陕西省商州区老虎沟磁铁矿床的地质特征及绿色勘查

董高林

（甘肃省核地质二一九大队，甘肃 天水 741025）

老虎沟矿区位于华北古陆板块与扬子古海洋板块的俯冲碰撞复合带附近。即俯冲碰撞复合带结合部位的北部，属陕西东秦岭成矿带的东段，是区域性重要的铁多金属成矿带之一，也是铁多金属矿成矿地质背景的有利区。

1 区域地质概况

区域上出露有元古界宽坪岩群(Ptkp)、上二叠统(P2)、下白垩统(K1)、古近系(E3)、新近系(N2)、第四系(Q4)。宽坪岩群四岔口组（Ptsc）为赋含磁铁、硫铁矿的有利层位。区域褶皱构造发育，分布在以北的庙前村—瓜峪沟倒转背斜，发育于铁炉子—景村断裂带的南侧，背斜轴线呈东西向展布。属南翼向北倾斜的倒转背斜，两翼基本对称,倾角45°～70°。背斜轴部为谢湾组（Pt1xw）；南翼为四岔口组（Pt1sc），并发育次级的向斜构造。区域断裂带主要为近东西向断裂，分布于矿区南、北部。矿区附近岩浆不发育，地表见有较多数量、多期次的石英脉及长英岩脉；少量中基性岩脉等。在石英脉中有金矿化异常、铅锌矿化等矿化显示。区域变质作用主要为中层次的变形变质作用，发育有2-3 次的变形作用，部分并控制着铁矿层分布。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区主要为元古界宽坪岩群(Ptkp)、下白垩统(K1)、古近系(E3)、第四系(Q4)。以元古界宽坪岩群四岔口组（Pt1sc）分布范围最大（如图1 所示），细分为上、中、下3 个岩性段（Pt1sc1-3）。四岔口组下岩性段（Ptsc1），属区内主要的含矿地层和重要的找矿目的层，总厚度175～694m。岩性为灰色细粒二云母斜长石英片岩、黑云母斜长石英片岩、含石榴斜长黑云母石英片岩夹厚层状灰色、灰白色石英片岩、条带状硅化大理岩，含磁铁矿二云母石英片岩和含黄铁矿二云母石英片岩，地表氧化后为赤铁矿化或褐铁矿化蚀变，岩石具有磁性，经采样分析Fe 为10%～19.8%。

图1 商州区老虎沟矿区地质及矿体分布图

2.2 构造

矿区褶皱构造：为赵沟～老虎沟向北倾斜的倒转向斜褶皱，东西长约6km 以上，总体呈东西向，两端延伸出图幅以外。向斜轴部在全区出露较好，核部中间有残留的四岔口组上岩性段(Ptsc3)。两翼不对称；南翼宽、北翼窄。向斜轴部出露为四岔口组上岩性段(Ptsc3)或中岩性段上岩层(Ptsc2-2)。南翼、北翼出露Ptsc2-1、Ptsc1或被中生新生界覆盖(K1～E3)。含矿地层赋存于向斜褶皱构造北翼的四岔口组下岩性段，是找矿目的层和有利地段。

矿区内断裂构造不发育，外围发育有近东西向断裂；在小老虎沟上游推测有一条北北西向断裂（图1）存在，造成沟两测的矿层有一定的位移。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆岩不发育，地表见有较多的多期次石英脉和少量方解石细脉。在1 条石英脉中发现有金矿化。

2.4 变质作用

矿区内变形变质作用在元古界宽坪群(Ptkp)中较发育，见有中浅层次褶皱变形和韧性变形构造。一般褶皱变形为1 期～2 期，部分地段为多期次较强变形。褶皱形态有平卧状褶皱、斜卧状褶皱、直立状褶皱、尖棱状褶皱、“a”褶皱等多期变形褶皱；见有矿物线理、拉伸线理、定向构造，石英透镜体、石香肠、布丁化构造、“α”和“ε”型多种变形体等变形变质作用。在Ptsc1中含磁铁矿石英片岩、磁铁石英岩中见有片理化、拉伸线理、定向构造和条带状构造等，部分发育有早期平卧状褶皱(如图2 所示)，或有2 期斜卧状褶皱变形。在磁铁石英岩中有早期条带状褶皱变形。

