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西藏甲玛铜多金属矿床的成矿分析与找矿模型探讨作者：胡永才来源：《硅谷》2014年第23期摘要西藏甲玛铜多金属矿属于一个近年来找矿中发现的超大型矿床之一，到目前为止探明的夕卡岩型矿体中铜、银、金、铅、钼、锌储量均达到大型规模以上。
在本文研究中向简要分析西藏甲玛铜多金属矿的成矿地质背景，并根据相关研究文献及本人多年考察资料整理分析甲玛铜多金属矿成矿因素，并在此基础上构建甲玛铜多金属矿找矿模型。
关键词甲玛铜多金属矿；成矿因素；找矿模型中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）23-0175-01青藏高原地区拥有独特的地质地貌特征，地质构造复杂且岩浆活动频繁，因此造就了本地区丰富的成矿信息，在全球范围内都属于比较典型的多金属成矿地带。
在二十世纪五十年代初期，在西藏拉萨市墨竹工卡县首次发现了大型多金属成矿区——甲玛铜多金属矿，但是由于受到各种因素的影像，矿找工作一直以来进展缓慢。
在本文研究中收集相关研究文献资料，重点针对甲玛铜多金属矿床的成矿因素与找矿模型进行分析，旨在为以后甲玛铜多金属矿找矿工作提供一定理论支持。
1 甲玛铜多金属矿床成矿地质背景西藏地区地质结构比较复杂，整体上由北向南依次分布四个不同的次级构造单元，即：班戈（早燕山期陆缘岩浆弧）——措勤（晚燕山期弧后盆地）——念青唐古拉断隆——冈底斯晚燕山（早喜马拉雅期陆缘岩浆弧）[1]。
本文研究中选取的甲玛铜多金属矿主要位于西藏冈底斯−念青唐古拉板块的中段偏北部地区。
相关矿区勘查文献报道，甲玛铜多金属矿中主要的矿体为夕卡岩型的铜多金属矿体以及角岩型的铜钼矿体。
夕卡岩型的铜多金属矿体主要处于出露地层，一般集中在白垩统林布宗组（K1l）砂板岩、角岩以及上侏罗统多底沟组（J3d）灰岩、大理岩底板位置；而角岩型的铜钼矿体则主要位于林布宗组角岩层，而在少量的岗斑岩脉也有铜钼矿化现象。
2 甲玛铜多金属矿区成矿分析西藏的甲玛铜多金属矿是在多个地质板块相互撞击下形成的伸延结构，在较厚的地壳下部或者上地幔的局部熔融花岗岩浆经不同走向的断裂通道上侵，在这个过程中在花岗岩的岩浆顶部、内外接触地带变形成了一个细脉浸染型的矿化斑岩型矿床，而从岩浆活动的中心地带向外逐渐外延过程中含有矿气液，沿着多底沟组、林步宗组接触地带或者经岩体外接触地带而进入，当和多底沟组中的中厚层灰岩接触之后，便形成了矽卡岩及铜多金属矿床。
西藏甲玛铜多金属矿床S、Pb、H、O同位素特征及其指示意义李永胜;吕志成;严光生;甄世民;杜泽忠【期刊名称】《地学前缘》【年(卷),期】2012(019)004【摘要】西藏甲玛铜多金属矿床是中国近年来发现的特大型铜铅锌多金属矿床之一,其产出的环境和形成机理为国内外矿床学家所关注。
对甲玛铜多金属矿床中代表性岩（矿）石样品进行了S、Pb、H和O同位素分析,并从成矿系统中＂源＂的角度对其变化规律和成因意义进行了探讨。
研究结果表明,甲玛铜多金属矿床的围岩和矿石中δ34S值变化于-4.9‰～0.5‰,在硫同位素直方图上呈塔式分布,成矿热液δ34SΣS在0值附近,与矿区内斑岩体的δ34S组成（-0.2‰～-0.7‰）十分接近。
表明了矿石中硫的来源单一,主要来源于岩浆。
矿石铅同位素变化范围较大,明显分为两组：第一组样品富放射性成因铅,其206 Pb/204 Pb变化范围为18.603～18.752,207Pb/204Pb变化范围为15.610～15.686,208 Pb/204 Pb变化范围为38.910～39.135;第二组样品具有低放射性成因铅特征,其206 Pb/204 Pb变化范围为18.130～18.270,207 Pb/204 Pb变化范围为15.470～15.480,208Pb/204Pb变化范围为38.140～38.850。
各同位素比值相对稳定,变化范围较小。
将含矿斑岩的岩石铅与矿石铅进行综合投图,两种类型的铅并非单阶段正常铅,而是混合铅,有放射性成因铅的加入。
可能存在不同的源区或在演化过程中有不同源区物质的混入。
氢氧同位素研究结果显示,氢同位素的来源主要为深部的花岗岩体,而氧同位素由于后期大气降水增多、水/岩比值升高,导致含矿石英脉中δ18 OH2O降低。
因此推断甲玛铜多金属矿床成矿流体早期以深源流体为主,随着成矿过程的演化,大气降水所占的比例也越来越大。
%Jiama copper-polymetallic deposit,discovered in recent years,is one of the giant Cu-Pb-Zn polymetallic ore deposits in China.Its geological setting and metallogenic mechanism caused serious concern from the economic geologists.This paper analyzed S,Pb,H and O isotope of the representative rock or ore from Jiama copper-polymetallic deposit,and discussed the regularity of its variation and genesis.The investigation indicates that the δ34S values of the wall rocks and the ores show a total range from-4.9‰ to 0.5‰ in Jiama copper-polymetallic deposit.It is the tower distributing in the sulfur isotope histogram of δ34SΣS.The δ34SΣS values of hydrothermal ore-forming solution fluctuate around zero point,which are similar to that of the porphyry bodies.It indicates that the sulfur is of single source and mainly from magma.Lead isotopes of the ores vary over a wide range obviously in two groups.In the first group,the samples are characterized by high radiogenic lead.206Pb/204Pb ranges from 18.603 to18.752,207Pb/204Pb ranges from 15.610 to 15.686 and 208Pb/204Pb ranges from 38.910 to 39.135.In the second group,the samples are characterized by low radiogenic