四川省南江地区超贫磁铁矿找矿潜力探讨

万平益，王光洪，周 勇，刘玉红，王 飞，冯 锋，杨 浩

(四川省冶金地质勘查局 六〇五大队，四川 彭山 620860)

1 区域地质背景概况

工作区位于扬子准地台北缘，跨及四川中坳陷区及地台北缘坳陷褶皱带两个二级构造单元[1]，属于四川盆地北缘之大巴山西端南坡。本区超贫磁铁矿成矿时代为澄江期和晋宁期，澄江期主体岩石类型为早古生代中粒角闪辉长岩(Pz1ψν)、中(细)粒(橄榄)辉长苏长岩(Pz1νο)和中(细)粒英云闪长岩(Pz1δβ)，晋宁期主体岩石类型为新元古代中粒黑云角闪石英闪长岩(Pt3δο)、中(细)粒辉石闪长岩(Pt3δ)、细粒角闪黑云闪长岩(Pt3δβ)和中元古代辉长岩(Pt2ν)。澄江期主要产出甘树坪超贫磁铁矿，晋宁期主要产出水田坪式、灌坝式超贫磁铁矿，成矿带规模不等，长约0.30～10.00 km。目前，已经提交中型超贫磁铁矿床2处(关坝镇水田坪铁矿区、坪河镇甘树坪铁矿区)，小型矿床2处(坪河镇甘树坪矿区、杨坝镇灌坝矿区)，共探获(332)+(333)+(334)资源量3 076.06万t。

2 典型矿床地质特征及成矿规律

南江县水田坪铁矿床是本区内找到的受基性岩控制的岩浆晚期分异型超贫磁铁矿床的典型矿床，该矿床的规模是本地区发现的最大的一个超贫磁铁矿床，有必要作为本地区的典型矿床进行研究。

2.1 矿床地质特征

南江县水田坪铁矿床含矿辉长岩体出露面积0.10 km2，向NE30(°)方向延伸，长约0.60 km，宽0.15 km。含矿岩体规模较小，通过地表揭露及深部工程验证，圈定了3个矿体(见图1)，其中Ⅰ号矿体为矿区主要矿体。矿体呈透镜状、不规则状，矿体长度200.00～460.00 m，厚4.00～168.75 m，控制最大斜深528.96 m。含矿辉长岩体中原生层状构造较发育，其产状与围岩产状基本一致，总体走向30(°)，矿体产状北部陡直，南部相对较缓，倾角一般在50(°)～89(°)。矿石结构主要有他形—半自形粒状结构、他形—中细粒状结构、中细粒半自形粒状(镶嵌)结构、柱(粒)状不等粒状变晶结构、细—中粒辉长结构、细中粒辉长结构、变余辉长结构等。矿石构造主要有稀疏浸染状构造、星散—稀疏浸染状构造[2]。

1 第四系；2 钾长花岗岩；3 辉长岩；4 石英闪长岩；5 二长玢岩脉；6 花岗岩脉；7 闪长岩脉；8 工业铁矿体；9 贫铁矿体；10 岩相分界线；11 地质界线；12 磁异常编号

2010年论证并选定工业指标为：边界品位TFe 10.00%，工业品位TFe 13.00%，可采厚度2.00 m，夹石剔除厚度2.00 m。主要采用垂直纵投影法(适当结合水平断面法估算资源量)，对矿区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ号矿体共26个块段进行资源量估算，共探获(332)+(333)+(334)铁矿石资源量1 539.28万t，平均品位TFe 15.92%，mFe 8.61%。其中(332)铁矿石资源量319.56万t，平均品位TFe 15.29%，mFe 7.74%；(333)铁矿石资源量862.08万t，平均品位TFe 16.27%，mFe 8.85%；(332)铁矿石资源量约占(332)+(333)铁矿石资源量的27.04%。此外，尚有品位介于边界品位和工业品位之间的(332)+(333)+(334)低品位铁矿石资源量917.16万t，平均品位TFe 11.09%，mFe 4.26%[3]。

