水口山礦田地質勘查及找礦方向

湖南省常寧水山市享有“世界著名油漆之都”和“中國第一家回族工業搖籃”的美譽。礦區的開采史遠可追溯到宋代，當時以開采銀礦為主。近可及清朝，1896年收歸官辦，設礦務總局，開采黑白鉛礦(舊時稱鋅為白鉛)。后因戰事破壞，到解放時，礦山面臨“洞老山空”的局面，處于全面停產狀態。1953年，開始恢復采礦。經過幾代人的努力，水口山有色金屬有限責任公司(原水口山礦務局)現已發展成集采礦、選礦、冶煉為一體，并以鉛鋅銅和貴金屬冶煉、加工為主的大型有色金屬聯合企業。公司現有員工12000人，擁有60萬噸（礦石量）采選、20萬噸（金屬量）銅鉛鋅冶煉、1000公斤黃金和300噸白銀的生產能力，是湖南省11家重點優勢企業之一。進入新世紀后，礦山資源危機明顯，原所轄的四個礦山中的鴨公塘、老鴉巢、柏坊已關閉或即將關閉停產。唯一正在生產的康家灣鉛鋅金銀礦，保有儲量不足五年。如何確保老礦山常盛不衰并不斷發展，是廣大地質工作者及礦山工作人員亟待解決的難題。1水口山礦區的礦產地理論1.1p2pd沉積型水口山礦田處于南嶺成礦帶中段北緣、邵陽—郴州北西向構造帶,株洲—江永北東向深斷裂與耒陽—臨武南北向構造帶和羊角塘—水口山—五峰仙東西向殼斷裂帶的交匯部位。區內出露地層為泥盆系上統、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系，沉積總厚度達3000多m。其中二疊系下統棲霞組(P1q)主要為含炭質條帶狀灰巖、含燧石灰巖，是本礦田內鉛鋅銅金銀礦的主要賦礦或容礦層位之一；當沖組(P1d)由一套含錳硅質巖、硅質泥巖、泥灰巖、泥質頁巖組成，是本區金礦主要賦礦層位；上統斗嶺組(P2dl)為一套炭質頁巖、粉砂巖、砂巖組成，是礦田內成礦的主要屏蔽層，局部見礦化。礦區內構造線為南北向，褶皺、斷裂構造發育。褶皺構造主要有石坳嶺倒轉背斜、仙人巖倒轉背斜、鴨公塘倒轉背斜、康家灣倒轉背斜等。這些倒轉背斜軸部，往往是有色、貴金屬礦的賦存部位。斷裂構造以逆沖斷裂組成雙層結構推覆構造為主。主要有蓮塘─石頭排(F17)推覆斷層、石坳嶺─康家灣(F22)推覆斷層、獅子嶺─新盟山(F25)推覆斷層。這幾組推覆斷層帶，為礦田內有色貴金屬礦的主要導礦構造。區內共發現大小巖體共72個，地表總面積約4.8km2裂帶侵入，在礦田次級倒轉背斜軸部和推覆構造帶等有利部位定位，分為兩大系列：一類巖性主要為花崗閃長巖、花崗斑巖，屬燕山中期產物（143～160.7Ma）；另一類為次火山巖、火山巖，巖性為英安玢巖、安山質凝灰巖、火山熔巖、流紋巖、火山角礫巖等，為燕山晚期產物（129Ma）?？纱笾路譃樗谏交◢忛W長巖區、老盟山英安質雜巖區、新盟山流紋巖區、大漁灣及大市花崗斑巖區。這些巖漿巖均具有侵入淺、外壓低、溫度高、爆發式侵入等特征，與本區域內鉛鋅金銀礦成礦極為密切。此外，在老盟山深部（地表下600m）鉆孔揭露到輝長橄欖巖。1.2采礦和分配規律1.2.1鴨公塘淺部、大園嶺、稱樣品嶺礦礦田內礦產以有色金屬礦產、貴金屬礦產為特點。