孫呈鵬，王興龍，謝 慧

（甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局水文地質工程地質勘察院，甘肅 張掖 734000）

區(qū)域大地構造位于秦祁昆造山系北祁連弧盆系走廊南山島弧，成礦區(qū)帶屬北祁連加里東期金銅鉛鋅鉻鐵鎢成礦帶柳溝峽-九個青羊元古宙、加里東期銅金鉛鋅鐵（鉻）成礦帶[1-3]。區(qū)內出露地層主要有太古界-古元古界北大河巖群（ArPt1B）、長城系熬油溝組（Cha）、長城系樺樹溝組（Chhs）、長城-薊州系托萊南山群（ChJxT）、青白口系五個山組（Qbw）、奧陶系陰溝群（OY）石炭系臭牛溝組（Cc）、石炭系羊虎溝組（Cy）及第四系，如圖1所示。地層走向基本與區(qū)域構造線方向一致，呈近北西西向展布。

圖1 石硐子鐵礦區(qū)域地質簡圖

1 區(qū)域成礦地質背景

研究區(qū)內構造運動強烈，并具多期次特點。其中以加里東晚期構造運動最強，影響最大。區(qū)內總的構造線方向為北西西向。斷裂構造、褶皺構造控制著本區(qū)沉積作用、巖漿活動和鐵、鎢、銅、鉬等礦產的產出與分布[4-5]。北西向、北東向或近南北向斷裂構造的交匯部位控制著主要大型礦床的產出，例如，樺樹溝、黑溝鐵礦和小柳溝、世紀鎢礦床均產于近東西向朱龍關裂谷帶和近南北向北大河隱伏基底斷裂的交匯部位。

區(qū)內褶皺構造主要有小柳溝-老虎石山復向斜，其核部地層為長城-薊州系托萊南山群（ChJxT），軸向北西，南西翼較北東翼陡。

本區(qū)出露的巖漿巖以加里東晚期巖漿亞旋回第一次巖漿侵入輝長巖及超基性巖為主，規(guī)模較小，多呈長透鏡狀或脈狀產出。受區(qū)域斷裂構造控制，巖體多分布于不同構造單元的接觸帶兩側，并受次級構造裂隙控制，呈串珠狀、雁行狀排列。巖體長軸方向與區(qū)域構造線方向基本一致。酸性侵入巖地表不很發(fā)育，于吊大坂一帶有二長花崗巖，呈巖脈狀、巖株狀產出，在小柳溝鎢鉬礦區(qū)深部發(fā)現隱伏二長花崗巖體，其內外接觸帶均可見鉬、鎢礦化，并在巖體內富集呈礦，該巖體與區(qū)內鎢、鉬礦的形成關系密切，為鎢、鉬礦床的形成提供了物源和熱源。

變質作用以區(qū)域變質作用為主，動力變質作用次之[6]。區(qū)域變質作用屬加里東期的綠片巖相變質作用；區(qū)域變質巖石有太古界-古元古界北大河巖群（ArPt1B）灰色、灰綠色角閃片巖和綠泥白云石英片巖、角閃片巖、斜長角閃片巖，另有變質程度較淺的長城系熬油溝組（Cha）、長城系樺樹溝組（Chhs）、長城-薊州系托萊南山群（ChJxT），巖性主要為灰色、灰白色、雜色板巖和千枚巖、硅質巖。新生變質礦物有少量絹云母、白云母及綠泥石等。動力變質作用主要表現為構造變質作用和熱液接觸變質作用，與區(qū)域構造和巖漿作用有關。

區(qū)內礦產豐富，既有內生礦產，又有外生礦產，并且以內生礦產為主，包括鐵、銅、鉻、鉛、金、鎢、石灰?guī)r、白云巖、石膏、黏土、黃鐵礦、磷礦、煤及石油等礦種。區(qū)內發(fā)現有鐵、銅、鉻、鉛、金、鎢等有色金屬礦點和異常，其中以鐵為主。鐵主要產在長城系內，在青白口系中亦可見鐵礦產出。鐵主要分布在大河溝腦-鏡鐵山向斜的水峽腦斷褶束內。

