甘肅省禮縣李壩金礦地質特征及開采技術條件研究

丘添偉

禮縣李壩金礦位于甘肅省禮-岷成礦帶，屬于大型金礦床。礦床形成主要受燕山期巖漿活動影響，屬于地下熱鹵水充填交代型金礦床，主要受構造破碎帶控制。近年來伴隨著國家對黃金資金開采力度的加大，李壩金礦床憑借良好地質找礦效果獲得了關注，因此應加強金礦地質特征及開采技術條件研究，為深入挖掘金礦潛在的經濟效益奠定基礎。

1 礦區地質特征

1.1 地層

禮岷金礦帶屬中秦嶺陸緣盆地，礦區出露地層以泥盆系中統李壩群（D2lb）西漢水組（D2x）和石炭系中統下加嶺組（C2x）為主。與此同時，東南方向零星分布中下侏羅統（J1-2）、古近系（E）和新近系（N）地層。礦區內第四系（Q）較為廣布，多位于河流、溝谷等地帶。從礦區地層分布來看，主要出露地層包含三個亞層，擁有類似構造和礦物成分，由淺變質細碎屑巖構成，僅部分礦物含量存在差別。

1.2 構造

礦區為褶皺加斷裂構造，地層展布由次級褶皺構造控制，包含北西向、北北西向、近東西向三組斷裂，礦體生成受多切層控制。褶皺構造與地層擁有大致相同的走向，為北西—南東向，樞紐位置的產狀處于水平狀態。相較于區域地層，斷裂構造呈現出地球化學異?，F象，促使金及金成礦相關的Ag、As、Sb 等元素加速遷移，在有利成礦位置富集。

1.3 巖漿巖

礦區內并未發現出露巖體，但巖脈發育，以云斜煌斑巖脈、花崗閃長巖脈為主。部分區域穿插閃長玢巖脈，與礦體關系不密。從總體上來看，巖脈長多在數米和數十米之間，寬度不超十米，規模不大。而沿脈呈不規則狀，與礦體伴生，長軸分布與礦區構造線相符。

1.4 變質作用

礦床形成主要受礦區熱變質和區域變質兩種作用影響，在區域巖漿活動強烈的情況下，熱接觸變質作用發育廣泛分布。而區域變質主要為綠片巖和角閃巖的低-中級變質作用，在原李壩群沉積地層變為板巖和變粉砂巖組合體后，同時受熱接觸變質作用影響，巖體周圍區域變質程度加深，構成角巖化帶，內部巖石為斑點和變斑狀。而礦化點和礦床，則多分布在斑點構造帶中。在礦區周圍，則發生了黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化等圍巖蝕變。其中，黃鐵礦化發育普遍，為主要蝕變類型，與金礦化關系密切，其次與之關系密切的包含絹云母化、浸染狀硅化和毒砂化。從空間上來看，礦化發育程度與蝕變強弱正相關。而蝕變帶由中心向兩側出現蝕變逐漸減弱的趨勢，礦化程度也隨之下降，因此礦體主要賦存在蝕變帶中心位置。

2 礦床地質特征

在礦區26 號、7 號、6 號礦帶，共圈定133 條礦體，包含2 條大型礦體和8 條中型礦體，其余為小型礦體。3 個礦帶沿著從北至南方向，呈雁列式分布。兩條大型礦體為26 號和6 號，分別位于對應編號礦帶。其中，26 號礦體主要受F29 斷裂蝕變帶控制，在近東西向位置產出。6 號礦帶處于礦區南部，受F3 斷裂破碎帶控制，在北西西向產出。

2.1 主要礦體特征

礦區26 號礦體賦存于F29斷裂破碎蝕變帶，周圍分布粉砂質絹云母板巖及其夾變細砂巖，同時分布粉砂質絹云母綠泥石板巖及其夾變細砂巖、夾斑點狀板巖。礦體擁有良好連續性、完整性，長750m，分布于83 線～155 線，賦存標高1417m ～1983m，走向85°～90°，向北傾斜，平均傾角為80°。礦體出露長520m，延深多為530m，最大為555m 米。從礦體品位來看，礦體品位等值線最高為12.03×10-6，最低為0.50×10-6，平均達到2.08×10-6，變化系數為43.36%，擁有均勻含量。礦體中間部位地層較厚，兩側變薄，平均厚34.05m，變化系數為65.64%。在83線～135 線，局部礦體厚度較大，通常達到35m，最大為85.48m，向東線開始逐漸減小，最小僅1.04m。礦體內廣泛分布夾石，巖脈較為連續，最大長440m，延深230m，寬20m。周圍圍巖內夾石分布不連續，長度通常不超160m，深不超260m，厚度不超50m。夾石和周圍含礦部分的巖體巖性接近，以板巖、變細砂巖等為主。礦體上、中、下盤存在沿脈產出，但不連續。

