铜矿(2021整理)

铜矿概述
℃。铜及其合金由于导电率和热导率好,抗腐蚀能力强,易加工,抗拉强度和疲惫强度好而被广泛应用,在金属材料消费中仅次于钢铁和铝,成为国计民生和国防工程乃至高新技术领域中不可缺少的根底材料和战略物资。在电气工业、机械工业、化学工业、国防工业等部门具有广泛的用途。
一、矿物原料特点
铜是一种典型的亲硫元素,在自然界中要紧形成硫化物,只有在强氧化条件下形成氧化物,在复原条件下可形成自然铜。目前,在地壳上已发觉铜矿物和含铜矿物约计250多种,要紧是硫化物及其类似的化合物和铜的氧化物、自然铜以及铜的硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐类等矿物。其中,能够适合目前选冶条件可作为工业矿物原料的有16种。即自然元素:自然铜〔含铜近100%〕;铜的硫化物:黄铜矿〔含铜34.6%,括号指铜含量,下同〕、斑铜矿〔63.3%〕、辉铜矿〔79.9%〕、铜蓝〔66.5%〕、方黄铜矿〔23.4%〕、黝铜矿〔46.7%〕、砷黝铜矿〔52.7%〕、硫砷铜矿〔48.4%〕;铜的氧化物:赤铜矿〔88.8%〕、黑铜矿〔79.9%〕;铜的硫酸盐、碳酸盐和硅酸盐矿物:孔雀石〔57.5%〕、蓝铜矿〔55.3%〕、硅孔雀石〔36.2%〕、水胆矾〔56.2%〕、氯铜矿〔59.5%〕。
当前,我国选冶铜矿物原料要紧是黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、孔雀石等。按选冶技术条件,将铜矿石以氧化铜和硫化铜的比例划出三个自然类型。即硫化矿石,含氧化铜小于10%;氧化矿石,含氧化铜大于30%;混合矿石,含氧化铜10%~30%。
我国铜矿物原料具有以下特点:
1)适合选冶生产的铜矿物原料,赋存于多种矿床类型。其中,具有重要开采价值的矿床类型:岩浆型铜镍硫化物矿床、斑岩型铜矿床、夕卡岩型铜和多金属矿床、热液脉型铜矿床、火山-沉积块状硫化物型铜矿床、沉积型层状矿床等等。
2〕矿石结构构造复杂,嵌布粒度不均,多为不均匀浸染粒度矿石,甚至有很多矿物组合、组构嵌布细微,成分复杂,难选矿石较多。
3〕矿石化学成分多样,伴生、共生多种有益有害组分,选冶工艺条件复杂。目前,开发的矿区多数是综合性的铜矿床,共伴生多种有益有害元素。通过综合开采,综合利用,可变害为益,变废为宝。
二、矿石工业要求
从铜矿石中提炼的铜金属,依据采、选、冶技术工艺水平,对铜矿物原料提出一定的工业要求,见表3.7.1。
当铜矿床的伴生组分到达表3.7.2所列的含量要求时,那么要求取样分析做出综合评价。
关于铜品位低于5%的矿石要用选矿方法富集成铜精矿。1997年国家公布的有金属行业标准〔YS/T318-1997〕将铜精矿产品分为四个品级:
一级品Cu含量不小于30%,杂质含量〔不大于〕:As0.05%,Pb+Zn2%,MgO1%,Bi0.05%。
二级品Cu含量不小于25%,杂质含量〔不大于〕:As0.2%,Pb+Zn5%,MgO3%,Bi0.2%。
三级品Cu含量不小于20%,杂质含量〔不大于〕:As0.3%,Pb+Zn8%,MgO4%,Bi0.3%。
四级品Cu含量不小于13%,杂质含量〔不大于〕:As0.4%,Pb+Zn12%,MgO5%,Bi0.5%。
矿石品位制定不是一成不变的,应依据国家要求程度、市场需求状况和价格趋势以及资源保卫,合理开发利用,矿床地质条件和采选冶技术水平等诸多因素综合考虑,制定合理的工业指标,作为评价矿床有否开发经济价值和储量计算的依据。
实际上开采铜矿从技术经济角度来瞧,铜的工业品位是一个动态指标。对一个矿床来讲更是如此。一般开采矿床的规律是先富后贫,即先开富矿,后开贫矿。随着采选冶技术水平的提高,人类利用矿产资源的能力越来越大,因而对矿石品位要求也随之落低。就铜品位而言,西方国家和开展中国家探明的铜储量的矿石平均品位由1950年的1.85%落到1970年的1.09%,1975年又下落到0.9%。美国从1900年到1975年,开采铜矿石平均品位由4%落到0.55%。近半个世纪以来,平均每年落低0.02%~0.03%。我国铜矿开采品位,50年代一般在3%以上,六七十年代已落到1%,80年代以来很多铜矿床进选矿石品位已落到0.5%左右。
目前,国内外许多铜矿床开采品位为0.5%~0.4%,个不大型露采矿山的边界品位落到0.2%,估计本世纪末或下个世纪初,世界铜矿开采品位可能落到0.25%,边界品位下落到0.1%时,那么一些含铜高的岩石也就可能成为工业矿石了,从而使铜的储量大大增加。
三、矿业简史
人类在远古时代就开始利用铜了。最初利用自然铜,并将它锤打成小锤、小钉等。稍后,又用退火和加工硬化工艺制做各种器物。
中国是世界使用铜较早的国家之一。从出土实物来瞧,中国在新石器时代晚期开始用铜。甘肃的武威、永靖和河北的唐山等地的古文化遗址,都发觉红铜器物。夏代〔公元前21~公元前16世纪〕已进进青铜时代,并连续到商、周朝。特殊是在寻矿、采矿、冶炼方面,中国古代有着卓越的成就,杰出的制造。如目前开采的铜、铅、锌等矿山,很多基本上古代开采过的,并在寻矿、采矿过程中逐渐熟悉了某些矿物赋存分布规律。在?管子·地数?篇中记载:“上有丹砂者,下有黄金;上有慈石者,下有铜、金;上有陵石者,下有铅锡赤铜;上有赭者,下有铁〞。讲明我国劳动人民在认矿、寻矿和采矿方面表现出卓越聪明和制造能力。在铜矿采掘和冶炼技术上更是惊人。据考古证实,湖北大冶铜录山铜矿,发觉的古代采矿、炼铜遗址,经同位素14C测定,坑采始于3000多年前的商代晚期,连续到西汉共1000多年。坑采往常曾经有相当长时刻露采,现发觉露天采场7处,地下采区18处,竖井252条,井巷总长达8000余m。战国、西汉时采纳框架支护法开采。还有出土的各类工具上千件以及木炭、冶炼辅助原料、照明器具、生活用品、兵器等。炼铜残炉已开掘了10余座,时代为春秋或更早一些,炉膛面积约0.2m2,炉高约1.5m,具有现代鼓风炉的式样。
湿法炼铜起源于我国,古称胆铜法。早在西汉?淮南万毕术?中就有铁置换铜的记载。唐末、五代时此法已用于生产,到北宋时湿法炼铜的产量相当可瞧。据记载,“大瞧〔1107~1110年〕中岁收铜乃660余万斤,胆铜100余万斤〞,即胆铜已占总铜量的15%以上。北宋哲宗时张潜写的?浸铜要略?一书是湿法炼铜的最早著作。
总之,中国古代在寻铜、采铜、炼铜等方面已到达非常高的水平。
近百年来,在新中国成立之前中国已有一些地质学家对铜矿资源做过调查和矿床地质研究,如丁文江〔1917〕、谢家荣〔1929〕、孟宪民〔1937〕、朱熙人(1935〕等。由于当时经济条件所限,对调查的铜矿床未能进行规模开发。
新中国成立后,我国铜矿业有了非常快的开展。首先,对铜矿资源进行了前所未有的大规模的地质勘查工作。20世纪50年代初期,为了尽快恢复旧中国遗留下来的厂矿生产,对东北等地区的铜矿山迅速地查明了资源状况,为恢复矿山生产制造了必备的条件,提供了必要的地质资料。接着,对河北寿王坟、山西中条山、甘肃白银厂、安徽铜官山、湖北大冶、云南东川、易门、辽宁红透山等一批大中型矿区进行了具体勘探。六七十年代又在长江中下游、赣东北、赣西北、滇中、粤西等宽阔地区进一步地进行铜矿勘探,为开展我国铜矿业提供了可靠的地质成果,作为矿山建厂设计的依据。截至1985年已建成大中型矿山100多个,铜冶炼厂16个,电解厂64个,形成了采矿、选矿、冶炼、加工〔简称采选冶加,下同〕较完整的铜工业体系〔简称铜业,下同〕。
铜矿资源
一、资源状况
中国铜矿通过大规模地质勘查工作,截至1996年底累计探明储量7300万t〔铜金属,下同〕〔〕。
二、地理分布
中国铜矿分布广泛,在已查明的矿产地除天津以外的所有省、自治区、直辖市,均有不同程度的分布。其中,江西、西躲和云南等3个省区的储量占全国铜矿储量的47.1%〔以1996年底保有储量统计,下同〕。铜储量较多的还有甘肃、安徽、内蒙古、山西、湖北、黑龙江等6省区,储量合计2019.8万t,占全国铜矿储量的32.3%。以上9省区的储量合计占全国铜矿总储量的80%。
从六大行政区分布来瞧,铜矿储量分布最多的是华东区、西南区,两大行政区的储量占全国铜矿总储量的60.9%,各大行政区的铜矿储量分布的比例:华北区11.4%、东北区6%、华东区31.4%、中南区9.8%、西南区29.5%、西北区11.9%。
从三大经济地带来瞧中国铜矿分布具有明显地域差异。三大经济地带按?中国大百科全书·中国地理?卷〔1993〕划分:东部沿海地带包括辽宁、河北、北京、天津、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西、海南等12个省区市〔未包括台湾省〕;中部地带包括黑龙江、吉林、内蒙古、山西、河南、安徽、江西、湖北、湖南等9省区;西部地带包括西北地区的陕西、甘肃、宁夏、青海和新疆,西南地区的四川、贵州、云南和西躲,共9个省区。三大经济地带的储量分布比例:东部沿海地带9.1%,中部地带49.6%,西部地带41.3%。
图3.7.1中国铜矿分布图
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三、资源特点
中国铜矿资源从矿床规模、铜品位、矿床物质成分和地域分布、开采条件来瞧具有以下特点:
(1)中小型矿床多,大型、超大型矿床少据全国矿产储量委员会1987年公布的“矿床规模划分标准〞,大型铜矿床的储量>50万t,中型矿床10~50万t,小型矿床<10万t。超大型矿床,国内一般都按涂光炽的主张,将五倍于大型矿床储量的矿床称为超大型矿床。按上述标准划分,铜矿储量大于250万t以上的矿床仅有江西德兴铜矿田〔铜厂矿床524万t〕、西躲玉龙铜矿床〔650万t〕、金川铜镍矿田〔铜340万t〕、东川铜矿田〔500万t,包括原有探获储量和近年新增未上表的储量〕。在探明的矿产地中,大型、超大型仅占3%,中型占9%,小型占88%。我的家庭老师
〔2〕贫矿多,富矿少中国铜矿平均品位为0.87%,品位>1%的铜储量约占全国铜矿总储量的35.9%。在大型铜矿中,品位>1%的铜储量仅占13.2%。
〔3〕共伴生矿多,单一矿少在900多个矿床中单一矿仅占27.1%,综合矿占72.9%,具有较大综合利用价值。许多铜矿山生产的铜精矿含有可瞧的金、银、铂族元素和铟、镓、锗、铊、铼、硒、碲以及大量的硫、铅、锌、镍、钴、铋、砷等元素,它们赋存在各类铜及多金属矿床中。在斑岩型铜矿床中,多数矿床共生钼,伴生金、银、铟、锗、铊、铼、镉、硒以及铂族元素;岩浆型铜镍硫化物矿床,铜镍共生,伴生钴、铂族、金、银、镓、锗、铊、硒、碲等;夕卡岩型铜及多金属矿床,铜、铁、铅、锌、钨等常共生在一个矿床中,并伴生钴、锡、钼、金、银、镓、锗、铼、镉、硒、碲等;海相火山岩型铜多金属矿床,铜、铅、锌和黄铁矿常共生产出,并伴生金、银、硒、镉、铟、铊、钼、钴等;沉积岩中层状铜矿床常伴生铅、锌、钛、钒、镍、钴、锡、金、银、汞、镓、锗、镉、铊、铀、钍、硒等。
在铜矿床中共伴生组分颇有综合利用价值。铜矿石在选冶过程中回收的金、银、铅、锌、硫以及铟、镓、镉、锗、硒、碲等共伴生元素的价值,占原料总产值的44%。中国伴生金占全国金储量35%以上,多数是在铜多金属矿床中,伴生金的产量76%来自铜矿,32.5%的银产量也来自于铜矿。全国有金属矿山副产品的硫精矿,80%来自于铜矿山,铂族金属几乎全部取之于铜镍矿床。很多铜矿山选厂还选出铅、锌、钨、钼、铁、硫等精矿产品。
许多铜业公司、矿山企业通过综合评价、综合开发、综合利用,回收共伴生组分取得巨大经济效益:
江西铜业公司所属矿山〔德兴铜矿,永平铜矿、武山铜矿、东乡铜矿、银山铅锌铜矿、城门山铜矿〕共伴生矿产储量共计:钼28万t、硫9000万t〔矿石量〕、金415t、银1.1万t、硒1万t、碲1万t、镓9000t、铼2900t、铊1400t、钴1.4万t、钯240t以及锑、铋、砷、钨、镍等。仅就每年回收金、银及硫精矿产品的销售价值达2亿多元,约占全公司总销售收进的15%,是公司猎取利润的重要来源。1995年德兴铜矿回收的金、银十分可瞧,其产值占该矿总产值的20%以上。
铜陵有金属公司所属矿山共伴生矿产储量:硫2014万t〔矿石量〕、铁1471万t〔矿石量〕、伴生金78.1t、伴生银1123t以及假设干量的钴、铋、镍、钼、镉、镓、锗、硒等。该公司1995年生产铜精矿和铜金属的同时,综合回收硫精矿31万t、铁精矿44万t,从阳极泥中提炼的黄金、白银相当可瞧,从电解液和烟灰中回收假设干量的硫酸铜、铟、铂、钯等。1995年综合利用产值完成2.9亿元,占公司总产值的24%。综合利用是该公司创利增效的重要途径。