2 礦床地質特征

2.1 礦區(qū)地質

勘查區(qū)出露主要有三套巖系，最南部為太古界-古元古界北大河巖群（ArPt1B），巖性主要為灰色、灰綠色角閃片巖和綠泥白云石英片巖、角閃片巖、斜長角閃片巖。中部為石炭系羊虎溝組（Cy），主要巖性為灰?guī)r、砂巖、灰黑色炭質頁巖。北部為長城-薊州系托萊南山群（ChJxT），巖性主要為灰色、雜色板巖夾紅色碧玉巖和灰綠色千枚巖、灰-灰黑色硅質巖、紫紅色石英砂巖、白云巖；含礦巖性主要為板巖夾碧玉巖，與石炭系羊虎溝組（Cy）呈斷層接觸。地層總體呈北西西向展布。

勘查區(qū)內斷裂構造主要為北西向斷層組成的疊瓦狀斷裂帶，由北西向區(qū)域大斷裂在勘查區(qū)內的延伸與其派生次級小斷層組成，其主要特點是斷層面傾角較陡（50°～79°），斷層破碎帶一般明顯，伴隨斷裂產生許多劈理（或片理）及節(jié)理，斷層產狀隨區(qū)域的方向變化、巖石產狀的變化而改變；其傾角隨巖層傾角的陡緩而變化。這種變化與區(qū)域構造線方向是一致的。勘查區(qū)內順層斷層及斜切斷層較為發(fā)育，主要為北西向斷層，沿斷裂伴有后期的熱液活動，對鐵礦有進一步富集作用并伴有銅、鉛、鋅等礦產的產出。斜切斷層主要為北東向，勘查區(qū)內呈雁列式出現，對礦體存在一定破壞作用，有平推斷層將礦體斜切截斷，斷距一般不大，保持在3～5 m。

勘查區(qū)巖漿巖不發(fā)育，見少量侵入巖脈，巖性為閃長巖。

勘查區(qū)動力變質作用主要發(fā)生在斷裂帶及其附近，變質作用和形變現象較強，片理化和重結晶明顯。巖石受應力作用產生破碎，見有斷層泥及碎裂巖。

勘查區(qū)圍巖蝕變種類主要有絹云母化、綠泥石化、硅化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、磁鐵礦化和碳酸鹽化等。絹云母化沿地層片理產出，呈微細脈狀，具定向排列，另在斷裂構造破碎帶附近，呈鱗片狀集合體出現。綠泥石化在勘查區(qū)內廣泛出現，沿地層片理產出，具定向排列。勘查區(qū)地層內巖石普遍具硅化，可見石英脈分布于勘查區(qū)地層內，斷裂帶附近巖石硅化較明顯。赤鐵礦化為勘查區(qū)內重要蝕變，主要分布于板巖及碧玉巖中，赤鐵礦為鋼灰色，條痕為深褐紅色。黃鐵礦化呈星點狀或稀疏浸染狀不均勻分布于板巖、碧玉巖中。磁鐵礦多與赤鐵礦伴生，為灰棕色，粒徑基本上在0.03 mm 以下，呈星點狀、塵點狀分布?？辈閰^(qū)內出露灰?guī)r、白云巖，另外巖石中亦可見碳酸鹽化，且多與硅化相伴生。

通過高精度磁法在工作區(qū)共圈定7 處磁異常，大部分區(qū)域表現為低緩、平穩(wěn)的磁場變化特征，中部表現為片狀、離散的異常變化，且異常幅值低，范圍小，異常形態(tài)不規(guī)整，由區(qū)內大片赤鐵礦化、局部磁鐵礦化引起。

