栾川矿集区钼矿尾渣与土壤中钼的迁移转化机理

为提供栾川矿集区所在流域下游水源地陆浑水库Mo污染的源头控制依据,开展了6座钼矿尾矿库尾渣和土壤的野外调查及三道庄尾矿库尾渣和土壤的Mo赋存形态分析和降雨淋滤试验,以探讨Mo在钼矿尾渣与土壤中的迁移转化机理。结果显示,尾矿库尾渣Mo平均含量为238.24 mg/kg,浸出液Mo含量达0.26 mg/L;土壤Mo平均含量为125.88 mg/kg;尾渣残渣态Mo占比97.71%,土壤残渣态Mo占比63.66%,可交换态和碳酸盐结合态分别占比22.35%和11.80%。酸-偏碱性降雨淋滤后,尾渣中残渣态Mo占比不同程度减少,中-偏碱性降雨更利于尾渣残渣态Mo向碳酸盐结合态转化,使之由淋滤前的1.19%分别增加到18.85%和24.14%,提高了尾渣中Mo的迁移性。酸性降雨时土壤铁锰氧化态和有机态Mo占比大幅度升高,其他形态Mo占比均一定幅度降低;中性-偏碱性降雨时土壤残渣态和有机态Mo占比升高,碳酸盐结合态和铁锰氧化态大幅度降低,表示酸性降雨可促进土壤中形成铁锰等钼酸盐,而中-偏碱性降雨可能有利于土壤中形成铁锰等氢氧化物和碳酸盐,阻碍了铁锰等钼酸盐的产生,一定程度上提高了Mo的迁移性。因尾渣和土壤矿物组成和理化性质不同,降雨淋滤下Mo在两者中的迁移转化机理存在一定差异,但总体而言,酸-偏碱性降雨均可促进Mo的迁移转化,从而影响水土环境。

花岗岩中黑云母地球化学特征对铟矿化的启示:以栾川矿集区鱼库‒石宝沟岩体为例

传统观点认为,铟常在锡多金属矿床中富集。但近年来发现,一些与花岗岩有关的贫锡多金属矿床中,铟也能够富集到一定程度。不可否认的是,无论在贫锡还是富锡的矿床中,铟的富集均与花岗质岩浆活动密切相关。然而,目前对于岩浆演化过程中控制In超常富集的因素尚不清楚。在花岗岩中,黑云母是Sn和In的重要载体矿物,其化学成分也可以有效反映岩浆成因及成岩物理化学条件。栾川矿集区的赤土店矿床为贫锡富铟的岩浆热液铅锌银矿床,其矿化与燕山期鱼库-石宝沟花岗岩关系密切。本文以鱼库-石宝沟花岗岩作为贫锡花岗岩的代表,对岩体中的黑云母开展了详细的矿物地球化学研究,并与华南典型锡铟矿化花岗岩中的黑云母进行对比。结果表明,鱼库-石宝沟花岗岩中的黑云母为镁质黑云母,华南锡铟矿化花岗岩中的黑云母为铁质黑云母-铁叶云母。且鱼库-石宝沟花岗岩中的黑云母具有较低的Sn、In含量,指示该花岗质岩浆贫锡和铟,而华南锡铟矿化花岗岩岩浆源区本身就富锡和铟。与鱼库-石宝沟花岗岩相比,华南锡铟矿化花岗岩起源于变沉积岩的部分熔融,且具有高温、低氧逸度、高挥发分的特征,这些物理化学条件对铟矿化有重要控制作用。而贫锡铟的鱼库-石宝沟花岗岩并不具备这些有利于铟矿化的条件,与之相关的矿床中之所以出现铟的富集,可能与后期地质事件使矿体中的In元素发生活化和再富集有关。

河南省栾川矿集区石榴子石资源及其开发前景

栾川钼多金属矿集区的石榴子石主要赋存于矽卡岩和角岩中,是成矿热液与围岩发生热变质和交代反应生成的,石榴子石以钙铝榴石为主,其次为钙铁榴石。含石榴子石矽卡岩和角岩型钼多金属矿石中石榴子石超过129640万吨,石榴子石矽卡岩中石榴子石含量60%~70%,在尾矿中的粒度多为320 nm,通过回收可以生产工业用的石榴子石产品,尾矿排放量减少50%,实现资源集约、节约利用。

