青海省祁连县过龙沟铁矿床地质特征及矿床成因

于小亮，石海岩，蔡成龙，张世龙，李尚蔚，靳 浩，路 睿，杨延乾

(1. 青海省地质调查局，青海 西宁 810001； 2. 青海省有色地质矿产勘查局七队，青海 西宁 810001)

过龙沟铁矿床位于甘青交界处，行政区划属青海省祁连县央隆向管辖，距祁连县城约220 km。大地构造位置为北祁连山铜铁铅锌铬镍钨钼成矿带上，主体位于托勒山成矿带南坡铜铁铅锌铬镍钨钼成矿亚带，历经多次构造活动，断裂构造发育，岩浆活动频繁，岩石类型丰富，从超基性—基性岩到酸性岩均有不同程度的产出，由此伴随的成矿成岩活动频繁，矿床类型较为复杂，成矿时代跨度大，成矿专属性表现较明显[1]。北祁连地区经历了大陆裂解、板块俯冲、碰撞等早上活动，其结果不仅带来了丰富的矿床资源，也使其作为北祁连存在古板体制的重要依据而备受关注[2-3]。区内矿产丰富，产出矿种有铁、铜、金、煤等。区内出露矿(化)点丰富，除已有矿床小龙口铁矿、陇孔铁矿、陇孔金矿外，仍有多处铜、铁矿(化)点。而区内以铁为主的多金属矿产大多以火山喷流—沉积型铁矿为主，金矿以构造蚀变岩型为主[2]。本文主要通过对过龙沟铁矿床成矿地质背景、矿区地质特征、矿体地质特征进行分析研究，并对矿床成因提供理论依据，为在该区寻找同类矿床提供理论现实意义和指导借鉴作用。

1 成矿地质背景

1.1 地层

研究区出露地层较为简单，主要为古元古界托勒岩群片麻岩组(Pt1T1)、早石炭统臭牛沟组(C1c)、晚石炭统羊虎沟组(C2y)和第四纪(Q)(见图1)，由于区内北西向断裂构造发育，地层分布连续性差，呈断块状分布。

图1 过龙沟铁矿床地质简图

古元古代托勒岩群片麻岩组(Pt1T1)根据岩性组合特征及标志层大理岩分为4个岩性段：第1岩性段(Pt1T1a)分布于研究区南西侧，长约5 km，厚约400 m，北倾，倾角52(°)～79(°)，与南侧石英闪长岩岩体呈侵入接触。岩性主要为弱蚀变含石榴石黑云母斜长片麻岩，夹灰白色弱蚀变方柱石角闪辉石斜长片麻岩。第2岩性段(Pt1T1b)分布于研究区中部，近贯穿整个研究区，长为10 km以上，厚约1.3 km，与两侧地层呈断层接触，岩性主要为蚀变斜长角闪片麻岩、薄层状—透镜状蚀变含石榴石斜长角闪片麻岩及薄层状灰黑—肉红色二长角闪片麻岩，多呈互层产出，局部地段浅白色弱蚀变含石榴石黑云母斜长片麻和透镜状蚀变含石榴石斜长角闪片麻岩互层，灰白色薄层状中粗粒大理岩近贯穿整个草测区。第3岩性段(Pt1T1c)大面积分布于研究区北中段，位于两条大理岩之间，长10 km以上，厚500 m左右，与两侧地层呈断层接触。岩性主要为弱蚀变黑云斜长片麻岩、蚀变斜长角闪片麻岩及灰白色中—厚层状中粗粒大理岩。该岩性段为研究区主要赋矿地层，赋矿岩性为角闪岩，规模较小，一般几十公分至几米不等，小于十米，呈透镜状分布，局部受构造改造强烈。第四岩性段(Pt1T1d)大面积分布于研究区北部，长10 km以上，厚800 m左右，与两侧地层呈断层接触。主要岩性为浅灰色弱蚀变黑云斜长片麻岩、灰白色弱蚀变方柱石角闪辉石斜长角闪片麻岩、灰黑色透镜状斜长角闪片麻岩及灰白色透镜状中厚层状大理岩。

