甘肅省肅南縣塔里干溝鐵銅礦地質特征及找礦標志

周樹明，康維良，趙振東，陳世明，郭峰

（甘肅省地礦局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

工作區地處北祁連西段的朱龍關河上游，行政區劃隸屬甘肅省肅南縣管轄。自嘉峪關市向西經鏡鐵山行程約130km可至礦區，交通便利。區內出露地層屬北祁連地層小區,區內構造復雜，巖漿活動頻繁。1966年—1974年，甘肅省地質局第二區域地質測量隊進行了1:20萬祁連山幅（J-47-Ⅸ）區域地質礦產調查，建立了該區地層、巖漿巖、構造格架，是目前本區較為全面的基礎地質資料[1]。1994年，甘肅省地礦局化探隊完成了1:20萬祁連山幅水系沉積物測量，圈定了異常，劃分了成礦遠景區帶。2008年—2011年，甘肅省有色金屬地質勘查局地質調查院進行了《甘肅省肅南縣小柳溝地區1:5萬礦產遠景調查》項目，是目前本區最新的基礎地質資料。2013年～2014年，甘肅省地礦局第四地質礦產勘查院對塔里干溝礦區進行了普查評價。

通過大比例尺地質填圖和水系沉積物測量、槽、鉆探施工等工作，圈定鐵礦體23條，銅礦體4條。鐵礦體長125m～5120m，厚2.21m～10.51m，主礦體長5120km，厚5.67m,控制礦體最大斜深487.73m，平均品位32.81%，其產狀為285°∠50°，礦石類型為菱鐵礦礦石，獲得333+（334）？鐵礦石資源量5000萬噸以上；銅礦體長160m，厚2.31m-5.88m，品位0.26%-5.13%，獲得（334）？類型銅金屬量1045.07噸。鐵、銅礦體頂底板圍巖均為淺灰綠色粉砂質板巖。

1 成礦地質背景

工作區大地構造位于秦祁昆造山系，北祁連弧盆系走廊南山島弧（Ⅲ）。成礦區帶屬于北祁連Cu、Pb、Zn、Fe、Cr、Au、Ag、硫鐵礦、石棉成礦帶，柳溝峽—九個青羊元古宙、加里東期Cu、Pb、Zn、Fe、Au、W（Cr）成礦帶（Ⅲ）。區內地質構造復雜，巖漿活動頻繁。

2 礦床地質特征

2.1 礦區地質

礦區（圖1）位于班賽爾山一帶，主要受近南北、近東西向兩組斷裂控制。礦區出露地層簡單，斷裂構造發育，以北西向、近南北向斷裂為主。區內出露地層由老到新為長城系朱龍關群熬油溝組上巖段（Cha2）、長城系朱龍關群樺樹溝組青白口系龔岔群五個山組（Qbw），白堊系新民堡群下溝組下段（Kx1）和第四系[2，3]。

樺樹溝組大面積分布于礦區，為鐵、銅礦體含礦層位。巖性主要為碳酸鹽巖和淺變質的泥巖、碎屑巖。其總厚度大于900m，各巖組之間整合接觸，并多見相變現象，自下而上可劃分沉積旋回。現分述如下：

二巖段呈整合接觸。巖性為灰黑色粉砂質板巖與灰綠色粉砂質板巖互層，巨厚層狀灰白色、褐灰色石英巖，局部紫紅色粉砂質板巖、淺灰色細晶灰巖出露。以灰綠色粉砂質板巖中夾銅礦化和板巖板理面平直為特征。

圖1 塔里干溝鐵礦地質圖

2.2 礦體地質

銅礦化分布于ⅢFe-3號礦體下部層位。主要分布在Ⅲ礦段28線和43線，由地表槽探工程進行了揭露控制。ⅢCu-1位于28線，由TC2801揭露，礦體長約160m，厚度2.50m，平均品位1.13%；ⅢCu-2和ⅢCu-3位于28線，由TC2803揭露，礦體長度均為160m，厚度分別為3.10m和5.88m，平均品位分別為0.28%和0.26%；ⅢCu-4位于43線，由TC4301揭露。礦體長度160m，厚度2.50m，平均品位0.31%。

2.3 礦石特征

鐵礦石自然類型有菱鐵礦礦石，磁、赤鐵礦復合礦石，赤鐵礦礦石三種，其中以菱鐵礦礦石為主。礦石結構主要為半自形-它形晶粒狀結構、膠狀-粉末狀結構、細粉砂狀結構等，為賦存于淺灰綠色粉砂質板巖中的鐵礦體礦石主要結構。呈現半自形-它形晶粒狀結構的礦物主要為菱鐵礦、黃鐵礦，呈現膠狀-粉末狀結構的礦物主要為赤、褐鐵礦。礦石構造主要是塊狀構造、團塊狀構造、稀疏浸染狀構造及星散浸染狀構造。

