安江镇位于洪江管理区北北东向36千米处安江镇郊沅水两岸,由白垩系和叠加其上的第四系共同组成丘陵地貌。矿区范围北起板栗园,南至董家山,西起龙田,东至新庄垅,面积54平方千米。矿区交通方便,有320国道、65国道经过。
4.5.1 矿区及其外围地质
(1)地层
矿区出露前第四系最老地层为新元古界青白口系,次为南华系,震旦系、寒武系、石炭系零星分布在断裂带上。
青白口系下部为陆棚相浅紫色夹灰绿色泥钙质板岩,上部为浅海相灰绿色泥砂质板岩、凝灰质板岩。南华系主要为滨海相含砾板岩夹泥质板岩、砂岩。砾石成分主要为石英岩、硬砂岩、泥板岩、灰岩,时见花岗岩、眼球状片麻岩。南华系在矿区以东沉积厚度达4000余米,变质较深,流劈理非常发育。矿区西侧的北北东向湘桂岩石圈断裂带上,见零星分布的震旦系炭质页岩夹硅质页岩、黑白相间的留茶坡燧石层,以及石炭系底砾岩和灰岩。安(江)-洪(江)的白垩系山间红岩盆地,由盆地两侧崩塌的蚀余相滚块和白垩系小河冲出锥所形成的砂砾岩、砂岩组成。矿区第四系由沅水冲积物组成Ⅰ-Ⅵ级内叠阶地。
(2)构造
矿区西侧有北北东向黔洪背斜,东侧为一向西南倾伏的背斜,二者之间为北北东向湘桂岩石圈深断裂带。这些构造为区内雪峰期、印支期岩浆活动提供了有利空间。
(3)岩浆岩
矿区内有雪峰期基性、超基性岩呈带状集群侵入于青白口系中,以岩墙状产出。岩石有橄榄辉石岩、辉长辉绿岩、辉绿岩,经同位素Rb-Sr法测定时代为1145±7Ma。矿区东南侧还见有雪峰期角砾状玻基玄武岩产出,属板内拉斑玄武岩。
在安江的扶车、八门一带,见有印支期北西向斜闪煌斑岩、斜云煌斑岩岩脉带,岩体规模小,长不足百米,厚几厘米至2米。长石经同位素K-Ar法测定,为218Ma,属印支期产出。
安江矿区地质构造见图4-14。
图4-14 安江金刚石砂矿区第四系地质地貌略图
4.5.2 河床、阶地砂矿特征
(1)河漫滩及Ⅰ阶地砂矿(Qh-π、Qh-T1)
沅水常水位标高151米,河漫滩砂砾层可见厚度5~7米,估计总厚10~20米。
Ⅰ阶地主要分布在安江镇郊和董家山,表面相对标高14米,基岩相对标高-21米。上部为灰色砂质粘土,厚10~15米;下部为砂砾层,可见厚度10米,推测最厚35米。砾石成分以石英岩、硅质板岩为主,砾径多为5~8厘米。
共施工找矿线3条,坑道26个。因涌水量很大,所有坑道均未到底。取样选矿814.7立方米,只有4个坑道见金刚石,最高品位0.8毫克/立方米,不能做出含矿性评价。
(2)Ⅱ阶地砂矿(Qp-TⅡ)
分布在黔阳一中、长迹、董家山一带,表面相对标高14米,基岩相对标高2米。阶地上部为黄色粉砂质粘土,厚几米至10米;下部为含金刚石砂砾层,厚几米至10米。砾石成分同Ⅰ阶地,砾径上部细小,下部较大,分选性好。
施工找矿线4条,坑道49个,取样选矿1502.9立方米,共发现金刚石8颗,董家山最高品位为0.2毫克/立方米,长迹为1.4毫克/立方米,一中为14.7毫克/立方米。伴生的砂金品位为6~32毫克/立方米,均产在靠近基岩的砂砾层中。
(3)Ⅲ阶地砂矿(Qp-TⅢ)
分布在安江镇沅水对岸的长迹、东冲坡、金鸡湾,以及安江镇郊的新庄垅、牛栏头一带。表面相对标高23米,基岩相对标高2米。阶地上部为虫状红土,残留厚度3~5米;下部为红黄色砂砾层,厚度7~9米,局部低凹区厚达20米。砾石成分多为易风化的泥砂质板岩、页岩和坚硬的石英岩、燧石、脉石英等,砾石层含泥量多达30%。砾石层具有上部细砾多,下部砾石大的特点,分选性好。金刚石均产于砾石层的下部。
