(1)川宣地1井发现厚62.81 m海相可溶性“ 新型杂卤石钾盐矿” 工业矿层。2014年以来, 郑绵平院士团队在四川盆地东北部地区的盐矿探井中陆续发现石盐层中分布大量杂卤石碎屑, 2017年正式将此类与石盐共生的碎屑颗粒状杂卤石定名为“ 新型杂卤石钾盐矿” ^[2]。不同于与石膏共生的杂卤石, 这类与石盐共生的“ 新型杂卤石钾盐矿” 的显著特点是: 海相杂卤石碎屑颗粒赋存在石盐基质中^{[3, 4, 5]}, 易溶于水, 便于低成本、规模化、水溶法开采, 是可以经济利用的深部优质硫酸盐型钾盐矿。本次工作基于川东北宣汉普光地区三叠系“ 锂-钾-气” 三层楼资源分布架构的理论新认识, 设计部署了“ 气锂兼探” “ 气钾兼探” 验证井— — 川宣地1井。该井于2019年8月开钻, 2020年8月完钻, 钻至嘉陵江组三段顶部, 钻孔终孔深度为3 797 m, 目标层位是中三叠统雷口坡组一段— 下三叠统嘉陵江组四-五段。在川宣地 1 井嘉四— 五段井深3 000.67~3 387.65 m范围内, 发现海相可溶性“ 新型杂卤石钾盐矿” (图1), 分为上、下2个主力钾盐组, 井深分别为3 000.67~3 062.67 m和3 376.1~3 387.65 m, 钾盐含量(KCl)平均值在3%(最高值20.5%)的新型杂卤石钾盐矿工业矿层厚度分别为52.58 m和10.23 m, 累计厚达62.81 m, 在上钾盐组, 高品位(ω (KCl)> 8%)的钾盐矿层厚达32.86 m, 占该钾盐组矿层总厚度的62.5%^[6]。本次工作发现的新型杂卤石钾盐矿层, 内碎屑颗粒中的杂卤石晶体结构简单, 形态单一, 与石盐、石膏、黏土矿物边界清晰, 未见交代、穿插等关系, 系同期沉积产物, 为同生或原生杂卤石。大小不等的杂卤石内碎屑颗粒散布于石盐基质中, 可直接采用水溶法溶采, 潜在经济价值巨大, 有望成为中国新的大型海相固体钾盐战略基地。四川盆地三叠系赋存的这种“ 盐晶颗粒杂卤石岩” — — 一种新型杂卤石钾盐矿, 将成为中国海相钾盐勘查的主攻方向之一。

图1

Fig.1

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图1 海相可溶性新型杂卤石钾盐Fig.1 New type of polyhalite potash with marine soluble characteristics

(2)实现了我国深层海相富锂钾卤水找矿新发现。全世界已知的盐湖卤水锂资源主要集中分布在南美洲安第斯山脉中段高原盐湖群和中国青藏高原盐湖群两大盐湖域, 而赋存在深部地下的海相富锂卤水尚未得到充分的研究和重视^{[7, 8]}。经川宣地1井钻探验证, 新发现下三叠统嘉陵江组嘉四— 五段海相“ 黑卤” 和上三叠统须家河组陆相“ 黄卤” 共8个卤水层(63 m), 其中嘉四— 五段4个“ 黑卤” 层(32 m)卤水锂含量达到工业品位的1.5倍, 进一步证实了调查区“ 锂-钾-气” 具备优质的资源禀赋。

富锂钾卤水有利区的划分主要依据地球物理解释储卤构造落实情况及储层反演特征及断裂、裂缝发育情况、储层储集性能等, 同时结合已发现和富锂钾卤水聚集区特征, 对潜在的富锂钾卤水聚集区进行划分。本次工作有利区圈定于宣汉毛坝— 付家山构造带, 背斜构造轴部的裂缝发育区并具有低阻抗、低电阻率和高孔隙度的地球物理响应特征。包含整个川东宣汉毛坝— 付家山构造带, 是一个较好的富锂钾卤水有利区, 由于断裂构造的裂缝发育带构成了主要储集、运移空间, 并促进了溶洞等次生孔隙的发育, 导致了卤水的富集。同时, 本次通过研究基于火山灰蚀变元素迁移的基本原理, 结合区域调查与钻探揭露地质现象, 提出川东北普光地区下三叠统嘉陵江组富锂钾卤水层中锂物质来源与上扬子地块西部早— 中三叠世之交区域火山活动产物(即“ 绿豆岩” )密切相关。

