河北省张北县蔡家营铅锌矿区锌矿地质勘探
(1)项目概况
勘查区位于河北省张北县三号乡蔡家营村南0.5千米处,勘查区面积约2.24平方千米,该区交通便利,属东亚干旱大陆性季风气候。
2011年2月至2012年6月,河北省地质矿产局第三地质大队承担开展了勘查工作,勘查矿种为铅锌矿,工作程度为勘探,勘查资金1056万元。
(2)成果描述
矿床成因类型属具有层控性质的次火山中温热液多金属矿床。在地表向下约500米范围内,共圈定矿体293个。矿石有益组分以锌为主,并伴生有铅、银、金等多种有益元素,其中锌平均品位为3.95%,铅平均品位为0.61%,银平均品位为28.1×10-6,金平均品位为0.84×10-6;矿石属易浮选型。
初步查明(331+332+333)级工业矿体锌金属量60.66万吨、铅9.27万吨、银427.60吨、金5.64吨。其中(331)级锌金属量6.69万吨、铅1.31万吨、银56.49吨、金0.64吨;(332)级锌金属量15.27万吨、铅2.20万吨、银110.24吨、金1.75吨;(333)级锌金属量38.70万吨、铅5.76万吨、银260.87吨、金3.25吨。另有低品位矿体锌金属量1.20万吨、铅0.56万吨、银24.12吨、金0.40吨。
(3)成果取得的简要过程
项目工作自2011年2月进行资料收集,包括矿区内普查阶段形成的所有资料及矿山自行形成的钻探资料;2011年3月至7月进行野外钻探工程加密施工,共施工加密钻孔22个;2011年8月至2012年6月进行室内资料综合整理和报告编写工作。
合格。河北省蒲杖子村的矿铅锌矿业是经过检测部门检测的,所以是合格的。河北省,简称“冀”,省会石家庄,是中华民族的发祥地之一,河北在战国时期大部分属于赵国和燕国,所以河北又被称为燕赵之地。
铁矿:全国已探明的铁矿区有1834处。大型和超大型铁矿区主要有:辽宁鞍山一本溪铁矿区、冀东一北京铁矿区、河北邯郸一刑台铁矿区、山西灵丘平型关铁矿、山西五台一岚县铁矿区、内蒙古包头一白云鄂博铁锈稀土矿、山东鲁中铁矿区、宁芜一庐纵铁矿区、安徽霍丘铁矿、湖北鄂东铁矿区、江西新余一吉安铁矿区、福建闽南铁矿区、海南石碌铁矿、四川攀枝花一西昌钒钛磁铁矿、云南滇中铁矿区、云南大勐龙铁矿、陕西略阳鱼洞子铁矿、甘肃红山铁矿、甘肃镜铁山铁矿、新疆哈密天湖铁矿,大台沟附近的花红沟、鞍山黑石砬子、辽阳弓长岭铁矿等等。
锰矿:全国已探明的锰矿区共有213处,主要有:辽宁瓦房子锰矿;福建连城锰矿;湖南湘潭、民乐、玛瑙山、响涛园等锰矿;广东有小带、新椿等锰矿;广西八一、下雷、荔浦等锰矿;四川高燕和轿顶山锰矿;贵州遵义锰矿。
铬铁矿:有56处产地,主要是新疆萨尔托海、西藏罗布莎、内蒙古贺根山、甘肃大道尔吉等铬矿。
铜矿:已探明矿区910处,主要为:黑龙江省多宝山;内蒙古自治区乌奴格吐山、霍各气;辽宁省红透山本溪、辽阳、鞍山、锦州、阜新、朝阳;安徽省铜陵铜矿集中区;江西省德兴、城门山、武山、水平;湖北省大冶一阳新铜矿集中区;广东省石菉;山西省中条山地区;云南省东川、易门、大红山;西藏自治区玉龙、马拉松多、多霞松多;新疆维吾尔自治区阿舍勒等铜矿。
铝土矿:有310处产地,主要为:山西省的克俄、石公、相王、西河底、太湖石、郭偏梁一雷家苏、宽草坪;河南省的曹窑、马行沟、贾沟、石寺、竹林沟、夹沟、支建;山东省的淄博;广西壮族自治区的平果那豆;贵州省的遵义(团溪)、林歹、小山坝等铝土矿区。
铅锌矿:有产地700多处,主要为:黑龙江省的西林;辽宁省的红透山、青城子;河北省的蔡家营子;内蒙古自治区的白音诺、东升庙、甲生盘、炭窑口;甘肃省的西成(厂坝);陕西省铅硐山;青海省的锡铁山;湖南省的水口山、黄沙坪;广东省的凡口;浙江省的五部;江西省的冷水坑;江苏省的栖霞山;广西壮族自治区的大厂;云南省的兰坪、会泽、都龙;四川省的大梁子、呷村等铅锌矿。
镍矿:有产地近百处。主要是吉林省的红旗岭、赤柏松;甘肃省的金川;新疆维吾尔自治区的喀拉通克、黄山;四川省的冷水菁、杨坪;云南省的白马寨、墨江等镍矿。
钼矿:有产地222处,主要是吉林大黑山;辽宁省杨家杖子、兰家沟;陕西省金堆城;河南省栾川等钼矿。
钨矿:探明产地252处,主要是江西省西华山、漂塘、大吉山、盘古山、画眉坳、浒坑、下桐岭、岿美山;福建省行洛坑;湖南省柿竹园、新田岭、瑶岗仙;广东省锯板坑、莲花山;广西壮族自治区大明山、珊瑚;甘肃省塔儿沟等钨矿。
锡矿:探明产地293处,主要是广西壮族自治区大厂、珊瑚、水岩坝;云南省东川;湖南省香花岭、红旗岭、野鸡尾等锡矿。
汞、锑矿:探明汞产地103处、锑产地111处。主要是贵州万山、务川、丹寨、铜仁;湖南省新晃等汞矿,湖南省锡矿山、板溪;广西壮族自治区大厂;甘肃省崖湾等锑矿。陕西省旬阳汞锑矿。
金矿:探明矿区1265处,主要有黑龙江省乌拉嘎、大安河、老柞山、呼玛;吉林省夹皮沟、珲春;辽宁省五龙;河北省张家口、迁西;山东省玲珑、焦家、新城、三家岛、尹格庄;河南省文峪、桐沟、金渠、秦岭、上宫;广东省河台;湖南省湘西;云南省墨江;四川省东北寨;青海省斑玛;新疆维吾尔自治区阿希、哈密等金矿。
银矿,探明产地569处,主要有陕西省银硐子;河南省破山;湖北省银洞沟、白果园;四川省砷村;江西省贵溪;吉林省山门;广东省庞西洞等银矿。
稀土、稀有金属:主要分布在内蒙古自治区(白云鄂博、801)、山东省(微山)、江西省(赣南、宜春)、广东省(粤北)、新疆维吾尔自治区(富蕴)等地。
图如下
目前,已有 27个省、区、市发现并勘查了铅锌资源,但从富集程度和现保有储量来看,主要集中于6个省区,铅锌合计储量大于800万吨的省区依次为云南2662.91万吨、内蒙古1609.87万吨、甘肃1122.49万吨、广东1077.32万吨、湖南888.59万吨、广西878.80万吨,合计为8239.98万吨,占全国铅锌合计储量12956.92万吨的64%。 铅锌矿有产地700多处,主要为:黑龙江省的西林辽宁省的红透山、青城子河北省的蔡家营子内蒙古自治区的白音诺、东升庙、甲生盘、炭窑口甘肃省的西成(厂坝)陕西省铅硐山青海省的锡铁山湖南省的水口山、黄沙坪广东省的凡口浙江省的五部:江西省的冷水坑江苏省的栖霞山广西壮族自治区的大厂云南省的兰坪、会泽、都龙四川省的大梁子、呷村等铅锌矿。
湖南锡矿山锑矿,湖南桃江板溪锑矿,湖南新邵龙山锑矿,湖南桃源沃溪锑矿
江西德兴铜矿,安徽铜陵铜矿,湖北大冶铜矿,山西中条山铜矿,甘肃白银厂铜矿,云南东川铜矿,西藏玉龙铜矿
贵州铜仁汞矿,贵州务川木油厂汞矿
河南张窑院铝土矿,广西平果铝土矿,山西孝义克俄铝土矿,福建漳浦铝土矿,海南蓬莱等等铝土矿,山东淄博铝土矿,河南巩县小关铝土矿,山西阳泉百家庄铝土矿
云南个旧锡矿,广西大厂锡矿,广西平桂锡矿,广东海陆丰锡矿,广东信宜银岩锡矿
四川攀枝花钛矿,广东茂名钛矿
新疆哈密黄山镍矿,新疆喀拉通克镍矿,甘肃金昌金川镍矿,云南元江镍矿
内蒙古白云鄂博稀土矿
山东招远金矿,河南小秦岭金矿,吉林桦甸县夹皮沟金矿,新疆若羌县大青山金矿,黑龙江乌拉嘎金矿,承德赤峰朝阳金矿,新疆阿勒泰金矿
湖南水口山铅锌矿,黑龙江西林铅锌矿,辽宁红透山铅锌矿,辽宁青城子铅锌矿,河北蔡家营子铅锌矿,内蒙古白音诺铅锌矿,甘肃西成铅锌矿,陕西铅硐山铅锌矿,青海锡铁山铅锌矿,湖南黄沙坪铅锌矿,广东凡口铅锌矿,浙江五部铅锌矿,江西冷水坑铅锌矿,江苏栖霞山铅锌矿,广西大厂铅锌矿,云南省的兰坪铅锌矿,云南会泽铅锌矿,云南都龙铅锌矿,四川大梁子铅锌矿,云南金顶铅锌矿
中国铅锌矿产地,截至1996年底统计数据:铅732处,锌772处,有27个省、区、市发现并勘
查了储量。其中,铅矿保有储量在150万t以上的有10个省、区,依次为云南609.71万t、广
东412.97万t、内蒙古335.24万t、甘肃274.40万t、江西263.09万t、湖南246.75万t、四川
200.56万t、广西181.22万t、陕西175.78万t、青海171.30万t,这10省区的合计储量占全国
铅储量的80%。锌矿储量在200万t以上的有13个省、区,依次为云南2053.20万t、内蒙古
1274.63万t、甘肃848.09万t、广西697.58万t、广东664.35万t、湖南641.84万t、四川513.68万t、
河北383.27万t、江西367.30万t、陕西294.10万t、青海240.38万t、浙江238.46万t、福建
221.87万t,这13省区的合计储量占全国锌储量的90%。全国铅锌矿分布及主要矿产地储量、利
用情况见图3.8.1和表3.8.4。
铅锌矿储量在东部、中部、西部三大经济地带分布比例:东部沿海地区,铅占26.2%、锌
占25.2%;中部地区,铅占30.8%、锌占30.7%;西部地区,铅占43%、锌占44.1%。
我国的铅锌矿床从太古代、元古代、古生代、中生代,一直到新生代均有形成。不同地质时期形成的铅锌矿床类型和规模各不相同,其中燕山期是最重要的成矿期(图1)。
形成于太古代的矿床为数不多,主要有辽宁的红透山和大荒沟铜锌矿,其成因属受变质的火山沉积型矿床。
元古宙是我国铅锌成矿的第一次高峰,我国元古代铅锌矿床,Pb+Zn金属储量为1167.3万吨。内蒙古霍各乞、炭窑口、东升庙和甲生盘等其成因属沉积变质型,此外,甘肃小铁山、白银厂、浙江西裘等铅锌矿为海相火山岩型。
加里东期也是一个较重要的铅锌成矿期。在此成矿期形成的铅锌矿储量占全国探明总储量的9.2%。产于此时期的矿床有四川的天宝山和大梁子,青海锡铁山以及湖南董家河等矿床,矿床类型大多为热卤水型。
华力西期是我国铅锌成矿的又一个高峰期。在此成矿期形成的矿床铅锌储量占全国铅锌总储量的16.3%。它们集中分布在三个地区,即(1)泰岭,如甘肃厂坝、毕家山、李家山和陕西的铅洞山,矿床类型主要是热卤水型;(2)小兴安岭,如黑龙江翠宏山、小西林等,矿床类型均为夕卡岩型;(3) 新疆阿尔泰,如可可塔勒和阿舍勒等,矿床类型为海相火山岩型。
