“就矿找矿”在海南石碌铁矿接替资源勘查中的实践

2019-06-28 【地质大学】

 【提要】  石碌铁多金属矿床是我国及亚洲最大的富铁矿床之一,在资源日趋枯竭、矿山面临露采停产、“三矿问题”日显突出之时,开展了“老矿山接替资源勘查”工作。历经五年的地质勘查,新增一个超大型富铁矿床、一个中型钴矿床、一个小型铜矿床。勘查工作中,广大地质技术工作者自觉学习唯物辩证法,并付诸于实践之中,在出成果、出人才、出经验等方面积累了一整套成功的经验。本文侧重在“就矿找矿”的应用实践上,总结几点体会。
    【关键词】  唯物辩证法 就矿找矿 石碌铁矿。
     石碌铁多金属矿床是近年来通过国土资源部“接替资源勘查”项目带动,取得找矿重大突破的项目之一。
    2005年初,国土资源部部署全国主要固体矿产大中型矿山矿产资源潜力调查项目,《海南省昌江县石碌铁矿及外围矿产资源潜力调查》的结论是,矿山设计露采境界内可采矿量仅存3961.1万吨,划为开采年限不足8年的“中度”危机大型铁矿山。2007年初,石碌铁矿接替资源勘查工作列为国土资源部、财政部全国危机矿山接替资源找矿勘查项目(项目编码:200646092,任务书编号[2006]122号),海南省资源环境调查院从2007年至今,组织完成了矿区的普查、详查和补充详查工作,累计新增富铁矿石储量超1亿吨,钴金属量2719吨,铜金属量1.67万吨,相当于新增了一个超大型富铁矿床、一个中型钴矿床、一个小型铜矿床。
    石碌铁多金属矿的“老矿山探边摸底和攻深找盲”找矿突破的全过程,是实践—认识—再实践—再认识的过程,是应用“就矿找矿”进行实践的成功典例。
    一、反复实践,不断认识,带来石碌地质找矿的重大突破
    据昌江县志记载,早在1782年石碌就发现了铜矿,因为铜矿呈孔雀石绿色,故名“石碌岭”。清朝乾隆47年,官府曾将此矿列为重点保护资源而专门立碑“严禁私采”。
    1932年方干谦曾对石碌等岛内铜矿作了调查;1946年林钻春等先后对田独、石碌铁矿等作了较全面考察后指出:岛上资源丰富,各类矿产在30种以上;1942-1944年日本对石碌铁矿进行掠夺性开采。因此,解放前石碌铁矿科研找矿工作实际上未开展。
    1953-1964年中南地质局四一Ο队(1953-1957年)和广东省地质局海南地质队(1957-1964年)分别对石碌矿区进行了地质勘探和补充地质勘探,提交了《海南岛东方县石碌矿区坡积矿地质报告》、《海南岛东方县石碌矿区地质勘探报告》和《海南岛石碌矿区补充地质勘探报告》。
    1968-1976年广东冶金地质九三四队对矿区北一区段、南矿区段铜钴矿进行了地质勘探,提交了《广东省昌江县石碌铁钴铜矿区北一区段铜钴矿床地质勘探报告》和《海南石碌铁钴铜矿区南矿段补充地质勘探储量计算说明书》。
    1975-1980年中国科学院华南富铁科学研究队组织了多单位参加海南冶金富铁会战研究,重点对石碌铁矿进行了系统的研究,同时对全岛的区域地球物理场、区域构造、古生物地层、沉积环境、沉积地球化学、重磁异常、铁矿床与铁矿、儋县花岗岩等进行了多学科研究。提交了《用重力法在石碌西南部寻找富铁矿工作小结》。随后于1986年出版《海南岛地质与石碌铁矿地球化学》。
    1986-1988年中国科学院长沙大地构造研究所、地球化学所和海南铁矿地测处联合科研组,开展了海南岛石碌式铁钴铜(金)矿床形成构造背景及其实验学研究,对该矿区铁、铜、钴、(金)成矿的过程和机理进行了初步分析。提交了《海南岛石碌式铁钴铜(金)矿床形成构造背景及其实验学研究》报告。广东省冶金地质九三四队(1976-   1980年)参加了海南富铁矿普查找矿会战,完成了《广东省昌江县石碌铁钴铜矿区铁矿床远景评价报告》。
