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1、区域地质概况
研究区位于庐枞火山岩盆地东南缘,黄梅尖岩体外带侏罗系中统罗岭组砂岩中。断裂构造和火山构造较发育。区内岩浆岩极为发育,各种产状的侵入岩、脉岩、超浅成岩、喷出岩均有出露,侵入岩以燕山晚期中偏碱性的正长岩、石英正长岩为主,次为闪长岩,正长斑岩等①。
1.1地层
本区地层以中新生界为主。上三迭统、中下侏罗统为一套巨厚的海陆交互相和陆相含煤碎屑岩沉积建造。上侏罗统和下白垩统发育一套巨厚的中偏碱性火山岩系。
1.2构造
庐枞地区的基本构造骨架是由郯庐断裂和长江构造带内的罗河、罗岭——黄屯、头陂三条北东向主干断裂联合组成。区域构造形态是以古生代拗陷为基底,以中生代断陷盆地和侵入岩为主体,由南西段帚状构造和北东段网状构造体系联合组成北东宽,南西窄的楔形构造带(图1)。
1.2.1断裂构造
研究区内以断裂构造为主,共发育500多条大小不等的断裂构造。按其规模可分为四个级别。一级断裂为郯庐深断裂和长江构造带,是本区控岩、控盆、控矿的主断裂;二级断裂是指长几十公里至百余公里,控制侵入岩带、火山岩盆地和成矿亚带的主干断裂;三级断裂是指长几公里至十几公里(二级断裂派生的次级断裂),控制矿田、矿床定位的构造;三级断裂按方位又可分为近东西、北东、近南北、北西向、北北东向断裂系;四级断裂是三级断裂的次级构造长几十至几百米,是区内主要含矿构造。
1.2.2火山构造
本区内火山构造广泛发育在火山岩盆地中,可分为六个级别(类型):一级为火山构造断洼,二级为破火山口,三级为火山穹隆,四级为线性火山通道,五级为火山口,六级为爆发角砾岩筒。
2、矿床地质特征
2.1地层
矿区出露的地层岩性较单一,除第四系积残积层和西北部出露少量侏罗系上统龙门院组火山岩外,主要是一套中侏罗系罗岭组红色碎屑岩系。
罗岭组地层产状为330o-5o/SW-NW
2.2构造
研究区内断裂构造发育,褶皱构造不发育。黄梅尖岩体与罗岭组砂岩的接触带构造由西向东贯穿整个8410地区,控制着岩体内外带铀矿化的分布。在矿区范围内,近东西向延伸的两条规模最大的断裂构造及他们与岩体接触带的夹持,构成了8411铀矿床的基本构造骨架。在接触带两侧及这两条断裂构造的上下盘又发育了近南北向、北西向、北东向规模较小的断裂构造及其派生的次一级裂隙构造。
在砂岩中发育着规模不等的层间或顺层构造,使整个矿区岩石十分破碎,形成了东西向断裂与接触带相夹持的楔形破碎地块。
2.3围岩蚀变
矿床内围岩蚀变比较发育,主要有钠长石化、粘土化、硅化、赤铁矿化、黄铁矿化、碳酸盐化、萤石化等。其中钠长石化可使砂岩中的铀活化迁移,并使砂岩孔隙度增大,为铀成矿提供了有利条件。
3、矿体特征
3.1矿体产状
研究区内矿体埋藏深,由几米到500多米。主要矿体埋深在340-440m(-270m~-370m标高)左右。从剖面上看,矿化层展布在外带0-200m范围内,每个矿化层有几个到几十个矿体。主要矿化部位矿体重叠堆积,其他部位矿体呈雁列状或不连续零星分布。矿体形态复杂,除上述的矿体形态外,还有扁豆状、囊状矿结构等。
矿体按产出形式可分为陡倾角矿体和缓倾角矿体。陡倾角矿体主要出现在近地表和浅部,受接触带、断裂构造和含矿裂隙控制,特点是埋藏浅、尖灭快、规模小、形态复杂、矿体质量变化大。控制陡倾矿脉的含矿裂隙一般宽0.5-5cm,长5-30cm,矿化通常只在构造带内,受单条大构造控制。
3.2铀矿石特征
沥青铀矿是本区主要铀矿物,乌黑色,贝壳状断口,强放射性。风化后色暗淡,比重硬度降低,过渡为残余铀黑。沥青铀矿的产出形态有呈细小圆球状,不规则星散状,密集侵染状,单体呈微显胶粒状及不规则状、致密块状。沥青铀矿沿早期碳酸盐、硫化物沉淀,胶状结构及晚期脱水裂隙常见,其后被方铅矿、胶黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿等硫化物充填。
3.3铀的存在形式
铀基本以两种形式存在于矿石中,即单铀矿物和呈离子状态被吸附。
