甘肅省肅南縣塔里干溝鐵銅礦地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志

周樹明，康維良，趙振東，陳世明，郭峰

（甘肅省地礦局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

工作區(qū)地處北祁連西段的朱龍關(guān)河上游，行政區(qū)劃隸屬甘肅省肅南縣管轄。自嘉峪關(guān)市向西經(jīng)鏡鐵山行程約130km可至礦區(qū)，交通便利。區(qū)內(nèi)出露地層屬北祁連地層小區(qū),區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動(dòng)頻繁。1966年—1974年，甘肅省地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測量隊(duì)進(jìn)行了1:20萬祁連山幅（J-47-Ⅸ）區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，建立了該區(qū)地層、巖漿巖、構(gòu)造格架，是目前本區(qū)較為全面的基礎(chǔ)地質(zhì)資料[1]。1994年，甘肅省地礦局化探隊(duì)完成了1:20萬祁連山幅水系沉積物測量，圈定了異常，劃分了成礦遠(yuǎn)景區(qū)帶。2008年—2011年，甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局地質(zhì)調(diào)查院進(jìn)行了《甘肅省肅南縣小柳溝地區(qū)1:5萬礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查》項(xiàng)目，是目前本區(qū)最新的基礎(chǔ)地質(zhì)資料。2013年～2014年，甘肅省地礦局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院對塔里干溝礦區(qū)進(jìn)行了普查評價(jià)。

通過大比例尺地質(zhì)填圖和水系沉積物測量、槽、鉆探施工等工作，圈定鐵礦體23條，銅礦體4條。鐵礦體長125m～5120m，厚2.21m～10.51m，主礦體長5120km，厚5.67m,控制礦體最大斜深487.73m，平均品位32.81%，其產(chǎn)狀為285°∠50°，礦石類型為菱鐵礦礦石，獲得333+（334）？鐵礦石資源量5000萬噸以上；銅礦體長160m，厚2.31m-5.88m，品位0.26%-5.13%，獲得（334）？類型銅金屬量1045.07噸。鐵、銅礦體頂?shù)装鍑鷰r均為淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖。

1 成礦地質(zhì)背景

工作區(qū)大地構(gòu)造位于秦祁昆造山系，北祁連弧盆系走廊南山島弧（Ⅲ）。成礦區(qū)帶屬于北祁連Cu、Pb、Zn、Fe、Cr、Au、Ag、硫鐵礦、石棉成礦帶，柳溝峽—九個(gè)青羊元古宙、加里東期Cu、Pb、Zn、Fe、Au、W（Cr）成礦帶（Ⅲ）。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動(dòng)頻繁。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)（圖1）位于班賽爾山一帶，主要受近南北、近東西向兩組斷裂控制。礦區(qū)出露地層簡單，斷裂構(gòu)造發(fā)育，以北西向、近南北向斷裂為主。區(qū)內(nèi)出露地層由老到新為長城系朱龍關(guān)群熬油溝組上巖段（Cha2）、長城系朱龍關(guān)群樺樹溝組青白口系龔岔群五個(gè)山組（Qbw），白堊系新民堡群下溝組下段（Kx1）和第四系[2，3]。

樺樹溝組大面積分布于礦區(qū)，為鐵、銅礦體含礦層位。巖性主要為碳酸鹽巖和淺變質(zhì)的泥巖、碎屑巖。其總厚度大于900m，各巖組之間整合接觸，并多見相變現(xiàn)象，自下而上可劃分沉積旋回?，F(xiàn)分述如下：

二巖段呈整合接觸。巖性為灰黑色粉砂質(zhì)板巖與灰綠色粉砂質(zhì)板巖互層，巨厚層狀灰白色、褐灰色石英巖，局部紫紅色粉砂質(zhì)板巖、淺灰色細(xì)晶灰?guī)r出露。以灰綠色粉砂質(zhì)板巖中夾銅礦化和板巖板理面平直為特征。

圖1 塔里干溝鐵礦地質(zhì)圖

2.2 礦體地質(zhì)

