1.高新物探找矿技术方法的优选和验证

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银是工业和民需的重要金属,多年来国际上供不应求,缺口较大,我国亦然,把它列为紧缺之一。

我国银矿地质工作在20世纪80年代以前,基本未独立开展,只作有色金属矿石中的伴生组分予以评价,80年代开始对破山、银洞沟等一批独立银矿床进行勘查评价,特别是1989年白银地质勘查基金的建立,更促进了银矿地质工作的开展,发现和勘查了一批独立和共生大中型银矿床。银矿地质研究工作也随之得到了同步发展,除大量有关银矿床研究论文见诸许多刊物外,还有一些综合性专著问世,如《中国银矿》、《中国银矿床矿石学》、《中国银矿床主要类型及矿床特征》、《南岭银矿》等。本章侧重就中国银的结构特点和银矿床的分布规律及控制因素予以综合分析,以求较全面地反映中国银及银矿床的现貌。

银多与铜、铅锌、金金属共生,含微量银的小矿床数目很多,这些矿床的基本地质特征前面各章节中已涉及,本章则不再重复,同时为宏观反映银矿床的分布,在东部矿床密集区,对银量小于80t的含银铜铅锌矿床和小于20t的含银金矿床,小于20t的独立银矿床未进行填表统计。西部银矿床很少,故银矿点也作了填表统计。

部分有色金属矿床是20世纪50年代初期勘探的,当时对银未作勘查评价。后来有关单位补作了部分物质组分研究,阐述了不同矿石类型中银的品位和赋存状态,结果有的平均品位近B级,如黄沙坪矿床,有的属B—C级,如七宝山矿床,但因未补作系统的样分析及储量计算和上报审批工作,至今储量统计表中未列入,现按已知矿石量及银品位计算,则属大型银矿床,本章估算了其储量后予以统计。另一类矿床,类型相同,勘查程度相近,但因手续关系在“储量统计表”中的反映不同。如德兴铜厂斑岩型铜矿床中,Ag的品位为1.01g/t,规模大型,上了储量表,而富家坞铜矿,Ag的品位为3.34g/t,大型,却未上储量表,玉龙斑岩型铜矿,Ag的品位为4.62g/t,大型,也未上储量表,本文则一视同仁地作了统计。新近勘查的一些银矿床,其储量也未评审登记,但在有关文章和报刊上有所反映,如称富湾、白秧坪矿床为超大型,本文就按上述信息作了统计。因此本章所统计的矿床数目和量与全国地质储量统计表的数值不相同,但绝大多数矿床的统计数据是与其一致的。

此次统计结果,本书中统称银量,因我国已往执行的固体矿产储量分类标准与国际通用的出入较大,现已发布了新的《固体矿产/储量分类》国家标准,即将对各矿床原有“储量”重新评定套改,为了避免造成新的误解,故统称量较合适。

图9-1 中国银矿分布略图

中国银在20世纪70年代以前,皆是有色金属矿床中的伴生,80年代开始对以银为主的独立银矿床进行了勘查,当时对银品位达100g/t,量500t的矿床就算大型独立银矿,故对平均银品位为93g/t,储量为984t的孟恩套力盖矿床,人们一直称其为大型独立银矿床。本章的品位分级和储量规模分级与《南岭银矿》标准一致。经统计,中国银量不同时期的增长变化见表9-1,它明显反映出白银地质勘查基金建立后,高级别储量增长大大加快了。

表9-1 中国银分阶段分级别统计表 单位:t

本文共统计各类银矿床424个,其分布见图9-1,各省银量百分比见图9-2。全国银量按品级、金属组合、矿床类型统计结果见表9-2、表9-3。

从表9-2所反映的具独立开价值的银矿(A级)和共生银矿(B级)各占1/4,小于40g/t的低品级银量占37%多,其中赋存于铜矿中的低品级银矿量最多,占21%。与铅锌矿共生的银占51%,与铜矿共生的银占26%,与金共生的银为9%,单一银矿床只占7.2%。

