海南石碌铁矿 海南岛有大型的石碌铁矿,但为什么没有建立钢铁企业
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石碌铁矿区与海南省昌江县石碌镇毗连，向北与海南西线高速公路相接，向北东距海口市约191km，向南至东方市约 70km。矿山有铁路专线与东方市八所港相接，并与粤海铁路相通。
石碌铁矿是我国铁矿石的重要基地之一，铁矿品位高达 62% 以上，为中国最富的大型露天铁矿床。石碌铁矿最初是作为铜矿开发的。《昌化县志》记载: 明崇祯二年 ( 1629 年) ，知县张三光赶走矿盗，宣示严禁私采亚玉山 ( 石碌岭) 铜矿。明至清的几百年间，石碌铜矿多为私采，故几次议开几次禁采。
1933 年，海南岛成立琼崖实业局，接受华侨投资开发本岛资源。1935 年，琼崖实业局派人到石碌岭调查铜矿，意外发现此处铁矿储量颇丰，且品位极高，但由于种种原因，没有开采。1939 年 2月，日本帝国主义侵略者踏上琼岛，为了实现其 “以战养战”、“就地供给”的战略，随即派出调查队对石碌铁矿进行勘查，并授命日窒素肥料株式会社投资进行大规模掠夺性开采。到 1945 年日本战败投降时，从海南掠夺铁矿石 300 万 t 以上 ( 其中田独铁矿 269 万 t，石碌铁矿 69 万 t) 。
1946 年 8 月原民国资源委员会海南铁矿筹备处成立并接管海南铁矿，竟将拆毁的矿山精密机件的一部分运到越南销售，一部分则运到广西北海卖掉。原以为国人接管的海南铁矿生机仍存，勃发有望，结果是再度陷入停滞。直至新中国成立后 1957 年才恢复生产。
1957 ～ 1964 年海南地质大队对矿区补做勘探工作，1957 ～ 1958 年地质部物探局航测大队 951队对矿区进行了 1∶ 1 万地面磁法测量 ( 8km2) ，圈出 27 处异常。其中，有 5 处异常认为是隐伏铁矿引起，经钻探验证均见铁矿。已知的探明工业储量 + 远景储量 2552 万 t，全铁平均品位46. 27% 。老矿区开采至今仍存在资源危机。2007 ～ 2008 年全国危机矿山专项设立接替资源勘查项目，由海南省资源勘查院和广东省地质局地球物理探矿大队合作勘查，采用物化探配合钻探多方法在北一—花梨山、南矿—朝阳开展普查找矿工作，在矿区外围鸡心、武烈、金牛岭地段开展预查工作。根据物探成果，结合地质，划定了 3 处找铁矿远景区。新增铁矿资源量 ( 矿石量) 4000万 t，铜钴金属量 2 万 t。
一、矿床地质背景
石碌铁矿区位于华南褶皱系石碌褶皱带的西段。多期次的构造活动和变质 － 岩浆再造作用，形成了主要由东西向构造 － 岩浆带和北东向构造 － 岩浆带交接复合而成的构造格局。区域性成矿地质构造格局属于我国重点金属成矿区带中的南岭成矿带; 其成矿条件十分优越，是我国金属矿、非金属矿、稀有和稀土矿的重要成矿远景区带。
矿区出露的地层主要有青白口系和震旦系 ( 图 2 －4 －1) 。矿区铁钴铜矿主要赋存在青白口系岩层中，按岩性又可分为六层，其中第一、三、四、五层为白色或深灰 － 灰紫等杂色千枚岩、石英片岩或石英绢云母千枚岩、石英岩等硅铝质岩石，普遍含有红柱石，第五层还夹有一层岩屑凝灰岩; 第二、六层为灰白色 － 浅灰色白云岩、透辉石透闪石化白云岩、透辉透闪岩、赤铁矿岩、石英岩等。第六层是目前所掌握的铁、钴、铜矿产的主要赋存岩层。按岩性组合及与成矿关系，又可细分为 3 段:下段含钴铜层位; 中段含铁层位; 上段白云岩夹炭质千枚岩为无铁矿段，属白云岩矿含矿层。石碌铁矿受地层控制，为火山 － 沉积变质型矿床，矿体呈层状产出。
石碌矿区是国内知名的以富铁矿为主的大型矿集区。除铁矿外，还共生或伴生铜、钴、镍、银、铅锌等金属和白云岩、石英岩、重晶石、石膏、硫等非金属矿产; 在矿区近外围区域发现的主要矿产有: 铁、铜、铅锌、钨、锡、金等金属和石灰岩、黏土、石英砂、锆钛砂等非金属矿床( 点) 多处。
二、矿区地球物理特征
( 一) 磁性特征