早石炭世臭牛沟组(C1c)呈细条带断块状沿北西—南东向出露于研究区东北一带，出露厚度>23 m，岩性为紫红色砾岩。晚石炭世羊虎沟组(C2y)由两个岩性段组成，第1岩性段(C2ya)为石英砂岩呈细条带断块状沿北西—南东向出露，未见顶底，出露厚度>15 m，主要岩性为灰色含砾等粒不等粒石英砂岩；第2岩性段(C2yb)为含煤碎屑岩呈细条带断块状沿北西—南东向出露，出露厚度>30 m，主要岩性深黑色炭质板岩及薄层状煤层。第四纪(Q)主要分布河流阶地、山前缓倾斜台地、砂砾石松散堆积物、粉砂、腐质层及高原草甸。

1.2 构造

区内构造以北西西向逆断层为主，主要断裂描述如下。

F1逆断层：位于研究区东北部，走向北西，倾向北东，倾角45(°)～71(°)，为区域构造F9向西延伸到研究区内的次级构造。断层上盘为托勒岩群斜长角闪片麻岩，下盘主体为上石炭统羊虎沟组石英砂岩，具30～70 m宽的破碎带，带内见杂色断层泥、砂岩，胶结疏松，具较明显褐铁矿化，负地形明显。

F2逆断层：位于研究区东北部，走向北西，断层上盘上石炭统羊虎沟组石英砂岩，下盘上石炭统羊虎沟组含煤碎屑岩。破碎带主体由杂色断层泥、构造角砾及构造透镜体组成。

F3逆断层：位于研究区中部，走向西北，倾向北东，倾角54(°)～73(°)，为区域构造F14向西延伸到研究区内的次级构造。断层上盘为古元古代托勒岩群黑云斜长片麻岩，下盘为斜长角闪片麻岩、大理岩，具5～50 m宽的断层泥砾带，均为杂色断层泥砾，松散，两侧岩石破碎，见擦痕、阶步，负地形明显。

F4断层(性质不明)：位于研究区北部，北西向展布，倾向北东，倾角65(°)～78(°)，发育在古元古代托勒岩群斜长角闪片麻岩中，带内为大量片麻岩构造挤压透镜体及灰色、褐黄色断层泥组成。矿体赋存地段受构造影响强烈，矿体两侧岩石较为破碎。

F5逆断层：位于研究区中部，走向北西，倾向北东，倾角51(°)～78(°)，沿断裂发育250～500 m宽的断层破碎带，发育在古元古代托勒岩群斜长角闪片麻岩中，其岩性为灰色片麻岩，带中岩石破碎。断层泥砾带中均为褐黄色、浅黄色断层泥及少量片麻岩角砾，松散，透镜体表面多具擦痕、阶步。该断层破碎带中，褐铁矿化现象极其明显，岩石中含星点状展布黄铁矿。

F6逆断层：位于研究区南部，南东端与F7断层复合。发育在托勒岩群片麻岩组中，具20～100 m宽的破碎带，带中主要由黄色、黄褐色断层泥及片麻岩角砾构造透镜体组成，挤压破劈理级、次级小断层极发育，构造角砾中含星点状黄铁矿，地表褐铁矿化明显，具擦痕、阶步，负地形明显。

F7逆断层：位于研究区南部，走向北西，倾向北东，倾角61(°)～74(°)，断层上盘托勒岩群黑云斜长片麻岩，下盘闪长岩、石英闪长岩岩体。断层泥带中均为褐黄—浅黄色断层泥及少量片麻岩角砾组成，松散，透镜体表面多具擦痕、阶步。

1.3 岩浆岩

侵入岩分布于研究区南部(图1)，以岩株形式产出，呈北西向展布，形态呈带状。过龙沟闪长岩出露面积最大，岩性分别为细粒闪长岩(O3δ)和细粒石英闪长岩(O3δo)。不同侵入体多呈不规则带状、透镜状，长轴方向近北西向。与围岩古元古代托勒岩群片麻岩组呈侵入接触或断层接触，侵入接触关系清楚，界面不平整。