地学多元多维信息建模及深部靶区优选——以栾川矿集区为例

河南栾川钼钨铅锌银多金属矿集区位于东秦岭地区多金属成矿带,区内中生代岩浆活动剧烈,是我国重要的钼多金属矿集区。以河南栾川矿集区为研究区,以成矿系统和地质异常理论为指导,根据矿集区内典型钼钨铅锌银多金属矿床成矿模式和3D建模流程,利用矿集区的矿产勘查大数据和智能矿山/矿业大数据等资料,对地质-地球物理剖面进行2D/2.5D重磁交互反演,建立三维地质-地球物理找矿地质与勘查模型;在此基础上,结合构造地球化学,深层次挖掘三维勘探变量,优选了重磁三维勘探模型和构造地球化学勘探变量模型,准确快速地建立综合找矿模型和圈定深部靶区。

河南栾川矿集区深部资源综合物探找矿勘查

河南栾川县为全国的钼都,矿产资源丰富,已探明钼钨矿产资源与出露岩体关系密切,矿体多产在岩体或岩体接触带围岩。为进一步加强栾川矿集区的资源勘查,确定隐伏岩体的空间分布和成矿规律,对深部资源进行评价,在栾川矿集区开展了重力、磁法面积测量和CSAMT电磁法剖面测量等综合物探找矿勘查。在矿集区开展1:2.5万重力和磁法面积测量,通过向上延拓、求导及水平梯度模等方法,提取、识别与地质相关的重磁场信息,判断隐伏岩体的分布范围,依地质模型为约束条件,对资料进行定量-半定量解释,圈出隐伏岩体的空间分布形态,构建三维地质模型,得出栾川矿集区隐伏岩体规模巨大,深部资源量丰富。依据重磁解释成果,优选隐伏岩体顶界面相对较浅的黄背岭矿区,进行CSAMT剖面测量,利用卡尼亚电阻率陡变带,对隐伏岩体的顶界面进行定位。经钻孔验证,在黄背岭矿区新发现三条钼钨矿体,矿体产在岩体顶界面上下一定范围内,在岩体的凹陷部位往往矿层厚度较大,新增钼金属量102.01万吨、WO_(3)资源量21.66万吨。成果表明,利用钼钨矿体多产在岩体界面上下一定范围内的特征,用重力、磁法面积测量确定隐伏岩体空间分布,CSAMT剖面测量确定岩体顶界面,指导钻孔定位的物探组合方法,在栾川矿集区深部资源的勘查中成果显著,该方法组合可为“中国钼都”战略资源深部找矿提供强有力的技术支撑。

栾川矿集区地学大数据挖掘和三维/四维建模的资源-环境联合预测与定量评价

21世纪地球科学的“第四范式”与第四工业时代以及5G+智能通信为矿业开发与环境防护的关联研究提供了新契机。以地球动力学背景、成矿过程、定量评价“三位一体”的地学理论为基础,以栾川矿集区为例,运用地学大数据(多维多尺度的地质、地球物理、地球化学、高光谱与高分辨率遥感(多时相)以及实时矿业等数据)的深层次人工智能挖掘和三维/四维多学科多参数多尺度建模技术平台,开展矿集区至矿床多尺度的三维地质模型、成矿过程模型和定量勘查模型构建及其资源的定量预测评价,旨在实现数字矿山的高精度三维地质(岩石、构造、水文、土壤等)环境保护和资源综合开发利用的动态评价,为研究区矿产资源与矿山环境可持续发展提供科学依据。研究结果概述如下:(1)地球科学大数据关联矿集区资源预测评价。利用三维地质建模、地质-地球物理正反演解译、地球化学与遥感等地学数据深层次挖掘,结合自主研发GeoCube2.0集成软件,实现了栾川矿集区(500 km^(2),深部2.5 km)的深部靶区优选和矿产资源综合评价,Mo资源量650万t,W资源量150万t,Pb-Zn-Ag累计具有500万t资源量。(2)地质、矿床与勘探的三维地学建模关联矿山环境。南泥湖—三道庄—上房矿山露采场与骆驼山深部巷道勘探与采矿的资料表明,区域NW向的斑岩夕卡岩型矿床与矿体与地下水空间关联度不高,而成矿期后通常具有张性或张扭性特征的NE向断裂是地下水运移的通道;在NW向Pb-Zn矿床地段具有显著淋滤特征的次生金属矿产出,浅表的氧化铅锌矿与锰铁矿伴生孔雀石化、铅华等水蚀作用;高海拔Pb-Zn矿区且NE向断裂构造发育的冷水、百炉沟地段存在地下水污染风险。(3)智慧矿山构建关联资源环境评价与决策。在大型矿山建立三维地质模型并关联矿区古采洞、露采场与深部巷道工程,实现矿业合理定位和可持续发展;利用高光谱数据库构建三维有用、有害元素模型实现勘探、采矿与选矿矿物学关联以便于有害元素(As、Sb、Hg等)的回收或尾矿处理;利用高分辨率Worldview2影像判别重要尾矿库的废水、矿渣泥浆含铁染分布,以便于防护地表径流水、土壤污染等。

