甘肅省龍首山西段木頭溝一帶鈷多金屬礦地質(zhì)特征及找礦前景

李學(xué)冊，段保平，馬 原

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730050）

木頭溝鈷多金屬礦位于甘肅省山丹縣北西48公里處，地處華北地塊之阿拉善地塊龍首山裂谷帶內(nèi)，龍首山鎳、銅、鈷、鉑族、鉛鋅、鐵錳、磷、鈾成礦帶，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越。該礦床系2018年甘肅省地礦局第三勘查院在開展東樂大口褐鐵礦點調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，通過2019年進(jìn)一步踏勘檢查，新發(fā)現(xiàn)一處鈷多金屬找礦靶區(qū)[1]。筆者通過對礦區(qū)地質(zhì)特征進(jìn)行研究，總結(jié)褐鐵礦點中鈷、錳等伴生元素的賦存與分布特征，在此基礎(chǔ)上分析其找礦前景，指明進(jìn)一步找礦方向，以期對后期該類型找礦具有指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地層

研究區(qū)內(nèi)地層區(qū)劃隸屬阿拉善地層區(qū)之龍首山地層分區(qū)，出露地層由老到新有古元古代的龍首山巖群，早元古代的墩子溝群、韓母山群，晚古生代的石炭紀(jì)羊虎溝組、臭牛溝組，中生代白堊紀(jì)金剛?cè)M、廟溝組及第四系。其中震旦紀(jì)地層分布最為廣泛，與區(qū)內(nèi)成礦聯(lián)系最為緊密[2]。區(qū)域地層總體展布方向為北西西向、北西向，與區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致（圖1）。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

研究區(qū)大地構(gòu)造位置處于阿拉善地塊的龍首山裂谷帶，南界為龍首山南緣斷裂，北界被潮水盆地覆蓋。裂谷帶總體走向呈NW-SE向。自新太古代以來，經(jīng)受過多期構(gòu)造運動，形成了廣布工作區(qū)的北西西向區(qū)域斷裂和形態(tài)復(fù)雜的褶皺構(gòu)造。區(qū)域構(gòu)造線方向NWW-SEE。結(jié)晶基底多改造成帶狀無序的構(gòu)造片巖，并發(fā)育韌性剪切帶、伸展、推覆構(gòu)造體系，使區(qū)域內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造及擠壓破碎帶十分發(fā)育，特別是龍首山南側(cè)組成的區(qū)域性的復(fù)式向斜構(gòu)造，斷裂構(gòu)造及擠壓破碎構(gòu)造也比較發(fā)育，構(gòu)造線的展布方向為北西西向。

1.3 侵入巖

區(qū)域侵入巖較為發(fā)育，巖石種類簡單，主要為酸性巖，有少量的中性巖及中酸性巖石。巖體產(chǎn)狀有巖基、巖株及巖枝等，巖性主要為花崗巖、花崗閃長巖、石英正長巖等[3]。侵入活動主要是在加里東中期及華力西期，以華力西期侵入巖最為發(fā)育，該期次花崗巖內(nèi)伴有Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Ti、V、Zr、Sr、Ga、Y和La等元素，與工作區(qū)內(nèi)裂隙充填型鈷多金屬礦關(guān)系密切。

1.4 區(qū)域地球化學(xué)特征

1:20萬化探資料反映，區(qū)域內(nèi)所圈定的綜合異常分布廣泛，木頭溝一帶鈷多金屬礦就位于As-7綜合異常內(nèi)，該異常主要元素組合為W、Sb、B、Be、Bi、Ti、V、Ni、Co、Zn等。針對該異常進(jìn)行查證工作時，發(fā)現(xiàn)在石英脈、破碎大理巖中Au、Cu、Co元素含量相對較高。