大冶有金属公司所属的生产矿山,拥有丰富的铜、铁、金、银、钨、钼、钴、硫等共伴生矿产。矿山生产铜精矿〔含金、银〕、铁精矿、硫精矿、钨精矿,冶炼方面除生产铜系列产品外,还综合回收硫酸、金、银、氟硅酸钠、硫酸锌、硫酸铜、铅铋合金、精硒等10余个产品。1995年综合利用产品创产值4.54亿元,占该公司总产值的22%。
白银有金属公司所属的矿山和冶炼厂生产伴生组分的产品有硫精矿、金、银、硒、镉等产品,从投产到1995年,累计生产有金属冶炼产品192.08万t,黄金24.3t,白银913.2t,硫酸515万t,硫精矿3216万t。1995年该公司综合利用实现产值4.58亿元,10年累计创产值27.65亿元。
中条山有金属公司从1986~1995年三个矿山共生产伴生金3.3t、银22t、钴248t、硫25万t,产值共计1.76亿元,占矿山总产值的39%。此外,还有两座尾矿库堆尾砂2000万t,含有铜、钴、镍、金、银等多种金属元素,其中含铜近万吨、银10t以上,这些暂难回收利用的资源已完好地保留起来,以备今后利用。
金川有金属公司所属铜镍矿山拥有丰富铜镍钴铂资源。铜镍共生并伴生金、银、硫、铂族金属和硒等稀散元素。金川公司矿山、冶炼生产自1964年正式投产到1995年共生产镍41.7万t、铜约20万t以及铂族金属与黄金近千公斤和钴、银、硫、硒等完成工业总产值232亿元,实现利税58.2亿元。镍、铂族金属产量分不占全国的88%和90%以上,具有年产4万t镍、2万t铜、相应的钴和铂族金属、黄金、白银以及40万t硫酸的综合生产能力。
(4)坑采矿多,露采矿少目前,国营矿山的大中型矿床,多数是地下采矿,而露天开采的矿床非常少,仅有甘肃白银厂矿田的火焰山、折腰山两个矿床,而且露天采矿已闭坑转进地下开采,露采的还有湖北大冶铜山口、湖南宝山、广东石 、德兴矿田的铜厂矿床南山区和云南东川矿田的汤丹马柱硐矿区。
铜矿资源地质特征
一、矿床时空分布及成矿规律
中国铜矿床时空分布及成矿规律有以下特征:
〔一〕成矿时代相对集中
中国铜矿成矿时代尽管从太古宙至第三纪都有不同程度的分布,但要紧集中于中生代,其次是中新元古代和新生代。从探明的大中型矿床的储量在时代占有情况来瞧,据王之田〔1988〕统计的各时代铜矿储量比例:太古宙0.6%,古元古代7.8%,中-新元古代16.5%,早古生代3.5%,晚古生代6.2%,中生代49.8%,新生代15.3%。
从各期的地壳运动来瞧,自冷武纪以来,历经加里东、海西、印支、燕山和喜马拉雅各期的地壳运动,每期尽管都有相应的铜矿成矿作用,并形成矿床,但以燕山期生成的矿床最多。据郭文魁主编的1∶400万中国内生金属成矿图讲明书〔1987〕统计了115个铜矿的床(点〕在各成矿期的比例,其中燕山期占46%。可见铜矿床的形成在整个地史成矿期中,燕山期成矿作用具有特殊的重要意义。
〔二〕成矿空间分布相对集中
从成矿环境来瞧,中国地处欧亚板块的东南部,东与太平洋板块相连,南与印度板块相接。地层发育较齐全,沉积类型多样,地质构造复杂,岩浆活动频繁,变质作用也较强烈。这种复杂多样的地质环境,形成了多种铜矿类型,要紧分布在赣东北、长江中下游、祁连山及邻区、中条山、西昌-滇中、三江地区以及黑龙江嫩江和内蒙古东部地区等。在这些成矿区带已探明的铜储量占全国铜总储量的80%以上。
〔三〕要紧铜矿类型的成矿环境
从板块构造成矿环境来瞧,据王之田等人研究认为,斑岩型铜矿产于会聚板块边界,包括大陆边缘〔含活动陆内古板边〕和岛弧环境挤压弧系里,都与发生大幅度相对运动正负构造单元之间的区域性深大断裂有关;夕卡岩型铜矿与斑岩型铜矿成矿环境全然类似,但成矿围岩有所不同;海相火山岩块状硫化物型铜多金属矿在离散板块边缘和会聚板块边缘以及岛弧环境等均有产出,要紧为大陆边缘歪坡已跨上洋壳部位的优地槽,或经洋壳俯冲送到海沟地带的原来生成在洋中脊的蛇绿岩套环境;海相沉积岩块状硫化物型铜矿,产于大陆壳海西-印支期海相断裂拗陷带环境,并受中生代岩浆岩的活化改造富集;海相沉积〔变质〕岩型铜矿,产于稳定大陆边缘裂谷或类似张裂构造的早期时期,属冒地槽环境;镁铁-超镁铁质岩型铜镍矿,产于大陆边缘和增生褶皱带边缘深大断裂环境。此外,陆相火山岩型铜〔金〕矿,产于活动大陆边缘火山带环境。
(四〕中国铜矿成矿演化与中国地壳性质和大地构造开展有关
中国陆壳是在几个古板块根底上增生起来的,以古老的陆块为核心,以不同时代增生褶皱带为边缘,向外逐渐增生和开展,而导致了火山-深成岩浆岩类、沉积岩系及有关类型大中型铜矿在空间上向板块边缘推移,在时刻上越来越新。因此,中国大中型铜矿多出现在地台边缘、增生褶皱带边缘和陆内断裂拗陷带边缘〔王之田等,1994〕。由于中国地壳运动具有多旋回演化特点,沉积类型多样,构造-岩浆活动频繁,矿床形成后又经后期改造或变质作用,出现接着、叠加、共存等现象。因而在一个成矿集中区里形成一些多因复成矿床或共生矿床,并伴生多种组分,导致中国铜矿单一矿床少,共生矿床多。
〔五〕中国铜矿两大成矿系列
中国大型、超大型铜矿全然上可划分为两大成矿系列〔裴荣富,1990〕:一是与构造-岩浆侵进作用有关的铜镍硫化物矿床→夕卡岩型铁-铜〔金〕矿床→斑岩型铜〔钼、金〕矿床→脉状铜矿床。二是与火山喷发-沉积作用有关的火山岩型块状硫化物铜-锌矿床、铜-金矿床→沉积岩容矿铜〔铅锌〕矿床。
〔六〕小岩体成大矿
中国铜矿,与岩浆岩有关的斑岩型铜〔钼〕矿、夕卡岩型铜矿以及镁铁质-超镁铁质岩型铜镍矿,全然上是与小岩体成矿有关。斑岩型铜矿的成矿斑岩体要紧以多期次高侵位的复式小斑岩体为主,岩体出露面积<0.5km2的占32.5%,0.5~1km2的占25%,1~5km2的占20%,5~10km2的占15%,>10km2的仅占7.5%〔芮宗瑶等,1993〕。如超大型铜矿德兴矿田的铜厂、朱砂红、富家坞三个矿床的斑岩体地表出露面积分不为0.7km2、0.06km2、0.16km2;内蒙古乌奴格吐山大型铜〔钼〕矿床的斑岩体出露面积0.5km2。一些大中型夕卡岩铜矿床也是小岩体成矿,如安徽铜官山矿床的岩体出露面积1.5km2,湖北封山洞矿床的岩体出露面积0.72km2,江西武山矿床的岩体出露面积0.6km2,云南个旧卡房新山铜锡矿床的岩体出露面积0.32km2。铜镍硫化物矿床的成矿岩体也非常小。据汤中立统计中国铜镍硫化物矿床的成矿岩体一般都在0.1km2以下,只有三个成矿岩体的出露面积到达1km2〔甘肃金川矿床、吉林赤柏松矿床、广西大坡岭矿床〕,而且小岩体含矿率又高,如金川矿床的岩体含矿率为47%,新疆喀拉通克一号岩体含矿率60%,吉林红旗岭岩体含矿率96%。这些特点与国外同类或类似的矿床显著不同。
二、矿床类型
〔一〕铜矿床分类
矿床是指由地质作用形成的,有开采利用价值的有用矿物聚拢体。地质矿业工作者为了研究矿床的成因和开发利用那么进行矿床分类。中国铜矿床分类有文献记载的最早是丁文江〔1917〕将我国铜矿床划分为五种类型,其中将斑岩铜矿回进浸染型铜矿,并提出山西中条山铜矿产于“前冷武纪结晶岩中〞,属“低品位浸染状矿石〞。其后,朱熙人〔1935〕也讨论过我国铜矿类型和分布,并提出长江中下游和云南为我国铜矿有盼瞧的产地。新中国成立后,对铜矿床的分类做了进一步地研究。1953年,孟宪民、宋叔和等研究了我国铜矿的成矿地质条件、分布情况,提出普查勘探方向,并按工业类型将我国铜矿床分成斑岩铜矿型、黄铁矿型、层状交代矿床、接触交代矿床、多金属含铜矿床、石英含铜矿脉、铜镍矿床、含铜砂页岩、自然铜矿型、钛钒矿脉、铜钴矿层等类型。1957年,谢家荣对中国铜矿床进行成因分类,划分为岩浆矿床、表生矿床、变质矿床等三大类,进而又分6类22式。1959年,郭文魁对我国铜矿工业类型及分布规律进行研究,并按各类型占有储量排列,提出中国铜矿工业类型划分为八大类:层状铜矿〔东川式〕、细脉浸染型铜矿、接触交代夕卡岩型铜矿、黄铁矿型铜矿、脉状及复脉带铜矿、铜镍矿床、含铜砂页岩、安山玄武岩中之铜矿等,八大类中又按矿石建筑、金属组合、矿体外形及产状和矿化时代等又进一步划分假设干亚类。
70年代以来,铜矿床的分类从单纯以产状、成因及工业类型划分,转向结合矿石商品价值、成岩成矿作用等综合研究进行铜矿床分类。其中有代表性的,郭文魁于1976年将我国铜矿床分为六大类:①与海相火山作用有关的铜矿床,进一步分为块状硫化物型铜矿〔含铜黄铁矿型铜矿〕及条带状浸染状铜矿两个亚类;②与基性-超基性岩体有关的铜镍硫化物矿床;③与中酸性火山-深成杂岩或浅成侵进岩有关的斑岩铜矿;④与中酸性侵进岩有关的夕卡岩型铜矿;⑤陆相沉积作用为主的铜矿床;⑥与海相沉积作用有关的铜矿〔层状铜矿〕。
1989年,?中国矿床?〔宋叔和主编,1989〕推出的中国铜矿床分类,在前人分类根底上,着重考虑两个全然因素:一是矿床形成的地质因素,即产出的地质环境、控矿因素及其成因;二是商品矿石的经济意义,即矿床必须在现时期能够被开发利用,而且要有一定规模。以这两个原那么将中国铜矿床划分为六类:①铜镍硫化物型矿床;②斑岩型铜矿床;③夕卡岩型铜矿床,④火山岩型铜矿床,⑤沉积岩中层状铜矿床,⑥陆相砂岩型铜矿床。至于石英脉型铜矿、自然铜矿床等,目前我国尚未发觉大中型矿床,不是开采的要紧对象,故未回进本分类。
近年来,国内外对铜矿床分类趋于以容矿岩石为根底,并考虑到矿床产出地质环境和经济开采价值进行分类。如王之田等〔1994〕将中国铜矿床类型划分为七类,并对的大型铜矿床类型及地质时代占有储量进行了统计,反映矿床类型经济意义(表3.7.4)。芮宗瑶等〔1993〕也以容矿岩石为主线,兼顾成矿环境、矿床成因等将中国铜矿床分成五大类10小类(表3.7.5),并列举每个类型的容矿岩石、矿石建筑、矿体形态、成矿作用、矿质来源、成矿环境以及矿床实例等。
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〔二〕矿床类型简述
中国铜矿具有重要经济意义、有开采价值的要紧是铜镍硫化物型矿床、斑岩型铜矿床、夕卡岩型铜矿床、火山岩型铜矿床、沉积岩中层状铜矿床、陆相砂岩型铜矿床。其中,前4类矿床的储量合计占全国铜矿储量的90%。这些类型矿床的成矿环境各异,有其各自的成矿特征。依据芮宗瑶等〔1993〕、王之田等〔1994〕等研究成果,按各类型矿床占有储量比例依次简述如下:
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〔钼〕矿
该类型是我国最重要的铜矿类型,占全国铜矿储量的45.5%,矿床规模巨大,矿体成成带出现,而且埋躲浅,适于露天开采,矿石可选性能好,又共伴生钼、金、银和多种稀散元素,可综合开发、综合利用。其成矿特点:
(1)成岩成矿时代较新东部地区的斑岩铜矿属于滨太平洋成矿域的一局部,成岩成矿时代以燕山期为主。如位于环太平洋西带外带的赣东北大断裂的西北侧德兴超大型斑岩铜矿成岩成矿时代199~112Ma。北部地区的斑岩铜矿属于古亚洲成矿域的一局部,成岩成矿时代要紧为海西期和燕山期。如位于大兴安岭隆起带与松辽沉落带衔接部位的黑龙江多宝山斑岩铜矿的成岩成矿时代292~245Ma;位于额尔古纳褶皱系的内蒙古东部乌奴格吐山斑岩铜矿的成岩成矿时代188~182Ma。西南部地区的斑岩铜矿属于特提斯-喜马拉雅成矿域的一局部,成岩成矿时代以喜马拉雅期为主。如西躲东部地区玉龙超大型斑岩铜矿55~35Ma,马拉松多斑岩铜矿33.2Ma,多霞松多斑岩铜矿30.9Ma。
(2)成矿岩石全然特征多数矿床的成矿岩体以多期次高位侵位的复式小斑岩体为主。与矿化有关的花岗质岩石要紧为钙碱性系列,其次是碱钙性系列。其中包括花岗闪长斑岩、二长花岗斑岩、花岗斑岩和其他花岗质岩石。与矿化有关的花岗质岩石的化学成分以SiO262%~68%的成矿最正确。岩石化学从中性→中酸性→酸性,相应的矿石建筑为Cu〔Fe〕→Cu〔Au〕→Cu〔Mo〕→Cu〔Sn〕,岩浆分异指数对应从60%变为92%。
(3)围岩蚀变分早、中、晚期早期蚀变包括钾硅酸盐交代岩、钾质角岩和局部镁-钙夕卡岩;中期蚀变包括绢英岩、黄铁绢英岩、青磐岩和湿夕卡岩;晚期蚀变包括中度-深度泥英岩、浊沸石-硫酸盐交代岩等。
(4)次生作用不发育次生富集作用,可使斑岩铜矿石品位得到进一步富集而成为具有重大经济意义的富矿。次生富集带多数是形成高品位的辉铜矿矿层,开采经济价值巨大。然而,中国斑岩型铜矿多数矿床未能形成厚大的次生富集带,可谓先天缺乏,因而多数矿床是大型贫矿,铜品位一般在0.5%左右。
中国夕卡岩型铜矿与国外大不相同,其储量国外夕卡岩型铜矿占的比例非常小,而中国却占较大的比例,现已探明夕卡岩型铜矿储量占全国铜矿储量的30%,成为我国铜业矿物原料重要来源之一,仅次于斑岩型铜矿,而且以富矿为主,并共伴生铁、铅、锌、钨、钼、锡、金、银以及稀散元素等,颇有综合利用价值。其特点:
(1)时空分布与斑岩铜〔钼〕矿相似夕卡岩型铜矿的成岩成矿时代,要紧为燕山期和喜马拉雅期,其次是印支期、海西期。矿化集中于170~110Ma,其次为110~70Ma。矿床空间分布,要紧产于中国东部活化拗陷带,并常与中生代断陷盆地伴随而分布。大型夕卡岩型铜矿要紧分布于下扬子拗陷带的湖北铁山、铜录山,江西城门山、武山,安徽的铜官山、狮子山、凤凰山、大团山等矿区;其次是滇东拗陷带的个旧锡铜多金属矿田和华南褶皱系的石 、广西钦甲、湖南宝山;燕山拗陷带的寿王坟;辽东台隆的垣仁;吉黑褶皱带的弓棚子等矿区。
5460中国同学录(2)成矿岩体要紧为中酸性花岗质岩类如石英闪长岩、石英二长岩和花岗闪长岩的中深成相和浅成相。岩石系列属于钙碱性-碱钙性系列。大型夕卡岩铜矿床的形成与小岩体及其形态有关。其岩体形态与成矿的重要性依次为蘑菇状、箱状、锥状、枝叉状和层间岩墙状等。
(3)围岩岩性是形成夕卡岩铜矿床的重要条件有利于形成大型夕卡岩铜矿床的围岩多为泥质岩、白云质灰岩或碳质灰岩。如中国南方大型夕卡岩铜矿围岩为石炭系-三叠系白云质灰岩。在膏岩层和高硫层存在地区更有利于成矿,如长江中下游地区的一些夕卡岩型铜矿床。
(4)交代岩系列要紧是钙夕卡岩,其次是镁夕卡岩。
(5)在浅成环境中,夕卡岩型铜矿常与斑岩型铜矿共生产出在斑岩体内部为斑岩型细脉浸染状铜矿化,在接触带为夕卡岩型块状矿石,形成“多位一体〞矿化。如江西城门山和湖北封山洞等铜矿床。
该类型也是我国铜矿重要类型之一,探明的铜矿储量占全国铜矿储量的8%,其中海相火山岩型铜矿储量占7%,陆相火山岩型铜矿占1%。
过往海相火山岩型铜矿习称黄铁矿型铜矿,并常与铅、锌共生,还伴生有丰富的金、银、钴以及稀散元素,有非常大的综合利用价值。其成矿特点:成矿时代较广,从新太古代至三叠纪均有不同程度的分布,成矿环境在大洋中脊、火山岛弧、弧后盆地、大陆边缘裂陷槽及陆内裂谷等环境均有产出。
新太古代海相火山岩型铜矿,通常产于新太古代深变质岩系地层中,容矿岩石包括辉石歪长角闪岩、黑云母角闪歪长片麻岩、含石榴石角闪黑云歪长片麻岩夹阳起石岩、角闪岩等,恢复其原岩为拉斑玄武岩-钙碱性长英质火山岩系。故通常称这类矿床为与太古宙绿岩带有关的海底火山喷发沉积变质矿床,辽宁红透山铜锌矿床即是其中的一例。
元古宙是我国海相火山岩型铜矿的重要成矿期之一。要紧分布在扬子陆块的西缘和北缘。西部边缘成矿时代以古元古代为主,有代表性的矿床为云南大红山铜铁矿床、四川拉拉厂铜钴矿床;北部边缘和西北部边缘成矿时代,以中-新元古代为主,有代表性的矿床是四川彭县铜锌矿床,陕西刘家坪铜锌矿床和浙江西裘铜锌矿床等。这些矿床的火山岩系要紧是细碧角斑岩系,构造环境属于陆块边缘裂陷火山盆地。
早古生代为我国海相火山岩型铜矿最重要的成矿期,多为大型铜多金属矿床,要紧分布在祁连山优地槽系,其中有代表性的矿床是甘肃白银厂大型矿田的折腰山铜锌矿床、火焰山铜锌矿床、小铁山铜铅锌矿床以及青海红沟富铜矿床等。火山岩系要紧是细碧角斑岩系,构造环境属于火山岛弧和弧后裂谷。
晚古生代海相火山岩型铜矿成矿环境差异较大,矿床分布分散。如产于青海堆积山石炭系-二叠系的混杂岩带蛇绿岩套的玛沁德尔尼铜锌钴大型矿床;产于新疆阿尔泰南缘的克兰火山岩盆地早-中泥盆世石英角斑岩-角斑质火山碎屑岩的阿舍勒铜锌大型矿床等。
中生代海相火山岩型铜矿产于我国西南部特提斯-喜马拉雅海盆。已查明德格-乡城晚三叠世昌台火山盆地成矿前景瞧好,呷村铜-多金属矿床已具大型规模即为一例。
陆相火山岩型铜矿,目前发觉的矿床不管规模依然储量都比上述几个类型要小,因而长期以来未被重视。近年来由于发觉了福建紫金山大型铜金矿床,因此引起了地勘和矿业部门的重视。该类型铜矿要紧产于各时代陆相火山活动带,尤其是中-新生代滨太平洋陆相火山岩地热水活动区。现今勘查、开采的陆相火山岩型铜矿有以下几种情况:
产于镁铁质火山岩的峨眉山玄武岩中的铜矿尽管矿点〔或小型矿床〕很多,但至今尚未发觉大中型矿床,只有二峨山龙门铜矿已由地点开采。该矿床产于二叠纪峨眉山玄武岩喷发的间隙期,矿体呈透镜状,在玄武岩和杂砂岩中呈夹层。
产于中性长英质火山岩中铜矿,目前已发觉并勘查的有宁芜火山盆地的娘娘山、大平山及庐枞火山岩盆地的井边、石门庵、毛狗笼等。其中娘娘山铜金矿床产于破火山口四周的裂隙中,容矿岩石为碱性粗面岩、熔结角砾岩和黝方石响岩等,主矿体呈大脉和雁行排列的复脉,铜、金、银品位高,均为富矿。
与中酸性火山岩有关的铜矿,有产于会昌-上杭火山岩盆地的紫金山、五子骑龙等铜金矿床。紫金山大型铜金矿床,容矿岩石为燕山早期花岗岩、燕山晚期英安玢岩及火山隐爆角砾岩等。矿体和热液角砾岩要紧受北西向密集裂隙带和网脉裂隙带操纵。水热爆发角砾岩、石英-明矾石化和石英-迪开石化的广泛发育构成这类矿床的显著特点。蚀变岩具有分带性,即由上而下分不为硅化→石英-明矾石化→石英-迪开石化→石英-绢云母化。矿化分带:上部为金银矿化带,下部为铜铅锌矿化带。矿床规模大、品位富。
镁铁质-超镁铁质岩中铜镍矿床既是我国镍矿资源的最要紧类型,也是铜矿重要类型之一。铜矿储量占全国铜矿储量的7.5%。
该类型矿床成矿环境要紧产于拉张构造环境,受古大陆边缘或微陆块之间拉张裂陷带操纵,在拉张应力支配下,岩石圈变薄甚至破裂,引起地幔上涌,而导致镁铁质-超镁铁质岩石在地壳浅成环境侵位。赋矿岩石系列要紧是超镁铁质-镁铁质杂岩,如吉林红旗岭1号岩体铜镍矿、新疆黄山铜镍矿、四川力马河铜镍矿;超镁铁质岩,如甘肃金川铜镍矿、吉林红旗岭7号岩体铜镍矿;镁铁质岩,如新疆喀拉通克铜镍矿。
成矿时代,要紧是早、中元古代和中、晚古生代。如吉林赤柏松铜镍矿床为古元古代2242.5Ma;甘肃金川铜镍矿床为中元古代1509~1526Ma;吉林红旗岭7号岩体铜镍矿床为晚古生代231~350Ma、四川力马河铜镍矿床322~353Ma、新疆喀拉通克306~284Ma;新疆黄山铜镍矿为中晚古生代270~390Ma。
中国铜镍硫化物矿床的成矿作用以深部熔离-贯进成矿为主,与国外同类型或类似类型有矿不同。岩体小,含矿率高。
这类矿床是指以沉积岩或沉积变质岩为容矿围岩的层状铜矿床,容矿岩石既有完全正常的沉积岩建筑,也包括有凝灰岩和火山凝灰物质〔火山物质含量一般不高于50%〕的喷出沉积建筑。
对该类型矿床的命名和亚类划分以及假设干矿床回类在我国矿床地质界尚不一致。如在层控矿床分类中,涂光炽等〔1984〕将我国沉积岩铜矿分两类:①沉积-变质型:如古元古代的横岭关、中元古代的篦子沟等铜矿,早古生代的李伍铜矿;②沉积改造型:如中〔新〕元古代的霍各乞、东川-易门等铜矿,白垩纪的滇中砂岩铜矿。王之田〔1988〕以容矿建筑结合矿床成因分类原那么划分中国铜矿类型,将该类型铜矿命为“海相沉积〔变质〕岩型〞〔包括中、新元古代冒地槽环境成矿的东川、易门、通安、霍各乞、炭窑口、胡家峪、篦子沟〕。?中国矿床?〔1989〕提出的中国铜矿床分类,将该类型矿床命名为“沉积岩中层状铜矿床〞,并按容矿围岩性质划分三个亚类:①含凝灰质细碎屑岩建筑型铜矿床;②碳酸盐岩建筑型铜矿床;③陆相含铜砂岩型铜矿床。芮宗瑶等〔1993〕以容矿岩石为根底,兼顾成矿环境、矿床成因等,提出的中国铜矿床分类,将该类型矿床划为“与沉积岩有关的铜矿床〞,并分为三个亚类:①海相杂岩型铜矿床;②陆相杂岩型铜矿床;③海相黑岩系型铜矿床。
上述各家的分类,尽管亚类划分和命名尚不一致,但对这类矿床总体上都划回是沉积岩容矿,或称之为与沉积岩有关的铜矿床,即往常通称的“沉积〔变质〕岩型〞铜矿。这类矿床从国内外假设干矿床实例来瞧,一般规模较大,品位较富,伴生组分亦多,矿床经济价值巨大,也是我国铜矿要紧类型之一,探明的储量占全国铜矿储量的8%。其中,海相杂岩型铜矿占4%,海相黑岩系型铜矿占2.5%,陆相杂岩型铜矿占1.5%。
海相杂岩型铜矿床〔?中国矿床?称碳酸盐岩建筑型铜矿床〕。要紧产于康滇中元古代昆阳裂谷环境,有代表性的矿床为云南东川、易门等铜矿床。这类矿床要紧地质特征是,矿床产于特定的层位,矿体呈层状、似层状和透镜状,矿石构造要紧呈马尾丝状、浸染状和团块状,矿床规模巨大,详见下述的典型矿床实例东川铜矿田。
海相黑岩系型铜矿床〔?中国矿床?称含凝灰质细碎屑岩建筑型铜矿床〕。所谓海相黑岩系要紧是指黑细碎屑岩、粘土质岩、白云质岩组成的岩系,含有丰富黄铁矿及其他金属硫化物和有机质等。其中有一局部岩层和矿层是直截了当通过海底流出来的热水化学沉积形成的,称之热水化学沉积岩〔喷气岩〕。这类矿床要紧成矿特征是:成矿时代要紧为中元古代,成矿环境要紧为裂谷或裂陷槽;容矿岩石为海相细碎屑岩-粘土岩-白云岩,通常黑;矿体形态多为层状、似层状,产于较固定的层位;矿石建筑要紧是铜和铜多金属矿组合。代表性的矿床有山西中条山蓖子沟、胡家峪铜矿床和内蒙古狼山地区的霍各乞、炭窑口等铜铅锌矿床。
蓖子沟、胡家峪等矿床的含矿层位,位于中元古界中条山余家山组白云质大理岩与蓖子沟组黑片岩之间。矿体呈似层状和透镜状,矿石具有明显的层纹状构造。篦子沟铜矿床的容矿岩石要紧为金〔黑〕云母-石英-白云质大理岩、钠长石-石英-白云质大理岩和石英-白云质大理岩。胡家峪南和沟铜矿床的容矿岩石要紧为石英钠长岩、金〔黑〕云母-石英-白云质大理岩、钠长石-石英-白云质大理岩及角砾岩;老宝滩铜矿床的容矿岩石要紧为构造角砾岩。
内蒙古狼山-渣尔泰地区也是中元古代海相黑岩系型铜矿另一个重要成区,称为狼山-渣尔泰多金属矿带。西部含矿岩系统称为狼山;东部含矿岩系统称为渣尔泰。铜储量要紧集中于矿带的西部,如霍各乞、炭窑口等铜铅锌矿床。矿带的东部要紧以锌〔铅〕-黄铁矿为主,如甲生盘、山片沟等矿床。
?中国矿床?称陆相含铜砂岩型铜矿床。这类矿床通常称为红层铜矿。该类型铜矿,目前尽管探明的储量不多,仅占全国铜矿储量的1.5%,但铜品位较高,以富矿为主,铜品位1.11%~1.81%,并伴生富银、富硒等元素,有的矿床可圈出独立的银矿体和硒矿体,具有开采经济价值,而且还有一定的寻矿前景,值得重视勘查与开发。目前,发觉的矿床要紧分布于我国西南部和南部中-新生代陆相红盆地〔简称红盆地〕。要紧成矿地质特征:①陆相含矿杂岩建筑具有独特的结构,通常下部为含煤建筑,中部为含铜建筑,上部为膏盐建筑;②矿床分布于需求矿源的陆源剥蚀区一侧的红层盆地边缘;③矿体产于紫浅交互带浅带一侧;④矿体呈似层状、透镜状;⑤矿体中金属矿物具有明显的分带性,从紫一侧到浅一侧矿物的变化为自然铜矿带→辉铜矿〔硒铜矿〕带→斑铜矿带→黄铜矿带→黄铁矿带;⑥含矿层迁移特征,向盆地沉落中心方向逐渐抬高;⑦工业矿床的成矿时代要紧集中于白垩纪和第三纪。有代表性的矿床:四川会理大同厂中生代红盆地同意来自康滇地轴富铜陆源剥蚀区带来的碎屑补给,在白垩纪河床相砾岩和砂岩层中形成大中型砂砾岩型铜矿。云南滇中中生代红盆地的北部边缘由于得到康滇地轴富铜陆源碎屑物的补给,因此形成了许多的砂岩铜矿,如大姚县六苴铜矿〔中型〕、大村铜矿〔中型〕,牟定县郝家河铜矿〔中型〕以及清水河、杨家山、青龙厂等铜矿床。湖南衡阳中-新生代红盆地的南缘由于得到来自南岭富铜富铀陆源剥蚀区的补给,在第三系杂砂岩中形成的车江铜矿。
三、典型矿床(区)
〔一〕江西德兴铜〔钼〕矿田
德兴铜〔钼〕矿是我国超大型铜〔钼〕矿田,位于江西省德兴市〔前为德兴县〕东北25km2处。矿田面积约14km2,由铜厂〔超大型〕、富家坞〔大型〕、朱砂红〔大型〕等三个矿床组成。累计探明储量共计铜965.8万t,其中可供利用的储量842.4万t,钼29.6万t。铜厂为超大型矿床,铜524.5万t、钼12.8万t;富家坞矿床铜257.3万t、钼16.8万t;朱砂红矿床铜184万t,其中可供利用的储量60.6万t。矿床平均品位:铜厂,铜0.46%、钼0.01%;富家坞,铜0.5%、钼0.03%;朱砂红,铜0.42%、钼0.01%。三个矿床都伴生金、银、铼、硒、碲、硫等有益组分,颇有综合利用价值。
1.矿床发觉、勘查、开发简史
德兴铜厂矿区开发历史悠久,据史料记载唐宋年间已进行采冶直至元、明、清朝。在朱砂红一带至今还可见到冶炼炉渣。新中国成立前,江西地质调查所夏湘蓉、刘辉泗于1939年秋曾来德兴调查地质及矿产,著有?德兴县矿产志?,述及铜厂的黄铁矿,并指出朱砂红及其四周地带,曾开采过黄铁矿。
新中国成立后,1954~1959年先后由地质部中南地质局四○九队、四二○队对铜厂、朱砂红矿区进行普查勘探。1956年在铜厂做地质评价工作时,发觉铜矿体除赋存于千枚岩与花岗闪长斑岩接触带外,还见局部斑岩体内有铜矿化。经研究确认铜厂铜矿为斑岩型铜矿床。随后,1956年7月转进大规模地质勘探工作,投进钻探8万余米。1959年11月由铜矿普查勘探大队提交了?江西德兴矿区最终储量报告〔包括朱砂红铜矿区〕?,探明铜储量363万t,并对铜厂矿床围岩蚀变及其分布做了深进研究,属于世界斑岩铜矿研究的较早成果之一,对指导矿区勘探和外围普查寻矿起到了重要作用。
