遵义毛石镇芭蕉地区钼镍多金属矿水文与矿体地质特征分析

遵义毛石镇芭蕉地区钼镍多金属矿水文与矿体地质特征分析

袁孝刚

贵州省有色金属和核工业地质勘查局三总队 563000

摘 要：矿产资源是社会经济发展的物质基础,钼镍矿是我国特有的新型矿产资源，广泛分布于在我国云贵川、湘西以及浙赣地区。贵州遵义毛石镇芭蕉地区钼镍多金属矿丰富。全面掌握该区域的地质环境，有助于对钼镍多金属矿的科学开发。文章就矿区的水文地质以及矿体特征进行了详细分析，为后期矿产资源开发提供参考依据。

关键词：毛石镇芭蕉地区；钼镍多金属矿；水文；地质特征；

一、矿区地质环境背景

遵义县毛石镇芭蕉地区钼镍多金属矿项目区位于扬子准地台黔北台隆毕节北东向构造变形区之松林穹窿北部之北西翼。区域构造属川黔经向构造带的一部份，南北向构造体系及北东向构造体系构成区域构造格架，南北向构造体系由宽缓复背斜和陡窄的复向斜及与之成生相联系的断裂构成，为典型隔槽式褶皱。北东向构造体系多局限于南北向构造体系中，它由一系列北东向褶曲及与之相伴生的北东向扭性断裂所组成。二者构成在走向上呈弯曲奇异的“S”型或反“S”型的褶曲构造，其褶皱有鸭溪向斜、松林—岩孔背斜、中枢背斜。松林穹窿是区内最大的背斜构造，长 20km，宽 14km，轴向在东段呈北东向，向西延伸转为北西向。轴部地层为前震旦系及震旦系，两翼依次为寒武系、奥陶系、二叠系等地层。轴部地层倾角 6～12°，翼部为 7～25°，基本近于对称，形成一开阔背斜构造。地层大体呈单斜产出，地层产状：倾向 30°～320°，倾角 6°～25°，一般 7～12°，矿区内未见大型褶皱构造，但在中部正断层贯穿整个矿区，该断层走向为北东～南西向，倾向北西，倾 角 65～75°，垂直断距 400～650m 左右，沿走向延长约数公里。对矿区镍（钼） 矿层的整体性造成了较大的破坏，使该断层两盘的镍、钼矿层整体开采带来了巨大的难度。全面掌握矿区水文地质特征，对矿产资源的科学合理开发。

二、矿区水文地质特征

1、含水层、隔水层特征

（1）第四系（Q）孔隙含水层

主要分布于斜坡、山间低洼地，各冲沟的沟底及沟床两侧缓斜坡地段，主要为耕植土、粘土、砂、砾石，陡坡下局部地段风化碎块、块石，厚度极不均一。地表未见泉水点出露。该层具透水性，含孔隙水，富水性弱。

（2）寒武系中上统娄山关组（∈2-3ls）岩溶含水层

出露于矿区北西角，北西外围，处于桐梓河流域的支流牛渡河流上游。主要为一套中厚层～厚层状白云岩，含泥质白云岩。厚度大于 200m，经对矿区及附近调查，仅见一个泉水点，流量小。矿层位于该层下伏地层，地层总厚 800m 以上，且有∈2g、∈1j、∈1m、∈1n等隔水层所隔，未来矿山开采，矿井只要不从该层进入，破坏其下的隔水层，对矿井充水无影响。

（3）寒武系中统高台组（∈2g）裂隙含水层

出露于矿区北西，经调查矿区内未见泉水点，为薄层含云母泥岩、粉砂质泥岩为主，间夹砂、泥质白云岩。厚度 40～80m。经综合分析，该层富水性弱，但由于厚度薄，隔水性相对较差。矿层位于该层下伏地层中，下伏地层厚度大于 700m 以上，未来矿开采，只要矿井不从该层进入或破坏该层，对矿井充水无影响。

（4）寒武系下统清虚洞组（∈1q）岩溶裂隙含水层

出露于矿区中部偏北西一带，F2 断层在矿区大部地表穿过该层，但出露尚全。主要为厚层块状灰岩、白云岩为主，厚 130～180m。矿区内未见泉水点，4个干溶洞，主要分布于该层与金顶山组接触处。主要为季节性排水的通道，尤其是 02 号溶洞，四周高，汇水面积大，并仅此一出水口。综合分析，该层富水性强，地下水以岩溶管道水为主。该层为矿层上覆地层，并有金顶山组和明心寺组、牛蹄塘组隔水层阻隔，隔水层厚度大于 600m，因此未来矿山开采中，对矿床充水的可能性小。但矿区 F2断层的存在，在对 F2 北西盘矿体（层）的开采时，可能揭穿 F2 及其上覆地层，该层可能对矿床充水产生影响。