6 號礦體位于55 線～32 線，賦存于F3 構造帶，受斷裂控制。從空間分布來看，與斷裂擁有相似層狀，礦體長946m，延深403m，標高在1558m ～2133m 之間，走向在90°～130°范圍，在32 線～31 線為北西西向，其余為近東西向，呈波狀彎曲走向，局部呈弧狀突出。礦體整體向南陡傾，傾角在83°～89°之間，產于斷裂蝕變帶周圍，巖性與周圍圍巖等接近。局部礦體存在不連續巖脈產出，巖石存在強蝕變，呈現出黃鐵礦化、硅化等特征。礦體平均品位為2.14×10-6，變化系數達到56.80%。礦體厚度在3.92m ～34.69m 范圍內，平均達到14.61m，變化系數為78.65%，相對穩定。沿著走向和傾向，礦體呈現出膨大、收縮、分枝復合及尖滅再現變化，整體較連續，但在15 線和20 線出現自然天窗，總體礦化較富集，擁有較高品位。

2.2 礦石質量

2.2.1 類型

礦石以黃鐵礦為主，其次為黃銅礦、閃鋅礦、黑鎢礦、毒砂、方鉛礦等。從脈石礦物類型來看，主要包含絹云母、石英，長石綠泥石、碳酸鹽等礦石較少。從金礦礦石多元素組成情況來看，金含量達到1.74%，銀的含量達到1.59%，鐵含量達到5.18%，另外含有氧化鈣、氧化鎂等多種元素成分。在找礦過程中，可知硫化物和金礦化的關系密切，通過對礦石中鐵的物相變化展開研究，掌握鐵在硫化物、氧化物等物質中的賦存狀態和轉化比例等，能夠為礦石選冶加工帶來較大影響。結合以往經驗，將根據鐵元素在礦石中的氧化率進行礦石氧化程度衡量。而黃鐵礦屬于原生的硫化物礦石，氧化程度較高說明賦存的金裸露程度越大。因此黃鐵礦作為最主要金屬礦物，同時也是主要的金載體礦物，擁有不同的結晶世代。早結晶的黃鐵礦多為立方體晶形，至少包含五角十二面。而晚結晶的礦體則呈現出細脈狀分布，沿著裂隙充填，粒徑在0.005mm ～1.2mm 范圍內，為黃白色的均質體。金作為獨立礦物存在，同時存在類質同象和吸附金，在各粒徑中分布較均，在0.45mm 以下各粒級均處于富集態。相比較而言，0.076mm ～0.037mm 粒徑的富集度較高，根據氧化程度、有害組分、巖性種類、金賦存態等各方面進行評價，最終將礦石歸為中硫化物微細浸染型金礦石。

2.2.2 礦石構造

根據有色金屬劃分標準和以往實踐經驗可知，通常將氧化率超70%的視作氧化礦，其余為原生礦。從礦石構造來看，礦區氧化帶發育深在0mm ～25m 之間，下部屬于原生礦石。對主要礦帶氧化帶特征展開分析，確認26 號礦帶礦石為原生硫化氧化礦石，呈現出粒狀、柱狀、鱗片狀、溶蝕結構等結構，粒狀包含自形、半自形和其它形狀，總體為青灰和灰白色。從礦構造來看，主要為浸染狀，其次包含斑點狀、脈狀等。而浸染狀礦石以黃鐵礦和毒砂為主，呈現出稠密或稀疏分布狀態。斑點狀構造主要為細粒的黃鐵礦，交代石英、云母等構成斑點，呈現出平行片理定向分布態勢，斑點直徑在0.5mm ～3mm 之間。氧化礦石包含它型粒狀結構、交代殘余等結構，顏色為黃褐色、紅褐色等，構造為蜂窩、粉狀等。礦石重量較輕，帶有疏松多孔特點。從脈狀和網脈狀構造來看，黃鐵礦、毒砂等還有兩種脈狀分布，褐鐵礦等沿著風化裂隙分布。此外，黃鐵礦沿著云母、綠泥石脈的條帶交代位置形成，呈現出平行片理分布狀態。而黃鐵礦化、板巖等被破碎后，呈現出角礫狀構造。根據氧化帶形成原因可知，一種長期受地表風氧化作用影響而形成的礦帶，多數在礦床上部分布，與下部原生帶界限清晰，層位和厚度穩定，如山坡等位置厚度通常在15m ～20m 之間，溝谷中厚度較大，賦存的金礦容易開采。而另一種氧化帶與地表水沿著破碎帶進入地下深部有關，促使深部礦體和圍巖周圍得以被氧化，因此形成的氧化帶沿著破碎構造傾向分布，將深入硫化帶內部。但由于氧化不徹底，將出現與混合帶等相互交錯現象，分布范圍窄，開采相對困難。在6 號礦帶深部150m ～280m 位置，就形成了該類氧化帶，氧化率達到40%左右，局部深度能夠達到480m，氧化率則在50%～71%之間，規模較小，難以單獨圈出。