(1)马尔康加达矿区。马尔康伟晶岩型稀有金属矿田位于四川省西北部的金川、马尔康两县接壤地带, 锂铍矿脉围绕马尔康岩体成群分布, 面积约700 km², 伟晶岩脉总数超过千条^[9]。在系统分析已有资料的基础上, 依据川西可尔因岩体印支期花岗岩带呈NW向的空间分布特征, 结合伟晶岩脉NE成带、NW呈串的“ 棋盘网格状” 的等间距分布规律, 通过1:5万伟晶岩专项地质调查和野外异常查证, 在马尔康加达地区新发现多处锂辉石(图2)伟晶岩脉群。结合高密度电法测深剖面等工作, 2019— 2021年间共施工钻孔8个, 总进尺1 900 m, 共探获Li₂O预测资源量超过25万t, 预计可提交大型锂矿产地1处, 有望为国家提交一处新的值得深入勘查的、以锂为主的综合性稀有金属矿产资源基地。3年间新增锂资源量相当于发现了2个大型矿床, 另外还圈定了2个找矿靶区。本次找矿突破进一步为川西大型锂矿基地的建设提供了资源保障, 同时也带动了四川省地方财政以及民营企业的投入, 促进了可尔因地区锂等稀有金属矿产的开发利用。

图2

Fig.2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 川西马尔康加达矿区ZK107钻孔中的锂辉石Fig.2 Spodumene in ZK107 borehole of Markangada mining area of Western Sichuan Province

钻孔所揭露矿体中主要矿物为石英(35%)、长石(40%)、锂辉石(15%), 次要矿物为云母及暗色矿物, 脉体中见锂辉石呈短柱状产出, 晶体长为3~12 cm, 宽为0.3~1.0 cm, 为浅灰绿色, 晶面为玻璃光泽, 晶形较为完整, 具定向排列性。

(2)甲基卡日西柯矿区。四川甲基卡矿田的地质勘查和研究程度较高, 实现进一步找矿突破的难度很大^[10]。通过对已有资料的“ 二次开发” , 厘定了矿田锂辉石矿体的成矿序列(确定了两阶段成矿作用), 提出了伟晶岩脉类型的“ 逆向分带” 和“ 多位多阶段” 成矿模式; 结合野外路线地质调查, 识别了一个308— 134脉的EW向次级热穹窿体, 为优选找矿靶区提供了理论指导。2019— 2020年, 在日西柯地区的8线、0线、12线、15线部署钻孔14个(图3), 针对矿脉近直立的特征, 钻孔天顶角由60° 调整为45° , 在倾向上钻孔与钻孔之间呈“ 锯齿” 状分布, 达到“ 无缝” 衔接, 以避免漏矿。3年间共进尺1 900 m, 探获Li₂O预测资源量超过10万t, 进一步扩大了甲基卡矿田的锂矿资源量。日西柯矿区的伟晶岩脉与南侧的134脉相对比, 主要特征为: ①矿脉的规模相对较小, 目前钻孔揭露最大锂辉石伟晶岩脉视厚度为30 m, 而134脉的最大厚度超过100 m; ②日西柯矿区的锂辉石伟晶岩脉赋存海拔较低, ZK004揭露的锂辉石伟晶岩海拔为4 200 m, 而134脉在4 200 m标高已经转为白云母钠长石伟晶岩; ③日西柯矿区伟晶岩倾角较陡, 一般大于75° , 而134脉倾角一般小于60° 。

图3

Fig.3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 川西甲基卡日西柯矿区地质简图Fig.3 Geological sketch map of Jiajika Rixike mining area in Western Sichuan

(3)大陆槽矿区。在攀西大陆槽稀土矿外围, 初步证实了从槽上地区至西侧夜蒿坪3 km范围内存在面积约5 km²的稀土矿化带。另发现许多细脉和产状不明的矿(化)体(V2、V3、V4, 图4)。2020— 2021年, 在大陆槽矿区外围部署钻孔3个, 总进尺900 m, 初步估算稀土氧化物预测资源量为10万t。在所圈定的稀土矿化带中, 含萤石重晶石稀土矿脉视厚度最大超50 m, 钻孔底部尚未揭穿矿体, 显示该区深部和外围均具有较大的稀土矿找矿潜力, 为下阶段稀土找矿工作部署提供了依据。

图4

Fig.4

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图4 四川德昌大路槽稀土矿地质简图Fig.4 Geological sketch map of Dalucao rare earth resources of Dechang in Sichuan Province

