甘肃老虎山东铁矿Ⅲ矿带地质特征及找矿意义

王宇昊，高志杰

(甘肃省地质调查院，甘肃 兰州 30000）

1 概述

老虎山东铁矿位于金塔县北东26°方向72km处，矿床从2005 年起做过普查及详查工作，在Ⅲ矿带圈定出碎裂硅板岩型铁矿体3 条（Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3），但对Ⅲ号矿体的控制程度较低。2019 年进行补充详查工作，圈出Ⅲ-4、Ⅲ-4-1 补充详号矿体，本文通过对老虎山东铁矿Ⅲ矿带的地质特征、地球物理特征及深部工程所揭露的矿体特征的综合研究，探讨对老虎山东铁矿的成因及其对同类型铁矿的找矿指导意义。

2 区域地质概况

区域构造上工作区位于塔里木板块-塔里木盆地（克拉通）-敦煌地块-柳园裂谷带[3]（如图1 所示），经历过多期碰撞造山、岩浆活动以及构造叠加，广泛发育有褶皱、断裂、韧脆性剪切带等变形构造及各种构造形迹，具有优越的成矿地质条件[4]，发育有小独山-白山堂W-Au（Ag）-Cu (Pb-Zn)-Fe-Mo-Cr-REE-菱镁矿-萤石成矿带[5]。

图1 老虎山东铁矿构造图

区域地层主要由长城纪古硐井群（ChG）、蓟县纪平头山组（Jxp）、石炭纪红柳园组（C1h）和干泉组(Cg)、白垩纪新民堡群（Kx）及第四系组成。研究区岩浆活动强烈，长城纪古硐井群、蓟县纪平头山组及石炭纪红柳园组和干泉组中的侵入岩极为发育，以华力西期中-酸性岩体为主，呈小岩脉或岩株状出露；其次为基性及超基性侵入体，呈小岩体及岩脉产出，岩性以花岗闪长岩、角闪石辉长岩、石英闪长岩、二长花岗岩及正长花岗岩为主。侵入岩总体呈带状展布，成岩时代延续，从太古宙到三叠纪均有出露，显示明显的旋回性和多期次性。火山岩主要发育于石炭纪红柳园组和干泉组中，呈近东西向带状或以残留体分布，岩性主要为溢流相流纹岩、英安岩、安山岩和爆发相火山碎屑岩。

区域上内生矿产多分布在岩体与地层的接触带附近并以发育矽卡岩型铁、铅锌矿化点为特征。长城纪古硐井群是中低温热液型铜矿、沉积变质型铁矿的主要赋矿地层。区内主要构造为北西—南东向展布的断裂，该组断裂带控制了不同时代的地质体的分布及岩浆活动，也是本区非常重要的控矿构造。断裂破碎带既是成矿热液运移提供了通道，同时为成矿物质的富集、沉淀提供了空间。侵入岩呈带状展布，岩石类型复杂，从基性-中酸性均有产出，以志留纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪岩体为代表。晚期岩浆热液作用致使Pb、Fe、Mn、Cu、Zn、S 等成矿物质在岩体裂隙上部发生铜、铁等矿化。总之，后侵入的基性岩导致形成磁铁矿化，而中酸性岩控制铁铜、钨、锡矿化，如白山堂斑岩型铜-铅矿[6]。

3 矿区地质特征

3.1 地层

老虎山东铁矿Ⅲ矿带出露地层单一，为长城纪古硐井群上岩组（ChG2）（如图2 所示），地层在工作区北东部出露最多，向矿区北侧外围延伸，走向与区域构造线方向近于一致，是勘查区主要的赋矿层位。地层总体为一单斜构造，倾向南西，倾角变化较大，一般为28°～61°之间。古硐井群上岩组为一套浅变质的浅海相陆源碎屑岩，局部夹有灰岩透镜体，多被石炭纪花岗闪长岩体所破坏，局部以残留体形式存在。地层岩性主要有板岩、灰岩及少量的硅质灰岩，其中灰岩为Ⅲ矿带主要赋矿岩性。