2.2 礦體地質

鐵礦體主要賦存于鐵質-硅質條帶建造中，礦化主要為赤鐵礦化，次為磁鐵礦化、褐鐵礦化等。含礦巖系為地槽型淺海相沉積，礦化受地層巖性控制，含礦巖性主要為長城-薊州系托萊南山群（ChJxT）板巖，部分地段夾含鐵碧玉巖條帶，礦體圍巖為板巖、千枚狀板巖和灰?guī)r等。礦體出露不完整，地勢較緩，大部分地段有覆蓋。礦體主要呈似層狀，與圍巖產狀基本一致，沿走向變化不大，總體為北西走向，傾向南西，傾角一般介于60°～70°。TFe 的品位一般介于30%～45%，最高達51.8%。礦石主要呈次塊狀、塊狀，部分呈角礫膠結狀或粉末狀。

后期構造對礦體有一定的破壞作用和富集作用，后期構造對礦體的破壞作用以北東向平推斷層錯斷地表礦體最為明顯。因含鐵巖性較脆，在動力作用下，巖石多發(fā)生變形和破碎，所形成的裂隙提供了后期含礦熱液運移的條件，在板巖、碧玉巖及碎裂的鐵礦層可見后期充填交代的硅化、黃鐵礦化、孔雀石化、白云石化等。

主礦體礦化出露長度大于1 000 m，賦存于長城-薊州系托萊南山群（ChJxT）板巖中，礦化主要為赤鐵礦化，部分具磁鐵礦化，呈似層狀、枝脈狀、透鏡狀，產狀與圍巖基本一致，走向北西，傾向南西，傾角介于60°～70°；礦化連續(xù)，TFe 品位為25.00%～51.80%，平均品位為34.63%。礦石的礦物成分較簡單，金屬礦物主要為赤鐵礦，局部含少量的磁鐵礦，赤鐵礦單體粒徑多在2 mm 以下，集合體粒徑粗大，在2.0 mm 以上。

2.3 礦石特征

石硐子鐵礦礦石結構一般為半自形晶粒狀結構。礦石以次塊狀構造為主，枝脈狀、微脈狀、星點狀次之，礦石中主要礦物為赤鐵礦（見圖2），次為磁鐵礦，其自然類型歸類為赤鐵礦石。礦石的礦物成分較簡單，金屬礦物主要為赤鐵礦，含少量磁鐵礦，偶見黃鐵礦和隱晶狀氧化鐵質，其生成順序為：黃鐵礦→赤鐵礦；磁鐵礦→赤鐵礦。脈石礦物主要為白云石、石英、碧玉、鈣質、泥硅質和泥炭質等。赤鐵礦為鋼灰色，條痕為深褐紅色，呈半自形晶粒狀，聚集成玫瑰花狀、放射狀、塊狀集合體，以鋸齒狀鑲嵌分布，單體粒徑多在0.3 mm 以下，少量粒徑介于0.3～0.5 mm，集合體粒徑粗大，在2 mm 以上。磁鐵礦表現為半自形晶粒狀、灰棕色，呈星點狀、塵點狀不均勻分布，粒徑在0.3 mm 以下。黃鐵礦呈淺黃白色、半自形晶粒狀，粒徑在0.5 mm 以下，多在0.25 mm 以下，呈星點狀零星分布。氧化鐵質呈隱晶狀、微脈浸染狀，不均勻分布于脈石。

圖2 赤鐵礦石照片

礦石主要組分為TFe，微量組分有Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Mn、Co、Mo、Ni、Cr、Ti、V、Cd、As、W、Sn、Bi、Ba、Be、Sb、S、P、F 等；礦石有益與有害組分含量均很低，有益組分不能進行綜合回收利用，有害組分低于標準指標。

2.4 礦體（層）圍巖和夾石

礦體上盤圍巖為灰?guī)r、板巖、千枚狀板巖或鐵染板巖；下盤圍巖主要為板巖、千枚狀板巖和千枚巖；礦體圍巖普遍具有不同程度的蝕變，灰?guī)r具硅化、弱褐鐵礦化、零星黃鐵礦化和孔雀石化、藍銅礦化等。板巖蝕變包括絹云母化、綠泥石化、硅化、赤鐵礦化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、磁鐵礦化和碳酸鹽化等。礦體中夾石為板巖或千枚巖，厚度一般不大。

