甘肅莊浪—靜寧鐵礦床地質(zhì)特征淺析
2015-04-29 00:00:00端木輝
【摘 要】甘肅莊浪-靜寧鐵礦床位于甘肅省東部山地與黃土高原的過渡地帶，大地構(gòu)造屬于祁連造山帶東部，本文通過系統(tǒng)闡述礦區(qū)地質(zhì)和礦床地質(zhì)特征，對礦床的成因進(jìn)行了初步的探討，認(rèn)為該礦床主要受區(qū)域基性巖體和斷裂構(gòu)造聯(lián)合控制，屬于晚期巖漿結(jié)晶分異形成的巖
漿分結(jié)礦床。最后給出了礦床的找礦標(biāo)，指明了找礦方向。
【關(guān)鍵詞】釩鈦鐵磁鐵礦；地質(zhì)特征；找礦方向；莊浪-靜寧
0.引言
甘肅莊浪-靜寧鐵礦行政區(qū)劃橫跨莊浪、靜寧兩縣，絕大部分屬莊浪縣陽川鄉(xiāng)，小部分在靜寧縣仁大鄉(xiāng)境內(nèi)。位于甘肅省平?jīng)鍪嘘柎ㄠl(xiāng)西南約5Km處，北距靜寧縣44km，東距莊浪縣30km。
該區(qū)位于會寧-莊浪加里東期、華力西期銅鉛鋅金成礦亞帶上，前人做過許多的基礎(chǔ)地質(zhì)工作，自20世紀(jì)50年代以來，先后開展過不同比例尺的區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)勘查和物探工作，尤其是2012年進(jìn)行的1：5000地面高精度磁測工作取得的資料對本區(qū)尋找磁性鐵礦具有相當(dāng)重要的指導(dǎo)意義。
1.區(qū)域地質(zhì)背景
本區(qū)所處大地構(gòu)造位置位于祁連造山帶的東部，祁連造山帶處于我國秦祁昆中央造山系的中段，南以武山-臨夏-貴德-青海湖南山斷裂為界，和西秦嶺造山帶相鄰，北部以河西走廊斷裂為界，與華北古陸的阿拉善地塊相鄰。祁連山帶西北端被北東東的左行走滑的阿爾金走滑斷裂截切，與塔里木陸塊的敦煌地塊相鄰，西南依柴達(dá)木地塊。整體上呈北西西走向分布的長菱形，嵌入中國古陸塊群中（圖1）。
區(qū)域位于中、北祁連構(gòu)造分界帶上。北祁連造山帶內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜多樣，主要由微陸塊、裂谷帶、洋殼構(gòu)造巖片、俯沖雜巖帶、島弧和弧后盆地等單元組成。新元古代-寒武紀(jì)時為大陸裂谷帶，晚寒武世-早寒武世形成洋盆，洋盆的俯沖作用幾乎貫穿奧陶紀(jì)始末，晚奧陶世-志留紀(jì)，洋盆閉合，泥盆紀(jì)發(fā)生陸陸碰撞造山；中南祁連造山帶包括以往所稱的中祁連隆起、南祁連冒地槽和柴北緣[1]。具有統(tǒng)一的前震旦紀(jì)基底，古生代微陸塊內(nèi)部為一以裂谷作用為主體的造山帶。其基底褶皺和蓋層褶皺均發(fā)育，多呈北西向展布，前震旦系基底褶皺形成于晉寧運動，主要分布于中祁連山，以短軸構(gòu)造和穹窿構(gòu)造為主。蓋層褶皺形成于加里東期及其以后，古生代槽型褶皺分布于南、北祁連地區(qū)，造山期后的褶皺主要有短軸構(gòu)造、阻擋式褶皺、斷層褶皺和構(gòu)造盆地四類形式。區(qū)域上有較大分隔意義的斷裂有4條，由北向南分述之：龍首山-固原斷裂為大型右行走滑斷裂，是祁連造山帶與阿拉善地塊的分界斷裂，古生代以來沉積格局受該斷裂控制；北祁連北緣隱伏斷裂帶走向NW，呈波狀彎曲，為北祁連弧后盆地與走廊過渡帶的分界斷裂，形成于中寒武世，為張性斷裂，加里東晚期轉(zhuǎn)化為壓性，燕山期-喜馬拉雅期再次活動；祁連南緣斷裂（王家窯逆沖斷層）走向NW，為北祁連與中祁連分區(qū)斷裂，形成于早奧陶世，屬張性斷裂，加里東晚期進(jìn)入擠壓階段，早期具巖石圈斷裂特征，加里東期后只限于地殼表層，為地震多發(fā)帶；中祁連南緣斷裂帶走向NW，西段北傾，東段南傾，是南祁連與中祁連分區(qū)斷裂，形成于加里東中期，華力西-印支期具擠壓性質(zhì)，燕山期-喜馬拉雅期活動強。