对Ⅲ阶地开展了系统的找矿评价,长迹阶地长1300米,宽600米,按600~200米×80米网度,布置找矿线3条;东冲坡阶地长2000米,宽1100米,按800~400米×40米网度,布置找矿线4条;金鸡湾阶地长1200米,宽500米,按800~600米×20~80米网度,布置找矿线4条;新庄垅阶地长3000米,宽450~1000米,按400米×40~80米网度,布置找矿线4条;牛栏头阶地长1300米,宽350米,坑道距80米,布置找矿线1条。共布置找矿线16条,施工144个坑道,取样选矿7355.8立方米。
找矿成果表明,沅水西岸的Ⅲ阶地自南而北从长迹→东冲坡→金鸡湾,金刚石样品品位有逐渐增高的趋势,分别为0.18→0.24→0.43毫克/立方米,并在长迹、金鸡湾各发现1颗重达3.2克拉(647.5毫克)的大金刚石。
新庄垅Ⅲ阶地经普查找矿,在阶地的后缝区砂砾层的底部,发现2条符合工业品位要求的矿层带。西矿层带长1150米,宽50~70米,矿层厚1.5~2米,品位2.8~12.8毫克/立方米,平均品位7.15毫克/立方米;圈定4个块段,估算金刚石远景储量××××克拉。因剥离率大(8),不符合工业要求,未转入勘探。东矿带长1000米,宽50120米,矿层厚1~2米,品位3.1~4.0毫克/立方米,平均品位3.45毫克/立方米,估算远景储量××××克拉。剥离率为3.9,同样未转入勘探。
上述两条矿层带合计远景资源量为××××克拉,均因剥离率超标未能转入勘探,有待今后采矿技术进步,工业指标改变,经勘探才能转变为有用的资源。
(4)Ⅳ阶地砂矿(Qp-TⅣ)
主要分布在沅水西岸的长迹、板栗园一带。表面相对标高78米,基岩相对标高为69米,沉积特征同Ⅲ阶地。长迹Ⅳ阶地砂矿长1300米,宽350米,按400~200米×40米找矿网度,共布3条找矿线进行砂矿远景评价;板栗园Ⅳ阶地,长1300米,宽200米,按80米×40米找矿网度,共布2条找矿线,进行砂矿远景评价。两地共施工33个坑道,取样选矿3198.9立方米。金刚石样品品位一般为0.3~1.5毫克立/方米,最高为18.6毫克/立方米。
长迹Ⅳ阶地砂砾层底部见砂矿层,长800米,宽80~200米,厚2米左右,平均品位3.3毫克/立方米,达工业指标要求(2.9~3.7毫克/立方米),远景储量为××××克拉。同样也因剥离率较大(4.1),未能转入勘探。
(5)Ⅴ、Ⅵ阶地砂矿(Qp-TV、Qp-TⅥ)
Ⅴ、Ⅵ阶地主要分布在新庄垅-西路口一带,次为长迹、董家山、板栗园等地。Ⅴ、Ⅵ阶地表面相对标高分别为89~98米、110米,基岩相对标高分别为80~91米、104米。两级阶地均遭受沟谷强烈切割,支离破碎。砂砾层裸露地表,残存在山包上,厚度为5~9米。砾石成分以石英岩、硅质岩、燧石、脉石英为主,被20%~30%泥砂胶结,结构紧密。普查找矿施工坑道6个,选矿234.7立方米。在Ⅵ阶地中,发现3颗金刚石,样品最高品位为18.6毫克/立方米。由于阶地被剥蚀后规模甚小,故找矿研究程度很低。
(6)龙田小河Ⅰ、Ⅱ阶地砂矿(Qh-TⅠ、QP-TⅡ)
龙田小河阶地分为Ⅰ-Ⅴ级,表面相对标高依次为6米、8~12米、17米、30米、64米。只对小河中、下游的Ⅰ、Ⅱ阶地开展了普查找矿,施工找矿线5条,坑道70个,取样选矿1409.5立方米,共发现金刚石15颗,样品最高品位0.9毫克/立方米。推测金刚石来源于区内沅水大河Ⅲ-Ⅳ级阶地。
4.5.3 细谷砂矿特征
矿区细谷达30余条,规模最大的为新庄垅细谷,次为长迹细谷。前者1955~1956年完成勘探,后者经详查,规模小、品位变化大,未经勘探。新庄垅细谷砂矿特征如下。
(1)细谷形状、产状及规模
细谷坡积-冲积物呈树枝状分布在矿区Ⅲ-Ⅳ级阶地区,并嵌布在阶地基岩之上,面积0.72平方千米。主谷呈北北西-北北东向弧形分布,长4千米,中、上段和最下段宽度窄,一般为20~100米,沉积物厚1~3米。但在中段与下段连接地带,细谷突然变宽为300~500米,在细谷纵剖面上,正处在由陡变缓的交替地段(图4-15)。由于细谷小河的底蚀作用和小河迂回的侧蚀、堆积作用,在细谷基底上形成两个凹陷槽,沉积了厚达3~5米的细谷沉积物,为金刚石沉积、分选和富集提供了良好环境,形成了规模大小不等的6条矿带(图4-16)