70年代,为国家在江西建设大型铜矿生产基地,由江西省地质局组织地质、物探、钻探和科研、测试等优势技术力量,于1975年对铜厂、朱砂红两矿区进行大规模的地质工作会战,开动了钻机11台做了大量的地质勘探工作,于1978年5月提交了?江西省德兴县铜厂矿区铜矿补充勘探地质报告书?,新增铜储量196万t并对硫、钼、金、银、铼等伴生矿产做了具体研究和评价,均到达大型矿床规模,提高了矿床综合利用价值。
1982年提交了?江西省德兴县朱砂红矿区铜矿具体普查地质报告?,探获储量184.4万t,其中可供利用的储量60.6万t,并计罢了伴生硫、钼、金、银等矿产储量。
1957年12月在官帽山东侧的山崖与深谷陡坡地带发觉与铜厂类似的热液蚀变和矿化。1958年春,施工第一个钻孔,见矿垂直厚度400m。同年富家坞铜矿床转进初步勘探。1963年提交了?江西德兴富家坞铜钼矿区地质初勘报告?,探明铜储量141.9万t、钼11.3万t。1978年江西冶金地质勘探公司四队提交了?富家坞铜〔钼〕矿地质勘探总结报告?,新增铜储量115.4万t、钼5.48万t,并对金、银、钴、铼、硒、碲等元素做了具体研究和评价。至此,富家坞矿床累计探明储量铜257.3万t、钼16.8万t,伴生硫883.4万t。
德兴矿田建设条件好,交通方便,水电需求有保证。现由江西铜业公司开发。德兴铜矿设计采选规模为2500t/d〔北山坑采〕,1965年7月投产。1966年经技术改造后扩大到3500t/d生产能力。1967年12月进行了南山6400t/d采选工程的扩建,1970年南山露采投产。1979年南山形成了万t生产能力,进而取代了北山的坑采。近年来又装备了现代化大型采选技术设备,建成了现代化大型选厂。目前已形成采矿能力9万t/d,选矿能力10万t/d,年产铜精矿近5万t,是江西铜业公司的最大矿山企业,也是全国特大型矿山企业。富家坞和朱砂红两矿区,现由地点开采。
(1)地质概况德兴矿田大地构造位置处于扬子准地台内江南台隆东段的南缘,区域构造上受江南台隆与钞票塘拗陷之间的赣东北深断裂带操纵,居于断裂带的北西盘。区内地层要紧由新元古代双桥山浅变质岩系组成。其原岩为泥质、粉砂质及火山凝灰质沉积物。控矿构造以东西向断裂构造系统为根底,与成矿关系紧密的是燕山早期中酸性浅成侵进体,包括花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩、细晶岩及煌斑岩等(图3.7.2)。
(2)含矿岩体铜厂、富家坞、朱砂红三个矿床的铜、钼矿化受三个浅成花岗闪长斑岩体的操纵,呈北西西向侧列分布,单个岩体均呈北西侧伏下插、深度大小不等似筒状岩柱,地表出露分不为0.7km2、0.16km2、0.06km2。据同位素年龄测定:铜厂花岗闪长斑岩年龄179Ma〔铷锶法〕、富家坞花岗闪长斑岩157Ma〔全岩钾氩法〕。
(3)围岩蚀变矿床围岩蚀变围绕斑岩体的接触带分布,呈同心环状对称分带;由内向外依次为石英-绢云母化带,绿泥石-水白云母化带和钾长石-绿泥石化带。铜厂、富家坞、朱砂红三个矿床的热液蚀变带分布,如图3.7.2所示。
图3.7.2德兴矿田地质图及铜矿体形态、产状变化图
(朱训等,1983)
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(4)矿体分布矿体要紧产于花岗闪长斑岩体与围岩的接触带,局部在斑岩体内。据已探获的储量比例,在围岩中约占2/3,蚀变斑岩中约占1/3。三个矿床的矿体分布均向北西侧伏,矿体规模大,形态完整。从平面上瞧呈环形.在剖面上瞧呈空心筒状。铜厂矿床的矿体赋存于花岗闪长斑岩及外接触带的强、中蚀变带。空间形态呈空心筒状,随岩体向北歪插,倾角与岩体近一致,最大垂深达1000余m,斑岩体上盘矿体大于下盘矿体,有2/3矿体分布于外接触带。富家坞矿床的矿体产出亦是如此。东西长1100m,南北宽625m,矿体外环弧长2800m,环宽200~500m,厚200~300m,延深600~950m。朱砂红矿床的矿体赋存在花岗闪长斑岩的内外接触带。矿体呈脉状、透镜状产出。要紧矿体有6个,主脉体长度100~1200m。垂直厚度37~176.1m,已操纵的倾向延伸达500~800m以上,垂直矿化深度800余m,但未见底界。最大的矿体产在接触带上部。
三个矿床的矿体形态、产状如图3.7.2所略示。
(5)矿石类型及矿物组合按矿石中氧化程度划分为原生硫化物矿石、氧化矿石、混合矿石。三个矿床均以原生硫化物铜矿石为主,约占铜总储量的85%~90%以上,氧化物铜矿石不超过5%~12%,混合铜矿石小于5%。按矿石结构构造划分,三个矿床的矿石构造类型不一致。富家坞矿床以浸染型构造为主,而朱砂红和铜厂矿床那么以细脉-浸染型构造为主。矿石结构为晶质结构、交代结构、固熔体不离结构和受压结构,其中交代结构最为发育。要紧矿物组合,有黄铜矿、黄铁矿,其次为辉铜矿、砷黝铜矿和斑铜矿。脉石矿物以石英、绢云母、水白云母、伊利石、绿泥石等为主,其次是碳酸盐类和硫酸盐类矿物等。
(6)矿床类型德兴铜〔钼〕矿田属于国内典型的斑岩型铜〔钼〕矿床,但对成矿物质来源有不同的熟悉。一种认为成矿元素和成矿流体与花岗闪长斑岩同源,均为地壳深部或上地幔来源;另一种认为成矿物质要紧来源于地壳深部或上地幔,一局部还来自围岩,含矿流体早期以深部来源为主,晚期以大气落水为主,要紧成矿时期是岩浆水和表生循环水混合作用的多成因、多来源的瞧点。
〔二〕西躲玉龙铜〔钼〕矿床
玉龙铜〔钼〕矿是我国超大型铜〔钼〕矿床之一,位于西躲东部江达县青泥洞区以西,川躲公路以北8km处,海拔4560-5120m,矿区总面积2.1km2。累计探明储量:铜662万t〔其中可供利用的650万t〕、钼15万t、铁659万t〔矿石量〕、硫铁矿178万t、钨5.98万t以及锌、铋、金、银、钴等均已探获可瞧的储量。矿床平均品位,铜0.94%,钼0.028%。
1.矿床发觉、勘查、开发简史
“玉龙〞躲语意为“孔雀石沟〞。民间盛传清末年间在此开矿,至今在玉龙矿区地表还可见数处采矿坑和采矿遗址。
1966年西躲第一地质大队众报矿组听当地牧民讲“玉龙沟在天气晴朗时,山沟石头五光十,刺眼夺目〞。因此冒着大雪进沟踏勘发觉了多数铁帽和大量孔雀石转石,认为该矿床似大冶铁矿,值得进一步工作。1967年经西躲第一地质大队勘查,认为是以铁铜为主的夕卡岩型矿床。
1971年西躲第一地质大队运用地质、物探、测量、钻探、坑探等手段,发觉了矿区东部接触带似层状铜矿体,并发觉了蚀变二长花岗岩中的铜矿化,铜品位达1.7%,在矿区南部黑云母二长花岗斑岩体中也发觉了铜钼矿化。同年提交的?西躲江达县玉龙铜铁矿区1971年地质普查报告及1972年地质工作意见?中,建议首先对接触带主矿体进行深部揭露。至此,玉龙矿床已初步确信,首次提出存在斑岩型矿床的瞧法。1978年提交了?西躲江达县玉龙铜钼矿区详查地质报告?,评价了那个超大型斑岩铜〔钼〕矿床。目前,中国有金属工业总公司与西躲自治区人民政府正在筹建玉龙铜矿。
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(1)地质概况玉龙矿区位于三江褶皱带之青泥洞-海通复背歪的西翼,恒星措-甘龙拉短轴背歪的轴部向南倾歪部位。矿区出露地层为中上三叠统。在矿共北部出露甲丕拉组陆相红碎屑岩,厚约1050m,矿体两侧出露波里拉组浅海相灰岩夹砂岩,总厚度约510m,在矿区内大片分布。阿堵拉组海相砂页岩,厚度大于600m,分布在矿区南部。(图3.7.3)。
(2)含矿岩体矿区内分布的喜马拉雅期侵进岩体,要紧是中酸性花岗闪长岩及花岗岩-石英二长斑岩。含矿岩体为黑云母二长花岗斑岩复式岩体,同位素年龄37~55Ma。岩体出露面积0.64km2,平面上瞧似梨形。岩体大局部钾化、硅化,蚀变为黑云母花岗斑岩和钾长花岗岩。蚀变和矿化均受该复式斑岩体的操纵。
(3)蚀变类型矿床具有明显的典型“中心式〞对称型蚀变特征。以岩体为中心,由内向外分带:内带为钾化、硅化、绢云母化、粘土化;中带为夕卡岩化、大理岩化或角岩化、粘土化、青磐岩化、〔强〕硅化、绢云母化;外带为结晶灰岩或角岩化、青磐岩化;正常岩类为灰岩或砂岩等。
〔图中Ⅲ号矿体是将西躲第一地质大队划分的Ⅳ和Ⅴ号矿体合并而成〕。Ⅰ号矿体由矿化斑岩和近接触带的矿化角岩组成的筒状矿体,近等轴状,地表出露面积0.6km2,平均厚度331m。平均品位铜0.52%、钼0.028%,铜储量约占全区的38.4%。Ⅱ、Ⅲ号矿体分不呈似层状和凸透镜状分布在Ⅰ号矿体东西两侧的外接触带,两矿体呈环形闭合。Ⅱ号矿体平均厚度44m,铜平均品位1.7%,铜储量约占全区的22%。Ⅲ号矿体平均厚度69m〔以原V号矿体为代表〕,铜平均品位2.5%,铜储量约占全区的39.4%。
(5)矿石类型及矿物组合矿石类型要紧为三种:一是细脉浸染状矿石,占矿床矿石量的82%,要紧分布在Ⅰ号矿体。该矿石又细分为斑岩和角岩中细脉浸染状两类,往常者为主。要紧金属矿物为黄铁矿、黄铜矿,辉钼矿,次为铜蓝、辉铜矿、黝铜矿,少量斑铜矿、磁铁矿、赤铁矿及褐铁矿等,脉石矿物为斑岩和角岩中的造岩矿物。二是含铜褐铁矿石,铜赋存于褐铁矿中,铁以褐铁矿、磁铁矿形式存在,脉石矿物以高岭石为主。三是含铜黄铁矿石,要紧矿石分布于似层状矿体之中下部,占工业矿石总量的7.6%左右。要紧矿物为黄铁矿、蓝辉铜矿、辉铜矿,次为斑铜矿、铜蓝、黄铜矿等。细脉浸染状矿石结构要紧为自形-半自形晶结构、交代及交代剩余结构,矿石构造为细脉浸染状构造;含铜褐铁矿矿石为土状、胶状,具多孔、块状及少量角砾状构造;含铜黄铁矿矿石要紧呈交错脉状和密集浸染构造等。
(6)矿床类型目前普遍将玉龙矿床通称为斑岩型铜〔钼〕矿床,实际上是斑岩型、夕卡岩型和热液脉型“三位一体〞复合型矿床。
〔三〕黑龙江多宝山铜〔钼〕矿田
多宝山铜〔钼〕矿田位于黑龙江省嫩江县北部,距嫩江镇149km处,矿田由多宝山、铜山、小多宝山等组成,是我国大型铜矿之一。累计探明储量:铜244万t,平均品位0.47%;钼8.1万t,平均品位0.016%,并探获了丰富的铼、金、银、硒及铂族金属等矿产储量。
1.矿床发觉、勘查、开发简史
多宝山铜矿是1958年新发觉的铜〔钼〕矿床,其发觉、勘查史大致分为两个时期:1958~1971年为第一时期。1958年黑龙江省地质局区调大队三分队在矿区外围开展1∶20万区域地质测量时发觉铜矿化,并开展了航测、地面磁法测量。该局第二勘探队对1、2号矿带进行普查勘探,获探铜储量19万t,钼1.2万t,同时发觉了3号矿带。此外,1961年在矿区开展了1∶1万地质填图时,发觉铜山1号矿体。
1972~1983年为第二时期。1972年该局地质四队在多宝山矿田开展普查工作时,发觉了4号矿带和铜山Ⅱ、Ⅲ号矿体,使多宝山一跃成为大型斑岩铜〔钼〕矿床。1983年9月提交了?嫩江县多宝山铜矿床详查、初勘地质报告?,获得可利用铜金属储量237万t,钼8.0万t和可瞧的伴生金、银、铼、硒及铂族金属的储量。1988年出版了?多宝山斑岩铜矿床?专著。
多宝山铜〔钼〕矿田是我国目前铜储量在200万t以上的为数不多的大型斑岩铜〔钼〕矿,并伴生多种可供综合开发、综合利用的有益组分,开发前景可瞧。现外部建设条件也有所改善,适应严冷地区的采选技术设备也有较大的革新,这些都为近期开发多宝山铜〔钼〕矿制造了有利条件,有关部门已对多宝山铜〔钼〕矿做了开发技术经济论证研究。
(1)地质概况多宝山矿田位于大兴安岭隆起带与松辽沉落带的衔接部位。窝里河大型背歪轴部通过矿区,嫩江大断裂从西侧通过。区域大地构造线为北东向,但矿田构造线为北西向。花岗闪长岩体和矿体延展方向呈北西向,因此区域构造线与矿田构造线近于直交,对岩浆侵位和成矿流体活动具有重要操纵作用。要紧矿化地段发育在构造交汇的部位。
矿区出露地层以中奥陶统关乌河组碎屑岩类及上奥陶统多宝山组中性火山岩及少量碎屑岩、碳酸盐岩夹层为主,局部凹陷处分布着石炭系-二叠系陆相盆地沉积地层。
O3d.上奥陶统多宝山组;O2g.中奥陶统关乌河组;1.闪长岩;2.海西晚期更长花岗岩;3.海西晚期歪长花岗岩;4.海西中期花岗闪长岩;5.安山玢岩;6.黑云母角岩;7.钾化、硅化花岗闪长斑岩;8.钾化带;9.绢云母化带;10.青磐岩化带;11.矿体;①据黑龙江地质四队,1976
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(2)含矿岩体区内岩浆岩发育,东北部出露海西歪长花岗岩体,而与成矿关系紧密的是多宝山花岗闪长岩复式岩体〔钾氩法测年292Ma〕,在矿床中部见有歪〔更〕长花岗岩小岩体切穿了花岗闪长岩和矿带〔钾氩法测年254Ma〕,因而成岩成矿时代应属海西中期。矿床与花岗闪长斑岩在空间具一定的联系,矿床形成与花岗闪长斑岩具有紧密的成因关系(图3.7.4)。
