陕西省宁陕县七里沟铁矿地质特征及成因分析

2016-09-16杜玉娥纪崇科陈星辉

西部探矿工程 2016年6期

关键词：磁铁矿铁矿薄层

杜玉娥，纪崇科，陈星辉

（西安地质矿产勘查开发院，陕西西安710100）

陕西省宁陕县七里沟铁矿地质特征及成因分析

杜玉娥*，纪崇科，陈星辉

（西安地质矿产勘查开发院，陕西西安710100）

七里沟铁矿成矿环境和古地理环境为构造裂陷沉积盆地，矿床属于海相沉积，成矿期有海底热水喷流的参与，成矿后具有后期变质变形的特点。矿床成因属海底喷流热水沉积—变质型铁矿。

七里沟铁矿；地质特征；岩相古地理；热水喷流沉积；变质型铁矿

七里沟铁矿位于秦岭主峰南坡210国道旁，宁陕县县城北40°方位65km处广货街镇沙沟村南，行政区划属陕西省宁陕县广货街镇所辖，矿区面积2.85km2。矿区位处大西沟—沙洛帐—沙沟—板房子东西成矿带上。本文拟通过深入研究该区铁矿体（带）地质体特征及其矿化富集规律、矿床成因、找矿标志，对该成矿区带取得进一步认识，进而对该区域上的找矿工作提供指导和借鉴。

1　区域地质背景

七里沟铁矿区位处秦祁昆构造域（Ⅰ）秦岭造山带（Ⅱ）南秦岭构造带（Ⅲ）东段菜子坪—柞水推覆岩片带（Ⅳ），夹持于沙沟断裂与凤镇断裂之间（见图1），北邻商丹结合带，南接旬阳坝—石瓮子滑脱推覆带。在泥盆系裂陷形成活动大陆边缘沉积盆地，沉积了泥盆系细碎屑复理石沉积建造，局部加少量碳酸盐岩。

区域出露地层为上古生界泥盆系中泥盆统牛耳川组（D2n）、池沟岩组（D2c）、中—上泥盆统青石垭组（D2-3q）、上泥盆统桐峪寺组（D3ty）、中生界白垩系下白垩统东江群（K1D）和新生界第四系全新统（Q）。岩性主要为砂岩、灰岩、板岩和大理岩，含矿地层为青石垭组（D2-3q）。区域褶皱和断裂比较发育，构造带总体走向为北西西向，除北西西向大断裂外，还发育北东向走滑断裂。区域岩浆岩发，主要是印支期东江口超单元和华力西期高桥超单元，岩性为黑云角闪二长花岗岩、黑云角闪石英二长岩、石英二长闪长岩、和石英闪长岩。此外，在广货街北大坪，有加里东期的四方台基性岩体出露，岩性为中粗粒辉长岩。

2　矿区地质特征

2.1地层

矿区内出露地层总体呈近东西向展布，由北向南由老到新为上古生界泥盆系中上泥盆统青石垭组第三岩段（D2-3q3）、上泥盆统桐峪寺组（D3ty）和新生界第四系全新统（Q）。七里沟磁铁矿矿床赋存于中上泥盆统青石垭组第三岩段（D2-3q3）中，依据其岩性组合、沉积韵律、含矿性可分为下、上2个岩性层：

（1）青石垭组第三岩段下层（D2-3q3-1）：岩性以浅灰—灰色厚层状变石英细砂岩为主，在局部地段含钙质，夹少量薄层状变石英粉砂岩，偶夹薄层状绢云石英片岩或薄层状含钙粉砂质板岩透镜体，在变石细英砂岩顶部为磁铁矿矿体。矿区内铁矿体就赋存于变石英细砂岩和上层底部白云质大理岩之间大理岩化灰岩中。

（2）青石垭组第三岩性段上层（D2-3q3-2）：岩性以浅灰—灰色薄层状变石英粉砂岩为主，偶夹薄层状变石英细砂岩透镜体或灰色薄层状绢云石英片岩透镜体，岩石片理发育，多表现为片状。在该层底部，有0～0.5m厚的白云质大理岩，由于受构造挤压和拉伸，呈不规则带状展布，厚度变化大。与铁矿体相伴产出，为矿区内的标志层。