1.4 变质作用

研究区以区域变质作用、接触变质作用为主。区域变质作用体现在古元古宙的地层岩石，历经多期造山活动叠加，其变质程度达角闪岩相。中基性火山岩变质为角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩；碎屑岩、碳酸盐岩则变质为片岩、大理岩局部地段发生混合岩化。接触变质作用则体现在区内侵入岩较发育，岩体接触带围岩热变质明显。岩体(脉)接触带见灰岩发生大理岩化，泥质岩、碎屑岩、火山岩等发生角岩化，形成大理岩和各种角岩。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

研究区共圈出4条铁矿体，由于目前仍处在预查找矿阶段，矿体基本都有槽探工程地表控制，其特征如下：

I-1Fe铁矿体：呈似层状，地表TC04和TC16两个槽探工程控制，矿体倾向67(°)～194(°)，倾角71(°)～82(°)。矿体长约656 m，矿体厚约2.29～6.62 m，TFe品位28.01%～34.22%。赋矿岩性石英角闪岩，围岩为斜长角闪片麻岩，矿石矿物主要为磁铁矿、赤铁矿，矿石类型为磁铁矿—赤铁矿矿石。

Ⅱ-1Fe铁矿体：呈似层状，地表TC05单个槽探工程控制，倾向20(°)～56(°)，倾角76(°)～88(°)，矿体长约330 m，厚约1.88～16.19 m，TFe品位27.65%～28.08%。赋矿岩性蚀变角闪岩，围岩为斜长角闪片麻岩，矿石矿物为磁铁矿、赤铁矿、白铁矿、黄铁矿。矿石类型为磁铁矿—赤铁矿矿石。

Ⅱ-2Fe铁矿体：呈似层状，地表TC06单个槽探工程控制，倾向20(°)，倾角76(°)。矿体长约200 m，厚度3.19 m，TFe品位30.99%。赋矿岩性蚀变角闪岩，围岩斜长角闪片麻岩，矿石矿物为赤铁矿、褐铁矿、白铁矿、黄铁矿、磁铁矿，矿石类型为赤铁矿矿石。

Ⅱ-3Fe铁矿体：呈似层状，地表TC07、TC08和TC10 3个槽探工程控制，倾向20(°)～56(°)，倾角76(°)～88(°)。矿体长约1 300 m，厚度2.02～8.93 m，TFe品位23.0%～32.96%。赋矿岩性蚀变角闪岩，围岩斜长角闪片麻岩，矿石矿物为赤铁矿、褐铁矿、白铁矿、黄铁矿、磁铁矿，矿石类型为赤铁矿矿石。

2.2 矿石特征

矿区矿石结构主要有半自形—自形粒状结构、他形结构、交代结构及假象结构等，矿石构造主要为浸染状构造、条带状构造、细脉状或网脉状构造及块状构造等。

矿区矿石矿物主要有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿及磁黄铁矿(图2a、b、c)等。磁铁矿绝大部分呈半自形—自形粒状、浸染状分布，分布较均匀；局部呈半自形—他形粒状，呈条带状、蠕虫状、稀疏浸染状、脉状分布，粒度0.1～0.79 mm。赤铁矿主要呈不规则状嵌布于脉石矿物中，与磁铁矿共生关系较为密切；有时可见赤铁矿呈浸染状分布于脉石矿物中。褐铁矿多数呈半自形—他形粒状，星散状分布，保留磁铁矿假晶，为磁铁矿氧化产物；部分沿岩石裂隙呈细脉状分布，脉宽0.2～0.4 mm；少量褐铁矿分布于暗色矿物中，可能是暗色矿物氧化形成产物。黄铁矿粒度大小0.015～0.23 mm，半自形—自形粒状，星散状分布。磁黄铁矿含量较少，为他形粒状，粒径0.01～0.15 mm，多与磁铁矿共生。脉石矿物主要为角闪石、石英、副矿物磷灰石及少量蚀变矿物等。根据矿石矿物组成及矿石结构特征，该矿床的矿石类型为磁铁矿—赤铁矿矿石和赤铁矿矿石(图2c、d、e)。