(1)铀矿物
1)沥青铀矿物及铀石:这些铀矿物在矿心中可见到,常与胶黄铁矿,紫红、黑色硅质细脉,碳酸盐细脉密切共生,多呈细脉状、网脉状、团块状和浸染状产出,有的以超显微状铀矿物团块状和浸染状分布,这些铀矿物和其集合体的α——轨迹较密集,并且有中心的放射状特点。
2)次生铀矿物:地表可见铀黑、铜铀云母、钙铀云硅钙铀矿等,铀黑分布在浅部矿石中,其他在岩石裂隙面上。
(2)铀呈离子状态被吸附
在矿石中普遍存在。在赤铁矿、黄铁矿、粘土、绿泥石存在的地方,有无中心放射状的α——轨迹存在。其α——轨迹均呈分散,稀疏状的单根轨迹出现,这说明铀呈离子状态被以上矿物所吸附。
4、矿床控制因素
4.1岩性的控制作用分析
关键词:铀矿;白垩系;成矿条件
中图分类号: TD167 文献标识码: A 文章编号:
一、地质概况
1.大地构造
该区为六盘山盆地西北部盆缘的一小部分,构造简单,白垩系六盘山群地层分布较稳定,遍布全区。大地构造位置处于北秦岭—祁连地槽褶皱区西缘走廊过渡带。六盘山盆地地质构造较为复杂,断裂发育。
2.盆地基底
盆地基底多为元古代褶皱基底,局部为奥陶纪花岗闪长岩刚性基底,为北祁连加里东褶皱带的一部分,是在中、早元古代之间构造旋回形成的古老地台基础上,经历加里东活动而形成的地槽活动带,以巨大的断裂和紧密线状褶皱交织而成北西向、北东向的凸凹相间的基底构造格局为特征,其间为北西向展布的中新生代拗陷的六盘山盆地。坳陷型湖盆在新生代再次活化,盆地内部形成隆起和断陷的盖层构造格局。
3.盆地蚀源区特征
蚀源区(基底)岩石特征简单,分布有元古代蓟县系西华山组地层和奥陶纪中酸入岩。
元古代蓟县系地层统称海原群,为盆地最老的地层,为一套巨厚的经历了多期变形变质的变质岩系,以片岩类为主,岩性以灰、浅灰色云母石英片岩为主,夹薄-厚层状大理岩。调查测得铀含量2.9×10-6、钍含量20.1×10-6、钾含量3.5%。
4.盆地盖层特征
六盘山盆地为一拗陷盆地,主要由中生界的白垩系六盘山群(KL)、新生界的古近系固原群(EG)、新近系甘肃群(NG)和第四系(Q)组成。下白垩系六盘山群分布最广,发育齐全,沉积较厚,沉积最厚达3040米。申请区紧靠月亮山隆起蚀源区,沉积厚度较小,西南出露地表,东北沉积厚达800米,下白垩统地层产状平缓,横向连续性较好。
5.地形地貌、气候及水文地质
该区为黄土丘陵景观。海拨1300- 2200m,切割剧烈,谷沟纵横,盆地北西向展布,北宽南窄,形似平置的露斗。该区由南西向北东倾斜,形成渗入型自流水。
气候具典型的大陆性气候,风大沙多、干旱少雨、蒸发强烈、冬长夏短、温差变化大。
二、铀成矿条件分析
1、有利的构造因素
该区岩石地层为单斜构造,岩层产状平缓,地层倾角4-10°,山体从西南到北东垂幅500-600m,有利于地下层间水在盆地内自流。有地下水良好的补给-泾流-排泄条件,为层间氧化带的形成提供了有利环境。
六盘山长期活动,导致盖层的切层断裂发育、岩石破碎和蚀变。南北向的隐伏深大断裂又能使深部的油气等还原物质上逸,浸入(渗入)渗透性较好的构造面或砂岩透水层中,形成还原环境,有利于铀的后生沉淀富集。
2、具备良好的铀源条件
该区西南部的月亮山隆起带元古界(海原群)变质岩系和奥陶纪花岗闪长岩是盆地主要的物质来源;其次为新构造运动掀斜隆起的白垩系地层剥蚀区,白垩系地层区域伽玛底数均较高,并已发现众多铀矿化点及异常点带,自燕山运动以来该区处于长期褶皱隆起状态,隆起带地层遭受剥蚀、搬运,含有铀的花岗岩体和蓟县系、白垩系地层在风化剥蚀和地下水溶蚀过程中为盆地后生铀矿(化)形成提供了丰富的物质来源。
3、具备有利的古气候、古地理和地貌条件
早白垩世早期,区内遭受了强烈的燕山运动,结束了元古代以来长期构造运动,使白垩纪古地貌呈现出典型的沉积盆地现象,六盘山群的沉积有一个相对封闭的条件。早白垩世中期,气候趋于湿润、降水充沛,湖水扩张、植被较发育,沉积了一套紫红色、灰绿色河湖相碎屑岩建造,沉积环境较稳定、相带发育,构成了沉积物粗细多次旋回,形成较清晰的细-粗-细韵律层,沉积层中砂体稳定,规模较大,产动植物化石,富含有机质,并在数处发现硫化氢泉,对后生砂岩型铀成矿非常有利;早白垩世晚期,气候更趋湿润,降水充沛,植被发育,湖水广阔,接受了以暗色为主的细碎屑沉积,产丰富的动植物化石,砂体不发育,泥质含量高,透水性差,形成封闭的顶盖层,有利于下部层位层间氧化带的发育。