2.2含矿地质特征

矿区含矿层位出露岩性主要为浅灰—灰色厚层状变石英细砂岩和薄层状变石英粉砂岩，含磁铁矿矿层（大理岩化灰岩），夹薄层状绢云石英片岩或薄层状含钙粉砂质板岩透镜体，组成小的韵律层式沉积，与区域上该组岩性和含矿特征相同，但岩石粒度由东向西，颗粒变粗。该组中段为东部大西沟菱铁、铅、锌，重晶石矿带。上段在鹦哥山—财神庙一带菱铁粉砂岩中见有菱铁、铅锌矿体。在区域上东部该组下段和上段为含矿层位，在矿区，由于以北岩浆侵入破坏，仅出露该组上段地层，变为条带状变石英砂岩（含磁铁矿）和薄层状变石英粉砂岩。

图1　七里沟铁矿区域地质图

2.3构造

矿区位处菜子坪—西磨沟向斜北翼。由于受区域上东西向商丹大断裂与凤镇大断裂南北向长期挤压活动和南北两侧岩浆岩侵入破坏，岩性层之间出现顺层滑动形成S1面理，以S1面理为基础，在能干性相对较弱岩层中在小揉褶现象，可发育轴面劈理S2，矿床内S2面理少见。矿区内未发现断层，所见多为表生构造节理或裂隙。

2.4岩浆岩

矿区内未见岩浆岩体，仅见石英脉（q）脉岩出露，脉体呈乳白色，主要矿物成份为石英，脉体规模宽约0.01～0.1m，长0.05～3m不等。

2.5地球物理特征

矿区内炉子沟两侧共圈定磁异常4处，可分为2个异常带。北带：位于大沟东和炉子东西两侧，为主矿体部位，走向286°～106°，宽100～200m，测量范围内长约800m，东端延出磁法测量区外，异常宽100～200m，一般强度50～200r，最大值600r。异常两侧梯降对称或南侧略陡。南带：位于炉子西侧，属主矿体沿倾向向下延伸矿体，除规模较小外，其它特征与北带相同。

2.6岩相古地理特征

矿区属秦岭造山带东段，商丹构造结合带以南，山阳—凤镇断裂以北的南部，经历了多期次的构造活动和变质变形，形成了本区复杂的地质、构造景观。

早古生代晚期加里东期构造运动，使所属大地构造区域地壳抬升隆起，沉积重心向南位移，结束了早古生代碳酸盐地台相沉积建造。

泥盆纪开始，所属大地构造区域整体以伸展拉张机制为主，裂陷形成泥盆纪活动大陆边缘沉积盆地，随着伸展拉张活动的继续，海水范围继续扩大，海水逐渐加深，加之构造运动活跃的不稳定沉积条件，沉积了一套含磁铁矿的陆源细碎屑复理石—碳酸盐岩沉积建造的牛耳川组、池沟组。

泥盆纪中—晚期，沉积环境进一步分异，各地形成了各自的成矿条件和沉积建造。青石垭岩组和桐峪寺组就是在这种沉积和构造环境影响下沉积，构成了区域上的含矿带。由于地壳的振荡活动，形成了青石垭岩组内的由粗（粉砂岩）—细（白云质灰岩）—含碎屑含磁铁矿岩层—粗（细砂岩）旋回韵律。岩石具有成熟度低，分选性差。说明物质搬运距离短，但物源复杂，比较近且沉积速率较快，构造环境不稳定，沉积环境为岛弧和活动陆缘环境，沉积条件和环境变化频繁。其陆源碎屑和成矿物质来源于南侧古陆风化物，反映了其成矿环境和古地理环境为构造裂陷沉积盆地。

野外宏观上，青石垭组、桐峪寺组中产出的条带状构造，实际上是沉积过程中粉砂—泥岩互层韵律性结构，只是这种条带经历了变质变形改造，岩石总体具S0平行S1的几何关系。青石垭组中可见大理岩、灰岩夹层，因此，青石垭组、桐峪寺组属正常沉积的砂—泥质岩，原岩为一套副变质的岩石类型。