共發現了11個主要礦床，分別為康家灣、老鴉巢、鴨公塘、中區、仙人巖、石坳嶺、龍王山、新塘(老鴉巢淺部)、老虎巖(鴨公塘淺部)、大園嶺、稱砣嶺等，礦田西側還有柏坊銅礦等。礦田內礦床類型可分為：Ⅰ內生礦床A.接觸交代型a.矽卡巖型鐵、銅、硫或鉛、鋅、銅、硫礦床（中區、鴨公塘）b.高、中溫熱液交代鉛鋅硫礦床（老鴉巢）B.中—低溫熱液礦床a.層間破碎硅化角礫巖熱液交代充填型鉛鋅金銀礦床（康家灣）b.隱爆角礫巖熱液充填型金礦床（老鴉巢金礦床）c.淺成低溫熱液（熱泉硅帽）型金礦床（仙人巖金礦床）Ⅱ外生礦床A.鐵帽型金礦（龍王山金礦）B.含礫黑色粘土型金礦（新塘、老虎巖、大園嶺、稱砣嶺等）1.2.2嶺至白泥沖礦礦田內礦床分布可劃分為3個近南北向的成礦帶。(1)中部金、鉛、鋅、銀、銅成礦帶：以F22推覆斷層帶為中心，南起石坳嶺，經仙人巖、大園嶺至白泥沖，已探明的礦床基本上產出于該帶上，從南向北，有石坳嶺鉛鋅礦、仙人巖金礦、龍王山金礦、中區銅鋅硫礦、老鴉巢鉛鋅金硫礦、康家灣鉛鋅金銀礦等。(2)西部金、鉛、鋅成礦帶：以F17推覆斷裂帶為中心，包括燕子沖、大漁灣、陳家嶺等礦化異常區，具有金、鉛、鋅礦找礦前景。(3)東部金、銅、鉛、鋅成礦帶：以F25斷裂帶為中心，包括茶盤塘、新盟山、茭河口等礦化異常區，是尋找與火山—次火山巖有關的礦產有利地段。1.2.3金礦床成礦條件礦田內礦床多沿倒轉背斜軸部、推覆斷層帶及巖體周邊分布，大致呈現出近地表為金礦、中深部為鉛鋅硫金銀礦床、深部為鉛鋅銅礦的特征，表現出深源淺成“三層樓”式的定位模式，反映了水口山礦田形成于一個穩定熱源中和同一個礦化中心多期次疊加的格局。各類礦床的主要找礦標志為：(1)淺成低溫熱液（熱泉）型金礦、鐵帽型金礦、含礫黑色粘土型金銀礦床，主要圍繞地表巖體接觸帶或構造推覆體出露的淺部地段產出。找礦標志是熱泉硅帽、鐵帽、黑土夾角礫、紅土化、褪色化帶；以金為主的次生暈異常發育。該類礦床具有氧化程度高、品位低、大噸位、易采選（可露采）的特點，經濟價值高。(2)與燕山晚期火山—次火山有關的低（中）溫熱液鉛鋅金銀礦床，以隱爆角礫巖型和與推覆構造有關的硅化角礫巖礦床為主，定位于二疊系當沖組硅質巖與棲霞組燧石灰巖之間的角礫巖帶和棲霞組含燧石灰巖與下伏灰巖的熱水巖溶界面之上；物探標志是呈現出低阻異常和-150～-2000mv梯度異常（反映隱伏背斜和地熱水活動帶）；圍巖蝕變標志：蝕變類型多，有硅化、高嶺土化、蒙脫石化、伊利石化、絹云母化、綠泥石化，其中硅化、蒙脫石化-伊利石化和綠泥石化與礦化密切相關。(3)與燕山中期花崗巖類侵入作用有關的礦床，以接觸交代型鐵銅鉛鋅礦床為主，主要成礦條件是深源含礦巖體侵位于倒轉背斜軸部的碳酸鹽地層的“三角地帶”中。主要標志是：地表出露巖體和中高溫蝕變體（硅化、大理巖化、矽卡巖化、角巖化等），重力、磁異常高并呈面狀分布，地球化學異常濃集中心明顯，分帶清晰。2經過計算，歷史遺跡的回顧與經驗的總結2.1康家灣鉛鋅金礦發現的意義該礦田地質調查工作始于1915年，先后有徐懋儒、鄺榮先、王恒升、謝家榮、程裕琪、黃汲清等老一輩地學專家來水口山考察，但系統的地質勘查工作始于新中國成立以后，由湖南省有色地質勘查局217隊(原屬于重工業部、冶金工業部、中國有色金屬工業總公司)完成。