洪水河—清水河沉积变质型铁矿地质特征及矿床成因分析

郭崑明，何安全，白国龙，严永邦，严　鸿

(青海省第三地质矿产勘查院，青海 西宁　810029)

0　前　言

洪水河铁锰矿在大地构造位置上属秦祁昆造山系—东昆仑弧盆系—北昆仑岩浆弧，北接柴达木地块；在成矿带的划分上属秦祁昆仑成矿域—昆仑(造山带)成矿省—东昆仑Fe-Pb-Zn-Cu-Co-Au-W-Sn-石棉成矿带中的东昆仑北部(断隆/岩浆弧)Fe-Pb-Zn-Cu-Co-W-Sn-Au-石棉成矿亚带[1]。本次工作主要以物探磁法测量为寻找铁矿的直接手段，洪水河锰矿体产出严格受蓟县系狼牙山组控制，锰矿赋存于灰—灰黑色变质砂岩中，为本区锰矿找矿间接标志[2]。狼牙山组地层为区内主要含矿地层，产有沉积变质型铁矿，如洪水河、清水河、三通沟东铁矿；该地层中寻找沉积变质型铁锰矿为本次主攻类型。

1　矿区地质

矿区出露含矿地层主要为蓟县纪狼牙山组(Jxl)，为一套以浅变质的镁质碳酸盐岩组合为主夹碎屑岩的地层组合，其下部以千枚岩夹白云质结晶灰岩、绿泥板岩和变质砂岩为主，是铁矿的主要赋存地层；上部为硅质岩，硅质白云质灰岩夹千枚岩为主；主要岩性为灰白色薄层、中厚层结晶灰岩、鲕粒灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、石英粉砂岩、变质砂岩、板岩、千枚岩、硅质岩和铁锰矿层，厚度变化较大。图1所示为该矿区矿体平面示意图。

图1　洪水河—清水河沉积变质型铁锰矿矿体平面示意图

2　矿床特征

矿区共计圈出7条磁铁矿体，Ⅰ号铁矿带圈出4个铁矿体；Ⅱ号铁矿带圈出1个隐伏矿体；目前矿山主要开采FeⅠ-1、 FeⅠ-2、FeⅠ-3、FeⅠ-4矿体，FeⅠ-3主矿体已经开采至3700中段。现将各矿体主要特征阐述如下：

FeⅠ-1矿体形态呈“似层状”，走向140(°)～200(°)，剖面上呈“板状”，倾向195(°)～201(°)，倾角在45(°)～58(°)之间变化。矿体地表长度240 m，厚度变化3.12 m～6.20 m，平均厚度4.92 m，厚度变化系数26.44%，厚度变化较稳定。矿石品位变化TFe30.20%～39.28%，平均品位TFe34.94%，品位变化系数10.65%。

FeⅠ-2矿体形态呈“似层状”，东段走向NE 69(°)，西段至TC5-20变化为NW118(°)，倾向156(°)～190(°)，倾角在35(°)～55(°)之间变化。矿体出露长度314 m，厚度变化2.04 m～10.21 m，平均厚度5.73 m，厚度变化系数53.06%，属较稳定的矿体，矿体东、西两侧趋于尖灭。矿石品位变化TFe28.96%～36.03%，平均品位TFe33.39%，品位变化系数7.10%。

FeⅠ-3矿体形态呈“层状”，剖面上呈“板状体”，总长度2 350 m。矿段走向SN103(°)，倾向209(°)～215(°)，02＇勘查线以东矿段走向SE 126(°)，倾向211(°)～222(°)，倾角在51(°)～68(°)之间变化。受断层构造作用影响，局部矿层产状变缓或者变陡。矿体厚度0.43～17.74 m，平均厚度7.82 m，厚度变化系数为50.93%，属较稳定的矿体。矿石品位变化TFe24.25%～50.72%，TFe平均品位33.35%，品位变化系数12.53%，属品位分布较均匀矿体，mFe/TFe比值63.70，属弱磁性矿石。矿石类型为微细粒浸染状矿石、条带状矿石，少量致密块状矿石，顶底板界面清晰，围岩为绿泥石千枚岩、钙质绿泥石千枚岩。

3　矿床形成机制及矿床成因

洪水河铁矿赋存在新元古界蓟县系狼牙山组地层(Jxl)，其下部地层为一套含铁锰质碳酸盐、碎屑岩建造，中上部地层为一套含铁质富硅质细碎屑岩、富镁质碳酸盐夹火山细碎屑岩建造。震旦—印支纪区域低温动力变质，岩石变质程度属绿片岩相，形成千枚岩、板岩。硅质岩等浅变质岩石，变质过程中也使得原分散在地层内部的铁质发生运移、富集和结晶，形成了“层状”、“似层状”、“透镜状”分布的磁铁矿。早古生代强烈的中酸性岩浆侵入和热液活动，使得附近碳酸盐发生强烈热接触变质和接触交代变质，形成了长英质角岩、含石榴石透辉石矽卡岩、含石榴石透闪石矽卡岩和分布在接触交代变质岩内的铁矿体。

铁矿物质来源于地层，区内分布的铁矿体产状与围岩一致，含矿层位稳定，矿体与围岩同步褶皱变形。矿体受地层层位和岩性控制明显，南部磁铁矿体均分布在钙质千枚岩、炭质千枚岩、绿泥石钙质千枚岩和含磁铁矿硅质岩，北部磁铁矿分布在绢云母泥质板岩，以及顺层分布的“透镜状”透辉石矽卡岩、透闪石矽卡岩内，含矿层延伸十分稳定。从矿石中磁铁矿晶体粒度来看，其粒度细小与脉石矿物粒度相差不大。矿区南部磁铁矿分布区岩浆活动微弱，仅有顺层侵入的辉长闪长岩脉，对矿体形成影响较小；北部铁矿分布区出露有华力西期斜长花岗岩，所产生的热源对铁矿物质运移和富集有明显影响。

