红透山矿床控矿因素研究及应用

赵 刚，黄明然，高桂荣（中国有色集团抚顺红透山矿业有限公司，辽宁 抚顺 113321）

红透山矿床控矿因素研究及应用

赵 刚，黄明然，高桂荣（中国有色集团抚顺红透山矿业有限公司，辽宁 抚顺 113321）

通过对红透山矿床控矿因素进行系统研究，将控矿因素归纳总结为：岩脉控矿、褶曲控矿及围岩控矿，并利用其控矿特点指导矿山生产，为开展矿山地质找矿及提高矿山经济效益提供有效途径。

岩脉控矿；褶曲控矿；围岩控矿；指导生产

1 前言

中国有色集团抚顺红透山矿业有限公司，前身是抚顺红透山铜矿，是集采矿、选矿、冶炼于一体的大型有色金属矿山。矿山已经开采50年，矿产资源显得尤为紧张。矿产资源为不可再生的资源，对于一个矿山如何运用地质技术手段真正做到探明并有效利用矿产资源，直接关系到矿山的经济效益和可持续性发展。近年来，红透山矿业有限公司在前人研究成矿规律的基础上，对矿床控矿因素进行了研究、归纳、总结、提出了新的看法，并将其应用于生产实践，取得了较好的效果。

2 地质概况

红透山矿床赋存于辽北太古宙绿岩带中，是我国典型的海底火山喷发—沉积—经区域变质形成的块状硫化物矿床，同位素年龄28～29亿年。矿床在漫长的区域变质过程中经历多次岩浆侵入活动，同时产生两次大的褶曲（褶皱）。第一次形成了展布较宽的东西向构造，主要是开阔背斜和向斜，轴向北东80°，轴角近水平。第二次发生在其后不久，形成叠加在东西走向褶曲之上的倾向褶曲，红透山矿床就赋存在这样一个倒转倾向背斜的核部。矿石组分简单稳定，主要有铜、锌、硫，伴生组分有金、银、镉、硒、钴、铟等17种元素。矿石按硫化物的含量，可分为致密型和浸染型两种，其中致密型为主要开采对象。致密型矿体与围岩界线清晰。而浸染型矿体多沿片麻岩的片麻理呈条带状分布，与围岩界线不明显呈过渡关系。矿体走向北东65°～80°，倾角50°～85°。矿石矿物及脉石矿物有：黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿、黑云母、石英、长石、角闪石、辉石等。

3 控矿因素研究

随着探矿、采矿工程的深入，不断研究矿床的成矿地质条件和矿化富集规律，建立矿床成矿模式，在成矿有利地段开展找矿工作，由已知到未知，对比未知地段相似成矿地质条件，通过找矿标志运用地质手段在井下寻找隐伏矿体，是扩大回收矿产资源，提高矿山经济效益的有效途径。红透山矿床成矿模式复杂，在漫长的地质成矿过程中叠加多种控矿因素。通过对矿区上部生产中段地质资料的研究分析，找出了矿床控矿因素及矿化富集规律。

3.1 岩脉控矿

矿区内所见岩脉分为基性岩和中性岩两种，两种岩脉形成的时间和经历的构造作用各不相同。基性岩类：主要岩石类型为辉绿岩、辉绿玢岩，其中辉绿岩居多，辉绿玢岩较少。辉绿岩脉呈灰绿色、灰黑色，常见辉绿结构，变余辉绿结构，块状构造。此外部分岩石具有斑状结构。同时岩脉结构随不同产出位置而发生变化，在岩脉边部至中央有间粒结构—次辉绿结构—辉绿结构的变化。辉绿岩呈岩脉状产出，倾角较陡75°～85°。走向大体有两个方向，南北向和东西向，南北向辉绿岩脉极为发育，东西向岩脉较少。岩脉的侵入方式主要沿张节理裂隙贯入，常有分支、复合、收缩等变化。岩脉脉体厚度2cm～10m，一般小于5m的常见，脉体一般呈板状，个别呈树枝状、舌状。岩脉内原生破裂构造较为发育，有横节理、纵节理、斜节理，节理缝隙中有长英质细脉（0.1～1mm）充填，岩脉稳定性较低，易破碎。原生破裂构造与岩浆活动拉伸及温度降低引起的体积缩小有关。其发育的空间方位，除受岩体形态和原生流动构造产状控制外，亦受当时的区域构造应力场的影响，形成后还可能因后期构造影响，而改变其性质和产状。中性岩类：主要是闪长岩，呈岩脉状产出，矿区内分布较少。走向多呈南北向，脉体宽度1cm～6m，其中小于2m的常见。脉体倾角较陡80°～85°。沿走向有转弯现象。多分布在辉绿岩脉边部。其侵入与辉绿岩高压侵入张节理时形成的边部剪节理有关。