按矿床类型统计表明,以夕卡岩型和赋存于碳酸盐岩中的热液型银矿床量最多,各占18.38%和18.27%,其次是陆相火山岩和次火山岩型,分占9.48%和9.47%,其他依次是产于碎屑岩中热液型、海相火山岩型、沉积变质型、变质岩中和构造岩中热液型,其 所 占 资 源 量 分 别 为 11.03%、6.86%、6.85%、6.61%和5.69%,其他类型很少,见表9-3。大矿床占有的量达50%,小矿床仅占10%。大矿床又以热液型最多,其次是陆相火山次火山型,再次属夕卡岩型、海相火山岩型和沉积变质型,分别占大矿床量的20.22%、11.78%、7.07%、4.88%和4.53%。

图9-2 各省银量百分比图

表9-2 银与金、铜、铅锌共生及分级统计

表9-3 各类银矿床所占量统计(%)

高新物探找矿技术方法的优选和验证

纯银为银白色,故又称白银。在所有金属中,银的导电性、导热性最高,延展性和可塑性也好,易于抛光和造型,还能与许多金属组成合金或合金。银还具有较强的抗腐蚀、耐有机酸和碱的能力,在普通的温度和湿度下不易被氧化。因为银有如此多的优点,所以它不仅很早就被人们用来作货币、饰品和器皿,而且在现代工业中也得到了广泛应用,成为工业和国防建设不可缺少的重要原材料。

一、矿物原料特点

目前已知银以主要元素、次要元素和不定量形式存在的银矿物和含银矿物有200多种,其中以银为主要元素的银矿物和含银矿物有60余种,但具有重要经济价值,作为白银生产的主要原料有12种:自然银(Ag)、银金矿(AgAu)、辉银矿(Ag2S)、深红银矿(Ag3SbS3)、深红银矿(Ag3ASS3)、角银矿(AgCe)、脆银矿(Ag2SbS3)、锑银矿(Ag3Sb)、硒银矿(Ag3Se)、碲银矿(Ag2Te)、锌锑方辉银矿(5Ag2Sb2S3)、硫锑铜银矿(8(AgCu)SSb2S3)。

银属铜型离子,亲硫,极化能力强。在自然界中常以自然银、硫化物、硫盐等形式存在,因其离子半径较大,又能与巨大的阴离子Se和Te形成硒化物和碲化物。但它通常最喜欢潜藏在方铅矿中,或作机械混入,或作类质同象潜晶。其次是赋存于自然金、黝铜矿、黄铜矿、闪锌矿等矿物中。因此在铅锌矿、铜矿、金矿开、冶炼过程中往往也可回收银。

在内生作用中,银在热液阶段才趋于高度集中,富集成银(金)或各种含银的多金属硫化物矿床;在表生条件下,银的硫化物可形成具有一定溶解性、易溶于水的Ag2SO4,在氧化带下部形成次生富集体;在沉积作用中,银常与铜、金、铀、铅、锌或钒、磷等一起迁移,沉淀于砂岩、粘土页岩和碳酸盐岩类岩石中,当其达到一定程度的富集,可形成沉积型或层控型银矿床;在变质作用过程中,原岩中呈细分散状态的银,经变质热液的萃取与活化迁移,在适当的地质条件下可富集形成具有经济价值的新矿床,或者使原矿体叠加富化。

由于银矿物或含银矿物种类繁多,它们又可在不同的地质作用阶段形成,因此这些银矿物常分布在不同的矿相中,甚至好几种银矿物赋存于同一矿石之中,它们除独立呈粗粒单晶存在,嵌布于脉石矿物中外,还有与方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等呈细微的连晶出现,也有呈分散状态赋存于上述矿物之中。银矿物分布的这种特点,给设计较理想的选矿工艺与流程带来了一定的困难,为此,对银矿物与共生矿物进行工艺学研究,对银的最佳回收意义重大。

二、用途与技术经济指标

长期以来,大量纯度较高的银用于制造银币和装饰品。随着科学技术的发展,银已由传统的货币和首饰工艺品方面的消费,逐渐转移到工业技术的应用与发展领域。目前,它在电子、计算机、通讯、军工、航空航天、、照相等行业得到了广泛的应用。

在和照相行业中,由于银的卤盐(溴化银、氯化银、碘化银)和硝酸银具有对光特别敏感的特性,因此可用来制作**、电视和照相所需要的黑白与彩色胶片、底片、晒相和印相纸、印刷制版用的感光胶片、医疗与工业探伤用的X光胶片和航空测绘、天文宇宙探索与国防科学研究等使用的各种特殊感光材料。

