陜西省紫陽縣龍洞溝硫鐵礦地質特征及找礦標志

楊南坤　任偉剛　趙永輝

摘 要： 紫陽縣龍洞溝硫鐵礦位于安康地區硫鐵礦成礦帶內，該帶內已發現并評價了多處硫鐵礦床。礦區內地質構造復雜，地層巖相多變。本文從礦區地質特征入手，結合區域地質背景，對礦化成因進行探討，區內硫鐵礦產出于寒武系下統魯家坪組上段，賦礦巖層為綠泥絹英糜棱巖、綠泥滑石巖，受后期構造影響發生強烈褶皺，初步認為區內硫鐵礦礦床類型屬沉積改造型。通過總結該地區的找礦標志，為該地區開展下步礦產勘查工作提供依據。

關鍵詞： 硫鐵礦； 地質特征； 礦床成因； 找礦標志； 紫陽縣

1. 區域地質背景

工作區位于南秦嶺大巴山構造帶。地層區劃屬南秦嶺地層區的嵐皋—竹溪地層分區，以曾家壩—紅椿壩斷裂為界，劃分為北部紫陽-平利小區和南部高灘—兵房街地層小區[1]。工作區主體部分位于曾家壩—紅椿壩斷裂以北的紫陽—平利小區。

區域上地質構造復雜，普遍經歷了早期伸展體制下順層剪切構造變形。曾家壩—紅椿壩斷裂北部由一系列軸跡北西走向的同斜褶皺組成逆沖推覆前鋒帶，褶皺倒向南西；印支晚期波及整個區域的逆沖推覆構造變形，形成一系列脆韌性逆沖推覆斷層對早期主體格架進行疊加和改造[2]，奠定了區內的基本構造格局。

工作區廣泛分布下寒武統魯家坪巖組（∈1l），其巖性組合為一套灰黑色板狀硅質巖夾硅質磷塊巖、灰巖、灰黑色硅質板巖、黑色炭質板巖、含黃鐵礦炭質板巖，屬次深海—深海環境。曾家壩—紅椿壩斷裂經歷多次構造活動，具同沉積構造特征，控制和影響寒武—志留紀沉積盆地的演化。區內地層、巖性、構造等成礦地質組合條件優越。本區是尋找沉積型硫鐵礦的有利區段。

2. 礦區地質

2.1 地層

工作區主要出露寒武系下統魯家坪巖組（∈1l）、箭竹壩巖組（∈j）、奧陶系洞河巖組（Od）、志留系下統陡山溝組（S1ds）、滔河口組（S1t）及志留系中統五峽河組（S2w）（見圖1）。現從老到新分述如下：

圖1 紫陽龍洞溝硫鐵礦礦區地質圖

①寒武系下統魯家坪巖組（∈1l）：分布于工作區中部。根據巖性組合可劃分為上、下兩個巖性段。下段（∈1l1）為一套灰黑色板狀硅質巖，夾硅質磷塊巖、灰巖，向上漸變為灰黑色硅質板巖，構造樣式以發育順層掩臥褶皺為特征。上段（∈1l2）為一套黑色炭質板巖、含黃鐵礦炭質板巖，構造樣式以發育順層流劈理為特征，是本區主要的硫鐵礦含礦層位。

②寒武系箭竹壩巖組（∈j）：主要為一套灰黑色泥灰巖、泥砂質灰巖夾炭質板巖，以發育不同尺度的順層掩臥褶皺為特征。

③奧陶系洞河巖組（Od）：底部為灰黑色條帶狀泥砂質灰巖；中部灰色、深灰色鈣質板巖夾薄板狀灰巖；上部為灰色泥砂質板巖。

④志留系下統陡山溝組（S1ds）：巖性為一套中厚—巨厚層長石石英粉砂巖夾薄層砂質板巖、細砂巖，局部夾玄武質火山角礫巖、凝灰巖。與下伏斑鳩關組整合接觸，與滔河口組相變接觸、與五峽河組整合接觸。

⑤志留系下統滔河口組（S1t）：系一套基性火山熔巖—火山碎屑巖建造。下部巖性為灰綠色塊狀火山角礫巖，杏仁狀、氣孔狀玄武巖；中部為火山礫巖，凝灰質生物碎屑灰巖、生物碎屑灰巖；上部為鈣質膠結凝灰巖夾輝斑玄武巖、火山角礫巖。與下伏斑鳩關組整合接觸。

六志留系中統五峽河組（S2w）：巖性為灰黃色粉砂質板巖夾灰色粉砂巖、泥質板巖、炭質板巖。與下伏陡山溝組整合接觸。

2.2 構造

工作區位于曾家壩—紅椿壩斷裂北部、洞河鎮—鐵爐壩褶皺帶的南部，褶皺、斷裂發育，構造線呈北東—南西向展布，總體向北東方向傾伏。主要褶皺有關帝廟背斜、天寶寨背斜、洞河鎮—鐵爐壩向斜、麥根寨—中央寨背斜、皇茶園—中壩向斜。這些背、向斜一般由一系列次級背、向斜組成，幅寬1km～1.2km，延伸長度多在4km左右。其核部地層主要為寒武系下統魯家坪巖組，由于構造運動，使得地層中沉積的硫、鐵等元素活化、遷移、富集，形成硫鐵礦床。

