内蒙古白乃庙铜矿矿床特征及实物地质资料采集
李树才 李沅柏 王涛
(国土资源实物地质资料中心)
2004年国家组织实施危机矿山接替资源找矿专项(以下简称危矿专项),至2008年底,在216座矿山开展了找矿工作,共施工钻探158万米,经过几年努力,不仅新增了一批资源储量,使一批资源枯竭或濒临枯竭的矿山获得了新生,而且在找矿理论与预测方法、勘查技术与工作机制等方面也获得突破性成果。
危矿专项在取得上述成果的同时,还获取了十分丰富的岩矿心等实物地质资料。这些实物地质资料不仅是危矿勘查工作的实物成果和见证,而且是指导进一步工作的重要信息资源。为了管理利用这些实物地质资料,在危矿专项支持下,国土资源实物地质资料中心开展了实物地质资料采集与成果集成工作。根据危矿专项的总体部署,从危矿勘查项目中,选择150个左右矿山,收集钻孔岩矿心,并采集系列标本和大标本,建立危矿专项和中国典型矿床的实物地质资料成果体系。内蒙古四子王旗白乃庙铜矿是其中之一,在有关单位和专家协助下,已完成岩矿心、系列标本、大标本采集工作。本文对此进行总结,供进一步工作参考。
一、矿床地质背景与矿床成因
白乃庙铜矿位于内蒙古自治区四子王旗白音朝克图苏木境内。
白乃庙铜矿床为变质岩层状铜矿床,矿体产于白乃庙群的绿片岩系之中,铜矿化呈近东西走向。主要工业矿体除集中分布于白乃庙附近外,在白乃庙以东的谷那乌苏也见同类矿化。根据航磁解释推断,这两处含矿岩系在深部可能相连,向西延至白乃庙以西20公里左右。
1、地层
白乃庙群呈近东西走向,倾向南。其岩性在区内可分为两类:绢云长英片岩和绿片岩。除这两类岩石外,还偶夹极少量的大理岩等。白乃庙群岩性变化频繁,即使在相邻勘探剖面之间,小层也难于逐层对比。白乃庙群分为三个构造岩性段:第一、三段为绿片岩,第二段为绢云长英片岩段。矿区内还分布有中上志留统徐尼乌苏组、二叠系三面井组和侏罗系等。
2、构造
(1)褶皱
白乃庙群的三期褶皱方向均为EW向。白乃庙断裂以西为一同斜背形,以东为一“单斜”。
(2)断裂
主要有两条。一是白乃庙断裂,呈NE向斜贯全区,倾向NW,倾角50°-70°,部分近直立,是一条由于多期活动形成的长达20公里的断裂。另一条是沿中上志留统底部不整合面发育的近EW向的脆韧性断裂,具滑脱推覆性质,也是多期活动的断裂。这两条断裂均与金矿化有关。
(3)韧性剪切带
白乃庙群普遍经历一次以韧性剪切为特征的动力变质作用。这些韧性剪切带,一般平行S2顺层展布。其特点是将原来已形成的变质矿物等塑变拉长,使岩石片理化、糜棱化,形成一系列拉伸线理。韧性剪切具有由南向北逆冲性质。花岗闪长斑岩也同样经历了这一期韧性剪切变形,形成一系列与围岩产状协调一致的韧性剪切带。矿区南缘中上志留统徐尼乌苏组不发育,因此韧性剪切作用发生于花岗闪长斑岩之后、上志留统以前。
3、侵入岩
矿区内有石英闪长岩及斜长花岗岩分布。石英闪长岩主要分布于矿区东北部,侵入于白乃庙群及白音都西群中。斜长花岗岩呈脉状侵入于矿区北部的白音都西群和石英闪长岩中,在金矿区中部有零星出露,与金矿化有密切的成因联系。
4、矿体产状及矿石成分
