甘肃省龙首山西段木头沟一带钴多金属矿地质特征及找矿前景

李学册，段保平，马 原

（甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730050）

木头沟钴多金属矿位于甘肃省山丹县北西48公里处，地处华北地块之阿拉善地块龙首山裂谷带内，龙首山镍、铜、钴、铂族、铅锌、铁锰、磷、铀成矿带，成矿地质条件优越。该矿床系2018年甘肃省地矿局第三勘查院在开展东乐大口褐铁矿点调查时发现，通过2019年进一步踏勘检查，新发现一处钴多金属找矿靶区[1]。笔者通过对矿区地质特征进行研究，总结褐铁矿点中钴、锰等伴生元素的赋存与分布特征，在此基础上分析其找矿前景，指明进一步找矿方向，以期对后期该类型找矿具有指导意义。

1 区域地质背景

1.1 区域地层

研究区内地层区划隶属阿拉善地层区之龙首山地层分区，出露地层由老到新有古元古代的龙首山岩群，早元古代的墩子沟群、韩母山群，晚古生代的石炭纪羊虎沟组、臭牛沟组，中生代白垩纪金刚泉组、庙沟组及第四系。其中震旦纪地层分布最为广泛，与区内成矿联系最为紧密[2]。区域地层总体展布方向为北西西向、北西向，与区域构造线方向基本一致（图1）。

1.2 区域构造

研究区大地构造位置处于阿拉善地块的龙首山裂谷带，南界为龙首山南缘断裂，北界被潮水盆地覆盖。裂谷带总体走向呈NW-SE向。自新太古代以来，经受过多期构造运动，形成了广布工作区的北西西向区域断裂和形态复杂的褶皱构造。区域构造线方向NWW-SEE。结晶基底多改造成带状无序的构造片岩，并发育韧性剪切带、伸展、推覆构造体系，使区域内褶皱、断裂构造及挤压破碎带十分发育，特别是龙首山南侧组成的区域性的复式向斜构造，断裂构造及挤压破碎构造也比较发育，构造线的展布方向为北西西向。

1.3 侵入岩

区域侵入岩较为发育，岩石种类简单，主要为酸性岩，有少量的中性岩及中酸性岩石。岩体产状有岩基、岩株及岩枝等，岩性主要为花岗岩、花岗闪长岩、石英正长岩等[3]。侵入活动主要是在加里东中期及华力西期，以华力西期侵入岩最为发育，该期次花岗岩内伴有Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Ti、V、Zr、Sr、Ga、Y和La等元素，与工作区内裂隙充填型钴多金属矿关系密切。

1.4 区域地球化学特征

1:20万化探资料反映，区域内所圈定的综合异常分布广泛，木头沟一带钴多金属矿就位于As-7综合异常内，该异常主要元素组合为W、Sb、B、Be、Bi、Ti、V、Ni、Co、Zn等。针对该异常进行查证工作时，发现在石英脉、破碎大理岩中Au、Cu、Co元素含量相对较高。

异常处于北西向区域控矿断裂带内，于木头沟一带出露的宽约300m，长约5km。且该异常形态受断裂与脉岩控制，规模较大，异常存在可靠，为矿致异常。根据异常特征及地质背景来看，成矿潜力较大[4,5]。

图1 甘肃省木头沟一带区域地质矿产简图

1.5 区域重砂异常特征

1:20万张掖幅区域地质测量报告，区域内已发现的重砂矿物有曲晶石、磷灰石、毒砂、白钨矿、方铅矿、辰砂、黑色金红石等。1:20万张掖幅基岩光谱成果显示，研究内东乐大口及东乐小口铁矿点处基岩光谱分析普遍反映有较高的Mn、Co、Ba、Ni、Zn等元素，据此分析，在本研究区范围内找到钴多金属矿的可能性极大[6]。

2 矿区地质特征

2.1 赋矿地层岩性

研究区出露地层主要为龙首山岩群（Pt1L）、蓟县系墩子沟组下段（JxD1）、震旦系韩母山群下段（ZH1）、石炭系羊虎沟组（Cy）及第四系（Q），地层走向为北西-南东向，呈条带状展布(图2)。赋矿地层为震旦系韩母山群下段，岩性为千枚岩、黑云斜长混合岩、变质砂岩、绢云千枚岩、结晶灰岩、碎裂岩、粗砂岩、粉砂质板岩、变粉砂岩及硅质结晶灰岩等。