早白垩世末期,受燕山运动的影响导致晚白垩世至古近纪早期成为一个统一的受力单元,发生了大面积的垂直隆起,遭受长期氧化剥蚀,因而缺失晚白垩世沉积,这对其后层间氧化带的发育是有利的。
4、有利的成矿地层
该区成矿地层特点是埋藏浅(400-800m),具有可地浸的透水砂体和相对不透水的顶、底板(隔水层),岩层倾角变化小(
5、有利的水文地质条件
(1)该区具有完整的补给-迳流-排泄系统。本区地下水处于水动力条件极好的自由水交替带。地下水补给区与当地侵蚀基准面落差平均700-850米,最大1705米。具典型的渗入型水动力条件,有利于潜水-层间氧化带的形成和发育。西南月亮山的下白垩统和尚铺组砂岩露头区,接受大气降水和基岩裂隙水的垂直和侧向补给,地下水由西南沿裂隙层面向北东迳流,在蔡祥堡-猫儿沟遇深大断裂阻隔,以线状泉的形式排泄。
(2)该区含(透)水岩系(和尚铺组)具泥-砂-泥结构。含水层由砾岩、砂岩、泥质砂岩组成,单层厚大于10米,隔水层由泥岩、砂质泥岩、页岩组成,与含水层相间分布,单层厚度大于10米。补给区地下水中富氧富铀,有大面积的水铀、水氡异常分布,为本区后生铀成矿提供了丰富的铀源。
6、相邻区盆地发育层间氧化带型铀矿床
鄂尔多斯盆地国家湾地区发现层间氧化带型铀矿床,矿床分布于靠近盆地边部的河流相和浅湖相。而六盘山盆地与鄂尔多斯盆地在白垩纪相通,为同一盆地。具有相似的岩相古地理和沉积建造特征,类比鄂尔多斯盆地铀成矿特征,可预示六盘山盆地具有形成可地浸砂岩型铀矿的环境条件和区段。
三、结论
通过综合分析认为,该地区具有形成砂岩型铀矿床的环境条件:
1.白垩系地层区域伽玛底数均较高,并已发现众多铀矿化点及异常点带,在风化剥蚀和地下水溶蚀过程中为盆地后生铀矿(化)形成提供了丰富的物质来源。
2.该区具有完整的补给-迳流-排泄系统,导致铀元素的活化迁移,以层间水的形式注入下白垩系六盘山群透水砂岩层,形成层间氧化带型铀矿床。
3. 鄂尔多斯盆地国家湾地区发现层间氧化带型铀矿床,矿床分布于靠近盆地边部的河流相和浅湖相,与该区为同一盆地,具有相似的岩相古地理和沉积建造特征,类比鄂尔多斯盆地铀成矿特征,六盘山盆地具有形成可地浸砂岩型铀矿的环境条件和区段。
参考文献:
成矿模式反映了对矿床规律的认识,是对同一类矿床的地质、构造、地球化学、地球物理以及其它基本特征的简单概述。而成矿预测则是以成矿模式为前提,对矿床进行定量评价的过程。它通过综合考虑成矿地质环境、成矿条件、成矿理论、找矿标志以及控矿因素对潜在矿床的影响,从而进一步推测出新的矿产途径。因此,在实际找矿工作中,我们可以将先进的科学方法和地球物理理论作为基础来建立相应的成矿模式指导,从根本上缓解找矿工作的盲目性,切实提高找矿效率。实践证明,对成矿模式的研究和预测不仅可以使成矿理论、矿床成因以及矿床分类规律的研究更具有系统化和理论化,而且也在一定程度上推动了对地球深部隐秘矿产资源的寻找工作。由于各地区的地质情况不同,笔者在这里主要以某地区的有色金属矿为例,结合其他地区的找矿经验和地质环境特点,对该地区的成矿特征和矿区分布情况进行了探讨。
一、有色金属的概念
广义上的有色金属涉及的范围较广泛,它不仅包括金、银、铂族等贵金属矿产,稀土金属矿产、稀有金属矿产以及分散金属矿产等金属矿产,还包括铝、镁等轻金属矿产,铜、铅、锌、镍、钴、钨、锡、铋、钼、锑、汞等重金属矿产,可以说只要除去黑色金属矿产,其他的矿产资源都属于有色金属。
二、成矿模式的简单介绍