印支期的铅锌矿床总储量不大,仅占全国铅锌总储量的4.4%,主要分布于三江地区。如川西的呷村、嘎依穷和纳交系等,大多属热卤水型。
燕山期是我国铅锌矿床最重要的成矿期,不仅铅锌储量大(占全国总储量的53.5%),而且分布广、广泛分布于我国东部许多省(区),如黑龙江弓棚子、吉林天宝山、辽宁八家子、河北蔡家营、内蒙古白音诺、浩布高、江苏栖霞山、浙江五部、湖南水口山、黄沙坪、桃林、枞树板、广东凡口、大宝山以及云南个旧、白牛厂等矿区均属燕山期。矿床类型有夕卡岩型、热液型、斑岩型和陆相火山岩型。
喜山期铅锌矿床数量虽不多,但总储量亦不少,占全国铅锌总储量约8.7%。云南金顶超大型铅锌矿床是在该成矿期形成的,其铅锌储量多达1811.6万吨,为中国之最。矿床类型属热卤水型。另外,还有一些第四系砂矿,多属小型。
1.与岩浆侵入活动有关的铅锌矿床
这是一组与中酸性、酸性侵入岩体,特别是小岩体,在成矿作用上密切相关的铅锌矿床。根据成矿地质环境和成矿方式分为夕卡岩型、斑岩型和热液脉型3类铅锌矿床,它们有时独立产出,如湖南桃林、广西佛子冲,有时共同组成一个矿床(田),如湖南水口山-康家湾。
该类铅锌矿床广泛分布在我国东部,已知大、中型矿床有124处,如湖南水口山-康家湾、黄沙坪和桃林,广西大厂、拉么和佛子冲,广东大宝山,江西冷水坑,内蒙古白音诺和浩布高,黑龙江翠宏山,河北蔡家营,甘肃花牛山,云南个旧和都龙等。它们累计保有储量:铅1013.13万吨,锌2335.0万吨,分别占全国大、中型铅锌矿床总保有储量的39.5%和29.7%,其中夕卡岩型占12.7%和13.0%、斑岩型占6.5%和4.2%,热液型占20.3%和12.5%。其重要性仅次于与热(卤)水活动有关的铅锌矿床。该类矿床铅锌储量在世界铅锌总储量中约占20%,其中夕卡岩型占6%,热液型占14%。相比之下,它们对我国来说更为重要,而且也反映了滨太平洋成矿作用的一些独特性。
(1)夕卡岩型铅锌矿床
该类矿床是指矿体产于酸性—中酸性侵入岩体与碳酸盐类岩石接触带夕卡岩中或夕卡岩化大理岩中的铅锌矿床。矿体产状和形态受夕卡岩或夕卡岩化大理岩产状和形态控制,一般比较复杂。矿体常呈似层状、透镜状、囊状、脉状和不规则状。一个矿床由大小不等的十几个到几十个,甚至上百个矿体组成。单个矿体一般长数米至数十米,主矿体可达数百至千余米;斜深一般数十至数百米;厚度小于1m至数十米不等。矿床规模以中、小型为主,亦有大型矿床。
矿石物质组分复杂是该类矿床的一个特点。主要矿石矿物为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿,其次为毒砂、磁铁矿、锡石、白钨矿、辉钼矿、辉铋矿、黝锡矿、黝铜矿、辉银矿、银黝铜矿等;脉石矿物为石榴子石、透辉石、透闪石-阳起石、符山石、锰钙铁辉石、钙蔷薇辉石、蔷薇辉石、锰铝榴石、石英、方解石、萤石等。矿石构造以浸染状、斑杂状和条带状为主,次为块状和网脉状。矿石结构为结晶粒状、填隙和各种交代结构。矿石Pb+Zn品位一般大于4%,Pb/Zn一般小于1,常共生或伴生有Fe、Cu、W、Sn等。根据矿床有用金属组合可以分为:Pb-Zn(Cu,Sn)建造,如内蒙古白音诺(图4-3,4-4);Cu-Pb-Zn(Sn,Fe)建造,如内蒙古浩布高、广西佛子冲;Sn-Pb-Zn建造,如云南个旧和都龙;W-Pb-Zn-Ag建造,如江西焦里;Fe(-Pb)-Zn建造,如内蒙古朝不楞和黄岗、青海肯德可克、河北三义庄。在后4个建造矿床中,铅锌常是铁、锡或钨的伴生矿,有时也是铜的伴生矿。
夕卡岩型矿床的成矿作用可分为夕卡岩期和热液期,后者包括氧化物-硫化物-石英、硫化物-石英和硫化物-碳酸盐阶段,从高、中温演化到低温阶段。Fe、W、Sn、Zn等成矿作用多发生在早阶段,而Pb、Zn(Ag)成矿作用主要发生在中、晚阶段。因此,随着成矿作用的演化,常反映了清晰的围岩蚀变分带和矿化分带,即岩体由内向外和由深向浅部显示钙(镁)夕卡岩化→锰质夕卡岩化、硅化、绿泥石化、绢云母化→大理岩的蚀变分带和Fe、W、Sn或Mo、Zn→Cu、Pb、Zn→Pb、Zn→Ag、Pb、Zn(对壳源型花岗岩类),Cu→Cu、Pb、Zn→Pb、Zn→Ag、Pb、Zn(对壳幔混源型花岗岩类)矿化分带。这种矿化分带在空间上可以是间断分离的,也可以是叠加复合的或部分叠加复合的。
矿石硫同位素组成变化范围小,多在-4‰~+6‰之间,具塔式分布特点,峰值近于零。矿石铅同位素组成以异常铅为主,常与花岗岩类岩石中长石铅同位素组成相似。这都表明成矿金属物质来源与岩浆侵入活动密切有关。矿石矿物流体包裹体氢氧同位素组成暗示成矿流体的介质水是大气降水和岩浆水的混合水。
图4-3 白音诺矿区地质略图
图4-4 白音诺矿床79线剖面简图
(2)热液型铅锌矿床
热液型铅锌矿床产于花岗岩类侵入体外接触带的碳酸盐岩或碎屑岩层中,有的直接产于花岗岩类岩体中,受断裂构造控制。
由于赋存围岩性质不同,矿床成矿特征也有明显差异。赋存于碳酸盐岩断裂中的矿体呈似层状、透镜状、脉状、囊状、筒柱状和不规则状,产状和形态都比较复杂,沿走向和倾向常有分支复合、尖灭再现现象。在一个矿床内矿体成群产出,一般有十几到几十个,黄沙坪有300多个矿体,但是具有工业意义的矿体仅1~5个。单个矿体一般长十几至数十米,最长达700~1000m,斜深十几至几十米,最大斜深达500m以上;厚几十厘米至几米,最厚上百米。矿石品位较富,Pb+Zn一般大于4%,w(Pb)/w(Zn)比值多在(1.5~1)~0.5。矿床规模以大中型为主,如广西大厂等。
赋存于碎屑岩、变质碎屑岩和花岗岩类岩体断裂中的矿体形态和产状相对简单,主要呈脉状。矿脉走向长数十至数百米,有的上千米;延深数十至数百米,脉幅几十厘米至5m。有的矿脉由细脉带组成。矿脉沿走向和倾向常有分支复合、膨缩和尖灭再现现象。矿石品位一般较低,Pb+Zn一般小于5%,常伴有W、Sn等组分,w(Pb)/w(Zn)比值(2∶1)~(1∶1.5),规模以中小型为主,也有大型,如湖南桃林和河北蔡家营(图4-5)。
图4-5 蔡家营矿床315勘探线剖面上的矿体形态
热液型铅锌矿床矿石矿物比较复杂,主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿、锡石、毒砂、硫锑盐矿物、辉锑矿、辉银矿等,脉石矿物主要有石英、方解石、白云石、重晶石、萤石等。矿石常具有块状、条带状、角砾状和细脉状构造,各种结晶粒状、交代和压碎结构等。根据矿石的主要成矿元素组合,可以分为:Pb-Zn-Ag建造,如内蒙古孟恩陶勒盖、广西张公岭和新华、四川农戈山等。W-Sn-Pb-Zn建造,如广东锯板坑和厚婆坳、广西大厂、湖南香花岭和香花铺等。
成矿是多阶段的,常可分为氧化物-硫化物阶段、硫化物-石英阶段、硫化物-硫锑盐阶段和硫化物-碳酸盐阶段,反映成矿的脉动性,从中温演化到低温(400~100℃)阶段。
围岩蚀变强烈,蚀变类型与围岩岩性有关,对碳酸盐岩以硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化为主,对硅铝质岩石以硅化、绢云母化、黄铁矿化、萤石化、重晶石化为主。围岩蚀变分带和矿化分带受断裂构造控制,呈线性展布,如表现在水平方面上靠近花岗岩类岩体以硅化、绢云母化为主和W、Sn矿化增强,远离岩体以绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化为主和Pb、Zn、Ag矿化增强;在垂直方向上,下部以硅化、绢云母化和W、Sn矿化为主,上部以绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化和Pb、Zn、Ag矿化为主。有的矿床还形成了“几层楼式”的蚀变分带和矿化分带。
矿石硫同位素组成变化小,大多在0~+5‰之间,呈塔式分布,峰值近于零。有的矿床,如湖南桃林,矿石硫同位素组成为很大的负值;矿石铅同位素组成变化较大,以放射铅为主,有的矿床以正常铅为主。这些可能暗示成矿金属物质来源比较复杂,既有岩浆来源,也有地层来源。矿石矿物流体包裹体氢氧同位素组成表明,成矿流体的介质水为岩浆水与大气降水的混合水,甚至以大气降水为主。
(3)斑岩型铅锌矿床
斑岩型铅锌矿床目前已知为数不多,它产于浅成-超浅成花岗斑岩、流纹斑岩、正长斑岩等小岩体及其接触带中。这些浅成—超浅成小岩体常与陆相酸性、碱性火山活动密切有关,有时成矿岩体就是隐爆角砾岩筒。矿体由细脉浸染状、浸染状、细脉网脉状矿化组成,呈似层状、透镜状和脉状,沿走向和倾向有分支复合、尖灭再现现象。矿体走向长几十至几百米,有的长达千米以上;斜深数十至百余米,甚至上千米;厚数米至数十米。矿石品位低,Pb+Zn常小于4%,w(Pb)/w(Zn)比值在(1.2∶1)~(1∶1.5)。矿床规模以大中型为主,如江西冷水坑。
矿石矿物成分简单,主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、辉银矿等,脉石矿物主要为石英、绢云母、绿泥石和碳酸盐矿物等。矿石具有浸染状、细脉浸染状、脉状、网脉状构造,结晶粒状和交代结构。
围岩蚀变强烈,以硅化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化和碳酸盐化为主,呈面型发育。自岩体中心向接触带,常显示蚀变分带和矿化分带现象:绿泥石化→硅化、绢云母化、黄铁矿化→硅化、碳酸盐化蚀变分带和相应的(Cu)→Pb、Zn→Pb、Zn、Ag矿化分带。
矿石硫同位素组成变化范围小,在-2‰~+4‰左右,呈塔式分布,峰值近于零。矿石铅同位素组成比较稳定,以异常铅为主。这表明成矿金属物质主要来源于岩浆-热液系统。矿石矿物流体包裹体氢氧同位素组成表明,成矿流体介质水以大气降水为主,混有少量岩浆水。
