集安市土湖溝鐵銅礦床地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志

李鑄泰，王 偉，王守興

1.吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所，吉林 通化 134001;2.吉林省勘查地球物理研究院，吉林 長春 130012

土湖溝鐵銅礦床位于鴨綠江多金屬成礦帶南部，鴨綠江斷裂北側(cè)。是吉南地區(qū)近期發(fā)現(xiàn)的重要礦床之一，總結(jié)該礦床地質(zhì)特征，并確定其找礦標(biāo)志對在鴨綠江成礦帶尋找鐵銅及多金屬礦產(chǎn)有重要指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域成礦背景

土湖溝鐵銅礦床大地構(gòu)造位于中朝準(zhǔn)地臺北緣東段，老嶺復(fù)式背斜南東翼。自太古代以來地層變質(zhì)變形強烈，斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動頻繁，為本區(qū)鐵及其它金屬礦產(chǎn)富集提供了豐富的物質(zhì)來源、成礦空間和熱動力源。

地質(zhì)發(fā)展史上，本區(qū)經(jīng)歷了由太古代陸核形成、新太古代大陸增生—陸核邊緣裂陷、古元古代陸核活化增生—裂陷、新元古代—古生代陸核穩(wěn)定發(fā)展、中新生代陸核活化改造長期發(fā)展歷程，形成了新太古代大陸增生—陸核邊緣裂陷綠巖建造（鴨綠江綠巖帶）。下元古界集安群變質(zhì)巖系是區(qū)域出露主要地層和賦礦層位，其上覆蓋了中生代火山巖火山碎屑巖建造和新生代松散沉積物。土湖溝鐵銅礦床即產(chǎn)出于集安群螞蟻河組與中生代花崗巖體接觸部位。

區(qū)域斷裂構(gòu)造主要為鴨綠江斷裂及其次級構(gòu)造，主要有北東向、北西向兩組。北東向斷裂形成最早，在大青溝鐵礦區(qū)中南部發(fā)育兩條，具有多期次長期活動的特點，構(gòu)造性質(zhì)為壓扭性斷裂，區(qū)域上控制著太古代綠巖體、中生代中酸性侵入體及多金屬礦產(chǎn)的分布方向，是重要的導(dǎo)礦構(gòu)造。北西向斷裂形成晚于北東向構(gòu)造并切割前者，構(gòu)造規(guī)模明顯要小，斷裂性質(zhì)以張扭性為主，與北東向斷裂交匯復(fù)合部位是良好的的容礦空間，土湖溝鐵銅礦床賦存部位即是北西向斷裂與北東向斷裂交匯處。

本區(qū)巖漿活動頻繁而強烈，既有侵入活動，又有噴出活動。 太古代巖漿活動為鎂鐵質(zhì)基性、中基性火山巖、酸性火山碎屑巖火山活動，具雙峰式特征，變質(zhì)變形后組成綠巖帶一部分。元古代巖漿巖活動為雙峰式中基性、酸性火山活動。中生代是大陸邊緣活化時期，斷裂作用導(dǎo)致大規(guī)模火山～巖漿活動，形成火山-巖漿巖帶，控制著鴨綠江成礦帶形成和分布。此外，礦區(qū)內(nèi)中生代脈巖較發(fā)育，常充填早期形成的斷裂構(gòu)造，主要有閃長巖、閃長玢巖、石英斑巖、花崗斑巖等，與金屬礦產(chǎn)的成礦作用關(guān)系密切。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 賦礦地層及矽卡巖化特征

該區(qū)賦礦地層為集安群螞蟻河組，為元古代地臺裂槽內(nèi)濱淺海相—陸相碳酸鹽—長英質(zhì)碎屑—火山碎屑沉積物經(jīng)長期變質(zhì)作用形成，主要巖石組合：蛇紋石化大理巖、透輝透閃大理巖、黑云變粒巖，淺粒巖等。該組地層區(qū)域上以非金屬礦產(chǎn)為主，如硼、石棉、金云母滑石、安綠石等，在集安大青溝一帶則富集銅、鐵、鉛、鋅等金屬礦產(chǎn)。

