遼寧瓦房店地區50號金伯利巖管深部找礦問題研究

付海濤

（遼寧省地質勘探礦業集團，遼寧 沈陽 110032)

我國是一個金剛石需求量很大、資源又比較貧乏的國家，已探明的金剛石儲量開發利用程度較高，目前可供開采的礦產地嚴重不足，優質資源更是已近枯竭[1]，很多專家學者都在研究金剛石找礦工作[2-10]。遼寧省南部的瓦房店地區是我國重要的金剛石產區，自1971年在該區發現金伯利巖以來[11]，至2016年底在該區共發現4條金伯利巖帶、100多個金伯利巖體[12]。在已提交的4個大型原生金剛石礦床中，50號巖管是品位最高、金剛石質量最好的礦床。該巖管于1974年被發現，1980年進入開發階段，至2002年歷時23年，露天開采結束，未進行坑采。該巖管生產的金剛石中寶石級的比例占68．76%，而且加工性好，在寶玉石界享有盛譽，選出的最大顆粒金剛石達61．25克拉[13]，是我國非常重要的原生金剛石礦床。為了更好地在50號巖管周邊開展金剛石勘查工作，對其進行了三維模擬，研究結果顯示其深部還有很大的找礦空間。

1 地質特征概況

50號金伯利巖管位于瓦房店市炮臺鄉干河村頭道溝，產于標高140m的頭道溝谷源頭處的負地形中，巖管最高出露標高190m。巖管被第四系殘坡積物所覆蓋。

根據鉆探資料，50號金伯利巖管賦存于新元古界青白口系南芬組粉砂巖、頁巖及南華系橋頭組石英砂巖中(礦區地表僅出露橋頭組)。礦區地層產狀平緩，傾角一般為10～20°。礦區內斷裂構造比較發育，破壞了金伯巖體的完整性，但斷距不大。礦區內見有輝綠巖脈產出。

勘探資料顯示，50號金伯利巖管的地表形態大致呈蝌蚪狀，呈近東西走向，長約275m，寬約55m，巖管總體產狀傾向南西，傾角70～80°。巖管可分為東西兩段，西段主礦體平面上呈近橢圓狀，東部為脈狀礦體。巖管從地表向深部具有體積逐步膨大趨勢，-20m標高水平斷面面積是地表面積的2．3倍，但在-70m標高以下巖管急劇收縮。

2 三維建模方法

50號巖管的三維建模資料主要有兩部分，一是礦區鉆孔資料，二是礦區開采平面圖。

本次研究共收集到了50號巖管及其東部的34個鉆孔資料，建立了包括定位表、測斜表和巖性表為主要內容的鉆孔數據庫。

定位表的內容包括：鉆孔編號、N坐標、E坐標、孔口高程、最大孔深、軌跡、勘探線號。

測斜表的內容包括：鉆孔編號、測斜深度、傾角、方位角。

巖性表的內容包括：鉆孔編號、深度(從)、深度(至)、巖性。

由于50號巖管出露標高140m，主礦體最低見礦標高-76．20m(ZK5006)，也就是說50號巖管總體延深不大，所以按20m為斷高(局部10m)從鉆孔數據庫提取了16個水平斷面的數據。然后按下列原則圈定礦體邊界：見礦孔位置外推20m，如果見礦孔外側還有鉆孔且兩個孔之間距離不足20m，則參考上下兩個平面的情況確定礦體邊界，無法參考上下平面時，以見礦孔至未見礦孔距離的一半定為礦體邊界。有些鉆孔在數據平面的上下1m處既見金伯利巖又見圍巖，這樣的鉆孔就直接作為礦體邊界。

建模時西側的主礦體部分按前述規則進行建模；東側的脈狀礦體根據鉆孔見礦部位及地表礦脈的范圍連接成模型體。東部脈狀礦體分為兩部分，北側為近直立的脈，地表有出露；南側為靠近主礦體底部的近水平狀礦體。也就是說，根據鉆孔資料建立了三個模型體，一是西側的主礦體，二是東部的直立脈狀礦體，三是主礦體底部的東延部分。

