甘肃镜铁山铁矿找矿前景研究

陈治国，郭少丰通信作者，田宏海，王东华

1.甘肃镜铁山矿业有限公司，甘肃嘉峪关，735101；2.中国地质调查局发展研究中心，北京，100037； 3.自然资源部矿产勘查技术指导中心，北京，100037

0 引言

铁矿是国家战略性矿产，在国民经济发展中起到重要作用。甘肃镜铁山铁矿是酒钢集团主要矿山，我国著名铁矿山之一，矿山的主要勘查工作集中在20世纪50-80年代，目前保有资源储量以目前稳产产量计算，可供开采十年左右，因此，矿山的深部及外围找矿工作迫在眉睫，找矿成功与否将对酒钢集团以及西部地区钢铁产量的稳定起到至关重要作用。

1 概况

镜铁山铁矿位于甘肃省嘉峪关市西南约60km处，属张掖市肃南裕固族自治县管辖，但镜铁山矿相对独立，是酒钢集团直属矿山。该矿是1955年根据群众报矿而发现（《中国矿床发现史·甘肃卷》，1996），1956-1958年由西北地质局634队（后改称甘肃省地质局镜铁山地质队）进行勘探，提交了桦树沟、黑沟矿区地质勘探报告以及外围矿区普查报告，铁矿远景储量达8亿多吨[1]，奠定了镜铁山矿作为重要铁矿资源基地的基础。1982-1988年，冶金工业部西北地质勘查局五队对桦树沟铁矿床进行补勘过程中，在V矿体（现在认为是Ⅰ矿体西延）及其底板岩石中发现了中型规模的铜矿床。铜矿体被认为与铁矿床共生，由此提出“上铁下铜”成矿模式，引起了各界的关注和高度重视[2]。

2 地质背景

镜铁山铁矿位于北祁连山铁-铜-金-钨-钼金属成矿带，位于秦祁昆巨型多旋回造山带中段，区域上断裂构造发育，以北西走向为主（图1），如镜铁山—斑赛尔山北断裂带、托来山断裂带等。北祁连西段岩浆岩发育，岩石类型较全，超基性至碱性皆有出露，其中以中酸性、酸性岩体分布较广，规模大，其次是基性、超基性岩体。矿区以北大河为界，分为桦树沟和黑沟两个矿区，铁矿体主要赋存于镜铁山群中，镜铁山群分为上、下两个组，上岩组以碳酸盐岩为主，由灰-灰黑色灰岩、白云质灰岩和泥质灰岩、白云岩夹粉砂岩、板岩及砾岩透镜体所组成；下岩组以千枚岩为主，夹铁矿体和石英岩，千枚岩又分为黑色千枚岩、灰绿色千枚岩、钙质千枚岩、碳质千枚岩、石英绢云母千枚岩等，主要矿物成分均为绢云母和石英。铁矿体主要为一种特殊的条带状铁建造，铁矿石中金属矿物以镜铁矿、菱铁矿为主，其次含少量磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿、褐铁矿、孔雀石，脉石矿物以红色铁碧玉（也称碧玉）为主，次要矿物为白云石、方解石、重晶石、绿泥石、绢云母和铁白云石等[3]。

依据矿石中矿物的自然组合及结构、构造特征，将矿石划分为碧玉镜铁矿矿石、碧玉菱铁矿矿石、碧玉菱铁矿镜铁矿矿石、碧玉镜铁矿菱铁矿矿石和碧玉褐铁矿矿石五种类型，各矿石类型相互逐渐过渡，无明显界限。根据矿上况实际开采情况，有些铁质千枚岩TFe含量可达30%左右，高于边界品位TFe20%，已达矿石级，因此郭少丰[4]于2012年博士后出站报告中，增加了一种：铁质千枚岩型。