(4)阿尔金矿区。阿尔金地区位于新疆大红柳滩锂矿田的东侧, 通过对砂锂沟锂铍钽矿一带开展专项地质测量工作, 大致查明了矿区内的地层、构造、岩浆岩等矿区基本地质特征, 重新圈连了伟晶岩脉。工作区出露地层主要为古元古界阿尔金岩群(Pt₁A)、蓟县系金雁山组(Jxj)和第四系风积物(Qh^eol)-冲洪积物(Qh^alp)。阿尔金岩群是工作区内最主要的地层单元, 主要岩性有(含石榴石)二云母石英片岩、十字石二云母石英片岩夹少量石英岩和大理岩透镜体。ρ 3号脉体地表出露约长1 200 m, 脉宽3~35 m, 主要产出于阿尔金岩群片岩段中。脉体西端被厚层风成沙覆盖, 向东地表尖灭, 呈不规则脉状, 西段走向近EW向, 东段走向为NW向, 呈向北凸出的弧形, 脉体产状近直立。脉中可见大量锂云母, 且分布较均匀, 成分为锂云母(15%~40%)、白云母(5%~10%)、斜长石和石英, 从西向东沿走向伟晶岩矿物粒径呈逐渐减小的趋势: 西端脉体矿物粒径变化在2~3 cm 之间, 东端脉体矿物粒径变化在5~8 mm之间, 其中西端海拔为2 600 m, 东端海拔为3 130 m, 二者之间有530 m高差, 暗示锂云母伟晶岩脉的垂直延深超过500 m。对ρ 3号含矿伟晶岩脉进行深部验证(图5), 证实了矿体在深部有较稳定的延伸, 初步估算砂锂沟锂铍钽稀有金属矿主矿体(ρ 3、ρ 4、ρ 5)Li₂O预测资源量10.56万t、BeO远景资源量6 153 t、Ta₂O₅远景资源量1 571 t。另外, 在塔木切一带共发现花岗伟晶岩脉16条, 均为含矿伟晶岩脉, 通过对ρ 2、ρ 3、ρ 4号锂云母伟晶岩型锂铍铌钽矿体施钻进行深部验证, 证实了矿体在深部也有较稳定的延伸, 初步估算锂铍钽稀有金属矿主要矿体(ρ 1~ρ 7)Li₂O潜在矿产资源6.53万t。

图5

Fig.5

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图5 新疆阿尔金砂锂沟地区01号勘探线剖面Fig.5 Profile of No.01 exploration line in Shaligou area of Altyn in Xinjiang