2.2 成矿要素

水田坪式磁铁矿典型矿床成矿要素见表1。

表1 水田坪式磁铁矿典型矿床成矿要素

2.3 成矿模式

水田坪磁铁矿床成矿模式见图2。来自深部的岩浆向上运移，当上侵到中元古代火地垭群麻窝子组地层中时，受碳酸盐围岩的混染，岩浆发生分异，在辉长岩体中的磁铁矿富集成矿，后期热液活动使铁矿进一步富集，局部形成富矿，集中分布在岩体的底部；当岩浆喷出地表，其中的铁质来不及分异富集时，磁铁矿呈浸染状分布，则不利于富集成矿。稍晚时期有碱性岩脉侵入，含矿辉长岩、碱性岩脉是同一期岩浆活动的产物[4]。

图2 水田坪式典型矿床成矿模式

2.4 勘查模型

本次工作总结了地勘单位在水田坪铁矿区进行勘查的工作方法，并对勘查成果资料认真分析与总结，建立了水田坪式磁铁矿床勘查模型，具体情况见图3。

图3 水田坪铁矿床勘查模型

3 典型矿床预测要素和类型及资源预测

3.1 预测要素和预测类型

3.1.1 必要的预测要素

岩体侵入时代属晋宁期。矿物组合主要为磁铁矿、钛磁铁矿，次其为赤铁矿、钛铁矿、钙钛矿及硫砷化物。脉石矿物主要为长石、辉石、橄榄石、次为角闪石。官坝岩体规模为中型，分异良好，韵律结构发育，主要为辉长岩相组成。航磁异常规模较大、强度大、形态规则。

3.1.2 重要的预测要素

岩体组合为含矿辉长岩体与辉长岩、闪长岩等在空间上密切共生。侵入岩呈岩基、岩株、(二长玢岩)岩脉侵入于中元古代火地垭群变质岩中。水田坪镁铁比值比较小，一般为0.17～0.18，属铁质基性岩。化探异常为Ba、Be、Co、Cr、F、Fe、La、Mn、Nb、P、Ti、Y组合。

3.1.3 次要的预测要素

水田坪铁矿区控矿岩体为官坝岩体，其走向与矿体走向基本一致。预测类型为侵入岩体型—岩浆晚期分异型超贫磁铁矿。

3.2 典型矿床资源量预测

3.2.1 资源量预测类型及范围

本次资源量预测主要参照《四川省铁矿资源定量预测报告》分类标准，结合本次资源量预测地可靠程度，水田坪铁矿区深部预测的资源量类别属于勘查工作程度在详查以上矿床范围内估算出的预测资源量(334-1)[5]。为了保证对比研究成果的有效性，本矿区磁异常预测磁铁矿资源量是根据矿区1/万高精度磁异常的预测结果结合矿体圈定地复杂性进行地资源量概算，因此，本次仅对矿区Ⅰ、Ⅱ号矿体资源量进行对比验证，其预算有效依据为矿区地表磁异常分布范围以及07、03、04、00勘查线剖面上的磁异常分布范围。

3.2.2 资源量预测参数确定

南江县水田坪铁矿床矿体平均倾角为83(°)，属于陡倾斜产出矿体，采用垂直投影面积计算截面积；使用计算机对矿区各条勘查线剖面上的预测矿体面积进行圈算，求出预测矿体截面积(S2)；预测真面积(S2′)=预测矿体截面积(S2)/sin83。