白乃庙铜矿体均产于韧性剪切带内,产状受韧性剪切叶理控制;但矿化最强的部分并不一定与变形最强的剪切带重合,同时韧性剪切带也并非都有矿化。矿区分南、北两个矿带。南矿带由Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅹ和Ⅺ矿段组成,矿体主要产于绿片岩内,呈似层状产出,其产状与围岩叶理基本一致。矿体走向一般为EW-NW,倾向S-SW。北矿带由Ⅷ、Ⅸ、Ⅻ、ⅩⅢ4个矿段组成,矿体主要赋存于变英安质熔岩内,走向一般为EW-NWW,倾向S-SSW。无论是南矿带,还是北矿带,均表现为典型斑岩矿床的矿化分带特征,钼矿体总是分布于整个矿体的中心部位,且偏靠下部。
南矿带的矿体长几十米至四百多米,厚几米至几十米。Ⅱ、Ⅴ矿段呈连续的似层状产出,厚度及品位沿走向、倾向均较稳定。Ⅲ矿段特别是Ⅵ、Ⅶ矿段以多层分布的小矿体为特征,矿体呈似层状、透镜状产出,具复合分叉尖灭再现现象,厚度及品位变化较大。
北矿带以Ⅷ矿段为最好,矿体规模较小,长几十米至二百余米,厚1米至十几米。矿体的厚度和铜钼含量变化大,矿石品位较贫。
矿石可划分成变英安质熔岩型矿石和绿片岩型两种。矿石矿物成分达40多种,其中金属矿物有17种,非金属矿物有20多种。有用组分除Cu外,Mo、Au均具重要价值。金属矿物以黄铁矿、黄铜矿为主,脉石矿物以石英为主。两种类型矿石矿物成分相同。两种类型矿石中黄铁矿都可分为粗粒及细粒两种。
北矿带的Cu、Mo含量高,Au含量低,而南矿带则是Cu、Au含量高,Mo含量低(表1)。
表1 南、北矿带Mo、Cu、Au含量
矿 带 |
矿 段 |
元素含量 |
||
钼/% |
铜/% |
金/×10-6 |
||
南 矿 带 |
Ⅱ |
0.032 |
0.98 |
0.701 |
Ⅲ |
0.6017 |
0.71 |
0.75 |
|
Ⅴ |
0.022 |
0.49 |
0.15 |
|
Ⅵ |
0.035 |
0.50 |
0.07 |
|
Ⅶ |
0.55 |
0.14 |
||
平均含量 |
0.0265 |
0.646 |
0.36 |
|
北 矿 带 |
Ⅻ |
0.033 |
0.45 |
0.03 |
ⅩⅢ |
0.041 |
0.52 |
0.05 |
|
Ⅷ |
0.048 |
0.54 |
0.04 |
|
平均含量 |
0.041 |
0.50 |
0.04 |
(据103队资料整理)
5、蚀变与矿化
(1)蚀变类型
主要为钾化,此外还有绢云母化、绿泥石化、绿帘石化及碳酸盐化。
(2)蚀变分带
北矿带:以矿体为中心,形成钾长石化带(黑云母化带)→硅化带→绿泥石化带、绿帘石化带。
南矿带:以矿体为中心,向外依次出现钾长石化带→硅化、黑云母化带→绿泥石化、绿帘石化带。
(3)蚀变与矿化
矿化只与硅化带有关,硅化与铜(钼)矿化紧密共生,且所有金属硫化物皆与石英共生,其含量随着石英含量的增加而增多。
6、矿床成因
对南、北矿带分别进行C、H、O、S和Pb等稳定同位素研究结果表明,它们具有相似的组成及变化特征,表明南、北矿带具有一致的成因,其成矿物质和矿液主要来自岩浆。
据矿物包裹体研究结果,铜矿床形成温度为260~320℃。南、北矿带石英包裹体成分相似,成矿热液中阳离子以钙和钠为主,且钙的含量大于钠,挥发组分以氯为特征。矿区典型矿物共生组合为黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿和石英。成矿热液以富钙、硅、挥发组分氯及铜、钼矿质等为特征。表明矿床成因类型为海相火山岩型+热液改造。
