水口山矿田地质勘查及找矿方向

水口山矿田地质勘查及找矿方向

湖南省常宁水山市享有“世界著名油漆之都”和“中国第一家回族工业摇篮”的美誉。矿区的开采史远可追溯到宋代，当时以开采银矿为主。近可及清朝，1896年收归官办，设矿务总局，开采黑白铅矿(旧时称锌为白铅)。后因战事破坏，到解放时，矿山面临“洞老山空”的局面，处于全面停产状态。1953年，开始恢复采矿。经过几代人的努力，水口山有色金属有限责任公司(原水口山矿务局)现已发展成集采矿、选矿、冶炼为一体，并以铅锌铜和贵金属冶炼、加工为主的大型有色金属联合企业。公司现有员工12000人，拥有60万吨（矿石量）采选、20万吨（金属量）铜铅锌冶炼、1000公斤黄金和300吨白银的生产能力，是湖南省11家重点优势企业之一。进入新世纪后，矿山资源危机明显，原所辖的四个矿山中的鸭公塘、老鸦巢、柏坊已关闭或即将关闭停产。唯一正在生产的康家湾铅锌金银矿，保有储量不足五年。如何确保老矿山常盛不衰并不断发展，是广大地质工作者及矿山工作人员亟待解决的难题。1水口山矿区的矿产地理论1.1p2pd沉积型水口山矿田处于南岭成矿带中段北缘、邵阳—郴州北西向构造带,株洲—江永北东向深断裂与耒阳—临武南北向构造带和羊角塘—水口山—五峰仙东西向壳断裂带的交汇部位。区内出露地层为泥盆系上统、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系，沉积总厚度达3000多m。其中二叠系下统栖霞组(P1q)主要为含炭质条带状灰岩、含燧石灰岩，是本矿田内铅锌铜金银矿的主要赋矿或容矿层位之一；当冲组(P1d)由一套含锰硅质岩、硅质泥岩、泥灰岩、泥质页岩组成，是本区金矿主要赋矿层位；上统斗岭组(P2dl)为一套炭质页岩、粉砂岩、砂岩组成，是矿田内成矿的主要屏蔽层，局部见矿化。矿区内构造线为南北向，褶皱、断裂构造发育。褶皱构造主要有石坳岭倒转背斜、仙人岩倒转背斜、鸭公塘倒转背斜、康家湾倒转背斜等。这些倒转背斜轴部，往往是有色、贵金属矿的赋存部位。断裂构造以逆冲断裂组成双层结构推覆构造为主。主要有莲塘─石头排(F17)推覆断层、石坳岭─康家湾(F22)推覆断层、狮子岭─新盟山(F25)推覆断层。这几组推覆断层带，为矿田内有色贵金属矿的主要导矿构造。区内共发现大小岩体共72个，地表总面积约4.8km2裂带侵入，在矿田次级倒转背斜轴部和推覆构造带等有利部位定位，分为两大系列：一类岩性主要为花岗闪长岩、花岗斑岩，属燕山中期产物（143～160.7Ma）；另一类为次火山岩、火山岩，岩性为英安玢岩、安山质凝灰岩、火山熔岩、流纹岩、火山角砾岩等，为燕山晚期产物（129Ma）。可大致分为水口山花岗闪长岩区、老盟山英安质杂岩区、新盟山流纹岩区、大渔湾及大市花岗斑岩区。这些岩浆岩均具有侵入浅、外压低、温度高、爆发式侵入等特征，与本区域内铅锌金银矿成矿极为密切。此外，在老盟山深部（地表下600m）钻孔揭露到辉长橄榄岩。1.2采矿和分配规律1.2.1鸭公塘浅部、大园岭、称样品岭矿矿田内矿产以有色金属矿产、贵金属矿产为特点。共发现了11个主要矿床，分别为康家湾、老鸦巢、鸭公塘、中区、仙人岩、石坳岭、龙王山、新塘(老鸦巢浅部)、老虎岩(鸭公塘浅部)、大园岭、称砣岭等，矿田西侧还有柏坊铜矿等。矿田内矿床类型可分为：Ⅰ内生矿床A.接触交代型a.矽卡岩型铁、铜、硫或铅、锌、铜、硫矿床（中区、鸭公塘）b.高、中温热液交代铅锌硫矿床（老鸦巢）B.中—低温热液矿床a.层间破碎硅化角砾岩热液交代充填型铅锌金银矿床（康家湾）b.隐爆角砾岩热液充填型金矿床（老鸦巢金矿床）c.浅成低温热液（热泉硅帽）型金矿床（仙人岩金矿床）Ⅱ外生矿床A.铁帽型金矿（龙王山金矿）B.