2.2.3 礦物成分

在找礦的過程中，對金礦進行開采，主要需要確認礦石中金的含量和賦存狀態，以便為后續找礦、選礦等作業開展奠定扎實的基礎。

以金為主對礦石礦物成分展開分析，可知自然金嵌布粒度小，分布不規則，主要賦存在黃鐵礦中，呈現出渾圓狀、麥粒狀、短柱狀等包體形式，部分嵌布在裂隙或脈石礦物顆粒之間，但總體上包體金占有率較高。金以黃鐵礦為主要載體，其次為毒砂和石英。作為主要載金礦物，黃鐵礦成礦階段劃分為I 段～IV 段，中間兩個階段形成的礦石擁有較大的含金量，前后兩個階段形成的礦石含金量相對較低。通過肉眼觀察，確定粗粒黃鐵礦含金量稍，浸染狀的礦石含金量大，礦石品位較高。在粗粒黃鐵礦中，少量摻雜浸染狀黃鐵礦，總體品位較低。通過對巖礦進行鑒定，可知黃鐵礦粒度在0.01mm ～0.1mm 范圍內的含有金元素，同時自然金多處于包裹態，位于礦體邊緣部位，部分位于礦晶體空穴和裂隙中。從毒砂中金的分布來看，同樣位于邊緣或內部裂隙。在石英晶體中，自然金多處于微裂隙中，如果為石英團塊則自然金多處于邊緣部位。從總體上來看，自然金不規則產出占比達到39.5%，粒度稍短，呈現出短柱、長條等狀態，主要以包體金形式產出，占比達到87.5%，其余粒間金、裂隙金的占比基本不超10%。自然金粒度達到+0.010mm 的約占14.12%，多數粒度在-0.010mm ～+0.005mm 范圍內，粒度不超0.005mm 的占比達到32.94%。由此可見，通過磨礦形式無法對自然金進行有效分離，因此在選礦過程中需要對黃鐵礦等承載自然金的礦石進行充分回收，達到提高選礦回收率的目標。采用氰化方式進行選礦，則需要對礦石進行細磨處理，達到提高自然金浸出率的目標。

從礦石中其他元素的占比情況來看，包含Ag、S 等有益元素。其中，Ag 元素的占比將隨著金含量的增加而減小，同時礦石中Ag 元素的含量比金大。在金含量超出1.5×10-9時，Ag/Au 比值曲線變化較為緩慢，此時可能出現金含量超出Ag 的情況。從S 含量來看，礦石也可以達到綜合評價指標要求，盡管許多有益元素的含量較低，但從以往找礦勘查成果來看，能夠完成Ag 等物質回收，因此礦石開采具有一定經濟效益。此外，礦石中含有一些有害組分，主要為As，含量達到0.25%，總體上來看對選礦的影響不大。

2.3 圍巖

礦區出露的部位屬于中泥盆統李壩群，屬于三亞層構造，各層均分布有礦體。其中，首個亞層位于礦區南部，主要為絹云母綠泥石板巖，呈現出深灰色，夾帶少量的變細砂巖。第二層主要為粉砂質絹云母板巖，夾帶少量變細砂巖，呈現出灰色和灰綠色。第三個亞層礦物成分與第二層接近，但含量存在差異，呈現出深灰色和灰黑色。

3 礦床開采技術條件

3.1 水文地質條件

勘查區位于秦嶺山系，地勢陡峻，海拔標高在1805m ～2180m 之間，屬中、低山區，地形切割達到中～壯年期。周圍分布長江水系，河谷呈北西～南東向展布，次級溝谷多沿東西向展布。自第四系以來，礦區處于抬升階段，河谷狹窄，寬在50m ～100m 之間，兩側形成規模不大的洪積扇，谷底基巖多出露。受上盤發育次級斷裂構造控制，廣泛出露碎屑巖，與次級含礦斷裂構造構成基巖裂隙含水系統，被酒店—李壩背斜核部分割為南、北兩個單元。被帶狀展布碎屑巖進一步分割，形成獨立次一級水文地質單元，經F1 斷裂破碎帶貫通后，保持水力聯系，構成基巖裂隙無壓-承壓水含水層。含水層帶有中等-強富水性，分布不均。