(5)九龙地区。在九龙洛莫地区新发现含绿柱石伟晶岩大脉8条。其中2号脉体向北与黄牛坪1号脉体相连, 证实在花岗岩东侧存在一条断续分布的伟晶岩脉带, 拓宽了找矿空间。脉体整体顺层侵入杂谷脑组(T₃z)中, 呈层状、似层状产出; 脉体东侧与围岩界线清晰, 西侧与二云母花岗岩呈交织出现, 接触界线较为明显。脉体NE— SW展布, NE— SW向长约600 m, 宽约30~150 m, 脉体岩性可定为钠长石化含白云母(锂白云母)微斜长石伟晶岩。绿柱石呈细晶和微晶产出, 颜色为淡绿— 白色— 透明, 呈六方形— 他形。脉体两端高差420 m。对其中2~4号含矿伟晶岩脉体进行稀疏地表工程揭露控制, 槽探工程平均品位0.055%, 证实该区的含绿柱石伟晶岩具有较大的找矿潜力。在桥棚子— 石梯子— 新山沟一带新发现脉体98条(含细晶岩脉1条), 捡块样分析结果显示, 60%脉体Rb₂O达到边界品位, 30%脉体Rb₂O达到伴生矿体的最低工业品位, 少量铍达到工业品位; 同时, 部分脉体中Li、Be、Nb、Ta等元素也达到边界品位, 证实该地区铷、铍、锂矿具有较大的找矿前景。在九龙白台子等地区发现240余条伟晶岩脉和10余条细晶岩脉, 通过对约100余条伟晶岩的捡块样进行化学简项分析, 初步确定6条含铍伟晶岩脉的BeO品位为0.086%~0.722%, 10条含铌钽伟晶岩脉[(Ta, Nb)₂O₅]的品位为0.017%~0.099%, 初步认为白台子、羊房沟具有大型铍、中型铌钽矿床的潜力(表1)。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 川西九龙地区伟晶岩型脉体含矿性 Tab.1 List of ore bearing properties of pegmatite vein in Jiulong area of Western Sichuan 编号 地质点 含量/% 含矿性 BeO Rb2O (Ta, Nb)2O5 X058西侧 060302-H1 0.077 0.840 0.045 铍、伴生铷、铌、钽 X058 060303-H1 0.018 0.136 0.010 铷 060304-H1 0.043 0.124 0.011 铍、铷 X046 060305-H1 0.002 0.102 0.001 铷 X033东侧小脉 060308-H1 0.001 0.220 0.000 铷 洛莫岩体内部 060501-H1 0.008 0.155 0.004 铷 洛莫岩体内部 060501-H3 0.002 0.220 0.000 铷 洛莫岩体内部 060501-H5 0.002 0.252 0.000 铷 洛莫岩体内部 060502-H1 0.006 0.059 0.004 铷 洛莫岩体内部 060502-H2 0.016 0.114 0.003 铷 103 D0001 0.009 0.065 0.003 铷 X001 D0261/D0263 0.011 0.048 0.008 铷 X003 D0258 0.004 0.095 0.015 铷、铌、钽 X004 D0257 0.003 0.074 0.003 铷 X005 D0256 0.003 0.047 0.009 铷 X006 D0252/D0254 0.017 0.032 0.001 - X007 D0253 0.007 0.178 0.001 - X008 D0080 0.045 0.032 0.014 铍、铌、钽 X009 D0029 0.001 0.136 0.001 - X011 D0009 0.032 0.074 0.051 铷、铌、钽 X019 D0119 0.002 0.048 0.001 铌、钽 X020 D0057 0.021 0.100 0.018 铷、铌、钽 X021 D0061 0.003 0.080 0.008 - X022 D0155 0.001 0.012 0.004 - X032 D0544北侧 0.001 0.030 0.005 - X033 D0167/D0168 0.004 0.038 0.004 - X034 D0533/D0534 0.010 0.119 0.023 铷、铌、钽 X035 D0535 0.002 0.123 0.016 铷、铌、钽 X037 D0542北侧 0.019 0.081 0.020 铷、铌、钽 X038 D0542 0.019 0.081 0.020 铷、铌、钽 X039 D0541 0.038 0.067 0.029 铷、铌、钽 X042 D0135 0.000 0.001 0.000 - X043 D0132 0.027 0.035 0.010 - X045 D0281/D0282 0.001 0.116 0.008 - X046 D0138/D0139/D0141 0.002 0.102 0.005 - X047 D0460东53m 0.002 0.023 0.004 - X048 D0460 0.002 0.023 0.004 - X051 D0293/D3825 0.007 0.054 0.010 - X052 D0458 0.002 0.056 0.005 - X053 D0481/D0482/D0483 0.020 0.108 0.008 - X056 D0455 0.022 0.045 0.018 铷、铌、钽 X057 D0454 0.011 0.107 0.009 - X060 D0513 0.020 0.079 0.014 铷、铌、钽 X061 D0512 0.019 0.041 0.008 - X064 D0480 0.002 0.102 0.007 - X067 D0082 0.003 0.050 0.008 - X068 D0083 0.004 0.041 0.004 - X069 D0145 0.004 0.037 0.005 - X074 D0458南侧 0.002 0.056 0.005 - X084 D0416 0.004 0.038 0.004 - X085 D0415 0.002 0.041 0.002 - X090 D0561 0.007 0.120 0.009 - 注: “ -” 表示不够边界品位

表1 川西九龙地区伟晶岩型脉体含矿性 Tab.1 List of ore bearing properties of pegmatite vein in Jiulong area of Western Sichuan

(1)闽西北地区。闽西北为中国重要的萤石矿产资源集中区, 找矿潜力较大。本次工作在福建邵武半岭— 张厝萤石矿化带取得找矿突破, 圈定新坪萤石矿找矿靶区(B级)、张厝萤石矿找矿靶区(A级)2个, 提交张厝萤石矿产地1处, 估算预测资源量119.11万t(CaF₂)(图6); 福建余朋— 南口一带将乐孔坪地区新发现矽卡岩型萤石矿, 取得矽卡岩型、中低温热液型找矿突破, 圈定火把山(A级)、孔坪(A级)、张源(B级)萤石找矿靶区3处, 提交矿产地2处, 预测资源量225万t(CaF₂); 在福建浦城工作区圈定了新路亭— 忠信— 高溪、周潭口— 杉坊— 蔡家岭、枫岭— 蒋坑— 管查、黄毕— 黄中坑等4条主要萤石矿控矿断裂(带), 圈定杉树坞萤石矿找矿靶区1处, 估算预测萤石资源量24.58万t。

图6

Fig.6

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图6 福建省邵武张厝萤石矿11号勘探线剖面简图Fig.6 Profile of No.11 exploration line of Zhangcuo fluorite mine in Shaowu of Fujian Province

(2)江西赣南地区。在赣南宁都汉元— 南坑重点检查区揭露约2 km萤石矿化带, 具有良好找矿前景: 圈定小源— 汉元萤石找矿靶区1处, 提交矿产地1处, 靶区内估算预测资源量125.91万t(CaF₂); 全南戴头找矿靶区新发现的萤石矿(化)点4处, 分别为戴头萤石矿点、方洞萤石矿点、含水萤石矿化点、大竹园北萤石矿化点, 估算预测资源量10.33万t(CaF₂)。