图2 含磁铁矿石英片岩中变形褶皱

3 矿体特征

3.1 矿体特征

老虎沟矿区在长15.8km，宽5.6km 的地段内，圈出矿体矿化带22 个，有分段集中的特点。矿体倾向345°～15°,倾角43°～55°，平均厚度1.68m，控矿标高762～1000m,矿体平面形态呈层状。TFe 矿化品味21.15%～25.91%；mFe16.40～%24.16%，含矿岩石为含磁铁矿云母石英片岩。见表1。

表1 主矿体特征一览表

3.2 矿石类型及特征

矿石结构以它形晶粒状、鳞片粒状变晶结构为主；或呈粒状和浸染状平行定向排列。为浸染状或条带状构造（如图3 所示）为主，少量块状构造。矿石矿物以磁铁矿为主；地表有赤铁矿及褐铁矿化。脉石矿物以石英为主。矿石化学成分与围岩岩石相比，具有高铁；低硅、铝、镁、钙、锰、烧失量的特点。经对Cu、Co、V、Zn、Cr、Pb、Mo、S、As、Au、Ag、等元素分析，其中Co 为0.0141～0.0225%，达到或接近伴生元素的综合利用指标，次为Cr 稍偏高为0.018%。

图3 矿石的条带状构造×40 倍正交

矿石中的S、P 元素较低，SiO2不会对磁法选矿造成影晌。均低于国标规定的铁矿有害组分参数值，属磁法选矿中的易选矿石类型。

矿石类型：按组成矿石的主要铁矿物分类，本矿床属磁铁矿型。按矿石工业类型分类，应属于低品位的需选磁铁矿石。

3.3 取得的认识及成果

1)全区已控制磁铁矿带长度达6km 以上；老虎沟－要子沟白垩系覆盖层中，有大片的低磁矿致异常晕圈之下尚未探索，发现隐伏磁铁矿的希望较大。

2)经数十条探槽和3 条勘探线3 个钻孔的揭露工程，大致圈定了15 个矿化体、8 个矿体。初步查明了推断的、预测的铁矿石资源量，提交了1 处小型磁铁矿矿床。

4 矿床成因

矿区内赋矿的元古界宽坪群四岔口组下岩性段，其铁的物质来源可能与早期元古界宽坪群谢湾组(Ptxw3)的中基性火山喷发密切相关，经过搬运在距火山口一定范围的地方沉积而成矿，形成了由火山物质供源的海相同生沉积型铁矿。赋存在一套海相碎屑岩—碳酸盐岩中，磁铁矿物以粒状呈层状、条带状沉积在海相灰黑色碎屑岩中，具有明显细碎屑岩的同生沉积层理；铁、钴、硫物源经过海水搬运迁移后而沉淀聚集，形成了较为稳定的同生沉积型磁铁矿层。后经地壳的重力压实和区域变质变形作用，导致铁、硫矿层的体积密度增大、铁矿物富集成层；加上秦岭造山作用相伴随的变质变形作用，使铁、钴、硫矿层发生了不同程度变形作用。在磁铁矿层见有平卧状、斜卧状和直立状的变形褶皱，导致了矿层在不同部位出现了变宽或收敛的朔性变化，使原本水平稳定的矿层、变为了层状、似层状或大透镜状。在磁铁矿形成以后，靠近地表的矿层因氧化作用的强弱变化，造成了山顶或强氧化地段磁铁矿的风化变贫或全部氧化，变成了褐铁矿或赤铁矿，导致部分地表矿层的不连续。

在后期大范围的区域变质作用过程中，变形变质作用使岩石再次增温增压发生塑性变形，同时又使原已形成的贫铁矿进一步富集，形成了目前这样具有沉积—变质型的磁铁矿体。因此，根据以上矿床的成矿特点，按我国铁矿床类型的划分原则，应属海相沉积-变质型铁矿类型。

5 绿色勘查

以绿色发展理念为引领，以科学管理和先进技术为手段，通过运用先进的勘查手段、方法、设备和工艺，实施勘查全过程环境影响最小化控制，最大限度地减少对生态环境的扰动，并对受扰动生态环境进行修复的勘查方式。