區(qū)域巖漿活動強烈，侵入巖體較發(fā)育。其巖石類型，以酸性巖最發(fā)育，中性巖次之，基性巖、超基性巖最不發(fā)育。與鐵礦密切相關(guān)的巖漿活動，主要是區(qū)域里的各種加里東期的基性、超基性巖體[2]?？蛇M(jìn)一步分為北祁連山亞帶和中祁連山亞帶。
北祁連山亞帶：出露超基性巖體群23個，面積90km2；基性巖體15個，面積150km2。該亞帶以小鳳溝、吊大板、小龍口、樺木溝巖體為代表，巖體受北西向區(qū)域性壓性斷裂控制，多分布于不同構(gòu)造單元接觸帶兩側(cè)之次級構(gòu)造裂隙中，長軸與區(qū)域構(gòu)造線基本一致?；詭r體多呈小巖株狀，超基性巖體呈長透鏡狀或脈狀產(chǎn)出。通常是多個小巖體成群呈串珠狀或雁行狀排列，斷續(xù)延長達(dá)700km。單個巖體一般寬幾十到幾百米，個別1-2km；長幾百米到幾公里，個別十幾公里。侵入寒武系、奧陶系和志留系，多為順層侵入，次為斜交侵入。外接觸蝕變帶寬數(shù)十厘米至幾米，以蛇紋石化為主，次為綠泥石化、硅化等微弱蝕變；內(nèi)接觸帶寬1-幾m，甚至20-25m，由蛇紋石片巖、滑石菱鎂片巖構(gòu)成，常發(fā)育碳酸鹽化、滑石化、綠泥石化等蝕變。巖體原生構(gòu)造不甚發(fā)育，一般與巖體長軸和接觸面平行，傾角均較陡。多數(shù)巖體含有圍巖捕虜體。超基性巖體分異作用較弱，巖相垂直分帶不明顯，有一定的橫向變化，一般不易劃分相帶。主要為純橄巖、斜輝橄石巖、有時過渡為二輝橄石巖-橄欖巖類組合及單輝橄欖巖、輝巖-角閃巖類組合?；詭r體均為單一的輝長巖相。
中祁連山亞帶：出露有超基性巖體群15個，基性巖體4個，面積各50km2。該亞帶西起阿爾金山北坡經(jīng)肅北轉(zhuǎn)向南東沿野馬南山南坡至查干布爾嘎斯，呈北凸的弧形，斷續(xù)分布近300km。超基性巖體多呈帶狀，以拉排溝腦、大道爾占、查于布爾嘎斯、柳樹溝巖體為代表，巖體呈脈狀和巖墻者居多，傾向南西或南東，傾角50°-70°。侵入青白口系和中奧陶統(tǒng)。均遭受不同程度的蛇紋石化和次閃石化。研究較詳?shù)拇蟮罓柤獛r體為以單輝巖、輝長巖、純橄巖、橄石巖為主體的復(fù)合基性-超基性雜巖體，根據(jù)巖石之間的關(guān)系及組合分為先成單輝巖-輝長巖巖相和后成純橄巖-橄石巖巖相。基性巖體經(jīng)常與超基性巖體呈相變關(guān)系，亦有呈單一基性巖相貫人超基性巖體者。單獨出露的基性巖體為蝕變輝長巖，它侵入中志留統(tǒng)，捕虜圍巖并形成角巖化。
祁連山東段航磁異常特征及分布規(guī)律與本區(qū)構(gòu)造格架及基性、超基性巖體巖體的展布特點基本相吻合。其中礦區(qū)出露的基性巖就很好的對應(yīng)了北西向的磁異常，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造特點，推測基性巖是北西向延伸的。