从石炭纪开始至二叠纪，所属地块区域上相对隆升，造成缺失石炭—三叠纪地层沉积。在石炭纪晚期由于南北两大板块的进一步俯冲—碰撞造山作用地壳增厚，导致剥露抬升并伴随构造减薄伸展，形成了矿区南北两侧岩浆侵入活动和侵入岩，岩浆活动给含矿层的变质改造富集提供了大量的热源。

三叠纪，进入了以收缩走滑、斜向逆冲造山作用为主的演化阶段，即印支运动，不仅使泥盆纪及以前地层强烈褶皱隆升，结束秦岭地区海浸的历史，而且使商丹构造带发生由北向南逆冲，并伴随左行走滑，局部岩石变质达绿片岩相，矿区所属地块构造基本定型。区域上的区域热液变质作用使含矿层中的铁进一步富集成矿，围岩中的部份成矿物质在变质作用中亦进入含矿层富集。同时，构造的多期变形作用，使岩石的原始沉积构造保留甚少，变形较强，面理置换强烈，区域透入性S1面理，与原始沉积面理S0基本平行。

白垩纪—第四纪，所属地块进入了大陆地壳内部构造演化阶段，发生陆内断陷，差异性隆升，致使矿区内大部沟谷呈“V”字型，沟谷坡降较大，山陡坡陡。

3　矿体地质

3.1矿化体（带）特征

七里沟铁矿区圈出铁矿化带一条，矿化带从龙王沟口起，由东向西，至大沟西侧，展布于阴坡下、中部，由3个矿体（KⅠ-1、KⅠ-2、KⅡ）和一个矿化点相间出露组成，与地层产状一致。矿体、矿化点地表出露长度50～800m，出露宽度1.00～3.98m。矿体出露标高为1143.4～1198.6m，倾斜延深125～268m。其中KⅠ-1矿体地表总出露长度883m，在勘查内出露长度为116m，KⅠ-2矿体地表总出露长度243m，KⅡ地表出露出露长度为153m，矿化点地表出露长50m。矿体平均厚度KⅠ-1为4.94m、KⅠ-2为1.70m、KⅡ为1.31m，矿石TFe平均品位KⅠ-1为38.64×10-2、KⅠ-2为38.13×10-2、KⅡ为41.00×10-2。

矿体走向东段向东北翘起，西段向西北翘起，东、西两端都延出勘查区范围，均向南缓倾。未见断层和脉岩对矿体的破坏。矿体围岩，底板岩石为浅灰—灰色厚层状变石英细砂岩，顶板岩石为灰白色为薄层状白云质大理岩。其上为灰—深灰色薄层状变石英粉砂岩，经变质和挤压置换变形作用，片理发育，矿体与围岩界线清楚。矿体呈长条带状、长透镜状，沿走向具尖灭再现、沿倾向具膨大狭缩特点。

3.2矿石特征

3.2.1矿石矿物成分

矿石矿物主要为金属矿物、脉石矿物2种。金属矿物主要为磁铁矿，有少量赤铁矿、褐铁矿，微量黄铁矿、磁黄铁矿、菱铁矿；脉石矿物主要为白云石、铁白云石、方解石，其次为石英、白云母、绿泥石等矿物。

3.2.2矿石化学成分

矿石中TFe含量（25.65～44.90）×10-2左右，平均品位38.52×10-2，mFe含量（1.95～39.60）×10-2，平均30.86×10-2。CaO含量（9.48～33.33）×10-2；MgO含量（3.40～5.46）×10-2；SiO2含量（1.31～29.73）×10-2；Al2O3含量（0.87～13.03）×10-2；Na2O含量（0.01～1.44）×10-2；K2O含量（0.04～3.95）×10-2，Pb含量（0.00～0.027）×10-2，Zn含量（0.00～0.096）×10-2，P含量（0.01～0.67）×10-2，S含量（0.03～1.44）×10-2，Mn含量（0.005～1.36）×10-2。