大致可分為五個階段。第一階段：找“巖體超覆”地段礦床。1955年，217隊進駐水口山礦區時，資源已近枯竭，鉛鋅保有儲量不足3萬噸。217隊首先在老鴉巢老采區開展工作，發現與成礦有關的巖體呈磨菇狀，在巖體超覆并且產狀急劇變化與不純大理巖及相關斷裂交接處富集成礦，由此總結出“超覆成礦”的新認識。據此，重新對老鴉巢礦段開展勘查，首次改變了找接觸帶礦由外接觸帶向內接觸帶打鉆的慣例，而是從巖體向下打，找到了礦山即可利用的富礦體，一舉探獲鉛鋅金屬量16萬噸、硫鐵礦136萬噸，伴生金6.6噸。打破了“硐老山空”、“找礦無望”的錯誤結論，使保有鉛鋅儲量僅2.64萬噸的水口山鉛鋅礦絕處逢生，扭轉了資源不足、瀕臨關閉的局面，礦山選廠規模由9萬噸/年擴建至28萬噸/年。第二階段：找“三角地帶”礦床。始于1960年代，在總結“巖體超覆成礦”規律的同時，發現礦體主要受倒轉背斜倒轉翼控制，巖體沿背斜軸部侵入，超覆于灰巖之上，上有砂頁巖作蓋層，進而總結出“三角地帶成礦”（即倒轉背斜+巖體超覆+砂頁巖蓋層）的規律，在老鴉巢礦區的北西側和南西部相繼發現了鴨公塘和中區兩個隱伏礦床，其中鴨公塘探獲鉛鋅29萬噸、銅3.17萬噸、黃鐵礦116萬噸，伴生金6.7噸，中區鉛鋅銅10萬噸、黃鐵礦3200萬噸（均為勘探儲量）。礦山規模又一次擴大，選廠擴建至88萬噸/年。第三階段：找“康家灣式”隱伏礦床。1970年代，集中地、物、化科技人員開展隱伏礦床預測研究，發現礦區有利成礦巖層、倒轉背斜及相關斷裂可形成平行或斜列產出，其間被較開闊的向斜所隔開。由此判斷在水口山本區的東北側康家灣地段下應有這種有利的隱伏成礦構造，并與其成礦相關的斷層活動應截穿紅層，因而確定在此尋找隱伏礦床。但此地段不僅地表無任何礦化顯示，也無容礦巖層出露，全被白堊系紅層所覆蓋，為此有針對性地采用當時較先進的物化探工作。通過填圖發現康家灣區段有NE向F22號斷層通過，并有小巖體分布，這表示在該斷層附近紅層下有隱伏背斜。化探在F22號斷層兩側出現鉛、銀、汞、氟異常。物探電測深確定這一帶紅層厚度約220～300米，預示其下為二疊系下統棲霞組、當沖組等有利容礦巖層。據此217隊大膽探索，1975年投入構造找礦孔，連續施工了6個鉆孔，未揭露到工業礦體，但地勘人員信心毫不動搖，終于在1976年10月第七孔(328號鉆孔)于391m處見礦，探到“紅層”掩蓋下的厚38m的隱伏鉛鋅硫鐵礦，拉開了康家灣鉛鋅金銀礦的勘查序幕。1982年完成礦區詳查，提交了《湖南省常寧縣水口山礦田康家灣鉛鋅金礦區評價地質報告》，共探獲鉛鋅金屬量139萬噸、金46噸、銀1600噸。在勘查過程中，當時的水口山礦務局按康家灣新模式，迅速建成一座年處理礦石量40萬噸的新礦山?？导覟炽U鋅金銀礦的發現是217隊在水口山地區尋找深埋隱伏礦的重大突破，使水口山礦務局初步擺脫了“米少鍋大”的窘境，成為水口山礦務局經濟支柱之一。第四階段：金銀礦床找礦。