甘肅省龍首山西段木頭溝一帶鈷多金屬礦地質特征及找礦前景

李學冊，段保平，馬 原

（甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

木頭溝鈷多金屬礦位于甘肅省山丹縣北西48公里處，地處華北地塊之阿拉善地塊龍首山裂谷帶內，龍首山鎳、銅、鈷、鉑族、鉛鋅、鐵錳、磷、鈾成礦帶，成礦地質條件優越。該礦床系2018年甘肅省地礦局第三勘查院在開展東樂大口褐鐵礦點調查時發現，通過2019年進一步踏勘檢查，新發現一處鈷多金屬找礦靶區[1]。筆者通過對礦區地質特征進行研究，總結褐鐵礦點中鈷、錳等伴生元素的賦存與分布特征，在此基礎上分析其找礦前景，指明進一步找礦方向，以期對后期該類型找礦具有指導意義。

1 區域地質背景

1.1 區域地層

研究區內地層區劃隸屬阿拉善地層區之龍首山地層分區，出露地層由老到新有古元古代的龍首山巖群，早元古代的墩子溝群、韓母山群，晚古生代的石炭紀羊虎溝組、臭牛溝組，中生代白堊紀金剛泉組、廟溝組及第四系。其中震旦紀地層分布最為廣泛，與區內成礦聯系最為緊密[2]。區域地層總體展布方向為北西西向、北西向，與區域構造線方向基本一致（圖1）。

1.2 區域構造

研究區大地構造位置處于阿拉善地塊的龍首山裂谷帶，南界為龍首山南緣斷裂，北界被潮水盆地覆蓋。裂谷帶總體走向呈NW-SE向。自新太古代以來，經受過多期構造運動，形成了廣布工作區的北西西向區域斷裂和形態復雜的褶皺構造。區域構造線方向NWW-SEE。結晶基底多改造成帶狀無序的構造片巖，并發育韌性剪切帶、伸展、推覆構造體系，使區域內褶皺、斷裂構造及擠壓破碎帶十分發育，特別是龍首山南側組成的區域性的復式向斜構造，斷裂構造及擠壓破碎構造也比較發育，構造線的展布方向為北西西向。

1.3 侵入巖

區域侵入巖較為發育，巖石種類簡單，主要為酸性巖，有少量的中性巖及中酸性巖石。巖體產狀有巖基、巖株及巖枝等，巖性主要為花崗巖、花崗閃長巖、石英正長巖等[3]。侵入活動主要是在加里東中期及華力西期，以華力西期侵入巖最為發育，該期次花崗巖內伴有Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Ti、V、Zr、Sr、Ga、Y和La等元素，與工作區內裂隙充填型鈷多金屬礦關系密切。

1.4 區域地球化學特征

1:20萬化探資料反映，區域內所圈定的綜合異常分布廣泛，木頭溝一帶鈷多金屬礦就位于As-7綜合異常內，該異常主要元素組合為W、Sb、B、Be、Bi、Ti、V、Ni、Co、Zn等。針對該異常進行查證工作時，發現在石英脈、破碎大理巖中Au、Cu、Co元素含量相對較高。

異常處于北西向區域控礦斷裂帶內，于木頭溝一帶出露的寬約300m，長約5km。且該異常形態受斷裂與脈巖控制，規模較大，異常存在可靠，為礦致異常。根據異常特征及地質背景來看，成礦潛力較大[4,5]。

圖1 甘肅省木頭溝一帶區域地質礦產簡圖

1.5 區域重砂異常特征

1:20萬張掖幅區域地質測量報告，區域內已發現的重砂礦物有曲晶石、磷灰石、毒砂、白鎢礦、方鉛礦、辰砂、黑色金紅石等。1:20萬張掖幅基巖光譜成果顯示，研究內東樂大口及東樂小口鐵礦點處基巖光譜分析普遍反映有較高的Mn、Co、Ba、Ni、Zn等元素，據此分析，在本研究區范圍內找到鈷多金屬礦的可能性極大[6]。

2 礦區地質特征

2.1 賦礦地層巖性

研究區出露地層主要為龍首山巖群（Pt1L）、薊縣系墩子溝組下段（JxD1）、震旦系韓母山群下段（ZH1）、石炭系羊虎溝組（Cy）及第四系（Q），地層走向為北西-南東向，呈條帶狀展布(圖2)。賦礦地層為震旦系韓母山群下段，巖性為千枚巖、黑云斜長混合巖、變質砂巖、絹云千枚巖、結晶灰巖、碎裂巖、粗砂巖、粉砂質板巖、變粉砂巖及硅質結晶灰巖等。