2.2 控矿构造

研究区总体构造线展布方向与区域构造线一致为NW向，褶皱构造隶属于龙首复式向斜的南翼，在研究区为一单斜构造。研究区内断裂构造发育，主要由北西西向、北西向、北东向向三组断裂组成（表1）。其中北西西向断裂为区域断裂，是区内的主要控矿构造，北西向、北东向断层皆为北西向断裂的低序次断裂，是区内主要的导矿和容矿构造。断裂为矿液的运移提供通道，钴矿化产在破碎带中，即断裂形成早于成矿前，矿液沿断裂运移、沉淀、富集。

2.3 侵入岩

研究区内华力西期中酸性侵入岩发育，规模较大的为直沟南岩体和龙首山山脊岩体，其他岩脉主要发育在龙首山南坡的围岩裂隙中，岩性主要为花岗岩脉、花岗闪长岩脉、长英岩脉、石英钠长岩脉及石英脉等，多沿断裂带侵入，具似斑状结构、碎裂结构，产状为岩基、岩枝、岩脉，展布方向主要为北西向，岩脉的侵入为成矿提供了部分热源和物源，并有贯通热液上升通道的作用，后期热液活动形成该区钴矿化[7]。

2.4 矿化蚀变特征

研究区内矿体产出于华力西期砖红色花岗岩外接触带，受北西西向挤压破碎带影响，区内岩石往往在区域变质作用的基础上，叠加了热液和动力变质作用，围岩蚀变及矿化蚀变也多与之相关。在断裂带附近岩石发生破碎或发生糜棱岩化，常具褐铁矿化、赤铁矿矿化、水锰矿化、硅化、绿泥石化、高岭土化、碳酸盐化等蚀变。且往往在底序次断裂交汇部位矿化蚀变较强。

表1 研究区断层特征表

图2 木头沟地质简图

2.5 矿体特征

研究区内钴矿体主要产于北西向挤压破碎带中，该组破碎带地表出露长0.3km～1.1km，宽15m～65m。破碎带内发育有北西向、北东向裂隙，钴矿体产状、形态严格受断裂裂隙控制，在裂隙交叉部位往往形成较大矿体。矿体形状脉状、鸡窝状、不规则状，总体呈北西向展布。

通过前期踏勘检查，区内初步圈定钴矿体11条，严格受北西向断裂带控制。其中Co2、Co7、Co9、Co10矿体规模较大，总体呈北西向展布，其特征如下：

Co2矿体：长122m，厚度3.2m～4.5m，单工程平均品位0.025×10-2～0.097×10-2，矿体倾向北东，倾角55°～60°。矿体内TFe品位18.60%～47.00%，Mn品位0.897%～3.77%，Ni品位0.051%～0.138%。

Co7矿体长82m，厚度1.2m～1.7m，单工程平均品位0.02%～0.031%，矿体倾向南西，倾角80°。矿体内TFe品位9.30%～27.92%，Mn品位0.630%～2.180%，Ni品位0.026%～0.067%。

Co9矿体长179m，厚度5.2m～5.4m，单工程平均品位0.068×10-2，矿体倾向北东，倾角75°。矿体内TFe品位13.35%～54.67%，Mn品 位1.020%～4.200%，Ni品 位0.053%～0.186%。

Co10矿体长180m，厚度3m～3.2m，单工程平均品位0.077×10-2，矿体倾向南西，倾角55°。矿体内TFe品位13.00%～35.43%，Mn品 位0.686%～3.610%，Ni品 位0.067%～0.228%。

矿体顶底板围岩主要为灰色硅质结晶灰岩、铁染硅质灰岩、灰黑色千枚岩等(图3)。矿石类型主要有褐铁矿赤铁矿石、含锰褐铁矿石、角砾状褐铁矿及铁染千枚岩。矿石矿物主要有褐铁矿、赤铁矿、水锰矿、软锰矿[8]。矿石结构主要为压碎结构，次为交代结构。矿石构造以块状、蜂窝状、碎裂状构造为主，次有角砾状构造、细脉—网脉状构造等。