①RF3-15

為工作區最主要的斷裂（曾紅斷裂的一部分），該斷裂帶總體走向北西，在中壩分支。斷裂多數地段表現為脆性斷裂破碎帶，掩蓋了早期構造形跡。多期活動造成復雜表現形式。沿斷裂帶地層明顯缺失，北盤老地層直接覆蓋在南盤新地層之上，形成“老壓新”的逆沖推覆格局。

曾家壩—紅椿壩斷裂帶是一條經歷多次活動的復合斷裂。其物質組成包含多期次活動產物，從韌性剪切活動的片糜巖到后期脆性剪切活動的碎裂巖及弱變形的巖塊（構造透鏡體）在不同地段有不同的表現形式。該斷裂控制和影響寒武—志留紀沉積盆地的演化，斷裂南北兩側在巖性、巖相、巖漿活動、古生物種群等方面有較大差異。加里東期楊子陸塊北緣發生裂解和擴張，形成“階梯式”沉積盆地，從南往北，水體由淺變深。北側表現為地塹式斷陷海槽沉積，主要為一深水相細碎屑巖，古生物稀少，火山活動頻繁，這為硫鐵礦的形成提供了物質來源。

②RF1

出露于龍洞溝口—鐵廠溝西側一帶，出露寬度8km～12m，帶內韌性變形強烈，發育層間揉皺，使硫鐵礦體發生嚴重褶皺（圖片2）。帶內巖石發生糜棱巖化，礦物顆粒具拉長現象并具定向排列；使礦石中較大顆粒黃鐵礦呈擠壓碎裂狀，與石英、白云母一起組成眼球狀碎斑，并出現壓力影礦物石英。

圖2 硫鐵礦體褶皺

③RF2

出露于汝溝口—紅巖寨西側一帶，出露寬度8m～17m，帶內韌性變形強烈，可見石香腸、層間平臥褶皺。帶內巖石發生糜棱巖化，礦物顆粒具拉長現象并具定向排列。

2.3 圍巖蝕變特征

區內與礦化有關的蝕變有滑石化、碳酸鹽化、硅化、綠簾石化、綠泥石化，其中滑石化、碳酸鹽化與硫鐵礦成礦關系最為密切。

①滑石化：乳白色，片狀微細晶，致密塊狀、團塊狀，包裹于黃鐵礦、石英周圍，呈透鏡狀，團塊狀。

②碳酸鹽化：方解石脈或石英—方解石脈沿片理貫入，其脈內常見黃鐵礦化。也有呈細脈狀者。

3. 礦體地質

3.1 含礦帶地質特征

通過對區內含礦地層進行了追索、圈定，共圈出六條硫鐵礦含礦帶，產于寒武系魯家坪組第二巖性段中，呈北西—南東向展布，傾向北東。

①Ⅰ號含礦帶

位于紅巖溝一帶，長650m，出露寬度0.9km～1.2km。該含礦帶受褶皺及發育層間韌性剪切帶等構造的影響，帶內巖性為綠泥絹英糜棱巖，頂、底板圍巖均為硅質灰巖，產狀37-115°∠20-78°。

②Ⅱ號含礦帶

位于鐵廠溝—紅巖寨一帶，長1600km，出露寬度1.0km～9.2km，含礦帶總體呈北西—南東向展布，帶內巖性為滑石巖，帶內黃鐵礦的外圍有壓力影礦物—石英，黃鐵礦有拉長現象，故該含礦帶受層間韌性剪切帶（RF2）控制。頂、底板圍巖均為薄層灰巖。產狀57-61°∠41-44°。

③Ⅲ號含礦帶

位于龍洞溝—紅巖寨一帶，長2980m，出露寬度1.1m～8.8m，總體呈北西—南東向展布，帶內巖性為綠泥絹英糜棱巖，黃鐵礦具受擠壓碎裂特征，順裂紋有綠泥石充填，推斷該含礦帶受韌性剪切帶（RF2）控制。頂底板巖性均為薄層灰巖。產狀18-48°∠20-61°。

④Ⅳ號含礦帶

位于龍洞溝—鐵廠溝西側，長1540m，寬度1.2m～7.3m，總體呈北西—南東向展布，含礦帶受韌性剪切帶（RF1）控制。賦礦巖性為綠泥絹英糜棱巖，頂、底板圍巖均為炭質板巖。產狀20°-31°∠29°-67°。

⑤Ⅴ號含礦帶

位于0號勘探線—紅巖寨一帶，長1400m，總體呈北西—南東向展布，該含礦帶自西向東有變薄趨勢，該含礦帶受層間韌性剪切帶（RF2）控制。巖性為綠泥絹英糜棱巖，頂、底板圍巖均為硅質、泥質板巖。產狀15-72°∠39-56°。