區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)較豐富，主要有：鐵、銅、金、鋁等。區(qū)域地層主要是晚奧陶世海相火山-沉積巖系，形成于陸緣裂谷環(huán)境，此外，帶內(nèi)閃長巖、基性-超基性巖、花崗閃長巖等也有出露。礦床類型主要有火山巖型（紅溝、蛟龍掌）、構(gòu)造蝕變巖型金礦床（松樹南溝）、矽卡巖型（花石峽鎢鋁礦點），亦發(fā)現(xiàn)了不少鐵、銅等礦化點。
2.礦區(qū)地質(zhì)特征
2.1地質(zhì)特征
2.1.1地層
由于礦區(qū)被第四系黃土大面積覆蓋，很難看到基巖，僅在葫蘆河河谷兩側(cè)和一些溝谷、山梁出露少量新近系地層。主要為新近紀(jì)甘肅群、第四紀(jì)晚更新世馬蘭組、沖洪積層。
2.1.2構(gòu)造
與礦區(qū)最近的區(qū)域斷裂構(gòu)造主要為王家窯逆沖斷層，為葫蘆河組與北側(cè)隴山巖群之間的構(gòu)造邊界，發(fā)育在清水溫泉溝的王家窯一線，走向NWW-NW向，向東南方向延伸多被第四系覆蓋，向西北延伸可到達(dá)秦安蓮花鎮(zhèn)李家灣一帶。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要受此逆沖斷層控制和影響。
區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造不明顯，總體呈向SW傾斜的單斜構(gòu)造，由于覆蓋較厚和研究程度的原因，僅在局部地區(qū)見到斷裂標(biāo)志，不能直接勾繪完整的斷層系統(tǒng)，通過物探方法間接推測礦區(qū)的斷層F1、F2。區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造線方向為北西、東西向等。構(gòu)造形跡以各種方向的表層陡傾斜斷裂、裂隙為主，產(chǎn)狀較陡，傾角一般為70°左右。
2.1.3巖漿巖
礦區(qū)內(nèi)巖漿巖分布有限，以加里東期中酸性和基性巖為主，與成礦有關(guān)的為加里東期的基性巖體。根據(jù)礦區(qū)鉆探和前人工作情況，含釩鈦磁鐵礦的基性巖體侵位于古元古代隴山巖群之上，從上至下，巖性分別為輝石閃長巖、輝長巖、輝石角閃巖等。巖體呈北西向分布于高家峽一線，并受北西向大斷裂控制，在巖體內(nèi)部，有片麻狀花崗巖捕虜體，并為肉紅色細(xì)晶花崗巖脈穿插。
（1）輝石閃長巖：呈深灰色，中細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物組成有，斜長石大于65%、透輝石20-25%、角閃石5%、黑云母小于2%、磁鐵礦小于1%。
（2）輝長巖：呈灰色，細(xì)粒輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物組成有，斜長石大于70%、透輝石15-20%、角閃石小于5%、黑云母小于2%、磁鐵礦小于1%。
（3）輝石角閃巖：呈深灰綠色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物組成有，普通角閃石85-90%、普通輝石5-10%、斜長石小于5%、磁鐵礦等微量礦物小于1%。
2.2地球物理特征
通過觀察△T等值線平面圖，以500nT正異常來圈定帶狀體，巖體呈近東西東向分布，長約5500m，寬1000-1500m，異常最高值4750nT。結(jié)合異常區(qū)地質(zhì)條件、鉆探成果及巖石標(biāo)本磁性參數(shù)測定結(jié)果，認(rèn)為磁異常由磁鐵礦體所引起。