图4-15 安江新庄垄细谷砂矿纵剖面图
(2)细谷沉积物特征
细谷的上部为厚1~2米的黄色粉砂质粘土。在横向边部区,由于细谷两侧坡积物的混入,不仅厚度增大,而且往往与细谷下部砂砾层接触界线不清。
细谷下部为厚1~3米的砂砾层,其成分在细谷纵向上有明显变化。中下段的砾石成分以石英岩、硅质板岩、脉石英为主,砾径一般为15厘米左右,泥砂质胶结,分选性好;中上段砾石中的燧石、泥砂质板岩明显增多,砾径大小不一,分选性差,45厘米的砾石易见,砂砾层中泥质胶结物增多,而粗砂含量明显减少。细谷中上段的重砂矿物钛铁矿、绿帘石、阳起石、透闪石、绿泥石等较细谷中下段高,且颗粒大,这与谷源区有基性、超基性岩供源有关。
(3)细谷砂矿矿层特征
细谷砂矿在纵向分布上,中上段和最下段金刚石品位低,局部宽谷区的中下段品位高;在横向上,细谷边部含矿贫,中央轴线区含矿富;在垂向上,上部砂砾层含矿低,下部含矿富。这是坡冲积成因细谷砂矿的共同特点。
图4-16 安江新庄垄细谷勘探线Ⅷ-XⅣ储量估算平面图
金刚石砂矿体常以层状、似层状产于砂砾层底部靠近基底1~2米处,且往往与含大、中砾石较多的砂砾层密切相关。基岩面起伏的凹槽区以及斜坡上,是富集金刚石的良好场所,品位较高,一般为2.5~6.4毫克/立方米。
细谷沉积物分布于由窄变宽的地段正是细谷纵坡降由陡变缓区,也是小河迂回侧蚀、强分选的堆积区,易形成带状分布的矿层带。新庄垅细谷的宽带区,由规模不等的6条矿层带组成,有长度达千米,宽度40~140米的矿带2条;其它矿带的长度也在300米以上(图4-17)。新庄垅探求的金刚石储量占全细谷的70%。
图4-17 安江新庄垄细谷勘探线XⅡ地质剖面图
(4)细谷中金刚石晶体特征
经勘探共发现金刚石317颗,其中最大的1颗重237.2毫克,平均重26.3毫克。重量大于1克拉的金刚石共见17颗,占总颗数的5.3%。
按重量统计,≤1.0毫克者占2%,1.1~20.0毫克者占65.3%,20.1~50.0毫克者占21.4%,50.1~200毫克者占11.3%,大于200毫克者占5.3%。
21%的金刚石因受机械作用而破损,多数沿(111)解理裂开,晶体表面光滑。
晶体颜色以黄褐色为主,浅黄褐色占43.2%,黄绿色占22.1%,无色占5.7%,另有个别金刚石呈桃红色、紫色、灰绿色等。大部分金刚石呈透明的强金刚光泽,少数为半透明油脂光泽。
晶体在X射线照射下有4%的金刚石不发光,其它都发天蓝色光。在紫外线下,主要发黄绿色、紫色、天蓝色光;黄色、黄绿色、黄褐色的金刚石,以发黄绿色光为主;还有5%的金刚石在紫外光照射下不发光。
金刚石晶形,十二面体占53.2%,八面体占44.5%,个别金刚石为聚形晶、双晶。晶体大多数呈压扁及拉长形,大部分晶体有熔蚀蚀象。
含包裹体的金刚石占33%,较沅水下游矿区稍多,包裹体成分以石墨为主,透明矿物少见。
按苏联金刚石砂矿规范中技术标准,对金刚石的质量划分见表4-10。表中数据显示金刚石质量较佳。
表4-10 安江细谷砂矿金刚石质量分级统计
4.5.4 矿区勘查与储量估算
(1)砂矿勘查
安江矿区砂矿勘查始于1955年,结束于1962年,是沅水砂矿勘查最早的矿区。当时没有砂矿勘探规范可循,勘查工作是根据苏联勘探专家伊斯科夫和选矿专家苏洛维茨基建议,结合本区砂矿地质地貌特征,在探索和实践中进行的。
矿区1:1万地质地貌填图和对各堆积地貌单元,实施稀疏浅井(断面1米×1.5米)探矿工程揭露。结果均表明,砂矿规模较小,含矿砂砾层厚度变化较大,加之本区金刚石颗粒大,应属第Ⅲ勘探类型中最难勘探的砂矿。据此确定采用400米×20米进行砂矿普查评价,200米×20米网度进行勘探,求C1、C2级储量,比沅水下游丁家港、桃江矿区之探矿网度加密1倍。所有探矿工程,尽量垂直地貌单元或砂矿走向部署。