铁矿区航磁 ΔT 异常 ( 图 2 －4 －2) 走向总体上为近东西向。异常正负相伴，正异常位于南面，分布较稀，梯度较小; 负异常分布于北面，分布密集，梯度较大。异常强度最高达 600nT，最低为 －900nT，且负异常大于正异常。ΔT 正异常场分布，其梯度变化的形态与整个矿区复式向斜构造的形态比较吻合。ΔT 分布特征与矿区含矿岩系的分布及其构造紧密相关。本区铁矿体上磁异常的规律是异常正负伴生，矿体北侧出现负异常，磁异常中心偏离矿体中心位置，矿体位于正负异常极大值之间，一般在零值线附近。
区内岩矿石磁性参数见表 2 －4 －1。赤铁矿石具强磁性，透辉透闪岩、构造角砾岩具弱磁性，其他岩石不具磁性或弱磁性。
图 2 －4 －1 石碌铁矿矿区地质图
表 2 －4 －1 岩心磁性测试统计表
续表
图 2－4－2 石碌铁矿矿区航磁 ΔT ( nT) 异常图
( 二) 电性特征
2007 年，系统测定了矿区 ZK1101 和 ZK3 钻孔的岩心电阻率。统计表明，赤铁矿体表现为低阻特征( 265Ω·m) ; 多数围岩白云岩、白云质灰岩、石英砂岩、透辉透闪岩等电阻率为 325 ～1500Ω·m，平均700Ω·m，表现为中高阻特征。
( 三) 矿床地质 － 地球物理模式
矿区是国内知名的以富铁矿为主的大型矿集区，还共生或伴生多金属、非金属矿产。根据物性测定结果，矿石具低电阻率，矿化岩石电阻率相对低，各种地层与各种矿化岩石电性差异明显，区内铁矿石具强磁性，可确定此类矿床的地质 － 地球物理模式为低阻高磁找矿模式。
三、物探方法技术运用及验证效果
( 一) 设计方法及使用仪器
2007 ～ 2008 年物探设计选择了 1∶ 1 万磁法、CSAMT、TEM 和井中物探工作，其主要任务是:
1) 通过高精度地面磁测工作，结合过去重磁资料，进行综合解释，挖掘深部找矿信息。
2) 可控源音频大地电磁法主要任务是圈定 1. 2km 深度范围内岩层与构造，重点是查明石碌群第六层分布状态。在地质条件有利时，用于追索隐伏矿体。
3) 瞬变电磁法主要任务是发现和追索隐伏矿体，并用于勘查石碌群第六层中下部含炭层 ( 铁、钴、铜矿产的主要赋存岩层) ，勘查深度 500 ～1200m。
4) 井中三分量磁测主要任务是判断异常源及其异常的性质，推测盲矿的深度、方向及见矿部位、延伸、范围和厚度。
投入的主要仪器设备见表 2 －4 －2。
表 2 －4 －2 石碌铁矿接替资源勘查物探投入的主要仪器设备一览表
(二)工作部署
对石碌铁矿区鸡心岭、北一—花梨山、南矿—朝阳的深部和边部及其外围开展普查工作，深入研究石碌地区铁多金属矿床的成矿地质条件和控矿因素，提高找矿效果。
(三)物探异常解释推断
1.可控源音频大地电磁法解释推断
1)可控源音频大地电磁法数据处理、反演效果。对卡尼亚尔电阻率和阻抗相位数据进行整理、编辑。由于采用不同的滤波方式反演所表现的效果是不同的，可根据需要突出地层横向分布和局部矿体反演结果。图2－4－3为E11线两种滤波方式的对比结果图。可见，为突出矿体要经过试验对比方能取得较好效果。
2)卡尼亚尔电阻率断面切片立体图。
a.高频段一般为中低阻(几十～几百欧·米)，而且分布不均匀，主要反映第四系地层及浅部电性不均匀的岩层(如图2－4－4、图2－4－5)。
b.中低频段中，低阻(几十～几百欧·米)层主要反映了第六层(QnS6)地层，是主要的含矿地层，所以电阻率较低;高阻(几百～几千欧·米)层主要为第四层(QnS4)、第五层(QnS5)地层等的反映。
c.中低频内见封闭的低阻圈，呈凹陷型，为复式向斜轴心的部位。这是赋矿的有利部位，极具找矿意义。
d.低频段出现极高电阻率(＞10000Ω·m)，是进入过渡带或近区的反映。
3)阻抗相位切片立体图。
a.中高频段相位一般高于400mard，进入中低频段相位低于400mard。它显示了上部地层电阻率相对下部地层要低。进入低频段后阻抗相位迅速下降，趋于零甚至为负值。这是进入过渡区、近区的反映。