3 矿床成因及找矿标志

3.1 矿床成因

研究区内中酸性侵入岩发育，侵入岩沿断裂带侵入，多具似斑状结构、碎裂结构，产状为岩基、岩枝、岩脉，展布方向主要为北西向，岩脉的侵入为成矿提供了部分热源和物源，并有贯通热液上升通道的作用，后期热液活动形成该区钴矿化。

研究区内断裂构造发育，其中北西西向断裂为区域断裂，是区内的主要控矿构造，北西向、北东向断层皆为北西向断裂的低序次断裂，是区内主要的导矿和容矿构造。断裂为矿液的运移提供通道，钴矿化产在破碎带中，即断裂形成早于成矿前，矿液沿断裂运移、沉淀、富集[9]。

由于断裂的多期次活动和岩脉的贯入，致使围岩发育不同程度、不同类型的蚀变，区内围岩蚀变主要为褐铁矿化、赤铁矿、硅化、水锰矿化，且往往在底序次断裂交汇部位围岩蚀变较强。

综合上述，初步认为矿床成因类型为热液裂隙充填型。

图3 研究区内主要矿石类型

3.2 找矿标志

结合前期踏勘检查成果，初步分析工作区钴多金属矿找矿标志为：

（1）断裂破碎带：工作区位于龙首山复式向斜南翼，受区域性北西西向断裂破碎带控制的次一级北西向断裂破碎带对矿质运移和沉淀提供通道和沉淀场所，钴多金属矿化体主要受近北西向裂控制。北西向断层破碎带可做为找矿的直接标志。

（2）矿石类型：工作区内钴多金属矿主要伴生于褐铁、赤铁矿中，褐铁、赤铁矿矿石类型主要有褐铁、赤铁矿矿石、含锰褐铁矿矿石和角砾状褐铁矿及铁染千枚岩。金属硫化物矿石或含矿转石，可做为找矿的直接标志。

（3）围岩蚀变：围岩蚀变以热液蚀变为主，有褐铁矿化、赤铁矿化、水锰矿化、硅化、绿泥石化、碳酸盐化等，其中褐铁矿、赤铁矿化、水锰矿化、硅化、与钴矿化关系密切。围岩蚀变可做为找矿的间接标志。

4 找矿前景分析与探讨

研究区大地构造位于华北地块之阿拉善地块龙首山裂谷带，地层区划属华北地层大区阿拉善地层区，震旦系韩母山群为区内主要赋矿地层，岩性主要为千枚岩、硅质灰岩、砂质千枚岩、砾状灰岩、板岩、薄层灰岩及二云石英片岩等。区内华力西期中酸性侵入岩较为侵入岩较为发育，侵入岩内伴有Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Ti、V、Zr、Sr、Ga、Y和La等元素，与工作区内裂隙充填型钴多金属矿关系密切。

工作区成矿区划属龙首山镍、铜、钴、铂族、铅锌、铁锰、磷、铀成矿带，区内矿产发育，种类多，尤以黑色金属、非金属、煤等矿点为主。已发现有黑山头铁矿、清水沟铁矿、三岔沟赤磁铁矿、三岔赤褐铁矿、毛虎墩褐铁矿、独峰顶赤铁矿等，主要成因类型为与中酸性侵入岩有关的热液裂隙充填型矿床，成矿地质条件良好。

通过对研究区内地质特征进行研究，结合前期已发现的矿化线索进行分析可知，木头沟一带工作区工作程度低，成矿条件好，具有较大的钴及多金属矿找矿前景：

（1）1:20万张掖幅资料显示东乐大口褐铁矿点中伴生Mn、Co、Ni、Zn及稀有元素等，Co0.01%～0.1%，个别达0.284%；Mn0.1%～5%，个别达8.33%；Ni0.01%～0.5%。指示研究区内具有形成钴多金属矿矿床潜力。

（2）经前期工作，已发现11条钴矿体，初步提交了1处钴多金属矿找矿靶区，通过进一步地质勘查工作，有望取得较大找矿突破。

（3）目前勘查区内已开展了1:1万、1:2.5万土壤测量工作，后期依据土壤测量成果及时开展异常查证工作，有望进一步扩大矿体规模，提交1处小型钴多金属矿勘查基地。