确定了探矿工程断面规格和取样体积。凡沉积物厚度<3米,采用断面10米×1.5米槽探,对砂砾石层全巷取样,其体积一般在15~20立方米;当厚度>3米时,采用断面3.5米×1.5米的双竖井探矿,按2米分层全巷取样,其体积在21立方米左右。对后者在经过一段工作后,通过对比,发现双井与单井探矿品位相差不大,于是改为单井探矿。基于金刚石常富集在砂砾层底部,因此,不论何种探矿工程,取样时必须清底干净。为此,对基岩风化壳采深10~15厘米并入最后样品中。
原始样品在野外淘洗,取粒径16~0.2毫米的砂砾作为入选样品,要求含泥<5%,送选矿厂选矿。被抛弃的砾石含砂泥应<1%。小于0.2毫米的尾矿泥中,手搓不感到含砂,若不符要求则返工重做。该矿区样品选矿方法和要求同丁家港、桃江矿区。
对每个探矿工程均进行了简易水文地质观察和记录,并对矿区内井、泉、河做了水文地质调查。细谷砂矿水文地质简单。
在成矿有利的地段,有代表性地采取体积为1立方米的样品,做砂砾粒度、成分和含砂量测定。
安江矿区新庄垅细谷完成的各项勘探工作量如下:1:10000地形测量面积54.14平方千米,1:2000地形测量面积2.6平方千米,1:5000平面图测量面积2.4平方千米,勘探线地形剖面测量6755.0千米,1:10000地质地貌测量面积54.14平方千米,1:2000地质地貌测量面积2.6平方千米,槽探6846.1立方米,浅井370.16米,金刚石综合选矿5757.1立方米,重砂采样及分析88件,金刚石鉴定391颗,砂金混汞处理394件,砂砾粒度测定19件。
(2)储量估算参数
根据矿体呈似层状,狭长带状分布,埋藏浅,矿层厚度不大的特点,考虑到勘探线上探井等距分布,全巷取样,能较真实地反映矿体的产状、形状等特征,选用垂直断面法估算储量。
品位:探井坑道中样品品位,以样品体积除以金刚石总重量求得;勘探线和块段的金刚石平均品位,采用以矿层厚度与样品品位加权法计算。由于此矿区金刚石颗粒大,样品中所见的重1克拉以上的大金刚石,直接参加计算,不必做风暴品位处理。
矿层平均厚度:勘探线上矿体平均厚度根据各坑道中矿层厚度以算术平均法求得。
面积:断面面积以矿体平均厚度乘矿体断面长度求得;块段的平面面积,用几何学方法计算。
两条勘探线之间断面距离,在平面图上量取。
(3)矿体圈定
湖南基本建设局下达的工业指标要求为:圈定矿体的最低平均品位不低于2毫克立/方米,边界品位不低于1.5毫克/立方米;最低可采厚度为0.6米;平均剥离率不超过1.8~2.0;表内C1级储量大于90%。
在剖面上圈定的矿体界线必须在含矿砂砾层内;剖面上外推坑道的距离为内间距的一半,并呈矩形平行尖灭外推;在平面上矿床外推部分,若相邻线品位变化很大,采用三角形尖灭外推。
(4)储量估算结果
将两条勘探线之间划为一个块段,按上述400米×20米和200米×20米勘探网度分别求取C1和C2级储量。遇下列情况时,所计算的储量均为C2级:勘探线外推的储量块段;矿床宽度小于40米,长度小于600米;为一单独且不连续、规模较小的矿体。
安江矿区各类砂矿经普查评价,只有新庄垅细谷砂矿转入勘探。在细谷砂矿面积0.72平方千米内,取得平衡表内C1+C2级储量:金刚石为×万克拉,砂金50.76千克,锆英石远景储量7.89吨;平衡表外C2级储量:金刚石×××克拉,砂金0.81千克,锆英石远景储量31.44千克。
基于上述储量估算结果,安江矿区属小型金刚石矿砂床。
矿区在砂矿普查评价中,在Ⅲ、Ⅳ阶地中所发现的够品位的矿层,因剥离率大于2,不能转入勘探,少算金刚石工业储量至少有×××克拉。