甘肅鏡鐵山鐵礦找礦前景研究

陳治國，郭少豐通信作者，田宏海，王東華

1.甘肅鏡鐵山礦業有限公司，甘肅嘉峪關，735101；2.中國地質調查局發展研究中心，北京，100037； 3.自然資源部礦產勘查技術指導中心，北京，100037

0 引言

鐵礦是國家戰略性礦產，在國民經濟發展中起到重要作用。甘肅鏡鐵山鐵礦是酒鋼集團主要礦山，我國著名鐵礦山之一，礦山的主要勘查工作集中在20世紀50-80年代，目前保有資源儲量以目前穩產產量計算，可供開采十年左右，因此，礦山的深部及外圍找礦工作迫在眉睫，找礦成功與否將對酒鋼集團以及西部地區鋼鐵產量的穩定起到至關重要作用。

1 概況

鏡鐵山鐵礦位于甘肅省嘉峪關市西南約60km處，屬張掖市肅南裕固族自治縣管轄，但鏡鐵山礦相對獨立，是酒鋼集團直屬礦山。該礦是1955年根據群眾報礦而發現（《中國礦床發現史·甘肅卷》，1996），1956-1958年由西北地質局634隊（后改稱甘肅省地質局鏡鐵山地質隊）進行勘探，提交了樺樹溝、黑溝礦區地質勘探報告以及外圍礦區普查報告，鐵礦遠景儲量達8億多噸[1]，奠定了鏡鐵山礦作為重要鐵礦資源基地的基礎。1982-1988年，冶金工業部西北地質勘查局五隊對樺樹溝鐵礦床進行補勘過程中，在V礦體（現在認為是Ⅰ礦體西延）及其底板巖石中發現了中型規模的銅礦床。銅礦體被認為與鐵礦床共生，由此提出“上鐵下銅”成礦模式，引起了各界的關注和高度重視[2]。

2 地質背景

鏡鐵山鐵礦位于北祁連山鐵-銅-金-鎢-鉬金屬成礦帶，位于秦祁昆巨型多旋回造山帶中段，區域上斷裂構造發育，以北西走向為主（圖1），如鏡鐵山—斑賽爾山北斷裂帶、托來山斷裂帶等。北祁連西段巖漿巖發育，巖石類型較全，超基性至堿性皆有出露，其中以中酸性、酸性巖體分布較廣，規模大，其次是基性、超基性巖體。礦區以北大河為界，分為樺樹溝和黑溝兩個礦區，鐵礦體主要賦存于鏡鐵山群中，鏡鐵山群分為上、下兩個組，上巖組以碳酸鹽巖為主，由灰-灰黑色灰巖、白云質灰巖和泥質灰巖、白云巖夾粉砂巖、板巖及礫巖透鏡體所組成；下巖組以千枚巖為主，夾鐵礦體和石英巖，千枚巖又分為黑色千枚巖、灰綠色千枚巖、鈣質千枚巖、碳質千枚巖、石英絹云母千枚巖等，主要礦物成分均為絹云母和石英。鐵礦體主要為一種特殊的條帶狀鐵建造，鐵礦石中金屬礦物以鏡鐵礦、菱鐵礦為主，其次含少量磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、褐鐵礦、孔雀石，脈石礦物以紅色鐵碧玉（也稱碧玉）為主，次要礦物為白云石、方解石、重晶石、綠泥石、絹云母和鐵白云石等[3]。

依據礦石中礦物的自然組合及結構、構造特征，將礦石劃分為碧玉鏡鐵礦礦石、碧玉菱鐵礦礦石、碧玉菱鐵礦鏡鐵礦礦石、碧玉鏡鐵礦菱鐵礦礦石和碧玉褐鐵礦礦石五種類型，各礦石類型相互逐漸過渡，無明顯界限。根據礦上況實際開采情況，有些鐵質千枚巖TFe含量可達30%左右，高于邊界品位TFe20%，已達礦石級，因此郭少豐[4]于2012年博士后出站報告中，增加了一種：鐵質千枚巖型。