異常處于北西向區(qū)域控礦斷裂帶內(nèi)，于木頭溝一帶出露的寬約300m，長約5km。且該異常形態(tài)受斷裂與脈巖控制，規(guī)模較大，異常存在可靠，為礦致異常。根據(jù)異常特征及地質(zhì)背景來看，成礦潛力較大[4,5]。

圖1 甘肅省木頭溝一帶區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖

1.5 區(qū)域重砂異常特征

1:20萬張掖幅區(qū)域地質(zhì)測量報告，區(qū)域內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的重砂礦物有曲晶石、磷灰石、毒砂、白鎢礦、方鉛礦、辰砂、黑色金紅石等。1:20萬張掖幅基巖光譜成果顯示，研究內(nèi)東樂大口及東樂小口鐵礦點處基巖光譜分析普遍反映有較高的Mn、Co、Ba、Ni、Zn等元素，據(jù)此分析，在本研究區(qū)范圍內(nèi)找到鈷多金屬礦的可能性極大[6]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 賦礦地層巖性

研究區(qū)出露地層主要為龍首山巖群（Pt1L）、薊縣系墩子溝組下段（JxD1）、震旦系韓母山群下段（ZH1）、石炭系羊虎溝組（Cy）及第四系（Q），地層走向為北西-南東向，呈條帶狀展布(圖2)。賦礦地層為震旦系韓母山群下段，巖性為千枚巖、黑云斜長混合巖、變質(zhì)砂巖、絹云千枚巖、結(jié)晶灰?guī)r、碎裂巖、粗砂巖、粉砂質(zhì)板巖、變粉砂巖及硅質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r等。

2.2 控礦構(gòu)造

研究區(qū)總體構(gòu)造線展布方向與區(qū)域構(gòu)造線一致為NW向，褶皺構(gòu)造隸屬于龍首復(fù)式向斜的南翼，在研究區(qū)為一單斜構(gòu)造。研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要由北西西向、北西向、北東向向三組斷裂組成（表1）。其中北西西向斷裂為區(qū)域斷裂，是區(qū)內(nèi)的主要控礦構(gòu)造，北西向、北東向斷層皆為北西向斷裂的低序次斷裂，是區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造。斷裂為礦液的運移提供通道，鈷礦化產(chǎn)在破碎帶中，即斷裂形成早于成礦前，礦液沿斷裂運移、沉淀、富集。

2.3 侵入巖

研究區(qū)內(nèi)華力西期中酸性侵入巖發(fā)育，規(guī)模較大的為直溝南巖體和龍首山山脊巖體，其他巖脈主要發(fā)育在龍首山南坡的圍巖裂隙中，巖性主要為花崗巖脈、花崗閃長巖脈、長英巖脈、石英鈉長巖脈及石英脈等，多沿斷裂帶侵入，具似斑狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)，產(chǎn)狀為巖基、巖枝、巖脈，展布方向主要為北西向，巖脈的侵入為成礦提供了部分熱源和物源，并有貫通熱液上升通道的作用，后期熱液活動形成該區(qū)鈷礦化[7]。

2.4 礦化蝕變特征

研究區(qū)內(nèi)礦體產(chǎn)出于華力西期磚紅色花崗巖外接觸帶，受北西西向擠壓破碎帶影響，區(qū)內(nèi)巖石往往在區(qū)域變質(zhì)作用的基礎(chǔ)上，疊加了熱液和動力變質(zhì)作用，圍巖蝕變及礦化蝕變也多與之相關(guān)。在斷裂帶附近巖石發(fā)生破碎或發(fā)生糜棱巖化，常具褐鐵礦化、赤鐵礦礦化、水錳礦化、硅化、綠泥石化、高嶺土化、碳酸鹽化等蝕變。且往往在底序次斷裂交匯部位礦化蝕變較強(qiáng)。

表1 研究區(qū)斷層特征表

圖2 木頭溝地質(zhì)簡圖

2.5 礦體特征

研究區(qū)內(nèi)鈷礦體主要產(chǎn)于北西向擠壓破碎帶中，該組破碎帶地表出露長0.3km～1.1km，寬15m～65m。破碎帶內(nèi)發(fā)育有北西向、北東向裂隙，鈷礦體產(chǎn)狀、形態(tài)嚴(yán)格受斷裂裂隙控制，在裂隙交叉部位往往形成較大礦體。礦體形狀脈狀、雞窩狀、不規(guī)則狀，總體呈北西向展布。

通過前期踏勘檢查，區(qū)內(nèi)初步圈定鈷礦體11條，嚴(yán)格受北西向斷裂帶控制。其中Co2、Co7、Co9、Co10礦體規(guī)模較大，總體呈北西向展布，其特征如下：

Co2礦體：長122m，厚度3.2m～4.5m，單工程平均品位0.025×10-2～0.097×10-2，礦體傾向北東，傾角55°～60°。礦體內(nèi)TFe品位18.60%～47.00%，Mn品位0.897%～3.77%，Ni品位0.051%～0.138%。

Co7礦體長82m，厚度1.2m～1.7m，單工程平均品位0.02%～0.031%，礦體傾向南西，傾角80°。礦體內(nèi)TFe品位9.30%～27.92%，Mn品位0.630%～2.180%，Ni品位0.026%～0.067%。

Co9礦體長179m，厚度5.2m～5.4m，單工程平均品位0.068×10-2，礦體傾向北東，傾角75°。礦體內(nèi)TFe品位13.35%～54.67%，Mn品 位1.020%～4.200%，Ni品 位0.053%～0.186%。

Co10礦體長180m，厚度3m～3.2m，單工程平均品位0.077×10-2，礦體傾向南西，傾角55°。礦體內(nèi)TFe品位13.00%～35.43%，Mn品 位0.686%～3.610%，Ni品 位0.067%～0.228%。

礦體頂?shù)装鍑鷰r主要為灰色硅質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r、鐵染硅質(zhì)灰?guī)r、灰黑色千枚巖等(圖3)。礦石類型主要有褐鐵礦赤鐵礦石、含錳褐鐵礦石、角礫狀褐鐵礦及鐵染千枚巖。礦石礦物主要有褐鐵礦、赤鐵礦、水錳礦、軟錳礦[8]。礦石結(jié)構(gòu)主要為壓碎結(jié)構(gòu)，次為交代結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以塊狀、蜂窩狀、碎裂狀構(gòu)造為主，次有角礫狀構(gòu)造、細(xì)脈—網(wǎng)脈狀構(gòu)造等。

3 礦床成因及找礦標(biāo)志

3.1 礦床成因

研究區(qū)內(nèi)中酸性侵入巖發(fā)育，侵入巖沿斷裂帶侵入，多具似斑狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)，產(chǎn)狀為巖基、巖枝、巖脈，展布方向主要為北西向，巖脈的侵入為成礦提供了部分熱源和物源，并有貫通熱液上升通道的作用，后期熱液活動形成該區(qū)鈷礦化。

研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，其中北西西向斷裂為區(qū)域斷裂，是區(qū)內(nèi)的主要控礦構(gòu)造，北西向、北東向斷層皆為北西向斷裂的低序次斷裂，是區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造。斷裂為礦液的運移提供通道，鈷礦化產(chǎn)在破碎帶中，即斷裂形成早于成礦前，礦液沿斷裂運移、沉淀、富集[9]。

由于斷裂的多期次活動和巖脈的貫入，致使圍巖發(fā)育不同程度、不同類型的蝕變，區(qū)內(nèi)圍巖蝕變主要為褐鐵礦化、赤鐵礦、硅化、水錳礦化，且往往在底序次斷裂交匯部位圍巖蝕變較強(qiáng)。

綜合上述，初步認(rèn)為礦床成因類型為熱液裂隙充填型。

圖3 研究區(qū)內(nèi)主要礦石類型

3.2 找礦標(biāo)志

結(jié)合前期踏勘檢查成果，初步分析工作區(qū)鈷多金屬礦找礦標(biāo)志為：

（1）斷裂破碎帶：工作區(qū)位于龍首山復(fù)式向斜南翼，受區(qū)域性北西西向斷裂破碎帶控制的次一級北西向斷裂破碎帶對礦質(zhì)運移和沉淀提供通道和沉淀場所，鈷多金屬礦化體主要受近北西向裂控制。北西向斷層破碎帶可做為找礦的直接標(biāo)志。

（2）礦石類型：工作區(qū)內(nèi)鈷多金屬礦主要伴生于褐鐵、赤鐵礦中，褐鐵、赤鐵礦礦石類型主要有褐鐵、赤鐵礦礦石、含錳褐鐵礦礦石和角礫狀褐鐵礦及鐵染千枚巖。金屬硫化物礦石或含礦轉(zhuǎn)石，可做為找礦的直接標(biāo)志。

（3）圍巖蝕變：圍巖蝕變以熱液蝕變?yōu)橹?，有褐鐵礦化、赤鐵礦化、水錳礦化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化等，其中褐鐵礦、赤鐵礦化、水錳礦化、硅化、與鈷礦化關(guān)系密切。圍巖蝕變可做為找礦的間接標(biāo)志。

4 找礦前景分析與探討

研究區(qū)大地構(gòu)造位于華北地塊之阿拉善地塊龍首山裂谷帶，地層區(qū)劃屬華北地層大區(qū)阿拉善地層區(qū)，震旦系韓母山群為區(qū)內(nèi)主要賦礦地層，巖性主要為千枚巖、硅質(zhì)灰?guī)r、砂質(zhì)千枚巖、礫狀灰?guī)r、板巖、薄層灰?guī)r及二云石英片巖等。區(qū)內(nèi)華力西期中酸性侵入巖較為侵入巖較為發(fā)育，侵入巖內(nèi)伴有Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Ti、V、Zr、Sr、Ga、Y和La等元素，與工作區(qū)內(nèi)裂隙充填型鈷多金屬礦關(guān)系密切。

工作區(qū)成礦區(qū)劃屬龍首山鎳、銅、鈷、鉑族、鉛鋅、鐵錳、磷、鈾成礦帶，區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)發(fā)育，種類多，尤以黑色金屬、非金屬、煤等礦點為主。已發(fā)現(xiàn)有黑山頭鐵礦、清水溝鐵礦、三岔溝赤磁鐵礦、三岔赤褐鐵礦、毛虎墩褐鐵礦、獨峰頂赤鐵礦等，主要成因類型為與中酸性侵入巖有關(guān)的熱液裂隙充填型礦床，成礦地質(zhì)條件良好。

通過對研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征進(jìn)行研究，結(jié)合前期已發(fā)現(xiàn)的礦化線索進(jìn)行分析可知，木頭溝一帶工作區(qū)工作程度低，成礦條件好，具有較大的鈷及多金屬礦找礦前景：

（1）1:20萬張掖幅資料顯示東樂大口褐鐵礦點中伴生Mn、Co、Ni、Zn及稀有元素等，Co0.01%～0.1%，個別達(dá)0.284%；Mn0.1%～5%，個別達(dá)8.33%；Ni0.01%～0.5%。指示研究區(qū)內(nèi)具有形成鈷多金屬礦礦床潛力。

（2）經(jīng)前期工作，已發(fā)現(xiàn)11條鈷礦體，初步提交了1處鈷多金屬礦找礦靶區(qū)，通過進(jìn)一步地質(zhì)勘查工作，有望取得較大找礦突破。

（3）目前勘查區(qū)內(nèi)已開展了1:1萬、1:2.5萬土壤測量工作，后期依據(jù)土壤測量成果及時開展異常查證工作，有望進(jìn)一步擴(kuò)大礦體規(guī)模，提交1處小型鈷多金屬礦勘查基地。