（5）寒武系下统金顶山组（∈1j）裂隙含水层

出露于矿区中部偏北西及北东少量，上部为灰绿、黄绿色粉砂质页岩、云母质粉砂岩夹灰岩；下部为黄绿色粉砂质页岩、页岩夹灰色粉砂岩、豆状灰岩。厚度130～170m。据地面测绘，补给条件差，主要以面状渗入补给为主，地下水赋存于裂隙之中，具近源排泄特征，径流方向主要受地形控制。经调查，矿区内未见泉水点。在钻孔施工中部分揭露了该层。钻进过程中冲洗液消耗量小，回次水位无异常现象。取出的岩芯较完整。总体上，该层补给条件差，地下水主要赋存于风化、构造裂隙之中，具有当地补给当地排泄特点。富水性弱。从空间上看，该层是矿床的间接顶板充水含水层，但由于其下有多个隔水层(弱含水层)相隔，故与矿床充水关系不大。

（6）寒武系下统明心寺组（∈1m）裂隙含水层

分布于矿区大部，出露面积大。分布于山峦斜坡和沟谷处。为灰、青灰、灰绿色钙质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、页岩。其中中上部夹深灰色厚层状生物灰岩，方解石脉较发育。厚度为 340～370m。标高 1267m 在所施工的 15 个钻孔中均有揭露该层,钻进中使用的冲洗液为清水，表现为正常循环，消耗量较弱，回次水位也未出现异常。

总体上，该层下部泥、页岩厚度大于 200m，含水介质为裂隙，补给条件差。地下水赋存于裂隙之中。泉点主要由上层滞水排泄而形成，流量小，反映弱富水性特征。该层富水性弱，亦可视为一相对隔水层。从空间位置看，该层已构成了矿床间接顶板充水含水层。未来矿区采取充填法采矿时，对矿床充水关系不大。

（7）寒武系下统牛蹄塘组（∈1n）裂隙含水层

分布于矿区南东部，出露较完全。主要为黑色、黑灰色薄～中厚层状含炭质泥岩为主，见较多炭质板岩、砂质泥岩等，底部为透镜状硅质磷块岩层、含钒炭质泥岩层、镍(钼)多金属矿层等，厚 130～160m。经调查地表泉水点，水流量为0.34～0.56l/s，出露标高 1200～1245m。综合分析该层富水性弱，由于厚度较大，隔水性能良好。矿层位于该层底部，未来矿山开采过程中，顶板以上地下水可直接进入矿坑，对矿床充水产生影响。

（8）震旦系下统灯影组（Zbdn）岩溶裂隙含水层

分布于矿区南东部及外围，是松林穹窿背斜近核部地层之一，出露较完全。为浅灰、灰白色中厚层状微晶白云岩、纹层状白云岩、藻白云岩等，在矿区范围内顶部常见硅化及硅质岩（厚 0～6m），厚度大于 200m。据调查，地表泉水流量 0.22～1.89l/s，出露标高 1095～1190m。大气降雨和地下水的主要流向南东和由南西向北东径流，集中汇集于混子河上游，混子河位于矿区南东 500m～2500m，是矿区及周边的汇水地，标高 940m～959m。钻孔在揭露该层 1～2m，未见较大岩溶、仅部份钻孔见少量溶蚀面及溶孔，水位及消耗量无明显异常发生。经综合分析认为，该层富水性强，地下水以岩溶管道水为主。

2、构造断裂对矿床充水的影响

矿区内地层呈单斜产出，地层产状：倾向 30°～320°，倾角 6°～25°，一般 6°～8°，由于 F2 断层的分割，使矿区分为北西盘矿块和南东盘矿块。F2 为正断层，铅直断距 400～650m，规模较大，使北西、南东两矿块落差达400～650m。南东矿块与露头线相连，埋藏较浅，资源量：26.43 万吨，可满足3万吨规模服务年限 8～9 年，在断层接触处，主要为上覆金顶山组、明心寺组裂隙含水层（隔水层），对南东矿块的充水可能性小。但若对北西矿块开采时（矿山建成较长时间后），由于其矿层在断层接触带上，主要为 Zbdn 岩溶裂隙含水层接触，应探明该断层的导水性和对矿床充水的影响。