矽卡巖主要發(fā)育在礦區(qū)中部螞蟻河組與中生代花崗巖體接觸部位，其它地段亦有零星分布，是侵入體與碳酸鹽類巖石發(fā)生接觸交代作用形成。矽卡巖帶寬度30～50 m，走向北西，長約800 m。帶內(nèi)主要發(fā)育黃銅礦化、黃鐵礦化、方鉛礦化、閃鋅礦化以及矽卡巖化、碳酸鹽化等

2.2 磁場特征

通過物性分析，區(qū)內(nèi)出露的集安群地層，中生代花崗巖屬極弱磁性，故形成的磁場較低，構(gòu)成了△T 多為100～300 nT 的背景場；由于巖石磁性的差異，局部形成了波動的背景場；侏羅系林子頭組由于巖性較均一，整個層位顯示極弱磁性，因此形成了平穩(wěn)的0～100 nT 的磁場。通過1/5 千磁法測量圈出8 處磁異常，△T 多為1 000～3 000 nT，局部峰值可達(dá)5 000 nT。土湖溝1、2 號礦體即賦存于C-1 磁異常內(nèi)，礦體走向與異常長軸方向基本一致。其它異常經(jīng)驗證均由磁鐵礦化地質(zhì)體引起。

2.3 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)和控制了8 條礦體，編號為1～8號礦體。1 號；2 號礦體控制程度高，是本區(qū)主要礦體，其余礦體規(guī)模小，控制程度相對較低（見圖1）。

圖1 土湖溝鐵銅礦床地質(zhì)圖Fig.1 Geological map showing Tuhugou iron copper deposit

1 號礦體：礦體為銅鐵伴生，以銅為主。呈似層狀，走向北西，傾向南西，傾角15°～45°，礦體長180 m，最大延深110 m。礦體平均厚度6.73 m，Cu 平均品位0.84%，TFe 平均品位23.73%。

2 號礦體：伏于1 號礦體下，主要為磁鐵礦體，底部伴生銅礦。礦體呈似層狀，走向北西向，傾向南西，傾角15°～43°。礦體長240 m，最大延深160 m。礦體平均厚度6.96 m，，TFe 平均品位31.27%。伴生銅平均品位0.49%。

2.4 礦石特征

礦石種類：銅礦石、鐵礦石、銅鐵共生礦石。

礦石礦物成分：金屬礦物主要有黃銅礦、磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦及含方鉛礦、閃鋅礦。非金屬礦物主要有斜長石、角閃石、石英、綠泥石、石榴子石、方解石、蛇紋石等。

礦石化學(xué)成分中有益組分以Fe、Cu 為主，其余伴生有益組分均低于綜合利用工業(yè)指標(biāo)，無工業(yè)利用價值（見表1）。

有害組分：根據(jù)礦石組合分析，S 質(zhì)量分?jǐn)?shù)∶0.046%～0.96%；P2O5質(zhì) 量 分 數(shù)∶0.07%～0.08%；均低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，對礦石的工業(yè)利用無影響。

表1 多元素分析結(jié)果表Table 1 Multielement analysis results

造渣組分：主要為酸性氧化物SiO2、堿性氧化 物Na2O、CaO、MgO 和 兩 性 氧 化 物Al2O3、TiO2，總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59.59%，（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）=0.14，屬酸性礦石。

物相分析：從表2、表3 可以看出，本區(qū)銅礦以硫化銅為主，占有率91.06%；鐵礦以磁性鐵為主，占有率97.96%，具備磁選條件。

礦石結(jié)構(gòu)：中細(xì)粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，接觸交代結(jié)構(gòu)。

礦石構(gòu)造：主要為浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造。

礦石自然類型按脈石礦物分為：石榴子石-蛇紋石-黃銅礦-磁鐵礦型；斜長石-角閃石-石英-石榴子石-磁鐵礦型。按結(jié)構(gòu)構(gòu)造分為：浸染狀黃銅礦-磁鐵礦型；致密塊狀磁鐵礦型。