銅礦化分布于ⅢFe-3號礦體下部層位。主要分布在Ⅲ礦段28線和43線，由地表槽探工程進(jìn)行了揭露控制。ⅢCu-1位于28線，由TC2801揭露，礦體長約160m，厚度2.50m，平均品位1.13%；ⅢCu-2和ⅢCu-3位于28線，由TC2803揭露，礦體長度均為160m，厚度分別為3.10m和5.88m，平均品位分別為0.28%和0.26%；ⅢCu-4位于43線，由TC4301揭露。礦體長度160m，厚度2.50m，平均品位0.31%。

2.3 礦石特征

鐵礦石自然類型有菱鐵礦礦石，磁、赤鐵礦復(fù)合礦石，赤鐵礦礦石三種，其中以菱鐵礦礦石為主。礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形-它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、膠狀-粉末狀結(jié)構(gòu)、細(xì)粉砂狀結(jié)構(gòu)等，為賦存于淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖中的鐵礦體礦石主要結(jié)構(gòu)。呈現(xiàn)半自形-它形晶粒狀結(jié)構(gòu)的礦物主要為菱鐵礦、黃鐵礦，呈現(xiàn)膠狀-粉末狀結(jié)構(gòu)的礦物主要為赤、褐鐵礦。礦石構(gòu)造主要是塊狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造、稀疏浸染狀構(gòu)造及星散浸染狀構(gòu)造。

銅礦石自然類型為孔雀石化粉砂質(zhì)板巖型礦石。礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形-它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、膠狀-粉末狀結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要有板狀構(gòu)造、稀疏浸染狀構(gòu)造及星散浸染狀構(gòu)造等。

2.4 礦體圍巖和夾石

礦體圍巖主要為淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖。其中Ⅲ礦段菱鐵礦、磁赤鐵礦、銅礦的頂?shù)装鍑鷰r均為淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖，Ⅱ礦段菱鐵礦、赤鐵礦的頂?shù)装鍑鷰r為灰綠色粉砂質(zhì)板巖，Ⅰ礦段菱鐵礦的頂板圍巖為灰?guī)r，底板圍巖為灰綠色粉砂質(zhì)板巖，赤鐵礦的頂板圍巖為灰?guī)r，底板圍巖為安山巖，礦區(qū)內(nèi)所有礦體無夾石存在。

3 礦床成因

3.1 地質(zhì)特征

（1）地層。礦區(qū)圈定的鐵、銅礦體均賦存于長城系樺樹溝組三巖段中，鐵礦體主要賦存在淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖中。礦體展布嚴(yán)格受地層控制。地層主要經(jīng)歷了區(qū)域低溫動(dòng)力變質(zhì)作用，動(dòng)力變質(zhì)作用的改造。巖石均受到變質(zhì)、變形作用，形成板巖、構(gòu)造巖類。礦體圍巖主要為粉砂質(zhì)板巖，蝕變主要見有硅化、黃鐵礦化、赤褐鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化、孔雀石化及銅藍(lán)。蝕變的類型和強(qiáng)弱與所依賦的巖性有很大關(guān)系，不同空間部位不同巖性所發(fā)育的蝕變類型和強(qiáng)度有所不同。菱鐵礦礦石中硅化、黃鐵礦化、赤褐鐵礦化蝕變較強(qiáng)，碳酸鹽化蝕變較弱，蝕變主要以網(wǎng)脈狀硅化、黃鐵礦化為主?？兹甘般~藍(lán)在石英脈侵入部分較強(qiáng)而在巖石中弱。板巖中主要發(fā)育絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等。其中硅化、黃鐵礦化的強(qiáng)弱往往與菱鐵礦富集程度呈正相關(guān)關(guān)系。而孔雀石化及銅藍(lán)與銅礦的形成關(guān)系密切。

（2）構(gòu)造。礦區(qū)位于斑賽爾山復(fù)向斜傾伏端東側(cè)，構(gòu)造以斷層為主，另外為普遍發(fā)育的劈理構(gòu)造。斷層按其走向不同可分為兩組：一組為近東西向或北西—南東向斷層；一組為北北東—南南西向斷層。前者限制了樺樹溝組地層的展布，后者局部對礦體有破壞作用。