3 成因探讨

1956-1958年西北地质局634队提交桦树沟矿区报告时，有学者认为镜铁山铁矿为火山热液沉积铁矿，命名为“镜铁山式铁矿床”。1982-1988年，冶金工业部西北地质勘查局五队对桦树沟铁矿床进行补充勘探，补勘过程中，在V矿体（现在认为是Ⅰ矿体西延）及其底板岩石中发现了已构成中型规模的铜矿床，引发了地学界对该矿的研究热潮。杨化洲等[2]认为是海相陆源-远火山源变质同生沉积铁矿床(简称变质沉积铁矿床)，刘华山等[5]认为是海底喷气沉积成因矿床。杨建民等[3]、毛景文等[6]认为镜铁山铁矿属于Sedex型矿床。杨化洲等[2]、毛景文等[6]、薛春纪等[7]认为铜矿床是与铁矿床是同生的沉积矿产，而不少学者通过研究认为铜矿床与铁矿床非同生，而是后期形成的。

2010-2012年本文通信作者在镜铁山从事博士后研究工作期间，发现与铁矿成矿关系密切的顶板围岩——黑色千枚岩具有火成岩特征，铁矿体具断层控矿特点，结合前人所测成矿温度在280℃至340℃之间（表1、表2），提出镜铁山铁矿不是沉积矿产，可能是与中、基性岩有关的热液变质铁矿[8]。该认识将改变镜铁山铁矿及周边矿床的原有找矿模式，从寻找层位为主变成寻找成矿、控矿构造为主，打开深部找矿空间。该观点目前还存在争议，Shaofeng Guo[9]等于2020年10月在SCIE检索系统收录的英文期刊《European Journal of Remote Sensing》上在线发表了《地球冷凝演化初论》，该文通过大量的野外证据提出：人们原来普遍认为的沉积岩，如砂岩、碳酸盐岩等并非沉积作用形成，而是具有岩浆岩特征，结合鲍文反应系列原理，推断地球是从高温到低温逐渐演化，在演化过程中通过结晶分异作用形成了不同的岩石系列，凝结成了：高熔点金属→超基性岩→基性岩→中性岩→酸性岩→砂岩→碳酸盐岩→泥岩→冰……岩石系列，这从另一侧面证明镜铁山铁矿不是沉积的，可能是与中、基性岩有关的热液变质铁矿。

表1 柳沟峡铁矿包裹体均一温度、盐度、密度表[6]

表2 大柳沟铁矿包裹体均一温度、盐度、密度表[6]

4 找矿前景

1958年西北地质局634队提交桦树沟矿区报告时，认为镜铁山铁矿为火山热液沉积铁矿，1974-1976年甘肃冶金地质勘探四队对桦树沟西段Ⅱ矿体进行补充勘探，提出矿区西部是一向斜构造，使西部铁矿石储量有较大幅度增长，在后来的补勘工作中，桦树沟矿区和黑沟矿区均采用向斜观点，向斜的观点沿用至今（图2a），受向斜观点限制，截至目前镜铁山矿未进行过深部铁矿探矿，并且有部分矿体已经闭坑。根据最新研究成果，郭少丰等[8]认为镜铁山铁矿为热液变质铁矿，矿体受断层、断裂控制，并非向斜，铁矿体可向下延伸（图2b），因此有必要进行深部风险探矿，打开向下找矿空间。根据矿山实际开采情况以及研究成果，可首先在桦树沟东区12-22勘探线之间（图1）2655水平以下为区域，利用地质、物探、钻探等手段，结合硐内水文地质情况[10]，开展以铁矿为主，兼顾其他伴生金属进行深部风险探矿，就此打开深部及外围找矿空间，深部有找矿重大突破的可能，如验证深部有铁，预计可为镜铁山矿新增铁矿资源量5亿吨左右。

5 结语

镜铁山铁矿成因研究较多，争议较大，总结起来分为两大类：沉积型和热液型。沉积型自1958年提出，至今仍然是主流观点，根据沉积观点得出的向斜构造，仍然是目前找矿、采矿的依据，但向斜观点严重制约了深部找矿，因此，有必要依据最新研究成果，进行深部风险探矿，验证铁矿体是否真的是向斜，如验证不是，意义重大，将打开镜铁山及外围深部找矿空间，不仅能为镜铁山矿新增铁矿资源量5亿吨左右，同时还将改变全国同类型铁矿找矿方向，开启新一轮铁矿找矿高潮。