活动态提取-电感耦合等离子体质谱法测定栾川矿集区深穿透地球化学样品中铜铅锌钨钼

活动态提取技术是深穿透地球化学研究隐伏矿的有效手段之一，但在方法应用过程中发现单一的提取剂不能适用于所有元素和各种覆盖区，并且提取过程中温度、时间、酸度等条件对提取结果影响较大，可能掩盖有效的活动态信息。本文建立了电感耦合等离子体质谱法（ ICP-MS）测定多金属元素活动态提取液中铜、铅、锌、钨、钼的方法。通过试验确定了最佳提取条件为：固液比1：10，提取时间24 h，提取液 pH＝7.0，提取温度25℃。各元素的方法检出限为0.006~0.021μg/g，精密度（RSD）为1.9%~6.6%。该方法应用于栾川矿集区西鱼库隐伏班岩钼（钨）矿床，探测到明显的W、Mo活动态异常，与隐伏矿体在地表投影位置相符。

河南省栾川钼矿集区深部发现世界级钨钼矿

1研究目的(Objective)栾川钼矿集区位于华北陆块南缘金钼钨多金属成矿带,是中国最主要的钼矿成矿带之一,先后探获了南泥湖、三道庄和上房沟3个超大型钨钼矿床,深部找矿潜力巨大。为进一步查明栾川矿集区深部资源分布,本次工作在三维建模预测成果基础上,对成矿地质体内外接触带的预测矿体进行验证,对已知矿体探边摸底,探索矿体空间上的连续性,对冷水—赤土店钨钼、铅锌多金属矿的总体查明资源量进行评价,为国家钨钼资源布局和长远规划提供依据。

河南栾川Mo多金属矿集区构造地球化学特征及找矿预测

栾川Mo多金属矿集区位于华北陆块南缘与北秦岭造山带的结合部。本文在对栾川Mo多金属矿集区地质特征、构造控岩控矿特征总结的基础上,运用数学地质的方法对矿集区构造裂隙地球化学特征进行分析,根据构造地球化学异常特征圈出有利找矿靶区,工程验证取得明显的找矿效果。这表明构造地球化学-数学地质方法具有良好的找矿效果,为栾川Mo多金属矿集区开展深部矿产勘查工作提供了科学依据。

河南栾川矿集区深部钨钼矿体特征及资源预测

为了对"中国钼都"栾川的钨钼资源总体情况进行可靠的预测评价,利用栾川矿集区核心区域的冷水—赤土店地区以往勘查资料和近年来在该区施工的深孔资料,对区内的钨钼矿体重新进行了圈定,对基于高精度重磁资料推断的成矿期岩体顶界面进行了校正,总结了钨钼主矿体的分布特征和找矿标志,统计了钨钼矿体在成矿期岩体顶界面的分布范围。在此基础上,以校正后的成矿期岩体顶界面为基础,结合区内钼多金属矿成矿模式开展了三维定量预测。研究表明:栾川矿集区钨钼矿属岩浆—热液成矿系统,钨钼矿体在空间上受晚侏罗世中酸性岩体控制,矿体主要分布在成矿岩体的内外接触带,其成矿地质体在2000 m深度连为一体。预测栾川矿集区内钼金属资源量1448万t,WO3425万t,并指出了开展进一步深部勘查工作的范围。

