孙呈鹏，王兴龙，谢 慧

（甘肃省地质矿产勘查开发局水文地质工程地质勘察院，甘肃 张掖 734000）

区域大地构造位于秦祁昆造山系北祁连弧盆系走廊南山岛弧，成矿区带属北祁连加里东期金铜铅锌铬铁钨成矿带柳沟峡-九个青羊元古宙、加里东期铜金铅锌铁（铬）成矿带[1-3]。区内出露地层主要有太古界-古元古界北大河岩群（ArPt1B）、长城系熬油沟组（Cha）、长城系桦树沟组（Chhs）、长城-蓟州系托莱南山群（ChJxT）、青白口系五个山组（Qbw）、奥陶系阴沟群（OY）石炭系臭牛沟组（Cc）、石炭系羊虎沟组（Cy）及第四系，如图1所示。地层走向基本与区域构造线方向一致，呈近北西西向展布。

图1 石硐子铁矿区域地质简图

1 区域成矿地质背景

研究区内构造运动强烈，并具多期次特点。其中以加里东晚期构造运动最强，影响最大。区内总的构造线方向为北西西向。断裂构造、褶皱构造控制着本区沉积作用、岩浆活动和铁、钨、铜、钼等矿产的产出与分布[4-5]。北西向、北东向或近南北向断裂构造的交汇部位控制着主要大型矿床的产出，例如，桦树沟、黑沟铁矿和小柳沟、世纪钨矿床均产于近东西向朱龙关裂谷带和近南北向北大河隐伏基底断裂的交汇部位。

区内褶皱构造主要有小柳沟-老虎石山复向斜，其核部地层为长城-蓟州系托莱南山群（ChJxT），轴向北西，南西翼较北东翼陡。

本区出露的岩浆岩以加里东晚期岩浆亚旋回第一次岩浆侵入辉长岩及超基性岩为主，规模较小，多呈长透镜状或脉状产出。受区域断裂构造控制，岩体多分布于不同构造单元的接触带两侧，并受次级构造裂隙控制，呈串珠状、雁行状排列。岩体长轴方向与区域构造线方向基本一致。酸性侵入岩地表不很发育，于吊大坂一带有二长花岗岩，呈岩脉状、岩株状产出，在小柳沟钨钼矿区深部发现隐伏二长花岗岩体，其内外接触带均可见钼、钨矿化，并在岩体内富集呈矿，该岩体与区内钨、钼矿的形成关系密切，为钨、钼矿床的形成提供了物源和热源。

变质作用以区域变质作用为主，动力变质作用次之[6]。区域变质作用属加里东期的绿片岩相变质作用；区域变质岩石有太古界-古元古界北大河岩群（ArPt1B）灰色、灰绿色角闪片岩和绿泥白云石英片岩、角闪片岩、斜长角闪片岩，另有变质程度较浅的长城系熬油沟组（Cha）、长城系桦树沟组（Chhs）、长城-蓟州系托莱南山群（ChJxT），岩性主要为灰色、灰白色、杂色板岩和千枚岩、硅质岩。新生变质矿物有少量绢云母、白云母及绿泥石等。动力变质作用主要表现为构造变质作用和热液接触变质作用，与区域构造和岩浆作用有关。

区内矿产丰富，既有内生矿产，又有外生矿产，并且以内生矿产为主，包括铁、铜、铬、铅、金、钨、石灰岩、白云岩、石膏、黏土、黄铁矿、磷矿、煤及石油等矿种。区内发现有铁、铜、铬、铅、金、钨等有色金属矿点和异常，其中以铁为主。铁主要产在长城系内，在青白口系中亦可见铁矿产出。铁主要分布在大河沟脑-镜铁山向斜的水峡脑断褶束内。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地质

勘查区出露主要有三套岩系，最南部为太古界-古元古界北大河岩群（ArPt1B），岩性主要为灰色、灰绿色角闪片岩和绿泥白云石英片岩、角闪片岩、斜长角闪片岩。中部为石炭系羊虎沟组（Cy），主要岩性为灰岩、砂岩、灰黑色炭质页岩。北部为长城-蓟州系托莱南山群（ChJxT），岩性主要为灰色、杂色板岩夹红色碧玉岩和灰绿色千枚岩、灰-灰黑色硅质岩、紫红色石英砂岩、白云岩；含矿岩性主要为板岩夹碧玉岩，与石炭系羊虎沟组（Cy）呈断层接触。地层总体呈北西西向展布。

勘查区内断裂构造主要为北西向断层组成的叠瓦状断裂带，由北西向区域大断裂在勘查区内的延伸与其派生次级小断层组成，其主要特点是断层面倾角较陡（50°～79°），断层破碎带一般明显，伴随断裂产生许多劈理（或片理）及节理，断层产状随区域的方向变化、岩石产状的变化而改变；其倾角随岩层倾角的陡缓而变化。这种变化与区域构造线方向是一致的。勘查区内顺层断层及斜切断层较为发育，主要为北西向断层，沿断裂伴有后期的热液活动，对铁矿有进一步富集作用并伴有铜、铅、锌等矿产的产出。斜切断层主要为北东向，勘查区内呈雁列式出现，对矿体存在一定破坏作用，有平推断层将矿体斜切截断，断距一般不大，保持在3～5 m。