2.2 控礦構造

研究區總體構造線展布方向與區域構造線一致為NW向，褶皺構造隸屬于龍首復式向斜的南翼，在研究區為一單斜構造。研究區內斷裂構造發育，主要由北西西向、北西向、北東向向三組斷裂組成（表1）。其中北西西向斷裂為區域斷裂，是區內的主要控礦構造，北西向、北東向斷層皆為北西向斷裂的低序次斷裂，是區內主要的導礦和容礦構造。斷裂為礦液的運移提供通道，鈷礦化產在破碎帶中，即斷裂形成早于成礦前，礦液沿斷裂運移、沉淀、富集。

2.3 侵入巖

研究區內華力西期中酸性侵入巖發育，規模較大的為直溝南巖體和龍首山山脊巖體，其他巖脈主要發育在龍首山南坡的圍巖裂隙中，巖性主要為花崗巖脈、花崗閃長巖脈、長英巖脈、石英鈉長巖脈及石英脈等，多沿斷裂帶侵入，具似斑狀結構、碎裂結構，產狀為巖基、巖枝、巖脈，展布方向主要為北西向，巖脈的侵入為成礦提供了部分熱源和物源，并有貫通熱液上升通道的作用，后期熱液活動形成該區鈷礦化[7]。

2.4 礦化蝕變特征

研究區內礦體產出于華力西期磚紅色花崗巖外接觸帶，受北西西向擠壓破碎帶影響，區內巖石往往在區域變質作用的基礎上，疊加了熱液和動力變質作用，圍巖蝕變及礦化蝕變也多與之相關。在斷裂帶附近巖石發生破碎或發生糜棱巖化，常具褐鐵礦化、赤鐵礦礦化、水錳礦化、硅化、綠泥石化、高嶺土化、碳酸鹽化等蝕變。且往往在底序次斷裂交匯部位礦化蝕變較強。

表1 研究區斷層特征表

圖2 木頭溝地質簡圖

2.5 礦體特征

研究區內鈷礦體主要產于北西向擠壓破碎帶中，該組破碎帶地表出露長0.3km～1.1km，寬15m～65m。破碎帶內發育有北西向、北東向裂隙，鈷礦體產狀、形態嚴格受斷裂裂隙控制，在裂隙交叉部位往往形成較大礦體。礦體形狀脈狀、雞窩狀、不規則狀，總體呈北西向展布。

通過前期踏勘檢查，區內初步圈定鈷礦體11條，嚴格受北西向斷裂帶控制。其中Co2、Co7、Co9、Co10礦體規模較大，總體呈北西向展布，其特征如下：

Co2礦體：長122m，厚度3.2m～4.5m，單工程平均品位0.025×10-2～0.097×10-2，礦體傾向北東，傾角55°～60°。礦體內TFe品位18.60%～47.00%，Mn品位0.897%～3.77%，Ni品位0.051%～0.138%。

Co7礦體長82m，厚度1.2m～1.7m，單工程平均品位0.02%～0.031%，礦體傾向南西，傾角80°。礦體內TFe品位9.30%～27.92%，Mn品位0.630%～2.180%，Ni品位0.026%～0.067%。

Co9礦體長179m，厚度5.2m～5.4m，單工程平均品位0.068×10-2，礦體傾向北東，傾角75°。礦體內TFe品位13.35%～54.67%，Mn品 位1.020%～4.200%，Ni品 位0.053%～0.186%。

Co10礦體長180m，厚度3m～3.2m，單工程平均品位0.077×10-2，礦體傾向南西，傾角55°。礦體內TFe品位13.00%～35.43%，Mn品 位0.686%～3.610%，Ni品 位0.067%～0.228%。

礦體頂底板圍巖主要為灰色硅質結晶灰巖、鐵染硅質灰巖、灰黑色千枚巖等(圖3)。礦石類型主要有褐鐵礦赤鐵礦石、含錳褐鐵礦石、角礫狀褐鐵礦及鐵染千枚巖。礦石礦物主要有褐鐵礦、赤鐵礦、水錳礦、軟錳礦[8]。礦石結構主要為壓碎結構，次為交代結構。礦石構造以塊狀、蜂窩狀、碎裂狀構造為主，次有角礫狀構造、細脈—網脈狀構造等。