lead.206Pb/204Pb ranges from 18.130 to 18.270,207Pb/204Pb ranges from 15.470 to 15.480 and 208Pb/204Pb ranges from 38.140 to 38.850.The isotopic ratios are relativelystable.Plotting together the lead isotope data both of porphyry rock and ore,it is found that the two types of lead are not the single-stage normal lead,but the mixed lead.It means that there are different sources or different source materials joined in the evolution processes.The result ofhydrogen and oxygen isotopes indicates that hydrogen isotope is mainly from deep granite mass,but δ18OH2O values decreased in mineralized quartz veins owing to the increase of meteoric water and water/rock ratios.Therefore this paper concludes that ore-forming fluid was mainly originated from deep-derived fluid for the early period of metallogenesis and the meteoric water was introduced later.From the view point of ＂source＂ of the metallogenic system,this paper discusses the sources of ore-forming materials and ore-forming fluids of Jiama copper-polymetallic deposit.【总页数】10页(P72-81)【作者】李永胜;吕志成;严光生;甄世民;杜泽忠【作者单位】中国地质大学北京地球科学与资源学院,北京100083 中国地质调查局发展研究中心,北京100037;中国地质调查局发展研究中心,北京100037;中国地质调查局发展研究中心,北京100037;中国地质大学北京地球科学与资源学院,北京100083;中国地质大学北京地球科学与资源学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P618.41【相关文献】1.甲玛铜多金属矿床S、Pb同位素组成及地质意义 [J], 周云;唐菊兴;秦志鹏;彭慧娟2.应用电感耦合等离子体质谱法研究西藏甲玛超大型铜多金属矿床辉钼矿稀土元素和微量元素地球化学特征 [J], 应立娟;林彬;王立强;李超;王阔3.西藏甲玛铜多金属矿床矽卡岩中辉钼矿铼-锇同位素定年及其成矿意义 [J], 应立娟;唐菊兴;王登红;畅哲生;屈文俊;郑文宝4.西藏甲玛铜多金属矿床中新世埃达克岩特征 [J], 李波;胡道功;罗斐;张翼飞;张海林;韩昱5.西藏甲玛铜多金属矿床磁黄铁矿标型矿物学特征及其地质意义 [J], 杨阳; 唐菊兴; 吴纯能; 林彬; 唐攀; 张泽斌; 何亮; 祁婧; 李怡萱因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
西藏甲玛铜多金属矿矿床地质特征及其矿床模型唐菊兴;姚晓峰;李磊;王友;唐晓倩;王登红;汪雄武;钟康惠;应立娟;郑文宝;黎枫佶;郭娜;秦志鹏【期刊名称】《地球学报》【年(卷),期】2010(031)004【摘要】甲玛铜多金属矿是西藏冈底斯中段东部取得找矿突破的超大型矿床,探明夕卡岩型矿体铜钼铅锌金银均达大型以上规模,初步探明角岩型矿体铜钼金属资源量也达大型以上规模.通过详细的矿体地质特征、岩浆岩岩石地球化学特征、成岩成矿年代学等方面的研究,认为矿床类型属于典型的与斑岩有关的夕卡岩型-角岩型铜多金属矿.夕卡岩型矿体分布于晚侏罗世多底沟组与早白垩世林布宗组的层间扩容空间中,角岩型矿体赋存在角岩中.矿床规模宏大,具斑岩成矿系统的围岩蚀变和矿石特征,识别出6种矿石类型、29种金属矿物和四期围岩蚀变.成矿元素的平面分带由浅部向深部由Pb+Zn(Au+Ag)→Pb+Zn(Cu+Au+Ag)向Cu(Mo+Au+Ag)→Cu+Mo(+Au+Ag)→Mo演化,构成了一个完整的与岩浆作用有关的成矿元素分带、矿石矿物分带.含矿岩浆岩SiO2变化于59.58%～73.16%,表现为富K2O,过铝质,低Mg,并富F(平均0.08%)、Cl(平均0.02%)的特点,为过铝质高钾钙碱性和钙碱性岩,稀土元素总量变化在70.35×10-6～175.01×10-6之间,平均为116.47×10-6,高Sr、低Y和Yb,具明显的正Sr异常和明显的Nb、Ta、Ti 负异常,大离子亲石元素Rb、Ba、sr富集,在Y-Sr/Y图解中投点于冈底斯含矿斑岩区,具有高钾似埃达克质岩特点,具C型埃达克岩特征.在岩浆演化过程中显示钙碱性岩系-高钾钙碱性岩系的演化趋势,表现为闪长玢岩-花岗斑岩的岩石系列,并显示一定的岩浆混合特征,基性岩浆的混合有利于铜多金属矿成矿,特别是伴生金、银的高含量与此有关.无矿斑岩脉或外围岩体的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄在16.27+0.31 Ma(MSWD=1.9)～15.99±0.34Ma(MSWD=2.5),具有成矿前侵位的特征;含矿斑岩脉的锆石SHRIMP年龄在14.2±0.2 Ma和14.1±0.3 Ma之间,稍晚于主成矿期;斑岩型矿石中的辉钼矿Re-Os同位素等时线年龄为14.784±0.33 Ma,角岩型矿石中辉钼矿Re-Os同位素等时线年龄为14.674±0.19 Ma,夕卡岩型矿石成矿时代也在15 Ma左右(14.5～15 Ma),主成矿期在中新世Langhian期.与辉钼矿的成矿年龄相比,花岗斑岩的侵位年龄稍早,而闪长玢岩相对较晚.由此,建立了基于推覆滑覆构造控制矿体分布,岩浆侵位后提供物质来源的矿床模型,为区域找矿指明了方向.【总页数】12页(P495-506)【作者】唐菊兴;姚晓峰;李磊;王友;唐晓倩;王登红;汪雄武;钟康惠;应立娟;郑文宝;黎枫佶;郭娜;秦志鹏【作者单位】中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037;成都理工大学,四川成都,610059;成都理工大学,四川成都,610059;成都理工大学,四川成都,610059;成都理工大学,四川成都,610059;成都理工大学,四川成都,610059;中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037;成都理工大学,四川成都,610059;成都理工大学,四川成都,610059;中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037;成都理工大学,四川成都,610059;成都理工大学,四川成都,610059;成都理工大学,四川成都,610059;成都理工大学,四川成都,610059【正文语种】中文【中图分类】P618.4;P611.5;P597【相关文献】1.