自1980年代開始，在鉛鋅找礦不斷取得進展的同時，加強了成礦新理論的學習研究，特別是系統地總結了國內外與巖漿巖、火山巖有關金礦的找礦模式，并請外國專家駐隊講課和現場指導，認識到水口山地區無論從成礦序列還是火山巖的專屬性，本區都是具有極佳的尋找貴金屬礦的前景。為此，礦田內找礦注重了對貴金屬的勘查，進而發現并勘查了龍王山金礦，提交詳查儲量金4.6噸，平均品位Au4.57×10-6。并對老鴉巢老礦區重新進行金銀查定，在鉛鋅礦體側旁(鉛鋅礦體多已采空)發現獨立的金礦體，探獲金儲量23.11噸，金品位（3.79～10.71）×10-6。證明水口山礦田不僅是以鉛鋅為主的大型礦田，而且是金銀貴金屬大型礦田，從而使水口山一舉躍為我國有色、貴金屬并舉的重要資源基地。第五階段：礦田內“二輪”找礦階段。自1988年開始，在礦田內開展二輪找礦研究工作，歷時8年，運用新技術和新方法開展立體勘查和深部填圖。通過對地、物、化資料的更新，建立起水口山礦田240km2范圍內負1km標高以上的地球物理、地球化學模型，運用現代成礦理論總結出水口山礦田“三層樓”找礦模式，在此基礎上，提出仙人巖、新塘、大園嶺為一級地表氧化金礦預測區，仙人巖倒轉背斜深部、石坳嶺隱伏背斜及康家灣礦區108線以南是尋找類似康家灣式PbZn礦預測區。近年來，經中國地質調查局地質調查項目（湖南省常寧市仙人巖—新盟山鉛鋅銅金銀礦評價）工作，基本查明了淺成低溫熱液型金礦床（仙人巖）、含礫黑色粘土型金礦（新塘、老虎巖、大園嶺）、隱爆角礫巖型金礦（老鴉巢），共計探獲金資源量已超百噸，尤其是仙人巖淺成低溫熱液金礦床的發現，引起了國內外專家、同行及大型礦業公司的極大關注。近半個世紀以來，在水口山礦田內累計探獲C+D級鉛鋅金屬量197萬噸、金102噸、銀2400噸，黃鐵礦3500萬噸，另控制(333+3341)金資源量210噸，鉛鋅資源量60多萬噸。由于成果顯著，217隊曾被國家授予功勛地質隊光榮稱號。2.2推動地質科學向科學發展(1）科技創新是地質工作取得突破的靈魂，大膽、適時、適量的工程投入是新礦床發現的關鍵。地質科學是一門實踐性、探索性很強的科學，也是一門綜合性、滲透性很強的科學，需要不斷創新。水口山礦田的地質找礦工作每一次重大突破，無一不是新的理論、新的認識指導實踐的結果。從礦田內找礦初期的“超覆成礦”理論，到“三角地帶成礦”的新認識，從背斜控礦到貴金屬成礦規律再到“三層樓”找礦模式，每一次認識上的突破和創新，都能帶來地質找礦上的飛躍。然而，地質科學創新需要大量的野外地質找礦實踐和科學實驗作為基礎，需要大量的工程進行驗證和完善。水口山礦田五十多年找礦僅鉆探工程就累計投入18萬多m。如果沒有大量的工程投入，水口山礦田的找礦步伐也不會一直向前邁進。造成目前礦山資源保障能力不強的直接因素，是自1980年代以來很長一段時間內，由于重視不夠、投入不足、功能不強、人才缺乏，在成礦理論、找礦方法等方面創新點不多，或者即使有也不能得到應用。如對水口山礦田的二輪找礦研究，地勘部門在1995年業已完成，大量的預測靶區得不到驗證，使創新成為“紙上談兵”。這也反證了地質科學創新需要及時大膽地投入工程。