在对本矿辉绿岩脉与矿体的穿插关系研究过程中主要存在两方面有争议的问题。一方面认为是岩脉穿插矿体（岩脉是成矿后的），另一方面是认为矿体穿插岩脉（岩脉是成矿前的）。从南北向及东西向岩脉（见图1）可以看出都是岩脉穿插切割矿体的，岩脉与矿体的接触处界线清晰，接触面平直光滑，没有擦痕。岩脉两侧矿体相互对应，没有错动的痕迹。若将穿插在矿体中的岩脉移开，两侧的矿体可以完全吻合的连在一起。以上现象表明岩脉是成矿后的并且对矿体没有错动。

图1 岩脉示意图

但从-647中段36号采场内见到的黄铁矿细脉穿插辉绿岩脉现象及-647中段40-1联络道中辉绿岩脉内有矿化现象，让人觉得是矿体穿插岩脉（岩脉是成矿前的）。通过对-647中段36号采场黄铁矿细脉穿插切割岩脉现象进行分析，认为该岩脉裂隙发育，较破碎，而黄铁矿细脉只有1cm厚，规模较小，充填在岩脉裂隙中，应该是岩脉形成后期热液充填进去的。另外在-707中段3302井的探矿硐室内也呈见到碳酸盐化形成的方解石脉穿插辉绿岩脉的现象，这说明块状硫化物矿床内有热液的存在，热液源来自区域变质热液和混合岩化热液，因为在红透山矿床形成末期发生了强烈的区域变质作用和混合岩化作用，这可从深变质形成的黑云母石英片麻岩和混合伟晶岩中看到。另一种可能是高温的岩浆重熔矿体使其贯入裂隙形成。

通过对-647中段40-1联络道中的辉绿岩脉现场素描发现，矿化赋存在一晶洞（0.3m×0.5m）内。在晶洞的洞壁上零乱地分布着粗大的方解石结晶体（0.5cm×1cm），黄铜矿颗粒散布在方解石与辉绿岩的结合部位。这种现象在片麻岩中是见不到的，显然，辉绿岩脉中的矿和片麻岩中的矿不是同一地质作用的产物，它们很可能是辉绿岩脉本身所含有的同生金属矿物的集中，而不是片麻岩中的那种矿。由此可见，黄铁矿细脉穿插岩脉及辉绿岩脉内有矿化现象只是一种偶然现象，所以认为是岩脉穿插矿体（岩脉是成矿后的），其本身不是提供成矿元素的母岩，矿体往往被岩脉穿插隔断，在生产实践中要加强回收被岩脉隔断的另一侧的矿体，避免损失。

3.2 褶曲（褶皱）控矿

红透山矿床处在单斜构造上，褶曲按褶曲轴与岩层的产状可分为走向褶曲和倾向褶曲，走向褶曲的褶曲轴近于平，轴向与控制褶曲的岩层走向一致；倾向褶曲褶曲轴的轴向和倾角与控制褶曲的岩层的倾向和倾角一致。矿床成矿受倾向褶曲复杂化的褶曲群构造所控制，矿体形态自然随褶曲形态改变而变化，这里走向褶曲早于倾向褶曲，主要表现在断面上矿体变化的形态，而倾向褶曲明显地控制着平面上的矿体展布。

