浅析罗家坪金、多金属矿区深部成矿的潜力_胡玉红.pdf

2020年第11期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-01-08 作者简介 胡玉红 （1984-） ， 男 （汉族） ， 甘肃靖远人， 高级工程师， 现从事地质勘查工作。 浅析罗家坪金、 多金属矿区深部成矿的潜力 胡玉红* （山西省地质勘查局二一一地质队， 山西 忻州 034000） 摘要 对罗家坪矿区区域成矿条件、 矿区成矿条件、 矿床成因及找矿标志进行了分析， 总结出罗家 坪矿区深部金、 多金属矿成矿的潜力。 关键词 罗家坪金、 多金属矿区； 成矿条件； 矿床成因； 深部成矿的潜力 中图分类号 P57 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202011-0131-04 1概述 罗家坪金、 多金属矿区属于金、 多金属矿化较有利 的区域， 经过前期普查工作， 我们已对矿区内浅部的金 矿 （化） 体进行了大致了解， 但深部的含矿性却知之甚 少。今后若能利用已有的成果， 运用新的成矿理论， 总 结矿区的成矿规律， 有针对性地进行下一步勘查工作， 极有希望在矿区深部找到有价值的金、 多金属矿体。 2区域成矿条件分析 2.1区域地质背景 罗家坪矿在区域上地处华北断块 （Ⅱ级） 吕梁太 行断块 （Ⅲ级） 五台山块隆 （Ⅳ级） 的五台山穹状隆起 滹沱河新裂陷的结合部， 出露地层主要有五台群朱家 坊组， 中元古界长城系高于庄组一段， 新元古界青白口 系景儿峪组， 早古生界寒武系下统毛庄组， 中统徐庄 组、 张夏组和下统固山组， 新生界古近系渐新统繁峙玄 武岩及第四系下更新统、 中更新统、 上更新统和全新 统。 区域内褶皱构造主要为二期， 即五台期和恒山期， 其中五台期褶皱包括前庄旺穆家庄背形和朱家坊向 形， 恒山期褶皱包括土岭背形和牛家川上温庄向 形。区域内断裂构造较发育， 以两条北西向大断裂 （义 兴寨断裂、 龙山断裂） 构成本区断裂的基本格架。断裂 构造活动的同时伴有大量中酸性酸性岩浆岩的侵 入， 控制了中生代岩体的产出和义兴寨辛庄金矿带 的展布。 区域内岩浆岩发育， 出露面积较大， 从基性酸 性， 从侵入喷出皆有分布， 分属前五台、 五台、 吕梁和 燕山四期。前五台期和五台期岩浆岩分布最广， 构成 本区的基底； 吕梁期岩浆岩主要有基性变辉绿岩脉， 酸 性花岗岩株、 花岗岩脉以及呈脉状产出的花岗伟晶岩； 燕山期岩浆活动极为频繁， 构成一系列由中酸性到酸 性岩浆岩分布区， 且表现为多期次和穿插关系复杂的 特征， 形成了金、 银、 铜、 铅、 锌以及铁、 钼等矿产及矿 化。 区域地质总的来讲地层分布简单， 岩浆活动频繁， 导矿、 控矿、 储矿构造发育， 矿产种类较多。 2.2区域地球物理特征 2.2.1重力场特征 矿区位于滹沱河断陷和雁门关凸起的重力梯度带 内,其重力场由-112～-122mgal等值线向高值同向弯 曲构成一轴向近东西的重力低异常区。研究结果表 明， 该重力低异常区基本上代表了孙庄闪长杂岩体的 隐伏范围。区内重力场特征是孙庄杂岩体沿重力梯度 带侵位并在该梯度上造成重力低叠加的结果。 大范围的重磁解译结果表明， 区域性构造时序为 东西向北东向南北向北西向， 其中北西向构造 控制着燕山期岩浆岩和众多含金地球化学异常的空间 分布， 是区内长期活动的重要导岩、 导矿构造。两条航 磁解译上延5km有显示的北西向的线状构造束切割环 形重磁异常， 正好构成希腊字母 “φ” 形构造。 重力场异常面积较大， 可以断定孙庄下伏闪长岩 体较大， 义兴寨、 孙庄出露的次火山岩体只是其上部的 出露的细小分支。罗家坪矿区位于该异常东部， 指示 矿区深部存在隐伏闪长岩体， 推测为金、 多金属矿的成 矿母岩。