在東部王河一帶，斷裂破碎帶與地表水和第四系松散孔隙水聯通，但并非主要充水因素，同時第四系含水層較薄。地下孔隙潛水受大氣降水、上游基巖裂隙水、地表水側向補給等多種因素音響，補給量充沛，主要排泄方式包含孔隙徑流、蒸發、下降泉等。礦區所在區域為隴南北部暖溫帶濕潤氣候區，根據地方氣象資料可知年均降雨量達到489.9mm，年變率在15%～20%范圍內，降水分配不均，多集中在6月～9月，占全年降水量64%，暴雨集中且頻繁。而首采地段位于6 號礦帶1800m 等位置，坑涌水量較小，露天涌水量較大，而26 號和6 號礦帶最大涌水量分別為4.06×104m3/d 和2.84×104m3/d?？芍摱谓鸬V體處于床面1700m 以上，露天采礦將面臨暴雨匯入、地表水和孔隙水倒灌等問題。但從總體來看，礦床開采時遭遇的地下水以裂隙充水為主，將通過頂底板直接進水，需布設抽水設備排水，水文地質條件簡單。

3.2 工程地質條件

礦床出露巖層主要為碎屑巖和砂礫巖，均為層狀巖類，另外分布花崗巖、煌斑巖等巖類。按照《礦區水文地質工程地質勘探規范》（GB12719-2021）評價巖礦體質量，可知粉砂質板巖等巖石質量處于Ⅳ～V 之間，巖體質量除原生金礦石為質量差Ⅳ，其余均為中等質量III，因此在巖層中進行井巷掘進，周圍圍巖巖體較穩定，不會輕易發生坍塌、冒頂等工程地質問題。針對IV圍巖進行掘進，需要加強圍巖支護，以防頂板坍塌等事故發生。

從礦區出露邊坡土質情況來看，主要包含土質和巖質兩類斜坡，前者由風積黃土、人工棄土及碎石類土等構成，后者主要包含粉砂巖夾粉砂質板巖、粉砂質絹云母綠泥石板巖。兩種斜坡保持上下組合關系，上部為土體。采用條塊分割法對邊坡穩定性展開評價，可知結構面交點處于天然斜坡面投影弧外側，交線傾角平緩，無出露點，不會將邊坡巖體切穿，較穩定。采礦場巖石為弱-強風化且節理發育的板巖，根據工程經驗可知，在邊坡存在軟弱結構面情況下，邊坡角過大將引發滑坡等地質災害，因此在露天礦開采期間要求順向型邊坡最終坡度不超43°，逆向型不超45°，斜向型不超35°。綜合分析可知，工程地質以層狀巖類為主，礦床開采條件為中等。

3.3 環境地質條件

從工程環境地質條件來看，工程初建時期將產生較多礦坑生產廢水，經過處理后可用于礦區抑塵和綠化，對地表水的影響較小。地下開采時通過礦井疏干排水，容易導致地下水資源受到污染，形成以礦井為中心的漏斗區引發地下水位下降問題。根據地下水分布可知，以基巖裂隙潛水和松散孔隙潛水為主，將對首采高程以上水力關系產生影響。但王河西段地下水不發育，主要通過地表降水補給，因此疏干不會影響地下水動態補給。在河谷地段，開采時將與地表水溝通，可能引發水文環境問題。礦床開采棄渣以硅酸鹽為主，屬于一般固廢，在棄渣場中堆放時化學性質穩定，含有的Cr、Ni 等有害元素含量低，多處于氧化或硫化態，遇水難溶，對水環境基本無影響。

從地質災害情況來看，礦床位于多個地震區和地震帶重疊區域，地塊構造運動以振蕩性抬升為主，從全新世后期以來相對穩定，但存在微弱抬升。按照《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015）進行評價，礦區達到8 度抗震烈度，地震動峰值加速度為0.20g，發生塌陷、地裂縫等災害的幾率不高，危險性較小。受降雨、爆破等因素影響，采礦場順向型邊坡可能出現巖質滑坡，其他邊坡在坡度超60°時才會誘發崩塌等地質災害。礦區廢石堆較多，遇強降雨可能引發泥石流災害，但可能造成的損失較小，危險性不大。而礦區主要污染為爆破粉塵，可以采取措施進行防治。從總體上來看，礦區環境地質屬于中等水平。

4 結論

從甘肅省禮縣李壩金礦地質特征來看，地層分布和構造相對簡單，脈巖與礦體伴生。主要礦體分布較連續，26 號礦體厚度不均，6 號礦體厚度較均勻，礦石品位均較高，且為原生礦石，金主要以包體形式賦存在黃鐵礦中，其次為毒砂和石英。結合礦區水文地質、工程地質及環境地質條件可知，礦區開采技術條件達到中等水平，在露天采礦過程中需布置抽水設備解決涌水問題，合理設置邊坡角預防邊坡滑塌等災害發生，在地下施工時加強IV 類圍巖支護，從而保證礦山開采作業順利進行。