b.成矿向斜主轴部位阻抗相位一般高于1000mard，且中低频段要高于高频段，反映了向斜轴心底部电阻率较低，是赋矿的有利部位。
图2－4－3 E11线不同滤波方式的反演结果图
图2－4－4 CSAMT等频点切片和等标高电阻率立体图
图2－4－5 CSAMT反演电阻率－400m高程平面图
4)反演电阻率切片等高程平面图。
a.一般反映上部层位低阻，下部层位高阻的地电断面。另外，第六层(QnS6)、石炭系(C1)地层表现为低阻，第四层(QnS4)、第五层(QnS5)等地层表现为高阻。
b.向斜轴部表现为低阻，并有明显的“锅底”状向下延伸。矿体一般不是表现为最低电阻率上，而是表现为中低电阻率(图2－4－5)。
2.瞬变电磁法(TEM)(伍卓鹤，2007)
1)直接反映矿体的TEM异常特征。已知矿体位于3014～3064点/E15处，矿体走向为南东东向，矿体宽度约50～100m，埋深较浅，约10～30m。
图2－4－6为E15线的TEM电压剖面图，图中3014～3064点/E15的响应电压强烈，电压剖面在关断后第2道(61.0μs)开始便见隆起、抬高的异常，这充分反映了埋深很浅的矿体(低阻体)。以3014～3064/E15为中心，小号点一侧的电压值缓慢上升，而大号点一侧迅速衰减，依此可推断矿体(低阻体)的宽度可往小号点方向(西向)再延伸1～2个测点距离，即50～100m。
图2－4－6 E15线电压曲线剖面图
通过以上已知矿体的TEM资料分析可知，由于赤铁矿为低阻体，引起的感应电压较为强烈，幅值大，在电压剖面上表现为“彩虹”状的异常形态特征。矿体埋深越浅，则感应电压异常出现越早;反之，则越晚。
2)反映构造的TEM异常特征。图2－4－7为E11线电压剖面图。ZK1101孔位于4150/E11号点，于孔深487～670m见赤铁矿。地质资料和CSAMT资料都显示，ZK1101孔揭示的矿体赋存部位为向斜轴心部位(4050～4400/E11号点)。TEM电压剖面也清楚地反映了此向斜构造形态，具体表现为如下特征:电压曲线在向斜两翼部位抬升，在轴心部位下降，形态如“锅底”状。此特征在中晚期测道表现尤为突出。
图2－4－7 E11线电压剖面图
电压曲线表现的这种“锅底”状异常形态与向斜构造形态极为相似。作者认为，这是由于向斜中第六层底部硫化物多及岩层破碎并充水而构成厚大低阻层的存在，两翼的低阻层较浅，轴部较深。感应电压会首先在较浅的低阻部位(两翼)出现幅值较大的异常，而在相同的时间，由于感应涡流还未到达深部(轴部)低阻层，则感应电压较弱。
由于浅层电性偏低的特殊性，具有相当屏蔽作用，TEM有时反映不了矿体;但可反映向斜轴部这个主要赋矿部位，对工作亦具指导意义。根据上述TEM异常特征，圈定了6个TEM异常。
3.高精度磁测成果
高精度地面磁测与航磁异常相吻合，地面磁测因工作精度的提高对异常特征表现得更为细致、准确，更加突出了浅部异常和局部异常。通过补偿圆滑滤波及上延100m、200m和500m等处理(图2－4－8～图2－4－10)，消除了浅部和地表异常，突出深部异常，变为一南正北负的伴生异常体。从上延50m、100m、200m、500m的异常图看出，越往高处延拓，异常总体走向从北西西渐变至近东西，到上延至500m近东西走向的特征更为明显。在低纬度区铁磁性矿体位置往往对应于磁异常正负过渡带处，表明深部矿体规模大，范围广，为一近东西展布、埋深达1000m以上大的矿体。
图2－4－8 测区磁测ΔT(nT)异常平面图
图2－4－9 测区磁测ΔT(nT)上延200m异常平面图
图2－4－10 测区磁测ΔT上延500m异常平面图
4.三分量磁测井
对测区内深井进行了三分量测量，确定各个深井成矿情况，为进一步钻探工程提供条件。共进行了8个钻孔测量工作，都取得了好的结果。