在贯穿闪长岩体及地表的构造蚀变带中、 闪 长岩体及外围的接触蚀变带中具备形成金、 多金属矿 131 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 的条件。 2.2.2航磁异常特征 孙庄航磁异常曲线圆滑， 呈多峰值， 平面图上以 200γ等值线封闭， 呈马蹄形， 南北长 5.6km， 面积 28km2， 异常北部梯度较陡， 伴有相对降低带。根据异 常梯度变化特征可以看出， 闪长岩体向东和向南两个 方向延深大， 推测闪长岩体是从南东向北西侵入的。 罗家坪矿区西南方向的磁异常特征明显， 推测矿区的 金、 多金属矿的形成与深部的闪长岩体有关。 2.3区域地球化学特征 2.3.1水系沉积物特征 水系沉积物调查和分析结果表明， 义兴寨辛庄 金、 多金属异常面积达67.2km2， 而且异常强度高， 元素 组合好。区内存在着Au、 Cu、 Pb、 Zn、 Ag、 Mo、 Bi异常， 其中Bi、 Ag、 Cu异常以出露的孙庄闪长杂岩为中心， 空 间上呈环状分布， 反映了一种较完好的与孙庄杂岩侵 位有关的热晕蚀变分带。Pb、 Zn、 Mo异常则不同， 空间 上呈北西向线状展布， 并叠加在Bi、 Ag和Cu环形异常 带内， 从而构成一种地球化学 “φ” 形构造。Pb、 Zn、 Mo 异常的线状展布趋势与航磁异常解译的构造束完全一 致。在异常范围内发现义兴寨金矿、 辛庄金矿等大型 矿床。罗家坪矿区位于该异常东南部， 金、 多金属矿成 矿条件良好。 2.3.2重砂异常特征 义兴寨金、 铜、 铅、 辰砂矿Ⅰ级异常位于罗家坪金、 多金属矿区西部， 该异常范围较大， 基本包括了义兴 寨、 辛庄、 孙庄等各个已知矿区， 金、 多金属矿体分布较 多。罗家坪矿区的南部位于土壤测量铅、 铜、 金Ⅰ级异 常区内， 说明本矿区金、 多金属矿成矿的潜力较好。 2.4区域成矿条件综合分析 罗家坪矿区区域上广泛分布有金、 多金属矿产的 矿源层， 导矿、 控矿、 储矿构造发育， 岩浆活动频繁， 为 成矿创造了有利条件。尤其是燕山期中酸性岩浆活 动， 对以金为主的多金属矿床的生成特别有利， 同时地 球物理、 化学特征较为明显， 其物化探异常与矿 （化） 点 相互吻合， 所以该区是寻找以金为主及银、 铜、 铅、 锌、 钼等金属矿产的有利地段。根据以往地质工作的资 料， 义兴寨、 辛庄、 松涧几个矿区的岩金矿体主要赋存 于NW-NNW向构造断裂带中燕山期中温热液裂隙充 填交代形成的含金石英脉及蚀变带， 矿体与断裂带产 状一致， 为陡倾斜矿体。 本区成矿类型为斑岩型、 石英脉型 （热液充填、 蚀 变岩型） ， 义兴寨、 辛庄和松涧均为石英脉型金矿床 （点） 。其中义兴寨金矿已开采多年， 主要含金石英脉 带为5号、 6号脉， 已知5号脉走向355～357， 倾向北东 东南西西， 倾角80～89， 延长1900m， 延深1115m， 厚 度 0.05～2.99m, 平 均 厚 度 0.73m, 金 品 位 1.01～ 282.18g/t, 金平均品位14.35g/t； 6号脉走向356， 倾向 南西西， 倾角 78～85， 延长 1500m， 延深 850m， 厚度 0.10～1.37m,平均厚度0.59m， 金品位2.15～208.15g/t， 金平均品位15.65g/t。因为义兴寨矿区金矿体的延伸 较好， 所以今后还会继续开发利用深部矿体。罗家坪 金、 多金属矿区断裂构造与龙山断裂构造贯通， 含金石 英脉带与义兴寨金矿矿脉产状基本一致， 地表到深部 的导矿、 控矿、 储矿地质条件较好， 深部找矿潜力较大。 3罗家坪矿区成矿条件分析 3.1地质条件分析 罗家坪矿区内出露新生界第四系上更新统黄土和 全新统冲洪积地层。 