图2 老虎山东铁矿Ⅲ矿带矿区地质图

板岩，大面积出露于Ⅲ矿带，以粉砂质板岩为主，呈北西-南东向展布，岩石板理平整、密集，裂隙发育，沿板理面及裂隙充填较多的石英细脉,可见星点状黄铁矿。岩石发育弱硅化和黄铁矿化，局部绿泥石化、褐铁矿化。含铁泥质—粉砂质板岩是主要的赋矿围岩，主要分布在Ⅲ矿带铁矿体两侧。

灰岩，为Ⅲ矿带的主要赋矿岩石，总体呈北东-南西向展布，以透镜状夹层分布在板岩中，长约1 km，厚30～80m 之间，矿区东侧及南侧灰岩被花岗闪长岩侵入，发生褐铁矿化、赤铁矿化、硅化。

硅质灰岩，主要分布在矿区的南部，以透镜状夹层分布在板岩中，呈北西-南东向展布，向南侧延伸出矿区。

3.2 岩浆岩

Ⅲ矿带内侵入岩主要为石炭纪中细粒花岗闪长岩，呈岩基、岩珠、岩枝状侵入长城纪古硐井群上岩组中。矿区还分布有少量的闪长岩脉、长英质脉及辉绿岩脉。

3.3 构造

矿物构造主要为F5 和F6 两条断层。F5 位于Ⅲ矿带内，为北东向平移断层，延断层两侧岩性不一致且岩石较为破碎，对Ⅲ带内号矿体有明显的错断，走向约20m，长约60m；F6 断层为一性质不明断层，走向近东西。

3.4 围岩蚀变

Ⅲ矿带内围岩蚀变现象普遍存在，为重要的矿床成因指示因素和最明显的找矿标志。主要蚀变有硅化、碳酸盐化、黄铁矿化、绢云母化、褐铁矿化、绿泥石化。

硅化主要分布于矿体及其围岩中，在矿带内形成大小不等的石英细脉，是矿区内一种重要的蚀变类型，对找矿有很好的指示作用；碳酸盐化也较为普遍，多呈白云石或方解石细脉状或薄膜填充在岩石裂隙中，并交代岩石中的铁、镁矿物；黄铁矿化广泛分布在矿体顶、底板的板岩中；绿泥石化以细小纤维状、鳞片状矿物集合体形式分布于岩石的节理和裂隙面上，多见于铁矿体顶底板板岩中；绢云母化以细小鳞片状矿物分布于板岩表面。

3.5 容矿地层特征

Ⅲ矿带铁矿体分布于古硐井群上岩组，地层局部被第四系覆盖。容矿地层岩性主要为含铁粉砂质板岩及少量硅质及碳质板岩，顶、底板的板岩发生碎裂化，矿体层位稳定，与围岩界线清晰（如图3所）。

图3 Ⅲ矿带64 号勘探线剖面图

3.6 矿区地球物理特征

在Ⅲ矿带开展了1:5000 高精度磁测工作，总结了与矿化有关地质体的分布特征和空间产出特征。为了物探成果的推断解释，本次高精度磁测工作对区内各类岩（矿）石进行磁性参数进行了测定，测定结果见表1。测定的岩石磁化率统计结果可以看出，铁矿石的磁化率变化范围较大，为4～52822（1282-5SI），其他的岩石的磁化率的平均值都比较小，属无磁性物质。

表1 工区岩矿石磁性参数测定统计结果表

高精度磁测工作在矿区共发现磁异常4 处，其中异常编号为C7 的磁异常体很好的对应于铁矿体出露位置（如图4 所示），异常位于测区中部302 线116 点附近，为一正负伴生的异常，异常梯度较大，正负异常均呈近圆形展布，圆形半径约70m，异常范围为-165.25 nT～+377.57nT。

图4 Ⅲ矿带△T 异常剖面图

对Ⅲ矿带302 线（该测线穿过C7 异常）进行2.5D 拟合反演计算（如图5 所示），结果显示共存在3 个磁性异常体。1 号异常体顶面中心位置位于112点上，有效磁化强度Js=kT=1.0A/m，磁倾角I=67T，磁性体为北倾的薄板状体，顶板埋深约5m，向下延伸约170m，该异常体对应与Ⅲ该异号铁矿体。2 号异常体顶面中心位置位于116 点上，有效磁化强度Js=kT=10.0A/m，磁倾角I=60T，磁性体为陡倾的薄板状体，顶板埋深约5m，向下延伸约170m，该异常体对应于Ⅲ该异、ⅢⅢ异号铁矿体。3 号异常体面积大、范围广，有效磁化强度Js=kT=0.8A/m，磁倾角I=60T，该异常体与弱磁性的花岗闪长岩体相对应。