西藏冈底斯地块北缘甲岗雪山钨-钼-铋-铜-金多金属矿床地质特征及成因初步研究 [J], 葛良胜;邓军;邹依林;邢俊兵;武玉海;张学军;马建文;李兴模2.西藏甲玛铜多金属矿床三维模型分析与深部预测 [J], 李莹;肖克炎;李楠;邹伟;张婷婷3.西藏甲玛铜多金属矿矿床研究基地建设——由来、意义、内涵与措施 [J], 唐晓倩;汪雄武;畅哲生;郑文宝4.基于短波红外技术的斑岩-矽卡岩型矿床中绿泥石蚀变分布特征研究:以西藏甲玛铜多金属矿为例 [J], 汪重午;郭娜;郭科;张婷婷5.西藏甲玛铜多金属矿床角岩型矿体地质特征 [J], 王崴平;唐菊兴;郑文宝;应立娟;王焕;唐晓倩;秦志鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第42卷增刊12012年03月吉林大学学报（地球科学版）Journal of Jilin University （Earth Science Edition ）Vol.42Sup.1Mar.2012西藏甲玛铜多金属矿床金矿地质特征及成矿作用郑文宝1，唐菊兴2，汪雄武1，王焕2，应立娟2，钟裕锋1，钟婉婷11.成都理工大学地球科学学院，成都6100592.中国地质科学院矿产资源研究所/国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京100037摘要：甲玛铜多金属矿床按照赋矿岩石不同，共包含产于矽卡岩中的与铜共生的金矿（化）体、产于板岩-角岩中的脉状金矿（化）体、产于大理岩中的脉状金矿（化）体以及产于玢（斑）岩脉中的独立金矿（化）体4种金矿化类型。
矽卡岩中的金矿化较强，全矿区金品位ˑ厚度基本都大于1m ·g /t ，存在多个富金块段；板岩中金矿化主要分布在矿区外围破碎细粒黄铁矿化硅化板岩中，角岩中金矿（化）体以富含雄黄、雌黄为特征；大理岩中金矿化较弱，矿（化）体通常呈透镜状产出；玢（斑）岩中金矿化主要产于岩脉中的石英脉内。
矿石中金的赋存状态主要以独立矿物和类质同像形式存在。
独立矿物形式的金以自然金、银金矿存在于铜矿物、石英、黄铁矿等载金矿物内；类质同像形式的金主要存在于以斑铜矿、黄铜矿为代表的铜矿物中。
金矿物赋存状态以粒间金、包裹金为主，其次为连生金和裂隙金。
笔者以甲玛铜多金属矿床金的地质特征、分布规律及赋存状态为研究基础，推测甲玛金成矿作用与幔源C-H-O 流体有关，并初步建立了甲玛铜多金属矿床金成矿模型。
此外，提出了运用模型开展区域及矿区下一步找矿工作的建议。
关键词：地质特征；分布规律；赋存状态；成矿作用；金矿；甲玛铜多金属矿床中图分类号：P618.51文献标志码：A文章编号：1671-5888（2012）Sup.1-181-16收稿日期：2011-08-29基金项目：国家“973”计划项目（2011CB403103）；中央公益性行业科研专项（200911007-02）；国家科技支撑项目（2006BAB01A01）；中国地质调查局青藏专项（1212010818089）作者简介：郑文宝（1982－），男，博士研究生，主要从事矿床学方面研究，E-mail ：zhengwenbao2009@sina．com 通信作者：唐菊兴（1964—），男，研究员，博士，主要从事矿床勘查与评价方面研究，E-mail ：tangjuxing@126．com 。
1 总论2014年1月，长春黄金设计院和长沙有色冶金设计研究院有限公司编制完成了《西藏华泰龙矿业开发有限公司甲玛铜多金属矿50000吨/日建设工程初步设计》，中国黄金集团公司于2014年2月26日以“中金投资函【2014】51号”文进行了批复。
50000吨/日建设工程是在甲玛一期工程基础上进行扩建，扩建后总规模达到1650万吨/年，设计总体上采用露天和地下联合开采方式。
露天开采浅部矿体，包括角岩露天坑和南部露天坑，地下开采深部矿体，划分为北采区和南采区。
受上部露天采场及其他地表设施的影响，地下厚大矿体部分采用空场嗣后充填采矿法进行开采，因此，矿山需要设充填系统制备充填料浆并输送至井下，以满足充填采矿的需要。
1.1 甲玛矿区交通位置及区域地理经济1.1.1 位置与交通西藏自治区墨竹工卡县甲玛铜多金属矿区位于西藏自治区“一江两河”开发区中部，属拉萨市墨竹工卡县甲玛乡和斯布乡管辖。
地理坐标为：东经91°43′06″～91°50′00″；北纬29°37′49″～29°43′53″。
东西长约8～11km，南北宽约6～11km，面积约106km2。
距拉萨市区68km，至距墨竹工卡县城7km。
交通较为方便（图1－1）。
图1－1 矿区交通位置图1.1.2 自然地理与经济概况矿区位于冈底斯山脉东段郭喀拉日居山主峰果沙如则东北部，属高山深切割区，山脊呈南北向和东西向，山顶多呈浑圆状，山坡冲沟较发育，海拔4350～5407.5m，地势呈南高北低。
坡度大、海拔高、相对高差大是本区地形三大特点。
矿区内第四系松散堆积物广泛发育，分布面积占85%以上。
一半山坡密灌丛生，一半山坡或为腐植土覆盖，或为寒冻风化形成的倒石覆盖，厚度一般在1～5m。
植被以高山草甸为主，有少量高山耐寒苔藓，植被简单。
水系较发育，以大气降水和冰雪融水供给。
年降雨量在500mm左右，多集中在6－9月。
区内气候属典型的大陆高原性气候。
充填体强度计算及稳定性分析1概述锡矿山南矿采空区的充填始于上世纪50年代初，当时主要是用矸石充填西部和河床下面的采空区。
然而，上世纪60~70年代初，锡矿山曾发生了三次大规模的地压活动，给矿山生产和安全带来了严重的灾害。
从这以后，锡矿山南矿的充填采矿技术研究就从未间断，先后使用了干式充填、粗颗粒水砂充填、混凝土胶结充填、全尾砂充填和尾砂胶结充填等充填方法，对于回收资源、降低地表下沉起到了重要的作用。
随着开采深度的增加，地压显现越来越明显。
通过对充填体强度和稳定性的分析，来确定更合理的参数，保证充填质量。
2充填工艺3充填体强度计算和充填体稳固性分析胶结充填体的强度设计因矿山而异,主要取决于具体的开采技术条件和充填条件。
为了使胶结充填体在技术上达到可靠,经济上得到优化,就需要合理的确定充填体的强度。
确定胶结充填体强度和稳定性是一个问题的两个方面。
锡矿山南矿属建筑物和水体下采矿,不允许地表塌陷及岩层开裂,在矿山回采过程中要保证整个矿区岩层的稳定性和二步骤矿房回采的安全。
一步骤矿壁回采胶结充填体强度大小及稳定性对二步骤矿房回采及底柱的回收至关重要,设计合理的充填体强度需要从技术、经济等方面考虑。
矿房胶结充填体的稳定性分析可为矿柱回采方案和结构参数的确定提供依据。
3.1类比法国内外部分矿山采场充填配比设计实例及充填体强度见表1。