為了研判根據鉆孔數據庫建立的三維模型是否合理，利用不同標高開采平面圖圈定的礦體邊界也建立了礦體三維模型。

3 認識與討論

(1) 根據鉆孔資料開展的三維建模方法是有效的，所建立的三維模型能夠反映50號巖管的基本形態。

圖1是根據鉆孔數據庫建立的三維模型和根據開采平面圖建立的三維模型對比圖。從圖1可以看到，兩種方法建立的三維模型體基本上是一致的，實際開采的礦體略大于根據鉆孔資料建立的模型體。因此認為，本次研究所建立的50號巖管模型是可信的，建模所采用的方法是合理的。

(2) 50號巖管遭受了推覆構造的破壞。

圖1 50號巖管三維模型

①從圖1可以看到，50號巖管的東西向剖面呈“靴子”狀，其底部東低西高，西側底部上翹，東側底部尖細，具有明顯的拖尾現象，呈推覆體的特征；②50號巖管下伏一套粉砂質頁巖，在東西向剖面上這套粉砂質頁巖的頂界面與50號巖管下界面基本上處在一條直線上；③位于50號巖管東北方向13km的30號巖管的淺部也有被近水平斷層錯斷的跡象[14]；④50號巖管礦區內有多處地層重疊現象；⑤在50號巖管西側1km以外的地方有多點可以見到大型平臥褶皺、小型層內流褶皺、褶劈理等逆沖推覆構造的形跡。因此，推斷50號巖管的現有形態是由于隱伏的推覆構造造成的。用推覆構造的觀點可以很好地解釋50號巖管底部西部翹起、東部拖尾這一現象。

(3) 現有的50號巖管不是根部相，其深部還有巨大的找礦潛力。

有專家認為50號巖管是根部相的金伯利巖體[15]，通過本次三維建模研究，認為50號巖管不是根部相，其深部還有巨大的找礦潛力。①由于金伯利巖是在高壓下由地幔侵入并快速冷凝而形成的[16]，在相距不到20km的同一個礦田中的金伯利巖管應該具有相似的延深長度，但實際情況卻是50號巖管延深明顯小于30號和42號巖管(圖2)。50號巖只有200多米的延深，而42號巖管的鉆探控制深度近600m、且鉆孔還停在巖管之中，30號巖管鉆探控制的深度更是接近了1 000m，這一現象有悖地質規律；②50號巖管出露在震旦系的橋頭組、30號巖管出露在青白口系的南芬組、42號巖管出露在青白口系的釣魚臺組，據有關資料本區的南芬組厚度約為560m[15]，如果達到42號巖管的控制深度，50號巖管至少還應有1 000多米的延深；③50號巖管形態與典型金伯利巖的模式不一致，50號巖管上小下大，而典型的金伯利巖是上大下小；④從品位上看，50號巖管也不具備根部相的特征，據礦山資料記載，50號巖管的品位在垂向上幾乎沒有變化。因此說，50號巖管應該不是根部，其深部還應該有未被發現的部分，如果達到42號巖管的控制深度，將可能有4～5個已評價的50號巖管的體積，由于50號巖管品位高、金剛石質量好，所以50號巖管深部還有巨大的找礦潛力。瓦房店地區已探明的金剛石資源量占全國總量的一半以上，如果能在50號巖管下部找到與其品位相似的向下延深1 000m的礦體，將可能使本區的金剛石資源量翻一翻。

圖2 50號巖管、30號巖管、42號巖管三維模型對比

(4) 50號巖管東側是非常有利的找礦靶區。

從三維模型上看，被錯斷的50號巖管下部埋深超過300m。通過進一步研究鉆孔軌跡，發現在50號巖管的東側存在一個寬度超過100m的勘探空白區，而該空白區正好是按推覆構造這一觀點50號巖管下部可能賦存的空間。因此，結合勘探時鉆孔深度、軌跡和三維礦體模型，認為50號巖管東側地面300m以下的200m×600m的范圍是50號巖管深部找礦最有利的部位(圖3)。

圖3 50號巖管深部找礦靶區位置

4 結論

本次研究構建的50號巖管三維模型與工程控制的巖管形態具有較高的相似性，說明構建三維模型的方法是合理的，選擇的參數是正確的。根據三維模型，認為50號巖管現有形態是被推覆構造改造過的，不是根部相的金伯利巖體，在開展老礦山深部找礦時應當注意尋找該巖管下部的殘留部分。50號巖管東側是深部找礦的首選靶區。

由于50號巖管具有寶石級金剛石比例高、經濟價值大的特點，在我國金剛石勘查開發中具有舉足輕重的作用，如果能在其深部找礦中取得突破，將極大地促進我國金剛石勘查工作。