甘肅老虎山東鐵礦Ⅲ礦帶地質(zhì)特征及找礦意義

王宇昊，高志杰

(甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州 30000）

1 概述

老虎山東鐵礦位于金塔縣北東26°方向72km處，礦床從2005 年起做過普查及詳查工作，在Ⅲ礦帶圈定出碎裂硅板巖型鐵礦體3 條（Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3），但對Ⅲ號礦體的控制程度較低。2019 年進行補充詳查工作，圈出Ⅲ-4、Ⅲ-4-1 補充詳號礦體，本文通過對老虎山東鐵礦Ⅲ礦帶的地質(zhì)特征、地球物理特征及深部工程所揭露的礦體特征的綜合研究，探討對老虎山東鐵礦的成因及其對同類型鐵礦的找礦指導意義。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)域構(gòu)造上工作區(qū)位于塔里木板塊-塔里木盆地（克拉通）-敦煌地塊-柳園裂谷帶[3]（如圖1 所示），經(jīng)歷過多期碰撞造山、巖漿活動以及構(gòu)造疊加，廣泛發(fā)育有褶皺、斷裂、韌脆性剪切帶等變形構(gòu)造及各種構(gòu)造形跡，具有優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件[4]，發(fā)育有小獨山-白山堂W-Au（Ag）-Cu (Pb-Zn)-Fe-Mo-Cr-REE-菱鎂礦-螢石成礦帶[5]。

圖1 老虎山東鐵礦構(gòu)造圖

區(qū)域地層主要由長城紀古硐井群（ChG）、薊縣紀平頭山組（Jxp）、石炭紀紅柳園組（C1h）和干泉組(Cg)、白堊紀新民堡群（Kx）及第四系組成。研究區(qū)巖漿活動強烈，長城紀古硐井群、薊縣紀平頭山組及石炭紀紅柳園組和干泉組中的侵入巖極為發(fā)育，以華力西期中-酸性巖體為主，呈小巖脈或巖株狀出露；其次為基性及超基性侵入體，呈小巖體及巖脈產(chǎn)出，巖性以花崗閃長巖、角閃石輝長巖、石英閃長巖、二長花崗巖及正長花崗巖為主。侵入巖總體呈帶狀展布，成巖時代延續(xù)，從太古宙到三疊紀均有出露，顯示明顯的旋回性和多期次性?；鹕綆r主要發(fā)育于石炭紀紅柳園組和干泉組中，呈近東西向帶狀或以殘留體分布，巖性主要為溢流相流紋巖、英安巖、安山巖和爆發(fā)相火山碎屑巖。

區(qū)域上內(nèi)生礦產(chǎn)多分布在巖體與地層的接觸帶附近并以發(fā)育矽卡巖型鐵、鉛鋅礦化點為特征。長城紀古硐井群是中低溫熱液型銅礦、沉積變質(zhì)型鐵礦的主要賦礦地層。區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造為北西—南東向展布的斷裂，該組斷裂帶控制了不同時代的地質(zhì)體的分布及巖漿活動，也是本區(qū)非常重要的控礦構(gòu)造。斷裂破碎帶既是成礦熱液運移提供了通道，同時為成礦物質(zhì)的富集、沉淀提供了空間。侵入巖呈帶狀展布，巖石類型復雜，從基性-中酸性均有產(chǎn)出，以志留紀、石炭紀、二疊紀、三疊紀巖體為代表。晚期巖漿熱液作用致使Pb、Fe、Mn、Cu、Zn、S 等成礦物質(zhì)在巖體裂隙上部發(fā)生銅、鐵等礦化?？傊?，后侵入的基性巖導致形成磁鐵礦化，而中酸性巖控制鐵銅、鎢、錫礦化，如白山堂斑巖型銅-鉛礦[6]。

3 礦區(qū)地質(zhì)特征

3.1 地層

老虎山東鐵礦Ⅲ礦帶出露地層單一，為長城紀古硐井群上巖組（ChG2）（如圖2 所示），地層在工作區(qū)北東部出露最多，向礦區(qū)北側(cè)外圍延伸，走向與區(qū)域構(gòu)造線方向近于一致，是勘查區(qū)主要的賦礦層位。地層總體為一單斜構(gòu)造，傾向南西，傾角變化較大，一般為28°～61°之間。古硐井群上巖組為一套淺變質(zhì)的淺海相陸源碎屑巖，局部夾有灰?guī)r透鏡體，多被石炭紀花崗閃長巖體所破壞，局部以殘留體形式存在。地層巖性主要有板巖、灰?guī)r及少量的硅質(zhì)灰?guī)r，其中灰?guī)r為Ⅲ礦帶主要賦礦巖性。

圖2 老虎山東鐵礦Ⅲ礦帶礦區(qū)地質(zhì)圖

板巖，大面積出露于Ⅲ礦帶，以粉砂質(zhì)板巖為主，呈北西-南東向展布，巖石板理平整、密集，裂隙發(fā)育，沿板理面及裂隙充填較多的石英細脈,可見星點狀黃鐵礦。巖石發(fā)育弱硅化和黃鐵礦化，局部綠泥石化、褐鐵礦化。含鐵泥質(zhì)—粉砂質(zhì)板巖是主要的賦礦圍巖，主要分布在Ⅲ礦帶鐵礦體兩側(cè)。

灰?guī)r，為Ⅲ礦帶的主要賦礦巖石，總體呈北東-南西向展布，以透鏡狀夾層分布在板巖中，長約1 km，厚30～80m 之間，礦區(qū)東側(cè)及南側(cè)灰?guī)r被花崗閃長巖侵入，發(fā)生褐鐵礦化、赤鐵礦化、硅化。

硅質(zhì)灰?guī)r，主要分布在礦區(qū)的南部，以透鏡狀夾層分布在板巖中，呈北西-南東向展布，向南側(cè)延伸出礦區(qū)。

3.2 巖漿巖

Ⅲ礦帶內(nèi)侵入巖主要為石炭紀中細?；◢忛W長巖，呈巖基、巖珠、巖枝狀侵入長城紀古硐井群上巖組中。礦區(qū)還分布有少量的閃長巖脈、長英質(zhì)脈及輝綠巖脈。

3.3 構(gòu)造

礦物構(gòu)造主要為F5 和F6 兩條斷層。F5 位于Ⅲ礦帶內(nèi)，為北東向平移斷層，延斷層兩側(cè)巖性不一致且?guī)r石較為破碎，對Ⅲ帶內(nèi)號礦體有明顯的錯斷，走向約20m，長約60m；F6 斷層為一性質(zhì)不明斷層，走向近東西。

3.4 圍巖蝕變

Ⅲ礦帶內(nèi)圍巖蝕變現(xiàn)象普遍存在，為重要的礦床成因指示因素和最明顯的找礦標志。主要蝕變有硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、絹云母化、褐鐵礦化、綠泥石化。

硅化主要分布于礦體及其圍巖中，在礦帶內(nèi)形成大小不等的石英細脈，是礦區(qū)內(nèi)一種重要的蝕變類型，對找礦有很好的指示作用；碳酸鹽化也較為普遍，多呈白云石或方解石細脈狀或薄膜填充在巖石裂隙中，并交代巖石中的鐵、鎂礦物；黃鐵礦化廣泛分布在礦體頂、底板的板巖中；綠泥石化以細小纖維狀、鱗片狀礦物集合體形式分布于巖石的節(jié)理和裂隙面上，多見于鐵礦體頂?shù)装灏鍘r中；絹云母化以細小鱗片狀礦物分布于板巖表面。

3.5 容礦地層特征

Ⅲ礦帶鐵礦體分布于古硐井群上巖組，地層局部被第四系覆蓋。容礦地層巖性主要為含鐵粉砂質(zhì)板巖及少量硅質(zhì)及碳質(zhì)板巖，頂、底板的板巖發(fā)生碎裂化，礦體層位穩(wěn)定，與圍巖界線清晰（如圖3所）。

圖3 Ⅲ礦帶64 號勘探線剖面圖

3.6 礦區(qū)地球物理特征

在Ⅲ礦帶開展了1:5000 高精度磁測工作，總結(jié)了與礦化有關(guān)地質(zhì)體的分布特征和空間產(chǎn)出特征。為了物探成果的推斷解釋，本次高精度磁測工作對區(qū)內(nèi)各類巖（礦）石進行磁性參數(shù)進行了測定，測定結(jié)果見表1。測定的巖石磁化率統(tǒng)計結(jié)果可以看出，鐵礦石的磁化率變化范圍較大，為4～52822（1282-5SI），其他的巖石的磁化率的平均值都比較小，屬無磁性物質(zhì)。

表1 工區(qū)巖礦石磁性參數(shù)測定統(tǒng)計結(jié)果表

高精度磁測工作在礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)磁異常4 處，其中異常編號為C7 的磁異常體很好的對應(yīng)于鐵礦體出露位置（如圖4 所示），異常位于測區(qū)中部302 線116 點附近，為一正負伴生的異常，異常梯度較大，正負異常均呈近圓形展布，圓形半徑約70m，異常范圍為-165.25 nT～+377.57nT。

圖4 Ⅲ礦帶△T 異常剖面圖

對Ⅲ礦帶302 線（該測線穿過C7 異常）進行2.5D 擬合反演計算（如圖5 所示），結(jié)果顯示共存在3 個磁性異常體。1 號異常體頂面中心位置位于112點上，有效磁化強度Js=kT=1.0A/m，磁傾角I=67T，磁性體為北傾的薄板狀體，頂板埋深約5m，向下延伸約170m，該異常體對應(yīng)與Ⅲ該異號鐵礦體。2 號異常體頂面中心位置位于116 點上，有效磁化強度Js=kT=10.0A/m，磁傾角I=60T，磁性體為陡傾的薄板狀體，頂板埋深約5m，向下延伸約170m，該異常體對應(yīng)于Ⅲ該異、ⅢⅢ異號鐵礦體。3 號異常體面積大、范圍廣，有效磁化強度Js=kT=0.8A/m，磁傾角I=60T，該異常體與弱磁性的花崗閃長巖體相對應(yīng)。

圖5 302 線△T 異常2.5D 擬合反演結(jié)果圖

4 礦床地質(zhì)特征

4.1 礦體特征

Ⅲ礦帶巖石組合為粉砂質(zhì)板巖、灰?guī)r及硅質(zhì)灰?guī)r，礦化帶寬約100m，長約350m，呈帶狀展布，東部被石炭紀二長花崗巖體侵入，在56 勘探線以西逐漸尖滅。礦帶內(nèi)共圈定磁菱鐵礦體5 條，礦體主要賦存于長城紀古硐井群上巖組灰?guī)r中，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致。礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，具膨大收縮的特征，總體呈北東-南西向展布，傾向156展-1726，傾角32°～56°。經(jīng)槽探揭露、鉆探控制，礦體長32～280m，礦體平均厚度1.02～2.58m，礦體（TFe）平均品位為24.24%～36.06%。頂?shù)装鍑鷰r主要為細晶灰?guī)r，局部為炭質(zhì)板巖；礦體與頂?shù)装鍑鷰r界線清晰，層位穩(wěn)定。

4.2 礦石特征

Ⅲ礦帶磁菱鐵礦礦石中金屬礦物主要為菱鐵礦、磁鐵礦，微量黃鐵礦、膠狀黃鐵礦、白鐵礦、磁黃鐵礦、赤鐵礦、磁赤鐵礦、褐鐵礦、黃銅礦、藍輝銅礦等。脈石礦物主要為石英、白云石及方解石，其次為普通角閃石、黑云母、普通輝石、綠泥石，含少量磷灰石、榍石、鋯石等。礦石的礦物組分見表2。

表2 加礦帶礦石主要礦物組成定量/%

礦石類型為碳酸鹽型磁菱鐵礦礦石，灰-灰白色，顯微-細粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，浸染狀構(gòu)造、層狀構(gòu)造。礦石礦物主要是菱鐵礦、磁鐵礦及少量黃鐵礦，脈石礦物主要是方解石、少量石英、白云石、及粘土礦物等雜質(zhì)。標本滴30%稀鹽酸微弱起泡，且碎屑灼燒后顯示較強磁性。地表有少量氧化礦分布，呈黑褐色，粉末狀-膠狀結(jié)構(gòu)，顯微粒狀變晶結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，浸染狀構(gòu)造。礦石中菱鐵礦、磁體礦多氧化成褐鐵礦，但氧化帶不發(fā)育，氧化礦較少。

5 礦床成因探討

Ⅲ礦帶鐵礦體主要賦存于長城紀古硐井群上巖組中，為一套淺海相碎屑巖—碳酸鹽巖。礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，與圍巖產(chǎn)狀一致，其形態(tài)隨圍巖形態(tài)變化而變化或隨著圍巖尖滅而尖滅，圍巖蝕變?nèi)?，且在少量原生礦石中見條帶狀等原生層狀構(gòu)造，沉積特征明顯。礦石礦物成分較簡單，金屬礦物主要為菱鐵礦、磁鐵礦，脈石礦物主要為方解石、石英、粘土等?；瘜W成分中Fe2O3、FeO、SiO2、Mn 含量較高，而Al2O3、MgO、Na2O、K2O 及P2O5含量較低，說明沉積作用強，為沉積成礦作用的特征[7]。在詳細分析前人資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合勘查成果，認為Ⅲ礦帶礦床成因是淺海相沉積變質(zhì)型鐵礦床。

6 結(jié)論

老虎山東鐵礦地處塔里木陸塊東段，強烈的構(gòu)造運動和巖漿活動，為成礦提供了熱源、物源和儲存、富集的空間，以及適合的物理、化學條件，使該區(qū)成為礦化集中區(qū)。通過對老虎山鐵礦Ⅲ礦帶區(qū)域地質(zhì)背景、礦區(qū)地質(zhì)特征、礦床地質(zhì)特征、地球物理特征及礦床成因的討論，總結(jié)對同類型鐵礦的找礦標志及找礦方向指導意義，得出以下結(jié)論：

（1）研究區(qū)內(nèi)生礦產(chǎn)多分布在巖體與地層的接觸帶，長城紀古硐井群灰?guī)r是中低溫熱液型銅礦、沉積變質(zhì)型鐵礦的主要賦礦地層也是直接的找礦標志。

（2）成礦受構(gòu)造、地層、花崗閃長巖共同控制，侵入巖為成礦物質(zhì)的運移提供了通道和動力。

（3）已知礦體位于高精度磁法測量正負伴生的異常值中間，異常梯度較大，在后期找礦中，磁法測量對這類礦體的指示作用明顯，磁法測量異常值對找礦有重大的指示意義，磁鐵礦可作為找礦標志。