在机电和电气工业方面,银主要以纯金属、银合金的形式用作电接触材料、电阻材料、钎焊料、测温材料和厚膜浆料等。如银铜、银镉、银镍等合金制作的电触头,可以消除一般金属的消耗变形、接触电阻及粘接等弊病;银钨、银钼、银铁合金等制作的低压功率开关、起重开关、重负荷的继电器与电接点材料可广泛用于交通、冶金、自动化和航空航天等尖端工业;在厚膜工艺中,银浆料使用最早,导电最好,与陶瓷的附着力又强。

在石油化工方面,银主要以Ag/Al2O3、KBr-Ag-Al2O3、Au-Ag网等催化剂用于化学反应。

医疗卫生事业中,银金、银汞、银锡合金等为重要的牙科材料;银泊丹、镇心丸具有定志养神、安脏之功用;银纱布、药棉可医治恶性溃疡;银线、银片是固定碎骨与修补颅骨破洞的非常材料。银盐具有良好的杀菌作用。银器皿具有特殊的作用。

在农业、气象上,碘化银用于人工降雨。

在能源利用上,将银涂在巨大的弧形玻璃镜面上,可聚集阳光,将其转变成热能和电能。银锌、银镉电池比普通电池强20倍以上。此外,银敷玻璃窗户可以防止紫外线通过,能节省空调设备的能耗和费用。

由于我国在80年代以前,独立银矿床发现不多,大部分银是为有色贱金属矿的伴(共)生组分,在勘查主矿产时顺带进行评价,当含银量大于5~10g/t时,就给予计算储量。若银的选冶性能较优,在铜和金矿中有时降低至1g/t,铅锌矿中为2g/t。

白银厂矿田二次找矿难度之大早为世人所共知,自20世纪50年代初期找矿成功以来的四十多个春秋,国内外冶金、有色、地质、科研和高等院校等诸多单位投入了大量的人力物力,进行了大量的地质、物化探、钻探的研究工作,尤其是80 年代初召开了“白银厂地区找矿前景学术讨论会”,做出了“会议纪要”,提出了“找矿方案”(甘肃省金属学会、地质学会,1982年),并付诸实施(有色三队,1990),但在找矿上仍无突破性进展就可见一斑。90年代初,为解决我国铜的紧缺和缓解白银有色金属公司这一国有大型企业铜多金属矿产,经白银厂矿田几十年的开发后的严重不足,国家“八五”科技攻关项目《紧缺矿产勘查与评价研究》设立了《甘肃白银厂铜、多金属矿床成矿模式与找矿预测研究》这一重点专题,在新的学术思想指导下,通过几年研究,取得了诸多新成果,尤其是在找矿预测上,首次提出了新区缺位矿床和已知矿床500~1000 m深处找矿目标定位预测区,并被物探和钻探证实,找到具有一定规模的富铜矿体,取得了二次找矿重要进展(彭礼贵、任有祥等,1995;彭礼贵、李向民等,1998)。由于国家“八五”科技攻关专题任务的圆满完成,以及在找矿预测中取得突破性进展,白银厂矿田又被国家“九五”科技攻关项目《国家紧缺矿产快速勘查评价的新方法、新技术研究》(96-914)中的《重要类型铜矿床(体)快速定位预测的综合示范研究》(96-914-03-03)专题选为海相火山岩块状硫化物矿床类的综合示范研究区。

白银厂矿田近五十年的开发利用,为国家的经济建设及社会发展做出了重要贡献,同时也积累了大量的极具价值的地质勘探和矿山开发资料,以及二次再找矿的艰难历程及经验教训。因此,研究其找矿勘探历史,分析不同时期的找矿思路、方法技术在找矿工作中的成败,不仅可以丰富地质找矿理论,也是当前条件下利用新技术、新方法进行找矿目标定位快速评价的新一轮找矿的基础,特别是近年来,在“海底火山构造-热卤水动力学”学术思想指导下,矿山与科研紧密配合,在白银厂矿田小铁山矿床西段(11~14 线)深部和折腰山矿床北侧深部找到了新的富铜矿体,所获得的成矿蚀变标志及矿化特征均显示已有工业矿床深部及其周边地段具有广阔的找矿前景,为进一步找矿提供了依据。