栾川矿集区黄背岭--石宝沟地区地质构造赤平投影分析

东秦岭钼多金属成矿带是我国最大的钼矿产地,栾川矿集区位于东秦岭核心成矿部位,其内部的黄背岭-石宝沟地区近几年勘查成果初现,又因其处于复杂的构造成矿背景,使该区构造特征研究显得尤为重要。本次以能够覆盖区域内主干构造的北东-南西向的地质剖面-矿集区内9条及研究区内6条地质剖面线的地质产状数据为基础,进行极射赤平投影,根据矿集区内已有地质构造研究成果,分析研究区构造变形特征,为该区进一步成矿预测提供依据。

栾川矿集区重力场特征及断裂构造研究

在已知地质背景下,对栾川矿集区的重力异常进行分析讨论,综合布格重力异常、剩余重力异常、重力水平总梯度等图件对研究区的断裂进行划分;对研究区的所选剖面进行重力拟合计算,进一步推测出隐伏岩体的纵向分布特征.

河南省栾川钼、铅、锌矿集区的深部成矿分析

从地质、物探、化探成果显示河南省栾川矿集区高温到低温共生组合成矿特征,形成了以钼、铅、锌、铜共生的复杂的立体成矿系统。栾川矿集区深部找矿前景巨大,其深部找矿突破不仅对于地质、物探、化探、遥感等综合异常的深入分析,更注重于对成矿系统、成矿分带性的立体解剖,并建立完善的立体成矿模型。该区多年积累的大量可靠的地物化资料对深部寻找到大型钼矿为主的多金属矿床提供了有力的基础支撑。

河南栾川石宝沟Mo矿床岩体年龄及氧逸度的成矿意义

石宝沟是栾川矿集区新发现的大型斑岩-矽卡岩Mo(W)矿床,其成矿岩体年龄尚存在较大争议,前人对石宝沟岩体岩浆氧逸度的研究也相对薄弱,岩浆氧逸度是表征岩石物理化学性质的重要参数,对岩浆热液成矿起到显著的控制作用。为了进一步约束石宝沟岩体年龄和探讨其岩浆氧逸度的成矿意义,运用LA-ICP-MS方法测定石宝沟岩体锆石U-Pb年龄,并用锆石微量元素计算岩浆氧逸度和温度。获得石宝沟岩体似斑状黑云母二长花岗岩、中细粒黑云母二长花岗岩和石英斑岩的年龄分别为(147.4±0.8)Ma、(147.0±1.0)Ma和(146.9±1.1)Ma;温度为692、718和737℃;氧逸度(log fO_(2))分别为-16.16、-14.40和-12.77;相对氧逸度(△FMQ)分别为1.25、3.35、3.56,表明石宝沟岩体具有较高的温度和岩浆氧逸度,有利于斑岩Mo矿床的形成。从早期到晚期,温度和氧逸度均有增加的趋势,暗示后期侵入的石英斑岩为重要的找矿标志。

河南栾川火神庙钼矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄及其地质意义

火神庙矽卡岩型钼矿床是东秦岭钼矿带栾川矿集区近些年查明的一个中型钼矿床,钼矿体主要赋存于火神庙复式岩体与新元古界蓟县系三川组大理岩接触带的矽卡岩中。为厘定火神庙钼矿床的成矿时代、成矿物质来源及与南泥湖—三道庄、上房沟钼矿床的关系,采用ICP-MS辉钼矿Re-Os同位素定年法对6件辉钼矿样品进行成矿年龄测定,获得的模式年龄为146.1Ma±2.0Ma^148.1Ma±2.1Ma,年龄加权平均值为147.01Ma±0.95Ma,等时线年龄为145.7Ma±3.9Ma,表明火神庙钼矿床形成于晚侏罗世。辉钼矿样品的Re含量为39×10-6~65.4×10-6,显示成矿物质来源于壳幔混源。火神庙钼矿床与南泥湖—三道庄、上房沟钼矿床均为栾川矿集区晚侏罗世第二次岩浆活动的产物,它的发现为在栾川矿集区西部寻找矿产资源提供了依据。

