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铁帽与找矿矿床地质 2010-09-02 14:26:11 阅读11 评论0 字号：大中小订阅 自人类告别石器时代以来，铁帽一直作为找矿标志，为矿冶人士所追捧。直至今天，矿产勘查者首先要做的是：搜寻铁帽的足迹及铁帽的分布规律，踏破铁鞋也在所不惜，试图从铁帽那里得到地表下是否存在可利用矿石的信息。 那么何谓铁帽呢？铁帽需要打假吗？根据铁帽的特征，能否知道其下赋存何种矿石呢？请让我从铁帽的定义谈起吧！ 铁帽（Gossan或Iron Hat)就是遭受强烈氧化、风化或分解的含铁锰岩石（矿石）。其易溶部分随水带走，残留下来的物质堆积起来，形如一顶各色各样的帽子，覆盖在未风化岩石或矿石之上。铁帽主要由铁锰氧化物和硅质所组成，呈多孔蜂窝状构造。硅质和铁锰氧化物可保持被溶解消失了的矿物的形状或充填在孔洞里，而呈原矿物假象。铁帽大多为红色、褐红色、褐黄色，有的也呈褐黑色，常常呈正地形突出于地表。铁帽可细分为铁帽、锰帽、硅帽、火烧皮、褐铁矿化带。如果铁帽本身含铁很高，可作为铁矿开采。 铁帽当然有真有假，能指示寻找有色金属（贵金属）矿床的铁帽就是真铁帽，否则就是假铁帽。 那么，如何进行铁帽的打假呢？这要从铁帽的组构特点、残余矿物的原始组构和成分来辨别。 真铁帽系指原生硫化矿床、金（银）矿床、伴生金硫化矿床经表生风化淋蚀作用后，形成以Fe、Mn、Si、Al和Ca等为主的氧化物、含水氧化物、次生硫酸盐、各种矾类及粘土质混合物的堆积体。它分布于原生硫化矿床上部或附近地段，在组构上往往反映了原生硫化物的晶体形态，或某些矿物学上的特点等。因此，真铁帽是寻找有色金属和贵金属矿的良好找矿标志。 假铁帽是非硫化物经氧化淋滤作用而形成的Fe、Mn、Si、Al和Ca等表生堆积体，其再生组构中不具有硫化物晶体形态及某些矿物学上的特点，如菱铁矿氧化形成的铁帽，在再生组构及次生矿物上均反映了碳酸盐矿物晶体性状及解理特征。这种类型铁帽中见不到矾类矿物，亦见不到Cu、Pb、Zn等次生氧化物。常见到由Fe、Mn、Si、Al及Ca等元素所组成的隔板，形成网格状、似蜂巢状、多孔状及不规则网眼状结构，其内常有粘土质、锰土和砂砾等混合物充填。由于Fe、Mn 离子色素扩散作用或附着作用，使得破碎带、角砾岩带、裂隙带等多孔隙岩层或岩石染上褐色、黄色、褐灰色、斑杂色等。初看很似铁帽，实际上是一种假铁帽。假铁帽是由碳酸盐岩石、菱铁矿、硫铁矿风化而成，与原生金属硫化矿无关，常将人引入企图。不过，有时也可见到一种真铁帽，这种铁帽与围岩无生因关系，仅表现为相对位置关系，这种铁帽是“外来客，即迁移后异地堆积产物，它也是寻找原生硫化矿床及铁帽型金(银)矿床的一个主要标志。 真铁帽是由原生硫化矿风化形成的。硫化矿在表生氧化淋滤条件下，经历着不同的演化阶段。地下水溶液的介质条件也从酸性一中性一碱性(pH=58)依次变化，从而形成不同的氧化分带。各带之间彼此过渡，相互作用、相互依存。一般将硫化矿床氧化带分为4个带： 1、淋滤矿石带 分布于铁帽上部近地表处，或出露于地表。矿石呈压碎状，块状、炉渣状、网脉状、多孔状、球粒状及隐晶质结构等。以多孔状构造为特点，硅质和铁质格架明显，其内常有猪肝色、暗红色粘土质或砂粒(砾)混合物充填。本带主要由Fe、Mn、Si，Al、Mn的氧化物、氢氧化物及碳酸盐、粘土质和少量砂粒组成。在气候干旱炎热地区，常见有矾类矿物产出。而在南方的旱季也可见到矾类矿物。本带一般含有少量孔雀石、蓝铜矿、黑铜矿、菱锌矿、白铅矿、钨华、彩钼铅矿等。