预测的矿体体积(V2′)=预测真面积(S2′)×(勘查)线距(L2)。

矿区磁异常预测资源量计算时，矿石小体重采用矿区矿石平均小体重(T1)3.05 t/m3。

预测矿石量(Q2′)=磁异常体体积(V2′)×矿石体重(T2)。

经过计算，矿区Ⅰ、Ⅱ号矿体共概算(334-1)铁矿石资源量2 233.01万t(见表2)，矿区磁异常预测铁矿石资源量及其分布见图4。

表2 水田坪铁矿区物探异常推算资源量一览

4 预测区资源量预测

4.1 预测磁铁矿资源量修正系数的确定

根据矿区Ⅰ、Ⅱ号矿体实际估算的磁铁矿石量，结合1/万物探高精度磁异常范围和预测矿区磁铁矿资源量，求出1/万物探高精度磁异常的含矿率(K1)，即K1=矿体真体积(V1)/预测矿体体积(V2)×100.00%=6 627 938.84/7 321 340.80×100.00%=90.53%。航磁异常可信度(K2)，K2=1/万物探高精度磁异常面积(V3)/航磁异常面积(V4)=91 665.60/2 018 176.00=0.0454。因此，水田坪铁矿区航磁异常含矿率(K3)=90.53%×0.045 4=4.11%。

4.2 预测资源量类别划分

本次工作主要是利用磁异常进行资源量预测方法研究和资源量预测，预测资源量级别及划分依据为：(334-1)-A类最小预测区(勘查工作程度在详查以上矿床范围内)，估算出的预测资源量；(334-2)-B类最小预测区(勘查程度在踏勘检查、普查的矿(化)点)，估算出的预测资源量；(334-3)-C类最小预测区(具矿化的含矿岩系或磁异常指示的含矿岩系)，估算出的预测资源量。各级别划分标准如下：A级：有含矿岩系，勘查程度在详查以上，矿产地规模小型以上，并有明显的磁异常显示。B级：有含矿岩系。矿产地勘查程度在踏勘—普查之间。并在其附近有明显的磁异常，指示较明显的已知矿(化)点。C级：有含矿岩系，矿产地规模小或仅见矿化。其附近有较弱的磁异常显示。

4.3 预测区划分依据和划分结果

根据实际工作结果，凡是航磁异常在100.00 nT以上强度的异常都纳入资源量预测范围。根据周围异常覆盖范围、含矿岩性的连续性、临近预测区(勘查区)可能涉及的区域等因素综合考虑而确定。

4.3.1 预测区划分依据

1)预测区必须具备产出岩浆分异型超贫磁铁矿的地质背景和成矿条件。

2)本次工作预测范围面积约449.00 km2。

3)预测区内已经有矿体存在或包含航磁异常强度不低于100nT的航磁异常存在；

4)预测区一定要有含矿岩(体)石存在。预测区存在澄江期早古生代中粒角闪辉长岩(Pz1ψν)、中(细)粒(橄榄)辉长苏长岩(Pz1νο)和中(细)粒英云闪长岩(Pz1δβ)，晋宁期新元古代中粒黑云角闪石英闪长岩(Pt3δο)、中(细)粒辉石闪长岩(Pt3δ)、细粒角闪黑云闪长岩(Pt3δβ)和中元古代辉长岩(Pt2ν)等；或者存在其形成的岩体。

4.3.2 预测区范围的确定

1)如果相邻预测区有矿体存在，则相邻预测区以赋矿岩性为主，并结合异常分布、现场调查情况等因素圈定各预测区具体范围。

2)如果相邻预测区无矿体存在，则根据预测区地理位置，结合可能产出矿体的岩性，大致按照相邻预测区四周境界的1/2或航磁异常覆盖区圈定预测区具体范围。

3)如果相邻预测区中一个见矿体，另一个无矿体存在，则根据预测区地理位置，结合可能产出矿体的岩性，大致按照四周境界的1/2圈定预测区具体范围。

4)预测区圈定范围形状为规则图形，即长方形或正方形。

4.3.3 预测区划分结果

根据上述原则，本工作区共划分11个具有较大规模、较好找矿潜力的预测区。它们是：上金场坝、西坝、甘树坝、甘树坪、母家山、灌坝、水池垭、水田坪、响洞湾、松厂梁和长梁等11个预测区。