(3)围岩蚀变矿床围岩蚀变发育,空间上呈环带状分布,蚀变中心为硅化斑岩,向外依次为似椭圆环状的钾长石化带、黑云母化带、绢云母化带和青磐岩化带(图3.7.4)。
1〕硅化斑岩带〔石英核〕分布于矿床中心,由局部斑岩和其邻近的岩石碎裂后被含钾长石、钠长石网脉石英脉充填交代而成。硅化强的部位已被交代成块状石英岩,弱的仅有稀疏网脉石英脉穿插。
2〕钾化带石英钾长石亚带围绕石英核分布,伴随石英网脉数量的递减及钾长石含量增加,过渡到石英钾长石化亚带。其矿化与石英核相类似,具有较弱的铜钼矿化和小型钼矿体。只有再度发生强烈压碎及片理化或伴随叠加绢云母化和碳酸盐化时才能形成铜、钼矿体。在钾化带外圈,石英和钾长石量减少,黑云母含量增多,而构成一个过渡带。
3〕绢云母化带大致围绕钾化带分布,宽100~400m,空间分布与北西向构造压碎带和片理化带全然吻合。该带分为两个亚带,即内带为石英-绢云母化亚带,铜矿化连续稳定,常形成厚大矿体;外带为绿泥石-绢云母化亚带,某些地带由于叠加有晚期含铜网状细脉,提高了铜品位,并使矿体变得厚大而稳定。
4〕青磐岩化带围绕绢云母化带分布于蚀变带的外围。
矿床与其围岩蚀变分带相对应,矿化由内向外全然上分为三个带:①铜钼矿化带:以辉铜矿为主,分布于斑岩的边部和四周。局部矿化较强的地段形成独立小型钼矿体。②铜矿化带,分布全然上与绢云母化带相吻合,矿体与硅化-绢云母化的规模正相关且产状全然一致。矿体中部往往以斑铜矿为主,黄铜矿次之,黄铁矿几乎不见。③黄铁矿化带:该带大致呈现围绕铜矿带分布。在主矿体外侧形成不太强的黄铁矿晕圈,而在铜矿带之外及顶部,常形成断续分布的黄铁矿带。
(4)矿体组合矿田由四个矿带的大小215个矿体组成。其中主矿体14个,以3号矿带X号矿体规模最大,X号矿体长1400m,宽23~340m,延深300~1000m。矿床所赋存的矿体形态较复杂,并呈雁行排列,如多宝山50号勘探线的矿体即是以雁行排列,并与北西向片理裂隙产状相吻合。当矿带内矿体较厚大并能合并成一起时,就构成稳定厚大矿体或矿带,假如带内矿体规模小,只能在矿带内形成几米至一二十米厚的矿体。厚大矿带中心局部较稳定,而矿体边缘常急剧分岔尖灭。
(5)矿石矿物组合要紧矿石矿物为黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿和辉钼矿;次要矿物为磁铁矿、赤铁矿、金红石、方铅矿、闪锌矿和磁黄铁矿。矿石结构构造较简单,矿石结构要紧为他形、半自形粒状结构,少量为自形粒状、微晶格子状及乳浊状结构,以及交代剩余和交代格子状结构。矿石构造要紧为浸染状、细脉浸染状、脉状及角砾状等。
(6)矿床类型该矿床的形成与花岗闪长斑岩具有紧密的成因联系,故普遍将该矿床划为斑岩型铜〔钼〕矿床。但对成矿物质来源的熟悉,尚不一致。有人强调岩浆-热液体制作用;另一些人那么强调围岩体制作用。如杜琦研究认为,多宝山斑岩铜〔钼〕成矿系统是长期对围岩进行抽吸和有时沿岩浆热液活动中心向上排放的系统。铜质要紧来源于围岩,并由围岩提供了大量的水。
〔四〕内蒙古乌奴格吐山铜〔钼〕矿床
乌奴格吐山铜〔钼〕矿床位于内蒙古新巴尔虎右旗北东方位,满洲里市以南约22km处,是我国80年代以来在内蒙古东部地区发觉的一个大型斑岩型铜〔钼〕矿床。累计探明储量:铜126.8万t,铜平均品位0.46%,钼25.8万t,钼平均品位0.055%,并探获可瞧的伴生铼、银、金等矿产储量。
1.矿床发觉、勘查、开发简史
在满洲里至新巴尔虎右旗一带,70年代往常仅有1∶100万地质概查资料,寻矿有一定的难度。1974~1978年尽管在满洲里北东方位八大关铜矿及外围寻到了“八八一〞铜矿点,但规模小,寻矿未取得大的进展。1977年黑龙江有地勘局706队和物探队追索到满洲里四周的一个“吴努克头山〞小铜矿点(按蒙语正确译音为“乌奴格吐〞,意为狐狸〕,并发觉了近5km2的化探异常。1979年设计并施工了10个钻孔,几乎孔孔见矿,终于发觉了那个大型斑岩铜〔钼〕矿床。1983年提交了“内蒙古自治区新巴尔虎右旗乌奴格吐山铜〔钼〕矿床地质评价报告〞〔D级储量〕,钼25.7万t。伴生铼、银储量已到达大中型,还有其他有益伴生组分。
该区经济建设条件好,交通方便,水电需求有保证,矿区为山丘草原地带,可供近期建设一个大中型铜钼矿山。有关设计部门已做了开发前的规划论证研究工作。
(1)地质概况乌奴格吐山铜〔钼〕矿床〔简称乌山〕,是满洲里-新巴尔虎右旗铜多金属成矿带的大型矿床之一,位于该矿带的北东段。此矿带位于与大兴安岭海西褶皱系相衔接的额尔古纳加里东褶皱系一侧,即北东向额尔古纳-呼伦深大断裂西北侧。乌山矿床居于北西哈尼沟次级断裂旁侧。区内出露地层要紧为上古生界泥盆系中统乌奴尔组碳酸盐岩和中酸性火山岩。区内矿床地层分布零散,残留于岩体之中。矿区外围还广泛分布有侏罗系上统中酸性火山杂岩,要紧是安山岩、英安岩、流纹岩及其碎屑岩等。矿区构造以北东向白灰厂-乌奴格吐背歪为要紧褶皱构造,其轴部被黑云母二长花岗岩侵进而占据。构造断裂以北东向和北西向两组较发育(图3.7.5)。
(2)含矿岩体矿区内有多期次的火山斑岩体侵进。依次为流纹质晶屑凝灰熔岩-歪长花岗斑岩〔二长花岗斑岩〕-英安质角砾熔岩〔英安斑岩〕-流纹岩-正长斑岩,具有中酸性-酸性-偏碱性的演化特征。与成矿关系紧密的为二长花岗斑岩〔单颗粒锆石铀铅法测年188Ma〕,此外成矿期侵进的岩体中尚有花岗斑岩、石英斑岩等,其成分更偏于酸性,呈脉状、岩枝状充填于北东向构造断裂内,为要紧成矿期岩浆分异产物,其本身也受到矿化的妨碍具有含矿性。矿床受发育在黑云母二长花岗岩西部边缘的北西与北东两组交叉构造形成的次火山通道及次火山构造产生的环状破裂蚀变带所操纵(图3.7.5)。
Q4.第四系;D2w.泥盆系中统乌奴尔组;J3a.侏罗系上统安山岩;ξiπ.英安质角砾熔岩;γχπ.花岗正长斑岩;γiπ.歪长花岗斑岩;λiπ.流纹质晶屑凝灰熔岩;γβ.黑云母花岗岩;αμ/δμ.安山玢岩/闪长玢岩;λπ.流纹斑岩;γπ
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(3)围岩蚀变矿床围岩蚀变发育广泛,规模巨大,分带明显。蚀变带北东长约3.5km,北西宽约2km,面积约7km2。蚀变带围绕二长花岗斑岩体呈现中心式面型蚀变特征,从内向外可分三个带:内带为石英钾长石带;中带为石英-绢云母带;外带为伊利石-水白云母带,蚀变强度逐渐减弱(图3.7.5)。
(4)矿体组合全区共探明33条铜矿体,13条钼矿体。其中,北段铜矿体5条,钼矿体2条,矿段要紧赋存在斑岩体内和接触带,受围绕斑岩体断裂操纵,矿体向北倾歪;南矿段铜矿体28条,钼矿体11条。从南北矿段的矿体分布来瞧,北矿段矿体规模大、连续性好,铜钼储量占全区储量的80%,主矿体长2150m,延深大于600m,厚70~380m;南矿段矿体规模小,连续性差,铜钼储量占全区20%。
(5)矿石组合矿石中要紧金属矿物组合与蚀变分带关系紧密,具有明显的分带性。自石英钾长石化带向外依次为:①磁铁矿-黄铁矿-辉钼矿组合;②黄铁矿-辉钼矿-黄铜矿组合和黄铁矿、黄铜矿组合;③黄铁矿-黄铜矿-铅-锌矿组合。矿石类型有原生硫化矿石、氧化矿石和混合矿石。其中,原生硫化矿石为主,氧化矿石和混合矿石仅局部发育。矿石结构以他形-半自形粒状结构为主,其次有交代结构、包含结构、固溶体分解结构、叶片板状结构、镶边结构、半自形-自形变晶结构等;矿石构造为细粒浸染状及细脉浸染状构造,偶见团块状构造。矿石构造具明显分带特征,由蚀变中心向外为细粒浸染状为主到以细脉浸染状为主。矿石中金属元素也具有水平分带特性,由中心向外依次:Mo-Mo、Cu-Cu-Cu、Pb、Zn-Pb、Zn-Fe。它们全然对应,有一定叠加,生成典型斑岩蚀变和工业矿体。
(6)矿床类型目前普遍将该矿床划回次火山热液细脉浸染斑岩型铜〔钼〕矿床类型。但对成矿物质来源熟悉不一致。有的认为该矿床的铜钼等成矿物质来源于地壳深部和上地幔;有的认为成矿流体是岩浆水和天水的混合水。
〔五〕湖北铜录山铜铁矿床
铜录山铜铁矿床位于湖北省黄石市大冶县铜录山镇境内,是国内迄今最大的夕卡岩型富铜铁矿床。累计探明储量:铜111.3万t,铜平均品位1.78%,铁矿石5681.9万t,并伴生大量金、银以及稀散金属矿产,综合利用价值巨大。
1.矿床发觉、勘查、开发简史
铜录山矿区开发历史悠久。据1973年在采矿过程中发觉的古代采矿、炼铜遗址考证,坑采始于商代晚期,一直连续到唐、宋、元、明、清各朝代,相继在此进行采、炼。
新中国成立往常,1923~1934年先后有谢家荣、刘季辰、叶良辅、朱熙人等在该区做过地质调查和填图工作。新中国成立后,自1952年以来,由地质部四二九队、中南有局普查队、中南地质局四一四队,冶金部地质局华东分局八一三队等进行铁铜矿产普查。1959年经湖北省地质局鄂东地质大队进一步工作,确信了铜录山是个非常有远景的富铜铁矿床。1960~1961年以钻探为要紧手段进行初步勘探。1962~1966年转进具体勘探。1964年提交?湖北大冶铜录山铜铁矿床Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体储量报告?。1966年提交了?湖北大冶铜录山铜铁矿床Ⅲ-Ⅷ、Ⅺ号矿体储量报告?。1967~1982年探明了国内罕见的百万吨级铜储量的最大的夕卡岩型富铜铁矿床,1983年提交了?湖北大冶铜录山铜铁矿床地质勘探最终总结报告?。1985年省储量委员会批准矿区详勘报告,可作为矿山设计的依据,为中南地区开展有金属工业提供了大型铜矿生产基地。
矿山大规模建设始于1965年,由长沙有冶金设计院依据1964年提交的地质勘探成果进行矿山采选设计。采选能力4000t/d〔露、坑采各2000t/d〕,Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号矿体上部为露天开采,Ⅲ、Ⅵ号矿体下部为地下开采。1971年投产以来,已连续生产20多年。“八五〞以来,依据1983年提交的地质成果开始二期工程改建、扩建。铜精矿年产能力在1万t以上,是国内生产铜精矿年产万吨级的八大矿山企业之一,地质勘探工作为中南地区铜业的开展做出了巨大奉献。
1)地质概况。铜录山矿床位于下扬子拗陷带西部,阳新岩体西北端,马喊-铜录山北北东向隐伏背歪北段。矿区地层出露为三叠系下统大冶的大理岩、白云石大理岩,并呈岛弧状及捕虏体残存于石英二长闪长斑岩和石英二长闪长岩体内(图3.7.6)。
2)含矿岩体。铜录山岩体为燕山期侵进体,要紧是石英二长闪长斑岩,为含矿岩体。在平面上呈现不规那么椭圆状,剖面上为深部向南东倾歪的蘑菇状岩株,与夕卡岩矿体紧密共生。成岩年龄157~137Ma,略早于成矿年龄145~115Ma。岩石为斑状结构,其化学成分为低镁铁富碱质,属二氧化硅弱过饱和的钙碱性正常系列岩石。向深处,岩石中斑状结构逐渐消逝,过渡为石英二长闪长岩。
3)围岩蚀变。铜录山矿床在岩体中和接触带四周的大理岩中均有显著的蚀变。要紧有4种蚀变类型:一是碱质交代,出现在夕卡岩旁侧的岩浆岩中,又分为钠质交代和钾质交代;二是钙质交代,在夕卡岩旁侧内接触带产生,分为透辉石化和基性歪长石化;三是夕卡岩化,要紧交代以碳酸盐岩为主,与铜铁矿体紧密共生,夕卡岩即是赋存矿体的要紧岩石;四是热液蚀变,要紧有金云母化、绿泥石化、蛇纹石化、碳酸盐化和硅化等。
4)矿体组合。矿床由大小不等的12个矿体()组成。要紧矿体赋存在夕卡岩之中,组成三个矿带,如图3.7.6所示。
〔1〕北北东向矿带(主矿带)由I、III、IV、V、VI、XI、XII号等7个矿体()组成。矿带南北长约2100m,宽约300~350m,矿体多呈似层状或透镜状。该矿带以富矿体为主,其埋深南北浅中间深,并以Ⅲ号矿体为中心形成厚大矿体。矿体最厚可达140m,最大延伸800m。
〔2〕北东东向矿体由Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ号等4个矿体组成。矿带长1850m,宽约100m。矿体呈不规那么透镜状,规模小,分散零星,连续性差。
〔3〕北北西向矿带要紧由Ⅱ号矿体和6-4号勘探线间的一些小矿体组成。
5)矿石类型。该矿床的矿石类型较复杂,有铁矿石、铜铁矿石、铜矿石、铜硫矿石、钼矿石。其中,铜铁矿石是矿床中的要紧矿石类型,占全区铜总储量的76.7%,占铁总储量的85.2%,原生铜铁矿石含铜0.49%~8.08%,含全铁27.89%~54.17%;其次是铜矿石,占全区铜储量的23.3%,原生铜矿石含铜0.6%~6.59%。