物相样分析表明，七里沟铁矿石以弱磁性磁铁矿石为主，其次为赤铁矿，另一部分以碳酸铁形式存在，有少量的次生氧化物铁矿石。主要有害元素SiO2、S、P。

3.2.3矿石结构构造

矿石结构以他形—半自形粒状结构为主，另有少量交代结构、包含结构。

矿石构造基本为浸染状构造，少部分块状构造、带状构造。

3.2.4矿石类型

（1）矿石自然类型：

根据组成矿石的主要铁矿物划分：矿石类型为磁铁矿石型。

根据矿石中主要脉石矿物的种类划分：矿石类型为方解石型磁铁矿。

根据矿石的结构、构造划分：为致密块状、稠密浸染状磁铁矿矿石2类，稠密浸染状磁铁矿矿石为矿区内的主要矿石类型。

根据氧化程度，确定铁矿石类型为原生矿石。

（2）矿石工业类型：按ωmFe/ω（TFe-cFe-sfFesiFe）≥85×10-2为磁铁矿，≤85×10-2为弱磁性铁矿石，仅有1个样品≤85×10-2，该矿石工业类型为磁性铁矿石。

4　矿床成因分析

4.1矿床成因类型

矿区北部有商丹区域性多期次活动大断裂，南部有凤镇区域性多期次活动大断裂，是一个从古生代到三叠纪末，经过了多阶段发展、多旋回褶皱的复杂构造带。构造带分为北、中、南3个次级分带，矿区在北带之南部，以沉积中泥盆统类复理石建造为主，是省内Fe、Ag、Pb、Zn，Ba重要层位，矿床位于大西沟—沙洛帐—沙沟—板房子—南沟铁矿带中段南部。

矿床内出露的地层为上古生界泥盆系中—上泥盆统青石垭组第三岩段（D2-3q3）和上泥盆统桐峪寺组（D3ty）。桐峪寺组（D3ty）为一套细碎屑岩建造，主要岩石为薄层状变石英粉砂岩、中厚层状变石英细砂岩、及少量不纯灰岩夹层。青石垭组第三岩段（D2－3q3）主要为一套细碎屑—碳酸盐岩建造，主要岩石为薄层状变石英粉砂岩、厚层状变石英细砂岩。青石垭组为区域上铁矿的含矿层位，矿区内铁矿产于该组第三岩段下层与上层之间。细砂岩中仍保持部分原生沉积层理特征未被彻底置换。矿体直接顶板围岩大部分为薄层状白云质灰岩。矿体呈层状—似层状、透镜状产出，为磁铁矿矿体。由于地层受变质变形置换的影响，矿体与围岩界线明显，矿石中仍保留有原岩沉积结构构造。矿石主要为以他形—半自形粒状结构为主，其次为少量交代结构、包含结构。矿石构造为浸染状构造，少部分为块状构造。

根据以上地层、岩性、围岩、矿石及结构构造特征分析，本矿床围岩为海相沉积岩，成矿物质来源于侵蚀区的早期岩石，成矿期有海底热水喷流的参与，成矿后具有后期变质变形的特点。因此，本矿床属海底喷流热水沉积—变质型铁矿。

4.2矿化富集规律

（1）铁矿分布与条纹状变石英粉砂岩与变石英细砂岩之间的白云质灰岩的透镜体关系密切，有白云质灰岩出现，必有矿体产出，而有矿体不一定有白云质灰岩。矿体呈层状—似层状、透镜状赋存于矿化带，沿条纹状变石英粉砂岩与变石英细砂岩之间分段集中、断续分布。一般情况下，控矿透镜体宽大部位，矿化较好，矿化带和矿体具膨大狭缩、尖灭再现的特点。

（2）铁矿体矿化类型为需选弱磁性铁矿石类型，矿体一般向中部和深部膨大、变富。

（3）围岩蚀变：铁矿与铁碳酸盐化、硅化、绢云母化、黄铁矿化等与矿化关系密切。

4.3找矿标志

根据矿床成因类型及控矿因素和找矿经验，总结其主要找矿标志如下：

（1）直接标志：

①矿化露头及铁帽：磁铁矿地表常形成注目的褐铁矿化或铁帽，可作为找矿的良好标志。

②采矿老硐：矿区内有悠久的采铁历史，采矿老硐较多，可为找矿提供直接指示。

③灰白—白色薄层状白云质大理岩出露为良好标志。

④薄层状变石英粉砂岩、白云质大理岩、中厚层状变石英细砂岩所形成的地层、岩性组合等特点也可作为找矿的良好标志。

（2）间接标志：矿石类型磁铁矿矿石，物探（地面磁法）异常是找矿的间接标志，特别是具有一定规模的磁异常是找矿的重要地段。