成矿模式是在四维空间内对形成矿床的成矿作用的高度概括,最终用不同的深度、不同的形式以及不同的内容来表达,并随矿床学理论研究的发展而逐步深化。区域成矿模式、矿床成矿模式和找矿模型是三种常见的成矿模式,是在前人对成矿模式的研究总结的基础上发展起来的。三者之间存在一定的区别但又相互区别。首先,就区域成矿模式而言,它反映了一定成矿区、带的成矿规律,是对特定地质单元内各种固体矿产的特征、成矿规律的总结;矿场模式不仅是成矿规律的表达形式,也是描述矿床形成过程的模式;而找矿模式则反映出矿产的基本特征以及矿产的基本组成要素。在实际工作中,区域成矿模式、矿床成矿模式为矿床勘查提供了地质理论基础,找矿模型则可以对矿产勘查工作进行指导,只有三者相互结合才能更好的服务于找矿工作。
三、有色金属成矿地质环境状况分析
某地区的北部处于中生代以来欧亚大陆板块东南沿海前陆推覆冲断带,具有与扬子、华夏古板块结合带复合叠加的地位,因为其所处的地质环境具有优越性和特殊性,从而形成了独具特色的有约成矿的环境。
(一)壳幔构造特征
中生代以来,有色金属成矿的主要地质构造为壳幔构造,通过对重、磁、人工地震剖面以及大地电磁测探等资料的综合分析基础上,了解到该地区地壳、地幔具有以下的特点:
(1)壳内有多层拆离带存在;(2)具有壳薄、上地幔厚的特征,以波阳一带的重力场最高(+15 mgl),在华南陆内属于地壳最薄的地区;(3)其东北部断裂对莫霍面有显著错断;(4)西北部为重力低异常区,在北北东向与北东东向交织出现重力高异常轴;(5)在总体上,地壳和上地幔厚度呈现从西向东逐渐减薄的趋势,中部为轴向北北东为幔隆区。以上特征的存在与中生代大规模成岩成矿作用密不可分。
(二)部分地区中生代以前的古构造格局
在对相关资料的研究后发现,华夏和扬子是部分地区中生代以前的古构造格局。不仅在安徽歙县伏川发现了蛇绿岩,而且在德兴、余江,在湖南浏阳和浙江龙游等地,都已经发现了蛇绿构造混杂或蛇绿岩残片。
(三)中生新代地质构造特征
在中生新代,具有强烈的深大断裂带活动、广泛发育的两大推覆构造系统、显著的大规模走滑剪切、伸展,所以造成了很多扭曲地带和很大的断裂层。尤其是现在形成的北东- 北北东方向,并和东西、北西向三大复合地形就是由于经常发生断裂造山以及板块断裂运动造成的。
四、有色金属的成矿特征
以某地区北部有色金属的成矿特征为例,其矿床在成矿时间、矿床分布以及矿床形成等方面分别表现出了不同的特点,“多期成矿、燕山期最强”是对有色金属矿床成矿时间的最好写照;有色金属矿床在分布上,多呈现出“块”“带”的成矿分区块体边缘深断裂带聚矿,沿前陆推覆冲断带“向洋”分带;有色金属矿床在形成方面,呈现出“多次成矿叠加、多类型聚合”的特点,走滑扭动与推滑覆构造复合控岩控矿,在造浆和就位成矿成矿上均以多层次的方式进行,并且就大型矿集区域而言,其在控矿因素和分布环境上呈现耦合关系。
中新元古代成矿期、海西期成矿期、印支期成矿期以及燕山大规模成矿期是几个主要的成矿时期,均均呈现不同的特点。就中新元古代成矿期而言,它存在一定量的古火山岩,不仅以中元古代晚期和青白口纪火山沟弧型岩相互结合的形式存在,而且还和铜矿、金矿关系紧密;海西期成矿期,存在一部分有色金属局部矿化的现象,甚至已经形成的矿层具有工业意义;印支期成矿期的典型成矿特征是变质热液成矿,它包括岩浆热液有关的金矿、锡矿以及变质热液成矿,主要是受重力作用而形成的;燕山成矿期,成矿时间大约在180~100Ma 之间,受侏罗纪晚期和白垩早期的数次火山运动和岩浆侵位的影响形成了大规模的有色金属矿床。
【关键词】新疆富蕴县阿拉散地区;稀有金属地质特征;矿化规律
新疆富蕴县阿拉散地区集中分布了一种含有细粒绿柱石的伟晶岩脉,大致离新疆富蕴县60km处,该地区在20世纪60年代逐渐被发现,地质研究人员不断到该地区进行稀有金属矿产的地质研究和勘查工作,同时总结分析出该地区伟晶岩脉拥有很多种类的有益惩罚了,比如钽、铍、铌、铷等,属于多样化稀有金属矿化地区。由于该地区地处偏远地区,交通交通较差,自然环境恶劣,工作条件尤为艰苦,分析该地区稀有金属矿的地质特征和矿化规律,能够有效指导以后找矿工作的开展,具有十分重大的现实意义。
1 新疆富蕴县阿拉散地区稀有金属矿区地质特征
1.1 地层及岩性特征