一、白银厂矿田找矿简史

白银厂具有悠久的矿业开发史,远在明朝就已经进行了以地表铁帽氧化带为开对象的金、银、铜、铁、矾、磺的开发活动。白银厂之名就是官方因之而设立的矿机构。20世纪40年代,在查找白银厂铁矿时发现了硫、铜线索(霍士成1939;陈贲世,1941;梁文郁,1942、1946);为确定黄铁矿的开价值,调查确定了矿区地层为变质火山岩系,把“铁矿确认为铁帽”,将该类矿床类比为“西班牙里奥廷托式黄铁矿型矿床”(宋叔和,1945,1947),实现了本地区寻找铜矿找矿思路上的飞跃和突破;50年代初期根据铁帽和蚀变带进行地表露头找矿,尤其是烟灰色粉末状辉铜矿的发现,使白银厂矿田找矿获得了巨大的成功,获工业矿床大型两个、中型一个、小型一个,提交了国家经济建设急需的铜多金属而载入史册。

1983~1990年,以有色三队为主体,有科研教学等单位参加的第二轮再找矿:在白银厂矿田找矿处于“前进无路、后退无据”的局势下,于1981年由甘肃省金属学会、地质学会主持召开了《白银地区找矿前景学术讨论会》,提出了“找矿方案”,由有色三队、地质、科研、教学等单位进行的新一轮再找矿,开展了成矿地质背景、成矿规律、成矿模式研究和资料更新,用先进的物化探方法技术进行找矿预测研究,同时还有澳大利亚、欧共体组织进行了物探测量,投入了相当的钻探工程,然而其找矿仍无实质进展,正如有色三队(1990)评估“在矿田40 km2范围内,400 m以上,即1500 m标高以上,前人的找矿工作不会遗漏具规模的矿床,进一步找矿难以继续进行”,在有的研究报告中也提出了在几个已知矿床周边和深部具找矿前景的预测意见,均因其找矿目标不具体,预测依据不充分等不具可操作性而未得到重视,一些物探测量虽获异常且方法技术先进,终因方法单一且未与地质很好结合,经钻探验证均无功而终,使白银厂矿田二次再找矿步入了悲观无望的困难境地。

国家“八五”科技攻关课题研究工作,在深部铜矿进行的折腰山矿床深部找矿研究(1995~19),运用了当今新的“海底火山机构-热卤水循环动力学”学术思想为指导,抛弃了按自然地理区建立火山岩地层作法,运用了适合于火山岩地区及本区实际的火山层序和相序的新原则,重视了火山岩相和火山机构以及火山机构与成矿关系研究,查明了白银厂矿田矿床是海底热卤水对流循环成矿作用的产物,建立了矿床成矿模式,提出了新区缺位矿床和已知矿床500~1000 m深部找矿目标定位预测意见,提出了合理的物探方法技术组合验证意见和钻探验证意见,发现了新的富铜工业矿体,打开了二次再找矿的新局面。

二、近年来白银厂矿田找矿进展

继国家“八五”科技攻关课题圆满完成之后,由白银有色金属公司资助,于1995~19年开展的《折腰山矿床成矿规律及深部找矿研究》提出的缺位矿床找矿预测和已知矿500~1000 m深部找矿目标定位预测区,经钻探发现了新的工业铜矿体,获相当数量铜金属储量。这些找矿成果使白银厂矿田二次再找矿显示出新的希望。

1.小铁山矿床11~14线深部找矿进展

研究查明,小铁山矿床是受古火山喷口斜坡继承性成岩断裂系统控制的海底热液对流循环成矿作用的产物;矿体主要定位于海底水岩界面之下;矿体具成群产出,分段集中的空间产出特征;在矿床中有两个成矿热液喷流富集中心,即矿床东段的5~9线和西段的11~14线,深部扩大找矿主要应在这两个喷流富集中心地段。选择11~14线地段作为典型代表的定位找矿预测靶区提出作为突破口,除其为一个深部找富铜矿的有利地段外,查明它将更有利于全面认识小铁山矿床地质特征,尤其是对空白区(已知矿体北侧)的认识,为小铁山矿床是白银厂矿田第一大矿床,且还具有相当于矿床目前已探明的铜多金属储量的找矿远景认识提供依据(彭礼贵、任有祥等,1995)。在此基础上,进行了可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、高精度重力、大极距激发极化法和地面化探原生晕等物化探方法技术组合测量,提出了钻探工程验证意见书。