2.与火山活动有关的铅锌矿床
该类铅锌矿床分布在我国火山岩发育的地区,是伴随火山喷发和浅成—超浅成潜火山活动而形成的,并产于火山岩或火山沉积岩中。由于火山活动的地质构造环境不同,可分为陆相火山岩型和海相火山岩型两类。陆相火山岩型铅锌矿床主要分布在我国东部,中生代火山岩发育地区。海相火山岩型铅锌矿床主要分布在我国的优地槽区火山沉积岩系中。总的来看,我国火山岩型铅锌矿床分布比较广,数量也比较多,但以小型和矿点为主,大中型矿床仅有15处(不包括未上1998年储量表的新疆阿舍勒、可可塔勒、铁米尔特、阿巴宫等矿床),如浙江五部和大岭口、江西银山、福建莆田银坑、四川呷村和嘎依穷、甘肃小铁山、青海锡铁山、辽宁红透山等,它们的累计保有储量为:Pb 225.71万吨,Zn 1250.05万吨,分别占全国大中型矿床铅锌总保有储量的8.8%和15.9%。其中,陆相火山岩型铅锌矿床分别占2.5%和3.8%,海相火山岩型铅锌矿床分别占6.3%和12.1%(包括黄铁矿型铜矿床中的锌保有储量)。据Перваго(1975)统计,黄铁矿型铅锌矿床(不包括黄铁矿型铜矿床中的锌储量)的储量占世界铅锌总储量的31%,其中前寒武纪矿床储量占9%,古生代矿床储量占21%,中生代矿床储量占1%,它们的重要性在世界铅锌储量中仅次于层控铅锌矿床。他把陆相火山岩型铅锌矿床看作中低温热液矿床划入热液矿床范围内。相比之下,我国火山岩型铅锌矿床的重要性也是显而易见的。
(1)陆相火山岩型铅锌矿床
该类铅锌矿床产于陆相火山沉积盆地的破火山口边缘,酸性、中酸性火山岩断裂中,呈脉状、透镜状,成群成带,如江西银山、浙江五部等,也产于粒度不一的火山碎屑岩过渡带中或火山沉积岩中,受层间断裂控制,呈似层状、透镜状。有人将前者划入陆相火山热液矿床,后者划为陆相火山沉积矿床。对于陆相火山岩型铅锌矿床来说,虽然它们产出特征有所差异,但是在成因上是相似的。单个矿体长几十至数百米,有的数千米;斜深几十至几百米,最大斜深达千米以上;厚几十厘米至数米,最厚达50m左右。沿矿体走向和倾向有分支复合和膨缩现象。脉状矿体品位较富,Pb+Zn多在4%左右,w(Pb)/w(Zn)比值(2∶1)~(1∶2)。似层状矿体矿石贫,Pb+Zn多小于4%,w(Pb)/w(Zn)比值1.5~0.8;矿床规模以小型为主,少数达大型(如浙江五部;图4-6)。
图4-6 浙江五部铅锌矿床第51号勘探线地质剖面示意图
矿石矿物简单,以方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等为主,脉石矿物以石英、绢云母、菱铁矿、含锰方解石等为主。矿石构造主要为块状、团块状、细脉状、浸染状和角砾状等,结构主要为结晶粒状和交代等结构。成矿是多阶段的,通常可以分为硫化物-石英阶段、硫化物-硫锑盐阶段和硫化物-碳酸盐阶段,由中温演化到低温阶段(300~100℃)。
围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化、菱铁矿化、含锰方解石化、萤石化等。蚀变分带和矿化分带一般不明显,在一些矿床中(如江西银山),从次火山岩体向外和由深部向浅部,显示黄铁矿化、硅化、绢云母化→硅化、绢云母化→绿泥石化、菱铁矿化蚀变分带和相应的Cu→Cu-Pb-Zn→Pb-Zn→Pb-Zn-Ag矿化分带。
矿石硫同位素组成变化在-5%~+5%之间,呈塔式分布,峰值近于零。矿石铅同位素组成变化较小,以放射铅为主。这暗示成矿物质来源自深源岩浆。矿石矿物流体包裹体氢氧同位素表明,成矿流体介质水以大气降水为主,混有岩浆水。
(2)海相火山岩型铅锌矿床
该类矿床分布于优地槽造山带中,赋存于细碧角斑岩建造或流纹岩-玄武岩建造火山沉积岩系中。赋矿围岩为石英角斑质凝灰岩、流纹质凝灰岩、细碧岩、绿泥片岩与大理岩接触带的火山碎屑岩或大理岩。这类矿床常形成于不同的地质环境中,就我国北部祁连海相火山岩型铜、多金属矿床来看,可以分为Cu-Fe型(红沟型)、Cu-Zn型(蛇绿岩型)和Cu-Pb-Zn型(白银厂型)(夏林圻等,1991;孙海田等,1993)。Cu-Fe型矿床形成于弧间或弧后盆地环境,赋矿岩石为细碧岩;Cu-Zn型矿床形成于大洋拉张环境,赋矿岩石为蛇绿岩套上部枕状细碧岩与变玄武质凝灰岩和炭质板岩、片岩过渡层位中;Cu-Pb-Zn型矿床形成于优地槽发育早期裂谷岛弧环境,与中心式中酸性火山喷发活动有关,赋矿岩石为石英角斑质凝灰岩。矿体呈似层状、透镜状,成群产出。矿体与围岩产状一致。单个矿体长几十至上千米,斜深几十至几百米,厚几米至数十米。矿石品位中至富,常与Cu共生,富含金和银,w(Pb)/w(Zn)比值(对Pb-Zn建造矿床)(1∶1.5)~(1∶3),规模大-中型。
矿石矿物以黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等为主,脉石矿物以石英、绢云母、绿泥石、重晶石、方解石等为主,具有块状、浸染状、条带状、细脉状、角砾状等构造和结晶粒状、交代结构。根据矿石金属元素组合特征,可分为Cu建造、Cu-Zn建造(如辽宁红透山、新疆阿舍勒)、Cu-Pb-Zn建造(如甘肃小铁山、四川呷村)和Pb-Zn建造(如青海锡铁山,图4-7、新疆可可塔勒);它们常共生在一个矿田中或一个成矿带中,构成一个完整的成矿系列。
围岩蚀变强烈,有硅化、绢云母化、绿泥石化、重晶石化等。有的矿床蚀变分带和矿化分带不明显,只是在矿体垂直方向上向深部Cu含量有增加趋势。有的矿床下部为筒状硅化、绢云母化蚀变带,伴有脉状和细脉浸染状矿化,上部为似层状硅化、重晶石化、方解石化蚀变带,伴有似层状、透镜状块状硫化物矿体。
矿石硫同位素组成为0~+8‰左右,呈塔式分布,峰值在4‰~5‰。矿石铅同位素组成变化范围小,以正常铅为主,也有放射性铅。这可能表明成矿金属物质主要来源于海底火山岩。矿石矿物流体包裹体氢氧同位素组成表明,成矿流体的介质水以海水为主,混有岩浆水。
3.与热(卤)水活动有关的铅锌矿床
这一类矿床被称为层控矿床,也有人称之为沉积或沉积改造矿床。郭文魁等(1987)将其视为广义的热液矿床,称之为层控(层状)-热液矿床。该类矿床兼有同生和后生特征,受一定层位、特定岩相和岩性、构造等综合因素控制,与岩浆活动关系不密切,是成矿物质多来源、多成因的矿床。
这类矿床是世界上铅锌的主要来源之一。由于对其涵义理解不一,不同研究者统计的铅锌矿储量出入较大。据乌尔夫1976年统计,世界铅锌矿总储量的55%集中在该类矿床中。据В.А.Берваго1975年统计,世界铅锌矿总储量的35%集中在该类矿床中。在我国,该类矿床分布广,数量多,其中有大中型铅锌矿床50 处,如四川天宝山和大梁子,云南金顶,江苏栖霞山,湖南董家河、白云铺和后江桥,广东凡口,广西北山,辽宁青城子,甘肃厂坝、毕家山、李家沟和邓家山等。它们累计保有储量为:Pb 1118.0 万吨,Zn 3396.7万吨,分别占全国大中型矿床总保有储量的47.3%和46.1%。其中,前震旦纪铅锌矿床占3.4%和2.1%,早古生代铅锌矿床占11.0%和8.1%,晚古生代铅锌矿床占22.4%和21.0%,中 新生代铅锌矿床占10.5%和14.9%,其重要性不言而喻。
图4-7 锡铁山矿床S5勘探线地质剖面图
根据赋矿围岩性质,我国该类铅锌矿床可分为碳酸盐岩型、细碎屑岩型和砂砾岩型3类。
(1)碳酸盐岩型铅锌矿床
矿床产于古隆起边缘坳陷带中或地台的显生宙坳陷边缘,赋矿岩性为浅海相碳酸盐岩,尤其是富含有机质、泥质的生物泥晶灰岩和白云岩,有时又可分为白云岩型和灰岩型,受同生古断裂和区域性褶皱、断裂,层间错动控制。矿体呈层状、似层状和透镜状,数量众多,多层产出,上下叠置,常与地层产状一致,少数矿体呈脉状和囊状,截切地层。矿体与围岩界线清晰,沿走向和倾向有分支复合、尖灭再现现象。单个矿体长数十至千余米,有的达数千米,延深几十至几百米,厚几米至几十米。矿石品位变化大,贫富均有,贫者(如湖南董家河)Pb+Zn在2%左右,富者(如广东凡口)Pb+Zn在10%以上;w(Pb)/w(Zn)比一般为(1∶2)~(1∶5)。
(2)细碎屑岩型铅锌矿床
矿床产于古隆起边缘坳陷带中,赋矿地层为一套浅海相碎屑-粘土-碳酸盐相浅变质岩系,主要是炭质板岩、炭质千枚岩、灰岩、石英岩和黑云石英片岩等组成的互层带,其中有时夹变质火山岩(钙质绿泥片岩和斜长角闪岩)。矿体主要赋存于炭质板岩和灰岩互层带中,呈层状、似层状和透镜状,具有多层性,沿走向常有分支复合、尖灭再现现象,与围岩产状一致。单个矿体长几十至几千米,斜深几十至几百米,厚几~几十米。矿石品位中等,常与铜共生,Pb+Zn在5%左右,w(Pb)/w(Zn)比为(1∶1.5)~(1∶5)。
(3)砂砾岩型铅锌矿床
矿床产于陆相断陷盆地的河流相地层中,受层间断裂控制,如云南金顶(图4-8);也产于海盆边缘滨海相或海陆交互相地层中,在区域海侵底部不整合面之上,如湖南保安。因此,它们又可分两类:一类是陆相砂砾岩型,与陆相砂岩铜矿类似;另一类是滨海相砂砾岩型,常以铅为主。矿体呈层状、似层状和透镜状,成群产出,与围岩地层产状一致。单个矿体长几十至上千米,斜深几十至上千米,厚1至几十米。矿石品位中-富,Pb+Zn在4%以上,w(Pb)/w(Zn)比为(1∶1.2)至(1∶2);但是,保安矿床以铅为主,品位中等,w(Pb)/w(Zn)比为(1.5∶1)至(4∶1)。
图4-8 金顶矿床北厂矿段12勘探线剖面图
该类铅锌矿床的矿石矿物成分简单,主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等,细碎屑岩型矿石常有黄铜矿和磁黄铁矿等;主要脉石矿物为石英、白云石、方解石、重晶石,有时还有绢云母、绿泥石、天青石、沥青等。矿石具有条带状、条纹状、纹层状、块状、浸染状、瘤状、脉状、角砾状等构造,常见草莓状、团粒状、环带状、变胶状、结晶粒状、交代和碎裂等结构,既有同生的特点,又有后期改造或再造的特点,后期改造越强烈,矿石结构和构造越复杂。