表1 国内外部分矿山高大采场充填体配比设计类比分析锡矿山南矿一步骤采场胶结充填设计强度要达2MPa 以上,即充填灰砂比为1:8~1:12之间,才能够满足南矿采矿方法的要求。
3.2 充填体强度计算根据充填体现场调查和强度试验结果,主要分析测试配比为1:6的充填体稳定性,根据现场试验结果,取灰砂比为1:6的充填体强度参数c=0.15MPa ，φ=40°，μ=0.25，充填体容重为γ=2.5 t/m3,充填体与围岩间的内聚力与摩擦角计算时与充填体的值相同,充填体沿走向长度即矿房宽度b=8m , 采用Terzaghi 模型法和Thomas 计算法分析不同结构参数条件下充填体的受力状况。
充填体强度总结-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII不同矿山充填体强度总结北京科技大学武钢矿业有限责任公司大冶铁矿2011-5-12目录1．充填体强度影响的主要因素 (1)1.1水灰比 (1)1.2骨料粒级级配 (1)1.3 水泥标号 (2)2．提高采后充填体强度的主要措施 (3)3．国内外部分矿山充填材料类型及强度 (3)4．大冶铁矿 (5)4.1尾砂物理化学特性 (5)4.2充填体强度 (7)4.2.1 325#水泥-全尾充填体强度 (7)4.2.2 325#水泥-分级尾砂充填体强度 (7)4.2.3固结剂-分级尾砂充填体强度 (8)5．程潮铁矿 (8)5.1尾砂特性测试结果 (8)5.2普标325#硅酸盐水泥-全尾充填体强度测试 (10)6．金山店铁矿 (10)6.1尾砂特性 (10)6.2充填体强度测试 (11)6.2.1 325#硅酸盐水泥-全尾砂胶结充填体强度 (11)6.2.2 固结剂1-全尾砂胶结充填体强度 (12)6.2.3 固结剂2-全尾砂胶结充填体强度 (12)7．冬瓜山 (13)7.1尾砂特性 (13)7.2充填体强度测试 (14)7.2.1 425#水泥-全尾砂充填试块强度 (14)7.2.2新型胶结材料-全尾砂充填试块强度 (14)8．焦家金矿 (15)8.1尾砂特性 (15)8.2 425#水泥-全尾砂充填体强度 (15)9. 小结 (16)1．充填体强度影响的主要因素充填体强度的高低直接影响着矿体能否安全、持续地开采，因此对影响充填体强度因素的分析意义重大。
影响充填体强度的因素很多，一般包括有材料方面因素、制备因素、施工条件等几个方面。
所配制的胶结体强度的高低是各种因素综合作用的结果。
实践证明，充填体强度影响的主要因素有：水灰比、骨料粒级级配、水泥标号等。
1.1水灰比所谓水灰比即单位体积混凝土中水与水泥的重量比，水灰比对胶结体强度影响很大。
第６４卷 第５期 有 色 金 属（矿山部分） ２０１２年９月欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞欞 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－４１７２．２０１２．０５．０１５甲玛铜多金属矿床锆石微量元素基本特征及成因意义胡志莲１，汪雄武１，秦志鹏１，张俊成１，高一鸣２，彭惠娟２（１．成都理工大学地球科学学院，成都６１００５９；２．中国地质科学院矿产资源研究所，北京１０００３７） 摘 要：甲玛铜多金属矿四个斑岩岩体中锆石阴极发光形态显示多数为岩浆锆石，少数为热液锆石和继承锆石核。
稀土配分型式均呈现重稀土元素相对富集而轻稀土元素相对亏损，少数配分型式分散且轻稀土元素含量较高的为热液锆石。
Ｔｉ、Ｃｅ、（Ｓｍ／Ｌａ）Ｎ、Ｎｂ／Ｈｆ等元素含量及比值范围均位于岩浆区域。
所研究的锆石主要为岩浆成因，但受到热液流体作用影响。
锆石特征可为判断同类型斑岩矿床的成矿潜力提供理论依据，并指导找矿。
关键词：岩浆锆石；热液锆石；继承锆石核；指导找矿中图分类号：Ｐ５７９；Ｐ５７１ 文献标识码：Α 文章编号：１６７１－４１７２（２０１２）０５－００５８－０６Ｂａｓｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｚｉｒｃｏｎ ｔｒａｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｇｅｎｅｔｉｃｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｓ ｉｎ Ｊｉａｍａ Ｃｏｐｐｅｒ Ｐｏｌｙｍｅｔａｌｌｉｃ ＤｅｐｏｓｉｔＨＵ Ｚｈｉｌｉａｎ１，ＷＡＮＧ Ｘｉｏｎｇｗｕ１，ＱＩＮ Ｚｈｉｐｅｎｇ１，ＺＨＡＮＧ Ｊｕｎｃｈｅｎｇ１，ＧＡＯ Ｙｉｍｉｎｇ２，ＰＥＮＧ Ｈｕｉｊｕａｎ２（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｚｉｒｃｏｎ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｍａｊｏｒ ｐｏｒｐｈｙｒｙ ｐｌｕｔｏｎｓ ｉｎ Ｊｉａｍａ Ｃｏｐｐｅｒ Ｐｏｌｙｍｅｔａｌ－ｌｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅｍ ａｒｅ ｍａｇｍａｔｉｃ ｏｒｉｇｉｎ，ａｎｄ ｆｅｗ ｏｆ ｔｈｅｍ ａｒｅ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ（ａｌｔｅｒｅｄ）ｚｉｒｃｏｎｓ ａｎｄ ｉｎ－ｈｅｒｉｔｅｄ ｃｏｒｅｓ．Ｔｈｅｙ ａｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｏｆ ＨＲＥＥ ａｎｄ ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ ｏｆ ＬＲＥＥ．Ａ ｆｅｗ ｚｉｒｃｏｎ ｇｒａｉｎｓ ｈａｖｅ ｈｉｇｈＬＲＥＥ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｎｄ ｄｉｖｅｒｓｅ ＲＥＥ ｐａｔｔｅｒｎｓ，ｗｈｉｃｈ ｍｉｇｈｔ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｆｒｏｍ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ．Ｂｏｔｈ Ｔｉ ＆Ｃｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｎｄ（Ｓｍ／Ｌａ）Ｎ＆Ｎｂ／Ｈｆ ｒａｔｉｏｓ ｆａｌｌ ｉｎ ｔｈｅ ｄｏｍａｉｎ ｏｆ ｍａｇｍａｔｉｃ ｚｉｒｃｏｎｓ．Ｍｏｓｔ ｚｉｒｃｏｎｓ ｆｒｏｍ ｆｏｕｒ ｐｏｒｐｈｙｒｙｐｌｕｔｏｎｓ ｉｎ Ｊｉａｍａ Ｄｅｐｏｓｉｔ ａｒｅ ｍａｇｍａｔｉｃ ｏｒｉｇｉｎ，ｂｕｔ ａ ｆｅｗ ｏｆ ｔｈｅｍ ｗｅｒｅ ａｌｔｅｒｅｄ ｂｙ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｆｌｕｉｄｓ．Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ－ｉｓｔｉｃ ｏｆ ｚｉｒｃｏｎ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｙ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｊｕｄｇｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｙｐｅ ｐｏｒｐｈｙｒｙ ｄｅｐｏｓｉｔ ｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ，ａｎｄ ｗｈｉｃｈｃａｎ ａｌｓｏ ｇｕｉｄｅ ｔｈｅ ｏｒｅ－ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ ｗｏｒｋ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｇｍａｔｉｃ ｚｉｒｃｏｎ；ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ（ａｌｔｅｒｅｄ）ｚｉｒｃｏｎ；ｉｎｈｅｒｉｔｅｄ ｚｉｒｃｏｎ ｃｏｒｅ；ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ｏｒｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ基金项目：中央公益性行业科研专项“西藏甲玛斑岩铜多金属矿科学基地研究”（２００９１１００７－０２）作者简介：胡志莲（１９８６－），女，硕士研究生，矿物学、矿床学、岩石学专业，主要从事成因矿物学研究。
西藏甲玛铜多金属矿床成矿系统元素的活动性的特征分析矿化蚀变过程中，元素质量迁移常会导致元素的富集贫化，具有固有的内在规律性［1］。
对蚀变岩石进行物质组成变化的研究有助于了解成矿流体系统特征及其成矿作用过程［2］。
目前，对矿床成矿体系元素迁移规律的研究较多，并且取得了丰硕成果［］。
西藏甲玛铜多金属矿床是冈底斯成矿带上新评价的超大型矿床，矿区内发育大规模的矽卡岩。
与传统意义的典型矽卡岩矿床不同的是，甲玛矿区矽卡岩主要受早白垩世林布宗组角岩、板岩和晚侏罗世多底沟组大理岩之间的层间构造带所控制。
岩体与大理岩之间形成传统类型矽卡岩的同时，外围沿角岩的岩性界面形成层状、似层状的远端矽卡岩［4］。
角岩和矽卡岩之间的过渡地带，角岩常伴有明显的矽卡岩化，甚至被交代为矽卡岩。
角岩进一步被交代为矽卡岩的现象与传统矽卡岩形成理论相悖，是甲玛矿区有别于其他斑岩成矿系统所特有的蚀变现象。
王登红等认为，这种矽卡岩是岩浆流体交代早期热变质形成的角岩并使之发生矽卡岩化形成的［5］。
岩浆流体与围岩发生交代的过程中常伴随着大量的元素迁移现象，研究元素迁移规律可以了解甲玛矿区矽卡岩的形成过程。
对灰岩、大理岩等碳酸盐发生矽卡岩化及其所发生的物质组分交换的研究较多［］，而对角岩的矽卡岩化关注较少，但它确实与很多重要矿床类型有关。
川西乌拉溪钨铍矿区自岩体向外依次形成岩体边缘混合花岗岩带、矽卡岩带、矽卡岩化大理岩带和矽卡岩化角岩带［8］；广东大顶铁矿床西南部的角岩或弱矽卡岩化角岩层发现了层控矽卡岩型锡矿床和接触交代矽卡岩型铅锌矿化［9］。
笔者运用质量平衡方法，针对甲玛矿区角岩在矽卡岩化过程中元素迁移特征进行研究，并用定量方法计算元素的迁出和迁入，以进一步丰富矽卡岩型成矿理论，为蚀变与成矿的关系研究提供参考和借鉴。
1研究区地质概况甲玛铜多金属矿床位于西藏特提斯构造域冈底斯—念青唐古拉(地体)板片中南部, 是产出在冈底斯成矿带东南段的超大型矿床(图1)［］。
㊀第２８卷第８期㊀２０１９年８月中㊀国㊀矿㊀业C H I N A M I N I N G M A G A Z I N E㊀V o l ．２８,N o ．８A u g．㊀２０１９收稿日期:２０１８Ｇ０８Ｇ１４㊀㊀责任编辑:刘硕基金项目:国家重点研发计划项目资助(编号:２０１７Y F E ０１０７０００);国家自然科学基金项目资助(编号:５１７７４０４０);北京矿冶研究总院青年创新基金项目资助(编号:Q C Ｇ２０１７２８)引用格式:关士良,李宗楠,许文远,等．甲玛铜矿胶结充填体低温水化特征及其强度规律[J ]．中国矿业,２０１９,２８(８):１３５Ｇ１４０．d o i :１０．１２０７５/j．i s s n ．１００４Ｇ４０５１．２０１９．０８．００７甲玛铜矿胶结充填体低温水化特征及其强度规律关士良１,李宗楠２,３,许文远２,３,李㊀欣２,３(１．西藏华泰龙矿业开发有限公司,西藏拉萨８５０２００;２．北京矿冶科技集团有限公司,北京１００１６０;３．国家金属矿绿色开采国际联合研究中心,北京１０２６２８)摘㊀要:针对甲玛矿充填用尾砂,在５ħ条件下养护充填试块,开展了室内单轴抗压强度测试,对比２０ħ标准养护条件下充填体试块,开展了单轴抗压强度测试,结合测试结果开展了扫描电子显微镜(S E M ),分析了低温条件下充填体水化反应微观特征及其宏观强度规律.结果表明:低温充填体强度受温度影响明显,低温充填体内部水化产物晶格较小,分布离散,孔隙度大,宏观强度折减随水泥含量增加而增大,在砂灰比４~１０范围内,强度折减在８％~２８％之间.关键词:胶结充填体;低温环境;强度损失;水化反应;微观分析;甲玛铜矿中图分类号:T D ８５３㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:１００４Ｇ４０５１(２０１９)０８Ｇ０１３５Ｇ０６H y d r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s a n d s t r e n g t h r u l e s o f l o wt e m pe r a t u r e c e m e n t e db a c kf i l l i n J i a m a c o p pe rm i n e G U A NS h i l i a n g １,L I Z o n g n a n ２,３,X U W e n yu a n ２,３,L IX i n ２,３(１．T i b e tH u a t a i l o n g M i n i n g D e v e l o pm e n tC o ,L t d ,L h a s a ８５０２００,C h i n a ;２．B G R I MM T e c h n o l o g y G r o u p ,B e i j i n g １００１６０,C h i n a ;３．N a t i o n a l C e n t e r f o r I n t e r n a t i o n a l J o i n tR e s e a r c ho nG r e e n M e t a lM i n i n g ,B e i j i n g １０２６２８,C h i n a )A b s t r a c t :U n d e r t h e c u r i n g c o n d i t i o n a t ５ħ,f i l l i n g b o d y t e s t i n g Ｇb l o c kh a s b e e nm a d e ,t h e n t h e s i n gl e a x i a l c o m p r e s s i o ns t r e n g t h (U C S )t e s t i n g w a s c a r r i e d o u t ,b a s e d o n t h e r e s u l t s ,e l e c t r o n i c s c a n n i n g m i r r o r (S E M )h a sb ed o n e ．