3 礦床成因及找礦標志

3.1 礦床成因

勘查區(qū)內含礦巖系為地槽型淺海相沉積，巖相變化較大，沿走向或傾向均可相互遞變；含礦地層為長城-薊州系托萊南山群（ChJxT），其原巖為淺海相基性、中基性火山碎屑巖。正常沉積巖與含鐵鈣質、泥質變質巖在經歷長期區(qū)域變質作用后，形成低綠片巖相變質巖，巖石大部分保留原巖成分，主要巖性有板巖、千枚巖、硅質巖、灰?guī)r、白云巖、變質石英砂巖等，含鐵巖層為板巖、千枚巖，礦體圍巖多為板巖、千枚狀板巖與灰?guī)r、硅質巖，圍巖常與鐵礦層呈逐漸過渡關系，普遍具有硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化、赤鐵礦化、磁鐵礦化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、孔雀石化、藍銅礦化等不同程度的蝕變。礦體多呈似層狀，透鏡狀產出，礦石主要為次塊狀、塊狀構造，部分呈角礫膠結狀或粉末狀。

由以上特征可以看出，該礦床成礦作用與區(qū)域變質作用關系密切。在經歷區(qū)域變質作用的同時，經歷動力變質作用，鐵進一步重結晶富集，促進鐵形成的礦物來源于基底火山碎屑巖?？辈閰^(qū)內表現為北西向順層斷層及斜切斷層較為發(fā)育，沿斷裂伴有后期的熱液活動，對鐵礦有進一步的富集作用和破壞作用，并伴有銅、鉛、鋅等礦產的產出。

綜上，該鐵礦為前寒武紀沉積、加里東晚期變質的沉積變質型鐵板巖鐵礦床。

3.2 找礦標志

3.2.1 礦物標志

地表有黃鐵礦化、褐鐵礦化、赤鐵礦化、磁鐵礦化等明顯次生礦物或鐵帽，這是區(qū)內最重要的直接找礦標志。

3.2.2 巖性標志

礦體主要賦存于板巖、千枚狀板巖中，礦體與圍巖界限清晰，由下至上依次為板巖（千枚狀板巖）、鐵質板巖、鐵礦層。因此，上述巖石出露的地區(qū)是本區(qū)的重要找礦靶區(qū)。在鐵帽、黃鐵礦化、褐鐵礦化、赤鐵礦化、硅化、絹云母化等蝕變發(fā)育地帶，成礦條件較好。因此，該巖性組合為找礦重要標志。

3.2.3 磁異常標志

依據開展的高精度磁測，結合地質工程驗證，區(qū)內大部表現為低緩、平穩(wěn)的磁場變化特征，片狀、離散的異常變化由赤鐵礦化、磁鐵礦化引起。磁異常可作為尋找低磁赤鐵礦的間接找礦標志。

3.2.4 構造標志

勘查區(qū)斷裂構造發(fā)育，礦體主要沿北西向斷裂展布，沿斷裂伴有后期的熱液活動。北西向大斷裂兩側及由此派生的次級斷裂與構造破碎帶可作為尋找該區(qū)鐵礦的重要標志。

4 結論

石硐子鐵礦含礦巖系為地槽型淺海相沉積，成礦與區(qū)域變質作用密切相關，礦化受地層巖性控制，鐵礦體主要賦存于鐵質-硅質條帶建造中，礦床成因類型為沉積變質型鐵礦床。該鐵礦找礦標志明顯，以地表礦化與鐵帽露頭最為直接，板巖→鐵質板巖→鐵礦層的巖性組合與硅化、赤鐵礦化蝕變亦為直接標志。低緩、平穩(wěn)的磁場變化中片狀、離散的異常變化與北西向斷裂破碎帶可作為間接找礦標志。該礦床位于有利成礦區(qū)段，附近有樺樹溝、黑溝鐵礦和小柳溝、世紀鎢礦床產出，其成礦條件與樺樹溝鐵礦相似，具有較好的成礦遠景與找礦潛力。