该矿区的底层主要有片岩、深度变质的片麻岩及混合岩。重要岩性有硅线石二云母斜长片麻岩、二云母斜长片麻岩、黑云母石英片岩、黑云母更长微斜均质混合岩、含硅线石二云母更长粗条痕状混合岩等,地层总体走向为南东―西北向[1]。
1.2 花岗岩
矿区的侵入岩,其重要成分为海西晚期二云母花岗岩和海西中期片麻状黑云母花岗岩,全部都是阿拉山岩体[2]。黑云母花岗岩为片麻状,在矿区边缘存在,构造为具块状,也好像麻状,其主要成分为微斜长石(54%)、石英(25%)、黑云母(3%)、更长石(15%)及白云母(3%)。斜长石为轻微倾斜的长石,长石全部都是板状他晶形,除了有的石英石为半自形晶外。细―中粒二云母花岗岩,驻澳分布走向为西北向,宽0.7km。长6km。该岩石的结构为细―中粒花岗,构造为块状,其重要成分为微斜长石(54%)、石英(25%)、黑云母(6%)、更长石(15%)和白云母(1%)。斜长石为轻微倾斜的长石,长石全部都是板状他晶形,除了有的石英石为半自形晶外。
1.3 构造特征
该矿区由库木阿拉散断裂相平行的次一级的断裂、库热克特大断裂发育二厂,同时西北向断裂以及相伴而生的各种节理,重要节理有:100°~130°∠75°~85°、250°∠20°~70°;另外二组节理存在大量的伟晶岩[3]。此外,185°~200°∠65°~75°;130°~150°∠40°~50°;210°~250°∠60°~80°等多种节理的控制力度较小。
图1 阿拉散地区主要矿化伟晶岩脉分布简图
1.4 伟晶岩地质特征
该矿区的面积大约有7km2,矿区蕴含着160多条伟晶岩。伟晶岩大多数存在黑云母石英片岩中(详见图1),大多数都是钠长石伟晶岩―白云母(包含铷的绿柱石伟晶岩),其成因与二云母花岗岩具有密切的关联[4]。围岩与伟晶岩之间的界限比较明显,在伟晶岩脉外接触处,一般都能发现白云母化、钠长石化、电气化等侵蚀变化的情况,伟晶岩脉大多数存在于花岗岩节理和片岩片理中,其脉状比较规则,有时也呈现出网格状和透镜体状态,伟晶岩被层理褶皱所控制,节理中的伟晶岩晚于片理中的伟晶岩脉,伟晶岩脉规模一般长100~200m,厚3~5m。
2 新疆富蕴县阿拉散地区矿化分布规律
2.1 地层与成矿的关系
地层是伟晶岩的重要产生范围,地层成分不同和编制程度不同直接决定了该地层伟晶岩的含量和不同性质的矿物质,比如片麻岩、片岩中伟晶岩含量较高;变粒岩、浅变质岩和混合岩中伟晶岩的含量较少或完全没有;泥质锆拥有丰富的硅铝质而钾的含量少之又少的地层,然而却有助于白云母的产生,同时也有助于稀有金属矿物的产生。
2.2 二云母花岗岩与成矿的关系
伟晶岩主要是花岗岩分异作用后构成的,因此是花岗岩的延续,其物质成分与花岗岩一样,因此花岗岩是影响伟晶岩溶液及熔体的重要化学因素,同时也是控制伟晶岩矿化的关键因素。
二云母花岗岩与伟晶岩之间的具体也直接影响着伟晶岩的分布,比如伟晶岩脉大多数都处于围岩和花岗岩接触带的周围,距离接触带较远的地区伟晶岩含量较少,伟晶岩的规模也有限。
伟晶岩的母岩花岗岩物质供应直接影响着伟晶岩的演变过程,母岩长期不间断供给伟晶岩溶液―熔体,那么伟晶岩将会完善地烟花,矿化较好,比如该地区二云母花岗岩外接触带的黑云母石英片岩中伟晶岩脉规模较大、含量丰富,矿化质量最高;反之,只能演变成为单纯的伟晶岩,比如该矿区黑云母花岗岩接触带周围的伟晶岩,矿化特征不明显。所以,该矿区内伟晶岩脉与二云母花岗岩具有密切的联系。
2.3 构造与成矿的关系
伟晶岩脉大多数存在其围岩的节理和片理中,尤其是黑云母石英片岩中的片理规模最大,分析小构造的穿切关系,能够清楚看到在节理中伟晶岩脉出现的年份晚育片理中的,矿化伟晶岩的产状、分布与节理构造具有十分密切的关系。
另外,伟晶岩脉虽然规模大小不一,然而形状大多数都是脉状,较少的呈现为囊状(花岗岩中或两组构造交汇处)和扁豆状(黑云母石英片岩),形状不规则的伟晶岩脉少之又少,岩脉的分支情况较少出现。产在黑云母石英片岩中的伟晶岩脉畅游下盘倾角大于上盘倾角的现象,所以,伟晶岩脉向下延伸厚度加大的可能性较大。
3 建议