含砾黑色粘土型金矿（新塘、老虎岩、大园岭、称砣岭等）1.2.2岭至白泥冲矿矿田内矿床分布可划分为3个近南北向的成矿带。(1)中部金、铅、锌、银、铜成矿带：以F22推覆断层带为中心，南起石坳岭，经仙人岩、大园岭至白泥冲，已探明的矿床基本上产出于该带上，从南向北，有石坳岭铅锌矿、仙人岩金矿、龙王山金矿、中区铜锌硫矿、老鸦巢铅锌金硫矿、康家湾铅锌金银矿等。(2)西部金、铅、锌成矿带：以F17推覆断裂带为中心，包括燕子冲、大渔湾、陈家岭等矿化异常区，具有金、铅、锌矿找矿前景。(3)东部金、铜、铅、锌成矿带：以F25断裂带为中心，包括茶盘塘、新盟山、茭河口等矿化异常区，是寻找与火山—次火山岩有关的矿产有利地段。1.2.3金矿床成矿条件矿田内矿床多沿倒转背斜轴部、推覆断层带及岩体周边分布，大致呈现出近地表为金矿、中深部为铅锌硫金银矿床、深部为铅锌铜矿的特征，表现出深源浅成“三层楼”式的定位模式，反映了水口山矿田形成于一个稳定热源中和同一个矿化中心多期次叠加的格局。各类矿床的主要找矿标志为：(1)浅成低温热液（热泉）型金矿、铁帽型金矿、含砾黑色粘土型金银矿床，主要围绕地表岩体接触带或构造推覆体出露的浅部地段产出。找矿标志是热泉硅帽、铁帽、黑土夹角砾、红土化、褪色化带；以金为主的次生晕异常发育。该类矿床具有氧化程度高、品位低、大吨位、易采选（可露采）的特点，经济价值高。(2)与燕山晚期火山—次火山有关的低（中）温热液铅锌金银矿床，以隐爆角砾岩型和与推覆构造有关的硅化角砾岩矿床为主，定位于二叠系当冲组硅质岩与栖霞组燧石灰岩之间的角砾岩带和栖霞组含燧石灰岩与下伏灰岩的热水岩溶界面之上；物探标志是呈现出低阻异常和-150～-2000mv梯度异常（反映隐伏背斜和地热水活动带）；围岩蚀变标志：蚀变类型多，有硅化、高岭土化、蒙脱石化、伊利石化、绢云母化、绿泥石化，其中硅化、蒙脱石化-伊利石化和绿泥石化与矿化密切相关。(3)与燕山中期花岗岩类侵入作用有关的矿床，以接触交代型铁铜铅锌矿床为主，主要成矿条件是深源含矿岩体侵位于倒转背斜轴部的碳酸盐地层的“三角地带”中。主要标志是：地表出露岩体和中高温蚀变体（硅化、大理岩化、矽卡岩化、角岩化等），重力、磁异常高并呈面状分布，地球化学异常浓集中心明显，分带清晰。2经过计算，历史遗迹的回顾与经验的总结2.1康家湾铅锌金矿发现的意义该矿田地质调查工作始于1915年，先后有徐懋儒、邝荣先、王恒升、谢家荣、程裕琪、黄汲清等老一辈地学专家来水口山考察，但系统的地质勘查工作始于新中国成立以后，由湖南省有色地质勘查局217队(原属于重工业部、冶金工业部、中国有色金属工业总公司)完成。大致可分为五个阶段。第一阶段：找“岩体超覆”地段矿床。1955年，217队进驻水口山矿区时，资源已近枯竭，铅锌保有储量不足3万吨。217队首先在老鸦巢老采区开展工作，发现与成矿有关的岩体呈磨菇状，在岩体超覆并且产状急剧变化与不纯大理岩及相关断裂交接处富集成矿，由此总结出“超覆成矿”的新认识。据此，重新对老鸦巢矿段开展勘查，首次改变了找接触带矿由外接触带向内接触带打钻的惯例，而是从岩体向下打，找到了矿山即可利用的富矿体，一举探获铅锌金属量16万吨、硫铁矿136万吨，伴生金6.6吨。打破了“硐老山空”、“找矿无望”的错误结论，使保有铅锌储量仅2.64万吨的水口山铅锌矿绝处逢生，扭转了资源不足、濒临关闭的局面，矿山选厂规模由9万吨/年扩建至28万吨/年。第二阶段：找“三角地带”矿床。始于1960年代，在总结“岩体超覆成矿”规律的同时，发现矿体主要受倒转背斜倒转翼控制，岩体沿背斜轴部侵入，超覆于灰岩之上，上有砂页岩作盖层，进而总结出“三角地带成矿”（即倒转背斜+岩体超覆+砂页岩盖层）的规律，在老鸦巢矿区的北西侧和南西部相继发现了鸭公塘和中区两个隐伏矿床，其中鸭公塘探获铅锌29万吨、铜3.17万吨、黄铁矿116万吨，伴生金6.7吨，中区铅锌铜10万吨、黄铁矿3200万吨（均为勘探储量）。