辽宁瓦房店地区50号金伯利岩管深部找矿问题研究

付海涛

（辽宁省地质勘探矿业集团，辽宁 沈阳 110032)

我国是一个金刚石需求量很大、资源又比较贫乏的国家，已探明的金刚石储量开发利用程度较高，目前可供开采的矿产地严重不足，优质资源更是已近枯竭[1]，很多专家学者都在研究金刚石找矿工作[2-10]。辽宁省南部的瓦房店地区是我国重要的金刚石产区，自1971年在该区发现金伯利岩以来[11]，至2016年底在该区共发现4条金伯利岩带、100多个金伯利岩体[12]。在已提交的4个大型原生金刚石矿床中，50号岩管是品位最高、金刚石质量最好的矿床。该岩管于1974年被发现，1980年进入开发阶段，至2002年历时23年，露天开采结束，未进行坑采。该岩管生产的金刚石中宝石级的比例占68．76%，而且加工性好，在宝玉石界享有盛誉，选出的最大颗粒金刚石达61．25克拉[13]，是我国非常重要的原生金刚石矿床。为了更好地在50号岩管周边开展金刚石勘查工作，对其进行了三维模拟，研究结果显示其深部还有很大的找矿空间。

1 地质特征概况

50号金伯利岩管位于瓦房店市炮台乡干河村头道沟，产于标高140m的头道沟谷源头处的负地形中，岩管最高出露标高190m。岩管被第四系残坡积物所覆盖。

根据钻探资料，50号金伯利岩管赋存于新元古界青白口系南芬组粉砂岩、页岩及南华系桥头组石英砂岩中(矿区地表仅出露桥头组)。矿区地层产状平缓，倾角一般为10～20°。矿区内断裂构造比较发育，破坏了金伯岩体的完整性，但断距不大。矿区内见有辉绿岩脉产出。

勘探资料显示，50号金伯利岩管的地表形态大致呈蝌蚪状，呈近东西走向，长约275m，宽约55m，岩管总体产状倾向南西，倾角70～80°。岩管可分为东西两段，西段主矿体平面上呈近椭圆状，东部为脉状矿体。岩管从地表向深部具有体积逐步膨大趋势，-20m标高水平断面面积是地表面积的2．3倍，但在-70m标高以下岩管急剧收缩。

2 三维建模方法

50号岩管的三维建模资料主要有两部分，一是矿区钻孔资料，二是矿区开采平面图。

本次研究共收集到了50号岩管及其东部的34个钻孔资料，建立了包括定位表、测斜表和岩性表为主要内容的钻孔数据库。

定位表的内容包括：钻孔编号、N坐标、E坐标、孔口高程、最大孔深、轨迹、勘探线号。

测斜表的内容包括：钻孔编号、测斜深度、倾角、方位角。

岩性表的内容包括：钻孔编号、深度(从)、深度(至)、岩性。

由于50号岩管出露标高140m，主矿体最低见矿标高-76．20m(ZK5006)，也就是说50号岩管总体延深不大，所以按20m为断高(局部10m)从钻孔数据库提取了16个水平断面的数据。然后按下列原则圈定矿体边界：见矿孔位置外推20m，如果见矿孔外侧还有钻孔且两个孔之间距离不足20m，则参考上下两个平面的情况确定矿体边界，无法参考上下平面时，以见矿孔至未见矿孔距离的一半定为矿体边界。有些钻孔在数据平面的上下1m处既见金伯利岩又见围岩，这样的钻孔就直接作为矿体边界。

建模时西侧的主矿体部分按前述规则进行建模；东侧的脉状矿体根据钻孔见矿部位及地表矿脉的范围连接成模型体。东部脉状矿体分为两部分，北侧为近直立的脉，地表有出露；南侧为靠近主矿体底部的近水平状矿体。也就是说，根据钻孔资料建立了三个模型体，一是西侧的主矿体，二是东部的直立脉状矿体，三是主矿体底部的东延部分。

为了研判根据钻孔数据库建立的三维模型是否合理，利用不同标高开采平面图圈定的矿体边界也建立了矿体三维模型。

3 认识与讨论

(1) 根据钻孔资料开展的三维建模方法是有效的，所建立的三维模型能够反映50号岩管的基本形态。

图1是根据钻孔数据库建立的三维模型和根据开采平面图建立的三维模型对比图。从图1可以看到，两种方法建立的三维模型体基本上是一致的，实际开采的矿体略大于根据钻孔资料建立的模型体。因此认为，本次研究所建立的50号岩管模型是可信的，建模所采用的方法是合理的。