红透山矿床控制的一级倾向褶曲是一个多级褶曲组成的形态复杂而又不协调的嵌插褶曲，从形态上看是个大的舌状倾向褶曲（便于说明问题，将舌状褶曲的组成分为：舌部、根部、核部、头部、翼部。），弧顶向西，轴的倾伏角为60°～70°，它的头部由下角闪片麻岩包围，核部由上角闪片麻岩占据，薄层互层带中的各小层，构成了它的舌部和根部，并在封闭的状态下，产生了流动褶曲群，红透山矿体被控制在这一舌状倾向褶曲群之中，并且矿体依褶曲舌部、根部褶曲群的形态变化而摆布。舌状倾向褶曲控制的特点如下。

（1）翼部挤压紧密而不对称，在舌部常有透镜体化现象，这两个部位基本上控制了主要脉状矿体的展部，但翼部和舌部所控制的矿体形态以及变化特点各不一样，翼部矿体呈脉状，厚度变化不大，是塑性断层和走向褶曲较发育部位，矿脉分支不多，却常见有“之”字形矿脉，舌部矿体透镜化、膨缩现象、分支复合、与围岩的接触形成以及尖灭点的形态等均各具差异。

（2）红透山次一级的倾向褶曲集中发育在控制它的一级舌状倾向褶曲的根部，岩层迂徊弯曲，消失再现和膨缩现象常见，次一级褶曲轴的产状互不平行，形成轴面相交、合并和分叉的复杂褶曲群，形似“花瓣状”，喻名“花瓣状”褶曲群。在平面上各轴的长短变化很大，但是总的来讲，互相大致呈反比关系展布延伸，推测是在封闭状态下进行的原故，红透山的厚大矿柱即借助于这样的复杂空间形成的。

（3）在倾向褶曲集中的矿柱部位，走向褶曲已被严重干扰和矿化掩盖消失，矿体形态不易看清，但岩层产状的急剧变化，矿脉“之”字形态的分布，联系起来分析，足以说明其发育情况。一般来讲，矿柱两侧褶曲的顶部呈较平缓状时，矿柱即呈现短柱状；顶部变尖时，矿柱中间变薄，两端加厚；两侧或一侧褶曲顶部由一个圆顶变为两个圆顶时，矿柱中间部位增大，并伸出支脉；如果弧顶相互错开，不但扭转矿柱的长轴方向，而且变化了矿柱的形态，此外两侧支脉的根部形态厚度也可改变矿柱形态及规模。

由于倾向褶曲迭加在走向褶曲之上，加之塑性断层的干扰，致使矿柱边部形态变化异常，有时接触线产状在几米之内变化很大，给采矿工作造成困难，就是这个因素所致。例如在坑道中见到两条或三条矿柱的支脉，而只差三、四米高度的上水平坑道却无矿，或相对位置无矿，经分析研究认为原来是走向褶曲控矿所致，在下水平坑道顶板矿体产状和围岩的构造已经有所表现。

3.3 围岩控矿

通过对红透山矿床地质资料及各中段揭露的围岩进行分析认为，矿床矿化富集主要集中在“黑云片麻岩与角闪片麻岩薄层互层带”中，矿体与片麻岩的片麻理多数呈“顺层状”接触，极少数有切层、穿层、跨层、串层现象。“薄层互层带”中的黑云片麻岩为近矿围岩，可作为间接找矿标志，两者间的“顺层状”接触关系可作为其控矿特点。另外，金云母化常发育在矿体与黑云母片麻岩的接触部位，呈团状或条带状发育，较矿体易于发现，具有垂直或水平分带的金云母化更可指示矿体的赋存部位和深度。矿床围岩由下至上共分四层。