豫西栾川矿集区南泥湖和石宝沟岩体锆石U-Pb-Hf-O同位素特征及地质意义

栾川矿集区位于华北克拉通南缘,区内矿产资源丰富,产出多个大型–超大型斑岩–矽卡岩型钼钨矿床。矿集区内晚中生代岩浆活动频繁,形成多个含矿花岗岩体和斑岩岩株,其成矿差异和成矿潜力的控制因素仍不清楚。笔者以栾川矿集区南泥湖富Mo花岗岩体和石宝沟贫矿岩体为研究对象,基于锆石U-Pb定年和Hf-O同位素研究,揭示其成岩成矿年龄、岩浆源区及成矿指示意义。石宝沟花岗岩和南泥湖岩体的锆石U-Pb年龄分别为(147.5±2.2)Ma和(139.5±1.8)Ma,二者均为燕山期岩浆活动的产物。石宝沟岩体的锆石ε_(Hf)(t)值为-27.4~-14.51,二阶段模式年龄TDM2值为2.15~2.93 Ga,δ^(18)O值为5.42‰~6.77‰。南泥湖岩体的锆石ε_(Hf)(t)值为-16.84~-8.04,二阶段模式年龄TDM2值为1.70~2.26 Ga,δ^(18)O值为5.88‰~8.27‰。锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素结果表明,在碰撞后造山的局部伸展背景下,石宝沟贫矿岩体岩浆源区源于秦岭造山带加厚下地壳部分熔融,南泥湖富Mo斑岩岩浆具有壳幔混源特征。

豫西骆驼山硫多金属矿床纹层状矿石硫化物Rb-Sr定年及S同位素组成对矿床成因的制约

已有研究在骆驼山硫多金属矿床成因方面存在较大争议,争论的焦点在于该矿床是否形成于中—新元古代的喷流沉积成矿作用。纹层状矿石曾被认为是喷流沉积成因矿床的重要证据之一,但也可能为热液交代成因。厘定骆驼山硫多金属矿床纹层状矿石的成矿时代和成矿物质来源是解决争议最为直接有效的途径。通过详细的野外地质观察,该型矿石在空间上主要产于矽卡岩与致密块状硫化物矿石之间,在透辉石长英角岩、矽卡岩及大理岩等围岩中也有分布,这种构造通常由不同金属矿物的纹层相间排列,以及金属矿物纹层与围岩纹层相间排列而成,地质特征表明纹层状矿石交代了矽卡岩。采用硫化物Rb-Sr同位素定年法对9件纹层状构造发育的硫化物样品(6件闪锌矿和3件磁黄铁矿)进行成矿年龄测定,获得闪锌矿和磁黄铁矿的等时线年龄为139.6±2.6Ma,表明骆驼山硫多金属矿床形成于早白垩世。纹层状矿石样品的S和Sr同位素测试结果表明,矿石的δ^(34)S值为+1.7‰^+3.3‰(平均值为+2.44‰),塔式分布特征明显;Sr同位素初始比值(^(87)Sr/^(86)Sr)i介于0.709704~0.709943之间,平均值为0.709823,二者均反映骆驼山硫多金属矿床的成矿物质主要来自下地壳的深源岩浆。综上分析,结合野外地质调查和室内显微镜下观察,认为纹层状矿石是中生代岩浆热液成因,而非中—新元古代喷流沉积成因,进而表明骆驼山硫多金属矿床应属岩浆热液交代成因的矽卡岩型矿床。该结果对于今后在该矿集区乃至整个豫西地区寻找类似的硫多金属矿床具有一定的理论指导意义。

豫西火神庙矽卡岩型钼矿床成矿流体研究

火神庙矽卡岩型钼矿床是栾川矿集区西部近些年发现的一个中型钼矿床,查明钼资源/储量5万余吨,平均品位0.12%,它的发现显示了栾川矿集区巨大的找矿潜力,为在火神庙岩体周围寻找钼多金属矿产提供了依据。目前,火神庙钼矿床的研究程度依然较低,前人的研究主要集中于矿床地质特征、岩石地球化学以及成矿年龄等方面,而对与矿床形成直接相关的成矿流体的研究还未见报道。成矿流体在斑岩-矽卡岩型矿床的形成过程中起着十分重要的作用,它可以萃取、溶解、搬运、沉淀和聚集成矿物质。