矿山规模又一次扩大，选厂扩建至88万吨/年。第三阶段：找“康家湾式”隐伏矿床。1970年代，集中地、物、化科技人员开展隐伏矿床预测研究，发现矿区有利成矿岩层、倒转背斜及相关断裂可形成平行或斜列产出，其间被较开阔的向斜所隔开。由此判断在水口山本区的东北侧康家湾地段下应有这种有利的隐伏成矿构造，并与其成矿相关的断层活动应截穿红层，因而确定在此寻找隐伏矿床。但此地段不仅地表无任何矿化显示，也无容矿岩层出露，全被白垩系红层所覆盖，为此有针对性地采用当时较先进的物化探工作。通过填图发现康家湾区段有NE向F22号断层通过，并有小岩体分布，这表示在该断层附近红层下有隐伏背斜。化探在F22号断层两侧出现铅、银、汞、氟异常。物探电测深确定这一带红层厚度约220～300米，预示其下为二叠系下统栖霞组、当冲组等有利容矿岩层。据此217队大胆探索，1975年投入构造找矿孔，连续施工了6个钻孔，未揭露到工业矿体，但地勘人员信心毫不动摇，终于在1976年10月第七孔(328号钻孔)于391m处见矿，探到“红层”掩盖下的厚38m的隐伏铅锌硫铁矿，拉开了康家湾铅锌金银矿的勘查序幕。1982年完成矿区详查，提交了《湖南省常宁县水口山矿田康家湾铅锌金矿区评价地质报告》，共探获铅锌金属量139万吨、金46吨、银1600吨。在勘查过程中，当时的水口山矿务局按康家湾新模式，迅速建成一座年处理矿石量40万吨的新矿山。康家湾铅锌金银矿的发现是217队在水口山地区寻找深埋隐伏矿的重大突破，使水口山矿务局初步摆脱了“米少锅大”的窘境，成为水口山矿务局经济支柱之一。第四阶段：金银矿床找矿。自1980年代开始，在铅锌找矿不断取得进展的同时，加强了成矿新理论的学习研究，特别是系统地总结了国内外与岩浆岩、火山岩有关金矿的找矿模式，并请外国专家驻队讲课和现场指导，认识到水口山地区无论从成矿序列还是火山岩的专属性，本区都是具有极佳的寻找贵金属矿的前景。为此，矿田内找矿注重了对贵金属的勘查，进而发现并勘查了龙王山金矿，提交详查储量金4.6吨，平均品位Au4.57×10-6。并对老鸦巢老矿区重新进行金银查定，在铅锌矿体侧旁(铅锌矿体多已采空)发现独立的金矿体，探获金储量23.11吨，金品位（3.79～10.71）×10-6。证明水口山矿田不仅是以铅锌为主的大型矿田，而且是金银贵金属大型矿田，从而使水口山一举跃为我国有色、贵金属并举的重要资源基地。第五阶段：矿田内“二轮”找矿阶段。自1988年开始，在矿田内开展二轮找矿研究工作，历时8年，运用新技术和新方法开展立体勘查和深部填图。通过对地、物、化资料的更新，建立起水口山矿田240km2范围内负1km标高以上的地球物理、地球化学模型，运用现代成矿理论总结出水口山矿田“三层楼”找矿模式，在此基础上，提出仙人岩、新塘、大园岭为一级地表氧化金矿预测区，仙人岩倒转背斜深部、石坳岭隐伏背斜及康家湾矿区108线以南是寻找类似康家湾式PbZn矿预测区。近年来，经中国地质调查局地质调查项目（湖南省常宁市仙人岩—新盟山铅锌铜金银矿评价）工作，基本查明了浅成低温热液型金矿床（仙人岩）、含砾黑色粘土型金矿（新塘、老虎岩、大园岭）、隐爆角砾岩型金矿（老鸦巢），共计探获金资源量已超百吨，尤其是仙人岩浅成低温热液金矿床的发现，引起了国内外专家、同行及大型矿业公司的极大关注。近半个世纪以来，在水口山矿田内累计探获C+D级铅锌金属量197万吨、金102吨、银2400吨，黄铁矿3500万吨，另控制(333+3341)金资源量210吨，铅锌资源量60多万吨。