本區(qū)黃銅礦化、磁鐵礦化與矽卡巖化關(guān)系密切，生成順序為矽卡巖→磁鐵礦→金屬硫化物。礦石磁鐵占有率達(dá)97.96%，為磁性鐵，鐵平均品位（TFe%）小于50%，為貧鐵礦石。綜合分析，礦石工業(yè)類型確定為硫化銅礦與磁性需選貧鐵礦共生矽卡巖型。

表2 鐵物相分析結(jié)果表Table 2 Analysis results of iron phase

表3 銅物相分析結(jié)果表Table 3 Analysis results of copper phase

2.5 選礦工藝

采用先浮選銅再磁選鐵的試驗流程，銅回收采用一次粗選，三次精選，二次掃選的試驗流程；磁選鐵工藝流程，經(jīng)一次粗選，粗精礦再磨后精選試驗流程，試驗結(jié)果表明，銅精礦品位23.55%，銅回收率90.10%；鐵精礦品位67.25%，鐵回收率96.93%。

2.6 控礦因素及礦床成因

元古代早中期，本區(qū)為大陸邊緣裂陷，形成濱淺海相—陸相碳酸鹽-長英質(zhì)碎屑沉積，疊加火山碎屑沉積，此后遭受長期變質(zhì)變形作用改造。中生代受印支、燕山運動作用，大陸邊緣活化，巖漿-火山活動頻繁。中—酸性侵入體侵蝕了早期形成的地層，汽水熱液攜帶成礦物質(zhì)與地層巖石發(fā)生接觸交代反應(yīng)（矽卡巖化），使地層中原有的銅、鐵等金屬元素隨熱液活化遷移，并在構(gòu)造有利部位形成礦體。多期次的的巖漿-火山活動又使已形成的礦體進(jìn)一步富集。

土湖溝銅鐵礦床具有以下特點：

（1）產(chǎn)出于矽卡巖化巖石中，有益組分平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于其它層位。

（2）本區(qū)為區(qū)域北東向成礦構(gòu)造帶的一部分，成礦背景與區(qū)域其它礦床（點）相似。礦體受集安群螞蟻河組與燕山期花崗巖體接觸帶控制，與接觸界線近于平行。

（3）礦床周圍為侏羅紀(jì)及白堊紀(jì)侵入體及火山巖體，成礦熱源豐富。

（4）礦化蝕變主要有：黃銅礦化、黃鐵礦化、磁鐵礦化、矽卡巖化、蛇紋石化、透閃石化、碳酸鹽化等。

（5）礦石中非金屬成份為透輝石、透閃石、石榴子石、綠簾石、石英，金屬礦物為磁鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等，是高溫汽水熱液交代作用的產(chǎn)物。

綜合以上因素認(rèn)為，本礦床應(yīng)為高溫汽水熱液接觸交代作用形成的矽卡巖型礦床。

3 找礦標(biāo)志

通過對土湖溝鐵銅礦床地質(zhì)特征的研究，初步總結(jié)出本區(qū)該類型礦床的找礦標(biāo)志。

（1）中生代侵入體、次火山巖與集安群地層接觸部位易發(fā)生接觸交代作用，是重要的找礦標(biāo)志；

（2）沿構(gòu)造侵入的中酸性脈巖常伴隨在礦體附近，尤其是發(fā)育礦化蝕變的脈巖與成礦關(guān)系密切，是重要的找礦標(biāo)志；

（3）北東、北西兩組構(gòu)造交匯處有利于成礦；

（4）巖石中的黃銅礦化、磁鐵礦化、磁黃鐵礦化是找礦的直接標(biāo)志。矽卡巖化、方鉛礦化、閃鋅礦化對尋找鐵、銅礦有間接指示作用；

（5）地磁異常是尋找磁鐵礦體的重要標(biāo)志，激電中梯測量的高激化低阻異常對本區(qū)金屬硫化物礦體有指示作用；

（6）區(qū)域水系沉積物異常、土壤異常是本區(qū)找礦的地球化學(xué)標(biāo)志。

[1] 吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局.吉林省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 1989.北京：地質(zhì)出版社.

[2] 李鑄泰,陳維甫,等.吉林省集安市土湖溝鐵銅礦詳查報告[R]. 2012.

[3] 韓文銳,張興泉,等.吉林省集安市大青溝北溝鐵礦詳查報告[R].2011.