金属元素的含量较低，一般低于工业要求，如金、银一般不够工业品位。 2、氧化矿石带在总体上分布于淋滤矿石带之下，矿石呈胶状、块状、斑杂状、角砾状等构造。结构有叶片状、放射状、球粒状、粉状、同心层状皮壳状、隐晶质等。其中以胶状、球粒状、同心层状结构和块状、角砾状构造为特点。矿物有针铁矿、水赤铁矿、赤铁矿，水针铁矿、黄钾铁矾、纤铁矿、菱铁矿、赤铜矿、磁铁矿、铜蓝、自然金、自然银、银金矿、金银矿、辉银矿、自然铜、角银矿、胆矾、铅矾、锌矾、异极矿、孔雀石、硅孔雀石、石膏、高岭石、明矾石、臭葱石、水胆矾及硅质、碳酸盐等。一般能够达到工业品位，并适合于湿法冶金。3、半氧化矿石带(过渡带、亦称胶结带) 分布于氧化矿石带之下、地下水流动带附近地段。矿石呈松散扶、块状、角砾状等构造，结构有交代残余状、乳状、压碎状等。其中以交代残余结构为特征。矿物有黄铁矿、黄铜矿、自然金、方铅矿、闪锌矿、赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿、磁铁矿、铜蓝、斑铜矿、辉铜矿、白铁矿、辉银矿、自然银、深红银矿、自然铜、硫铜银矿、硅质、碳酸盐及少量硫酸盐和粘土质等。本带常常形成次生富集带，矿石的品位大幅增高，因而具有重要的工业意义。 4、原生硫化物矿石带 分布于半氧化矿石带之下、相当于地下水停滞带（潜水面）之下。表现为原生矿的组构特点和矿物组合。具体区分真假铁帽的方法是： 1铁帽的矿物成分 (1)当原生硫化矿床中有大量黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿及少量磁铁矿、石榴石等残余时，则上部氧化带以褐铁矿、针铁矿为主形成的铁帽，结构常呈多孔状，其内常有粘土物质充填。(2)铅锌矿氧化在地表形成的铁帽，含有大量的硬(软)锰矿或重晶石。如果在铁帽中见到原生铅矿物或残余次生铅矿物，只说明原生矿含铅，但不一定是铅矿床。(3)自然铜、赤铜矿、孔雀石等常出现在铜矿床上部氧化带，如出现水绿矾、胆矾等次生硫酸盐矿物时，则说明原生硫化矿床正处在氧化阶段。如果原生硫化矿床中黄铁矿含量较少，经氧化后地下水溶液酸度偏低，且在铁帽中往往出现大量孔雀石和黄铜矿。如果原生黄铁矿含量比较高，则不易出现上述表生矿物。在总体上，各种类型硫化矿床，因其控矿构造和原始组构等差异，经表生作用所形成的铁帽具有不同的表生矿物组合和不同程度的金、银富集。有些铁帽金、银可富集成矿，但亦有一些铁帽不含或微含金、银，这与原生硫化物含金、银高低有关，更主要的是，与氧化过程中地下水介质的物理化学环境有关。 2铁帽的化学成分 研究表明：铁帽中含铜量一般在0.2以上，原生矿多为铜矿床；而含Cu在0.1-0.2%之间，原生矿可能是黄铁矿或含铜黄铁矿；如果含Cu2400m）不稳定，存在安全隐患，如南美安第斯山的阿蒂普拉诺高原（Altiplano）。因此，BHP公司选定Dash-7四引擎飞机作为系统的新载体，研制了MEGATEM系统。其回线面积从CASA载体的232m2增加至406m2，最大偶极矩达1.1106Am2，对阿比蒂比型（Abitibi）矿体的有效探测深度达到200m。该系统于2000年在加拿大魁北克省马塔加米（Matagami）附近发现了Perseverance、Perseverance West和Equinox多金属矿床9。2001年，通过将电流增加至原来的四倍，MEGATEM偶极矩翻倍，演化为MEGATEM系统，偶极矩达2.2106Am2，有效探测深度增加1/4，延伸至地下250多m.