甘肃省肃北县公婆泉东铁铜矿成矿潜力分析

徐 磊

(甘肃省地质调查院,甘肃 兰州 730000)

1 序言

研究区位于甘肃省北山地区，行政区划属于甘肃省肃北蒙古族自治县，距312国道通过的桥湾约175 km，桥湾至马鬃山镇有省级公路相通，路程约150 km，自马鬃山镇至研究区约25 km，通行条件尚好，交通较方便。

2 地质概况

2.1 大地构造背景

研究区隶属于塔里木板块(Ⅲ)东北缘的马鬃山中间地块，主体构成为马鬃山早古生代岩浆弧单元(Ⅲ3)。

2.2 地层

研究区出露地层较为简单，主要出露地层为志留纪公婆泉群(S2G)，白垩纪赤金堡组(K1c)在研究区东北部出露少量，新近纪苦泉组(N2k)在研究区东部零星出露。志留纪公婆泉群分布在东北一带的北部，白垩纪赤金堡组在东部出露，及第四系全新统冲洪积物(Qhapl)。至下而上分述如下:

志留纪公婆泉群(S2G)，区域上划分为上、中、下三组，研究区内出露为上组，可进一步分为英安岩段和部安山岩段。

英安岩段在研究区东北一带的中部及北部广泛分布，以中部与北部之间的一条北东向断层为界，北部向北北东方向倾斜，倾角60°左右。

白垩纪赤金堡组(K1c)：在研究区东北一带出露少量，露头只有在第四纪现代河床冲沟形成的阶地上看到，地表大都已被松散堆积的砂砾石覆盖，多呈残丘状产出，岩层风化严重，无法测制剖面。

新近纪苦泉组(N2k)在勘查区东北一带分布较为零星，岩层产状平缓，厚度较难统计，其上多被松散堆积物覆盖，露头较差。

第四系冲洪积物全新统(Qhapl)：属于阶地河床冲积物，研究区内表现为地形平坦，残坡积物也较多见，主要由砾石、砂、黏土等组成。

2.3 构造

研究区东北一带的地层基本为单斜地层，断层大致可分为两组：

(1)北北西向断层，发育在研究区东北一带的西南部。走向135°～160°，倾向南西，倾角60°左右，与区域构造线一致，以高角度压扭性断裂为主，此组断裂具长期活动特点，挤压破碎带宽几米至十几米。

(2)北东向断层，在研究区东北一带发育较普遍，多体现为现代河床，河床两侧岩石普遍碎裂。走向40°～50°，倾向北西，倾角60°～70°。北东向断裂为派生张扭性、扭性断裂，这些断裂及其派生的次级断裂具一定的控矿和储矿作用，如Cu1铜矿体受北东向断裂作用下岩体裂隙控制，局部受晚期侵入岩浆控制并再次富集的含铁热液贯入断裂控制下的岩体裂隙中。

2.4 岩浆岩

本次研究区内铜铁矿的形成与中～基性侵入体密切相关，较晚期花岗岩侵入体对矿床的形成也有一定的影响。

闪长岩主要分布在东北一带普查区的中部，大体为北东向展布，倾向南东，倾角一般在45°左右[1]。闪长岩一般呈深灰色～灰黑色，中细粒-细粒结构，块状构造。矿物粒径0.5～5.0 mm。主要矿物组成：斜长石55%～60%，石英微量或2%～5%，黑云母0%～10%，角闪石10%～35%，次要矿物绿帘石、辉石、磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石，蚀变矿物方解石、绢云母、绿帘石、绿泥石。侵位深度中深成相。中等程度剥蚀。

含磁铁闪长岩分布在闪长岩体中，二者为渐变接触关系，为同时期侵入体的不同岩相，含磁铁闪长岩相为闪长岩侵入体中分散的磁铁矿受重力作用下沉富集，在岩体底部形成的产物。

酸性岩在东北一带普查区中部多呈岩枝状产出，穿插与闪长岩体内，南部多呈岩株状，基本呈北东向展布。

花岗岩分为两种，一种呈岩基产出，肉红～浅肉灰色色，一般具粗中粒-中细粒花岗结构，块状构造[2]。其中斜长石(为中长石)占15%～20%，钾长石(主要为微斜长石及条纹长石)35%～40%，角闪石10%～20%，黑云母2%～5%，石英25%～30%，矿物粒度一般2～8 mm不等，裂隙及少量矿物边部黄钾铁矾化较强烈，与磁铁矿或含磁铁闪长岩接触的花岗岩中含磁铁矿1%～3%，属热液侵入时同化混作用下的外来成分；另一种呈岩枝、岩脉产出，在粗中粒-中细粒花岗岩中穿插，侵入时代略晚于粗中粒-中细粒花岗岩，其特征一般为浅肉灰-灰白色，细粒花岗结构，局部具有斑状结构，块状构造[3]。其中斜长石占15%～20%，钾长石40%～45%，石英30%～35%，暗色矿物含量一般5%左右，主要为角闪石及黑云母，矿物粒度较细，一般小于1 mm，普遍伴有微弱的绢云母化。

3 地球物理特征

3.1 磁法特征

研究区开展了1∶1万高精度磁法测量工作，共圈出磁异常3个，正异常基本由闪长岩体引起，异常强度取决于闪长岩体中磁铁矿含量的高低。

主要磁异常为C-2013-01异常，磁异常呈北东向延伸，由许多团块状正磁异常组成的较大面积异常区，总体呈北东向展布，以正磁异常为主，ΔT极大值11 000 nT，该异常反映了磁铁闪长岩的范围。