由于萤石矿体严格受断裂控制, 产状与断裂构造带产状一致, 在走向、倾向上均具有波状变化的特点。中国东南部萤石出露地区, 大部分含矿断裂为NNE向或NE向, 如按矿床规模统计, 有89.3%的大型矿床主矿脉走向是NE向, 只有少数大型矿床的走向为NW向。工作区萤石矿床(点)的矿体均受断裂构造控制, 在断裂作用多次活动和应力不断转换的条件下, 导致深部成矿热液不断上升沉淀形成矿床。断裂构造的主结构面既是导矿构造又是贮矿构造。构造作用与成矿作用在时间和空间上密切相关。矿体总体形态呈脉状或透镜状体, 与围岩的接触界线清楚, 具有充填式特征。围岩蚀变为一套中— 低温热液蚀变组合; 工作区萤石矿区气液包体测温(均一法)结果显示, 原生液相包裹体温度在80~350 ℃, 次生液相包裹体温度小于100 ℃, 成矿温度分布在中— 低温范围内。显示区内萤石矿床(点)的成因类型均为岩浆期后中— 低温热液充填矿床。

根据萤石矿床产生条件、形成方式、矿体形态以及围岩性质等特征, 将赣南、闽北萤石矿床划分为硅酸盐岩石中的充填型脉状萤石矿床和碳酸盐岩中的充填交代型脉状、透镜状萤石矿床两种工业类型, 以前者为主要类型。经统计, 区内萤石矿主要为与火山岩和花岗岩有关的中-低温热液充填型脉状矿床。

本次工作还对江西、福建的萤石矿开展了水系沉积物和物化遥综合信息找矿方法探索工作^{[11, 12]}。通过开展1:5万水系沉积物测量, 在福建邵武— 顺昌工作区圈出各类综合异常24个, 在福建浦城工作区圈出综合异常27个, 在江西全南工作区圈出综合异常27个, 共圈定F元素异常1 866个, 有效指导了区域矿产概略检查工作。通过开展物化遥综合信息找矿方法探索, 提出通过区域遥感羟基异常、水系沉积物测量和大比例尺化探剖面测量圈出的F、Ca等综合异常信息可协助筛选、确定萤石矿找矿目标区; 高精度磁法测量、视电阻率联合剖面测量可进一步判断萤石矿控矿构造的位置和规模; 可控源大地音频电磁测深可协助确定控矿构造的深部延伸情况; 地表检查和钻探深部验证表明, 区域化探、高精度磁测、视电阻率联合剖面和可控源大地音频电磁测深等物化探综合信息找矿方法组合可指导隐伏— 半隐伏萤石矿找矿工作。

同时, 本工程在福建城余朋— 南口、福建邵武、江西宁都萤石矿资源潜力区开展了矿产开发的技术经济评价和矿业开发地质环境影响调查。通过对矿山建设外部条件、矿床开采地质条件、矿石加工技术条件以及经济社会效益下具体指标评价, 结果显示调查区技术经济条件较好。总体上看, 萤石矿采选引发的矿山地质环境问题影响轻微, 是局部的、可恢复的。

本次工作在江西兴国— 宁都、福建浦城— 清流找矿成果较好, 通过大比例尺地质填图、物化探测量、综合检查等工作, 取得了一些新认识, 圈定了一批找矿靶区, 获得了较好的找矿成果, 提交了中型以上优质萤石矿产地2处, 建立了赣南隐伏— 半隐伏萤石矿体地物化遥综合找矿模型, 为赣南、闽北地区氟盐化工产业提供有力支撑。

(1)脉石英。在安徽省休宁县五城调查区共圈定脉石英找矿靶区3处, 其中A类1处、B类1处、C类1处, 提交预测的脉石英资源量74.43万t。对已发现的安徽省休宁县五城地区脉石英矿的赋存围岩进行统计发现, 区内石英脉主要赋存在中新元古代井潭组流纹岩、英安岩等含硅地层中, 频繁的岩浆活动提供了大量岩浆活动流体, 区内岭后断裂、威风岭断裂、石洞坑断裂、小阜断裂等NE向断裂构造发育, 同时对围岩中成矿物质SiO₂流体萃取, 产生大量SiO₂溶液, 在脆韧性转换部位岩性界面附近由于温压条件的变化, SiO₂过饱和结晶形成石英、石英脉, 在挤压破碎带内形成脉状矿体, 为富含SiO₂的流体提供运移通道, 同时后期广泛发育的张性裂隙则为脉石英的充填就位提供了良好的赋矿场所。