（3）礦體。塔里干溝鐵、銅礦區(qū)共圈定鐵礦體23條，銅礦體4條，銅礦體分布于鐵礦體下部。鐵礦礦石類型為菱鐵礦礦石。銅礦石類型為孔雀石化粉砂質(zhì)板巖型礦石。礦體頂?shù)装鍘r性為淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖。

（4）賦礦巖石。主要賦礦巖石為淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖，局部為薄層狀灰?guī)r，賦礦巖石巖性較為單一。

圖2 菱鐵礦礦石

圖3 菱鐵礦（單片光）

（5）礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造。鐵礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形-它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、膠狀-粉末狀結(jié)構(gòu)、細(xì)粉砂狀結(jié)構(gòu)等，為賦存于淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖中的鐵礦體礦石主要結(jié)構(gòu)。呈現(xiàn)半自形-它形晶粒狀結(jié)構(gòu)的礦物主要為菱鐵礦、黃鐵礦，呈現(xiàn)膠狀-粉末狀結(jié)構(gòu)的礦物主要為赤、褐鐵礦。（圖2）礦石的構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造、稀疏浸染狀構(gòu)造及星散浸染狀構(gòu)造。（圖3）銅礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形-它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、膠狀-粉末狀結(jié)構(gòu)等。構(gòu)造主要有板狀構(gòu)造、稀疏浸染狀構(gòu)造及星散浸染狀構(gòu)造等。

3.2 成礦機(jī)理

礦區(qū)圈定的鐵、銅礦體均賦存于長城系樺樹溝組三巖段淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖中，該段主要特征為灰綠色粉砂質(zhì)板巖、淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖與鐵礦層及薄層狀灰?guī)r組成沉積韻律。

礦體近礦圍巖為淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖。遠(yuǎn)礦圍巖為薄層狀灰?guī)r。礦體呈層狀、透鏡狀產(chǎn)出，礦體形態(tài)簡單。礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造反映礦物形成于沉積作用期，且不排除后期熱液疊加作用。礦床成因?qū)俸５讎娏饔嘘P(guān)的沉積變質(zhì)型鐵、銅礦礦床。

綜合以上礦床地質(zhì)特征，礦區(qū)沉積物以陸源碎屑和碳酸鹽巖為主，未見火山巖，波痕和交錯(cuò)層理發(fā)育。碳酸鹽含泥質(zhì)和炭質(zhì)較多，各類巖層以淺色和暗色交替出現(xiàn)，沉積韻律顯著，橫向變化比較穩(wěn)定，反映了礦區(qū)沉積環(huán)境為濱?！獪\海的碳酸鹽或粉砂泥質(zhì)潮坪。這一時(shí)期，來自陸源的物質(zhì)經(jīng)分解和緩慢聚集。

與此同時(shí)可能還有部分富含成礦物質(zhì)的氣液通過海底的同生斷裂，以噴流（溢）方式進(jìn)入海盆洼地的底部形成富含金屬組分的鹵水池，并在不同的部位和成礦物理化學(xué)條件的有序變化中分別沉積成礦。在菱鐵礦沉積階段，介質(zhì)中（海水）特別富含鐵，并有銅等元素共存，在弱堿性條件下，CO2與Fe+結(jié)合形成（HCO3）2重碳酸鹽，并向海水深處聚集，在還原環(huán)境中分解為菱鐵礦沉積下來，形成菱鐵礦層、銅礦層。（圖4）

圖4 成礦模式圖

3.3 找礦標(biāo)志

（1）菱鐵礦石新鮮面呈灰白色，光線照射有較強(qiáng)反光性。風(fēng)化面呈褐色、灰褐色，巖石斷面常可見由于褐鐵礦氧化形成的“暈圈”現(xiàn)象。菱鐵礦石具有較強(qiáng)的抗風(fēng)化能力；銅礦體在地表會發(fā)生不同程度的氧化作用，形成孔雀石及藍(lán)銅礦。