    2005-2006年海南省资源环境调查院开展《海南省石碌铁矿接替资源勘查》项目的立项工作,通过查阅、分析、综合近50年的生产、勘查、科研资料,认为石碌矿区地质调查和勘探工作,前人付出了巨大的劳动和辛勤汗水,汇集了很多有价值成果。但受研究单位各自为战和当时的找矿手段与方法制约,仍存在一些不足,其主要问题是:
    ①北一东段铁矿体勘探程度较低,深部铁矿体的情况基本没有进行工作;②钴铜矿体控制程度低,钴铜分析资料不系统,拣块样占的比重大,资料可靠性低;③部分钻孔分布稀而不均,偏斜过大,钻孔矿心采取率偏低(采取率<75%),未能揭穿矿体;④矿区地层时代未能查明,研究程度不足;⑤对矿区成矿机理、矿床成因及类型和控矿因素众说纷纭,研究不足;⑥通过海南富铁矿找矿会战,认为矿区为一轴向近东西展布的复式向斜,并为更次一级近南北向横跨褶皱叠加,且该复式向斜西部紧闭并抬起、向东逐渐倾伏开阔,铁矿体由西部厚大,向东部变薄、变贫、分散。因此,有人提出铁矿体已经基本控制,未来找矿前景不乐观。
    前人(1980年前)在找矿实践中,总结了铁矿体严格受石碌群和北一复式向斜控制的地质规律,认为石碌群第六层中段的含钾长石眼球的条带状透辉石透闪石岩、石榴子石二透岩、铁(炭)质千枚岩和二透岩化白云岩组成的“二透岩”带是主要的赋矿层位和找矿标志,并以此作为矿区找矿的准则与方向。通过找矿再实践,相继发现了出露的北一复式向斜北翼保秀-正美、大英山、正二、正三、红西、三阶沟和南翼南六、南三、石灰坑、枫树下、枫树顶等矿段。
    2005年起,我们重点对矿区的5份勘查报告,1311张附图,446个钻孔和12.5万米钻探等资料进行二次开发研究,按照“理论指导、技术先行、探边摸底、拓展外围”的原则,针对本区独特且复杂的地质构造和成矿地质环境特点,确立了进行下一步工作的主导思想和目标,既以矿床多因复成、成矿递进叠加、多因藕合等成矿理论为指导,以层位控矿为主线,以构造分析为基础,以主攻优质富铁矿,兼攻钴、铜、金等多金属矿产为目标。提出石碌铁矿“三位一体”的矿床定位模式,既铁矿床主要受层位(石碌群第六层)、岩性(二透岩或角闪石质铁英岩、白云质岩或白云质铁英岩)、构造(复式向斜、层间剪切滑脱带、构造面理)和不同岩性界面等严格控制,富厚矿体主要受次级向斜控制的新认识。结合前人完成的1:2.5万航磁测量(ΔT)、重力测量(△G)等成果,在11号勘探线向斜轴部设计了接替资源勘查项目的第1个钻孔(ZK1101),全孔共见铁矿体5层,累计见富铁矿厚度151.52m,平均品位TFe51.02%,见钴铜矿1层,矿体厚度3.7m,Co平均品位达0.26%,实现了石碌铁矿接替资源勘查项目启动的开门红。通过学习新的成矿理论,辅以新的找矿方法和手段,及不断的生产实践,提出了“石碌式”铁多金属矿床地质-地球物理-地球化学立体勘查技术模式,既在地质找矿模型基础上,增加高精度磁测(ΔT)、重力异常(△G)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)、瞬变电磁法(TEM)和化探元素异常组合等“五值合一”部位,是富矿体的产出部位。通过“就矿找矿”实践,在原矿区的深部发现了以ZK1101钻孔为中心的北一东(LE11-E13)和以ZKN10a钻孔为中心的三棱山(N9-N10)厚大、隐伏、规模超2千万吨的富铁矿段。
   石碌矿区深部隐伏富铁矿段的发现是必然性和偶然性认识的统一。石碌铁矿地质找矿的突破,是理论与实践相结合,反复实践、不断认识提高的过程。
    二、立足生产实践,加强地质科研,不断提高找矿水平
    从上世纪五十年代起,先后有多个地质勘探单位和科研院所来石碌矿区及近外围开展大量的地质勘查和科学研究工作,对石碌铁矿床的成因及主要控矿因素的认识主要有以下几种见解:①高温热液接触交代(中南410队,1957);②沉积变质(海南地质大队,1964);③沉积变质热液改造(冶金934队,1980);④渗流热卤水沉积(冯建良等,1992)、⑤远火山沉积(罗年华,1992)、⑥韧性剪切构造带控制(侯威,1982、2007)、⑦变质核杂岩构造(即伸展构造)成岩成矿-控矿模式(许德如等,2008)等等。各种成矿论点都有一定论据和证据,众说纷纭,至今尚不能统一认识。与不同成因认识相适应,形成了诸多不同的成矿控制因素的主张。如对铁矿的主要控制因素,有的认为铁矿与岩浆岩有关,有的认为关系不大;对于地质构造与成矿的关系,多数认为铁矿受褶皱构造控制,但也有人认为主要受韧性剪切带控制;也有的认为铁矿的形成主要受原始沉积环境的制约等。近年来,我们在前人工作的基础上,认为石碌铁矿床的成因类型属于多因复成的火山热液沉积-变质矿床,提出了石碌铁矿“三位一体”的矿床定位模式,建立了“石碌式”铁多金属矿床地质-地球物理-地球化学立体勘查技术模式,将上述理论与勘查实践相结合,现累计施工钻孔370个,进尺11.2万米,钻孔见矿率由上世纪八十年代前的不足60%提高到了84%。
    接替资源勘查期间,海南省资源环境调查院除自身开展与报告总体目标有关的科研工作外,广泛吸引了较高层次的科研和勘查单位进行科学研究工作,其中有:中国科学院广州地球化学研究所、广东省地质勘查局物探大队、海南省地质调查院和矿山等单位,将生产与科研紧密结合,实现了生产科研一体化。多层次的课题合作与交流,在石碌铁矿区域成矿地质背景、矿区地质特征、矿区构造变形特征、矿物包裹体特征、矿床地球化学示踪、成矿规律、成矿模式、找矿方向和成矿预测等方面取得了一系列的重大的新认识,部分最新成果填补了国内外地学研究的空白。《海南省昌江县石碌铁矿接替资源勘查》项目获海南省2011年科学技术奖一等奖(证书号:2011-J-1-D-021),《石碌式铁多金属矿床成矿规律与找矿预测》获广东省2011年科学技术奖二等奖(粤府证:[2012]547号)。
    实践表明:对石碌铁矿床在基础地质、找矿方法手段、成矿模式和预测等研究经历了一个长达60年的再分析、再探索、再认识的“就矿找矿”阶梯式发展的过程。石碌铁矿在成因上经历了高温热液接触交代型→沉积变质型→沉积变质热液改造型→受韧性剪切带控制→多因复成的火山热液沉积-变质型矿床等的不断认识深化过程;经历了“沉积岩石学”法→“变质岩石学”法→“构造—地层”法等地质测量方法上的改进;物探方法上经历了单一 “航磁测量、重力测量” 方法向“磁力测量、可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法”等综合高精度结合方向的提高;钻探工艺上由“钢砂回转钻进”→“金刚石回转钻进”→“绳索取芯金刚石钻进”等进化提高,在减轻钻工劳动强度的同时,保证了岩(矿)芯采取率在90%以上;在判断含矿层位上由以往凡见到泥质千枚岩或片岩就终孔的简单做法向综合判断全钻孔岩石组合及其变化,并结合周围的构造及见矿情况,动态确定终孔深度的过程;数据处理上由“手工”→“半电子化”→“计算机数据化”的集成发展;科学研究上经历了:单一生产部门→单一科研部门→生产部门与科研部门等科研实体紧密结合的过渡。综上可见,成因上的认识、工作和找矿方法的改进、钻探工艺的提高、数据处理上的发展与生产科研一体化等一系列过程,无一不与“实践论”、“认识论”、“系统论”相联系,石碌老矿山的找矿突破和成果,再一次雄辩证明,应用马克思主义唯物辩证法于生产实践中,“就矿找矿、不断认识、不断实践”是取得找矿突破的最佳捷径。

肖  勇  王力 陈炳金 刘朝露 邹超亮
(海南省资源环境调查院 海口 570206)

参考文献
    1,朱训,论就矿找矿,《地质报》,1982年5月7日.
    2,朱训,运用辩证唯物主义指导地矿工作[M],北京:地质出版社,1991.
    3,朱训,找矿哲学概论[M],北京:地质出版社,1992.
    4,朱训,王玉平.找矿哲学简介[J],首届中国工程哲学年会论文集,1994.
    5,张祖林,肖勇. 唯物辩证法在金山金矿田地质勘查中的实践[J],江西省自然辩证法研究会论文集,1995.