銅礦石自然類型為孔雀石化粉砂質板巖型礦石。礦石結構主要為半自形-它形晶粒狀結構、膠狀-粉末狀結構等。礦石構造主要有板狀構造、稀疏浸染狀構造及星散浸染狀構造等。

2.4 礦體圍巖和夾石

礦體圍巖主要為淺灰綠色粉砂質板巖。其中Ⅲ礦段菱鐵礦、磁赤鐵礦、銅礦的頂底板圍巖均為淺灰綠色粉砂質板巖，Ⅱ礦段菱鐵礦、赤鐵礦的頂底板圍巖為灰綠色粉砂質板巖，Ⅰ礦段菱鐵礦的頂板圍巖為灰巖，底板圍巖為灰綠色粉砂質板巖，赤鐵礦的頂板圍巖為灰巖，底板圍巖為安山巖，礦區內所有礦體無夾石存在。

3 礦床成因

3.1 地質特征

（1）地層。礦區圈定的鐵、銅礦體均賦存于長城系樺樹溝組三巖段中，鐵礦體主要賦存在淺灰綠色粉砂質板巖中。礦體展布嚴格受地層控制。地層主要經歷了區域低溫動力變質作用，動力變質作用的改造。巖石均受到變質、變形作用，形成板巖、構造巖類。礦體圍巖主要為粉砂質板巖，蝕變主要見有硅化、黃鐵礦化、赤褐鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化、孔雀石化及銅藍。蝕變的類型和強弱與所依賦的巖性有很大關系，不同空間部位不同巖性所發育的蝕變類型和強度有所不同。菱鐵礦礦石中硅化、黃鐵礦化、赤褐鐵礦化蝕變較強，碳酸鹽化蝕變較弱，蝕變主要以網脈狀硅化、黃鐵礦化為主。孔雀石化及銅藍在石英脈侵入部分較強而在巖石中弱。板巖中主要發育絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等。其中硅化、黃鐵礦化的強弱往往與菱鐵礦富集程度呈正相關關系。而孔雀石化及銅藍與銅礦的形成關系密切。

（2）構造。礦區位于斑賽爾山復向斜傾伏端東側，構造以斷層為主，另外為普遍發育的劈理構造。斷層按其走向不同可分為兩組：一組為近東西向或北西—南東向斷層；一組為北北東—南南西向斷層。前者限制了樺樹溝組地層的展布，后者局部對礦體有破壞作用。

（3）礦體。塔里干溝鐵、銅礦區共圈定鐵礦體23條，銅礦體4條，銅礦體分布于鐵礦體下部。鐵礦礦石類型為菱鐵礦礦石。銅礦石類型為孔雀石化粉砂質板巖型礦石。礦體頂底板巖性為淺灰綠色粉砂質板巖。

（4）賦礦巖石。主要賦礦巖石為淺灰綠色粉砂質板巖，局部為薄層狀灰巖，賦礦巖石巖性較為單一。

圖2 菱鐵礦礦石

圖3 菱鐵礦（單片光）

（5）礦石結構構造。鐵礦石結構主要為半自形-它形晶粒狀結構、膠狀-粉末狀結構、細粉砂狀結構等，為賦存于淺灰綠色粉砂質板巖中的鐵礦體礦石主要結構。呈現半自形-它形晶粒狀結構的礦物主要為菱鐵礦、黃鐵礦，呈現膠狀-粉末狀結構的礦物主要為赤、褐鐵礦。（圖2）礦石的構造主要為塊狀構造、團塊狀構造、稀疏浸染狀構造及星散浸染狀構造。（圖3）銅礦石結構主要為半自形-它形晶粒狀結構、膠狀-粉末狀結構等。構造主要有板狀構造、稀疏浸染狀構造及星散浸染狀構造等。

3.2 成礦機理

礦區圈定的鐵、銅礦體均賦存于長城系樺樹溝組三巖段淺灰綠色粉砂質板巖中，該段主要特征為灰綠色粉砂質板巖、淺灰綠色粉砂質板巖與鐵礦層及薄層狀灰巖組成沉積韻律。

礦體近礦圍巖為淺灰綠色粉砂質板巖。遠礦圍巖為薄層狀灰巖。礦體呈層狀、透鏡狀產出，礦體形態簡單。礦石的結構構造反映礦物形成于沉積作用期，且不排除后期熱液疊加作用。礦床成因屬海底噴流有關的沉積變質型鐵、銅礦礦床。