围岩蚀变弱,碳酸盐岩型有白云石化、方解石化和黄铁矿化等,碎屑岩型有硅化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化等,有时有天青石化、重晶石化、石膏化等。围岩蚀变分带和矿化分带不明显。有的矿床,如广东凡口,在垂直方向上部富Pb、Zn,下部富黄铁矿;在水平方向上,沿走向铅锌矿体过渡为黄铁矿体。
矿石硫同位素组成变化大。白云岩型、细碎屑岩和浅海相砂砾岩型铅锌矿以正值为主,变化在+5‰~+30‰之间;陆相砂砾岩型铅锌矿以负值为主,变化在-1‰~-30‰之间;灰岩型铅锌矿变化更宽,在-26‰~+26‰。矿石铅同位素组成比较稳定,以正常铅为主,也有异常铅。这说明该类矿床成矿物质来源是复杂的,既有下部地层来源,也有海水来源,成矿是多阶段的。矿石矿物流体包裹体氢氧同位素组成表明,成矿流体介质水主要来自大气降水或循环海水。
4.与沉积变质作用有关的铅锌矿床
沉积变质型铅锌矿床是指成矿作用以沉积的方式为主,包括火山喷气(流)沉积或热水沉积作用等,在后期又遭受了区域变质作用而成的矿床。成矿的地质构造环境大多为裂谷。容矿围岩为变质砂岩、变质砾岩、石英岩、千枚岩、板岩、片岩、白云岩和大理岩等,其变质程度大致相当于绿片岩相或低角闪岩相。矿体呈层状、似层状或透镜状产出,和围岩产状完全一致,同步褶曲。矿石矿物主要为黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿和磁黄铁矿,次为磁铁矿、辉铜矿、毒砂等。脉石矿物主有石英、方解石、白云石和绢云母等。矿石结构以致密块状为主,也有条带状、层纹状和浸染状。
这类矿床主要分布于华北地台北缘阿拉善台隆和内蒙古地轴的狼山-渣尔泰地区中元古代渣尔泰群变质碎屑岩中。矿床实例有内蒙古霍各乞、炭窑口、东升庙和甲生盘等,均属大型,河北北部的中元古代高板河铅锌矿床也属此类。成矿时代除元古宙外,还有加里东期(如四川李伍和福建水吉)和海西期(陕西银洞子)。它们累计保有储量为:铅 196.3万吨,锌 848.8万吨,分别占全国铅锌总保有储量的3.9%和7.9%。
矿石硫同位素组成(δ34S)多为正值,变化范围较大,介于+3.6‰~+38.5‰之间,说明硫主要来源于沉积时期的海水硫酸盐。铅同位素数据点在B.R.Doe的铅同位素构造环境图上,落在地幔演化线近侧,表明成矿元素铅可能属幔源。矿石矿物流体包裹体测温结果,东升庙为450℃左右,炭窑口300℃左右,霍各乞150~325℃,甲生盘130~245℃,推测是由于不同矿床位于距离海底火山活动中心的远近差异所致。
5.与表生氧化作用有关的铅锌矿床
该类矿床是由原生铅锌矿床或铅锌矿化岩层,经表生风化淋滤作用而再次富集形成的表生矿床,也包括具工业意义的古人采冶铅锌矿时的尾矿、炉渣和废矿石堆。它们主要分布在我国华南和西南,与亚热带温湿气候和局部切割地形有关,多数为残积和坡积矿床,少数为冲积矿床。残坡积型铅锌矿床的成矿地质特征各异,大多为风化淋滤矿床(氧化矿帽),也有古尾矿和炉渣堆,还有喀斯特漏斗堆积(如四川纳交系)等。冲积矿床常为砂铅矿床。该类矿床大多为小型和矿点,仅有5处达到中型规模,它们是四川纳交系、贵州榨子厂、云南澜沧老厂、个旧和矿山厂,累计保有储量为:Pb 12.82万吨,Zn 31.45万吨,分别占全国大中型铅锌矿床总保有储量的0.5%和0.4%。
该类矿床产于第四纪浮土层底部,基岩面之上。一般上部为红土层,中部为褐土层,下部为黑土层(即矿层)。矿层下部可能存在有原生铅锌矿体,也可能没有原生铅锌矿体。矿体呈层状、似层状,面型分布,或者分布在喀斯特溶洞中,呈漏斗状。矿体产状受基岩面形态或喀斯特溶洞形态控制。矿体长宽数十至千余米,厚1m至数十米。矿石矿物简单,主要为白铅矿、铅矾、菱锌矿、异极矿等,脉石矿物为碳酸盐矿物、粘土等。矿石呈土状、松散状、结核状、团块状、砂砾状等,通常富铅贫锌,品位变化大,Pb在1%~40%之间,有时伴有钨、锡砂矿。有的矿床,如四川纳交系,以锌为主,Zn变化在1%~30%之间。
截至1995年底,全国已发现矿产168种,有探明储量的矿产151种,矿产地2万余处。已开发利用的矿产达154种,其中,能源矿产7种,金属矿产54种,非金属矿产87种,其它水气矿产(地下水、矿泉水、二氧化碳气)3种。
中国已成为世界重的矿产资源大国和矿业大国。
据初步评估,矿产资源潜在总值居世界第三位,20多种矿产在世界上具有优势地位。可以说,中国是世界上少有的几个资源总量大、配套程度较高的资源大国之一。
已探明的矿产资源总量较大,约占世界的12%, 仅次于美国和原苏联,居世界第3位。但人均为世界人均占有量的58%,居世界第53位。从这方面看,中国又是一个资源相对贫乏的国家。
(一)优势矿产
具有世界性优势的矿产有稀土、钨、锡、钼、锑、菱镁矿、萤石、重晶石、膨润土、石墨、滑石、芒硝、石膏等矿产,不仅已探明储量可观,居世界第1、2位,人均占有量超过世界人均水平。而且资源质量高,开发利用条件好,在国际市场具有明显的优势和较强的竞争能力。
具有区域性优势的矿产有煤、铌、铍、汞、硫、萤石、滑石、磷、石棉等9种,其探明储量居世界第2、3位。但有些矿产质量较差,人均占有量低于世界人均水平。
具有潜在优势的矿产有锌、铝土矿、钒、珍珠岩、高岭土、耐火粘土等。
(二)探明储量相对不足的矿产有石油、天然气、铀、铁、锰、镍、铅、铜、金、银、硼等。
(三)短缺的矿产有铬、铂、钾盐、天然碱和金刚石等。
二.找矿前景
中国除已探明的储量外,还有大量未发现的资源量。预测石油资源量940亿吨、天然气43万亿立方米,地下1000米以浅范围内煤资源达3.2万亿吨。上述三者已探明的储量仅为预测资源量的17%、2.2%、28%,金、铜、锰已探明储量仅为预测储量的1/4~1/5,仍有较大的找矿潜力。
从地域上看,中西部地区新增储量潜力很大。中部内陆地区以能源、有色金属、贵金属为主,铜、铝、金、银、煤的保有储量在东、中、西三个地区中居首位。西部地区地域辽阔,人口密度小,铬、钒、钛、镍、汞、铂、铅、锌、磷、芒硝、重晶石等矿产资源比较丰富,磷矿、铅锌矿储量均大于东部和中部之和,煤、石油、天然气也拥有一定的储量。此外,西部地区地质工作程度较低,煤、石油、天然气、有色金属、贵金属、盐等,资源潜力很大。
目前,西部铅、锌、铝土矿、金、煤、磷、硫铁矿保有储量增长速度超过东部或中部的两倍以上,可望发展成为21世纪中国重要的能源、稀有贵金属、化工非金属矿业基地。
在深度上,印度、南非的金矿开采深度已达5000米,中国仅达600~700米水平。开发地下深部资源仍有很大潜力。
三.矿产资源勘查和投资概况
(一)历史成就
中国从事地质勘查的人员约105万人,分属11个部门。【表ⅩⅪ】新中国成立40多年来,矿产地质勘查工作取得了巨大成就,各类矿产储量不断增长。【第29页表6】
改革开放以来,矿产勘查又取得了新的进展。10多年来,累计发现大中型矿产地1450多处,有117种矿产增加了储量;查明了中国地下水资源总量, 完成了2300多项城市供水勘察工作,累计探明大中型地下水源地214处,日供水量达6020万立方米,保证了一批能源重化工基地建设和特区、开发区的供水要求,完成了黄淮海平原、松嫩平原、三江平原、江汉平原、关中平原、河西走廊及宁夏、内蒙古、河套平原等130万平方公里的农田供水勘查工作。勘查工作的这些巨大成果,绝大部分是通过国家投入取得的。
(二)勘查投资渠道多元化已初步形成
在改革开放前实行计划经济时期,地质勘查资金主要来源于中央财政拨款,国家每年通过指令性计划逐级安排落实到各基层勘查单位。这种地质勘查投资方式,对保证新中国成立以来国民经济建设、对矿产资源的需求,起到了十分重要的作用。随着经济体制改革的不断深入,社会主义市场经济体制的逐步形成,地勘投资渠道已由单一的重要财政拨款,逐步向多元化投资方向转变。
地方、企业和外商投资用于商业性的矿产普查、详查和勘探已逐渐增多。
据对18个省(自治区、直辖市)的不完全统计,“八五”期间利用社会资金共安排了1705个项目,已完成1267项,吸收的地质勘查工作资金达8.3亿元。其中,陕西、上海、河北三省市吸收的社会资金均已超过亿元。
据不完全统计,改革开放以来的17年间,除中央地勘费以外的地勘资金投入已近10亿元人民币,利用这笔资金提交了1万多份勘查报告,
尽管这种改革滞后于国家经济体制的改革,但投资多元化的格局已初步形成。
四.矿产品概况
1995年,中国固体矿石总产量达51.20亿吨,原油1.50亿吨,天然气179亿立方米,矿业总产值4636亿元。矿产开发总规模居世界第三位。煤炭、水泥产量居世界首位,化肥居第2位,钢和有色金属居第3位,原油居第5位,黄金居第6位。【第282页表Ⅸ,表Ⅺ】
五.矿山企业生产概况
截至1995年底,中国已建成矿山企业28万多个,其中,国有矿山企业8377个,集体个体矿山企业27万多个,矿业从业人员达到1426万人。形成了300多个以矿业为依托的城镇。
1995年中国国有矿山企业甲类固体矿产(不含砖瓦粘土、建筑用砂石)矿石采掘总量达13.48亿吨,占全国固体矿产矿石产量的37.0%,实现产值1364.54亿元,占同期全国固体矿产产值的75.8%。国有矿山企业占据着主体地位。【第15页表3】
1995年,中国集体矿山总数已达27.43万个,开发利用矿种达154种,涉及除石油、放射性矿产之外的几乎所有矿种。1995年,集体矿山企业固体矿产矿石产量37.72亿吨,占全国固体矿产矿石总产量的73.7%。其中,甲类矿产(不含砖瓦粘土、建筑用砂石)矿石总产量23亿吨,占全部甲类矿产(不含砖瓦粘土、建筑用砂石)矿石总产量的63%,集体煤矿的产量占全国煤炭产量的42.6%。同年,集体矿业产值达到750亿元,占中国矿业总产值(石油、天然气除外)的35.5%。按12.4%的平均产值利税率计算,1995年中国集体矿业创利税93亿元,并为约2900亿元的后续加工业提供了必不可少的初级产品。中国至少有520个县的集体矿业产值在1000万元以上,已成为推动地方经济发展举足轻重的力量。【第17页图3】
中国矿产资源的一个突出特点是大型矿床少,中小型矿床多。中国约有40%的集体矿山开采的是零星分散的资源。中国集体煤矿生产的4.9亿吨煤炭产量中,至少有三分之一为国有矿山企业难以利用的薄层煤。
集体矿业解决广大农村剩余劳动力的出路方面发挥了重要作用。1995年全国集体、个体矿业的从业人数已超过863.25万人,占同期全国集体、个体企业从业人数的8%。减轻了劳动力对城市的压力,还为后续加工业、服务业创造了约3500万个就业机会。集体矿业的建设资金主要来自于乡、村两级和农民自身的积累,为国家弥补了3500亿元的基建投资,自1980年以来,在全国的新增矿石产量中,约有62%的煤炭,77.5%的铁矿石,75.2%的磷矿石,63%的硫铁矿,65%的有色金属矿产,80%的主要建材非金属矿产都是集体矿业提供的。【第18页表4】
矿产品价格的调整和放开,扭转了原材料价格过低的不合理状况, 使部分矿山企业由亏损走向盈利, 在一定程度上增强了矿山企业的活力。但是,目前中国矿业仍面临着许多亟待解决的问题。整个采掘业1993年以前普遍亏损,1994年国有矿山企业中,煤炭和黑色金属矿采选业仍然是全行业亏损,有色金属、非金属和其他矿采选业虽已扭亏,但仍处于微利状况,只有石油、天然气开采业由于政策环境的改善,才实现了盈利。
六.矿产资源综合利用水平
中国矿产资源的综合利用政策的实施,取得了较为显著的效果。1995年,县以上工业“三废”综合利用实现产值190亿元,为1985年的6.7倍,10年累计创产值955亿元,实现利润也由1985年的几亿元增加到1995年的47亿元,10年累计实现利润243亿元。
中国大多数金属和非金属矿产中都有共生、伴生有用元素,这是中国矿产资源的一个显著特点,其中尤以有色金属矿产为多。据统计,有80多种矿产含有共、伴生元素。如铜矿床中含有铁、铅、锌、钼、镍、钴、金、银、铋、铂、钨、锡、硒、碲、硫等,伴生的金储量约占金总储量的28%,伴生铜储量约占铜总储量的25%,而银的伴生储量比重更高。
从伴生矿产中回收的铜占铜总产量的25%~30%,金占金总产量的25%,铂族金属和稀散元素几乎全靠从伴生矿中回收。【第23页图4】
中国甘肃金川铜镍矿中的镍、铜、铂、钯、金、银、钌、铑等15种主要元素,目前已能回收13种;甘肃白银有色金属公司生产的矿石的17种元素已能回收14种,综合利用系数达82%。四川攀枝花钒钛磁铁矿回收的钒、钛产量占全国的80%。德兴铜矿因综合而扭亏为盈。
1995年,中国工业废渣综合利用量达2.86亿吨,为1985年的2.34倍,利用率也由1985年的25%上升到43%。目前,有色金属行业70%以上的共(伴)生有用元素都能得到不同程度的综合回收利用,综合回收的共(伴)生元素近40种;综合回收利用率逐年提高,如湖南全省的主要铅锌矿山中铅锌选矿回收率已达60%~90%,达到国际先进水平,有色金属冶炼烟气中硫的综合利用率已超过65%,废水复用率接近70%,综合利用工业体系初步形成,部分企业的综合利用技术已达国际先进水平。黑色金属矿产中共(伴)生的30余种矿产已有20多种得到综合利用,在尾矿、废石、低品位矿石的综合利用方面也取得了不小成绩。近年来煤炭行业在煤矸石发电、煤矸石建材、煤化工、石煤及煤系共(伴)生矿产的综合开发利用等方面都有可喜的进展。目前煤矸石的综合利用率达20%以上,粉煤灰综合利用率超过了30%。【第304页表ⅩⅩⅥ】
非金属矿产的综合利用也有了重要进展,开发出了一大批深加工和综合利用新产品,部分产品已开始步入系列化。仅就地质矿产部门统计,近10年来,在非金属综合开发利用方面取得的科研成果超过400项。其中获部、省科技成果奖的就有近60项,专利成果14项,有100多项已转化为生产力,使企业经济效益显著提高。1995年综合回收硫产量占总产量的47%。在化工矿山盐湖卤水多元素的利用、矿化结合、矿肥结合等综合利用方面也取得了一定成绩。
矿产资源综合利用研究取得了不少科研成果,如多种复杂难选矿的分选与综合开发利用,无尾矿生产工艺的研究与应用都取得了重大进展,并出现了一批无尾矿矿山企业和一大批金川式依靠科技进步、综合利用好、经济效益高的企业。
中国铁、锰等黑色金属矿山采选平均回收率为65%;国有有色金属矿山采选综合回收率只有50%;煤矿矿井回采率也只有50%左右,如果加上集体、个体煤矿则只有32%;矿产资源总回收率不到30%,比发达国家要低20个百分点。一项研究表明,如果金属矿山开采回收率提高十个百分点,中国就将增加几千万吨的矿石量,相当于新建几十座矿山。煤矿如能提高采煤技术,仅由减少采高、落煤造成的损失,每年就可以增加4000万吨煤炭产量。
但是,从总体看中国综合利用水平还比较低。有关部门对60个矿种4072个国有矿山的调查结果表明,开展综合利用的矿山企业不足300个,只占7%。在已开展综合利用的企业中只有2%的矿山企业有用组分综合利用率在70%以上。集体和个体矿山情况没有综合利用或仅部分综合利用。
七.降低资源消耗
中国以位居世界第3位的矿石产量支持排名世界第9位左右的GNP,单位GNP的资源消耗高于同等发展水平的国家。据统计,中国单位GNP的钢材、铜、铝、铅、锌的消耗分别是世界平均水平的3.6、3.7、2.4、2.7和2.2倍;能源对GNP产出率仅为世界平均水平的1/7。
近年来,中国的能源、金属、非金属矿产资源的消耗系数一直在下降。1980~1990年每亿元国民生产总值能源消耗已由13.6万吨标准煤降至9.3万吨标准煤,年均下降3.8%,节约与少用能源总量折合2.85亿吨标准煤;钢材消耗系数,1991年与1980年比下降了36.94%;铜、铅、锌、铝的消耗系数1991年比1970年分别下降了58.17%、57.96%、76%、60.6%。但与国外同等发展水平的国家相比较, 仍然偏高,在降低矿耗和能耗方面仍有很大潜力
八.矿产资源领域的对外开放与合作
扩大矿产资源领域对外开放与合作是当今国际经济发展的潮流。国际矿业投资者在全球寻找目标,中国正面临这种吸引外资进行矿产资源勘查与开发的机遇与挑战。扩大资源领域的对外开放与合作是当务之急。
中国幅员辽阔,矿产资源丰富,地质工作程度较高,矿产资源可供对外开放与合作的项目很多,前景十分广阔。
中国矿产资源领域对外开放与合作具有很大的不平衡性,中国在石油天然气的对外合作领域已取得了很大成绩,积累了不少经验,但其它矿产资源领域的对外合作却相对滞后。
1.在油气领域
中外合作勘查开发石油天然气是从海洋开始起步的。1982年至今,中国已与16个国家和地区的62家石油公司签订了110个海上石油天然气勘探开采合同和协议。截至1995年底,已实际吸引外资51亿美元,其中勘探投资29.7亿美元,开发投资21.3亿美元;已发现并控制石油储量13亿吨,天然气储量2079亿立方米;已建成年产1000万吨的原油生产能力,有17个油气田已投入生产。1995年海上原油产量为870万吨,1996年预计将达到1500万吨。
目前,南海东部珠江口海域是中国主要的海上产油区,1996年原油产量将突破1000万吨大关。南海西部海域是天然气主要产区,其中新建成的崖城13—1天然气田的储量为1070亿立方米,通过780公里和100公里的海底管线,1996年开始以每年29亿立方米和5亿立方米的供应量同时向香港供气发电和向海南岛供气。该气田可以稳定供气20年以上。
1985年,石油勘探开发的对外合作开始扩大到陆上。这一年,《关于开发南方11省区(江苏、浙江、安徽、福建、湖南、江西、云南、贵州、广西、广东和海南)陆上石油的公告》在世界上引起强烈反响,随即签订了海南福山凹陷石油合同。后中国陆上石油工业又增加了北方10省区的18个含油气盆地;合作领域扩大到提高老油气田采收率和开发开采难度大的油气田项目对外合作的方式也从单一的勘探合作方式扩大到勘探开发一体化的综合合作方式。
到目前为止,先后有29家外国公司参与了19个合作区块的石油作业。
2.在非油气资源领域
目前外商集中于黄金、煤层气和金刚石资源的勘查与开发。迄今为止,金矿项目超过20项,进行合作勘查的有广东长坑金矿(与加拿大巴里克鲍尔公司合作)、广西百色金矿项目(与加拿大宝仑公司)、贵州灰家堡北斜金矿勘探项目(与加拿大丹斯通公司)、云南镇源金矿和莫江金矿之间区块勘查项目(与加拿大矿业公司)以及四川凉山茶铺子金矿勘查项目(与加拿大明科公司)等。
进行合资开采的有山东大尹格庄金矿。
已与外商签订勘查合同97项,主要勘查项目有:河北蔡家营铅锌矿项目(与澳大利亚团布尔公司合作)。辽宁金刚石合作项目(与南非德比尔斯公司合作)。湖南沅水金刚石项目(与比利时西贝克公司合作)及与德国安贝格高岭土公司合作的高岭土项目。山东平邑金刚石项目(与加拿大环亚矿业公司合作)等。
领取采矿证的合资合作项目主要是建材和矿泉水项目。
90年代以来, 外商来华投资勘查、开采油气以外矿产资源的项目日益增多。据不完全统计,13个主要资源省份中中外合作的项目达116项,实施的有93项,固体矿产勘查项目23项(金1项、金刚石2项、铅锌5项、铜2项、建材矿产5项、稀有和稀土金属矿产8项),开发项目69项(矿泉水28项、建材矿产37项、岩盐矿产2项、铅锌1项、锰1项)。各项目外商投资金额大多在几十万到几百万美元之间。其中河北蔡家营铅锌矿项目是目前除煤以外的固体矿产项目中外资投入最多的一个,协议金额超过1亿美元。