该矿产地质勘查程度较为地下,研究周围伟晶脉的工作较少。为了促使该地区稀有金属矿区开采工作有所突破,需要积极开展以下几项工作:
3.1 区域展开重点突破
新疆富蕴县阿拉散地区应该坚持区域展开,重点突破的原则。区域展开主要包含以下基层意思:其一,检测高级预测区划定是否科学合理。深入明确稀有金属矿产分布地区,为重点突破打下牢固的基础;其二,深入肥西该地区稀有金属矿产的成矿远景,便(下转第322页)(上接第312页)于为该地区伟晶岩带地址勘查工作提供有效的理论依据。重点突破即是在以前的工作基础上,按照“富、浅、易”的原则对该地区的矿脉进行科学合理评价,贯彻落实开矿路线方针,先开采浅部,然后用采矿收入不足地质勘查工作资金。
3.2 加强综合预测研究,优化评价
对新疆富蕴县阿拉散地区选取优质地区进行前期面积性的化探工作,异常情况出现后,再进行全方位的勘探。在切实做好各种地质基础工作的前提下,突破传统理念和思维方法,采用最新的技术方法和知识去探究、分析和认识地质问题,在分析该地区地质环境的前提下,根据该地区成矿特点,总结分析已经发现的狂点,使用最新的方式去找矿,促进该地区的稀有金属勘查速度。
【参考文献】
[1]王玉往,王京彬,龙灵利,邹滔,唐萍芝,王莉娟.岩浆混合作用的类型、标志、机制、模式及其与成矿的关系――以新疆北部为例[J].岩石学报,2012(08):1147-1149.
[2]胡霭琴,韦刚健,邓文峰,陈林丽.阿尔泰地区青河县西南片麻岩中锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义[J].岩石学报,2006(01):25-30.
【关键词】 煤矿 水文地质条件 含水层
区域地表水系属珠江水系北盘江支流,区域内出露岩层主要为碳酸盐岩和碎屑岩两类,地下水类型主要为岩溶水和基岩裂隙水。
碳酸盐岩中富含岩溶水,主要含水地层为二叠系下统茅口组、三叠系下统永宁镇组、三叠系中统关岭组。由于碳酸盐岩分布面积广,分布区多属及半的基岩山区,地表岩溶洼地、落水洞、溶斗、岩溶潭、岩溶大泉等较发育,地下局部发育溶洞、暗河,大气降水容易通过地表负地形渗入岩溶裂隙、管道、暗河之中,岩层中赋存着丰富的地下水,这些地下水长途径流,最后以岩溶大泉、岩溶泉群或暗河等形式集中排泄于邻区河谷中,富水性强。
碎屑岩中含基岩裂隙水,所在地层为二叠系上统龙潭组、三叠系下统飞仙关组。由于碎屑岩靠近地表时风化作用较强烈,风化裂隙较发育,含风化裂隙水,深部发育构造裂隙地段,以含构造裂隙水为主,碎屑岩区地下水运动受地形、地貌、岩性、构造控制,主要依靠大气降水补给,受地势影响,一般为近源补给、就近排泄,富水性总体较弱。
1 矿区水文地质条件
1.1 水文地质条件概况
矿区属低中山地形,总体为中部高四周低,以侵蚀溶蚀地貌为主,矿区中西部的连续山头为该矿区的分水岭,标高为1800—2022m,将矿区地下水分为东西两个流向:东部的地表及地下水流入上午小河后流入格所河;西部地表、地下水汇入於泥河。区内无大的河流,只有两条小河,东部为上午小河,西部为於泥河的上游支流,其河水流量均较小,主要发育呈树枝状的沟溪水,均为雨源性溪沟,雨季暴涨,矿区东南部上午小河河床为矿区最低侵蚀基准面,标高约+1500m。地表水的流向主要受地形和地质构造控制,地下水流向主要受岩性和区域最低侵蚀基准面的控制。
1.2 地表水特征
矿区内无大的河流,沟溪发育,其流程一般0.5~1.5km,流量受大气降水控制,流量一般较小;雨季山洪飞瀑,沟溪水暴涨,枯季流量较小或干涸。
1.3 地下水特征
1.3.1 岩层富水性特征
本区出露的地层由新至老分别为第四系(Q)、三叠系下统飞仙关组(T1f)、二叠系上统龙潭组(P3l)、峨眉山玄武岩组(P3β)。现将各地层的富水性分述如下:
第四系(Q)
岩性主要为黄色、黄褐色粘土砂土等。厚度0—20m。其特点是孔隙度大,透水性好,受降雨补给明显,为浅层孔隙含水层。由于厚度不大,富水性弱,为弱含水层。
三叠系下统永宁镇组(T1yn)