罗家坪矿区南西部发育有8条北西向断裂， 在矿区 内出露长约2～630m不等， 断续延伸， 走向北西， 倾向 北东， 倾角一般70～85， 平均倾角75， 为矿区内主要 赋矿构造。断裂活动在时间和空间上与义兴寨燕山期 火山机构的发育、 演化及孙家庄闪长杂岩体的入侵均 有着密切的关系。断裂破碎带地表宽0.5～1.5m不等， 破碎带内含金石英脉宽几厘米至几十厘米， 石英脉均 呈黄褐色、 灰白色， 见褐铁矿化， 偶见蜂窝状； 石英脉两 侧均见灰白色、 灰黄色断层泥； 破碎带角砾成分均为变 闪长岩、 局部为石英斑岩， 呈棱角状、 次棱角状、 半浑圆 状， 砾径大小不一， 大者大于10cm， 小者小于1cm， 一般 1～3cm， 杂乱分布， 由细小岩屑、 泥质物胶结， 胶结疏 松。地表矿化蚀变主要有 高岭土化、 绢云母化、 褐铁 矿化、 硅化。围岩均为五台期义兴寨变闪长岩体。断 裂近地表均有民采痕迹， 矿区内的8条构造蚀变带经普 查工作验证4条含金、 多金属矿化， 推测为 山西省繁峙 县义兴寨辛庄金矿田大比例成矿预测 中隐伏断裂 构造的东延部分， 该组断裂深部与成矿母岩贯通、 形成 导矿通道的可能性极大。 岩浆岩主要分布于矿区的南部及西南部， 出露有 太古代五台期黑云母变闪长岩δ12、 吕梁期变辉绿岩 （βμ21） 燕山期石英斑岩脉 （λπ52） 、 石英脉 （q5） 。矿区西南 部出露7、 8、 9号石英脉， 分别赋存于北西向断裂F01、 F02、 F03内。石英脉均呈黄褐色、 灰白色， 见褐铁矿化， 偶见蜂窝状， 成分以石英为主； 石英脉两侧均见灰白 132 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 色、 灰黄色断层泥； 地表矿化蚀变主要有 高岭土化、 绢 云母化、 褐铁矿化、 硅化， 矿化蚀变均与金矿化关系密 切， 说明矿区深部成矿母岩的含矿性较好， 对金矿的形 成有利。 总之， 矿区地层出露简单， 岩浆活动频繁， 导矿、 控 矿、 储矿构造发育， 地质条件与中酸性、 酸性次火山岩 有关， 金、 多金属矿化体赋存于成矿母岩顶部及接触带 附近， 符合斑岩型金矿的地质特征， 说明本矿区对金矿 的形成有利， 矿区深部的成矿母岩外围接触带至地表 形成热液蚀变型、 石英脉型矿床的潜力较大。 3.2矿化体的特征 通过地质填图发现8条蚀变带 （脉） ， 分别为F01、 F02、 、 F08。其中F01、 F02、 F03、 F04蚀变带 （脉） 含金、 多金 属矿化。 通过钻探工程验证， 金、 多金属矿 （化） 体埋深78～ 584m， 赋存标高 708～1266m， 呈似层状或透镜状产 出。矿区内出露长度2～631m， 延深48～490m。金矿 化体厚度0.06～0.17m， 品位0.94～2.70g/t， 铜矿 （化） 体 厚度0.66m， 品位0.421， 锌矿 （化） 体厚度0.77m， 品位 0.568。矿化体厚度虽小， 但沿断裂矿化蚀变连续分 布， 品位变化不大， 由此可以推断矿区深部成矿母岩及 其接触带、 与成矿母岩贯通的断裂构造蚀变带内成矿 条件良好， 具有形成金、 多金属矿体的前提条件。 通过地表物、 化探剖面测量工作， 发现罗家坪矿区 浅部矿的富集与构造相关， 金元素明显的高值区段对 应石英脉的分布区域。以往的采金硐均位于构造蚀变 带及石英脉上， 可见矿区内金矿的成矿条件良好， 找矿 工作的重心应放寻找深部含矿构造蚀变带、 成矿母岩 顶部及接触带上。 通过激电测井及井中激电方式方位测量， 高极化 电性层主要由矿区构造蚀变带内褐铁矿化和黄铁矿化 引起。 罗家坪矿区含矿岩性为构造角砾岩、 黄铁矿化变 闪长岩。原生矿呈灰色， 中细粒结构、 碎裂结构， 块状 构造为主。