矿石结构,要紧有结晶结构、固溶体分解结构、溶蚀交代结构、压力结构和胶状再结晶结构。矿石构造,要紧有块状-浸染状构造或充填交代而呈细脉状构造、角砾状构造。氧化带矿石形成蜂窝状或粉末状构造。
矿床伴生多种有益组分,其中金、银、钴等具有巨大经济价值,储量可瞧;硫、铟、硒、碲、铼等,也有综合利用价值,可综合开采,在选冶过程中可综合回收利用。
6)矿床类型。该矿床被公认为典型的岩浆期后接触交代型高中温热液矿床,即夕卡岩型矿床。但也有的认为少局部厚板状富矿体为岩浆型矿体的可能性。
图3.7.6铜录山铜矿区地质图
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〔六〕甘肃白银厂铜多金属矿田领导者的影响力
白银厂铜多金属矿田位于甘肃省白银市境内。矿田由折腰山、火焰山、铜厂沟、小铁山和四个圈等铜矿和多金属矿区所组成,总面积约25km2。累计探明储量:铜131.4万t、铅40.4万t、锌80.8万t、硫1636万t、黄铁矿矿石量379.5万t以及伴生金、银、镉、铟、铊、硒等可瞧储量,是我国大型铜和多金属矿田之一,是白银有金属公司的要紧矿产基地。
1.矿床发觉、勘查、开发简史
白银厂矿山开采历史悠久,在折腰山、火焰山矿区迄今还可随处见到炼金、银的碎块瓦钵等物。据史料记载可追溯到唐朝或更早。
新中国成立前,1937~1947年先后来此调查矿产的有霍世诚〔1937〕、陈贲〔1940〕、王之玺〔1940〕、甘肃省矿产测勘总队〔1941~1943〕、梁文郁、刘 隆、刘增乾〔1944〕、宋叔和、徐昌沛〔1946〕。
新中国成立后,对白银厂矿田开始进行大规模的地质勘探工作。1950年宋叔和率队前往开展工作。1951~1952年确定了白银厂折腰山、火焰山、铜厂沟等三个矿区的次生富集带普遍存在,发觉深部原生带黄铜矿,确认有开采价值。
1953年地质部六四一队在矿区详查根底上转进大规模地质勘探和科研工作并首次应用物探方法进行探矿。1954年底,由宋叔和、李铭德组织编写了我国第一部大型有金属矿床的储量报告,提交储量:铜66.7万t,硫1280万t,黄铁矿矿石储量735万t。1956年底提交了?白银厂矿区勘探成果报告?〔〕,完成国家总方案任务的118.2%。还提交了黄铁矿、伴生硫、金、银储量。
1966年白银有金属公司提交了“折腰山矿区储量计算讲明书〞。1971年提交了?甘肃省兰州市白银厂铜厂沟多金属矿床周边部地质评价报告?。1975年提交?折腰山矿区深部补充勘探地质报告?。
白银有金属公司矿山投产后,做了大量矿山地质工作扩大了矿区储量,并对富铜矿和共生铅锌矿进行了重新评价,有关院所、院校等对矿床地质和金、银及稀散元素等做了大量地质查定与评价工作。
白银有金属公司依据大量可靠的地质勘探成果,于五六十年代陆续建成了折腰山、火焰山、小铁山等矿山。1956~1959年为矿山全然建设时期,白银厂露天矿开采设计由原苏联有冶金设计院1956年编制。折腰山矿区为一号露天采场,火焰山为二号露天采矿。两采场设计效劳年限19年。设计规模:矿岩总量10880万m3,剥离废石9530万m3,采出铜矿石4096万t〔〕、采出黄铁矿920万t。两采场经20多年来强化开采,现已陆续闭坑,转进地下接替开采。小铁山等仍在开采之中。
白银厂矿田的资源发觉和勘探成功,为白银有金属公司的生产开展提供了可靠的矿物原料保证,使之成为集采、选、冶、加工、化工等融为一体的特大型有金属联合企业,闻名中外。昔日荒无人烟的白银厂现在已建成一座新型铜工业都市。
(1)地质概况白银厂矿田位于北祁连加里东褶皱系东延局部。出露地层以下古生界海底火山喷发沉积和海相碎屑岩为主。矿床赋存在中冷富钠质海底火山喷发细碧角斑岩中,其中夹有千枚岩、硅质岩、大理岩及各类火山角砾岩和集块岩。矿田为一复式背歪构造。各矿区均位于以石英角斑岩、石英角斑凝灰岩为核心的短轴背歪构造内。矿体与中粒石英角斑凝灰岩关系紧密,与地层大致呈整合产出,明显受层位操纵(图3.7.7)。
(据严济南,1983)
π1xy.含角砾集块石英角斑岩;π2y.含角砾石英角斑凝灰熔岩;π3y.含角砾石英角斑凝灰岩;α1xy.含角砾集块角斑凝灰岩;α2y.含角砾角斑凝灰熔岩;π1.石英角斑岩;π2.石英角斑凝灰熔岩;π3.石英角斑凝灰岩;π0.石英钠长斑岩;λ0.辉绿岩;α1.角斑岩;Ps.硅质千枚岩;P.凝灰质千枚岩;φ3.细碧玢岩凝灰岩;β1.细碧岩;β3.细碧质凝灰岩;π2xy.含角砾集块石英角斑凝灰熔岩;α3.角斑凝灰岩;α0.钠长斑岩;1.磁黄铁矿矿筒;2.矿体;粗实线为断层,细实线为地质界线
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(2)含矿火山岩系矿田含矿火山岩系,从基性的细碧岩类到酸性石英角斑岩类,从浅成侵进到喷发沉积岩类均有,而且分异完好。其岩性种类,要紧为石英角斑凝灰岩、石英钠长斑岩、细碧玢岩等,其次为中基性火山-沉积岩〔含凝灰质、泥钙质、泥硅质千枚岩等〕。矿田内潜火山岩较发育,基性、中性、酸性火山岩均有对应的超浅成侵进体。其中,酸性潜火山岩在空间上与矿床关系较紧密。
(3)围岩蚀变矿田围岩蚀变发育,要紧有硅化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化、重晶石化、绿帘石化、硫酸盐化、高岭土化等。其围岩蚀变与矿体关系的要紧特征:
1〕无长石带是组成含矿蚀变带的核心,矿体都赋存在此带内,向外依次为假象无长石带—长石中等交代—长石弱交代—原岩带。
2〕无长石带规模大,其内局部带性〔绿泥石化带〕及规律性明显者,矿床规模亦较大。
3〕含矿无长石带内各蚀变带的各类矿物组合及分布复杂,全然在无长石带中从下往上构成次生石英岩亚带→绢云母石英岩亚带→石英云母亚带的一次或屡次重复现象。矿体多位于两亚带之中,前者仅含浸染状矿石。
矿床氧化带明显,由矿床侵蚀出露,黄铁矿氧化较深,氧化带下有次生富集矿石。可划分为:风化带〔铁帽〕、淋失带、次生硫化富集带。
(4)矿体分布矿田中的五个矿床,按矿石组合可分为两大类型:一是块状黄铁矿和含铜黄铁矿型矿床,即折腰山〔大型〕、火焰山〔中型〕;二是以铜、铅、锌为主的多金属黄铁矿床,即小铁山〔大型〕、铜厂沟、四个圈〔小型〕等矿床。
矿体形态多为透镜状、扁豆状、似层状、脉状等,有的分支复合。矿体产状与围岩全然一致。总走向295°~320°,倾向南西,倾角50°~70°。矿田共有600多条矿体。其中,折腰山矿区共有231条矿体,块状矿石矿体长400m,厚50~80m,延深150~200m,浸染状矿体数十米至1300m,歪深大于600m;火焰山矿区共有221条矿体,块状矿石矿体长450m,厚17~70m,歪深200m;铜厂沟矿区共有156条矿体,均为浸染状矿石矿体,长50~300m,厚2~4m,歪深76~228m;小铁山矿区共有12条矿体,长100~1000m,厚0.8~5.9m,歪深50~530m;四个圈矿区共有32条矿体,长50~200m,厚1~14.7m,歪深18.5~135m。
(5)矿石类型和矿床平均品位矿石类型按矿物组成,可分为块状含铜黄铁矿矿石、块状铜铅锌矿石、块状铅锌矿石、块状黄铁矿及浸染状铜矿石、浸染状铜铅锌矿石、浸染状铅锌矿石等。按氧化程度分为氧化、次生和原生带三种自然类型的矿石。矿区平均品位,见表3.7.6。
(6)矿床类型现普遍将白银厂矿田划回为与火山岩有关的海相火山岩型块状硫化物矿床。
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〔七〕福建紫金山铜金矿床
紫金山铜金矿床是80年代在我国东部陆相火山岩区勘查的一个大型铜金矿床,位于福建省上杭县城北15km处。矿田范围40km2,由紫金山、中寮、龙江亭等矿区及二庙沟、新屋下等矿化异常点组成。紫金山矿区位于矿田中部,面积约4.37km2。现已在该矿区北西矿段经详查探获铜矿储量108.7万t,铜平均1.09%,共生金矿已到达中型规模,金平均品位4.69g/t,并伴生银、硫铁矿、明矾石等多种有益矿产。
1.矿床发觉、勘查、开发简史
紫金山矿区采金历史悠久,据史料记载宋康定年间,采金到达鼎盛时期,故得名紫金山,在矿区已发觉古采硐。
1953年就有人到紫金山地区进行地质调查。1960~1984年间,福建省地质局所属地质队、物探队等为发觉和评价紫金山大型铜金矿床做了大量前期地质工作。1985年认为本区属于与次火山岩有关的矿化类型,深部有寻矿前景,果断决定上机掘硐探,1986年发觉一新矿化带和11个新矿体,金品位大于3g/t的矿体共有14个。1987年经钻探施工,3个钻孔浅部都见到金矿体,深部见到高品位铜矿体。1988年确定了矿区属含金的铜矿带,上部为氧化带金矿,下部为原生带含金铜矿,认为是与火山-次火山岩有关的热液矿床,决定铜金并举的工作方案。经钻探、坑探,操纵铜矿化长度大于700m,宽200~500m,同年12月闽西地质大队编制了?福建省上杭紫金山铜矿区地质普查总体设计?。1989年,紫金山金铜矿普查以北西矿段为重点,全年施工钻探1995m/18孔和局部坑探工程,初步操纵铜矿〔化〕带长700m,宽300~800m,垂深550m,猜测铜储量可到达大型矿床规模。1990年施工钻探19310m/27孔,坑探800m,初步圈出41个铜矿体,单个矿体厚5~15m,最厚43.62m,矿石平均含铜0.6%~1.5%。通过进一步详查工作,铜矿到达大型规模,金矿到达中型规模,并进行了矿石可选性试验,选矿性能良好,铜精矿品位24.79%,回收率87.26%。现该区已列进国家铜矿重点勘查工程之一,1993年北西矿段进行对口勘探,作为矿山设计、建矿的依据。
紫金山大型铜金矿床的发觉与成功的勘查,不仅给我国沿海地区开展有金属工业提供了大型铜矿资源基地,而且也给在陆相火山岩地区寻寻、勘查大型铜金矿开阔了新思路,提供了新经验,意义十分重大。
(1)地质概况紫金山矿床位于闽西南晚古生代拗陷之西南,云霄-上杭北西向深断裂带与宣和北东向复式背歪交汇处,上杭北西向的白垩纪火山-沉积盆地的北东缘。矿区地层要紧分布于外围地区,矿区范围内仅有白垩系火山-沉积岩零星分布。燕山期岩浆岩占据矿区中部。区内断裂构造发育(图3.7.8)。
K2s.上白垩统沙县组砂岩、粉砂岩; K1sh.下白垩统石帽山中酸性火山岩;D3-C2.上泥盆统-中石炭统石英砾岩、砂岩、泥岩及灰岩;Z1lZ.下震旦统楼子坝变质粉砂岩、砂岩、千枚岩等; δo3〔1〕a5.石英闪长玢岩;γδ53〔1〕a.花岗闪长岩;γ2〔3〕d5.细粒白云母花岗岩;γ52〔3〕C2.中粒花岗岩;γ52〔3〕C1.似斑状粗粒碎裂花岗岩;Qπ.石英斑岩、流纹斑岩;ξμ〔化〕点、金铜矿〔化〕点;2.碎裂结构、火山作用中心;3.断裂、岩相界线
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(2)岩浆岩与成矿紫金山矿床的形成,与燕山晚期中酸性次火山岩及火山机构有紧密关系。要紧铜矿体产于火山机构外侧,沿北西向裂隙贯进到燕山早期花岗岩中,受隐爆角砾岩和英安玢岩带所操纵。矿区燕山期岩浆岩类为复式岩体呈北东向展布,长约8km,宽4km。由燕山早、晚两个不同构造岩浆旋回的屡次侵进体组成。复式岩体主体为燕山早期侵进体,由似斑状中粗粒二长花岗岩〔143Ma〕、中粒二长花岗岩〔157Ma〕和细粒花岗岩组成。燕山晚期岩体为花岗闪长岩类〔〕,要紧分布于北东部,呈小岩株、岩枝和岩脉产出。
矿区火山活动强烈,已发觉有紫金山、二庙沟和赤水三个火山机构(图3.7.8)。火山机构受北东和北西向断裂交汇结点操纵。矿区中部紫金山主峰东南侧火山机构即位于北东向小金沟断裂和北西向紫金山断裂带的交汇部位。火山机构北西和南东侧发育大量的脉状次英安玢岩和隐爆角砾岩,形成长1800m、宽800m的次英安玢岩-角砾岩带,总体呈北西-南东走向,倾向北东,倾角中等至缓。与矿区要紧铜金矿化带分布全然一致,操纵了铜金矿带的展布。次英安玢岩和隐爆角砾岩相对集中发育地段是铜金矿化要紧地段。矿体多为脉状产出。
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(3)围岩蚀变矿区热液蚀变强烈,达数平方公里,垂深可达千米,具有“面型〞和“线型〞多期蚀变叠加特点,呈现硅化、迪开石化、明矾石化、绢云母化和黄铁矿化等一套低温热液蚀变类型。垂直分带较明显,深部要紧为石英-绢云母带,中部为石英-明矾石-迪开石带,上部为硅化帽。
(4)矿带矿体矿区铜矿带中铜矿体要紧赋存于650m高程以下的原生带中,为隐伏矿体。矿带要紧由一系列密集的脉状铜矿体组成。已初步圈定铜矿体41个,总体走向320°,倾向北东,倾角20~50°,有上陡下缓的趋势。紫金山矿床系指矿区西北矿段的铜金矿体,并依据次火山岩脉和隐爆角砾岩带的发育程度划分出三个铜金矿带。由南往北,由下往上,为0号矿带、Ⅰ号矿带、Ⅱ号矿带。