1)ZK2测井成果。该孔进行了视电阻率测井、磁化率测井、井中三分量磁测、井中高精度ΔT磁测等。测量范围:8.36～647.3m。矿与矿化层共计五层，总厚度47.10m。0～58m为井中套管。142.40～144.90m，厚2.50m，赤铁矿或矿化层;164.90～203.90m，厚39.00m，含磁岩(矿化)层;220.90～224.90m，厚4.00m，赤铁矿或矿化层;293.30～293.90m，厚0.60m，薄层含磁矿化层;310.60～311.60m厚1.00m，薄层含磁矿化层(图2－4－11)。
该孔井中磁测资料显示，在井深320～500m处ΔZ曲线均呈近似反“C”型。320m处ΔZ=－975nT，419m处ΔZ=－2695nT，500m处ΔZ=－916nT。ΔT曲线均呈“C”型。260m处ΔT=－1120.34nT，400m处ΔT=－2998.1nT，500m处ΔT=－1043nT。ΔX、ΔY曲线均显示为负值，表明异常处于第四象限。
图2－4－11 ZK2井中三分量测井曲线
综上所述，初步判断在该孔320～500m井段存在井旁盲矿异常。依据异常曲线的形态和特征点，大致判断:该异常体的中心埋深相当于该孔井深的400～420m段，距ZK2孔大约有100m;异常体存在于该孔的南西方向。该孔西南200m是ZK1101孔，见矿段约160m。
2)ZK3测井成果。该孔进行了磁化率测井和井中三分量磁测(图2－4－12)。测量井段:16～808m。34m以上为套管。
该孔主要见矿或矿化磁性矿层有:582.00～610.50m，厚度28.50m;629.00～641.00m，厚度12.00m;680.50～683.50m，厚度3.00m;690.50～700.00m，厚度9.50m;706.00～734.50m，厚度28.50m;801.50～808.50m，厚度7.00m;该孔800m以下未见明显曲线开口，故判断近孔底一定范围内不存在较大磁异常。
5.深部找矿效果
通过利用地面高精度磁测、可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法、井中三分量测量等多种物探找矿方法，本次勘查圈定了铁矿体赋存空间状态，取得了明显找矿效果，为矿山外围深部找矿提供了有参考价值的资料。
1)传统物探手段对深部探测效果不佳、易受矿山噪声干扰。采用交变大地电磁法能取得好的探测效果，CSAMT、TEM法探测深度深达1000m以上，大大超过直流电法探测深度。在地形条件复杂情况下，使用可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法可大大提高工作效率。在技术运用中，要通过试验与分析对比确定有关观测技术措施(如装置参数、原始数据可靠性等)和数据处理技术，采用突出局部低阻异常反演技术圈定矿体轮廓等方法。
2)地面高精度磁测通过数据处理滤波与上延提取深部成矿信息圈定深部铁磁性矿体，求得矿体埋深，也取得成效。通过钻孔三分量磁测井精细测量，了解了井周是否存在盲矿体(所举矿例中有)，对下一步布钻将起到重要作用。
图2－4－12 ZK3井中三分量测井曲线
四、验证结果
1)从成果可知:磁测ΔT向上延拓500m后的零等值线，CSAMT表现为低阻异常和高阻抗相位异常，TEM表现为有下凹、凹中凸等异常特征，显示为矿异常性质。验证结果证实，物探推断的这一部位7个钻孔见矿情况好。这一部位无疑为本测区深部找矿的最有利部位。
2)危机矿山深部找矿工作是一个系统工程。包括综合研究、方法技术应用和工程验证等几个重要环节。深部找矿工作一个重要环节，就是应用具有“高分辨率、探深大”功能的方法技术。由于采用了以上这些新方法技术，而获取了较多的深部矿化体信息，圈定矿体轮廓，为实现“矿化体”的空间定位提供了技术手段。
参考文献和参考资料
伍卓鹤.2007.瞬变电磁法在矿产勘查中的应用研究［J］.华南地震，27(3):26—43
伍卓鹤.2009.危机矿山外围高新物探技术方法找矿效果及综合找矿模式———以XX矿床为例［J］.泛珠三角港澳台
地区地球物理研讨平台成立暨首届学术交流会论文集
(本节供稿人:伍卓鹤)
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