1998年,在14线施工的 BZK1 孔孔深872.7 m,于717.03 m见含矿带,至终孔 872.7 m,控制矿带宽155.67 m,见矿体3个,斜厚(宽度)15.35 m,宽度和品位(表4-9),主矿体斜厚度 9.49 m,平均品位(质量分数,下同)Cu 为 1.68%,Pb 为 9.28%,Zn 为l4.05%,Au为4.17×10-6,Ag为 l48.88×10-6,为富含金银富铜多金属矿体。

表4-9 已竣工4个钻孔分析结果表

根据上述资料,提交的《甘肃省白银市小铁山矿多金属矿床西段深部地质普查报告》获铜铅锌333量为29.58×104 t,伴生金5.3 t,银210 t,硫46×104 t,潜在经济价值9.78亿元人民币。

加拿大明科公司与白银有色金属公司合资的甘肃科银矿业有限公司也瞄准小铁山矿床11~14线深部找富铜矿体预测靶区,由明科公司在小铁山矿床 13 线 6 中段(1544 m)巷道中施工了三个加密钻孔,以控制13线 BZK2 孔矿带之上矿体分布(图 4-21),所见矿体规模和品位见表4-9。其主矿体(1260 m标高)斜厚10.1 m,平均品位 Cu为 1.53%,Pb为9.32%,Zn为 l6.34%,Au为3.3×10-6,Ag为222.6×10-6,亦属富铜矿体。

综上所述,该预测区经几年的钻探勘查,充分证实该预测区的良好找矿前景,完全可以实现20×104 t预测铜多金属预测量。

2.折腰山矿床深部找矿进展

在行之有效的“海底火山机构-热卤水循环动力学”学术思想指导下,在国家“八五”科技攻关专题研究工作基础上,对折腰山这一最具代表性的大型火山喷口型矿床进行深入研究,特别是对矿床成矿断裂系统、矿体(群)的三度空间产出特征和成矿蚀变岩筒的深层次研究,查明矿床受火山喷口通道制约,是其内部 NW向和 NE向两组继承性断裂系统控制海底热卤水对流循环成矿作用的产物;矿体主要定位于海底水岩界面之下;矿体群和成矿蚀变岩筒在空间上呈“鼎式”产出,建立了折腰山矿床三维空间鼎式成矿模式与找矿模式;提出了在折腰山已知矿床的北侧(下沿以北)宽约 200 m(1~13 线)二中段(1595 m)之下,找缺位鼎式的新区找矿预测地段,和已知矿1475 m水平中段以下300~500 m深部2~5线和9~13线两类找矿目标定位预测地段(彭礼贵、李向民等,1998)。

图4-21 小铁山矿床13线深部剖面图

在新区缺位矿床预测地段,即开卷道下沿主巷道北侧的2~5线、6~7线和9~13线地段,经巷道100 m水平钻探于1535 m、1475 m两个水平中段验证,共发现31个矿体(100 m钻只能控制预测矿化带200 m宽的不足一半),其中工业矿体16个,共厚34.0 m,其中最大矿体为海拔1535 m水平中段的5线矿体,厚9.0 m,铜的平均品位为1.56%。

该矿体经钻探控制,长70 m(图4-22),延深110 m(图4-23),厚9.0 m呈柱状产出,获 Cu工业储量2990 t。根据本矿床柱状矿体延深均在200 m以上,如41 号柱状矿体经开和工程控制已超过200 m以上,故5 线矿体的延深将大于控制的 110 m,其铜储量将大于2990 t。