2.3 围岩蚀变

研究区主要控矿围岩为斜长角闪片麻岩，围岩裂隙发育，岩石较完整，围岩蚀变不太明显，主要的围岩蚀变有褐铁矿化、弱绿泥石化、硅化、绢云母化等。

3 矿床成因

北祁连山成矿带是青海省重要的铁矿成矿带，在该地区大量的沉积变质型铁矿相继被发现，如小沙龙铁多金属矿、大沙龙铁多金属矿、热水东铁矿、小水沟铁多金属矿及龙孔铁矿等，且大部分铁矿均分布在北祁连成矿带西段[4-5]。过龙沟铁矿矿床产出地质位置也为北祁连托勒山成矿带南坡铜铁铅锌铬镍钨钼成矿亚带，其特殊的大地构造背景对该矿床的形成提供了良好的地质环境。区内出露的地层为古元古代托勒岩群地层，是区内沉积变质型铁矿床的矿源层之一，其中该地层中Zn、Fe、Co、Cr、Ni、Cu及Hg元素丰度较高，具备形成沉积变质型铁多金属矿的必要条件[5]。

从过龙沟铁矿矿体特征来看，矿体呈层状、似层状，其产状与围岩一致，含矿层位稳定，矿体受地层层位和岩性控制明显。从矿石中磁铁矿晶体粒度来看，粒度细小，与脉石矿物粒度相差不大，矿石组构为细粒结构、条带状构造。尚未见矿体切穿围岩现象，围岩蚀变微弱，显示沉积矿床特征。

(a) 浸染状分布的磁铁矿，部分与磁黄铁矿、黄铁矿共生(反射光)；(b) 磁铁矿呈长条状、粒状等，黄铁矿伴生(单偏光)；(c) 赤铁矿主要呈浸染状状嵌布于脉石矿物中，与磁铁矿共生(单偏光);(d) 磁铁矿—赤铁矿矿石；(e) 赤铁矿矿石;(f)磁铁矿—赤铁矿矿石；Py 黄铁矿；Mgt 磁铁矿；Po 磁黄铁矿；Hem 赤铁矿；Pl 斜长石；Hb 角闪石；Q 石英

图2过龙沟铁矿床主要矿石镜下特征及矿石类型

从矿石类型分析，过龙沟铁矿床的地层和矿体一起发生了变质，赤铁矿、硅质、泥质等原始的沉积物，经过变质后，一部分铁矿物变质成了磁铁矿矿物，而泥质变质成了绿泥石、绢云母等矿物，变质较深的矿石为磁铁矿矿石，变质较浅的矿石为赤铁矿矿石。而且，矿石与围岩仅在含量上略有差别，其物质成分是完全相似的，从而说明过龙沟铁矿床是经变质作用下，原始沉积的铁质经过原地改造(矿物的重结晶)而形成的，且矿石在形成过程中并无外来物质的参与[6]。

从矿石结构特征来看，过龙沟铁矿床中发育有热液矿物及交代结构，这表明该矿床在形成过程中存在热液活动，推测热液可能是由变质作用所产生的变质水造成。然而，矿石的变质程度不深，说明热夜作用对矿床形成的没有太大的影响。

综合分析认为过龙沟铁矿床属于沉积变质型铁矿，成矿过程中伴随有热液活动，主要成矿作用为区域沉积变质型。

4 结 论

青海省祁连县过龙沟铁矿床位于北祁连托勒山成矿带，成矿地质条件良好。在矿区内圈出4条铁矿体，赋矿地层为古元古托勒岩群斜长角闪片麻岩，矿石类型主要为磁铁矿—赤铁矿矿石和赤铁矿矿石。矿石矿物主要为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿及磁黄铁矿等，矿石结构为半自形—自形粒状结构、交代结构、他形结构及假象结构等、矿石构造有浸染状构造、条带状构造、细脉状或网脉状构造及块状构造等。矿体走向和倾向延伸都较稳定，多呈似层状—薄层状，围岩蚀变多为黄铁矿化、弱绿泥石化、绢云母化、纤闪石化和绿帘石化。成矿地质背景及矿床地质特征显示过龙沟铁矿床类型为沉积变质型铁矿床。