（2）直升机航空瞬变电磁系统 过去的二十多年，尤其是最近十年以来，直升机航空瞬变电磁迅速发展。这一时期出现了一大批新的系统，如AeroTEM、ExplorHEM、HoisTEM、THEM、VTEM、HeliGEOTEM等与固定翼航空瞬变电磁系统相比，虽然直升机航空瞬变电磁系统的运行成本要高些，探测深度也不如固定翼系统（当前直升机系统中最大功率的VTEM系统，最大偶极矩达到6105Am2，小于固定翼系统），但是，直升机系统的横向分辨能力更好，操作更加灵活，拥有能在高海拔地区进行测量等优势；而且对于小规模测量，它更加经济可行1415。此外，相对于直升机频率域系统，如DIGHEM和HUMMINGBIRD，直升机时间域系统的穿透深度更大。其飞行测量高度一般在25m以上，只是专门用于探测地下未爆炸武器的ORAGS-TEM系统除外，它的飞行高度约为2-3m16。数据，AeroTEM和SkyTEM测量x、z分量，而ExplorHEM、THEM、HeliGEOTEM和NewTEM则进行三分量测量。记录除z分量以外的数据有助于确定地下导体的形态特征、产出位置等。 AeroTEM、ExplorHEM和THEM记录全波形，其优点在于：. 记录了全数据带宽，包括接通、断开时的高频信息，可增强近地表构造的分辨能力；. 全波形数据可转化为磁场响应，简化剖面解释，更容易发现良导体；. 由于良导体没有断开响应，因此，记录全波形可能发现良导体。表1 当前应用的主要直升机时域系统的技术参数16AeroTEM()ExplorHEMHoisTEMHTEMVTEMHeliGEOTEM30Hz(90Hz)NewTEMORAGSTEMSkyTEMx面积（m2）113(20)1637544.25319530036283Tx匝数7(8)81242144最大偶极矩（Am2）395,000(39,200)25,600120,000123,700630,000230,000(212,800)80,0004,32094,000Tx电流（A）500(250)20032014003001210(1120)2653083基频（Hz）30/90(90/150)75253025/3030(90)25/3090(270)25Rx分量x,zx,y,zzx,y,zzx,y,zx,y,zz、垂直梯度x,z全波形记录规划中B场-规划中-Rx频宽30/90-23,040(90/150-19,200)75-19,20025-19,72230-30,72025/30-25,00030-11,520(90-92,160)25/30-100,00090/270-5,400-Tx波形三角波形全周期方波1/4全周期方波半正弦波梯形波半正弦波方波1/2全周期方波梯形波Tx脉宽（ms）1.863.33544.54(2)-2.8(0.9)102地面瞬变电磁系列地面瞬变电磁具有快速探测能力、较好的空间分辨率等优点，近年来被广泛用于矿产勘查和水工环勘查等领域。在金属矿产勘查领域，回线法和电磁偶极法是应用较广的两种方法。由于电磁偶极法能量衰减快，其勘探深度比回线法要小，一般为几十米至百米17。因此，在寻找深部隐伏矿时，回线法更为常用。回线法通常有重叠线圈、内置线圈和水平线圈等形态。内置线圈探测水平层状或似层状导体比水平线圈要好；而对于垂直或近垂直导体而言，水平线圈效果更佳。地面瞬变电磁法历经半个多世纪的发展，目前已形成了较为完备的系统。西方早期生产的瞬变电法仪器多为单一方法之用，如加拿大Geonics公司EM系列、Lamontange公司的UTEM系统、Crone公司PEM系统以及澳大利亚的SIROTEM系统