在江苏省东海— 赣榆调查区共圈定脉石英找矿靶区2处, 其中B类1处、C类1处, 提交预测的脉石英资源量42.44万t; 在湖南省绥宁调查区共圈定脉石英B类找矿靶区2处, 提交预测的脉石英资源量126.7万t; 在广东省阳江调查区共圈定脉石英找矿靶区4处, 其中B类2处、C类2处, 提交预测的脉石英资源量84.61万t。

针对湖南绥宁地区、安徽休宁地区脉石英矿, 采用了激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, LA-ICP-MS)、电子探头微分析(Electron Probe Micro Analysis, EPMA)、原位X射线荧光光谱仪(X-Ray Fluorescence spectrometer, XRF)等方法, 进行了测试分析方法研究, 评估了矿石质量, 为推动高纯石英原料的找矿提供了依据^{[13, 14, 15]}; 研究了高纯石英砂提纯工艺, 提出了高纯石英原料矿石质量评价体系; 梳理了我国脉石英矿床类型, 划分了脉石英成矿区带^{[13, 14, 15]}, 归纳总结了全球主要高纯石英原料矿的资源分布与开发现状^[17]。

(2)叶蜡石。叶蜡石属层状硅酸盐矿物, 具有化学稳定、低热胀、低热传导、低导电、高绝缘、高熔点及良好的抗腐蚀等性质, 是重要的新能源(风电-风机叶片)材料和新型功能材料。我国叶蜡石资源主要产出于东部中生代火山岩中以及陆块的结晶基底和一些褶皱带内。东部地区叶蜡石矿比较集中, 主要分布在浙东— 闽东— 粤东成矿亚带、东北东部— 鲁东成矿亚带及大兴安岭— 燕山成矿亚带。叶蜡石矿床成因类型多样, 大类可分为热液型和变质型。热液型又可分为热液充填型、热液交代型; 变质型又可分为区域变质型、埋藏变质型、动力变质型。其中, 以热液充填型矿床最为重要。矿床分布广泛, 在局部又高度集中。但是大型矿床较少, 矿床分布相对零散。矿石质量一般, 高品质矿床较少。本次工作在福建省双溪— 杨源调查区圈定脉石英找矿靶区2处, 均属于B类, 提交预测的脉石英资源量135.68万t。工作区叶蜡石矿多受层面构造、层间破碎带控制, 矿体多呈似层状、透镜状产出, 其与含矿地层产状基本一致。矿层一般较不稳定, 常有分叉、膨缩等现象。矿层规模大小悬殊, 在工作区周边, 大者厚度可达80 m, 长度可延伸700 m, 宽度可达600 m(井后叶蜡石矿体)。

同时, 总结了我国叶蜡石成因类型, 划分了叶蜡石的成矿区带。将叶蜡石矿床类型分为热液交代型、热液充填型、区域变质型、埋藏变质型、动力变质型, 其中以热液交代型为主。根据我国叶蜡石矿产区域成矿地质背景和区域成矿规律, 将叶蜡石在全国重要成矿省的成矿区带上共圈定突泉— 翁牛特叶蜡石成矿带、玉山— 杭州湾叶蜡石成矿带、浙中— 武夷山(隆起)叶蜡石成矿带及浙闽粤沿海叶蜡石成矿带4个成矿区带。

(3)石墨。石墨重点成矿区带基础地质调查共圈定晶质石墨矿产地2处, 晶质石墨找矿靶区5处(均为B类), 预测晶质石墨矿物资源量433.43万t。其中在山东省云山镇王埠— 赵家庄地区圈定晶质石墨找矿靶区3处(均为B类)(图7), 预测矿物量约179.31万t; 在河北省赤城县田家窑— 马营石墨地区圈定晶质石墨找矿靶区2处(均为B类), 预测矿物量约254.12万t。

图7

Fig.7

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图7 山东省平度市云山镇王埠— 赵家庄晶质石墨找矿靶区Fig.7 Crystalline graphite prospecting target area in Wangbu-Zhaojiazhuang in Yunshan Town of Pingdu City in Shandong Province

在本次调查成果的基础上, 在河北省赤城县田家窑— 马营地区、山东省南墅— 张戈庄地区开展了石墨资源潜力预测, 以调查区1:5万矿产地质图为基础, 提取与成矿有关的建造构造, 编制成矿要素图和预测要素图, 结合圈定的找矿靶区和区内已有的矿床分布, 建立成矿预测模型, 根据模型圈定最小预测区, 采用地质体积法进行了资源量预测。