3 礦床成因及找礦標志

3.1 礦床成因

研究區內中酸性侵入巖發育，侵入巖沿斷裂帶侵入，多具似斑狀結構、碎裂結構，產狀為巖基、巖枝、巖脈，展布方向主要為北西向，巖脈的侵入為成礦提供了部分熱源和物源，并有貫通熱液上升通道的作用，后期熱液活動形成該區鈷礦化。

研究區內斷裂構造發育，其中北西西向斷裂為區域斷裂，是區內的主要控礦構造，北西向、北東向斷層皆為北西向斷裂的低序次斷裂，是區內主要的導礦和容礦構造。斷裂為礦液的運移提供通道，鈷礦化產在破碎帶中，即斷裂形成早于成礦前，礦液沿斷裂運移、沉淀、富集[9]。

由于斷裂的多期次活動和巖脈的貫入，致使圍巖發育不同程度、不同類型的蝕變，區內圍巖蝕變主要為褐鐵礦化、赤鐵礦、硅化、水錳礦化，且往往在底序次斷裂交匯部位圍巖蝕變較強。

綜合上述，初步認為礦床成因類型為熱液裂隙充填型。

圖3 研究區內主要礦石類型

3.2 找礦標志

結合前期踏勘檢查成果，初步分析工作區鈷多金屬礦找礦標志為：

（1）斷裂破碎帶：工作區位于龍首山復式向斜南翼，受區域性北西西向斷裂破碎帶控制的次一級北西向斷裂破碎帶對礦質運移和沉淀提供通道和沉淀場所，鈷多金屬礦化體主要受近北西向裂控制。北西向斷層破碎帶可做為找礦的直接標志。

（2）礦石類型：工作區內鈷多金屬礦主要伴生于褐鐵、赤鐵礦中，褐鐵、赤鐵礦礦石類型主要有褐鐵、赤鐵礦礦石、含錳褐鐵礦礦石和角礫狀褐鐵礦及鐵染千枚巖。金屬硫化物礦石或含礦轉石，可做為找礦的直接標志。

（3）圍巖蝕變：圍巖蝕變以熱液蝕變為主，有褐鐵礦化、赤鐵礦化、水錳礦化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化等，其中褐鐵礦、赤鐵礦化、水錳礦化、硅化、與鈷礦化關系密切。圍巖蝕變可做為找礦的間接標志。

4 找礦前景分析與探討

研究區大地構造位于華北地塊之阿拉善地塊龍首山裂谷帶，地層區劃屬華北地層大區阿拉善地層區，震旦系韓母山群為區內主要賦礦地層，巖性主要為千枚巖、硅質灰巖、砂質千枚巖、礫狀灰巖、板巖、薄層灰巖及二云石英片巖等。區內華力西期中酸性侵入巖較為侵入巖較為發育，侵入巖內伴有Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Ti、V、Zr、Sr、Ga、Y和La等元素，與工作區內裂隙充填型鈷多金屬礦關系密切。

工作區成礦區劃屬龍首山鎳、銅、鈷、鉑族、鉛鋅、鐵錳、磷、鈾成礦帶，區內礦產發育，種類多，尤以黑色金屬、非金屬、煤等礦點為主。已發現有黑山頭鐵礦、清水溝鐵礦、三岔溝赤磁鐵礦、三岔赤褐鐵礦、毛虎墩褐鐵礦、獨峰頂赤鐵礦等，主要成因類型為與中酸性侵入巖有關的熱液裂隙充填型礦床，成礦地質條件良好。

通過對研究區內地質特征進行研究，結合前期已發現的礦化線索進行分析可知，木頭溝一帶工作區工作程度低，成礦條件好，具有較大的鈷及多金屬礦找礦前景：

（1）1:20萬張掖幅資料顯示東樂大口褐鐵礦點中伴生Mn、Co、Ni、Zn及稀有元素等，Co0.01%～0.1%，個別達0.284%；Mn0.1%～5%，個別達8.33%；Ni0.01%～0.5%。指示研究區內具有形成鈷多金屬礦礦床潛力。

（2）經前期工作，已發現11條鈷礦體，初步提交了1處鈷多金屬礦找礦靶區，通過進一步地質勘查工作，有望取得較大找礦突破。

（3）目前勘查區內已開展了1:1萬、1:2.5萬土壤測量工作，后期依據土壤測量成果及時開展異常查證工作，有望進一步擴大礦體規模，提交1處小型鈷多金屬礦勘查基地。