C o m p a r i n g w i t ht h et e s t i n g b l o c k w h i c h m a d eu n d e rc u r i n g c o n d i t i o na t２０ħ,t h i s p a p e r a n a l y z e s t h em i c r o c o s m i c c h a r a c t e r i s t i c sa n dt h em a c r o s c o p i cs t r e n g t hl a wo f t h eh y d r a t i o nr e a c t i o no f t h e f i l l i n g b o d y ．I t i s s h o w n t h a t t h eU C S o f t e s t i n g Ｇb l o c k i s o b v i o u s l y a f f e c t e d b y t h e t e m p e r a t u r e ,i n t h e r a n g e o f s a n d /c e m e n t r a t i o (S /C )i s４~１０,s i l i c a t ec r y s t a lo f t h eh y d r a t e d p r o d u c t i n s i d et h e l o wt e m p e r a t u r e f i l l i n g b o d y b l o c k i s s m a l l e r ,a n d t h e p o r e s t r u c t u r e d i s t r i b u t i o no fw h i c h i sm u c hm o r e s p a r s e a n du n e v e n ,t h e p o r o s i t y i s l a r g e r t h a n s t a n d a r d c u r i n g s i t u a t i o n ,t h em a c r o s t r e n g t h r e d u c t i o n i s ８％~２８％．K e yw o r d s :c e m e n t e d f i l l i n g b o d y ;l o w t e m p e r a t u r e ;s t r e n g t h l o s s ;h y d r a t i o n r e a c t i o n ;m i c r o s c o p i c a n a l y s i s ;J i a m a c o p pe rm i n e ０㊀引㊀言在矿山膏体充填采矿中,目前国内外广泛采用的胶结剂是硅酸盐水泥.硅酸盐水泥为由水硬性硅酸钙的熟料和少量的一种或几种类型硫酸钙共同磨细制成的一种水硬性胶凝材料,水泥颗粒发生水化后,生成了一系列的凝胶状胶体,这些胶体与充填颗粒一起形成胶凝体,增大了充填料浆中颗粒的内聚力,形成具有宏观强度的充填体,其中,对充填强度影响较大的是水泥熟料中的硅酸三钙(C ３S )和硅酸二钙(C ２S),水泥熟料在水化反应过程中形成水化中国矿业第２８卷产物(C S H凝胶)的质量和数量直接影响胶结充填体的质量,其中,充填体单轴抗压强度(U C S)是表征充填体质量好坏的重要指标之一[１Ｇ３].影响充填体强度的因素包括内因和环境因素,其中内部因素如水泥含量(砂灰比)㊁尾砂粒度㊁料浆浓度等,环境因素包括温度和应力场等.对影响充填体质量的内因,众多科研工作者做了大量工作.刘超等[３]针对高寒地区破碎胶结充填体的物理力学特征开展了研究,探索了充填体强度与砂灰比㊁浓度㊁骨料粒度等之间的关系;赵国彦等[４]研究了低温高寒环境下尾砂胶结充填体的强度规律,并采用灰色关联分析方法探究了充填体强度对灰砂比㊁料浆质量浓度和养护时间等控制变量的敏感程度,表明了充填体强度随着灰砂比㊁料浆质量浓度和养护时间的增大而增大,影响充填体强度的最主要因素为灰砂比的内在规律;姜海强[５]围绕膏体的流动性㊁力学特性㊁大尺寸膏体充填体冻结特性以及含盐膏体流动与力学性能四个方面展开了系统的实验研究,揭示了膏体在养护过程中其内部温度场多场耦合作用的复杂现场,探索了低温环境下膏体性能的尺寸效应等.尽管国内外研究工作具有一定的借鉴意义和工程应用价值,但是,对于低温环境对充填体强度的影响规律,现阶段的研究工作仍然不足,尤其是低温条件下充填体强度损伤程度㊁原因㊁机理等的研究有待探明.据相关统计,我国多年冻土区面积约为２．１ˑ１０６k m２,占国土面积的２０％左右,冻土区域主要集中在我国西部高海拔地区[２,６Ｇ８],因此,研究低温环境对充填体质量的影响规律,揭示胶结充填体低温水化特征及其强度规律对我国众多矿山具有实际意义.以西藏甲玛铜多金属矿为例,该矿山是典型的高海拔寒冷低温矿井,井下温度年均３~４个月处于１０ħ以下,局部中段５ħ以下;矿山采用胶结充填,低温条件下,胶结充填体水化程度低㊁效率慢,其充填采场实际强度特征与实验室标准养护下的充填体存在一定差异,为保障充填体质量,实现矿山安全高效开采,需要对低温充填体强度形成过程及环境温度对充填体强度的影响规律开展研究,为探究合适的低温充填体物料配合与强度需求提供参考和依据.１㊀矿山概况研究以西藏甲玛铜多金属矿充填物料为对象,该矿位于西藏拉萨市墨竹工卡县境内,为西藏已探明的大型铜多金属矿床之一.矿区属于高海拔地区,海拔标高范围４３５０~５４０７m,区内气候属典型的大陆高海拔性气候,雨季潮湿寒冷,冬季酷寒干燥,昼夜温差较大,矿区年平均气温６．０ħ,极端最高气温为２８．３ħ,极端最低气温为－２３．１ħ;空气密度０．８k g/m３,是标准状况下的６０％左右[７].该矿井下温度年均３．５个月处于１０ħ以下,井下极端最低温度－５ħ,充填体长期处于低温环境之中,是典型的高海拔寒冷低温矿井[５,７Ｇ９].矿山采用两步骤嗣后充填采矿法回采矿石,充填体质量直接影响整个矿山的安全㊁高效生产,对矿山可持续发展起到至关重要的作用,因此,深入研究低温条件下矿山充填体强度特征规律对于指导矿山充填设计㊁合理选定充填工艺参数以及研究矿岩Ｇ充填体低温力学状态,对实现安全高效采矿具有重要的实用价值[１０Ｇ１３].２㊀低温U C S试验２．１㊀试验材料１)尾砂.实验室内采用比重瓶法测定尾砂相对密度为３．１９,采用容砂法测定尾砂堆积密度为１ ３９g/c m３,计算孔隙率为５６．５％.