据铅同位素研究结果,矿床成因类型为海底喷流+热液叠加。
二、接替资源勘查项目概况
1、矿山生产概况
白乃庙铜矿矿山设计采选能力41.25万吨/年,由于资源不足,实际生产能力27万吨/年。矿山正在开采的Ⅱ矿段的Ⅱ-1、Ⅱ-2矿体,被地表建筑物占压可采量120万吨,为防止地面塌陷,现只对Ⅲ-1矿体深部进行少量开采,Ⅱ-1、Ⅱ-2矿体已采深350米,高级储量已基本采完,中级储量仅为590.03万吨,去除建筑物和矿标占压量,可采储量仅为285万吨,依目前采选能力尚可勉强维持7年。
白乃庙铜业有限责任公司现有职工1200多名,当地居民6000多人,均依赖矿山为业。矿山原设计服务年限35年,现已生产近30年,属于资源严重危机矿山,急需寻找接替资源。
2、危矿勘查进展
为扩大矿山资源,延长矿山服务年限,自2005年开始实施白乃庙铜矿接替资源勘查项目。任务是对矿区Ⅱ号矿段深部开展勘查工作,大致查明矿体特征,探求资源量;对Ⅴ、Ⅵ号矿段开展找矿工作。
项目承担单位为内蒙古乌盟白乃庙铜业有限责任公司,勘查单位为内蒙古自治区第四地质矿产勘查开发院。
截止2006年底,完成钻探1622米、坑探155米。
取得的主要进展:
Ⅱ矿段深部坑探:深部940米标高中段沿脉探矿,完成155米,沿矿体掘进,矿体连续,走向两端尚未尖灭,矿体中部石门穿脉揭露矿体最大厚度为12米,矿体其他部位厚度6~8米,铜品位最高4.525%,平均1.03%,显示走向两端和深部的找矿空间及资源规模较大。
Ⅴ、Ⅵ矿段深部钻探:已完成6个孔,其中ZK62孔见矿进尺20米,铜品位0.66%;ZK619孔见三层矿,进尺厚度分别为0.3米、0.6米、1.0米,铜品位分别为0.3%,0.6%,1.089%,其余4个孔化验品位不详。
三、实物地质资料采集
本次工作采集整理3个钻孔岩矿心总长1034.95米,共计169箱,采集大标本4块、小标本40块,并收集了有关的图件及文字资料。
1、工作步骤
熟悉资料→专家咨询→现场调研→签订合同→采集包装→现场验收→运输入库。
2、钻孔岩矿心的选择
按照危矿项目办下发的实物地质资料汇交通知(危矿办【2007】4号),《内蒙古四子王旗白乃庙铜矿接替资源勘查》项目需向国土资源实物地质资料中心汇交实物地质资料。经现场考察发现,拟采集的钻孔岩心缺损较多,保存凌乱(见照片1、2、)。结合勘查项目钻孔见矿情况,经与监审专家、项目负责和实物地质资料中心主管领导商议,决定选取ZK601和ZK62孔,其中ZK601为完整孔,孔深303米; ZK62为不完整孔(含见矿层及顶部底板),孔深150米。为保证白乃庙矿区钻孔控制矿层及围岩的完整性及进一步研究的需要,经内蒙古国土资源厅同意,另外采集自治区出资勘查的保存完整的ZK60101孔岩矿心,孔深554.7m(见照片3)。采集的3个钻孔岩矿心总长1034.95米,共169箱。
照片1 存放的岩矿心
照片2 堆放的岩矿心
照片3 自治区出资勘查项目堆放的岩矿心
3、配套岩矿心标本及大标本采集
按成矿类型和矿体与围岩的关系采集典型配套岩矿石标本40块,每块标本按技术要求进行编录,并绘制采样位置图。采集大型矿石标本4块,其中氧化矿2块、原生矿2块。
(1)矿石大标本采集要求
①原生矿石大标本采集
要求采集矿石矿物含量较多部位,大标本上硫化铜(团块状、细脉侵染状及星散状)越多越好(照片4)。
大标本规格:
大于 长×宽×厚= 1.0×0.8×0.5(米)一块。
大于 长×宽×厚= 0.5×0.5×0.5(米)一块。
②氧化矿石大标本采集
要求采集孔雀石含量多、颜色鲜艳、块度较坚硬(照片5)。
大标本规格:
长×宽×厚=1.5×1.0×0.8(米)一块。
长×宽×厚=0.5×0.5×0.5(米)一块。
照片4 氧化矿采场
照片5 孔雀石化氧化矿石
(2)矿床围岩及矿石小标本采集要求
① 原生矿小标本
采集部位为:
顶板(2块)、近矿围岩(2块)、围岩(2块)、近矿层蚀变较强烈处(2块)。
底板:与顶板一致,采集4处、8块。
矿体:团块状(2块)、侵染状(2块)、星散状(2块)、其它(4块),合计10块。
小标本规格:长×宽×厚大于20×15×10(厘米)
②氧化矿小标本
要求孔雀石含量多、艳丽、较坚硬。规格不小于:30×20×10 (厘米),共10块。
(3)标本编录、登记
按技术要求进行编录,并编制采样位置图及标本登记表(见图1、图2、表1)。
标本登记表内容:编号、采集位置、矿石(岩石)名称、矿石块数、位于块体位置、采集人、采样日期。
(4)包装
小标本用包装纸(塑料袋)包装后装入标本箱;大标本用钢座架承载,用细钢丝绳或8#以上铅丝线固定于运输车上,配备吊载钢丝绳。
4、相关资料
收集下列主要相关资料:
(1)3个钻孔的原始地质编录资料;经过缩减的岩心,要注明缩减情况。
(2)按钻孔施工时所属的项目工程,提供下列主要相关资料:矿区地质图、钻孔工程布置图、钻孔所在勘探线剖面图、钻孔地质编录和柱状图、勘查报告(相关部分);上述资料可以是电子文档或复印件。
5、清理包装要求
(1)岩心表面清理干净,不能有尘土、污泥等。碎块岩心装入结实的塑料袋,
包装后,放置在相应位置。岩心箱内格尺寸应与岩心的直径尺寸相匹配。
(2)检查核实存放岩矿心的总箱数是否与地质编录一致,岩心箱外顺序编号是否连续准确、清晰;如存在问题请地质编录人员与岩心采集人员一起现场查
对解决。
(3)逐箱检查每个岩心箱内的岩心排放顺序是否正确;岩心牌记录内容是否齐全,与地质编录是否一致;岩心牌放置位置是否准确,检查无误后方可包装。不清楚的岩心牌要根据岩心的回次记录、地质编录、上下回次牌等,重新填写。
(4)需要更换岩心箱时,必须按照岩心的上下顺序依次倒箱。倒箱后,需要在新的箱体外注明岩心的孔号、箱号、深度、回次等内容。
(5)对岩心箱内的岩心加固包装。岩心包装以箱为单位进行,每箱内的岩心以单格长度为单位使用尺寸适合的塑料薄膜按原长度包裹好,再用宽胶带封缠固定;注意一定按照岩心顺序排开,岩心牌要放在原位置,不能错位。每格内的岩心包好后放回原位,使用记号笔在包好的每格岩心左侧用记号标注岩心上、下顺序。
(6)岩心箱内每格岩心包裹好放回原位后,采用与岩心箱体大小一致的五合板加盖封存,采用铁丝以及打包机加固。10个为一组分组包装,用铁丝以及铁钉打包加固,底板材料和厚度要能承受装卸(照片6)。
(7)岩心箱在存放、运输、装卸过程中始终要按编号顺序堆放,正面朝上,不能倒置和混乱。
(8)填写岩心采集清单(表2),以便入库核对。
(9)运输时要使用帆布苫盖,缆绳固定,防止岩心箱因滑动造成散乱。
照片6 岩矿心现场包装
图1 原生矿标本采集位置分布图
图2 氧化矿标本采集位置分布图
表1 白乃庙铜矿标本登记表
标本编号 |
采集位置 |
岩矿名称 |
标本块数 |