綜合以上礦床地質特征，礦區沉積物以陸源碎屑和碳酸鹽巖為主，未見火山巖，波痕和交錯層理發育。碳酸鹽含泥質和炭質較多，各類巖層以淺色和暗色交替出現，沉積韻律顯著，橫向變化比較穩定，反映了礦區沉積環境為濱海—淺海的碳酸鹽或粉砂泥質潮坪。這一時期，來自陸源的物質經分解和緩慢聚集。

與此同時可能還有部分富含成礦物質的氣液通過海底的同生斷裂，以噴流（溢）方式進入海盆洼地的底部形成富含金屬組分的鹵水池，并在不同的部位和成礦物理化學條件的有序變化中分別沉積成礦。在菱鐵礦沉積階段，介質中（海水）特別富含鐵，并有銅等元素共存，在弱堿性條件下，CO2與Fe+結合形成（HCO3）2重碳酸鹽，并向海水深處聚集，在還原環境中分解為菱鐵礦沉積下來，形成菱鐵礦層、銅礦層。（圖4）

圖4 成礦模式圖

3.3 找礦標志

（1）菱鐵礦石新鮮面呈灰白色，光線照射有較強反光性。風化面呈褐色、灰褐色，巖石斷面常可見由于褐鐵礦氧化形成的“暈圈”現象。菱鐵礦石具有較強的抗風化能力；銅礦體在地表會發生不同程度的氧化作用，形成孔雀石及藍銅礦。

因此，區內具上述特征的菱鐵礦石、銅礦石自然露頭為找礦的直接標志。

（2）菱鐵礦石、銅礦石風化以后，其轉石往往由于重力、水流搬運等因素，會遠離礦體，因此，在山坡、溝谷中尋找具菱鐵礦、銅礦風化特征的轉石是一種間接找礦標志。

（3）區內菱鐵礦、銅礦近礦圍巖為淺灰綠色粉砂質板巖，遠礦圍巖為灰白色白云質細晶灰巖。淺灰綠色粉砂質板巖、灰白色白云質細晶灰巖等巖性的巖石組合，可作為找礦的間接標志。

（4）礦區發育菱鐵礦體、透鏡狀磁鐵礦體及銅礦體，因此，區內具磁異常、銅礦化的地層可作為找礦的間接標志。

（5）礦區礦體主要賦存于長城系樺樹溝組三巖段中，地層沉積環境為濱淺海相，礦床成因為與海底噴流有關的沉積變質型礦床。上述特征可作為在該區尋找菱鐵礦床、銅礦床的宏觀標志層。

4 結論

（1）塔里干溝鐵、銅礦體賦存于長城系樺樹溝組內，礦體走向受地層控制，礦體呈層狀，層位較穩定，延伸較大。含礦建造位于一個大的海侵層序中。成礦物質來源與海底火山噴氣沉積有關。礦床成因類型初步確定為海底火山噴流有關的沉積變質型礦床

（2）礦石具有較好的找礦標志，菱鐵礦礦石新鮮面呈灰白色，光線照射有較強反光性；礦石氧化后可形成“暈圈”現象；銅礦石孔雀石化、藍銅礦化發育，上述現象等可作為礦石最直觀的找礦標志。為北祁連西段同類型菱鐵礦礦床的地質找礦工作提供了經驗。

（3）塔里干溝鐵、銅礦位于朱龍關河上游，屬柳溝峽—九個青羊元古宙、加里東期Cu、Pb、Zn、Fe、Au、W（Cr）成礦帶。礦區附近發育多處鐵、銅礦（化）點，并且有鎢的高化探異常。

礦區東有卡瓦大型鐵礦，小張龍銅礦，西有鏡鐵山超大型鐵、銅礦、柳溝峽鐵礦、夾皮溝鐵礦，處于成礦有利地段。該礦床成因及賦礦地層與鏡鐵山鐵礦一致，成礦遠景較好，仍具有較好的找礦潛力。

[1]地質部甘肅省地質局.1:20萬祁連山幅區域地質測量報告[Z].甘肅省地礦局，1969.

[2]甘肅省地礦局.甘肅省巖石地層[M].武漢：中國地質大學出版社，1997,14-48.

[3]甘肅省地礦局.甘肅省區域地質志[M].北京：地質出版社1989,7-30.

[4]張新虎，劉建宏，梁明宏，等.甘肅省區域成礦及找礦[M].北京：地質出版社，2013.

[5]張新虎，劉建宏，趙延慶.甘肅省成礦區（帶）研究[J].甘肅地質，2008，17（2）:1-8.

[6]黃水平，吳健民.甘肅樺樹溝（鐵）銅礦床成礦條件與成因探討[J].礦產與地質，1992:28.