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    甘肅省肅南縣鏡鐵山礦黑溝礦區(qū)找礦前景淺析

    2021-12-24 11:07:38王作剛羅天風(fēng)岳海龍
    中國(guó)金屬通報(bào) 2021年19期
    關(guān)鍵詞:千枚巖樺樹褶皺

    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)。

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