氧化后呈红褐色、 灰色， 蜂窝状构造。黄铁 矿多呈星散稀疏浸染状、 团块状或细脉状分布， 闪锌 矿呈团块状分布， 偶见浸染状。矿石矿物主要为黄铁 矿、 辉铜矿、 磁铁矿、 方铅矿、 黄铜矿， 金属矿物约占矿 石总矿物的2～6。脉石矿物主要为斜长石， 少量角 闪石、 黑云母、 石英、 绿帘石， 偶见辉石和锆石。 罗家坪矿区矿石的自然类型据野外观察和室内光 片鉴定， 含矿矿物分别为原生自然金和银金矿， 所以金 矿石的自然类型为富金富硫化物石英型原生矿 石； 金矿石的工业类型根据矿石矿物成分、 结构、 构造 和分布特征， 划分为以金为主的伴生硫矿石。 矿体围岩为构造角砾岩及黄铁矿化变闪长岩， 近 矿围岩具有钾化、 硅化， 高岭土化、 轻微黄铁矿化。含 金量低微， 一般在0.1010-6以下。与矿化有关的蚀变 为硅化、 黄铁矿化， 钾化与较单一的高岭土化都不能形 成工业矿体。 总之， 通过对地表及浅部矿化体的追索控制， 总结 出矿区内的金、 多金属矿化与断裂及热液密切相关， 矿 化特征与义兴寨金矿基本一致。义兴寨矿区位于隐伏 孙庄岩体的北部， 罗家坪矿区位于义兴寨矿区及隐伏 孙庄岩体的东部， 不难看出隐伏的孙庄岩体为义兴寨 金矿区与罗家坪矿区的成矿母岩， 两个矿区成矿条件 均符合斑岩型成矿模型。通过与义兴寨金矿进行类 比， 推测矿区深部成矿母岩顶部及接触带的含矿性较 好， 从成矿母岩到地表之间形成金、 多金属矿产的潜力 较好。 4罗家坪矿区矿床成因及找矿标志 4.1矿床成因 罗家坪矿区根据岩浆的活动过程及其矿化过程， 可以看出主要成矿阶段为热液阶段； 根据围岩蚀变的 特征， 可以确定矿区成矿是以中低温热液为主， 浅部矿 床属中低温热液充填金多金属石英脉型金矿床。通 过金、 多金属矿化连续分布的现象及类比周边已知矿 区的矿床特征， 推测罗家坪矿区深部矿床为斑岩型金 矿， 金、 多金属矿体赋存于成矿母岩顶部及接触带、 从 成矿母岩到地表之间的导矿、 储矿、 控矿构造中。 4.2找矿的标志 通过地质工作情况可以看出， 本区的断裂构造带 中及两侧地段； 燕山期中酸性岩浆活动频繁区； 围岩蚀 变较强的地区， 尤其是硅化、 高岭土化、 多金属矿化区； 激电ηs异常和化探Au异常区是本区成矿的有利部位。 5结论 通对罗家坪矿区区域成矿条件、 矿区成矿条件、 矿 床成因及找矿标志进行分析， 可以推测出本区深部成 矿的条件较好， 具备斑岩型金、 多金属矿的成矿条件， 浅部的矿化现象为深部含矿的具体体现， 也是矿区深 部具备形成规模矿体的有力依据。本区深部矿体成矿 的有利部位为贯穿成矿母岩的断裂构造带及其两侧地 段； 深部燕山期中酸性岩浆岩分布区及围岩蚀变较强 （下转第135页） 133 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 腿上各1道， 所有工钢棚均上4道串梁、 拉杆， 梁上两道 串梁距梁头1.0m处各设一道， 腿上距棚底1.35m上一 道； 梁上两道拉杆距梁头450mm处各设一道， 腿上距 棚梁 0.85m 上一道， 每 5 架棚安设一组串梁， 距底板 500mm位置每架棚腿之间配合托梁打设护腿锚杆， 搭 接处托梁可重眼打设。 3注浆加固工艺 3.1注浆钻孔布置 采用风煤钻机（∅38mm2.0m2.0m2.0m 2.0m） 的螺纹钢钻杆、 ∅42mm的钻尖打眼。打眼时， 一人扶钻机， 两人监护， 选定位置后， 作业人员将钻尖 对准所要打设钻孔的位置。开启钻机缓慢将钻尖在规 定位置打出50mm深的孔后， 然后用力将钻杆钻入煤 壁。 一根钻杆打完后， 作业人员利用钻机的旋转顺势 将钻杆带出来。按下钻机停止按钮， 用联网丝可靠连 接第二根钻杆， 打眼直至6.5m深度。 