3.礦床地質(zhì)特征
3.1礦體特征
礦體產(chǎn)于基性巖體中，而上部的酸性巖與基性巖體為侵入接觸。鐵礦體多呈層狀、似層狀、扁豆?fàn)钯x存于基性巖體中，礦體與圍巖界線不明顯，呈漸變關(guān)系。共圈定工業(yè)礦體3條。
3.1.1 Fe-①礦體
分布于高家峽以西葫蘆河西側(cè)，由BT-0、BT-4、BT-3、PD1、ZK0-1、ZK201、ZK301、ZK4-1控制，其中BT-3未見礦。礦體呈似層狀-扁豆?fàn)钯x存于輝石角閃巖中，圍巖亦為輝石角閃巖。長350m，厚3.01-24.00m，平均厚度7.52m，控制礦體延深0線160m、2線180m、3線207m、4線143m。厚度不穩(wěn)定，厚度變化系數(shù)為935.44%，礦體產(chǎn)狀190-205°∠70-75°，礦石品位TFe：21.31-39.92×10-2，單樣最高TFe：42.5×10-2，TFe平均品位28.15×10-2。礦石品位從上向下呈變貧變厚趨勢， 品位變化系數(shù)為106.59%。
3.1.2 Fe-②礦體
分布在Fe-①礦體西4.5m處，由BT-0、BT-4、BT-3、PD1、ZK0-1、ZK201、ZK301、ZK4-1控制，其中BT-3未見礦。礦體呈似層狀-層狀賦存于輝石角閃巖中，圍巖多為輝石角閃巖，有些礦段圍巖是輝長巖。礦體長340m，厚3.00-5.00m，平均厚度4.07m，控制礦體延深0線132m、2線164m、3線209m、4線113m。厚度較穩(wěn)定，厚度變化系數(shù)為77.91%，礦體產(chǎn)狀200-210°∠70-75°。礦石品位TFe：22.13-50.51×10-2，單樣最高TFe：55.84×10-2，TFe平均品位31.11×10-2。礦石品位變化大，從上向下呈變貧趨勢，品位變化系數(shù)為264.56%。
3.1.3 Fe-③礦體
分布在Fe-②礦體西3.4m處，由BT-0、BT-4、BT-3、PD1、ZK0-1、ZK201、ZK301、ZK4-1控制，其中BT-3未見礦。礦體呈似層狀-扁豆?fàn)钯x存于輝長巖中，圍巖為輝長巖或輝石閃長巖。礦體長350m，厚5.80-43.00m，平均厚度15.23m，控制礦體延深0線154m、2線146m、3線201m、4線95m。厚度不穩(wěn)定，厚度變化系數(shù)為1014.41%，礦體產(chǎn)狀110°∠70-75°。礦石品位TFe：20.03-33.52×10-2，TFe平均品位27.87×10-2。礦石品位較穩(wěn)定，從上向下呈變貧變厚趨勢，品位變化系數(shù)為53.91%。
3.2礦石特征
礦石呈深灰一灰黑色，海綿隕鐵結(jié)構(gòu)、自形-半自形粒狀及板狀結(jié)構(gòu)，浸染狀、塊狀構(gòu)造。礦石中主要金屬礦物為磁鐵礦，其次是鈦鐵礦，少量黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鉻鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、銅藍(lán)、斑銅礦；非金屬礦物主要為普通角閃石、斜長石、紫蘇輝石、斜紫蘇輝石、透輝石、黑云母，其次是少量綠泥石、白云母、尖晶石、磷灰石、石英、方解石、絹云母及黝簾石。