岩性主要为薄—中厚层状的泥灰岩、灰岩等,组厚平均大于150m,含岩溶裂隙水,有泉点出露,泉点流量较大,季节性变化明显,本组地层富水性较强,为中等含水层。
三叠系下统飞仙关组(T1f)
岩性主要为粉砂岩、砂质泥岩和泥岩等,组厚平均厚380m,含浅部风化裂隙水,有较多泉点出露,但泉点流量较小,季节性变化明显,本组地层富水性弱,为弱含水层。
二叠系上统龙潭组(P3l)
岩性为砂质泥岩、泥质粉砂岩、煤、泥岩、石灰岩等,组厚356.01~424.81m,平均厚387.52m。调查泉点3个,流量0.11~0.33l/s,一般流量在0.15l/s以下,该组上部因含泥岩、粉砂质泥岩较多,砂岩、灰岩等刚性岩石较少,露头风化带透水性差,接受降雨补给能力很差,仅含较弱裂隙水;下段因含多层砂岩、灰岩等刚性岩石,露头风化带透水性稍好,接受降雨补给能力稍好。
7106号钻孔抽P3l水资料:龙潭组地层的单位涌水量q=0.00031l/s·m,影响半径R=127.53m,渗透系数K=0.002469m/d,据邻区茨戛井田抽水结果,龙潭组地层的单位涌水量为0.000148l/s·m,水样分析资料:水质为HCO3--K-Na-型。据邻近的罗多煤矿井下排水记录资料:枯季涌水量为510m3/d,雨季涌水量为860m3/d,一般涌水量为620m3/d。
综上所述该层为基岩裂隙含水层,富水性弱,为弱含水层。
二叠系上统峨眉山玄武岩组(P3β)
岩性为玄武岩,顶部为深灰色、浅灰绿色凝灰岩,厚度40m左右,含基岩裂隙水。下段约400m厚,为凝灰岩、玄武岩。该组地层富水性极弱,为弱含水层。
1.3.2 断层富水特征
矿区内断层较发育,从钻孔揭穿断层带时的资料看,断层破碎带多已胶结,根据简易水文观测资料及水文地质填图资料分析,区内断层带的富水性及导水性均较弱。如6701孔内遇有破碎带,其钻进中水位、消耗量基本正常,未发现有如涌、漏水等较大异常。
综上所述,本区内含煤地层中的断层多为弱导水断层,富水性弱。总体上区内构造复杂程度中等,发生断层突水的可能性较小。
1.4 地下水、地表水动态变化
本区野外工期短,只有近四个多月,因此地表水地下水动态长期观测工作与野外工期同步,对4个泉点进行每隔5~10天一次的水文长观,地下水流量变化幅度不大,地下水动态与大气降水变化基本一致,其峰值一般滞后1~2天。
2 矿井充水因素分析
2.1 充水水源
2.1.1 地表水
本区内地形陡峻,沟谷纵横,地表水可沿沟谷、溪流排泄较快,切割含煤地层的溪沟,当地下水遭受强烈抽汲时,地表水可能逆向补给地下水;当拟建矿井采煤过程中的防护措施不力时,地表水可能溃入矿井坑道。大气降水是区内地表水主要补给来源。
2.1.2 地下水
(1)永宁镇组(T1yn):为区内主要含水层,但与煤系地层间隔飞仙关组弱富水性地层,且距含煤地层较远,一般在400m以上,对矿区煤层充水可能性较小。
(2)飞仙关组(T1f):飞仙关组地层为弱含水层,在煤矿开采过程中,顶板的垮塌,岩层采矿冒落,产生大量的张裂隙,可能形成地下水的良好通道才会对矿井充水,故飞仙关组基岩裂隙水为矿井间接充水水源。
(3)龙潭组(P3l):龙潭组地层本身含有风化、构造裂隙水,含水性、导水性弱,一般浅部水量较大,深部水量逐渐变小,是矿井充水的直接充水含水层,在今后的开采过程中,需进行长期的排水工作。
(4)峨眉山玄武岩组(P3β):出露于矿区外北部,勘查中未完全揭穿,据区域资料该层厚度较大,最大达940m左右,浅部含少量基岩裂隙水,富水性弱。由于位于龙潭组之下,相对下伏茅口组灰岩强含水层是较好的隔水层。
(5)小煤矿及老窑积水:小煤矿及老窑主要在矿区北部外,目前没有煤矿巷道开拓至本矿区范围,但由于小煤矿以后可能开拓至矿区边界附近或进入矿区范围,因此在煤矿开采过程中可能贯通小煤矿巷道,小煤矿及老窑积水就会进入矿井,成为矿井的直接充水水源。
2.2 充水方式
直接充水含水层富水性弱、导水性不强,未来矿井出水方式主要以渗水、滴水、淋水为主;但在开采过程中,由于地下水流向改变,亦有可能构造变化导致局部异常,发生突水等现象。