0号矿带:位于矿区北西向脉状隐爆角砾岩和第二次次英安玢岩密集带1号矿带下盘,已圈出17矿体。矿化带厚度100~280m,延深约500~600m,最大深度达900m,矿化围岩要紧为蚀变花岗岩。铜储量占全区的43.58%。
I号矿带:要紧分布于次英安玢岩和脉状隐爆角砾岩密集带内。已操纵矿带长约600m,宽500m,矿化带厚度200~260m,延深470~750m,最大延深达800m。带内有11个矿体。矿体的围岩要紧为隐爆角砾岩、蚀变花岗岩,其次为次英安玢岩。矿带铜储量占全区的48.88%,是铜矿要紧矿化带。
Ⅱ号矿带:位于Ⅰ号矿带上盘。该带规模较小,操纵程度低,埋躲较浅。矿化带厚度在300m以上,延深尚不清晰。已操纵有13个矿体。矿化围岩要紧为蚀变花岗岩,其次为隐爆角砾岩,其铜储量占全区的7.5%。
金矿体要紧分布在I号矿化带,赋存在650m高程以上的氧化带中,金矿体一般厚几十厘米到几米,延长几十到百余米,延深几十至200余m,没有天然矿体界限,呈脉状,局部呈扁豆状、透镜状,金品位一般3~5g/t,最高达30.24g/t。矿带中发觉金工业矿体数十个。
(5)矿石类型铜矿石全然为原生硫化物矿石,以黄铁矿、蓝辉铜矿-辉铜矿为主,其次为硫砷铜矿、铜蓝,少量的斑铜矿和微量的黄铜矿、黝铜矿、砷黝铜矿、硫锗铜矿、硫铜锗矿、锡黝铜矿等。铜矿物及黄铁矿呈脉状或浸染状,充填交代隐爆角砾岩及蚀变次英安玢岩和蚀变花岗岩中。金矿石为氧化矿石,要紧为褐铁矿、针铁矿、赤铁矿等,局部见有少量黄铁矿、自然金、方铅矿、斑铜矿、蓝辉铜矿、硅孔雀石、自然铜等。
(6)矿床类型如上所述,紫金山铜金矿床与火山构造、次火山岩-英安玢岩及隐爆角砾岩带紧密相关,铜金矿化的成矿作用相当于燕山晚期,铜金矿化与蚀变作用,发生在本区最发育的次火山岩及隐爆作用之后的火山热液作用。故成因类型划回为燕山晚期陆相火山岩次火山岩-隐爆角砾岩期后热液脉状矿床。金矿的最后定型那么在表生成矿期的次生富集成矿作用下,形成铁帽型金矿。
〔八〕云南东川铜矿田
东川铜矿位于云南省东川市境内,由落雪、汤丹、因民、滥泥坪、石将军、白锡腊、新塘等大中型和一些小型铜矿床组成东川铜矿田。其范围东起小江,西至普渡河,南抵雪岭、北达金沙江,面积660km2。
东川铜矿田通过40多年来的地质勘查工作,共发觉、勘查铜矿床、矿点148个。其中,具体勘探40个、初步勘探16个、普查38个、概查54个。探获大型铜矿床2个〔汤丹、落雪〕,中型铜矿床5个〔石将军-萝卜地、面山、大英稠、滥泥坪、新塘〕,小型矿床36个。共累计探明铜储量391.4万t,近年来通过成矿猜测研究和勘查,猜测东川矿田铜储量包括已探获的铜储量可到达500万t以上的超大型铜矿规模。
1.矿床发觉、勘查、开发简史
东川铜矿采冶历史悠久。早在东汉初年就有采矿活动,到明末清初采冶已具相当规模,清朝乾隆年间可谓鼎盛时期。
地质调查,从1873年至1949年前,曾有很多中外地质学家到东川考察地质矿产。在?中国矿床发觉史·云南卷?〔1996〕已有具体记述。
1951年4月,即在东川矿区进行铜矿地质调查,重工业部物探队也在此开展物探工作。1953年洛吉诺夫、孟宪民、黄汲清等认为汤丹矿化范围较大,铜矿资源丰富,应列进勘探区。同年,在汤丹的落雪组底部和中部寻到了巨厚的铜矿体。1955年提交了?东川铜矿储量计算报告书?,探明铜储量136万t,1957年结束第二期勘探,提交了?东川铜矿储量计算报告书?。接着对石将军、滥泥坪、白锡腊、新塘等铜矿床进行勘探。年末,累计探明铜储量达210余万t。至此,东川铜矿田于50年代的大规模地质勘探工作全然结束。
东川铜矿进行大规模建设,始于1958年。先由原苏联,后由北京有冶金设计院进行采选设计。因民、滥泥坪采选厂于1960年先后投产。落雪、汤丹马柱峒也分不于1970年和1977年投产。目前,这四个矿山仍在持续生产。从1979年开始年产铜精矿已连续稳定在1.5万t以上。1996年年产铜精矿到达1.75万t。近年来采选规模不断扩大,“八五〞期间上汤丹铜矿改扩建工程,一期规模为年产铜精矿1万t,全部建成后年产铜精矿2万t。
70年代以来西南有地勘局三一四队等又寻到并勘探了一些中小型富铜矿。如老背冲、萝卜地、小溜口、大英稠、水库山、穿天破、大水沟等铜矿区,特殊是原认为小型稀矿山铜铁矿床的寻矿取得突破性的进展。1990年施工一个钻孔打到42m厚大高品位铜矿体,经矿床地质研究,认为属于奥林匹克坝型火山沉积喷流含铜赤〔磁〕铁矿床,简称“稀矿山式〞,资源潜力,寻矿前景十分可瞧。近年来,在东川矿田南北矿带〔北部落雪-因民,南部新塘-汤丹-滥泥坪〕和因民组、落雪组两个要紧含矿层及生产矿山周边和深部接着开展大比例尺成矿猜测和勘查,为东川铜矿可持续生产提供可靠资源保证。
(1)地质概况东川矿田位于昆阳古裂谷中段的断陷盆地。出露的地层,要紧是元古宇,其次是古生界、中生界仅分布矿田南部的雪岭一带及小江东岸地区。局部平台、沟谷地区有第三系、第四系覆盖。矿田的元古宇地层又以中元古界为主,分布面积约占85%。古元古界多呈断块在矿田北端小岩足及矿田中部的小溜口等地出露,新元古界震旦系分布于矿田的南部,分布面积约占13%。其中下震旦统澄江组又受宝九断裂的限制而分布其南侧。
含矿层位,要紧是中元古界昆阳因民组上部及落雪组下部;其次是黑山组和新元古界震旦系陡山沱组。其含矿岩性,因民组上部为硅质岩、凝灰质、泥砂质白云岩夹板岩;落雪组下部为薄—中层泥砂质白云岩夹薄层钙板岩以及上部的含藻白云岩等,为层状铜矿要紧赋矿层位;黑山组下部〔一段〕黑碳质板岩夹蓝灰粘土板岩;陡山沱组为泥质白云岩、泥碳质白云岩夹板岩、硅质条带白云岩、砂岩砾岩,为滥泥坪式铜矿赋矿层位。
在几个要紧含矿层位目前探获的铜矿储量比例:因民组含铜铁矿、角砾岩脉状铜矿占11%;落雪组白云岩层状铜矿占72%;黑山组碳质板岩、白云岩层状铜矿占6%;陡山沱组碳质白云岩、白云岩层状铜矿、砂砾岩层状铜矿占11%。
矿田构造格局由南北向的小江断裂、普渡河断裂与东西向的宝九断裂、麻塘断裂等4条断裂组成。在矿田内形成南北向与东西向两组主干断裂。其中,南北向的落雪-因民破裂带;东西向的汤丹-滥泥坪断裂,黄水箐-新塘断裂,下四棵树-面山断裂与双水井断裂等具有生长断裂,或是后期屡次活动的特点,使东川断陷盆地进一步分解成一些半地堑式的沉积洼地,对岩浆岩的分布和成矿起到操纵作用。
(2)岩浆岩东川矿田岩浆活动强烈,且时刻长,活动顶峰是因民期及晋宁晚期〔晋宁运动〕。因民期以火山岩为主,晋宁晚期以侵进岩为主。火山岩要紧是细碧角斑岩系,其次为玄武岩,局部地段见粗面岩。火山碎屑岩包括火山角砾岩、凝灰岩、沉积凝灰岩等。侵进岩要紧为辉长岩、辉绿岩及少量钠长闪长岩、石英钠长斑岩、花岗岩等。火山岩及火山碎屑岩要紧分布在因民组底部,其次为小溜口组、黑山组和麻地组。侵进岩包括次火山岩要紧沿落因破裂带及其两侧的横断层、纵断裂侵进呈岩床或岩脉产出。花岗岩仅见于小江断裂东侧的大深沟与李子沟,呈岩株或岩基产出。
(3)围岩蚀变控矿岩层经历了区域变质作用,为低级变质岩系。围岩蚀变有硅化、白云石化、重晶石化等。火山物质丰富地段具有钠长石化、绢云母化、绿泥石化等。
(4)矿带矿体矿带依据东川矿田的矿床分布和要紧赋矿层位等,划分两大矿带。即北部为因民落雪矿带,全长28km;东南部为新塘-汤丹-滥泥坪矿带〔简称汤新矿带〕断续延长17km。经勘探工程操纵,矿体延深已达500~860m。矿体产状一般呈层状、似层状、透镜状沿层位分布。要紧矿床矿体规模、铜平均品位:东川式铜矿床,因民面山矿段主矿体长1600m,平均厚度6.2m,延深大于400m,铜平均品位0.85%;落雪龙山矿段主矿体长390m,延深450m以上,平均厚度11m,铜平均品位1.59%;汤丹主矿体长4300m,歪深780m以上,厚数米至70m,铜品位0.87%。稀矿山式铜铁矿床,主矿体长556m,延深1164m,平均厚度6.48m,平均铜品位1.24%。桃园式铜矿床矿体长200~450m,延深大于300m,厚度12~55m,铜品位1%以上。滥泥坪式铜矿床,矿体长2000m,宽800m,厚度0.5~7.5m,平均铜品位1.5%。
(5)成矿时代因民组U-Pb法测年1805~1675Ma,落雪组Pb法测年1749Ma,因此沉积成矿期约为1800~1600Ma。共生的基性岩墙K~Ar测年1059~1028Ma,滇中要紧变质岩年龄为1100~900Ma。
(6)矿石类型东川落雪因民铜矿要紧有三种矿石类型:硫化矿石占33%,混合矿占26%,氧化矿占41%。矿石矿物组合:白云岩层状矿床,要紧是斑铜矿、辉铜矿、黄铜矿、铜蓝、黄铁矿、孔雀石、石英、白云石等;含铜铁矿床,要紧是赤铁矿、磁铁矿、斑铜矿、黄铜矿、蓝辉铜矿、黄铁矿、孔雀石、硅孔雀石、石英、白云石、方解石等。金属矿物组合具有明显的分带性。如在改造稍微的大型层状矿体中,保留从底部到顶部由辉铜矿→斑铜矿→黄铜矿→黄铁矿的沉积自然分带。矿石化学成分,改造稍微的矿体多为贫矿,铜品位在0.5%~0.8%左右;改造强烈的矿体多为富矿,铜品位0.9%~1.5%以上。矿石结构为格状、乳滴状、文象状、叶片状等结构;矿石构造具沉积特征,要紧以层纹状、韵律条带状、团粒浸染状、马尾丝状、叠层状、竹叶状、鲕状、波痕状、歪层理状等构造。受改造地段的矿石为块状、角砾状、揉皱状、网脉状构造等。氧化带矿石为皮壳状、葡萄状构造等。
(7)矿床类型目前,较普遍地将东川铜矿划回为古陆边缘裂陷槽中以碳酸盐岩为容矿岩石的沉积-改造铜矿床或简称为沉积岩中层状铜矿床,也有的称之沉积变质型〔层控〕铜矿床,适应称“东川式铜矿床〞。近年来龚琳等研究昆阳裂谷开展演化,结合东川矿田的要紧矿床时空分布和有利于寻矿,按成矿系列、建筑类型、容矿岩石、赋矿层位、成矿环境等,将东川矿田的矿床划分为四个类型〔1996〕,即从赋矿层位由下至上分为:①产于中元古界因民组的海相火山-喷流沉积型铜铁矿床〔稀矿山式铜铁矿床〕;②产于中元古界落雪组的碳酸盐岩建筑中喷流-热卤水沉积型铜矿床〔东川式铜矿床,含落因式铜矿床、汤丹式铜矿床〕;③产于中元古界黑山组的黑页岩-碳酸盐岩建筑中沉积改造型铜矿床〔桃园式铜矿床〕;④产于新元古界陡山沱组的陆源沉积建筑中的铜矿床〔滥泥坪式铜矿床〕。
铜矿资源开发时期
怡升科技一、地质勘查
(一)铜矿地质勘查概况
中国铜矿地质勘查工作,在1949~1952年期间,面临接管旧中国遗留下来的矿山急需恢复生产的形势。当时要紧是就矿勘查,首先是从东北地区开始的。
1948年东北全境解放,东北工业部有金属工业治理局(简称东北有局,下同),接管了18个厂矿。其中铜矿山有吉林的石咀子铜矿、老牛沟铜金矿、天宝山铜铅锌矿,辽宁的清原铜矿、华铜铜矿、芙蓉铜矿、马鹿沟铜矿、桓仁铜铅锌矿、夹山铜金矿等。东北有局地质调查室组织地质调查队,对以上矿山及其外围进行普查寻矿和探矿工作,为恢复矿山生产做出了重要奉献,并为第一个五年方案在东北地区和河北寿王坟、小寺沟等地进行勘探提供了根底地质资料。另外,东北工业部于1949年在长春成立了东北地质调查所,担负东北地区的地质调查工作。
1950年2月,由政务院财政经济委员会方案局主持召开了地质会议,发动几乎全国地质学家和局部测绘、物探专家对东北、华北、华东、中南、西北、西南等宽阔地区进行空前规模的地质调查。其中以东北地区的规模最大,有近百名地质学家,对东北地区的十几个煤矿和铁矿、有金属矿产做了较具体的地质调查,为进一步勘探奠定了根底。同时,还对其他几大行政区的一批铜矿区做了开创性的调查工作。从1950~1952年国家组织各部门地质力量先后对安徽铜官山、云南东川—易门、甘肃白银厂、湖北铜录山和山西中条山等地区进行铜矿地质普查,为第一个五年方案对这些地区的地质勘探工作,提供了依据。
在1949~1952年铜矿重点地区的普查根底上,从1953年开始了大规模的地质勘探工作。40多年来成功地勘探了大批铜矿床,提交了勘探储量报告书,为中国铜业的开展,建设一批大中型铜矿山提供了可靠的地质成果。高志林
在东北地区勘探了辽宁的桓仁铜锌矿(中型)、清原红透山铜锌矿(铜中型、锌大型)、华铜铜矿(中型);吉林的红旗岭铜镍矿(中型)、赤柏松铜镍矿(中型);黑龙江的多宝山铜钼矿(大型)、弓棚子铜锌矿(中型)、翠宏山铁铜矿(大型)等。
在华北地区勘探了山西中条山铜矿(大型)、河北的寿王坟铜矿(中型)、小寺沟铜钼矿(中型)、涞源铜矿(中型);内蒙古的霍各乞铜铅锌矿(大型)、炭窑口铜铅锌矿(中型)、莲花山铜矿(中型)、白乃庙铜矿(中型)、大井铜锡多金属矿(中型)、乌努格吐山铜钼矿(大型)等。
