陜西省商州區(qū)老虎溝磁鐵礦床的地質(zhì)特征及綠色勘查

董高林

（甘肅省核地質(zhì)二一九大隊，甘肅 天水 741025）

老虎溝礦區(qū)位于華北古陸板塊與揚子古海洋板塊的俯沖碰撞復(fù)合帶附近。即俯沖碰撞復(fù)合帶結(jié)合部位的北部，屬陜西東秦嶺成礦帶的東段，是區(qū)域性重要的鐵多金屬成礦帶之一，也是鐵多金屬礦成礦地質(zhì)背景的有利區(qū)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)域上出露有元古界寬坪巖群(Ptkp)、上二疊統(tǒng)(P2)、下白堊統(tǒng)(K1)、古近系(E3)、新近系(N2)、第四系(Q4)。寬坪巖群四岔口組（Ptsc）為賦含磁鐵、硫鐵礦的有利層位。區(qū)域褶皺構(gòu)造發(fā)育，分布在以北的廟前村—瓜峪溝倒轉(zhuǎn)背斜，發(fā)育于鐵爐子—景村斷裂帶的南側(cè)，背斜軸線呈東西向展布。屬南翼向北傾斜的倒轉(zhuǎn)背斜，兩翼基本對稱,傾角45°～70°。背斜軸部為謝灣組（Pt1xw）；南翼為四岔口組（Pt1sc），并發(fā)育次級的向斜構(gòu)造。區(qū)域斷裂帶主要為近東西向斷裂，分布于礦區(qū)南、北部。礦區(qū)附近巖漿不發(fā)育，地表見有較多數(shù)量、多期次的石英脈及長英巖脈；少量中基性巖脈等。在石英脈中有金礦化異常、鉛鋅礦化等礦化顯示。區(qū)域變質(zhì)作用主要為中層次的變形變質(zhì)作用，發(fā)育有2-3 次的變形作用，部分并控制著鐵礦層分布。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)主要為元古界寬坪巖群(Ptkp)、下白堊統(tǒng)(K1)、古近系(E3)、第四系(Q4)。以元古界寬坪巖群四岔口組（Pt1sc）分布范圍最大（如圖1 所示），細分為上、中、下3 個巖性段（Pt1sc1-3）。四岔口組下巖性段（Ptsc1），屬區(qū)內(nèi)主要的含礦地層和重要的找礦目的層，總厚度175～694m。巖性為灰色細粒二云母斜長石英片巖、黑云母斜長石英片巖、含石榴斜長黑云母石英片巖夾厚層狀灰色、灰白色石英片巖、條帶狀硅化大理巖，含磁鐵礦二云母石英片巖和含黃鐵礦二云母石英片巖，地表氧化后為赤鐵礦化或褐鐵礦化蝕變，巖石具有磁性，經(jīng)采樣分析Fe 為10%～19.8%。

圖1 商州區(qū)老虎溝礦區(qū)地質(zhì)及礦體分布圖

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)褶皺構(gòu)造：為趙溝～老虎溝向北傾斜的倒轉(zhuǎn)向斜褶皺，東西長約6km 以上，總體呈東西向，兩端延伸出圖幅以外。向斜軸部在全區(qū)出露較好，核部中間有殘留的四岔口組上巖性段(Ptsc3)。兩翼不對稱；南翼寬、北翼窄。向斜軸部出露為四岔口組上巖性段(Ptsc3)或中巖性段上巖層(Ptsc2-2)。南翼、北翼出露Ptsc2-1、Ptsc1或被中生新生界覆蓋(K1～E3)。含礦地層賦存于向斜褶皺構(gòu)造北翼的四岔口組下巖性段，是找礦目的層和有利地段。

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，外圍發(fā)育有近東西向斷裂；在小老虎溝上游推測有一條北北西向斷裂（圖1）存在，造成溝兩測的礦層有一定的位移。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，地表見有較多的多期次石英脈和少量方解石細脈。在1 條石英脈中發(fā)現(xiàn)有金礦化。

2.4 變質(zhì)作用

礦區(qū)內(nèi)變形變質(zhì)作用在元古界寬坪群(Ptkp)中較發(fā)育，見有中淺層次褶皺變形和韌性變形構(gòu)造。一般褶皺變形為1 期～2 期，部分地段為多期次較強變形。褶皺形態(tài)有平臥狀褶皺、斜臥狀褶皺、直立狀褶皺、尖棱狀褶皺、“a”褶皺等多期變形褶皺；見有礦物線理、拉伸線理、定向構(gòu)造，石英透鏡體、石香腸、布丁化構(gòu)造、“α”和“ε”型多種變形體等變形變質(zhì)作用。在Ptsc1中含磁鐵礦石英片巖、磁鐵石英巖中見有片理化、拉伸線理、定向構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造等，部分發(fā)育有早期平臥狀褶皺(如圖2 所示)，或有2 期斜臥狀褶皺變形。在磁鐵石英巖中有早期條帶狀褶皺變形。

圖2 含磁鐵礦石英片巖中變形褶皺

3 礦體特征

3.1 礦體特征

老虎溝礦區(qū)在長15.8km，寬5.6km 的地段內(nèi)，圈出礦體礦化帶22 個，有分段集中的特點。礦體傾向345°～15°,傾角43°～55°，平均厚度1.68m，控礦標高762～1000m,礦體平面形態(tài)呈層狀。TFe 礦化品味21.15%～25.91%；mFe16.40～%24.16%，含礦巖石為含磁鐵礦云母石英片巖。見表1。

表1 主礦體特征一覽表

3.2 礦石類型及特征

礦石結(jié)構(gòu)以它形晶粒狀、鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)為主；或呈粒狀和浸染狀平行定向排列。為浸染狀或條帶狀構(gòu)造（如圖3 所示）為主，少量塊狀構(gòu)造。礦石礦物以磁鐵礦為主；地表有赤鐵礦及褐鐵礦化。脈石礦物以石英為主。礦石化學(xué)成分與圍巖巖石相比，具有高鐵；低硅、鋁、鎂、鈣、錳、燒失量的特點。經(jīng)對Cu、Co、V、Zn、Cr、Pb、Mo、S、As、Au、Ag、等元素分析，其中Co 為0.0141～0.0225%，達到或接近伴生元素的綜合利用指標，次為Cr 稍偏高為0.018%。

圖3 礦石的條帶狀構(gòu)造×40 倍正交

礦石中的S、P 元素較低，SiO2不會對磁法選礦造成影晌。均低于國標規(guī)定的鐵礦有害組分參數(shù)值，屬磁法選礦中的易選礦石類型。

礦石類型：按組成礦石的主要鐵礦物分類，本礦床屬磁鐵礦型。按礦石工業(yè)類型分類，應(yīng)屬于低品位的需選磁鐵礦石。

3.3 取得的認識及成果

1)全區(qū)已控制磁鐵礦帶長度達6km 以上；老虎溝－要子溝白堊系覆蓋層中，有大片的低磁礦致異常暈圈之下尚未探索，發(fā)現(xiàn)隱伏磁鐵礦的希望較大。

2)經(jīng)數(shù)十條探槽和3 條勘探線3 個鉆孔的揭露工程，大致圈定了15 個礦化體、8 個礦體。初步查明了推斷的、預(yù)測的鐵礦石資源量，提交了1 處小型磁鐵礦礦床。

4 礦床成因

礦區(qū)內(nèi)賦礦的元古界寬坪群四岔口組下巖性段，其鐵的物質(zhì)來源可能與早期元古界寬坪群謝灣組(Ptxw3)的中基性火山噴發(fā)密切相關(guān)，經(jīng)過搬運在距火山口一定范圍的地方沉積而成礦，形成了由火山物質(zhì)供源的海相同生沉積型鐵礦。賦存在一套海相碎屑巖—碳酸鹽巖中，磁鐵礦物以粒狀呈層狀、條帶狀沉積在海相灰黑色碎屑巖中，具有明顯細碎屑巖的同生沉積層理；鐵、鈷、硫物源經(jīng)過海水搬運遷移后而沉淀聚集，形成了較為穩(wěn)定的同生沉積型磁鐵礦層。后經(jīng)地殼的重力壓實和區(qū)域變質(zhì)變形作用，導(dǎo)致鐵、硫礦層的體積密度增大、鐵礦物富集成層；加上秦嶺造山作用相伴隨的變質(zhì)變形作用，使鐵、鈷、硫礦層發(fā)生了不同程度變形作用。在磁鐵礦層見有平臥狀、斜臥狀和直立狀的變形褶皺，導(dǎo)致了礦層在不同部位出現(xiàn)了變寬或收斂的朔性變化，使原本水平穩(wěn)定的礦層、變?yōu)榱藢訝?、似層狀或大透鏡狀。在磁鐵礦形成以后，靠近地表的礦層因氧化作用的強弱變化，造成了山頂或強氧化地段磁鐵礦的風(fēng)化變貧或全部氧化，變成了褐鐵礦或赤鐵礦，導(dǎo)致部分地表礦層的不連續(xù)。

在后期大范圍的區(qū)域變質(zhì)作用過程中，變形變質(zhì)作用使巖石再次增溫增壓發(fā)生塑性變形，同時又使原已形成的貧鐵礦進一步富集，形成了目前這樣具有沉積—變質(zhì)型的磁鐵礦體。因此，根據(jù)以上礦床的成礦特點，按我國鐵礦床類型的劃分原則，應(yīng)屬海相沉積-變質(zhì)型鐵礦類型。

5 綠色勘查

以綠色發(fā)展理念為引領(lǐng)，以科學(xué)管理和先進技術(shù)為手段，通過運用先進的勘查手段、方法、設(shè)備和工藝，實施勘查全過程環(huán)境影響最小化控制，最大限度地減少對生態(tài)環(huán)境的擾動，并對受擾動生態(tài)環(huán)境進行修復(fù)的勘查方式。

1）牢固樹立綠色發(fā)展理念，將綠色發(fā)展理念貫穿于勘查活動的全過程，將保護生態(tài)環(huán)境作為勘查活動中應(yīng)盡的義務(wù)和責(zé)任。

2）依靠科技和管理創(chuàng)新，采用新手段、新方法、新工藝、新設(shè)備，最大限度地避免或減輕勘查活動對生態(tài)環(huán)境的擾動、污染、破壞。

3）和諧共贏，尊重自然，因地制宜開展工作；統(tǒng)籌兼顧勘查效益、生態(tài)環(huán)境效益、勘查活動所在地社會效益。

4）將綠色勘查工作的組織管理、預(yù)防控制和恢復(fù)治理的技術(shù)措施方案進行分解和落實。

5）采取有效的技術(shù)及管理措施，做好安全文明施工、生態(tài)環(huán)境保護等各相管理工作。

6）采用先進的技術(shù)、方法、工藝、設(shè)備和新材料，積極開展勘查科技與管理創(chuàng)新。

7）鉆井施工場地一般按照現(xiàn)場施工設(shè)備、附屬設(shè)施安裝、施工操作、材料物資存放、臨建房屋等施工需要，依據(jù)現(xiàn)場地形條件進行分區(qū)布置，以滿足減小環(huán)境影響和文明施工為原則，嚴格控制場地平整使用土地面積。

8）勘查工作中，定期或不定期地對綠色勘查工作以及生產(chǎn)安全事故隱患的排查治理工作進行檢查評價，對出現(xiàn)的動態(tài)問題及安全隱患，及時采取有效的技術(shù)措施及管理方法預(yù)防、控制及處理，消除安全隱患，預(yù)防事故發(fā)生。

9）鉆探設(shè)備安裝及其施工操作場地，優(yōu)先采用模塊化的便攜式探礦設(shè)備。

10）備用管材物資、材料庫、廢棄物及垃圾場、工地廁所等附屬設(shè)施場地，在最大限度減少環(huán)境擾動前提下，依地形分區(qū)平整場地。

11）勘查工程項目部及生活駐地，就近租用當?shù)鼐用穹课荨?/p>

12）施工場地以方便、適用、安全文明、環(huán)保為原則，因地制宜，合理布局，減少對土地、植被、景觀的擾動和破壞。

13）確保施工場地平整、穩(wěn)固，無地質(zhì)災(zāi)害及其他安全隱患。

14）施工中不隨意踩踏植被及農(nóng)作物，不砍伐樹木、撲殺野生動物及采伐保護性植物。

15）加強火源管理，在林區(qū)及草地嚴禁使用明火，不亂丟火種，管理好火源，預(yù)防發(fā)生森林草地火災(zāi)事故。

16）施工現(xiàn)場安全文明及環(huán)保設(shè)施齊備可靠，相關(guān)管理制度、圖表及標識標牌齊全、規(guī)范、醒目；安全防護用品齊備、質(zhì)量可靠，發(fā)放及時，管理到位，工傷保險完備。

17）項目勘查結(jié)束或階段工作結(jié)束，根據(jù)法律法規(guī)、強制性標準和恢復(fù)治理設(shè)計要求，結(jié)合地方社會經(jīng)濟發(fā)展需求，及時開展環(huán)境恢復(fù)治理，消除勘查活動對生態(tài)環(huán)境造成的負面影響。

在國家要求以科技創(chuàng)新，促進綠色勘查的形勢下。地質(zhì)勘查工作中的生態(tài)環(huán)境保護和環(huán)境恢復(fù)治理，要與綠色勘查、和諧勘查相融合。為此，我們在本次磁鐵礦的勘探中，首先選擇了綠色環(huán)保型的鉆機，型號為Hydracore HC-600,屬于加拿大進口的便攜式全液壓鉆機，該型鉆機靈活、高效、經(jīng)濟、環(huán)保，特別適合：（1）高山作業(yè)；（2）道路不同的區(qū)域；c.只能靠人力和畜力搬運的地帶；（3）對環(huán)保和效率要求高的項目；e.其他普通大型鉆機難以勝任的工作。在密集的林區(qū)不用修路（原有人行便道）；井場占地面積小（4.2m×4.5m），選擇在荒草地上或大樹底下，不用另挖泥漿坑。特別是清水鉆進、綠色環(huán)保無污染；環(huán)境恢復(fù)治理簡單、迅捷。完工的3 個鉆孔深度為320～375m，全孔巖芯采芯率在92%～95%；礦芯采芯率在95%～99%之間。實現(xiàn)了高質(zhì)高效、綠色環(huán)保，滿足了地質(zhì)工作的需要，取得了較佳的探礦成果。

6 結(jié)論

1）大致查明了礦區(qū)的地層、褶皺、斷裂、變形變質(zhì)等地質(zhì)背景,確定了寬坪群四岔口組下巖性段上部層位為磁鐵礦的找礦目的層。

2）查明了老虎溝～東村～寨溝嶺6km 長的鐵礦成礦帶，新發(fā)現(xiàn)了礦化點、礦點；查明了礦區(qū)控礦地質(zhì)特征、找礦標志及成礦規(guī)律等。

3）經(jīng)地表探槽和少量鉆探揭露，大致圈定了24條礦化體、9 個礦體。查清了礦體規(guī)模、形態(tài)和礦化類型及礦石質(zhì)量、伴生元素等地質(zhì)特征。

4）探明和提交了1 處小型磁鐵礦礦床，成因?qū)俪练e-變質(zhì)型。礦石為磁鐵礦類型，無有害元素；鐵中伴生有鈷元素可綜合利用。屬易磁選的鐵礦石類型。

5）鉆探勘查實現(xiàn)了綠色環(huán)保、高質(zhì)高效；采芯率高、攻深找盲，滿足了地質(zhì)工作的需要。取得了較佳的成果，是本次探礦的最大亮點。