⑥Ⅵ號含礦帶

位于熬水溝腦一帶，出露長度330m，寬度3m～7m，總體呈北西—南東向展布，黃鐵礦脈厚度變化較大，含礦帶賦礦巖性為綠泥絹英糜棱巖，頂底板圍巖均為泥質板巖。產狀25-30°∠56-64°。

3.2 礦體特征

經過對區內所圈出的六條含礦帶進行槽探工程揭露、控制，并對礦化富集地段進行了鉆探工程驗證，共圈定了硫鐵礦礦體5條（K2-1、K2-2、K2-3、K3、K4），其中主礦體為K3礦體。各礦體總體呈北西—南東向展布，傾向北東。

K3礦體：

出露于鐵廠溝一帶，位于Ⅲ號含礦帶內。礦體呈似層狀，由地表工程和深部工程控制，長400m，控制斜深105m，工程礦體一般厚度2.09m～8.17m，平均厚度5.08m，硫品位一般為8.81%～9.78%，平均品位為9.20%。賦礦層位為寒武系魯家坪巖組第二巖性段，賦礦巖性為綠泥絹英糜棱巖，頂、底板巖性均為薄層灰巖。礦體總體呈北西-南東向展布，產狀18°-48°∠20°-61°。

其他礦體特征見表1。

3.3 礦石質量

3.3.1礦石的物質組份

①礦石礦物

原生礦石礦物主要為黃鐵礦。

黃鐵礦：區內黃鐵礦呈立方體自形晶者居多，部分呈粒狀集合體、五角十二面體等，按顆粒大小有一定的分層現象，顆粒分布密集，粒徑為一般0.1cm～0.4cm，K3礦體中個別地段為1cm～5cm，結晶程度良好。黃鐵礦具有受擠壓碎裂特征，順裂紋有綠泥石充填；較大顆粒黃鐵礦中心有包體微晶，包體主要為綠泥石，黃鐵礦外圍有壓力影礦物-石英，黃鐵礦有拉長現象。

②脈石礦物

常見的脈石礦物以石英為主，其次為（白）絹云母、綠泥石。

3.3.2 礦石的組構

①礦石的結構

礦石結構主要為自形粒狀結構，半自形粒狀結構，他形粒狀結構。

②礦石構造

礦石構造主要為浸染狀構造、不均勻星點狀構造。

浸染狀構造：中細粒狀自形晶黃鐵礦呈大小不等的立方體狀均勻地嵌布在巖石中，形成稠密浸染狀礦石。

4. 礦床成因

4.1 成礦控制因素

層位因素：區內硫鐵礦礦體產于寒武系下

統魯家坪巖組上段所夾的中基性凝灰巖中，賦礦巖性為綠泥絹英糜棱巖，礦化受特定層位控制。

構造因素：在相應的層位上，韌性變形為區內硫鐵礦成礦有一定的控制作用，表現為礦體在空間上分布、產態等發生較大的變化。

熱液活動：在相應的層位及構造疊加的基礎上，該處滑石化、碳酸鹽化較為發育。

4.2 礦床成因

綜合成礦控制因素及礦化富集規律，礦化受層位、構造控制，初步認為礦床成因類型為沉積改造硫鐵礦床。

5. 找礦標志及成礦遠景

5.1 找礦標志

①直接找礦標志

原生或氧化礦礦化露頭，是最直接的找礦標志，氧化礦常呈褐色、土黃色、蜂窩狀，礦體氧化帶多為土黃色。

②間接找礦標志

地層巖性標志

寒武系下統魯家坪巖組上段（∈1l2）中所夾的中基性凝灰巖，即綠泥絹英糜棱巖為地層巖性標志。

圍巖蝕變標志

滑石化、碳酸鹽化、硅化、綠簾石化、綠泥石化，其中滑石化、碳酸鹽化與硫鐵礦成礦關系最為密切，為區內的圍巖蝕變找礦標志。

5.2 成礦遠景

通過對該區地層、巖性、構造等基本地質特征全面的認識，在區內發現較多的礦化線索，并圈定了6條硫鐵礦含礦帶，其中在3條含礦帶中圈出了5條硫鐵礦體，經資源量估算，獲硫鐵礦333+334資源量485.28萬噸，且硫鐵礦含礦帶頗具規模，在深部及外圍找礦前景非常可觀。

區內硫鐵礦產出于寒武系下統魯家坪組上段，賦礦巖層為綠泥絹英糜棱巖、綠泥滑石巖，原巖為超基性-基性-中基性凝灰巖。礦體一般呈層狀、似層狀產出，與地層產狀基本一致，受后期構造影響發生強烈褶皺，初步認為區內硫鐵礦礦床類型屬沉積改造型，具有一定的找礦潛力。

參考文獻：

[1] 陜西省地礦局區調隊. 陜西省區域地質志 [M] 北京：地質出版社1989.

[2] 張國偉. 秦嶺造山帶與大陸動力學[M]. 科學出版社， 2001.

[3] 劉洪祺，曹林杰，賈建軍，等. 陜西省白河縣里端溝硫鐵礦床構造特征初步認識[J]西部資源， 2014年第一期，198-200