近年来,中国的煤层气资源勘查开发开始起步。中国与澳大利亚路伟尔公司、美国安然公司和阿莫科公司在陕西、山西合作勘查开发煤层气,协议金额2000万美元。
据对191个项目的不完全统计,共吸收资金28.93亿美元,其中中国海洋石油总公司为27亿美元。外商投资勘查的重点主要在能源矿产(主要是油气),这些项目吸收外资的总数占95%以上。【第33页表12】
3.中国在海外进行矿产资源风险勘探与投资开发工作
90年代以来,中国在加纳、坦桑尼亚、玻利维亚、马来西亚、柬埔寨和老挝开展了不同程度的金矿勘查工作。中国还通过购买股权,参与澳大利亚恰那铁矿开发,现已投产。中国在泰国、苏丹、加拿大、秘鲁进行了一些低风险小油田开发项目,获得年产原油75万吨份额。中国在印度尼西亚购买马六甲油田股份,获得成功。中国与澳大利亚合办的澳斯明泰克公司也于1993年获得批准,并已在澳大利亚申请到10片约500平方公里的找矿租地,开展了金、银、铜、铅、锌等多金属矿的找矿工作。中国还在南美的秘鲁、智利,菲律宾、越南、老挝和柬埔寨等国家开展了铜、金、铅、锌等矿产的风险勘查和开发尝试。
九.二次资源产业
二次资源产业是指对废弃的矿石或废旧金属、非金属工业制品、尾矿的回收开发利用产业,由此而形成的资源称二次资源或再生资源。
中国二次资源的开发利用起步于50年代,目前,中国回收再生资源达19大类,上百个品种,年回收总量达1.7亿吨,年总产值达250亿元。废钢铁的回收率为42%,废旧金属综合回收率为27.7%,综合回收的黄金占总产量的1/4~1/3,综合回收的银占银总产量的3/4以上,铝占11.2%,锌占6%,硫占1/3。【第25页表5】
在中国,二次资源开发尚未真正形成一个独立的产业。还存在不少问题:一是矿床的综合勘查、综合开发、综合评价不够。二是对可供二次开发利用的资源缺乏有力的促进和保护政策,以致于大量可供二次开发利用的资源遭受不应有的损失。三是技术水平低。四是产业化程度不高,五是缺乏再生资源的产品价格的政策导向。六是各部门之间的配合不够,资源管理部门、矿业部门和环境治理部门基本上处于脱节运行状态。
中国废旧金属的回收远未达到应有的水平,废旧金属回收仍有较大的潜力。研究表明,如果到2010年废旧金属再生利用水平在现有基础上提高10个百分点,则可增加1000万吨钢铁、60万吨有色金属可供量。
十.开发替代产品
在中国,矿产资源替代产品潜力极大。发展方向一是利用其他自然资源替代矿产资源,如以太阳能、风能、潮汐能和水力资源等新能源,降低矿产资源的消耗量。二是以某种矿产(物)元素替代另一种矿产(物)中的元素,如中国钾盐资源短缺,但却有比较丰富的不溶性钾资源,如明矾石的保有储量达1.5亿吨,钾长石保有储量达1.5亿吨,而且分布广,有可能替代钾盐资源生产钾肥。又如以滑石替代高岭土作造纸填料等。三是用人工制造的矿物原料替代天然的矿物原料,如用人造压电石英替代天然压电石英,人造金刚石替代天然金刚石。四是用其他人造材料替代天然的矿物原料。
十一.开发新的资源
中国海域的矿产资源十分丰富, 除丰富的海上油气、滨海砂矿外,海水中含量丰富的各种化学元素和大洋矿产资源也可加以利用。目前利用较多的是海水中的钠、钾、碘和大陆架中的石油、天然气资源。在未开发的海洋矿产资源中,以深海海底的多金属结核、富钴结壳和海底硫化物矿床最引人注目。80年代后期中国加强了对深海矿产资源的调查,并被列为国际海底矿产勘查开发先驱投资者。
十二.矿产品进出口贸易概况
新中国成立以后,矿产品(含相关能源原材料)对外贸易发展很快。到1978年,与中国建立贸易关系的国家和地区,已由新中国成立初期的46个扩大到160个;进出口贸易总额达到206.41亿美元,比1950年增长12.3倍。其中出口额为97.5亿美元,比1950年增长17.8倍。出口的矿产品主要以矿石和初级加工产品为主,如钨、锑、锡矿砂,煤炭,日用瓷器;进口的矿产品主要是当时国内紧缺的石油、钢材、化肥及有色金属原材料。从1949~1978年的30年间,中国共进口钢材6400万吨、占国内产量的23%,铜209万吨、占国内产量的52%,铝195万吨、占国内产量的48%,化肥10.05亿吨,、占国内产量的37%。
1986年以来,中国矿产品进出口贸易又取得了长足进展。1986年,矿产品进出口总额为162.78亿美元,到1994年已增长到394.79亿美元,增长了1.43倍,年均递增11.7%以上。其中,出口由50.49亿美元增加到152.57亿美元,增长2.02倍,年均递增14.8%;进口用汇由112.29亿美元猛增到1993年的273.39亿美元,增长1.43倍,年均递增13.55%。1995年进出口总额达461.51亿美元,比上年增加66.72亿美元。中国对外贸易逆差依然存在。
矿产品结构有明显改善 在出口方面,矿产品已由原料或初级矿产品为主逐步转变为以深加工矿产品为主,由以燃料矿产为主逐步转变为燃料矿产、非金属矿产和金属矿产三足鼎立的局面。
初级产品出口换汇额在整个矿产品出口额中的比重,已由1986年的79.1%,逐步下降到1994年的24.38%。非金属矿产品出口稳步大幅增长,已成为中国矿产品出口的创汇大户。换汇额从1987年的8亿美元,增加到1994年的32.3亿美元,增长3.04倍,在矿产品出口总额中所占的比重,由15.8%提高到21.2%。
主要出口品种有平板玻璃、日用陶瓷、滑石、鳞片石墨、萤石、菱镁矿及轻(重)烧镁、重晶石、耐火粘土、石材,近几年还有水泥与水泥熟料,9年中为国家创汇135亿美元以上。
燃料矿产品出口出现下降趋势,换汇额由1987年的45.42亿美元,下降为1994年的43.19亿美元,减少4.9%, 在矿产品出口总额中所占比重,由59.3%下降到28.3%。其中,石油出口明显下降,1987年出口原油及成品油换汇40.03亿美元,到1994年减少到30.51亿美元,下降23.8%,在矿产品出口总额中所占比例,由52.2%下降到20%。石油出口中,成品油的比重有所提高,由1987年的21.4%增加到1994年的34.45%。
金属矿产品出口稳步增长,出口额由1987年的12.54亿美元,增加到1994年的43.01亿美元,增长2.43倍,在矿产品出口总额中所占比重,则由16.4%提高到28.2%。金属矿产品的进口变化较明显,由1987年的60.47亿美元,迅速增加到1994年的143.85亿美元,增长1.38倍。其中,钢材的进口起伏很大:1987年进口额47.87亿美元;1988~1989年间基本上维持这一水平;1990~1991年间降到20多亿美元;1992年恢复正常进口;1993年进口额猛增到131.4亿美元,比上年增长1.6倍;1994年进口额降为97.45亿美元,比上年递减25.8%。有色金属原材料进口稳步发展,由1987年的7.35亿美元增加到1994年的32.96亿美元,年均递增23.9%以上。
制成肥料的进口增长也很迅速,由1987年的13.99亿美元,增加到1991年的32.29亿美元,年均递增23.3%,特别是1988年,增长率高达67%。1993年,国家取消对进口化肥的财政补贴,化肥进口额由上年的30.04亿美元陡降到14.79亿美元,降幅高达50.8%。1994年化肥进口用汇19.38亿美元,回升31%。
铅、锌、水泥、纯碱、烧碱实现了从需要进口到大量出口的战略性转变,从1992年开始,中国大量出口铅、锌,已成为占世界贸易量近25%的铅锌出口大国。1990年,水泥贸易变进为出,出口量达到783万吨,换汇金额2.57亿美元,一举成为出口创汇大户。1991年,水泥出口达1074万吨,换汇4.43亿美元。近几年,尽管国内基建规模扩大,水泥需求量大增,但由于产量连年保持大幅递增,水泥净出口量仍维持在数百万吨的水平。纯碱和烧碱也已由进口国转变为出口国,1994年出口量分别在28万吨和25万吨左右。
十四.中国区域矿产资源概况
中国的矿产资源分布具有明显的分区分带特征,矿产分布的区带性,也必然形成各大行政区、各省矿产资源组合分布特征不同,以及不同的资源配套特点。
华北地区、东北地区的矿产资源属于以铁矿、煤矿、石油为主的矿产资源配套类型。其中,华北地区主要矿产有煤、铁、稀土、铌、耐火粘土、铸型用砂、芒硝、天然碱、建筑用大理石、石灰岩等26种矿产;东北地区主要有铁、石油、金、菱镁矿、滑石、硼、金刚石、铂、硅藻土等19种矿产。
华东地区矿产资源以有色金属矿产和非金属矿产为主,主要矿产有铜、钨、金、银、钽、金刚石、菱镁矿、明矾石、萤石、高岭土、膨润土、硅藻土、叶蜡石、石膏等22种矿产。
中南地区以有色金属、化工原料矿产及建材非金属矿产为主,主要有锰、铅、锌、钨、锡、钼、锑、铋、铌、钽、钛铁砂矿、独居石、银、磷、硫铁矿、压电水晶、高岭土、油页岩、玻璃用砂等47种矿产。
西南地区以黑色金属、有色金属、化工原料矿产为主,主要有铁、钒、钛、铜、铅、锌、锡、汞、锰、铬、煤、天然气、磷、岩盐、石棉、刚玉等32种矿产。
西北地区矿产以煤、石油、有色金属、化工原料矿产为主,主要有镍、钴、钼、铂族、煤、铅、锌、铜、石油、铍、铌、钽、钠盐、芒硝、钾盐、玻璃硅质原料、石棉等31种矿产。
上述分布特征,为中国矿产资源区域性综合开发利用和区域经济发展提供了各具特色的资源基础。
1.矿区地质背景
八方山-二里河铅锌矿床位于中秦岭弧前盆地之泥盆系金多金属成矿带凤-太矿集区内,区内出露地层为中泥盆统古道岭组(D2g)和上泥盆统星红铺组第一、第二岩性段(D3x)。古道岭组为细晶—微晶灰岩夹粉砂质灰岩及变泥质灰岩夹层,厚度大于150m。星红铺组第一岩性段(D3x1)下部为钙质千枚岩、铁白云石千枚岩、炭质千枚岩,上部为条带状薄层灰岩夹钙质绢云母千枚岩,局部夹石英粉砂岩及含绿泥石绢云母千枚岩,该段厚370 ~640m第二岩性段(D3x2)为绿泥石绢云母千枚岩,该段厚度大于560m。