位于矿体位置 |
|
NMBND001-1 |
二矿段1010m |
绿片岩硫化铜 |
1 |
矿体内 |
|
NMBNX001-2 |
二矿段1060m |
绿片岩硫化铜 |
1 |
矿体内 |
|
NMBND002-3 |
六矿段地表 |
绿片岩氧化铜 |
1 |
矿体内 |
|
NMBNX002-4 |
六矿段地表 |
绿片岩氧化铜 |
1 |
矿体内 |
|
NMBNX003-5 |
二矿段940m |
绿片岩硫化铜 |
2 |
矿体内(团块状) |
|
NMBNX003-6 |
二矿段1110m |
绿片岩硫化铜 |
2 |
矿体内(侵染状) |
|
NMBNX003-7 |
二矿段1060m |
绿片岩硫化铜 |
2 |
矿体内(星散状) |
|
NMBNX003-8 |
二矿段1060m |
绿片岩硫化铜 |
4 |
矿体内(同构造不同成分) |
|
NMBNX004-9 |
二矿段940m |
绿片岩 |
2 |
顶 板 |
顶板 |
NMBNX004-10 |
二矿段940m |
绿片岩 |
2 |
近矿围岩 |
|
NMBNX004-11 |
二矿段940m |
绿片岩 |
2 |
围岩 |
|
NMBNX004-12 |
二矿段940m |
绿片岩 |
2 |
近矿层蚀变较强处 |
|
NMBNX004-13 |
二矿段940m |
绿片岩 |
2 |
底 板 |
底板 |
NMBNX004-14 |
二矿段940m |
绿片岩 |
2 |
近矿围岩 |
|
NMBNX004-15 |
二矿段940m |
绿片岩 |
2 |
围岩 |
|
NMBNX004-16 |
二矿段940m |
绿片岩 |
2 |
近矿层蚀变较强处 |
|
NMBNX005- (Y1-Y10) |
六矿段地表 |
绿片岩氧化铜 |
10 |
矿体内 |
采集人:梁占明等 日期:2009年5月
表2 内蒙古自治区四子王旗白乃庙铜矿危机矿山接替资源找矿项目岩心采集清单
采集钻孔 |
ZK601、ZK62、ZK60101三个钻孔 |
|
ZK601 |
全孔采选,孔深:330.06米,共40箱(5捆) |
|
ZK60101 |
全孔采选,孔深:554.71米,共114箱(15捆) |
|
ZK62 |
矿层及顶底板:150.18米,共15箱(2捆) |
|
三个钻孔合计 |
1034.95米,共169箱(22捆) |
|
ZK601 |
第一捆 |
1~2箱 |
第二捆 |
3~12箱 |
|
第三捆 |
13~22箱 |
|
第四捆 |
23~32箱 |
|
第五捆 |
33~40箱 |
|
ZK62 |
第一捆 |
1~10箱 |
第二捆 |
11~15箱 |
|
ZK60101 |
第一捆 |
1~3箱 |
第二捆 |
4~11箱 |
|
第三捆 |
12~19箱 |
|
第四捆 |
20~27箱 |
|
第五捆 |
28~35箱 |
|
第六捆 |
36~43箱 |
|
第七捆 |
44~51箱 |
|
第八捆 |
52~59箱 |
|
第九捆 |
60~67箱 |
|
第十捆 |
68~75箱 |
|
第十一捆 |
76~83箱 |
|
第十二捆 |
84~91箱 |
|
第十三捆 |
92~99箱 |
|
第十四捆 |
100~107箱 |
|
第十五捆 |
108~114箱 |