2.3 水文地质类型
综上所述,由于矿区内主要含煤地层龙潭组上覆飞仙关组碎屑岩地层隔水性较好,一般龙潭组上部煤层与上覆的永宁镇组中~强岩溶含水层之间水力联系较弱,岩溶裂隙水对煤矿床开采影响较小;龙潭组下部峨眉山玄武岩组火山岩地层的隔水性较好,龙潭组下部煤层与下伏的茅囗组强含水层之间有厚度巨大的玄武岩相隔,水力联系亦弱,岩溶裂隙水对煤矿床开采影响较小。本矿床属第二类一型,即充水水源以含煤层基岩裂隙充水为主,充水方式以顶板孔隙、基岩裂隙充水为主,水文地质条件为简单的煤矿床。
2.4 开采条件下水文地质问题的预测
开采过程中,由于煤层大面积的开采,必将引起大量的采矿裂隙出现,这些裂隙可能会成为导致地下水改向的因素,本区断层较多,断层带力学性质较弱,较易受采动影响而发生应力变化,从而成为地下水通道。由于矿区内主要含煤地层龙潭组上覆飞仙关组碎屑岩地层隔水性较好,一般龙潭组上部煤层与上覆的永宁镇组中~强岩溶含水层之间水力联系较弱,煤矿床开采对岩溶裂隙水影响较小;而龙潭组下部峨眉山玄武岩组火山岩地层的隔水性较好,龙潭组下部煤层与下伏的茅囗组强含水层之间有厚度巨大的玄武岩相隔,水力联系亦弱,煤矿床开采对其影响较小。
3 矿井涌水量预算
有益煤矿拟建规模为30万吨/年,为此,本次勘探时对矿井第一水平(+1300m以上)进行涌水量预算,根据勘探取得的资料,本次采用比拟法进行矿井涌水量预算,结果见表1。
北部毗邻的罗多煤矿,其生产规模为15万吨/年,走向长约1350m,倾向宽约840m。主采煤层为17号煤,目前开采水平为+1560m。据该矿排水量观测资料:枯季涌水量为510m3/d,雨季涌水量为860m3/d,一般涌水量为620m3/d。
本次矿坑涌水量比拟法预算公式为:
式中:Q:第一水平开采时矿坑涌水量(m3/d);
F:+1300m以上1号煤层水平投影最大开采面积,为1.05(km2);
S:区内龙潭组平均水位降低值;区内11个钻孔终孔水位平均值至+1300m的距离,取值200m;
Q0:罗多煤矿矿坑涌水量,枯季510m3/d,雨季860m3/d,一般620m3/d;
F0:罗多煤矿开采面积,为0.35km2;
S0:罗多煤矿水位降低值,采前初始水位标高1620m与开采水平标高1560m差,即60m;
根据预算结果,本次推荐矿井一水平涌水量为最大2720m3/d,平均1961m3/d。矿坑涌水量具有动态变化特征,其涌水量除与当地地形、地貌、岩性、构造、降雨、岩石的透水性、富水性、补给径流排泄条件有直接的关系外,还与井筒巷道布置方式、掘进方法、采煤方法、采空区面积、顶板管理等有一定的关系。先期开采地段涌水量预算是在正常情况下计算得出,未考虑以上因素及今后开采岩石裂隙的扩张与上覆含水层、降雨极值等引起的流量变化。
由于上述因素的存在,本次提供的数据仅供参考,矿井疏排水设计时应充分考虑上述因素的影响及对异常情况进行分析和研究,并在今后生产中及时修正涌水量值,合理选择排水设备。使其更符合开采区水文地质条件,从而保障矿井安全生产。
4 矿区供水水源
本区区域水系较发育,建有规模不一的水利、水电工程如水库、沟渠等,利用水资源于村镇居民日常生活、工业用、农业灌溉等。本区可用引流、提灌、打井、蓄流(堵洞、截流)等方式开发利用本区水资源。
本区及附近无污染源,水质良好。区内及周边可考虑为将来矿区供水的水源有区内南部的Q1号泉点,最大流量5.60l/s(2008.09.18),一般2.95l/s左右,水量较大,也较稳定。经雨季采取水样化验,该泉水总硬度5.50德国度,永久硬度1.07德国度,暂时硬度4.43德国度,PH值7.05,固溶物146.50mg/l,水质类型HCO3--Ca+2型淡水。泉水雨季生物指标:细菌总数87CFU/ml,大肠菌群、致病菌未检出。该泉水菌落总数、致病菌未超标,可作未来矿井生活引用。
此外矿区东北侧的小冲头沟谷中,汇集了峨嵋山玄武岩组的地下水,终年不涸,旱季流量在1000m3/d以上,该点水量大,水质经净化后可满足饮用水要求。亦可作未来矿井的工业生产用水。
参考文献: