甘肅省肅南縣鏡鐵山礦黑溝礦區(qū)找礦前景淺析

王作剛，羅天風(fēng)，岳海龍

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

黑溝礦區(qū)地位于北祁連加里東造山帶西段，行政區(qū)劃隸屬肅南縣縣管轄。區(qū)內(nèi)工作程度較高，1956年—1958年甘肅省地質(zhì)局鏡鐵山地質(zhì)隊(duì)對(duì)黑溝礦區(qū)進(jìn)行了勘探工作，求得B+C1+C2級(jí)鐵礦石儲(chǔ)量15528.01萬(wàn)t ，后甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院分別于2009年、2019年進(jìn)行了資源儲(chǔ)量核實(shí)工作，截至目前區(qū)內(nèi)保鐵礦石有資源量不足1億噸。為滿足酒鋼集團(tuán)生產(chǎn)需求，2020年礦區(qū)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大為450萬(wàn)噸/年，礦石可服務(wù)年限僅為20年左右，因此礦山深部、邊部及外圍找礦是增加資源儲(chǔ)量，延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限的重要途徑。筆者是在充分挖掘、研究前人成果資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)地工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)礦區(qū)具有較好找礦前景地段進(jìn)行分析、研究，希望能對(duì)礦山增加資源儲(chǔ)量，延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限有所幫助[1]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

勘查區(qū)大地構(gòu)造位置位于秦祁昆造山系、北祁連弧盆系、走廊南山島?。ㄈ?jí)構(gòu)造單元），屬柳溝峽—九個(gè)青羊元古宙、加里東期Cu、Fe、Au、Pb、Zn、W、Mo（Cr）成礦帶。區(qū)域上地層出露較齊全，巖漿活動(dòng)頻繁，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，其中北西—南東向的區(qū)域性斷裂控制了區(qū)內(nèi)地層、巖漿巖的展布。區(qū)域地層屬秦祁昆地層區(qū)、祁連—北秦嶺地層分區(qū)、北祁連地層小區(qū)。出露地層較為齊全，總體呈北西—南東向展布。主要地層有太古宇—古元古界北大河巖群（ArPtB）、中元古界長(zhǎng)城系朱龍關(guān)群熬油溝組（Cha）、樺樹溝組（）及南白水河組（Chn）、薊縣系托萊南山群花兒地組（Jxh）、新元古界青白口系龔岔群五個(gè)山組（Qbw）、奧陶系陰溝群(OY)、泥盆系沙流水組(Ds)、石炭系臭牛溝組()和羊虎溝組(Cy)、白堊系新民堡群下溝組（Kx）和第四系砂礫石層（Qhal）。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

黑溝礦區(qū)位于北祁連山加里東褶皺帶西段，礦區(qū)范圍內(nèi)出露地層為第四系松散堆積及中元古界長(zhǎng)城系朱龍關(guān)群樺樹溝組。樺樹溝組大致以黑溝山梁為軸，構(gòu)成一個(gè)向斜褶皺。根據(jù)巖石成分特征，其應(yīng)為淺海相粉砂質(zhì)粘土相應(yīng)的變質(zhì)產(chǎn)物，巖石變質(zhì)程度很淺，為絹云母綠泥石相，由于重結(jié)晶作用很弱，還仍保留著原來(lái)巖石的成分和結(jié)構(gòu)。巖性組合主要為鈣質(zhì)千枚巖、灰綠色千枚巖、鐵礦層、灰黑的千枚巖及石英巖等。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于祁連山褶皺系，北祁連加里東褶皺帶西段的樺樹溝—斑賽爾山復(fù)背斜中，北與阿拉善地塊和阿拉善南緣加里東褶皺帶相接，南與中祁連隆起帶毗鄰。礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育，褶皺、斷層及各種小型面狀、線狀構(gòu)造在礦區(qū)均有分布[2,3]。

2.2.1 褶皺

黑溝礦區(qū)位于樺樹溝—斑賽爾山復(fù)背斜核部，礦區(qū)地層構(gòu)成一向斜褶皺構(gòu)造，呈北西—南東向展布，屬樺樹溝—斑賽爾山復(fù)背斜的次級(jí)褶皺，其褶皺軸大致和黑溝梁吻合，褶皺長(zhǎng)軸走向?yàn)?30°，東西長(zhǎng)約1.6km，南北寬約300m。向斜微呈倒轉(zhuǎn)，北翼50°~60°南傾，南翼約以80°~85°向南倒轉(zhuǎn)，褶皺的軸面為直立或微南傾；向斜軸由兩端向中部?jī)A沒，圈閉成一槽式構(gòu)造。另外，礦區(qū)內(nèi)小型褶皺相當(dāng)發(fā)育，特別是在相對(duì)塑性的巖石中多見。該類褶皺往往使地層重復(fù)出現(xiàn)，并引起地層寬度加大。這種小褶皺常表現(xiàn)為不協(xié)調(diào)褶皺，具有層間滑動(dòng)的特點(diǎn)，在其核部是脈巖充填的有利部位。經(jīng)測(cè)量統(tǒng)計(jì)，小褶皺軸面傾向一般為330°~350°，即其軸面走向與礦區(qū)主褶皺構(gòu)造基本一致。

2.2.2 斷層

礦區(qū)內(nèi)斷層較發(fā)育，共有大小斷層十余條，可分為正斷層和斜切斷層兩類，對(duì)礦體具一定的切割破壞。其中規(guī)模較大的為7~9線間和11線附近的兩條斜切斷層及1線西側(cè)的兩條正斷層。

斜切斷層：上述兩條斜切斷層屬逆斷層，特征相近，走向均為NEE，長(zhǎng)約700m左右。前者傾向SE，傾角83°, 后者傾向NW，傾角88°。一般使礦層產(chǎn)生水平位移10m~75m，垂直斷距不大。在斷層面附近常有劇烈的牽引現(xiàn)象，破碎帶一般不甚發(fā)育。這類斷層的平移方向一般是東盤相對(duì)向北錯(cuò)動(dòng)，錯(cuò)距向東增大；另外，此類斷層一般延長(zhǎng)不遠(yuǎn)，尖滅迅速。一般具有較大斷距的斷層，可以在數(shù)十米距離內(nèi)迅速尖滅，或變?yōu)閾险?，或分散尖滅而消失?/p>

正斷層：1線西側(cè)的正斷層為一主斷層及一分支斷層的組合，構(gòu)成一楔狀之?dāng)鄩K。斷塊系一小鐵礦體（2號(hào)礦體），在斷塊北東（上面）出露黑灰色千枚巖〔Ph(b)〕，斷塊的東西兩邊，與灰綠色千枚巖均為斷層接觸，推測(cè)小鐵礦體原先應(yīng)為主礦體的一部分。斷層所在均為沖溝，產(chǎn)狀不清楚，支斷層的西邊溝中為一斜向逆斷層，分支斷層往西部復(fù)合該斷層之上。斷層面傾角約78°，傾向北西。斷層通過(guò)礦體向北東很快尖滅。該正斷層西側(cè)發(fā)育的另一條正斷層長(zhǎng)約1000m，走向北30°東，傾角76°，水平位移不大而垂直斷距達(dá)120m。斷層所在為一沖溝，破碎帶寬度不清楚，根據(jù)溝寬和溝兩邊巖層的破碎情況來(lái)看，窄的不超過(guò)1m（在千枚巖內(nèi)）。根據(jù)樺樹溝礦區(qū)和黑溝礦區(qū)已有的開采資料證明，礦區(qū)內(nèi)斷層對(duì)礦石儲(chǔ)量及礦床的開采影響較小。

2.2.3 面狀及線狀構(gòu)造

礦區(qū)普遍發(fā)育層理、片理、褶劈理、膝折等小型面狀構(gòu)造，它們形成時(shí)間由早到晚由塑性到塑—脆性變形，表明是由相對(duì)較深到淺部層次的變形作用。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)的侵入巖有兩種，一種為細(xì)粒石英閃長(zhǎng)斑巖（π），另一種為中粒至粗粒的輝綠巖（λ），這些巖體具明顯蝕變現(xiàn)象，和圍巖接觸界線清楚，平行或稍斜切巖層走向，有的斜切礦體，但對(duì)礦體破壞不大。

3 礦床地質(zhì)特征

礦體特征：礦區(qū)內(nèi)共圈定鐵礦體21條，其中混合型鐵礦體7條、鐵質(zhì)千枚巖型鐵礦體6條、鐵白云石型鐵礦體8。Fe3g礦體為礦區(qū)主礦體，其余礦體為次要礦體，其中Fe1、 Fe2號(hào)礦體為筆者認(rèn)為是礦區(qū)未來(lái)找礦突破的主要方向。

Fe3g礦體：呈厚層狀，局部呈褶疊狀，頂板圍巖為黑灰色千枚巖，底板圍巖為灰綠色千枚巖，礦體總體走向?yàn)楸蔽飨?，東西延長(zhǎng)1410m。礦體整體構(gòu)造形態(tài)為一個(gè)閉合的向斜構(gòu)造。按構(gòu)造位置將礦體劃分為兩個(gè)礦帶，即Ⅰ礦帶（向斜北翼）、Ⅱ礦帶（向斜南翼），其中Ⅰ礦帶（向斜北翼）礦體傾向南西，傾角45°～65°，礦體厚7.61m～107.66m，平均厚67.58m，斜深230m～320m，Ⅱ礦帶礦體（向斜南翼）傾角陡，一般為70°～ 80°部分近于直立，上部倒轉(zhuǎn)傾向南西，下部轉(zhuǎn)向北東傾斜；礦體厚28.34m～147.07m，平均厚70.12m，斜深100m～225m。該礦帶構(gòu)成向斜的褶皺軸由兩端向中部?jī)A沒，構(gòu)成淺槽形，其由西端至3線平均傾沒角為16°，礦體自東端開始以35°向北西傾斜，往西逐漸變緩，至3線成12°。

Fe1號(hào)礦體：受斷層構(gòu)造控制，礦體產(chǎn)出形態(tài)復(fù)雜。1號(hào)礦體賦存于灰綠色千枚巖中，礦層表面呈黑褐色，礦體出露長(zhǎng)度為92.0m，厚度為32.80m，礦層北東端傾角較陡，產(chǎn)狀，南西端傾角平緩，產(chǎn)狀，整個(gè)礦體構(gòu)成一平臥向斜褶皺，該鐵礦體原先應(yīng)是主礦體的西端部分，在斷層西盤下落，受地形切割后所殘留的部分。

Fe2號(hào)礦體北東與頂板圍巖黑灰色千枚巖呈整合接觸，東西兩邊與底板圍巖灰綠色千枚巖均為斷層接觸，礦體總體走向?yàn)楸北蔽飨?，受斷層?gòu)造作用礦體呈不規(guī)則狀產(chǎn)出，出露長(zhǎng)度為88.0m，平均厚度為35.0m，產(chǎn)狀為。該鐵礦體原先應(yīng)為主礦體的一部分，由于斷層錯(cuò)動(dòng)而分離。

4 找礦方向

4.1 成礦預(yù)測(cè)依據(jù)

2015年中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所在“鏡鐵山樺樹溝礦局部地質(zhì)研究項(xiàng)目”中劃定了黑溝礦區(qū)鐵礦預(yù)測(cè)靶區(qū)，與1線以西地表礦體露頭相吻合，認(rèn)為該段鐵礦形成后經(jīng)歷了加里東早期的變形、變質(zhì)作用，控制鐵礦的褶皺由兩期褶皺作用疊加形成，早期褶皺樞紐被再褶皺而有規(guī)律的波狀起伏，從而形成錯(cuò)位或隱伏的鐵礦體，在建立礦床模型后認(rèn)為該區(qū)域具有較好的找礦前景。中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所2015年《鏡鐵山礦樺樹溝礦局部地質(zhì)研究項(xiàng)目成果報(bào)告》，對(duì)黑溝礦區(qū)圈定的鐵礦成礦預(yù)測(cè)靶區(qū)其依據(jù)為：

依據(jù)一：斜跨褶皺規(guī)律應(yīng)用。上文述及，礦體經(jīng)歷兩期褶皺作用，屬于斜跨褶皺，后期褶皺作用將早期褶皺樞紐折成有規(guī)律的波狀起伏。據(jù)此推測(cè)，斜跨褶皺二次向斜位置未被地形剝蝕部分具有找鐵礦潛力。

圖1 鐵礦斜跨褶皺二次向斜未被地形剝蝕部分示意圖

依據(jù)二：礦床模型與斷裂構(gòu)造應(yīng)用。根據(jù)礦床模型研究成果，鐵礦的出現(xiàn)與第八層、第六層千枚巖標(biāo)志層位關(guān)系密切，可以推斷鐵礦預(yù)測(cè)靶區(qū)。另外，黑溝礦區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜的斷裂作用，可能將礦體錯(cuò)位，甚至形成盲礦體。在黑溝礦區(qū)鐵礦向斜北西封閉端附近，發(fā)現(xiàn)鐵礦體底部的第六層黃綠色千枚巖標(biāo)志層露頭。

依據(jù)三：發(fā)現(xiàn)鐵礦露頭。在發(fā)現(xiàn)的黑溝第六層黃綠色千枚巖標(biāo)志層露頭附近，出露兩處鐵礦露頭，坐標(biāo)分別為：（1）N39°18′56.5″，E97°57′33.5″和（2）N39°18′56.5″，E97°57′34.0″。第一處鐵礦露頭產(chǎn)狀40°∠37°，露頭厚度15米，底部與第六層黃綠色千枚巖接觸，上被磚石覆蓋，真實(shí)厚度不詳。第二處鐵礦體露頭底部產(chǎn)狀45°∠35°，向上礦層發(fā)生褶皺，變形較強(qiáng)，露頭長(zhǎng)度達(dá)80米。上述兩個(gè)露頭即為原勘探報(bào)告中的1、2號(hào)礦體。

根據(jù)以上依據(jù)，圈定的黑溝鐵礦找礦靶區(qū)位于已知鐵礦體向斜北西封閉端的西部附近。

2019年酒鋼集團(tuán)鏡鐵山礦項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)多次對(duì)該區(qū)域進(jìn)行了野外調(diào)查，礦體露頭與前期工作反應(yīng)相一致，分布于1線— -2線Fe3g礦體1線轉(zhuǎn)折端以西，斷續(xù)出露575m，寬度10m至91m， -2+50線至0線地表被渣土覆蓋，礦體北段-1+50線至-2線走向60°，傾向南東，傾角近80°，轉(zhuǎn)折端處傾向120°，傾角18°；南段-2線至1線走向155°~110°，傾角35°~43°。礦體品位25.45%~57.65%，頂、底板圍巖均為灰綠色千枚巖。找礦前景較好。

4.2 預(yù)測(cè)礦體形態(tài)

結(jié)合2015年中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所在“鏡鐵山樺樹溝礦局部地質(zhì)研究項(xiàng)目”中劃定的黑溝礦區(qū)鐵礦預(yù)測(cè)靶區(qū)及2019年酒鋼集團(tuán)鏡鐵山礦項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)多次對(duì)該區(qū)域進(jìn)行了野外調(diào)查成果，筆者認(rèn)為原勘探報(bào)告中圈定的1、2號(hào)礦體應(yīng)為同一礦體，分布于1線— -2線Fe3g礦體1線轉(zhuǎn)折端以西，推測(cè)其形態(tài)與Fe3g礦體西端褶皺一致，呈“V”字型展布。

5 結(jié)論

以鏡鐵山礦黑溝礦區(qū)原勘探報(bào)告中圈定的1、2號(hào)礦體為基礎(chǔ)，結(jié)合中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所在“鏡鐵山樺樹溝礦局部地質(zhì)研究項(xiàng)目”中劃定的黑溝礦區(qū)鐵礦預(yù)測(cè)靶區(qū)及后期野外調(diào)查成果，筆者認(rèn)為黑溝礦區(qū)1線— -2線Fe3g礦體1線轉(zhuǎn)折端以西是該礦區(qū)未來(lái)找礦突破的主要方向，是改礦區(qū)深部、邊部及外圍找礦的突破點(diǎn)。