同时, 本次工作指出山东省平度市王埠— 赵家庄晶质石墨找矿靶区石墨矿鳞片大、质量优、资源潜力较大, 为开发利用提供了极佳的资源条件。考虑到本区未来的勘查成果, 建议在平度市王埠— 赵家庄晶质石墨勘查部署区进一步进行地质调查、物探测量、钻探验证等工作, 形成晶质石墨自然资源部勘查区块。

川东北普光地区位于川东高褶皱背斜带的北端, 属上扬子准地台与秦岭地槽褶皱系之间的过渡带, 处于一个多边界的构造交会部位, 中生代、新生代以来经历了印支、燕山、喜山多期复杂的沉积期后盐构造塑性形变改造, 新型杂卤石钾盐矿所在的下三叠统嘉陵江组嘉四— 五段含钾蒸发盐系是区域上重要的滑脱层, 在差异压实和多期次、多方位挤压构造运动作用下, 嘉四— 五段滑脱层发生塑性流动和形变, 导致原始沉积的、与石盐互层的杂卤石脆性薄层发生破碎, 形成大小不一的碎屑杂卤石颗粒掺拌进塑性盐层中。本次工作创新性提出“ 新型杂卤石钾盐矿” 的形成受控于较活动构造背景下、上扬子准地台早三叠世古盐盆原生沉积石盐-杂卤石“ 千层饼” 形成、由于埋藏差异导致的压实作用使得“ 千层饼” 初步破碎、后期挤压构造活动改造导致的嘉四— 五段盐构造塑变和“ 千层饼” 参与关键成矿过程。

针对甲基卡日西柯工作区第四系覆盖情况, 创新性提出比例尺为1:2 000的“ 3定2参” 转石填图方法。“ 3定” , 即确定伟晶岩转石的类型(是否为锂辉石伟晶岩转石)、确定伟晶岩转石的尺度(初步确定是否为半原地或原地)及确定伟晶岩转石的分布密度(初步确定伟晶岩脉的位置); “ 2参考” , 即参考工作区外围伟晶岩脉的产状初步确定工作区岩脉的产状、参考伟晶岩转石分布区的地形条件初步确定伟晶岩转石来源。在该方法的指导下, 在甲基卡日西柯2 km²范围内, 有效圈定3组呈NNE走向的锂辉石伟晶岩转石带, 控制其走向长度约1 600 m, 带宽约为600 m, 伟晶岩锂辉石含量变化在10%~20%之间, 为后期钻探工作部署提供了有力依据, 证实了该填图方法在高覆盖区的实用性^[18]。

总结了遥感解译技术在伟晶岩型锂矿找矿工作中的应用方法。综合地质图及Landsat 8遥感影像提取新疆阿尔金西段主要岩体及构造信息, 利用Google Earth影像圈定伟晶岩脉, 得出以下结论: 伟晶岩脉与侵入岩岩体空间位置联系紧密, 有沿岩体与围岩接触带分布趋向, 研究区内伟晶岩脉沿阿尔金山向西南方向分布越来越密集。以WorldView-2影像为主要信息源, 对位于吐格曼地区的重点区域开展了遥感解译, 利用ASTER数据提取羟基蚀变, 通过图像解译获得总体靶区分布图: 靶区的分布具有明显的方向性, 受构造影响明显, 基本都分布在同一条伟晶岩带中(图8)。对位于且末以南的重点区域, 以波谱信息更加丰富的WorldView-3高光谱影像为主要信息源, 在对图像进行预处理后得到符合目视解译要求的图像, 以波谱库中目标地物的标准波谱曲线与图像中其他地物的波谱曲线对比, 总结目标地物标准波谱曲线特点, 以此为依据进行波段运算, 圈定靶区。

图8

Fig.8

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图8 新疆阿尔金吐格曼地区伟晶岩遥感解译结果(WorldView-2卫星影像, 合成波段为432)Fig.8 Results of remote sensing interpretation of pegmatite in Turgman area of Altyn in Xinjiang(WorldView-2 satellite image and synthetic band 432)

提出了对高原地区大型资源基地环境效应进行调查、检测、评估的工作方法体系。SMAIMA即: 野外调查(Survey sampling, S)— 实验测试(experi mental Measurement, M)— 特征分析(characteristic Analysis, A)— 指标体系构建(Index system construction, I)— 模型研究( Model study, M)— 综合评价(comprehensive Analysis, A)。即在资源基地环境扰动最小的前提下, 实现找矿部署最优化和生态环境保护最大化, 通过创新方法, 以地质背景与生态环境作为整体系统进行调查研究, 通过跨学科综合调查成果优化找矿部署。拓展并提出了相应的环境评价指标体系, 各指标的评价结果以可量化的数据表达, 并能有效结合空间信息, 便于矿产资源开发利用各阶段的管理及决策。对经过验证的、成熟的评价方法进行优化, 运用Python语言编程, 建立了基于支持向量机的大型锂资源基地环境评价模型^{[17, 18, 19]}(图9)。