区内褶皱和断裂构造发育。矿区重要而明显的褶皱构造为纵贯全区的尖端山-八方山背斜东部的八方山背斜。八方山背斜轴向近EW向,走向103°~120°,倾向S,倾角70°~85°,东宽西窄。背斜脊线呈鱼脊状,北翼产状15°~30°∠75°~90°,南翼产状195°~215°∠60°~70°。两翼夹角31°~60°,属较紧闭背斜。背斜向东、西两端倾伏,倾伏角15°~30°。该背斜在金场坪地段形成穿刺背斜,并严格控制了铅锌矿体。矿区断裂可分为纵向断裂和横向断裂。纵向断层规模大,与背斜轴向大致平行,局部充填有石英脉,主要发育于背斜北翼灰岩与千枚岩接触带,为压扭性断层横向断层垂直背斜轴和地层走向,断层走向0°~40°之间,倾向W,倾角55°~85°。根椐形成先后、断层内有无岩脉充填及对矿体的破坏作用,可分为两类:第一类大致以300~400m间距等距分布,充填有闪长玢岩脉,断距不大,未破坏矿体第二类形成晚于第一类,断距较大,破坏了矿体的连续性和完整性。
区内岩浆岩不发育,主要有闪长玢岩脉和花岗斑岩脉。闪长玢岩脉受控于NE向断裂,岩脉呈等间距分布,单个脉体长数百米,厚0.5~1.0m,个别达5~6m矿区以南约2km处为NWW向花岗斑岩脉带,该岩脉带从西坝岩体侵入前缘向西一直贯穿凤-太泥盆系分布区,宽数百米至千余米。岩脉带的侵入为铅锌矿的形成提供了热动力、构造和物质条件。
2.矿床地质特征
八方山-二里河矿体产于背斜构造的鞍部及其两翼(北翼倒转),主矿体产于古道岭组与星红铺组界面的硅质岩中,仅在八方山形成的穿刺背斜部位被剥蚀出地表,向东、西两端倾伏形成隐伏Pb-Zn(Cu)矿体,并具有西端以Cu为主、向东以Pb-Zn为主的成矿元素分带规律(图3-9)。
图3-9 凤县八方山-二里河铅锌矿床地质简图
该矿床容矿岩石主要是硅质岩。硅质岩中微晶石英含量大于80%,化学成分的特点是SiO2含量高,Ti、Mn含量接近灰岩,Al、Fe、Mg含量接近千枚岩,成分含量变化较大。硅质岩在空间分布上受背斜构造控制,形态与背斜吻合,同时也受灰岩控制,分布范围与矿体完全一致。矿体大多直接赋存在硅质岩中硅质岩颜色有黑色、灰色、灰白色3种。与灰岩相似,但很坚硬,其中可见到腕足类化石和海百合茎化石,有时被闪锌矿充填交代。
硅质岩为一种热水喷流岩。与背斜虚脱空间和断裂沿走向、倾向的减压扩容构造一致,向东呈25°~30°侧伏,说明其具有由东向西、由下向上以25°~30°倾斜喷流或改造的特征。硅质岩是早古生代热水喷流基底成矿被印支期—燕山期花岗岩侵入、在泥盆系中由东向西、由下向上“抽屉式”改造成矿的结果。
矿体形态受背斜控制,在西部八方山矿段,地表矿化带围绕背斜核部呈不规则的环状,环内为古道岭组结晶灰岩,环外为星红铺组千枚岩,在剖面上则呈现“八字型”和“抛物线型”两种形态(图3-10)在二里河矿段,矿体主要赋存在背斜向东侧伏的鞍部和北倒转翼,位于星红铺组和古道岭组的接触部位而隐伏于地下,平面上呈“新月型”,剖面上矿体呈“月牙型”和“抛物线型”两种形态。
该矿床目前共圈出大小矿体41个,矿体主要赋存于硅质岩中(图3-11),以Ⅱ-1矿体规模最大,Ⅱ-2号次之。Ⅱ-1号矿体长2345m,平均厚度为6.06m,背斜北翼矿体最大延深560m,最小延深60m,矿体平均品位Pb为1.33%、Zn为6.06%,局部为铜矿体,Cu平均品位为0.81%,该矿体占总探明储量的92.9%。Ⅱ-2号矿体长715m,平均厚度为4.55m。75线以西为铜矿体,Cu平均品位为0.80%(最高为8.47%)75线以东为铅锌矿体,平均品位Pb为0.98%、Zn为4.24%,该矿体占总储量的2.43%。由Ⅱ-1、Ⅱ-2号矿体特征可以看出:①两矿体处于同一矿化硅质岩中,其累计长度已达3060m,据钻孔充电法电位和梯度测量所获得的异常显示,其异常向东至209线,矿体向东、西两端仍有延伸,预计矿体总长度可达4000m以上,尚有1000余米的找矿空间,其外围及深部仍有找矿前景②赋存于古道岭组(D2g)与星红铺组下段(D3x1)界面硅质岩中的矿体,占全矿床所获储量的95.33%③从采矿揭露情况看,矿体沿倾斜方向有尖灭再现特征,因而矿体向深部仍有一定的扩大潜力。
图3-10 八方山-二里河铅锌矿床113线剖面地质图
矿床金属矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铜矿,其次为黄铁矿、白铁矿、毒砂、磁黄铁矿、黝铜矿、硫锑铅矿、车轮矿等脉石矿物主要为石英、铁白云石和方解石等。
矿石结构主要有结晶结构、交代结构、固溶体分离结构、变质结构和内部结构。矿石构造以浸染状、细脉状、块状、斑杂状和条带状为主。
围岩蚀变不发育,程度弱,千枚岩中见有黄铁矿化、磁黄铁矿化、硅化、绢云母化、叶蜡石化和石墨化。灰岩中见有硅化、褪色化,方解石脉大量出现,脉壁和碎裂面上石墨化及炭质物聚集等。与矿化有关的蚀变仅限于矿体上下盘2m内,鞍部有时可达5~10m。
矿石中有工业意义的主要元素为Zn、Pb、Cu。另外,伴生的Au、Ag、Cd、Hg可综合回收利用。其他元素Ga、In、Ge、Ti、Te等含量较低,不能被利用。
3.矿床地球化学特征
(1)微量元素
八方山-二里河铅锌矿床不同类型岩(矿)石过渡金属元素中Cu、Zn含量变化较大(表3-4)。铅锌矿石的Cu含量远大于含矿硅质岩、千枚岩及矿化石英脉,铅锌矿石的Zn含量大于含矿硅质岩及矿化石英脉,而低于千枚岩,这与矿石伴生铜和部分硅化千枚岩为赋矿围岩的特征一致。岩(矿)石的Co含量在(14~20)×10-6之间,Ni含量变化范围为(28~58)×10-6,二者含量相对较高,指示其物质来源较深。
图3-11 八方山-二里河铅锌矿床典型矿石特征
表3-4 八方山-二里河铅锌矿床岩(矿)石微量元素成分 (wB)
注:样品由有色金属西北矿产地质测试中心采用ICP-MS分析Au、Ag含量单位为10-9,其他元素为10-6
八方山-二里河铅锌矿床岩(矿)石中不相容元素Ba含量较高,在(182~11868)×10-6之间变化,显示了盆地中热水沉积作用的特征,因为高的Ba含量是热水沉积物存在的指示。
(2)稀土元素
八方山-二里河铅锌矿床岩石稀土元素总量变化较大(表3-5,表3-6),在(7.04~206.51)×10-6之间波动,矿石稀土元素总量为(19.38~198.61)×10-6。岩(矿)石稀土元素球粒陨石标准化配分模式均为右倾的轻稀土富集型(图3-12),LREE/HREE大于3,表明二者物质来源近于一致,地质作用条件基本相同。岩(矿)石稀土元素配分模式与海水稀土元素配分模式相似,表明来自地壳深部的热流体中的水主要为海水(王瑞廷等,2011)。绝大多数样品具有负铕异常,δEu值为0.24~0.99,部分样品出现正铕异常,这可能与其碳酸盐含量高或含有重晶石-钡长石类矿物有关。通常Eu2+交代Ca2+或Ba2+,会出现正铕异常。
表3-5 八方山-二里河铅锌矿床岩(矿)石稀土元素含量 (wB/10-6)
注:前5件样品性质见表3-4其他据王瑞廷,2005样品82、830与841为铁白云质硅质岩,818、868为硅质岩
表3-6 八方山-二里河铅锌矿床岩(矿)石稀土元素特征参数 (wB)
图3-12 八方山-二里河铅锌矿床岩、矿石稀土元素球粒陨石标准化配分模式
(3)成矿流体
氢、氧同位素分析表明,八方山-二里河铅锌矿床1件硅质岩样品的δ18OSMOW为19.4‰,δ30SiNBs-28为-0.5‰,1件石英样品的δ18OSMOW为20.6‰,δ30SiNBS-28为-0.4‰(薛春纪等,1997a),与秦岭泥盆系海底热水沉积硅质岩的δ18OSMOW范围18.6‰~20.99‰一致,说明硅质岩是由海底热液化学沉积作用形成。
流体包裹体成分测试表明(西北有色地勘局717总队,1993),成矿流体平均含Na+浓度为5.12×10-6、Ca2+为16.90×10-6、Mg2+为0.75×10-6、 为2.09×10-6、Cl-为4.67×10-6,Ca2+>Na+>Mg2+, 为0.44,属低盐度氯化物型卤水,具有渗流热卤水特征,表明成矿流体为海底热液。
(4)硫同位素
八方山-二里河铅锌矿床主要硫化物硫同位素分析结果显示(西北有色地质勘查局717总队,1993),硫化物硫同位素δ34S均为正值,在2‰~12‰之间变化,平均为9.79‰,属重硫富集型。硫化物硫同位素组成既不同于岩浆热液矿床,也不同于生物成因的硫源特征,可能反映了海水硫酸盐的还原硫与深部地层中同生热液中硫的混合来源。
(5)铅同位素
八方山-二里河铅锌矿床硫化物的206Pb/204Pb为17.78~18.18,207Pb/204Pb为15.46~15.81,208Pb/204Pb为37.994~38.67(王相等,1996表3-7)。4件铅同位素组成稳定,结合凤-太矿集区其他铅锌矿床的铅同位素组成及年龄数据分析,认为其矿石铅属单阶段演化的正常铅。Pb-Pb同位素模式年龄在395Ma至584Ma之间变化,早于中泥盆世(384Ma),表明铅可能主要来源于泥盆纪沉积盆地下伏基底地层或老剥蚀区,也就是说,铅的深部来源是极有可能的,但不排除成矿后铅锌矿体受到印支期西坝岩体热液改造的影响。
4.矿床成因及成矿规律
凤-太盆地的铅锌矿与甘肃西成盆地的铅锌矿虽然存在诸多相似性,如两个地区的铅锌矿床均产于中泥盆世碳酸盐岩与千枚岩之间,在西成盆地铅锌矿产于西汉水组(D2x)中,在凤-太盆地铅锌矿产于古道岭灰岩(D2g)与星红铺组(D3x)千枚岩之间,但也存在许多差异性,西成盆地的铅锌矿多产于碳酸盐台地边缘洼地中,含矿建造为碎屑岩与碳酸盐岩互层带,而凤-太盆地的铅锌矿主要产于碳酸盐相沉积局限洼地中(王相等,1996),含矿围岩以硅化灰岩和硅质岩为主,矿体基本都遭受了印支—燕山期的热液改造,成矿作用发生了一定改变。八方山-二里河铅锌矿与西秦岭厂坝铅锌矿有所不同,厂坝铅锌矿属于SEDEX型,而八方山-二里河铅锌矿尽管同沉积期的热水活动是最主要的成矿作用,但矿床中部分矿石为热水充填交代型(主含矿层以下灰岩中的脉状或似层状矿体),且矿体主要受背斜构造控制。综合八方山-二里河铅锌矿床地质及地球化学特征,认为该铅锌矿床属热水沉积-改造型矿床。