3、地表水对矿床充水的影响

区内地表水体为混子河流，该河流发源于矿区西南部，由南西向北东径流并顺矿层底板 Zbdn 走向径流，流量较大，河床标高 940～959m，矿区南东矿块多在950m 标高以上，矿区距该河流 500～2500m，对矿床充水无影响。

4、矿坑及老窑水文地质

区内沿矿层露头线一带分布有老窑，本次调查 4 个，据当地村民介绍和实地调查，一般开采斜深大多数小于 50m，而且无水居多。

5、充水因素分析

地下水：∈1n 直接充水含水层：开采矿层赋存于∈1n 中，故∈1n 为矿床直接充水含水层，采矿过程中，该层地下水将通过大面积的采巷直接进入矿井，对矿床充水造成一定影响。Zbdn 间接底板充水含水层：顶界距矿层 5.07～7.75m，构成了矿床的间接底板充水含水层，其地下水将可能通过局部地段之构造破碎带或岩溶裂隙发育带向矿床充水。

老窑水：矿区内的老窑虽然较多，但开采深度不大，开采中可能遇老窑突水较小。

大气降水：大气降水是地下水的补给源，而成为矿床充水的间接因素。地下水量与降水呈正相关，雨季矿井涌水量增大，旱季矿井涌水量减小。

综上所述，F2 断层南东盘矿块位于当地侵蚀基准面之上。矿区内矿床的主要充水含水层为寒武系下统牛蹄塘组（∈1n）和震旦系灯影组（Zbdn），前者富水性弱，后者富水性中等至强。季节性冲沟对矿床充水影响小；断裂破碎带有导水向矿床充水的可能；地表水体与底板充水含水层联系密切。矿山可分为以裂隙含水层（间接顶板）充水为主、顶板进水为主、水文地质条件简单的裂隙充水矿床和以岩溶含水层（间接底板）充水为主、底板进水为主、水文地质条件复杂的岩溶充水矿两类。前者矿体位于当地最低侵蚀基准面之上，牛蹄塘组（∈1n）为矿床充水的主要因素，水文地质条件较简单；后者矿体（矿区 F2 北西盘）位于当地最低侵蚀基准面以下，震旦系灯影组（Zbdn）为矿床充水的主要因素，地表水体在震旦系灯影组（Zbdn）地下水受疏干产生降落漏斗的情况下，可能补给地下水，水文地质条件复杂。

三、矿体地质特征

1、矿体特征

含矿层位于牛蹄塘组底部，钼、镍矿产于含矿岩系之薄层状黄铁矿型钼、镍等多金属层中，与围岩界线明显。厚 0.03～0.06m，平均厚 0.04m。全矿区矿层较为稳定，呈似层状产出，倾向 30～320°,倾角 7～12°。矿体最大厚度为 0.06m，最小厚度为 0.03m，平均厚度 0.039m。矿石化学组分含量为： Mo3.98～7.59%，平均 5.63%；Ni1.12～4.47%，平均 2.84%，如下图1所示。

图1 钼矿矿层

2、矿石质量

1）矿石矿物组成

除黄铁矿外，主要金属矿物有针镍矿、胶硫钼矿，其次有黄铜矿、闪锌矿、铜兰等。非金属矿物有炭质、粘土矿物、粉砂状碎屑物、胶磷矿、方解石、重晶石、石英、石膏等。尚有镍钒、水绿矾等表生矿物。

黄铁矿：原生黄铁矿（含少量镍）粒径 0.002～0.02mm，主要呈显微莓球，少量呈他形细晶，一般分布在含炭质较高的砾屑及层纹石的纹层中。成岩后生黄铁矿成他形、半自形、自形单晶或成斑块状，脉状、不规则状分布，有与针镍矿共生成脉状。显微镜下统计矿物含量为＜35%。

针镍矿：原生针镍矿粒径 0.003～0.005mm，他形微晶和少量显微莓球，与黄铁矿共生，分布在层纹石中与炭泥质组成相同纹层。后生针镍矿粒径 0.10～0.40mm，呈他形晶粒状、针状、板状或脉状常充填于岩石孔隙中。个别见针镍矿包裹黄铁矿或与锑硫镍矿共生。统计含量 2～15%。

锑硫镍矿：原生锑硫镍矿粒径＜0.03mm，与微晶针镍矿相间成纹层，后生锑 硫镍矿粒径 0.03～0.04mm，一般呈他形单晶稀疏分布，个别与针镍矿共生成连晶。统计含量 0～3%。

