，同樣以K2O>Na2O為特征。

礦石中其他有益元素：Cu含量0.001 2%～0.017%，平均0.004 3%；WO3最高含量0.026%，Zn最高含量0.021%，Pb最高含量0.011%；S含量0.14%～0.41%，平均0.27%；Bi含量0.000 1%～0.039 6%，平均0.003 3%；Au<0.005×10-6；其他有益元素均低于鉬礦伴生有益元素綜合利用的最低指標(biāo)。礦石中有害元素As含量0.000 6%～0.005 2%，平均0.001 8%，低于有害元素最高含量0.1%的要求。

3.3 礦石類型劃分

礦區(qū)內(nèi)礦石自然類型主要為原生礦石，部分為氧化礦石；礦石工業(yè)類型為斑巖型。

鉬礦含礦巖性主要為花崗巖類(包括中?；◢弾r和花崗閃長(zhǎng)巖相)、花崗斑巖、隱爆角礫巖。

3.4 礦體圍巖及夾石

鉬礦體圍巖與含礦巖體巖性一致，主要為花崗斑巖、隱爆角礫巖及花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖。

鉬礦體內(nèi)夾石多成透鏡狀、條帶狀、似層狀及扁豆?fàn)畹?，?shù)量約139條，長(zhǎng)度20～425 m，厚度5.00～77.00 m。巖性與賦礦巖體一樣，主要為花崗斑巖、花崗巖及隱爆角礫巖。

3.5 礦床成因

礦區(qū)鉬礦床成因類型為中溫?zé)嵋盒豌f礦床，礦床成因與區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)密切相關(guān)，同時(shí)與燕山期花崗斑巖在成因上有聯(lián)系。

4 礦床開采技術(shù)條件

4.1 水文地質(zhì)條件

礦區(qū)內(nèi)主要礦體賦存標(biāo)高170.00～979.55 m，區(qū)內(nèi)平均水位標(biāo)高+867.85 m。礦區(qū)內(nèi)含水層主要包括三類，分別為孔隙含水層、風(fēng)化裂隙含水層、構(gòu)造裂隙含水層。

礦區(qū)內(nèi)分布的一條斷層性質(zhì)為正斷層，張性特征明顯。斷層產(chǎn)狀為：總體走向?yàn)?3°，傾向北東，傾角62°。該斷層在區(qū)域上斷續(xù)切割王土房雜巖體，礦區(qū)內(nèi)出露長(zhǎng)度約為520 m，沿傾向延深長(zhǎng)度約為650 m。該斷層及其次級(jí)構(gòu)造使花崗巖及花崗閃長(zhǎng)巖等產(chǎn)生了諸多節(jié)理裂隙，其裂隙帶提供了水的流通通道，該斷層為張性導(dǎo)水?dāng)鄬?。但該斷層位于主礦體下游，同時(shí)在F2斷裂帶延長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)沒有地表水體分布，因此不存在斷層與地表水導(dǎo)通的可能。

礦區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來源是大氣降水，其上游匯水面積較大(約為6平方公里)，構(gòu)成地下水的補(bǔ)給區(qū)。礦區(qū)內(nèi)地表排泄主要是通過地表徑流的方式，將大部分雨水排出礦區(qū)；少部分雨水主要是通過裂隙和空隙等滲入地下，在基巖裸露的山區(qū)以潛流的方式向下游排泄；極少部分通過泉的方式排泄。

綜合分析，礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單類型。

4.2 工程地質(zhì)條件

礦區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)巖土體主要包括堅(jiān)硬巖及第四系松散巖兩大類巖組。堅(jiān)硬巖類：主要為礦體的近礦圍巖，其巖性主要包括有花崗斑巖、花崗巖等。該類巖組屬于堅(jiān)硬巖石類。第四系松散巖類：該類巖石組合主要分布于柴家溝的溝谷及兩側(cè)山坡處，一般厚度2～14 m。該類巖組的巖性主要包括軟弱的碎石土、人工堆積物、沖洪積角礫物等。