磁异常C-2013-02-1和C-2013-02-2异常：位于该区中西部，以正磁异常为主，局部伴生较小面积的负异常，ΔT极大值1 200 nT，极小值-600 nT。异常整体呈两个相邻环形，该异常也是由磁铁的闪长岩引起。

磁异常C-2013-03异常：位于该区北部，呈东西向条带状分布，形态近椭圆状，异常为弱正磁异常，ΔT极大值1 200 nT，规模相对较小，异常区岩性为含磁铁闪长岩。

3.2 激电中梯特征

通过在研究区开展1∶20000激电中梯测量，发现了1个较好的激电异常JD-1[4]。该激电异常位于勘查区的东部，呈近西向展布，异常连续性较差，以3%等值线圈定的异常范围大约为400 m×200 m，异常中心极化率值高达4.5%，视电阻率值在400～550 Ω·m之间。异常区附近地表出露主要以硅质板岩及少量酸性侵入岩为主，地表硅质板岩中多见黄铁矿方晶，分析认为该处激电异常应为黄铁矿引起。

3.3 井中物探特征

钻孔ZK001下部多为花岗岩，井中磁化率不高，根据△Z分量在井孔底部无开口，表明井孔底部无盲矿体反映。

钻孔ZK10801井中磁测异常高值区中，50 m和73 m分别对应一层含磁铁闪长岩，85～90 m对应一层含磁铁花岗岩，142 m对应中粗粒花岗岩。

ZK301井中磁测，根据岩芯岩性显示磁铁矿、含磁铁矿闪长岩，磁铁矿中含磁铁20%～43%，含磁铁闪长岩中磁铁含量有15%，与钻孔测井资料对应一致，下部多为闪长岩，磁性较弱。

本次调研在三个钻孔中开展了井中物探工作，通过井中物探工作结合钻探工作，我们看到深部地质体中磁铁矿含量从无到有再到富集成矿，与对应的磁化率曲线形态完全吻合，进一步说明勘查区内磁法工作对寻找铁矿体的有效性。

4 地球化学特征

为研究控制研究区一带北部发现的矿化线索及探究其附近矿化分布规律，在Cu4铜矿体附近测制了4条1∶10000土壤剖面，剖面中Cu、Au、As等元素在铜矿体近处及其延伸方向均有一定的异常显示，其中TR18土壤点根据分析结果显示，Cu异常峰值达357.49×10-6，Au异常峰值达19.78×10-9，对应地表碎裂英安岩中的Cu4铜矿体，矿体中有黄铜矿发育，碎裂英安岩裂隙中发育孔雀石化及褐铁矿化。其他位置未见较好的Au异常，仅局部有铜异常显示，与地表火山岩裂隙中的孔雀石化对应较好，但矿化不集中。

5 赋矿层位及矿化特征

铁矿产出于泥盆纪闪长岩内的含磁铁闪长岩相中，矿化类型均为磁铁闪长岩，铁矿以磁铁矿为主，地表极少部分矿石磁铁矿被氧化，磁铁矿主要呈它形粒状集合体分布，局部为浸染状、团块状、条带状。大多铁矿体中伴生TiO2、P2O5，有用组分分布较均匀。铁矿体基本分布在闪长岩体与花岗岩体接触带上，闪长岩体侵入过程中，磁铁矿受重力作用向底部分异形成含磁铁闪长岩相，局部富集成矿，晚期侵入的花岗岩热液将底部再次富集。

志留纪公婆泉群中的上组英安岩段为主要含铜地层，其矿化主要为黄铜矿化，黄铜矿呈半自形-它形微粒状，粒度0.01～0.06 mm，分布较为均匀，地表矿裂隙中多见孔雀石化。

岩体中的铜矿主要产出于泥盆纪的闪长岩体，矿化主要为黄铜矿化及裂隙中的孔雀石化，黄铜矿粒度0.01～0.15 mm，含量偏低但分布较均匀，受晚期岩脉侵入后富集；晚期的花岗岩体中局部发育孔雀石化，是顶部含铜闪长岩体剥蚀过程中受淋滤作用后富集的产物，矿化不均匀，主要受岩体裂隙控制。

6 成矿潜力

通过实地调研，在研究区内共圈出铁矿体19条，铜矿体4条，我们分析该区铁铜矿成矿潜力较大具体表现在以下几个方面：

(1)东北一带普查区内闪长岩体在该区中部发育较为完整，铁矿体在0、3、7勘探线地表走向上分布的连续性受到晚期岩体侵入影响，钻孔内的见矿程度较好，0勘探线深部控制的矿体虽有尖灭趋势，但矿体品位较稳定。7勘探线施工的钻孔在孔深200 m处依然见矿，验证地表低缓异常效果较好；

(2)物探磁法异常及矿床成因规律来看，东北一带普查区内继续对地表铁矿体及磁异常进行深部验证，有一定的找矿远景；

(3)铜矿方面，本次调研发现的铜矿体虽然为地表矿体，分布零星且规模有限，结合研究区一带的1∶20000激电中梯测量成果来看，浅地表发育成规模铜矿体的前景良好；研究区临近公婆泉铜矿及白疙瘩北山铜矿，区内地质背景与两处矿床背景基本相同，具有较好的成矿条件，因此研究区内深部存在含铜斑岩体的可能，具有一定的铜矿找矿远景。

7 结论

本文系统分析了甘肃省肃北县公婆泉东铁铜矿一带的地质特征和物探特征，结合现场调研，我们得出以下结论：该地区铁铜等金属矿的成矿潜力较大。