采用电感耦合等离子光谱发生仪(I C P),对尾砂中所含的金属元素进行半定量分析,结果显示:尾砂中F e元素含量相对较高,约８％,依次为M g㊁A l㊁C a㊁M n等元素;根据半定量测试结果,对主要化学元素开展了定量化学元素分析,结果显示:尾砂中S i O２㊁A l２O３的含量较高,分别达到了４２．７３％和８．２７％;通过X R D图谱分析出该尾砂的矿物组成以二氧化硅㊁方解石为主,此外还含有一定量的磁绿泥石和少量的氢氧化镁铝水化物㊁硅灰石[１４Ｇ１６].粒度测试采用马尔文激光粒度测试仪,测得结果为:尾砂比表面积０ ８９０m２/g,０ ０３７m m以下尾砂颗粒占比４９．８１％,０．０７４m m 以下尾砂颗粒占比６５．２６％,测试结果见表１.２)水泥.试验用胶凝材料为普通硅酸盐水泥P C４２．５,为矿山实际生产用水泥.３)充填水.取背景矿山生产用水用于室内配比试验,试验前开展充填水物理指标测试,测得充填水p H值为７ ６２,评定为弱碱性水,水中硫酸根离子含量较高,为３０８ ６m g/L;其次为氯离子,含量为７．５９m g/L,硝酸根和亚硝酸根离子含量不足０．５m g/L.２．２㊀试验设计开展充填试块室内试验,试验设计养护温度㊁砂灰比与充填料浆质量浓度２ˑ４ˑ４全系列试验,具体包括:①养护温度:２０ʃ２ħ㊁５ʃ１ħ;②砂灰比:４㊁６㊁８㊁１０;③充填料浆质量浓度:６８％㊁７０％㊁７２％㊁７４％.试验制备８组样,每组浇筑３件同型立方体试块,试块规格为７０．７m mˑ７０．７m mˑ７０．７m m.６３１第８期关士良,等:甲玛铜矿胶结充填体低温水化特征及其强度规律试件浇筑好后,按设计养护温度开展恒温养护,养护湿度均设定为９０％,养护龄期２８d 后,采用WH Y Ｇ２００型万能压力试验机测试其单轴抗压强度(U C S ).每组试块在完成U C S 试验后,取试块中间部分局部试样烘干２４h ,喷金后做扫描电镜分析,扫描电镜试验采用美国F E IQ u a n t a６００扫描电子显微镜.２．３㊀U C S 测试结果及分析据«建筑砂浆基本性能试验方法标准»开展单轴抗压强度测试工作,测得不同浓度下试块抗压强度,并绘制２０ħ和５ħ养护条件下U C S 测试结果强度对照图(图１).表１㊀尾砂粒度测试结果T a b l e １㊀T a i l i n gs p a r t i c l e s i z e 试验编号比表面积/(m ２/g)d １０/μm d ３０/μm d ５０/μm d ６０/μm d ９０/μm ０．０３７m m/％０．０７４m m/％试样１０．９０４２．７８１１３．７７１３７．３８３５９．０２１２０２．４２７４９．７８６５．４７试样２０．９１６２．７４７１２．８５７３３．６３６５３．１５２２０２．９６１５２．０８６７．８３试样３０．８６２２．９４６１４．８０８４１．７５６６７．２５９２４０．９８０４７．５８６２．４９均值０．８９４２．８２５１３．８１２３７．５９２５９．８１１２１５．４５６４９．８１６５．２６图１㊀低温养护条件下强度对照图F i g ．１㊀S t r e n g t h c o n t r a s t u n d e r l o wt e m p e r a t u r e c u r i n g co n d i t i o n ㊀㊀测试结果可以看出,５ħ养护条件下,充填试块强度普遍降低,５ħ养护环境下,对比标准２０ħ养护环境,试块单轴抗压强度见表２.从图１和表２可以看出,５ħ养护环境条件下,充填试块强度整体降低,不同程度的强度减少,减幅５％~３０％不等,且试块强度绝对值越高,降幅越大.具体表现:与标准养护环境相比,５ħ养护条件下的单轴抗压强度降低情况,以浓度６８％系列为例,砂灰比为４时,降低０．８５M P a ,平均降幅２７％;砂灰比为６时,降低０．５４M P a ,平均降幅２５％;砂灰比为８时,降低０．２６M P a ,平均降幅１８％;砂灰比为１０时,降低０．０２M P a,平均降幅５％.表明水泥含量越高,强度损失越大,主要原因是充填试块固结过程中,水泥水化过程受低温环境影响,抑制了钙矾石(A F ３)和C S H 凝胶的生成,进而影响充填试块强度的宏观表现,表２中４个浓度系列下的强度损失情况充分说明了这一规律.整体强度规律特征如图２所示.㊀㊀图２可以直观反映不同水泥含量条件下的强度损失情况,其中,砂灰比为４时,平均强度损失２６ ９％;砂灰比为６时,平均强度损失１８．４％;砂灰比为８时,平均强度损失１６．３％;砂灰比为１０时,平均强度损失８．４％.３㊀充填体微观结构影响强度的主要因数是充填体中水泥的水化反应,而水化反应受养护温度㊁养护龄期㊁料浆质量浓７３１中国矿业第２８卷表２㊀低温环境下强度降低情况T a b l e２㊀S t r e n g t h l o s s u n d e r l o w t e m p e r a t u r e c u r i n g c o n d i t i o n编号浓度/％砂灰比单轴抗压强度/M P a２２ʃ１ħ５ʃ１ħ低温强度降低值/M P a低温强度降低率/％１６８４３．１２２．２７０．８５０．２７２６８６２．１８１．６４０．５４０．２５３６８８１．４２１．１６０．２６０．１８４６８１００．４４０．４２０．０２０．０５５７０４３．３４２．４１０．９３０．２８６７０６２．２２１．７７０．４５０．２０７７０８１．６６１．３６０．３００．１８８７０１００．８２０．７９０．０３０．０４９７２４３．４８２．４７１．０１０．２９１０７２６２．４２２．０１０．４１０．１７１１７２８１．７８１．４４０．３４０．１９１２７２１００．９２０．８４０．０８０．０９１３７４４３．７８２．８９０．８９０．２４１４７４６２．５６２．２６０．３００．１２１５７４８１．６２１．４６０．１６０．１０１６７４１０１．０２０．８５０．１７０．１７图２㊀低温养护环境下充填试块强度损失情况F i g．２㊀C o n t r a s t o f s t r e n g t h l o s s u n d e rl o wt e m p e r a t u r e c u r i n g c o n d i t i o n度和灰砂比控制或制约.水泥水化过程一般过程为:水泥加水后,硅酸三钙(C３S)㊁铝酸三钙(C３A)和铁铝四钙(C４A F)均很快水化,同时石膏迅速溶解,形成C a(O H)２与C a S O４的饱和溶液,水化产物首先出现六方形板状的C a(O H)２与针状的A F t相以及无定形的C S H凝胶.随后由于不断生成A F t相,溶液中硫酸根粒子不断减少,继而形成六片状A F m相及C A H晶体和C４(A F)H１３晶体,图３㊀１ʒ１０充填体微观结构特征F i g．３㊀M i c r o s c o p i c c h a r a c t e r i s t i c o f f i l l i n g b o d y w i t h c e m e n t r a t e１ʒ１０８３１第８期关士良,等:甲玛铜矿胶结充填体低温水化特征及其强度规律图４㊀１ʒ４充填体微观结构特征F i g ．４㊀M i c r o s c o p i c c h a r a c t e r i s t i c o f f i l l i n g b o d y wi t h c e m e n t r a t e １ʒ４从而产生强度.