3.2注浆施工工艺 待施工技术人员核实泵能正常运转后， 把A、 B两 组份的进料管插入吸料桶， 确保材料始终按1 ∶ 1配比混 合， 不能出现断料现象； 两种材料A、 B混合后有50℃～ 60℃的反应发热量， 但停止注浆后约1h， 材料与周围煤 壁温度一致， 并随时注意煤墙温度变化。施工顺序 标 记钻孔位置→凿岩机∅42mm钻头打孔→达到设计孔 深， 钻孔完毕， 退出钻杆、 钻头→压风排渣→连接封孔 器、 注浆管和注浆系统→封孔器插入钻孔封孔位置→ 制备双液浆液→开泵， 封孔再注浆→在往充填孔注浆 过程中， 必须注意观察泵及顶板、 煤壁， 当观察泵的压 力表的指示数值达到规定值或顶板、 煤壁有返浆不止 出现时， 可停止在该孔注浆→转移至下一孔； 如此循 环， 直至施工结束。注浆结束后， 将三通处B组分阀门 关上， 回液阀门打开。用A组分将三通、 混合管、 注浆 管冲洗5s， B液回流。在注浆过程中因长时间停泵造 成混合管堵塞后， 注浆输出管路会有压力， 泄压方法 为 打开注浆泵的回流阀门A和B进行卸压。阶段施 工结束， 做好泵的清理、 现场清理工作。 3.3注浆技术参数 本次注浆采用大成加固Ⅰ号加固材料。该材料为 双组分硅酸盐类材料， 分为A、 B两种组分混合而成； 具 有阻燃； 高渗透性、 高粘接性、 高强度 （不小于40MPa） ； 反应时间短； 强度提升快； 遇水仍能保持原有的反应特 性以保证粘接、 强度等效果； 不膨胀； 有较强的韧性； A、 B两种组分配比为1 ∶ 1 （体积比） ， 混合后有50℃～60℃ 的反应温度， 在停止注浆后1h， 材料与周围煤壁温度一 致。混合后的液体材料在高压泵的作用下进入岩体裂 隙， 高压 （5～8MPa） 促使材料在煤体裂隙里进行充分 扩散。材料凝固后将岩体凝结成一个整体， 进而有效 提高了支撑能力， 进而达到了保持岩体整体性和保持 巷道稳定的目的。 3.4注浆注意事项 本次注浆重点范围在煤墙片帮区段， 其他区段根 据工作面现场情况进行注射， 注浆泵以压风为动力将 混合浆液泵入煤体进行加固， 注浆时需要风压为 0.6MPa， 注浆额定压力为5～8MPa。孔深6.5m， 孔距 3.0m， 封孔器位置在孔口内2m处。根据现场实际情况 应及时调整注浆孔数， 确保对巷道破碎围岩有效加固。 4效果验证 7521回风巷 “注浆加固、 锚网工钢棚” 联合支护 方式， 从现场观察和收集的资料看， 效果如下 （1） 直至7521回风巷巷掘进完成， 陷落柱没有发 生异常现象， 说明采用 “注浆结合锚网工钢棚” 联合支 护方式方法治理陷落柱是安全可靠的[2]。 （2） 采用上述注浆技术， 有效降低了7521回风巷掘 进的风险， 提高了可控性。提升了煤矿的综合经济效 益[3]。 参考文献 [1]赵光荣. 复杂地质构造带高应力区破碎围岩注浆加固技术 研究与应用[J]. 煤, 2011, 20414-16. [2]宋超. 注浆技术在回采工作面过导水陷落柱中的应用[J]. 煤 炭科技, 2015464-66. [3]周岩. 巷道掘进中安全通过陷落柱破碎区技术的应用[J]. 山 西煤炭, 2008, 28137-38. （上接第133页） 的地区， 尤其是硅化、 高岭土化、 多金属矿化地区； 地表 激电ηs异常和化探Au异常区的深部。今后若能在本矿 区的上述区域运用新的斑岩成矿理论进行找矿工作， 深部发现金、 多金属矿体的潜力巨大。 参考文献 [1]赵福庆， 等.1/5万柏家庄幅区域地质调查报告[R]. [2]徐开礼,朱志澄.构造地质学[M].2版.北京地质出版社,1989. [3]胡玉红.郑大伟.霍志辉， 等.山西省繁峙县罗家坪金、 多金属 矿普查地质报告[R].山西省地质勘查局二一一地质队,2019. 135 ChaoXing