磁鐵礦以自形粒狀為主，少量磁鐵礦顆粒中可含微細(xì)粒赤鐵礦，少量顆粒中有板片狀或八面體格架狀鈦鐵礦，片晶較薄較稀少。有很少量磁鐵礦呈它形細(xì)粒狀（0.02-0.2mm）不混溶包體分布于黃鐵礦中。磁鐵礦在貧礦石中粒度細(xì)，粒度范圍0.01-0.3mm，富礦石中粒度較粗，粒度范圍 0.01-0.9mm。鈦鐵礦半自形板狀或它形粒狀，粒度 0.01-1mm，可在磁鐵礦中呈板狀片晶，部分鈦鐵礦含赤鐵礦片狀晶體，或者是赤鐵礦細(xì)粒不混溶包體，片晶及包體在少量顆粒中較多。 鈦鐵礦主要與磁鐵礦規(guī)則連生、少量單獨浸染狀分布在脈石中，貧礦石中含量少粒度細(xì)，富礦石中含量較多粒度較粗。
3.3圍巖蝕變
區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的蝕變以磁鐵礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化為主。主要發(fā)育于礦體的上下盤與礦體的接觸面處。
4.礦床成因探討
本礦床類似于“攀枝花”式釩鈦磁鐵礦礦床，是晚期巖漿結(jié)晶分異形成的巖漿分結(jié)礦床。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景及沉積盆地演化分析認(rèn)為：該套基性巖體形成于大陸邊緣裂谷構(gòu)造環(huán)境。成巖物質(zhì)主要來自于下地殼和上地幔。巖漿以分離結(jié)晶為主要的演化方式。早古生代時期，隨陸內(nèi)伸展拉張運動的發(fā)展，促使地幔上隆，上部地殼拉張-裂陷，造成地溫梯度及區(qū)域熱流值升高，導(dǎo)致深部地殼及上地幔發(fā)生部分熔融，形成玄武質(zhì)巖漿[3]。
受區(qū)域構(gòu)造制約，富鐵的基性巖漿沿斷裂構(gòu)造侵入地層，在相對穩(wěn)定的環(huán)境下，由于溫度、壓力等物理、化學(xué)條件的改變，伴隨著硅酸鹽礦物不斷晶出，比重較大的磁鐵礦等金屬礦物較早的結(jié)晶出來，在重力作用下分離和富集，下沉到巖體的底部形成釩鈦磁鐵礦體。
5.找礦標(biāo)志
（1）巖性標(biāo)志：已發(fā)現(xiàn)的三條礦體分別賦存在輝長巖和輝石角閃巖中，也就是說，在本礦區(qū)，找到基性巖（輝長巖、輝石角閃巖），離找到鐵礦就不遠(yuǎn)了，所以說，輝長巖、輝石角閃巖是本區(qū)找礦的直接標(biāo)志。
（2）巖石地球物理標(biāo)志：由于含礦的基性巖和磁鐵礦具有較強的磁性，可以利用高精度磁法測量來圈定含礦巖體；含礦巖石具有低阻、高極化率的顯著特征，可以利用電法手段來尋找隱伏礦體。
6.找礦方向
通過分析該區(qū)域地質(zhì)、構(gòu)造、巖漿巖等控礦因索，并且結(jié)合基性巖體地球化學(xué)特征以及找礦標(biāo)志，應(yīng)加強以下幾個方向的找礦工作。
（1）深入研究巖漿晚期分異型礦床成礦規(guī)律，建立適合礦區(qū)的找礦模型。通過常規(guī)的地質(zhì)勘查方法，且輔以新的勘查理論、方法和手段，加大對地表和深部地質(zhì)評價的力度，以求發(fā)現(xiàn)和圈定新礦化帶及礦體。
（2）進(jìn)行攻深找盲開展深部找礦：利用已經(jīng)取得的1：5000大比例尺磁測資料和成果，確定深部基性性巖體的釩鈦磁鐵礦體，了解它們的產(chǎn)出位置和深度，通過地表合理布設(shè)，尋找地下500-1000m立體空間新的鐵礦體資源。
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