礦區(qū)內(nèi)巖體風(fēng)化帶一般厚度30～60 m，可分為弱風(fēng)化帶、中風(fēng)化帶和強(qiáng)風(fēng)化帶。風(fēng)化帶厚度與礦區(qū)內(nèi)出露巖體巖性無明顯關(guān)聯(lián)，風(fēng)化帶厚度沿溝谷向兩側(cè)逐漸遞減，在巖體裸露地段風(fēng)化帶厚度明顯小于區(qū)內(nèi)風(fēng)化帶平均厚度。

該區(qū)主要礦體圍巖為花崗巖、花崗斑巖及角礫巖?；◢弾r降低后的RQD平均值為70%，花崗斑巖降低后的RQD平均值為75.1%，角礫巖降低后的RQD平均值為80%。按巖石、巖體質(zhì)量及巖體優(yōu)劣分級(jí)表，礦區(qū)內(nèi)大部分礦體頂?shù)装鍑鷰r完整性屬中等-較完整，少部分的巖體完整性相對(duì)較差，極易破碎。

綜合分析，礦區(qū)工程地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單類型。

4.3 環(huán)境地質(zhì)條件

礦區(qū)地震烈度值為Ⅵ度，對(duì)應(yīng)的動(dòng)峰值加速度0.05g，建筑抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05 g。區(qū)域穩(wěn)定性為基本穩(wěn)定級(jí)。礦區(qū)內(nèi)礦石和圍巖中化學(xué)成分不含有毒有害組分，也不含有放射性物質(zhì)，廢石的化學(xué)成分比較穩(wěn)定。通過地表雨水淋濾等作用，不易分解出有毒、有害的元素和化學(xué)成分。重金屬元素沒有超標(biāo)，不會(huì)對(duì)礦區(qū)內(nèi)地下水造成污染。礦區(qū)以當(dāng)?shù)氐叵滤疄轱嬘盟矗搮^(qū)地下水質(zhì)量類別為優(yōu)良(Ⅱ類)水。水源基本充足，區(qū)內(nèi)無常駐居民。該區(qū)地形地貌單一，巖土體類型主要為第四系松散巖類及堅(jiān)硬巖漿巖?，F(xiàn)區(qū)內(nèi)大部分地段原生環(huán)境狀態(tài)基本未被破壞。前期探礦工程在礦體上部形成三個(gè)中段的探礦巷道，巷道總長(zhǎng)約1 470 m。礦區(qū)內(nèi)礦體圍巖巖體較為完整，巖石較為堅(jiān)硬?，F(xiàn)狀條件下，礦區(qū)未發(fā)生過滑塌、崩塌、地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害。綜合分析，礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單類型。

4.4 小結(jié)

礦區(qū)內(nèi)含水層富水性較弱，斷層導(dǎo)水條件較差，補(bǔ)給、徑流、排泄等條件較好；巖石完整、堅(jiān)硬，風(fēng)化程度較弱；區(qū)內(nèi)地殼穩(wěn)定，礦石中不含有毒有害物質(zhì)，未發(fā)生過地質(zhì)災(zāi)害。礦區(qū)水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件均屬簡(jiǎn)單類型，礦床開采技術(shù)條件屬簡(jiǎn)單類型，有利于礦山開采和建設(shè)，基本不會(huì)對(duì)礦山開采造成影響。

5 結(jié)語

通過對(duì)柴家溝鉬礦地質(zhì)特征進(jìn)行研究，初步結(jié)論如下：柴家溝鉬礦是一個(gè)大型的鉬礦床，成因類型為中溫?zé)嵋盒豌f礦床；礦體呈厚大囊狀、邊部多分支，主要賦存于花崗斑巖中，礦床較為集中、厚大；礦石類型為斑巖型鉬礦，工業(yè)礦平均品位0.07%，低品位礦平均品位0.034%，礦石質(zhì)量有利于下一步選冶工作；礦床開采技術(shù)條件屬簡(jiǎn)單類型，有利于礦山開采和建設(shè)，基本不會(huì)對(duì)礦山開采造成影響。