因此，區(qū)內(nèi)具上述特征的菱鐵礦石、銅礦石自然露頭為找礦的直接標(biāo)志。

（2）菱鐵礦石、銅礦石風(fēng)化以后，其轉(zhuǎn)石往往由于重力、水流搬運(yùn)等因素，會遠(yuǎn)離礦體，因此，在山坡、溝谷中尋找具菱鐵礦、銅礦風(fēng)化特征的轉(zhuǎn)石是一種間接找礦標(biāo)志。

（3）區(qū)內(nèi)菱鐵礦、銅礦近礦圍巖為淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖，遠(yuǎn)礦圍巖為灰白色白云質(zhì)細(xì)晶灰?guī)r。淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖、灰白色白云質(zhì)細(xì)晶灰?guī)r等巖性的巖石組合，可作為找礦的間接標(biāo)志。

（4）礦區(qū)發(fā)育菱鐵礦體、透鏡狀磁鐵礦體及銅礦體，因此，區(qū)內(nèi)具磁異常、銅礦化的地層可作為找礦的間接標(biāo)志。

（5）礦區(qū)礦體主要賦存于長城系樺樹溝組三巖段中，地層沉積環(huán)境為濱淺海相，礦床成因?yàn)榕c海底噴流有關(guān)的沉積變質(zhì)型礦床。上述特征可作為在該區(qū)尋找菱鐵礦床、銅礦床的宏觀標(biāo)志層。

4 結(jié)論

（1）塔里干溝鐵、銅礦體賦存于長城系樺樹溝組內(nèi)，礦體走向受地層控制，礦體呈層狀，層位較穩(wěn)定，延伸較大。含礦建造位于一個(gè)大的海侵層序中。成礦物質(zhì)來源與海底火山噴氣沉積有關(guān)。礦床成因類型初步確定為海底火山噴流有關(guān)的沉積變質(zhì)型礦床

（2）礦石具有較好的找礦標(biāo)志，菱鐵礦礦石新鮮面呈灰白色，光線照射有較強(qiáng)反光性；礦石氧化后可形成“暈圈”現(xiàn)象；銅礦石孔雀石化、藍(lán)銅礦化發(fā)育，上述現(xiàn)象等可作為礦石最直觀的找礦標(biāo)志。為北祁連西段同類型菱鐵礦礦床的地質(zhì)找礦工作提供了經(jīng)驗(yàn)。

（3）塔里干溝鐵、銅礦位于朱龍關(guān)河上游，屬柳溝峽—九個(gè)青羊元古宙、加里東期Cu、Pb、Zn、Fe、Au、W（Cr）成礦帶。礦區(qū)附近發(fā)育多處鐵、銅礦（化）點(diǎn)，并且有鎢的高化探異常。

礦區(qū)東有卡瓦大型鐵礦，小張龍銅礦，西有鏡鐵山超大型鐵、銅礦、柳溝峽鐵礦、夾皮溝鐵礦，處于成礦有利地段。該礦床成因及賦礦地層與鏡鐵山鐵礦一致，成礦遠(yuǎn)景較好，仍具有較好的找礦潛力。

[1]地質(zhì)部甘肅省地質(zhì)局.1:20萬祁連山幅區(qū)域地質(zhì)測量報(bào)告[Z].甘肅省地礦局，1969.

[2]甘肅省地礦局.甘肅省巖石地層[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1997,14-48.

[3]甘肅省地礦局.甘肅省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社1989,7-30.

[4]張新虎，劉建宏，梁明宏，等.甘肅省區(qū)域成礦及找礦[M].北京：地質(zhì)出版社，2013.

[5]張新虎，劉建宏，趙延慶.甘肅省成礦區(qū)（帶）研究[J].甘肅地質(zhì)，2008，17（2）:1-8.

[6]黃水平，吳健民.甘肅樺樹溝（鐵）銅礦床成礦條件與成因探討[J].礦產(chǎn)與地質(zhì)，1992:28.