馬騰飛

（山西省第三地質(zhì)工程勘察院，山西 晉中 030620）

我國在對(duì)礦床進(jìn)行地質(zhì)化學(xué)試驗(yàn)的同時(shí)，還進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，包括由大量研究人員進(jìn)行的沉積試驗(yàn)、觀測研究和技術(shù)開發(fā)。例如微量元素，包括稀土元素、穩(wěn)定同位素、成礦溫度、成礦年齡等數(shù)據(jù)精度越來越高，使得該礦床的成因都有很大的進(jìn)步。然而，我們注意到，隨著采礦深度的增加，采礦也大大增加了生產(chǎn)的困難和成本，嚴(yán)重影響了礦山的可持續(xù)發(fā)展。開采資源的缺乏已成為威脅采礦工業(yè)生存的最大問題。在這方面，威脅到了礦山企業(yè)的生存。研究表明，礦山資源的利用至少需要15年的時(shí)間來評(píng)估資源的利用情況，因此迫切需要開展礦區(qū)成礦條件、成礦機(jī)理和成礦規(guī)律的研究，加強(qiáng)對(duì)礦山深部和外圍找礦的預(yù)測，擴(kuò)大礦山儲(chǔ)備量并確保其可持續(xù)發(fā)展，這就成為了目前迫切需求解決的問題。

1 探究礦山三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)

1.1 地形地貌地層

圖1 晉南地區(qū)某礦山三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖

通過實(shí)際考察發(fā)現(xiàn)，晉南地區(qū)山地總體南高北低，東陡西緩。根據(jù)晉南地區(qū)的地貌成因類型，將全區(qū)劃分為堆積地形、剝蝕堆積、剝蝕地形三種類型。其形態(tài)類別又可分為中山、低中山、低山丘陵、河谷（溝谷）洼地、沖積平原、湖積平原、熔巖臺(tái)地、風(fēng)積沙地。根據(jù)礦山實(shí)際地貌繪制出如圖1所示的，礦山三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖，其具體劃分類型如圖1所示，圖中Ⅰ代表剝蝕類型：Ⅰ—1為中山，Ⅰ—2為低中山，Ⅰ—3為低山丘陵；Ⅱ代表剝蝕堆積類型：Ⅱ—1為河谷（溝谷）洼地；Ⅲ代表堆積類型：Ⅲ—1為沖積平原，Ⅲ—2為湖積平原，Ⅲ—3為熔巖臺(tái)地，Ⅲ—4為風(fēng)積沙地。

根據(jù)實(shí)際考察發(fā)現(xiàn)該研究領(lǐng)域的重點(diǎn)是調(diào)查晉南地區(qū)礦山主要出露的地層，有分別是下元古界和古生界的志留系、泥盆系、石炭系、侏羅系、白晉系及新生界的新近系[4]。

1.2 構(gòu)造特征

晉南地區(qū)一級(jí)構(gòu)造單元主要有地槽褶皺系、礦山中生代巖漿巖帶，區(qū)內(nèi)大部分的地區(qū)屬于地槽褶皺系[2]。另外以上兩個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元控制著區(qū)內(nèi)山川、盆地等地貌形態(tài)，具有晉南地區(qū)的地貌特征的代表性，控制著巖漿巖活動(dòng)和區(qū)域內(nèi)地層的沉積。

1.3 礦產(chǎn)資源

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，晉南地區(qū)某礦山內(nèi)共有開采礦種19種，見表1，共劃分為四個(gè)大類：能源礦物質(zhì)、金屬礦物質(zhì)、非金屬礦物質(zhì)及水氣礦物質(zhì)。

表1 研究區(qū)礦山開采礦產(chǎn)表

區(qū)內(nèi)金屬礦物資源主要以鋁礦為主，其他金屬礦物含量微弱，礦山總體礦產(chǎn)以煤炭為主。

2 分析成因機(jī)制

2.1 成礦過程

目前，晉南地區(qū)礦山的成因機(jī)制通常以探索基于區(qū)域地質(zhì)演化、巖相古地理特征為基礎(chǔ)，再通過研究和分析礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物成因、元素賦存狀態(tài)和元素活動(dòng)行為等，來解決相關(guān)問題。

嚴(yán)格的說，成礦機(jī)制包括母巖的風(fēng)化機(jī)制、物質(zhì)搬運(yùn)過程以及同生期等處于多個(gè)階段的礦石結(jié)構(gòu)與物質(zhì)演化而來[3]。目前分析，可能有三種類別的形成機(jī)制形成了晉南地區(qū)的礦山：第一種，紅土化作用形成含金屬物質(zhì)，之后含金屬物質(zhì)被搬運(yùn)到碳酸鹽巖表面沉積形成礦山。第二種，風(fēng)化殼中含金屬溶液以化學(xué)形式搬運(yùn)并結(jié)晶形成礦山。最后一種是碳酸鹽巖表面或者內(nèi)部金屬硅酸鹽巖金屬土礦化(紅土化)后原地堆積形成金屬土礦[4]。其中第一種成因機(jī)制被認(rèn)為主要成因機(jī)制，并且第一種成因機(jī)制還可劃分為三個(gè)成礦過程：首先，物質(zhì)準(zhǔn)備過程。該過程是母巖中礦物經(jīng)過風(fēng)化作用和紅土化作用使各種離子從巖石中礦物分解釋放出來，在風(fēng)化作用下隨著其進(jìn)行過程堿性元素逐漸流失，留下剩余的離子，剩下來的離子原地結(jié)晶，形成氧化物和氫氧化物以及部分粘土礦物，這些礦物組成了金屬土礦的原始物質(zhì)。其次，物質(zhì)變遷階段，已經(jīng)形成的金屬土礦物質(zhì)經(jīng)過短距離的搬運(yùn)，在區(qū)域地中沉積形成金屬土礦層[5]。最后，改造階段，該階段是后成巖作用、變質(zhì)作用以及表生風(fēng)化淋濾作用過程共同完成的。礦山在這個(gè)階段是逐漸富集和優(yōu)化的過程。在一些特殊部分，礦山中某部分的形成是三種機(jī)制的共同作用或者以任何兩種方式結(jié)合的產(chǎn)物。

2.2 礦山成因

經(jīng)過上說分析，從地質(zhì)學(xué)、巖相學(xué)、地球化學(xué)和礦物學(xué)多學(xué)科綜合研究，得出晉南地區(qū)礦山成因機(jī)制：礦山中主要礦物是來自結(jié)晶巖石的簡單礦物；而主要粘土礦為風(fēng)化成因，所以礦山成因機(jī)制主體為“離子結(jié)晶與碎屑沉積”綜合成因。

3 結(jié)語

通過本文的研究，對(duì)晉南地區(qū)礦山有了更深入的了解，但還有以下問題需要進(jìn)一步研究：除了為流體提供動(dòng)力外，在礦作用過程中是否還有其他外來動(dòng)力或熱源的加入？是否存還沒有被發(fā)現(xiàn)的在某種被掩埋的巖體中，為礦床的成礦提供了某種能量？還需要進(jìn)一步調(diào)查。對(duì)于本文對(duì)晉南地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及成因機(jī)制的研究，由于沒有時(shí)間數(shù)據(jù)和礦物指標(biāo)，需要進(jìn)一步對(duì)該礦山進(jìn)行詳細(xì)的劃分。