一层（黑云片麻岩）：主要为黑云片麻岩、注入黑云片麻岩和黑云变粒岩，夹有薄层角闪片麻岩，局部有矿化现象。

二层（下角闪片麻岩）：由厚层状角闪片麻岩夹少量薄层黑云片麻岩组成，此层构造上处于矿床围岩倾向褶曲的外环，是控制红透山一级倾向褶曲形态变化的主要岩层之一。

三层（黑云片麻岩与角闪片麻岩薄层互层带）：本层是矿化的主岩岩层，又分为六小层，这六小层由下至上为：①注入黑云片麻岩。厚10～30m，此层在红透山一级舌状倾向褶曲的头部和舌部，厚度变化大，以注入黑云片麻岩为主，夹有角闪片麻岩。②角闪片麻岩层。厚20～40m，本层主要为角闪片麻岩，夹有薄层注入黑云片麻岩，局部地段角闪片麻岩由于混合岩化作用变成黑云片麻岩，此层在红透山一级舌状倾向褶曲的舌部，形态变化大，是组成二级“花瓣状”倾向褶曲群的外环岩层，控制着倾向褶曲群西部的形态变化。③黑云片麻岩层。厚20m以黑云片麻岩为主，夹有黑云变粒岩和薄层角闪片麻岩，本层混合伟晶岩发育，长英质多；岩层在褶曲过程中流动性大，形态复杂，是组成红透山一级舌状倾向褶曲舌部及二级“花瓣状”倾向褶曲群核心的岩层，此层在岩性上有利于交代变化，所以它是矿化富集的主岩层。④矽线黑云片麻岩层。厚度10～40m，以矽线石英片麻岩为主，夹有少量黑云片麻岩及角闪片麻岩薄层，该层有两个显著的特点：没有或很少有长英质注入现象；近矿时金云母化强烈。此层分布在矿体上盘，对矿化起屏蔽作用，也有被矿化成浸染型或致密型矿体的地段，由于该层岩性特殊，和其上下盘岩层结合，组成一个标志层组，对认识矿床围岩构造很有意义。⑤角闪片麻岩层。厚20m左右，以角闪片麻岩为主，夹有黑云片麻岩和黑云变粒岩，为红透山一级倾向褶曲根部的岩层。⑥注入黑云片麻岩层。厚10～40m，以注入黑云片麻岩为主，夹有黑云变粒岩和角闪片麻岩，实际上是一套以注入黑云片麻岩为主的互层带。

四层（上角闪片麻岩）：厚100～200m，本层以厚层状中粗粒角闪片麻岩为主，夹有黑云片麻岩，是组成红透山一级倾向褶曲核部的岩层，它控制着二级“花瓣状”倾向褶曲群东侧的形态变化。

4 利用控矿因素指导生产

利用以上控矿因素，结合采场地质资料，选择矿化有利地段，投入少量生产探矿工程，在-707中段发现了27采隐伏矿体，回收矿石1 071t。并且成功探明5采下垂盲矿体，获得111b级储量40 170t，为矿山创造了效益。

4.1 -707中段27采隐伏矿体的回收

27采位于-707中段31号矿脉的最西端，为肥大矿柱的支脉部分，矿体空间赋存形态比较复杂，矿体沿走向由西向东侧伏，侧伏角60°。当切割工程施工至采场西侧时矿体由宽变窄逐渐尖灭，同时揭露一条闪长岩脉，闪长岩脉颜色较浅，为灰白色，与硅化的围岩（黑云母石英片麻岩）颜色极为相似，让人误以为闪长岩脉就是围岩。并且闪长岩脉呈小角度与矿体斜交（夹角25°）给人以矿体尖灭的假象。通过确定岩脉的岩性，结合“岩脉控矿”特点，认为该矿体被闪长岩脉切割成两部分，利用此关系成功回收岩脉另一侧矿体，见图2。该矿体Cu品位为1.796%，Zn品位2.342%，平均面积96m2，厚度3.1m，地质储量1 071t。