(2) 50号岩管遭受了推覆构造的破坏。

图1 50号岩管三维模型

①从图1可以看到，50号岩管的东西向剖面呈“靴子”状，其底部东低西高，西侧底部上翘，东侧底部尖细，具有明显的拖尾现象，呈推覆体的特征；②50号岩管下伏一套粉砂质页岩，在东西向剖面上这套粉砂质页岩的顶界面与50号岩管下界面基本上处在一条直线上；③位于50号岩管东北方向13km的30号岩管的浅部也有被近水平断层错断的迹象[14]；④50号岩管矿区内有多处地层重叠现象；⑤在50号岩管西侧1km以外的地方有多点可以见到大型平卧褶皱、小型层内流褶皱、褶劈理等逆冲推覆构造的形迹。因此，推断50号岩管的现有形态是由于隐伏的推覆构造造成的。用推覆构造的观点可以很好地解释50号岩管底部西部翘起、东部拖尾这一现象。

(3) 现有的50号岩管不是根部相，其深部还有巨大的找矿潜力。

有专家认为50号岩管是根部相的金伯利岩体[15]，通过本次三维建模研究，认为50号岩管不是根部相，其深部还有巨大的找矿潜力。①由于金伯利岩是在高压下由地幔侵入并快速冷凝而形成的[16]，在相距不到20km的同一个矿田中的金伯利岩管应该具有相似的延深长度，但实际情况却是50号岩管延深明显小于30号和42号岩管(图2)。50号岩只有200多米的延深，而42号岩管的钻探控制深度近600m、且钻孔还停在岩管之中，30号岩管钻探控制的深度更是接近了1 000m，这一现象有悖地质规律；②50号岩管出露在震旦系的桥头组、30号岩管出露在青白口系的南芬组、42号岩管出露在青白口系的钓鱼台组，据有关资料本区的南芬组厚度约为560m[15]，如果达到42号岩管的控制深度，50号岩管至少还应有1 000多米的延深；③50号岩管形态与典型金伯利岩的模式不一致，50号岩管上小下大，而典型的金伯利岩是上大下小；④从品位上看，50号岩管也不具备根部相的特征，据矿山资料记载，50号岩管的品位在垂向上几乎没有变化。因此说，50号岩管应该不是根部，其深部还应该有未被发现的部分，如果达到42号岩管的控制深度，将可能有4～5个已评价的50号岩管的体积，由于50号岩管品位高、金刚石质量好，所以50号岩管深部还有巨大的找矿潜力。瓦房店地区已探明的金刚石资源量占全国总量的一半以上，如果能在50号岩管下部找到与其品位相似的向下延深1 000m的矿体，将可能使本区的金刚石资源量翻一翻。

图2 50号岩管、30号岩管、42号岩管三维模型对比

(4) 50号岩管东侧是非常有利的找矿靶区。

从三维模型上看，被错断的50号岩管下部埋深超过300m。通过进一步研究钻孔轨迹，发现在50号岩管的东侧存在一个宽度超过100m的勘探空白区，而该空白区正好是按推覆构造这一观点50号岩管下部可能赋存的空间。因此，结合勘探时钻孔深度、轨迹和三维矿体模型，认为50号岩管东侧地面300m以下的200m×600m的范围是50号岩管深部找矿最有利的部位(图3)。

图3 50号岩管深部找矿靶区位置

4 结论

本次研究构建的50号岩管三维模型与工程控制的岩管形态具有较高的相似性，说明构建三维模型的方法是合理的，选择的参数是正确的。根据三维模型，认为50号岩管现有形态是被推覆构造改造过的，不是根部相的金伯利岩体，在开展老矿山深部找矿时应当注意寻找该岩管下部的残留部分。50号岩管东侧是深部找矿的首选靶区。

由于50号岩管具有宝石级金刚石比例高、经济价值大的特点，在我国金刚石勘查开发中具有举足轻重的作用，如果能在其深部找矿中取得突破，将极大地促进我国金刚石勘查工作。