(2）加強基礎地質工作，注重綜合研究，是發現新礦床和成礦規律新認識的基礎。217隊在礦田內的找礦工作中，長年保持近10人的綜合研究組，根據各野外作業組采集到的第一手資料及找礦工作中所遇到的難題，設立科研課題，將所得的科研成果，及時地指導實際找礦，從而保障了指導找礦的理論不斷創新，同時也培養出了一代代有用的地質找礦人才。(3）積極走“探采結合”的道路。地質工作緊扣礦山生產實踐的需要，與水口山礦務局幾乎同步，組建了湖南省有色地質勘查局217隊，為礦山的生存服務。在幾十年的發展過程中，隊、礦雙方緊密結合，地質勘查成果及時有效地得到應用，同時，隨著礦山生產開拓，實時地修正地質認識，極大地開拓了地勘人員的思路，有利于找礦新認識的產生。這一合作模式，對于老礦山深邊部找礦效果尤為明顯，對礦山的地質勘查工作得到了連續不間斷地進行，在深度和廣度上得到了保證。在計劃經濟時代，確保了地勘單位提交的儲量得到有效的開采，并降低了礦山的開發風險，同時探采結合，又有利于節省工程費用。在市場經濟條件下，可以發揮礦山企業的資金優勢及地勘單位的人才和技術優勢。自1990年代以來，水口山礦務局每年都投入一定的資金用于地質找礦，從一定程度上緩解了礦山資源危機，為礦山發展積累了一批資源潛力基地，同時為勘探隊保留一支高水平的找礦隊伍提供了條件。(4）地質找礦成果的取得具有一定的時段性。水口山礦田內找礦的突破，基本上是5至8年一個周期。因為科學技術的發展實際上是個積累的過程。地質科學尤其如此。地質勘查是一種風險性較大、探索性較強的科學，地勘人員對地質對象的認識是一種逐步逼近客觀事實的過程。地質科技人員的預測需要一一得到驗證，并進行完善。因此，礦山企業對地質工作的投入應是一項長期的投資，抱有“等米下鍋”的想法去啟動地質工作，可能會有“無米下鍋”的危險。(5）老礦山的深部及邊部找礦潛力大，容易獲得找礦上的突破。3水口山礦田新一輪采煤的基本特征根據國家需要和礦山生產建設的發展，依據多年在礦區工作的心得，結合前人在水口山礦田內的研究成果，筆者認為水口山礦田新一輪找礦應按下面兩個層次，著重在以下幾個地段展開。3.1已知床邊緣深度勘探3.1.1憲法或犯罪學研究該區是礦田內尋找“鴨公塘式”接觸交代型鉛鋅硫礦床的有望地段?？导覟炽U鋅金銀礦深部(108～140線)在108線1082孔和1085孔的孔深560m以下，見有硅化、角巖化、矽卡巖化和大理巖化，這是一套與花崗閃長巖有關的蝕變圍巖。其測溫資料顯示出現鴨公塘典型礦床的成礦溫度,且石英包裹體中鹽含量均有由北往南逐漸增高的趨勢，這為尋找隱伏巖體，進而尋找與之有關的鉛鋅礦體提供了重要線索。此外，101線～108線的ZK1011、ZK328、ZK1082等十幾個鉆孔揭露的鉛鋅金礦體呈北東—南西方向展布，據此可以推測康家灣鉛鋅金礦體群在108線以南可能向南西方向偏移。另據礦區內爆裂溫度資料顯示，礦區往南向深部溫度增高趨勢明顯，預示南端深部可能存在熱源體。從構造條件上分析，康家灣隱伏倒轉背斜沿走向由北往南逐漸下沉，至108線已傾伏于-500m標高以下，再往南是否繼續下沉傾沒或被東西向橫斷層錯動位移或另有其它褶皺隆起替代均缺少研究。