由于成果显著，217队曾被国家授予功勋地质队光荣称号。2.2推动地质科学向科学发展(1）科技创新是地质工作取得突破的灵魂，大胆、适时、适量的工程投入是新矿床发现的关键。地质科学是一门实践性、探索性很强的科学，也是一门综合性、渗透性很强的科学，需要不断创新。水口山矿田的地质找矿工作每一次重大突破，无一不是新的理论、新的认识指导实践的结果。从矿田内找矿初期的“超覆成矿”理论，到“三角地带成矿”的新认识，从背斜控矿到贵金属成矿规律再到“三层楼”找矿模式，每一次认识上的突破和创新，都能带来地质找矿上的飞跃。然而，地质科学创新需要大量的野外地质找矿实践和科学实验作为基础，需要大量的工程进行验证和完善。水口山矿田五十多年找矿仅钻探工程就累计投入18万多m。如果没有大量的工程投入，水口山矿田的找矿步伐也不会一直向前迈进。造成目前矿山资源保障能力不强的直接因素，是自1980年代以来很长一段时间内，由于重视不够、投入不足、功能不强、人才缺乏，在成矿理论、找矿方法等方面创新点不多，或者即使有也不能得到应用。如对水口山矿田的二轮找矿研究，地勘部门在1995年业已完成，大量的预测靶区得不到验证，使创新成为“纸上谈兵”。这也反证了地质科学创新需要及时大胆地投入工程。(2）加强基础地质工作，注重综合研究，是发现新矿床和成矿规律新认识的基础。217队在矿田内的找矿工作中，长年保持近10人的综合研究组，根据各野外作业组采集到的第一手资料及找矿工作中所遇到的难题，设立科研课题，将所得的科研成果，及时地指导实际找矿，从而保障了指导找矿的理论不断创新，同时也培养出了一代代有用的地质找矿人才。(3）积极走“探采结合”的道路。地质工作紧扣矿山生产实践的需要，与水口山矿务局几乎同步，组建了湖南省有色地质勘查局217队，为矿山的生存服务。在几十年的发展过程中，队、矿双方紧密结合，地质勘查成果及时有效地得到应用，同时，随着矿山生产开拓，实时地修正地质认识，极大地开拓了地勘人员的思路，有利于找矿新认识的产生。这一合作模式，对于老矿山深边部找矿效果尤为明显，对矿山的地质勘查工作得到了连续不间断地进行，在深度和广度上得到了保证。在计划经济时代，确保了地勘单位提交的储量得到有效的开采，并降低了矿山的开发风险，同时探采结合，又有利于节省工程费用。在市场经济条件下，可以发挥矿山企业的资金优势及地勘单位的人才和技术优势。自1990年代以来，水口山矿务局每年都投入一定的资金用于地质找矿，从一定程度上缓解了矿山资源危机，为矿山发展积累了一批资源潜力基地，同时为勘探队保留一支高水平的找矿队伍提供了条件。(4）地质找矿成果的取得具有一定的时段性。水口山矿田内找矿的突破，基本上是5至8年一个周期。因为科学技术的发展实际上是个积累的过程。地质科学尤其如此。地质勘查是一种风险性较大、探索性较强的科学，地勘人员对地质对象的认识是一种逐步逼近客观事实的过程。地质科技人员的预测需要一一得到验证，并进行完善。因此，矿山企业对地质工作的投入应是一项长期的投资，抱有“等米下锅”的想法去启动地质工作，可能会有“无米下锅”的危险。(5）老矿山的深部及边部找矿潜力大，容易获得找矿上的突破。3水口山矿田新一轮采煤的基本特征根据国家需要和矿山生产建设的发展，依据多年在矿区工作的心得，结合前人在水口山矿田内的研究成果，笔者认为水口山矿田新一轮找矿应按下面两个层次，着重在以下几个地段展开。3.1已知床边缘深度勘探3.1.1宪法或犯罪学研究该区是矿田内寻找“鸭公塘式”接触交代型铅锌硫矿床的有望地段。康家湾铅锌金银矿深部(108～140线)在108线1082孔和1085孔的孔深560m以下，见有硅化、角岩化、矽卡岩化和大理岩化，这是一套与花岗闪长岩有关的蚀变围岩。