4.2 探明-707中段5采下垂盲矿体

探明-707中段5采下垂盲矿体，可为采矿提供详细地质资料。

图2 -707中段27采回收矿体平面示意图

矿体预测：5采位于-707中段31号矿脉的最西端，矿体由西向东逐渐侧伏，矿体受岩浆岩所影响，空间赋存形态极为复杂。根据-647中段、-707中段及周遍采场揭露的矿体产状，将该矿体产状预测为“南倾”，走向为北东东方向。

探矿工程：利用天井控制矿体赋存高度，根据天井揭露矿体情况，在天井内布置探矿川控制矿体形态，探矿川必须揭露下垂盲矿体的最底端（采矿用该探矿川做切割工程）。

施工管理过程：天井施工结束后，地质人员对井壁进行编录，编录采用“两壁连接展开式”（比例尺1∶100），经编录发现矿体在-650m处与天井相交，矿体产状混乱、无规律，结合原资料进行分析研究认为天井揭露的矿体过于局部，矿体应该继续下沉。于是在-660m标高向矿体下盘施工探矿川，并及时采用“两壁内倒式”方法对工程进行编录，在探矿川施工4m时发现，探矿川内“黑云母石英片麻岩”的片麻理产状为“北倾”，走向为北东东方向。根据“围岩控矿”特点，将两者间关系定为“顺层状”产出关系，所以矿体产状同样为“北倾”。地质技术人员及时调整探矿川施工方向（改为反方向），结果非常成功，探川揭露矿体17m，在对矿体两侧围岩编录时发现，一侧产状为“北倾”，另一侧产状为“南倾”，经综合分析认为此处构造为一“向斜”，属褶曲构造，该矿体严格受此构造控制。根据“褶曲（褶皱）控矿”特点，结合矿体两端片麻理的产状，将“褶曲”核部的底端（矿体的最底端）预测在-665m处，见图3。并在此处施工探矿川，在对探川进行编录时发现，探川中部揭露三条厚度为0.2m的矿体，探川两侧片麻理产状较为直立，中部片麻理产状接近水平，此现象说明探川已穿过“褶曲”核部的最底端（下垂矿体的最底端）。

取得效果：根据“围岩控矿”和“褶曲（褶皱）控矿”理论，利用少量工程在较短的时间内探明该矿体，共获得111b级储量40 170t，为采准工程奠定了基础，较好地满足了生产需要。

图3 -707中段5采横剖面示意图

5 结语

控矿因素研究是成矿规律研究的基础，因而也是矿区成矿预测及开展矿山地质找矿的基础性工作。控矿因素研究来自于生产实践，矿山地质工作及采矿生产为控矿因素的研究提供了最为有利的条件，控矿因素研究所获得的规律性认识又必须回到生产实践中去接受检验，指导生产，不断得到深化，以取得对矿床认识及找矿上的突破。由于红透山矿床揭露的中段所研究总结的控矿因素只能代表现有矿体特征，而红透山矿床作为国内少有的块状硫化物矿床，成矿模式复杂，加之矿山开拓中段逐年向下延伸，新采场不断增加的情况下，还须进行长期研究，以指导今后矿山生产。

[1]《矿山地质手册》编委会.矿山地质手册（上）[M].北京：冶金工业出版社，1995：434-436.

[2] 辽宁地质勘探公司101队.红透山式矿化及老变质岩系褶曲构造[R].1977：21-23.

Study on ore-control factor of Hongtoushan deposit and its application

The ore-control factor could be classified as dyke,fold and surrounding rock after the systematic study on the ore-control factor of Hongtoushan deposit.Using the ore-control characteristic to guide the mine production provided an effective way to develop geological prospecting of mine and improve its economic benefit.

ore-control by dyke;ore-control by fold;ore-control by surrounding rock;guide production

1672-609X（2010）05-0033-05

P618.41

B

2009-11-22

2010-07-28

赵 刚（1980-），男，辽宁抚顺人，助理地质工程师，从事矿山地质工作。