上述矿体的发现,且它们成群产出,分段集中,证实折腰山矿床成矿模式和找矿模式是正确的,在前人找矿空白区,对进一步扩大找矿具有重要指示意义。已知工业矿体1475 m水平中段以下300~500 m深部找矿两个预测区,经估算到300 m深处就获铜金属预测量为10.45×104 t,并指出在“马鞍桥”无矿地段,在今后开中不要再投入找矿工程,以节省成本。两类找矿预测区共获铜金属预测量10.77×104 t,且具有再扩大的能力,如新区目前仅控制矿化带宽度的不到预测一半,应能发现更多的矿体,就目前发现的矿体而言,仅计算了一个矿体的工业储量,其余均未计算;已知工业矿体深部只估算了1475 m高程之下300 m至500 m深尚有200 m空间未计算,故实际拥有的找矿前景应大于此数。

图4-22 折腰山矿床1535 m中段5矿体平面图(M5为矿体)

图4-23 折腰山矿床1535 m中段下沿主巷道北侧5-3钻孔矿体控制剖面图

归结上述两个矿床的二次找矿成果,可以认为,本轮再找矿为白银厂矿田二次找矿打开了新的局面,显示出新的希望,进入了一个新的阶段。这种新的希望主要表现在两个矿床均在前人找矿空白区发现了新的工业矿体(群),且有与已知工业矿体(群)显示的物化探多种方法相重叠的综合异常体相对比的新的矿致综合异常体存在,是最具扩大找矿希望之地区;二是在已知矿床深部找矿目标定位预测的成功,显示出白银厂矿田具有良好的扩大找矿前景,表明所建立的成矿模式及找矿模式是符合白银厂矿田实际的,为白银厂矿田在新区找寻新的隐伏矿床提供了依据,使找矿步入一个新的阶段。加拿大温哥华明科矿业及金属公司与白银有色金属公司合资建立的甘肃科银矿业有色公司一成立,即在国家“八五”科技攻关专题所提“小铁山矿床11~14线深部找富铜矿预测靶区”投入钻探勘查就是白银厂矿田再找矿进入一个新的阶段的有力证明。

三、对找矿成果的认识

诚如前述,白银厂矿田几十年的找矿和再找矿历程,有成功、有失败,研究这些成功与失败的经验与教训,对于今后的找矿无疑是有益的。

1.找矿思路在找矿中的作用和影响

找矿思路是矿床地质研究者们在一定研究阶段,对某一特定矿床用的研究思路而获得的矿床形成的主要控制因素和特点的认识在应用于找矿时的概括反映。因此说,找矿思路和找矿的成败是密切相关的,不同的找矿思路就会有不同的找矿结果,这已为国内外同类矿床的成功找勘经验所证实,也在本区找矿实践中得到说明。

2.钻探质量是深部找矿成败的关键

作为深部找矿直接手段的钻探工程,其施工质量的优劣关系到找矿的成败,尤其是500 m以上的深孔。

3.物探方法找矿之经验教训

地球物理和地球化学探矿在当今人类找矿活动中占有重要的地位,尤其是地表和浅部矿愈来愈少,人们面对的是寻找深部隐伏矿的形势下,用当今先进的物化探方法和技术来进行找矿就更为重要。白银厂矿田从50年代找勘工作起就投入了物化探找矿工作,40多年来投入了电法、磁法、重力、地震和化探等五大类22种方法技术,几乎包含了当时和现今可投入找寻金属矿产的所有方法和技术,其覆盖面积以矿区及共350 km2计,上述方法(地震除外)均数倍于这个面积,获得很多物化探异常,投入了相当数量的钻探验证,除国家“八五”科技攻关课题投入的物化探工作有效外,其余均未取得找矿效果。

白银厂矿田从最初的找勘成功,和随后40多年的二次找矿艰难历程,使矿田再找矿陷入“前进无路,后退无据”的悲观局势,以及国家“八五”科技攻关课题研究以来,白银厂矿田二次找矿取得重大进展,在矿床深部及前人找矿空白区发现了新的工业矿体,为矿田再找矿打开新局面,步入一个找矿新阶段。它的成败给人最大的启迪是:必须有一个符合矿田实际的找矿思路,这是找矿成败的关键;选择找矿需要的有关物化探方法技术合理组合;高质量钻探工程是获得找矿成功的重要保证;必须坚持地质、物化探紧密结合,以地质为基础,统一部署,充分发挥物化探先进方法、技术在找矿中的作用,是找矿成功的重要因素。