其测温资料显示出现鸭公塘典型矿床的成矿温度,且石英包裹体中盐含量均有由北往南逐渐增高的趋势，这为寻找隐伏岩体，进而寻找与之有关的铅锌矿体提供了重要线索。此外，101线～108线的ZK1011、ZK328、ZK1082等十几个钻孔揭露的铅锌金矿体呈北东—南西方向展布，据此可以推测康家湾铅锌金矿体群在108线以南可能向南西方向偏移。另据矿区内爆裂温度资料显示，矿区往南向深部温度增高趋势明显，预示南端深部可能存在热源体。从构造条件上分析，康家湾隐伏倒转背斜沿走向由北往南逐渐下沉，至108线已倾伏于-500m标高以下，再往南是否继续下沉倾没或被东西向横断层错动位移或另有其它褶皱隆起替代均缺少研究。更值得注意的是，距108线以南1600m处的老鸦巢铅锌矿东侧的138线（原140线），于1970年代在红色碎屑岩中施工钻孔，该剖面由东往西打穿红层后有3个钻孔在不同深度通过F22区域性逆冲断层部位均见到1～2层、厚3m的铅锌黄铁矿体。3个钻孔控制该矿体延深>600m，铅锌品位为0.63%～2.5%，金品位（0.51～3.19）×10-6。由此推测康家湾隐伏倒转背斜南延继续存在的条件是具备的。3.1.2铅锌矿体矿床本矿区为水口山百年开采老区，铅锌硫矿床从地表开采至十三中段，近地表为新塘含砾黑色粘土型金矿，面临闭坑。但是该矿床中金硫矿床与热液交代铅锌硫矿床相伴产出，ZK416、ZK417两孔在-615m标高(相当于十七中段)当冲组角岩中见到铅锌矿体，厚7.25米，锌品位2.78%，同时见到黑云母花岗闪长岩脉，说明十三中段以下矿液活动仍然强烈，按“三层楼”找矿规律推断，老鸦巢深部应存在第二成矿空间，而且应有矽卡岩型富铅锌铜矿体存在。因此，该矿区的接替资源，一是开发地表新塘和开采区内的金矿床，二是勘查深部第二个成矿空间。3.1.3km2隐伏岩体南部接触带位于老鸦巢区南西部，矿山已有V中段、Ⅶ中段坑道施工至附近，中区面积3km2。矿床产出于3号隐伏岩体南部接触带，矿体规模较大，但品位偏低。由于岩体在负400m以下转为超覆接触，矽卡岩化、角岩化等蚀变增强，按“三角地带”成矿规律，在-400m～-600m应有富铜锌矿体出现。3.2外矿开采3.2.1构造部位分区本区位于老鸦巢区北部，距矿山生产坑道300～1000m。区内有三个类似康家湾的成矿构造部位，分别为姚家洞、石头排、豹子岭，与康家湾倒转背斜构成等距离排列的四个构造隆起带。与康家湾一样均处于重力不平稳分布区，瞬变电磁法(TEM)剖面均反映有异常分布。因此，在红层下部的倒转背斜及断裂构造复合部位是寻找康家湾式的矿(床)体的有利部位。3.2.2含矿层位的塑造位于康家湾生产区北部。根据重力及航磁资料推断，以及少量钻孔证实，康家湾隐伏背斜构造北延至151线，被东西向断层错动，向北东偏移，在茭河口经钻探验证，见到了类似康家湾矿区的含矿层位。139～151线间长1100m范围内，没有工程控制，ZKl511、ZK1513孔均见到较好铅锌矿体。因此，康家湾以北至茭河口仍有较大找矿潜力。3.2.3地表露头沉积相本区位于水口山南部，距老区7km。该区与水口山老区、仙人岩处于同一南北向构造带，受深部构造影响，构造线发生转折，为烟竹湖倒转背斜倾伏端及F22逆冲推覆断裂构造组合部位，背斜轴部为主要赋矿层位二叠系栖霞组、当冲组；地表大面积分布有硅化角砾岩，且铅锌铀矿化极强(如石坳岭、温塘、马王塘，其中石坳岭已探获普查E级铅锌金属量10万吨)；物探重力及高磁结果反映本区存在深部隆起，有隐伏岩体侵位。本区潜在资源量巨大，有望成为又一个新的水口山资源基地。3.2.4金矿体pb+zn、au1/万瞬变电磁测量发现，仙人岩倒转背斜的南北两端存在良好的低阻异常（低阻凹陷），南段ZK011孔曾在金矿体的下部（孔深145～149m处）见到一厚