3 成因探討

1956-1958年西北地質局634隊提交樺樹溝礦區報告時，有學者認為鏡鐵山鐵礦為火山熱液沉積鐵礦，命名為“鏡鐵山式鐵礦床”。1982-1988年，冶金工業部西北地質勘查局五隊對樺樹溝鐵礦床進行補充勘探，補勘過程中，在V礦體（現在認為是Ⅰ礦體西延）及其底板巖石中發現了已構成中型規模的銅礦床，引發了地學界對該礦的研究熱潮。楊化洲等[2]認為是海相陸源-遠火山源變質同生沉積鐵礦床(簡稱變質沉積鐵礦床)，劉華山等[5]認為是海底噴氣沉積成因礦床。楊建民等[3]、毛景文等[6]認為鏡鐵山鐵礦屬于Sedex型礦床。楊化洲等[2]、毛景文等[6]、薛春紀等[7]認為銅礦床是與鐵礦床是同生的沉積礦產，而不少學者通過研究認為銅礦床與鐵礦床非同生，而是后期形成的。

2010-2012年本文通信作者在鏡鐵山從事博士后研究工作期間，發現與鐵礦成礦關系密切的頂板圍巖——黑色千枚巖具有火成巖特征，鐵礦體具斷層控礦特點，結合前人所測成礦溫度在280℃至340℃之間（表1、表2），提出鏡鐵山鐵礦不是沉積礦產，可能是與中、基性巖有關的熱液變質鐵礦[8]。該認識將改變鏡鐵山鐵礦及周邊礦床的原有找礦模式，從尋找層位為主變成尋找成礦、控礦構造為主，打開深部找礦空間。該觀點目前還存在爭議，Shaofeng Guo[9]等于2020年10月在SCIE檢索系統收錄的英文期刊《European Journal of Remote Sensing》上在線發表了《地球冷凝演化初論》，該文通過大量的野外證據提出：人們原來普遍認為的沉積巖，如砂巖、碳酸鹽巖等并非沉積作用形成，而是具有巖漿巖特征，結合鮑文反應系列原理，推斷地球是從高溫到低溫逐漸演化，在演化過程中通過結晶分異作用形成了不同的巖石系列，凝結成了：高熔點金屬→超基性巖→基性巖→中性巖→酸性巖→砂巖→碳酸鹽巖→泥巖→冰……巖石系列，這從另一側面證明鏡鐵山鐵礦不是沉積的，可能是與中、基性巖有關的熱液變質鐵礦。

表1 柳溝峽鐵礦包裹體均一溫度、鹽度、密度表[6]

表2 大柳溝鐵礦包裹體均一溫度、鹽度、密度表[6]

4 找礦前景

1958年西北地質局634隊提交樺樹溝礦區報告時，認為鏡鐵山鐵礦為火山熱液沉積鐵礦，1974-1976年甘肅冶金地質勘探四隊對樺樹溝西段Ⅱ礦體進行補充勘探，提出礦區西部是一向斜構造，使西部鐵礦石儲量有較大幅度增長，在后來的補勘工作中，樺樹溝礦區和黑溝礦區均采用向斜觀點，向斜的觀點沿用至今（圖2a），受向斜觀點限制，截至目前鏡鐵山礦未進行過深部鐵礦探礦，并且有部分礦體已經閉坑。根據最新研究成果，郭少豐等[8]認為鏡鐵山鐵礦為熱液變質鐵礦，礦體受斷層、斷裂控制，并非向斜，鐵礦體可向下延伸（圖2b），因此有必要進行深部風險探礦，打開向下找礦空間。根據礦山實際開采情況以及研究成果，可首先在樺樹溝東區12-22勘探線之間（圖1）2655水平以下為區域，利用地質、物探、鉆探等手段，結合硐內水文地質情況[10]，開展以鐵礦為主，兼顧其他伴生金屬進行深部風險探礦，就此打開深部及外圍找礦空間，深部有找礦重大突破的可能，如驗證深部有鐵，預計可為鏡鐵山礦新增鐵礦資源量5億噸左右。

5 結語

鏡鐵山鐵礦成因研究較多，爭議較大，總結起來分為兩大類：沉積型和熱液型。沉積型自1958年提出，至今仍然是主流觀點，根據沉積觀點得出的向斜構造，仍然是目前找礦、采礦的依據，但向斜觀點嚴重制約了深部找礦，因此，有必要依據最新研究成果，進行深部風險探礦，驗證鐵礦體是否真的是向斜，如驗證不是，意義重大，將打開鏡鐵山及外圍深部找礦空間，不僅能為鏡鐵山礦新增鐵礦資源量5億噸左右，同時還將改變全國同類型鐵礦找礦方向，開啟新一輪鐵礦找礦高潮。