图5 302 线△T 异常2.5D 拟合反演结果图

4 矿床地质特征

4.1 矿体特征

Ⅲ矿带岩石组合为粉砂质板岩、灰岩及硅质灰岩，矿化带宽约100m，长约350m，呈带状展布，东部被石炭纪二长花岗岩体侵入，在56 勘探线以西逐渐尖灭。矿带内共圈定磁菱铁矿体5 条，矿体主要赋存于长城纪古硐井群上岩组灰岩中，矿体产状与地层产状一致。矿体呈似层状、透镜状产出，具膨大收缩的特征，总体呈北东-南西向展布，倾向156展-1726，倾角32°～56°。经槽探揭露、钻探控制，矿体长32～280m，矿体平均厚度1.02～2.58m，矿体（TFe）平均品位为24.24%～36.06%。顶底板围岩主要为细晶灰岩，局部为炭质板岩；矿体与顶底板围岩界线清晰，层位稳定。

4.2 矿石特征

Ⅲ矿带磁菱铁矿矿石中金属矿物主要为菱铁矿、磁铁矿，微量黄铁矿、胶状黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、褐铁矿、黄铜矿、蓝辉铜矿等。脉石矿物主要为石英、白云石及方解石，其次为普通角闪石、黑云母、普通辉石、绿泥石，含少量磷灰石、榍石、锆石等。矿石的矿物组分见表2。

表2 加矿带矿石主要矿物组成定量/%

矿石类型为碳酸盐型磁菱铁矿矿石，灰-灰白色，显微-细粒粒状变晶结构，浸染状构造、层状构造。矿石矿物主要是菱铁矿、磁铁矿及少量黄铁矿，脉石矿物主要是方解石、少量石英、白云石、及粘土矿物等杂质。标本滴30%稀盐酸微弱起泡，且碎屑灼烧后显示较强磁性。地表有少量氧化矿分布，呈黑褐色，粉末状-胶状结构，显微粒状变晶结构，层状构造，浸染状构造。矿石中菱铁矿、磁体矿多氧化成褐铁矿，但氧化带不发育，氧化矿较少。

5 矿床成因探讨

Ⅲ矿带铁矿体主要赋存于长城纪古硐井群上岩组中，为一套浅海相碎屑岩—碳酸盐岩。矿体呈似层状、透镜状产出，与围岩产状一致，其形态随围岩形态变化而变化或随着围岩尖灭而尖灭，围岩蚀变弱，且在少量原生矿石中见条带状等原生层状构造，沉积特征明显。矿石矿物成分较简单，金属矿物主要为菱铁矿、磁铁矿，脉石矿物主要为方解石、石英、粘土等。化学成分中Fe2O3、FeO、SiO2、Mn 含量较高，而Al2O3、MgO、Na2O、K2O 及P2O5含量较低，说明沉积作用强，为沉积成矿作用的特征[7]。在详细分析前人资料的基础上，结合勘查成果，认为Ⅲ矿带矿床成因是浅海相沉积变质型铁矿床。

6 结论

老虎山东铁矿地处塔里木陆块东段，强烈的构造运动和岩浆活动，为成矿提供了热源、物源和储存、富集的空间，以及适合的物理、化学条件，使该区成为矿化集中区。通过对老虎山铁矿Ⅲ矿带区域地质背景、矿区地质特征、矿床地质特征、地球物理特征及矿床成因的讨论，总结对同类型铁矿的找矿标志及找矿方向指导意义，得出以下结论：

（1）研究区内生矿产多分布在岩体与地层的接触带，长城纪古硐井群灰岩是中低温热液型铜矿、沉积变质型铁矿的主要赋矿地层也是直接的找矿标志。

（2）成矿受构造、地层、花岗闪长岩共同控制，侵入岩为成矿物质的运移提供了通道和动力。

（3）已知矿体位于高精度磁法测量正负伴生的异常值中间，异常梯度较大，在后期找矿中，磁法测量对这类矿体的指示作用明显，磁法测量异常值对找矿有重大的指示意义，磁铁矿可作为找矿标志。