图9

Fig.9

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图9 绿色调查与环境评价技术准则、实现途径与最终目标Fig.9 Technical guidelines, implementation approaches and ultimate goals of the green survey and environmental assessment

针对高海拔矿低温环境下锂辉石浮选指标差的难题, 提出了锂、铌、钽、锡、铍等多组分低温全泥强化浮选和梯级分离技术, 实现了10~15 ℃甚至更低的条件下锂辉石以及伴生铌、钽、锡等有用矿物的高效回收利用^[20]; 建立了选矿废水快速处理及循环利用技术, 生产全过程实现废水零排放, 成功解决了锂辉石开发利用过程中选矿废水难以循环利用的生产技术难题, 实现了技术和生态的深度融合; 研发了锂辉石绿色低温捕收剂, 解决了川西高寒地区锂矿低温开发利用难题; 形成了低品位锂辉石矿“ 无尾化” 成套连选技术, 实现了长石、石英的无氟分离回收; 川西硬岩型锂资源绿色开发利用技术成功试点示范, 形成成套绿色锂辉石开发应用工程化技术。

开发出了“ 伟晶岩型铍矿全泥浮选-同步富集新技术” 及“ 铍锡铌钽共富集-精矿磁重分离提质-尾矿梯级深度回收” 新技术。针对九龙地区BeO品位0.090%的铍原矿, 经过“ 浮-磁” 联合工艺, 并创新使用自主研发的铍矿物组合活化剂EM-MD2及螯合捕收剂EM-ST12, 获得了BeO品位5.47%、BeO回收率78.09%的铍精矿, 且铍精矿中Li₂O含量远低于1.80%的杂质含量限值; 通过进一步“ 磁-重” 联合分选, 可获得(Nb+Ta)₂O₅品位≥ 50%的高质量铌钽精矿, 且铌钽精矿的综合利用率在40%以上; 同时, 通过多级重选工艺将铍精矿中的锡进行了高效回收, 可获得锡品位60%以上的合格锡精矿, 锡回收率在80%左右; 此外, 实现了尾矿中有价组分长石、石英的梯级资源化利用, 获得了(K+Na)₂O品位≥ 11%的合格长石精矿, 且分离出的石英SiO₂品位≥ 92%, 达到了平板玻璃用石英精矿的品质要求(图10)。

图10

Fig.10

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图10 四川省九龙伟晶岩型铍矿无尾化利用技术路线Fig.10 Tailless utilization of pegmatite beryllium ore in Jiulong of Sichuan Province

首创九龙铷资源“ 云母钾长石混浮-磁重选提质” 的高效选别新技术, 达到了铷高效综合利用的要求, 实现了九龙地区铷高效综合利用。在原矿Rb₂O品位0.24%的条件下, 经过“ 云母钾长石混浮-磁重选提质” 的全流程浮磁重联合工艺, 可获得Rb₂O品位0.51%、Rb₂O回收率72.76%的铷精矿; 同时得到的长石K₂O品位9.25%、Na₂O品位2.76%, 可满足合格钾长石品质要求, 实现了九龙地区铷高效综合利用。

针对Si、Al、S基等锂渣在水泥掺合料应用中存在高含量硫影响高标号水泥建材寿命的难题, 开发出了锂渣复分解高效降硫技术。经复分解脱硫后的锂渣可作为优质水泥配料用硅质原料使用。针对九龙可尔因锂辉石转型焙烧过程中易结圈造成锂溶出效率不高的难题, 开发出了新型锂辉石晶型修复配方。锂浸出率可达95%以上, 锂溶出效率显著提升。研制了含铷精矿综合利用技术, 总结铷的迁徙方向研究, 查明了铷的可利用基本路径。开展了九龙稀有金属矿经选矿后获得的铷精矿可浸性系列试验。研究表明, 采用高温离析(1 100~1 600 ℃), 铷挥发效率可达70%以上。利用锂矿固废资源加工回收铷元素是一项较为成熟的选矿工艺, 其发展趋势和目前最为优选的方法为采用高温氯化离析体系对烟尘中的含铷矿物进行处理回收。2020年疫情期间, 一种尾水无害化处理和循环利用技术助力企业年处理量40.5万t锂辉石选矿厂复工复产。该技术已在现场使用, 选矿废水实现了“ 零排放” (图11)。

图11

Fig.11

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图11 废水循环利用技术流程Fig.11 Technological process of wastewater recycling