1）牢固树立绿色发展理念，将绿色发展理念贯穿于勘查活动的全过程，将保护生态环境作为勘查活动中应尽的义务和责任。

2）依靠科技和管理创新，采用新手段、新方法、新工艺、新设备，最大限度地避免或减轻勘查活动对生态环境的扰动、污染、破坏。

3）和谐共赢，尊重自然，因地制宜开展工作；统筹兼顾勘查效益、生态环境效益、勘查活动所在地社会效益。

4）将绿色勘查工作的组织管理、预防控制和恢复治理的技术措施方案进行分解和落实。

5）采取有效的技术及管理措施，做好安全文明施工、生态环境保护等各相管理工作。

6）采用先进的技术、方法、工艺、设备和新材料，积极开展勘查科技与管理创新。

7）钻井施工场地一般按照现场施工设备、附属设施安装、施工操作、材料物资存放、临建房屋等施工需要，依据现场地形条件进行分区布置，以满足减小环境影响和文明施工为原则，严格控制场地平整使用土地面积。

8）勘查工作中，定期或不定期地对绿色勘查工作以及生产安全事故隐患的排查治理工作进行检查评价，对出现的动态问题及安全隐患，及时采取有效的技术措施及管理方法预防、控制及处理，消除安全隐患，预防事故发生。

9）钻探设备安装及其施工操作场地，优先采用模块化的便携式探矿设备。

10）备用管材物资、材料库、废弃物及垃圾场、工地厕所等附属设施场地，在最大限度减少环境扰动前提下，依地形分区平整场地。

11）勘查工程项目部及生活驻地，就近租用当地居民房屋。

12）施工场地以方便、适用、安全文明、环保为原则，因地制宜，合理布局，减少对土地、植被、景观的扰动和破坏。

13）确保施工场地平整、稳固，无地质灾害及其他安全隐患。

14）施工中不随意踩踏植被及农作物，不砍伐树木、扑杀野生动物及采伐保护性植物。

15）加强火源管理，在林区及草地严禁使用明火，不乱丢火种，管理好火源，预防发生森林草地火灾事故。

16）施工现场安全文明及环保设施齐备可靠，相关管理制度、图表及标识标牌齐全、规范、醒目；安全防护用品齐备、质量可靠，发放及时，管理到位，工伤保险完备。

17）项目勘查结束或阶段工作结束，根据法律法规、强制性标准和恢复治理设计要求，结合地方社会经济发展需求，及时开展环境恢复治理，消除勘查活动对生态环境造成的负面影响。

在国家要求以科技创新，促进绿色勘查的形势下。地质勘查工作中的生态环境保护和环境恢复治理，要与绿色勘查、和谐勘查相融合。为此，我们在本次磁铁矿的勘探中，首先选择了绿色环保型的钻机，型号为Hydracore HC-600,属于加拿大进口的便携式全液压钻机，该型钻机灵活、高效、经济、环保，特别适合：（1）高山作业；（2）道路不同的区域；c.只能靠人力和畜力搬运的地带；（3）对环保和效率要求高的项目；e.其他普通大型钻机难以胜任的工作。在密集的林区不用修路（原有人行便道）；井场占地面积小（4.2m×4.5m），选择在荒草地上或大树底下，不用另挖泥浆坑。特别是清水钻进、绿色环保无污染；环境恢复治理简单、迅捷。完工的3 个钻孔深度为320～375m，全孔岩芯采芯率在92%～95%；矿芯采芯率在95%～99%之间。实现了高质高效、绿色环保，满足了地质工作的需要，取得了较佳的探矿成果。

6 结论

1）大致查明了矿区的地层、褶皱、断裂、变形变质等地质背景,确定了宽坪群四岔口组下岩性段上部层位为磁铁矿的找矿目的层。

2）查明了老虎沟～东村～寨沟岭6km 长的铁矿成矿带，新发现了矿化点、矿点；查明了矿区控矿地质特征、找矿标志及成矿规律等。

3）经地表探槽和少量钻探揭露，大致圈定了24条矿化体、9 个矿体。查清了矿体规模、形态和矿化类型及矿石质量、伴生元素等地质特征。

4）探明和提交了1 处小型磁铁矿矿床，成因属沉积-变质型。矿石为磁铁矿类型，无有害元素；铁中伴生有钴元素可综合利用。属易磁选的铁矿石类型。

5）钻探勘查实现了绿色环保、高质高效；采芯率高、攻深找盲，满足了地质工作的需要。取得了较佳的成果，是本次探矿的最大亮点。