胶硫钼矿：电子探针定量分析结果，Mo：56.34%，S：40.66%，含少量杂质，以 MoS2 形式出现，为黄铁矿型镍钼矿石中最为主要的钼矿物。成非晶质或隐晶质似碎屑状、胶状集合体或成炭泥质砾屑的胶结物产出，其中常含有微晶黄铁矿。统计含量 1～20%。

黄铜矿：粒径大小悬殊（0.05～0.5mm），呈他形粒状或充填于矿石的裂隙中成细脉，多与胶硫钼矿等矿物共生。

闪锌矿：颗粒大小在 0.005～0.5mm，呈他形粒状、脉状或交代生物遗屑，与黄铁矿、胶磷矿共生。统计含量 0～1%。

炭质：较纯的炭质一般变质程度较高，在偏光显微镜下，反射色为灰白色，强非均质性，类似无烟煤，常与针镍矿、黄铁矿相间构成层纹石的纹层，有时组成砾屑之包壳或呈断续的纹层。炭质常与泥质、胶磷矿相混合成砾屑或为砂砾屑之胶结物，统计含量＜35%。

粘土矿物：以水云母为主，含少量高岭石及绢云母等。呈鳞片状及隐晶质，常为砂砾屑的胶结物。统计含量＜10%。

碎屑矿物：主要有粉砂状长石、石英，粒径 0.01～0.06mm，呈次棱状，部分被后生矿物所交代。统计含量＜10%。

胶磷矿：非晶质泥胶状与炭泥质混合成砂、砾屑或为胶结物。统计含量＜5%。

方解石：呈他形微晶胶结物或脉状产出。统计含量＜25%。

重晶石、石英、石膏等多充填于矿石孔隙或裂隙中成细脉状，统计含量＜2～5%。

2）矿石化学成分

矿石中含有 Mo、Ni、Fe、Ca、K、Na、P、V、Au、W、Cu、Ag、Pb 等二十余种元素，其中以 Mo、Ni、Fe 为主要元素，其含量均在 2%以上。

3）矿石风（氧）化特征

从工程揭露情况来看，矿区内氧化带深度在 2～8m，在氧化带地段，富含黄铁矿的“钼镍金属层”极易氧化流失，原生矿带与氧化带过渡地段为半氧化带，原生矿与氧化矿呈渐变形式，无明显界线。原生带到氧化带矿石变化的明显特征是碳质逐渐流失，颜色由黑色渐变为灰、黄色或浅灰色，由坚硬变为疏松直至粘土。矿石中的黄铁矿氧化后成为褐铁矿，硫钼矿、针镍矿氧化后发生迁移而留下褐黄色遗迹，矿石品位显著降低。因此，取自地表浅部的“钼镍金属层”中的样品，其分析的钼镍含量可能偏低，有贫化现象。而其上、下的含硅质粉砂岩、碳质页岩由于吸附其上“钼镍金属层”中流失的钼、镍，故虽从来未见钼、镍矿物存在，但其钼镍含量可达工业品位要求。

3、矿体（层）围岩和夹石

“钼镍金属层”主要产于牛蹄塘组底部，其顶板围岩为碳质泥岩、硅质页岩、 泥岩，底板为硅质、泥质磷块岩及粉砂质、碳质泥岩。矿体（层）一般不含夹石。

5、矿床共（伴）生矿产

伴生矿产有 V2O5、Ag 等。矿区内共生矿产主要为磷矿，位于下寒武统牛蹄塘组底部，震旦系灯影组（白云岩）假整合面上，岩性为灰黑色含碳质、硅质磷块岩。

4、矿石类型

按矿石的结构、构造特征，本矿区矿石可划分出以下三种矿石自然类型。条带状钼镍矿石：在砂、砾屑粘土岩中，针镍矿、胶硫钼矿与炭泥质和黄铁矿相间 2～3mm 组成条带和细纹，并与围岩层理近似平行。分布于矿层的顶部和 底部。 碎屑状钼镍矿石：在砂、砾屑粘土岩中，黄铁矿、胶硫钼矿呈球粒与炭泥质、 生物砾屑混杂构成碎屑状构造。分布于矿层的中部。竹叶状钼镍矿石：在砂、砾屑粘土岩中，黄铁矿、针镍矿、胶硫钼矿呈饼状、 棒状、环带状与炭泥质间断排列构成竹叶状。分布于矿层的中、下部。

参考文献

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