表3-7 八方山-二里河铅锌矿床矿石铅同位素组成
注:据王相等,1996西北有色地质勘查局717总队,1993王俊发等,1991。
成矿规律可以总结为:
1)热水活动的幕次-喷流期次控制了相应沉积盆地中层状铅锌矿的含矿层位。不同的含矿层位反映了不同的热水沉积期次。初步认为,凤-太泥盆纪海盆至少有两期主热水活动幕,对应着以下两个层位的热水沉积型铅锌矿:①D2g-D2x界面附近含矿层位,即各已知大中型矿床,如铅硐山、八方山-二里河等②D3x-D3j界面附近含矿层位,即苇子坪北部麻沟、洞沟、剪子沟等矿点。
其中D2g-D2x界面为主要含矿层位,是由热水活动的主要幕次所决定。热水活动集中分布在拉张盆地充填层序的碳酸盐岩向细碎屑岩过渡的部位,其内在原因可能是,中、晚泥盆世过渡期正是地壳表层与深部物质能量交换的最强烈时期,有利于热水活动的发生。
另外,在一定的矿区,铅锌矿层的出现从严格意义上讲,是受“等时面”控制而不总是受某一岩性界面或某种岩性层所控制,尤其在出现沉积相变的地段反映明显。
2)该区铅锌矿床的主要控矿构造为提供热水运移的同生断裂构造及成矿物质沉淀富集的局限性沉积盆地构造,包括两种同生断裂(控制沉积相变的NE向主干同生断裂、碳酸盐岩地层中充填NNE向岩脉的继承性断层)和3种热水沉积盆地(同生断裂形成的构造凹陷、同生断裂附近的障壁性次级沉积盆地、吸附成矿物质的地球化学障-生物礁构成的同沉积背斜)。
5.成矿时代
凤-太矿集区铅锌矿的成矿年龄厘定一直是矿床研究的难题。前人曾测得八方山-二里河铅锌矿的Pb-Pb同位素模式年龄在395~584Ma之间变化,4件样品的原始铅等时线年龄为400Ma(王相等,1996),该年龄指示了成矿物质主要来自泥盆系,而非真实的成矿期。八方山-二里河铅锌矿矿体主要受背斜构造控制,矿体产于背斜的核部、鞍部或倒转翼,矿石中发育大量的交代构造,表明矿体遭受过后期构造-岩浆热液改造作用。
此次工作采集了八方山-二里河铅锌矿床的矿化硅质岩、矿区附近花岗斑岩和闪长玢岩样品,开展了锆石U-Pb同位素测年研究,测试工作在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室完成,采用La-ICP-MS进行了锆石原位U-Pb同位素分析测定,结果见表3-8。
从表3-8和图3-13中可以看出,矿化硅质岩中的锆石具有明显的碎屑锆石的特点,如磨圆好、颗粒小,与后述的年龄峰分散相一致。二里河矿区闪长玢岩锆石具有明显的岩浆锆石的特点,多数锆石呈长柱状、针状并具环带结构,反映了岩脉形成过程中快速降温过程。少量锆石具有磨圆的碎屑锆石的特点,反映出岩浆捕获了围岩中的锆石。
图3-13 八方山-二里河矿区矿化硅质岩(上排)和闪长玢岩(下排)锆石阴极发光图像
从图3-14中可以看出,八方山-二里河矿区附近花岗斑岩锆石晶型好,呈板状、柱状显示岩浆锆石的特点,但多数已遭受蚀变,在CL图像中呈黑色,这对准确定年有一定
表3-8 八方山-二里河铅锌矿床硅质岩、花岗斑岩和闪长玢岩锆石U-Pb同位素测年结果
续表
注:LI1-02~LI1-18为硅质岩Li3-01~Li3-15为花岗斑岩Li2-01~Li2-20为闪长玢岩。样品由中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室采用La-ICP-MS进行锆石原位测试分析。Pb*为放射成因Pb。的影响。
从图3-15中可以看出,八方山-二里河矿区矿化硅质岩锆石U-Pb年龄峰值分散,有400Ma、600Ma、800Ma和1000 Ma,甚至还有1800 Ma的年龄值,具有明显的碎屑锆石的年龄特征。这一组年龄值不能代表硅质岩或铅锌矿床的形成时代,而与扬子板块的年龄谱具有一致的特征。但从硅质岩中夹有许多碎屑锆石的特点看,反映出矿化硅质岩的形成环境可能是个近岸的海底凹地。
图3-14 八方山-二里河铅锌矿区附近花岗斑岩锆石阴极发光图像
图3-15 八方山-二里河铅锌矿床矿化硅质岩锆石U-Pb谐和曲线图
从图3-16中可以看出,八方山-二里河矿区闪长玢岩锆石U-Pb谐和年龄为(214±2)Ma,是印支晚期构造运动的产物。比较小的加权平均方差(MSWD)(0.34),表明地球化学误差小,也说明该年龄值的地球化学意义明确。同时从图3-16中也可以看到少数大于214Ma的年龄值,如240Ma、420Ma和440Ma,反映出岩浆侵位过程中捕获了围岩物质中的锆石。八方山-二里河矿区附近花岗斑岩锆石U-Pb谐和年龄值是(217.9±4.5)Ma,其中加权平均方差为5.7,比闪长玢岩的加权平均方差值稍大,但仍有地球化学意义。该年龄值与闪长玢岩的214Ma相近,说明花岗斑岩也是印支构造运动晚期的产物。
图3-16 八方山-二里河铅锌矿区闪长玢岩(左)和附近花岗斑岩(右)锆石U-Pb谐和曲线图
以上数据进一步证实了八方山-二里河铅锌矿床的确经历了印支期的构造-岩浆热液改造作用,表明八方山-二里河铅锌矿床的主成矿期为印支期,而非海西期,海西期是铅锌矿的主要矿化时期。
6.成矿模式
八方山-二里河铅锌矿床是凤-太矿集区内典型的铅锌矿床,铅锌矿体主要呈马鞍状或似层状赋存于中泥盆统古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带之间的硅质岩中。该矿床自20世纪80年代以来一直备受研究者们的关注,相继在成矿地质环境、成矿与控矿规律、矿床成因与类型等方面开展了大量研究工作,取得了许多重要研究成果,但矿床成因模式仍存争议,一种观点认为是热水喷流沉积型(SEDEX)或沉积-改造(再造)型(张复新等,1988祁思敬等,1993王集磊等,1996王相等,1996薛春纪,1997a,方维萱等,2000王瑞廷等,2007a,2011)另一种观点强调该矿床为后生矿床,提出凤-太矿集区内铅锌矿床是后生的构造-热液作用的产物(王义天等,2009)。
本次根据八方山-二里河铅锌矿床的地质背景、地球化学特征、成矿规律、矿床成因及成矿时代,认为该矿床属喷流沉积-构造、岩浆强改造型铅锌矿。其成矿模式总结如下(图3-17):
(1)泥盆纪断陷海盆的形成和海底热水喷流沉积阶段
凤-太矿集区铅锌矿床铅锌矿石铅同位素年龄为438~476Ma,八方山-二里河铅锌矿床铅同位素年龄为455Ma,时代上大致相当于奥陶纪(500~440Ma)至志留纪(440~475Ma)。这与秦岭型铅锌矿床同位素年龄一致,但矿石同位素年龄与含矿地层形成时代相差甚远,且多个矿床赋矿地层时代差异明显,说明热水喷流沉积成矿作用主要发生于早古生代断陷海盆形成时期,同时伴随着岛弧式海相火山喷发(流)成矿作用(由北侧丹凤岩群、草滩沟群火山岩含矿背景及矿化和成矿特征推测)。早古生代的构造作用、热水喷流和海相火山成矿作用奠定了凤-太矿集区泥盆纪沉积盆地基底构造格局和矿化范围。
(2)泥盆纪赋矿地层沉积阶段
进入泥盆纪,凤-太海盆处于相对稳定的海相沉积时期,形成泥盆纪容矿地层。同时,在不同沉积阶段,也伴随着相应的岩浆活动和继承性的海底热水喷流作用,使基底断裂继续活动,向上部泥盆系中漫延,为之后的构造和岩浆改造成矿作用奠定了基础。
图3-17 八方山-二里河铅锌矿床成矿模式示意图
(3)印支期改造成矿阶段
泥盆纪之后至三叠纪,由于强烈的造山运动,形成对称的褶皱、断裂、同构造岩浆岩等成矿构造的复杂组合,奠定了凤-太泥盆系中的总体成矿构造格架。NWW向同生断裂转化为对冲推覆断裂,从深部基底一直延伸至上部盖层中,发散减弱于背斜倒转翼灰岩与千枚岩接触带,消失于背斜鞍部及翼部的减压扩容部位。
伴随印支期构造与岩浆活动,使基底及同生断裂带中的成矿物质沿岩浆侵入方向由下向上、由东向西强烈活化、迁移,富集成成矿流体,并在与深部构造贯通的八方山-二里河背斜鞍部及北翼“剑鞘状”扩容构造(层滑断裂)空间富集成矿。西部NE向老厂-杜家河断隆带及东侧的三里河-白杨沟断裂,对NWW向成矿构造有一定的抬升和隔挡作用,使八方山-二里河背斜在三里河-白杨沟断裂以东形成向东倾伏的封闭-半封闭聚矿构造而成矿。
7.找矿模型
(1)地质标志
古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带或碳酸盐岩台地向浅海盆地碎屑岩过渡的生物礁亚相和洼地亚相是找矿的岩相标志。这些部位发育各种容矿硅质岩。对八方山-二里河铅锌矿床钻孔资料进行整理建库,发现主要矿体几乎全产于硅质岩中,硅质岩与围岩界线清楚,因此认为硅质岩是该区沿构造找矿的最重要标志。
逆冲推覆作用形成的叠瓦式背斜扩容空间是成矿和找矿的主要构造部位,即背斜鞍部、陡翼或倒转翼形成的向东侧伏的“剑鞘状”构造。
(2)化探标志
平面上,Pb、Zn、Cu、Ag、Sb、As等原生晕异常与铅锌矿体关系密切垂向上,从上向下异常元素组合依次为Sb→Zn→As→Ag→Cu→Pb→ Hg。此外,Hg元素是寻找隐伏矿床较好的指示标志。
(3)物探标志物探综合异常是寻找盲矿体及隐伏矿的间接标志。对于浅埋矿体,大功率激发极化法可很好地反映效果对于深埋矿体,可控源音频大地电磁测深技术(CSAMT)效果较理想。这些方法同时也可判断深部灰岩走向分布及隐伏背斜构造。
(4)矿化及蚀变标志
硅化、碳酸盐化、黄铁矿化、重晶石化及电气石化等围岩蚀变发育部位是较直接的找矿标志铅锌矿体中及其附近石英方解石脉发育,石英方解石脉、闪长玢岩脉发育地段也是重要的找矿标志。