在华东地区勘探了江西的德兴铜矿田(含铜厂超大型、富家坞大型、朱砂红中型)、银山铅锌铜矿(大型)、武山铜矿(大型)、城门山铜矿(大型)、永平铜矿(大型)、东乡铜矿(中型)等;安徽的铜陵铜矿集中区(铜官山、狮子山、大团山、冬瓜山、新桥、凤凰山)以及贵池、安庆等地铜矿;江苏的安基山铜矿(中型)等;浙江的西裘铜矿(中型)等;福建的紫金山铜金矿(大型)等;山东的王家庄铜矿(中型)等。
在中南地区勘探了湖北的铜录山(大型)、石头咀(中型)、铜山口(中型)、桃花咀(中型)、黄石铁山(大型)、丰山洞(大型)、鸡笼山(中型)等铜矿;湖南的七宝山铜铅锌矿(中型);广东的石 铜矿(大型)、大宝山铁铜矿(大型)、玉水铜矿(中型)等;广西的两江铜矿(中型)、钦甲铜矿(中型)、拉么铜锌矿(中型)等。
在西南地区勘探了云南的东川铜矿田(超大型)、易门(大型)、大红山(大型)、六苴(中型)、牟定(中型)、大树(中型)、雪鸡坪(中型)、金满(中型)、老厂(铅锌铜大型)等铜矿;四川的彭县铜矿(中型)、李伍铜矿(中型)、拉拉厂铜矿(大型)等;西躲的玉龙铜矿(超大型)、多霞松多铜矿(大型)、马拉松多铜矿(大型)、莽总铜矿(大型)、扎那尕铜矿(中型)等。
在西北地区勘探了甘肃的白银厂铜矿田(大型)、金川铜镍矿(超大型)、白山堂铜矿(中型)、公婆泉铜矿(中型)等;陕西的铜厂铜矿(中型)、煎茶岭铜镍矿(中型);青海的德尔尼铜钴矿(大型)、铜浴沟铜矿(大型)、寨什塘铜矿(中型)、红沟铜矿(中型)等;新疆的喀拉通克铜镍矿(中型)、黄山铜镍矿(中型)、索尔库都克铜镍矿(中型)、阿舍勒铜锌矿(大型)。
(二)勘查方法和手段
中国铜矿勘查在50~70年代要紧应用地质测量、槽井探、物化探、钻探、坑探等技术方法手段进行矿区地质勘探工作。80年代以来,由地表矿、浅部矿转移到以寻寻隐伏矿为目标的地质寻矿工作,采纳的勘查技术方法、手段,要紧应用地质远感、航空物探、化探扫面等技术方法,并以少量的槽井探、钻探工程加以验证,确定寻矿靶区、靶位,再视其矿床勘探类型投进钻探、坑探工程进行勘探,求其储量。特殊是近年来,采纳远感、地理信息系统(GIS)和多源地学数据图象处理系统等现代技术方法以及用微机编制各种地质图件,使铜矿地质勘查工作不管在速度依然质量等方面均显著地提高。
(三)勘探程序与勘探类型、工程密度
中国铜矿勘探程序按工作时期划分为初步普查、具体普查、初步勘探、详查勘探四个时期。在勘探过程中执行勘探标准,50年代是参考原苏联的标准进行的。60年代以后,总结了我国铜矿勘探、开采和加工利用的经验,依据中国地质条件和采选冶技术水平,1963年制定并颁发了中国铜矿勘探标准,在实施过程中进一步总结了经验,对原标准作了修改,于1981年5月由地质部、冶金工业部联合公布铜矿地质勘探标准。对铜矿的工业要求、矿床勘探研究程序、勘探类型、勘探工程密度、工作质量要求、储量分类、分级和储量计算等均有明确规定。
铜矿勘探类型的划分,是依据要紧矿体规模大小、形态、厚度的稳定程度和要紧组分分布的均匀程度等地质因素来划分的,同时也考虑成矿后的构造和岩浆侵进活动的破坏程度等地质因素,将中国铜矿床的勘探类型分为以下五类:
第一类:规模巨大,形态简单,厚度稳定至较稳定,要紧组分分布均匀至较均匀的层状、巨大透镜状矿体。此类型以江西德兴铜厂斑岩铜矿为代表。
第二类:规模大到巨大,形态简单至较简单,厚度较稳定,要紧组分分布较均匀的似层状、大透镜状矿体。此类型以云南易门狮子山沉积变质岩层状铜矿为代表。
第三类:规模中等到大,形态较简单至复杂,厚度较稳定至不稳定,要紧组分分布较均匀至不均匀的似层状、透镜状、脉状矿体。此类型以安徽铜官山夕卡岩型铜矿为代表。
第四类:规模小到中等,形态复杂至非常复杂,厚度较稳定至不稳定,要紧组分分布较均匀至不均匀的透镜状、脉状、扁豆状、囊状矿体。此类型以安徽狮子山夕卡岩型铜矿为代表。
第五类:规模小,形态非常复杂,厚度较稳定至非常不稳定,要紧组分分布较均匀至非常不均匀的小透镜状、小囊状、小扁豆状、筒状矿体。此类型以辽宁华铜夕卡岩型铜矿为代表。
勘探工程密度,是指按一定几何形网来布置勘探工程,操纵矿体,用以计算相应级不储量所需要的工程间距。在总结我国铜矿床勘探经验的根底上,1981年颁发的?铜矿地质勘探标准?提出的各勘探类型相应的勘探工程密度(表3.7.7),用于确定各矿区勘探类型、勘探工程密度和选择勘探手段时的参考。,
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二、矿山开采
中国铜矿山开采要紧是地下采矿和露天采矿。从目前开采的矿石量来瞧,地下采矿占44.6%,露天采矿占55.4%。
地下采矿,目前开采深度一般在300~800m,个不的到达1000m以上。其开拓方法,依据矿床的地形和矿体产状、规模和埋躲深度等,通常采纳竖井开拓、平窿开拓、联合开拓和歪井等四种方法。要紧矿山开拓方法:
中条山铜矿的胡家峪矿山南河沟坑口和桐木沟坑口均采纳平窿、竖井联合开拓;篦子沟矿山669m标高以上为平窿溜井开拓,669m以下为平窿盲竖井开拓;铜矿峪矿山采纳平窿、溜井、副竖井联合开拓。
铜陵地区铜矿的凤凰山采纳单一混合竖井开拓;铜官山采纳竖井、歪井、盲竖井和平窿开拓。
大冶地区铜矿的铜录山Ⅲ、Ⅴ号矿体采纳下盘中心竖井开拓;赤马山为平窿-竖井联合开拓;龙角山采纳平窿与盲竖井开拓;丰山洞采纳下盘竖井和歪坡道开拓。
滇中地区铜矿,东川因民矿山采纳平窿-竖井联合开拓,落雪矿山为平窿、溜井、辅助竖井开拓,滥泥坪矿山平窿、溜井、辅助歪井开拓。易门铜矿的狮山、凤山采纳平窿-竖井联合开拓。牟定铜矿郝家河上部矿段用平窿盲歪井开拓,中部用箕斗歪井开拓。大姚铜矿的上部氧化带用平窿、溜井、辅助盲歪井联合开拓,下部硫化矿用箕斗竖井、溜井、石门、辅助盲歪井联合开拓。
江西东乡铜矿采纳主副井和歪井联合开拓;武山铜矿中心式竖井开拓。
辽宁红透山铜矿坑口+250m标高以上用平硐开拓,+253m主平硐以下,采纳上盘侧翼混合竖井开拓;华铜铜矿中心式竖井开拓;桓仁铜锌矿用平窿竖井开拓。河北寿王坟铜矿,上部,即零米中段(尽对标高500m)以上采纳平窿溜井开拓,下部,即零米中段以下用平窿-竖井联合开拓。
露天开采比地下开采具有开采效率高、本钞票低的优越性,但矿床必须具备露天开采条件。目前,我国适合露天开采的铜矿床数量虽不多,但基本上大型、特大型矿床。开拓方法要紧是公路运输开拓和联合运输开拓。现在开拓最大的露天矿是江西德兴铜矿的铜厂矿床南山区,70年代已形成日产矿石1万t的规模,1989年已扩大成日产矿石能力3万t,第三期建设接着扩大开采能力,并建设北山采区。2000年将开发德兴矿田的另一个大型矿床富家坞矿区,届时德兴矿田将成为世界超大型露天铜矿之一。目前南山露天采场,采纳汽车运输,横向采剥法。此外,露天开采矿山还有江西永平铜矿、广东石 铜矿两个大型矿山。永平矿山采纳开沟开拓,横向推进,石 矿山在-44m以上采纳汽车固定干线运输。
还有的矿床,先是露天采矿,后转进地下采矿。甘肃白银厂铜矿的折腰山、火焰山两矿区,即是这种开拓方式。1959年两个矿开始露天采矿,采纳永久汽车路堑的布线方式上部回返,下部螺旋直进开拓。现露采已闭坑,转进地下开采深部矿体。
我国有金属露天采矿技术装备和爆破技术取得了长足的进步。现在大中型露天矿的装备转向大型化、高速化开展,已到达国外露天矿的80年代装备水平。如研制成功的KY型和YZ型牙轮钻机,SQ型和KQG型高风压潜孔钻机,已实现产品系列化。国产的8~12m3电铲已填补了重型铲装设备的空白。SH和CH型重型自卸式矿用汽车性能良好,电动轮汽车已批量生产。矿用新型、和爆破技术开展迅速。多种适合露天矿不同类型作业条件的非电导系统日臻完善。其中多项产品和技术已到达世界先进水平,并已输出国外。
由于采矿技术进步和加强技术治理,使劳动生产率有了明显提高。如江西铜业公司露天矿全员劳动生产率80年代初1653[t/(人·a)]到90年代提高到8342t/(人·a)。广东石 铜矿由80年代初2746t/(人·a)到90年代提高到4467t/(人·a)。矿产资源也得到有效的利用,采矿损失率、矿石贫化率也有明显的下落。采矿损失率从1990年的3.84%到1996年落到2.33%。
三、选矿与加工技术
目前,我国勘探和开采的铜或铜多金属矿床,大局部铜矿石都要通过选矿富集成铜精矿才能冶炼成铜金属。铜矿选矿方法要紧有浮选、磁选、重选等方法或湿法冶炼等。为正确选用各种选矿方法和合理制定选矿工艺流程。需要事先研究矿床物质成分,查明矿石自然类型,鉴定矿石物质组成、结构构造、嵌布粒度和矿物可选性能以及有益有害元素赋存状态等。
矿石自然类型一般按其氧化铜和硫化铜的比例不同划分为三种类型:硫化矿石(含氧化铜在10%以下)、氧化矿石(含氧化铜在30%以上)、混合矿石(含氧化铜在10%~30%)。
不同矿石类型那么用不同选矿方法:单一硫化矿石常用浮选方法。多金属硫化矿石,针对矿石组分特性而分不选用混合浮选法、优先浮选法、混合优先浮选法、浮选和重选联合选矿法、浮选和磁选联合选矿法,以及浮选和湿法冶炼联合处理等。氧化矿石选矿,一般用浮选与湿法冶炼联合处理或用离析法与浮选联合处理;含结合式氧化铜高的矿石,一般用湿法冶炼处理。混合矿石选矿,通常用浮选法,它能够单独处理,或与硫化矿石一起处理;也能够采纳浮选和湿法冶炼联合处理,即先用浮选法选出铜精矿,再将浮选后的尾矿用湿法冶炼处理。
铜精矿质量(含铜品位上下和伴生有益有害组分等)对冶炼生产能力、能源消耗和经济效益等有直截了当妨碍。如贵溪冶炼厂,当进炉铜精矿品位为14.3%时,年产铜5万t,精矿品位提高20%后,年产阳极铜可达7万t,1991年实际处理精矿品位21.4%,年产阳极铜8.33万t。但在选矿过程中提高精矿品位往往会使选矿回收率落低,因而精矿品位与回收率要合理确实立。近年来我国选矿技术水平不断提高,使选矿技术经济指标和精矿产量也随之提高(表3.7.8)。
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铜矿石冶炼方法要紧有火法冶炼、湿法冶炼。依据矿物原料性质和有害组分锌、砷、氟、镁等含量、赋存状态而采纳不同的冶炼方法。
火法冶炼是常用的炼铜方法,又分为鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、闪速炉熔炼、诺兰达连续炼铜法等。湿法冶炼要紧用于处理氧化矿石或含自然铜不高的单一矿石。由于使用的浸出剂不同,又分:硫酸浸出法,用以处理二氧化硅含量非常高的酸性氧化矿石;氨浸出法,用以处理含多量碱性矿物的氧化矿石或自然铜贫矿;细菌浸出法,用以处理低品位硫化矿石。
四、环境保卫
矿山在采矿、选矿过程中,有废水、废渣、尾矿、粉尘和噪声等对生态环境造成污染。如铜矿选厂的废水常含有浮选药剂、金属离子和悬浮物等,假如不进行处理而超标排放会危害人的健康;水中重金属超过一定数量时,可使鱼类等致死;悬浮固体会妨碍阳光的透射,妨碍到水的自净作用及水生物的光合作用。因而,采选环境保卫、治理已引起社会关注。
近年来我国对矿山废水、尾矿、粉尘等治理取得了一定的进展。
废水治理成效显著。目前,矿山对废水治理的方法有:提高废水复用、调整选矿药剂制度、自然净化处理、混凝法处理、中和法处理、氧化法处理、生物处理和从废水中回收等方法,均有一定效果。如寿王坟铜矿山选厂原排放水1万m3/d,自开掘回水隧洞实现废水闭路循环使用后,使废水排放落低到2000m3/d,废水利用率到达80%。
尾矿治理有方。许多铜矿山都建立了对比稳定的尾矿库。五六十年代建立的不稳固或年久失修的尾矿坝,大局部已加固、加高,防止尾矿流失对环境的妨碍。很多矿山对尾矿库通过“平坦-覆土-植被〞进行复垦造田,对防治尘害起到了积极的作用,既保卫了环境,又取得了经济效益,一举两得。如中条山篦子沟铜矿尾矿库的复垦工程非常有代表性。莫家洼尾矿库复垦造田,覆土10万m3,造田21.3万m2,种植2000余棵杨树、秋桐、洋槐等,并在垦区内还试种了粮食作物和经济作物以及蔬菜、瓜果等,既取得了显著的经济效益,又保卫了环境,水蚀与风蚀得到有效操纵,调整了小气候。
尾矿不是废物。尾矿中有很多有益有害元素,通过综合开发、综合利用、变废为宝,变害为益。如红透山铜矿选厂采纳常用的黄药和松醇油,从含硫为6%~8%的尾矿中回收了硫精矿。尾矿还可作建筑材料,以含石英为主的尾矿可用于生产蒸压硅酸盐矿砖。石英含量99.9%,含铁、铬、钛、氧化物等杂质低的尾矿可用作生产玻璃、碳化硅等的要紧原料。尾矿还可作为充填井下采空区的物料,红透山铜矿、铜录山铜矿等利用尾矿充填井下采空区,取得较好效果。

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