综上所述认为，洪水河铁矿成矿类型属于硅铁质建造有关的沉积变质改造型铁矿床[3]。

4　地球物理特征及找矿模型

4.1　岩矿石物性特征

根据矿区内各类岩矿石标本电性参数统计结果，变质灰岩、结晶灰岩、构造角砾岩、铁锰矿体的视极化率最高，视极化率平均值最大为3.36%，视电阻率平均值最大为5 471.34 Ω·m，呈低阻高极化特征，是本区引起激电异常的主要岩性；其余岩性电性特征较小，视电阻率平均值最大为12 671.5 Ω·m，视极化率平均值最大为1.79%，呈高阻低极化特征。

4.2　地磁异常特征及验证

矿区共划分出1∶50 000磁异常3处， 磁异常特征整体正负相间，异常形态规则、完整，正负异常分界明显，呈条带状分布，异常梯度较为平缓，正负异常峰值在300 nT左右，各子异常面积分布较大，总体呈北西或近东西走向，异常形态受断裂构造控制，磁异常正负异常梯度带与岩体接触带或断层吻合较好。

4.3　激电异常特征

在Ⅱ号铁锰矿带布设了1∶2 000磁电剖面，长590 m，整条剖面视极化率背景值为3%左右，视电阻率背景值为200 Ω·m左右，依据电性特征该条剖面分为两个电性层，100～240点为第一层，视电阻率曲线表现为锯齿状跳跃，形成几个极值异常，最大值为800 Ω·m左右，视极化率曲线较圆滑平缓，呈中阻低极化特征，出露灰岩、闪长岩；240～390点为第2层，视极化率曲线在240点逐渐升高，在294点达到两个峰值异常，最大值为12%，对应视电阻率值较低，呈低阻高极化特征，出露结晶灰岩、铁锰矿矿石和金铅锌矿化构造蚀变带，认为该异常为铁锰矿矿石和金铅锌矿化构造蚀变带引起。经分析认为物探激电效果对矿体反映较好，本次工作选择的物探方法有效[4]。

4.4　钻探验证

经钻探工程验证，洪水河铁矿北圈出铁锰矿带2条，Ⅰ号铁锰矿带利用大间距地表和深部控制共圈定矿体8条，矿带平均品位Mn：23.20%，Mn/Fe：3.75；Ⅰ-1号铁锰矿体长约660 m，平均厚度9.85 m，Mn平均品位22.57%，Mn+Fe平均品位：30.39%。Ⅱ号铁锰矿带圈定铁锰矿体1条；Ⅱ-1号铁锰矿体，长约730 m，锰矿体平均真厚度2.03 m，Mn平均品位14.09%。锰矿体产于蓟县纪狼牙山组硅质结晶灰岩岩性段变质砂岩中，围岩主要为结晶灰岩，成因类型属：沉积变质型。

图2　HZP4激电测量(近场源)综合剖面图

洪水河SB-Ⅰ构造蚀变带，位于Ⅱ号铁锰矿带北，圈定金铅锌矿体1条，控制长600 m，宽2.97～4.50 m，含矿岩性为碎裂状结晶灰岩。HS1号异常(M10磁异常)圈出构造蚀变带3条，长约0.5～3.0 km，宽约5～20 m，编号分别为HS1-SB1～HS1-SB3；圈定金矿体1条，金矿化点1处。丘吉沟东狼牙山组地层区，圈定蚀变带1条，编号为Q-SB1，圈定锌矿化体1条，Zn品位0.16%。

5　找矿标志

根据本次研究情况，初步建立如下找矿标志：

1)高精度磁测在区内圈出一批重要的矿致磁异常。磁异常呈线性带状分布，由磁铁矿引起的磁异常强度大、规模大，是寻找铁矿体的重要手段和找矿标志，高强度磁异常可以直接指示磁铁矿的存在。

2)中远古界蓟县纪狼牙上组(Jxl)是区域重要赋矿地层，分布有洪水河铁矿、清水河铁矿、三通沟铁矿等众多沉积变质型铁矿床。该地层下部为一套碳酸盐—含铁细碎屑岩岩石组合[5]；中上部为一套富镁含硅质碳酸盐—含硅铁细碎屑岩岩石组合，含磁铁矿硅质岩呈“层状”分布在地层内，含矿层延伸十分稳定，层控特征极为明显，是重要的的层找矿标志。

6　结　论

通过本次工作在狼牙山组地层中已发现2处沉积变质型铁矿，1处沉积变质型铁锰矿，Ⅰ号铁锰矿带利用大间距地表和深部控制共圈定矿体8条，Ⅱ号铁锰矿带圈定铁锰矿体1条；另圈定构造蚀变岩型金铅锌矿(化)体3条、金矿体1条、金矿化点2处，热液型金铜矿化点1处、铜钨矿点1处，磁铁矿化绿泥板岩体2条。对Ⅰ-1号锰矿体求得矿石量146.12万t，Ⅱ-1号锰矿体求得矿石量45.34万t，Ⅰ-9号锰矿体求得矿石量9.54万t，其余矿体求得矿石量21.30万t；总计锰矿石量222.30万t。金水口群地层与接触交代型、热液型金多金属矿关系密切，花岗闪长岩的侵入活动提供了热源和成矿物质，也导致了岩石裂隙系统的发育，为岩浆气液扩散、运移以及对岩体围岩的选择性交代等创造了十分有利的条件。由此说明，本次预查工作区段、手段及方法的选择合理、有效。