以２０ħ养护温度为基准,开展５ħ养护温度强度试验,设定龄期为２８d ,按照前面试验设计开展充填体试块U C S 试验与S E M 试验,其中,S E M 试验分别观察两组(２０００倍和１００００倍标尺下)充填体内部微观结构发育特征,其中２０００倍标尺下主要分析充填体内部微观结构致密性,而１００００倍标尺下主要分析充填体内部水化产物.由于篇幅限制,仅给出浓度为７２％,１ʒ４和１ʒ１０两种灰砂比的充填体微观结构,如图３和图４所示.由图３和图４综合分析可得如下结论.１)图３(a )与图３(b )对照分析可知,２０ħ养护温度下的充填体微观结构比５ħ养护温度下的充填体较为致密,水化产物较多;在图３(c )与图３(d )对照分析可知:２０ħ养护温度下的充填体微观结构比５ħ养护温度下的充填体更为致密,水化产物更多.图４中水泥含量较高,５ħ养护条件与２０ħ养护条件下微观结构的致密性同图３规律,晶体质量(晶体成型㊁粗细度等)㊁致密性均比图３好很多.２)试验现象整体分析表明,在２０ħ养护温度下,胶结充填体微观结构的致密性和水化产物均高于５ħ的养护温度,说明低温环境抑制了水泥的水化反应,使充填体内部的水化产物少,微观孔隙结构加大,造成宏观强度降低.３)水泥含量越多,充填体强度受养护温度影响越明显,从微观结构致密性和水化产物分析,灰砂比１ʒ４充填体比１ʒ１０的充填体更容易受养护温度的影响.４)测试结果表明,甲玛矿区充填体强度受温度影响明显,相同物料配合条件下,室内试验测得的强度数据至少需考虑３０％左右的安全富裕,在二步骤回采设计过程中,井下采场所需充填体强度计算过程中均需考虑温度的影响.４㊀结㊀论１)对高寒地区甲玛矿尾砂开展了低温充填体单轴抗压强度(U C S )室内试验,测试结果表明,在５ħ养护条件下,试块单轴抗压强度总体降低,强度降低幅度在５％~３０％之间,水泥含量越高,降幅越９３１中国矿业第２８卷大,其中,砂灰比为４时,单轴抗压强度降低值最高,平均降低达２７．０％.２)对低温养护环境下的充填体试块强度降低的宏观规律进行了分析,根据S E M试验结果,对水泥水化产物晶体的分布㊁发育等情况进行了分析,结果表明:５ħ养护条件下,水化产物C a(O H)２与针状的A F t相以及无定形的C S H凝胶数量较少,晶体微观致密性总体较差,解释了充填体宏观强度折减的根本原因在于低温抑制了水泥水化进程.参考文献[１]㊀杨小聪,郭利杰．尾矿和废石综合利用技术[M]．北京:化学工业出版社,２０１８:８６Ｇ９６．[２]㊀甘德清,申梦飞,孙光华,等．高海拔地区矿山尾砂胶结充填体强度特性分析[J]．化工矿物与加工,２０１６(３):４６Ｇ４８．G A N D e q i n g,S H E N M e n g f e i,S U N G u a n g h u a,e t a l．A n a l y s i so f s t r e n g t h c h a r a c t e r i s t i c s o f c e m e n t e d t a i l i n g s b a c k f i l l i nh i g ha l t i t u d e s[J]．I n d u s t r i a l M i n e r a l s&P r o c e s s i n g,２０１６(３):４６Ｇ４８．[３]㊀刘超,韩斌,孙伟,等．高寒地区废石破碎胶结充填体强度特性试验研究与工业应用[J]．岩石力学与工程学报,２０１５,３４(１):１３９Ｇ１４７．L I U C h a o,H A N B i n,S U N W e i,e t a l．E x p e r i m e n t a l s t u d y o fs t r e n g t ho f b a c k f i l l i n g s o f c e m e n t e d r o c kd e b r i s a n d i t s a p p l iＧc a t i o nu nde r l o wt e m p e r a t u r e c o n d i t i o n[J]．C h i n e s e J o u r n a l o fR o c k M e c h a n i c s a n dE n g i n e e r i n g,２０１５,３４(１):１３９Ｇ１４７．[４]㊀赵国彦,周礼,马举,等．低温高寒环境下尾砂胶结充填体强度特性研究[J]．矿冶工程,２０１３,３３(３):２４Ｇ２６,３０．Z HA O G u o y a n,Z H O U L i,MAJ u,e ta l．S t u d y o ns t r e n g t hp r o p e r t i e s o f c e m e n t e d t a i l i n g s b a c k f i l l u n d e r l o wt e m p e r a t u r ec o nd i t i o n[J]．M i n i n g a n d Me t a l l u r g i c a lE n g i n e e r i n g,２０１３,３３(３):２４Ｇ２６,３０．[５]㊀姜海强．低温环境下膏体材料流动与力学特性实验研究[D]．徐州:中国矿业大学,２０１６．[６]㊀D O U B L E D D,R A F F L EJF N e w d e v e l o p m e n t si nu n d e rＧs t a n d i n g t h e c h e m i s t r y o f c e m e n th y d r a t i o n[J]．P h i l o s o p h i c a lT r a n s a c t i o n so f t h eR o y a lS o c i e t y A M a t h e m a t i c a lP h y s i c a la n dE n g i n e e r i n g S c i e n c e s,１９８３,３１０(１５１１):５３Ｇ６５．[７]㊀R A N Y,L IX,C H E N G G,e t a l．D i s t r ib u t i o no f p e r m a f r o s t i nc h i n a:a no v e r v i e w o fe x i s t i n gp e r m a f r o s t m a p s[J]．P e r m aＧf r o s t a n dP e r ig l a c i a l P r o c e s s e s,２０１２,２３(４):３２２Ｇ３３３．[８]㊀李一帆,张建明,邓飞,等．深部采空区尾砂胶结充填体强度特性试验研究[J]．岩土力学,２００５,２６(６):８６５Ｇ８６８．L IY i f a n,Z HA N GJ i a n m i n g,D E N G F e i,e ta l．E x p e r i 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