4.4 预测参数的确定

4.4.1 磁异常面积测算

在四川省南江地区超贫磁铁矿调查研究范围图上，使用计算机圈算出各航磁异常面积(S4)。

4.4.2 推深的确定

经过对水田坪铁矿区已施工的6条勘查线上钻孔控制矿体最大深度进行统计，工程控制工业矿体最大深度(332)资源量的深度为110.08～260.72 m，平均149.91 m；(333)资源量的深度为56.22～401.77 m，平均181.99 m；(334)资源量的深度为162.23～528.96 m，平均317.80 m。工程控制超贫矿体最大深度(332)资源量的深度为109.51 m；(333)资源量的深度为120.73～240.73 m，平均174.92 m；(334)资源量的深度为127.35～262.39 m，平均177.88 m。为了提高本次预测资源量(334-1)和(334-2)的精度，资源量估算推深使用工程控制工业矿体(332)资源量和(333)资源量最大控制深度平均值的算术平均值(L2)，即本次预测资源量(334-3)预算平均推深为(149.91+181.99)/2=165.95 m。另外，如果预测区原工作程度已经达到估算资源量的程度，则其预测(334-1)和(334-2)推深按照基本网度或对应资源量估算允许的推深1倍作为预测推深。

4.4.3 含矿率的确定

预测区岩体平均含矿率为4.11%，也即修正系数为0.041 1。

4.4.4 小体重的确定

甘树坝、甘树坪和灌坝矿区使用对应矿区矿石小体重值，其余预测区矿石小体重值为3.05 t/m3。

4.4.5 预测资源量类别及划分依据的确定

本次工作研究的对象为岩浆分异型超贫磁铁矿，充分利用航磁异常，采用岩体含矿率法估算资源量，依据较为充分。预测资源量类别及划分结果见表3。

表3 预测资源量类别及划分依据统计

4.5 资源量预测结果

根据本工作区航磁异常情况，结合现场踏勘与1/5万区域地质调查资料情况，对工作区主要磁异常对应区域内可能赋矿岩性分别进行了核实，并对超贫磁铁矿石量进行了预测，资源量预测结果见表4。预测区及资源量分布情况见图4。

表4 四川省南江地区超贫磁铁矿资源量预测结果

图4 南江地区超贫磁铁矿预测区分布及预测结果

5 开发利用前景

1)随着科技的进步，选矿技术的不断提高，对于以前认为不能开发利用的贫磁铁矿或超贫磁铁矿，而今也逐渐利用起来。然而，受世界金融危机影响，铁矿石价格大幅回落。目前开发南江地区的(超)贫磁铁矿不能达到完全盈利的目的。

2)本项目研究的对象为超贫磁铁矿，所预测的区域成矿地质背景和成矿地质条件相似，所预测的资源量为(334-1)、(334-2)和(334-3)类型，目前采用水田坪铁矿区的工艺流程，除水田坪矿区、甘树坪矿区和灌坝矿区部分矿石可以开采盈利以外，其余预测区大部分矿石开发利用达不到盈利的目的。

3)随着矿山行业的科技进步，(超)贫磁铁矿选冶工艺的发展，预测区的矿石开发前景将无限广阔。

6 结 论

全面收集和综合研究了南江地区1/20万和1/5万区域地质、物化探和遥感等技术资料，重点研究了水田坪铁矿区的主要工作手段和矿体特征，对工作区西部之甘树坝矿化点，采用槽探施工、样品分析与岩矿鉴定等主要工作手段，基本了解了工作区铁矿化的地质特征，通过综合研究，开创性地建立了南江地区超贫磁铁矿床成矿模式。共预测(334-1)+(334-2)+(334-3)(超)贫磁铁矿石资源量为62 129.56万t。预测矿床规模：大型2处，中型8处和小型1处。对推动该地区超贫磁铁矿勘查和开发工作具有一定的参考价值和借鉴意义。