更值得注意的是，距108線以南1600m處的老鴉巢鉛鋅礦東側的138線（原140線），于1970年代在紅色碎屑巖中施工鉆孔，該剖面由東往西打穿紅層后有3個鉆孔在不同深度通過F22區域性逆沖斷層部位均見到1～2層、厚3m的鉛鋅黃鐵礦體。3個鉆孔控制該礦體延深>600m，鉛鋅品位為0.63%～2.5%，金品位（0.51～3.19）×10-6。由此推測康家灣隱伏倒轉背斜南延繼續存在的條件是具備的。3.1.2鉛鋅礦體礦床本礦區為水口山百年開采老區，鉛鋅硫礦床從地表開采至十三中段，近地表為新塘含礫黑色粘土型金礦，面臨閉坑。但是該礦床中金硫礦床與熱液交代鉛鋅硫礦床相伴產出，ZK416、ZK417兩孔在-615m標高(相當于十七中段)當沖組角巖中見到鉛鋅礦體，厚7.25米，鋅品位2.78%，同時見到黑云母花崗閃長巖脈，說明十三中段以下礦液活動仍然強烈，按“三層樓”找礦規律推斷，老鴉巢深部應存在第二成礦空間，而且應有矽卡巖型富鉛鋅銅礦體存在。因此，該礦區的接替資源，一是開發地表新塘和開采區內的金礦床，二是勘查深部第二個成礦空間。3.1.3km2隱伏巖體南部接觸帶位于老鴉巢區南西部，礦山已有V中段、Ⅶ中段坑道施工至附近，中區面積3km2。礦床產出于3號隱伏巖體南部接觸帶，礦體規模較大，但品位偏低。由于巖體在負400m以下轉為超覆接觸，矽卡巖化、角巖化等蝕變增強，按“三角地帶”成礦規律，在-400m～-600m應有富銅鋅礦體出現。3.2外礦開采3.2.1構造部位分區本區位于老鴉巢區北部，距礦山生產坑道300～1000m。區內有三個類似康家灣的成礦構造部位，分別為姚家洞、石頭排、豹子嶺，與康家灣倒轉背斜構成等距離排列的四個構造隆起帶。與康家灣一樣均處于重力不平穩分布區，瞬變電磁法(TEM)剖面均反映有異常分布。因此，在紅層下部的倒轉背斜及斷裂構造復合部位是尋找康家灣式的礦(床)體的有利部位。3.2.2含礦層位的塑造位于康家灣生產區北部。根據重力及航磁資料推斷，以及少量鉆孔證實，康家灣隱伏背斜構造北延至151線，被東西向斷層錯動，向北東偏移，在茭河口經鉆探驗證，見到了類似康家灣礦區的含礦層位。139～151線間長1100m范圍內，沒有工程控制，ZKl511、ZK1513孔均見到較好鉛鋅礦體。因此，康家灣以北至茭河口仍有較大找礦潛力。3.2.3地表露頭沉積相本區位于水口山南部，距老區7km。該區與水口山老區、仙人巖處于同一南北向構造帶，受深部構造影響，構造線發生轉折，為煙竹湖倒轉背斜傾伏端及F22逆沖推覆斷裂構造組合部位，背斜軸部為主要賦礦層位二疊系棲霞組、當沖組；地表大面積分布有硅化角礫巖，且鉛鋅鈾礦化極強(如石坳嶺、溫塘、馬王塘，其中石坳嶺已探獲普查E級鉛鋅金屬量10萬噸)；物探重力及高磁結果反映本區存在深部隆起，有隱伏巖體侵位。本區潛在資源量巨大，有望成為又一個新的水口山資源基地。3.2.4金礦體pb+zn、au1/萬瞬變電磁測量發現，仙人巖倒轉背斜的南北兩端存在良好的低阻異常（低阻凹陷），南段ZK011孔曾在金礦體的下部（孔深145～149m處）見到一厚