勘查区岩浆岩不发育，见少量侵入岩脉，岩性为闪长岩。

勘查区动力变质作用主要发生在断裂带及其附近，变质作用和形变现象较强，片理化和重结晶明显。岩石受应力作用产生破碎，见有断层泥及碎裂岩。

勘查区围岩蚀变种类主要有绢云母化、绿泥石化、硅化、赤铁矿化、黄铁矿化、磁铁矿化和碳酸盐化等。绢云母化沿地层片理产出，呈微细脉状，具定向排列，另在断裂构造破碎带附近，呈鳞片状集合体出现。绿泥石化在勘查区内广泛出现，沿地层片理产出，具定向排列。勘查区地层内岩石普遍具硅化，可见石英脉分布于勘查区地层内，断裂带附近岩石硅化较明显。赤铁矿化为勘查区内重要蚀变，主要分布于板岩及碧玉岩中，赤铁矿为钢灰色，条痕为深褐红色。黄铁矿化呈星点状或稀疏浸染状不均匀分布于板岩、碧玉岩中。磁铁矿多与赤铁矿伴生，为灰棕色，粒径基本上在0.03 mm 以下，呈星点状、尘点状分布。勘查区内出露灰岩、白云岩，另外岩石中亦可见碳酸盐化，且多与硅化相伴生。

通过高精度磁法在工作区共圈定7 处磁异常，大部分区域表现为低缓、平稳的磁场变化特征，中部表现为片状、离散的异常变化，且异常幅值低，范围小，异常形态不规整，由区内大片赤铁矿化、局部磁铁矿化引起。

2.2 矿体地质

铁矿体主要赋存于铁质-硅质条带建造中，矿化主要为赤铁矿化，次为磁铁矿化、褐铁矿化等。含矿岩系为地槽型浅海相沉积，矿化受地层岩性控制，含矿岩性主要为长城-蓟州系托莱南山群（ChJxT）板岩，部分地段夹含铁碧玉岩条带，矿体围岩为板岩、千枚状板岩和灰岩等。矿体出露不完整，地势较缓，大部分地段有覆盖。矿体主要呈似层状，与围岩产状基本一致，沿走向变化不大，总体为北西走向，倾向南西，倾角一般介于60°～70°。TFe 的品位一般介于30%～45%，最高达51.8%。矿石主要呈次块状、块状，部分呈角砾胶结状或粉末状。

后期构造对矿体有一定的破坏作用和富集作用，后期构造对矿体的破坏作用以北东向平推断层错断地表矿体最为明显。因含铁岩性较脆，在动力作用下，岩石多发生变形和破碎，所形成的裂隙提供了后期含矿热液运移的条件，在板岩、碧玉岩及碎裂的铁矿层可见后期充填交代的硅化、黄铁矿化、孔雀石化、白云石化等。

主矿体矿化出露长度大于1 000 m，赋存于长城-蓟州系托莱南山群（ChJxT）板岩中，矿化主要为赤铁矿化，部分具磁铁矿化，呈似层状、枝脉状、透镜状，产状与围岩基本一致，走向北西，倾向南西，倾角介于60°～70°；矿化连续，TFe 品位为25.00%～51.80%，平均品位为34.63%。矿石的矿物成分较简单，金属矿物主要为赤铁矿，局部含少量的磁铁矿，赤铁矿单体粒径多在2 mm 以下，集合体粒径粗大，在2.0 mm 以上。

2.3 矿石特征

石硐子铁矿矿石结构一般为半自形晶粒状结构。矿石以次块状构造为主，枝脉状、微脉状、星点状次之，矿石中主要矿物为赤铁矿（见图2），次为磁铁矿，其自然类型归类为赤铁矿石。矿石的矿物成分较简单，金属矿物主要为赤铁矿，含少量磁铁矿，偶见黄铁矿和隐晶状氧化铁质，其生成顺序为：黄铁矿→赤铁矿；磁铁矿→赤铁矿。脉石矿物主要为白云石、石英、碧玉、钙质、泥硅质和泥炭质等。赤铁矿为钢灰色，条痕为深褐红色，呈半自形晶粒状，聚集成玫瑰花状、放射状、块状集合体，以锯齿状镶嵌分布，单体粒径多在0.3 mm 以下，少量粒径介于0.3～0.5 mm，集合体粒径粗大，在2 mm 以上。磁铁矿表现为半自形晶粒状、灰棕色，呈星点状、尘点状不均匀分布，粒径在0.3 mm 以下。黄铁矿呈浅黄白色、半自形晶粒状，粒径在0.5 mm 以下，多在0.25 mm 以下，呈星点状零星分布。氧化铁质呈隐晶状、微脉浸染状，不均匀分布于脉石。

图2 赤铁矿石照片

矿石主要组分为TFe，微量组分有Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Mn、Co、Mo、Ni、Cr、Ti、V、Cd、As、W、Sn、Bi、Ba、Be、Sb、S、P、F 等；矿石有益与有害组分含量均很低，有益组分不能进行综合回收利用，有害组分低于标准指标。

2.4 矿体（层）围岩和夹石

矿体上盘围岩为灰岩、板岩、千枚状板岩或铁染板岩；下盘围岩主要为板岩、千枚状板岩和千枚岩；矿体围岩普遍具有不同程度的蚀变，灰岩具硅化、弱褐铁矿化、零星黄铁矿化和孔雀石化、蓝铜矿化等。板岩蚀变包括绢云母化、绿泥石化、硅化、赤铁矿化、褐铁矿化、黄铁矿化、磁铁矿化和碳酸盐化等。矿体中夹石为板岩或千枚岩，厚度一般不大。

3 矿床成因及找矿标志

3.1 矿床成因

勘查区内含矿岩系为地槽型浅海相沉积，岩相变化较大，沿走向或倾向均可相互递变；含矿地层为长城-蓟州系托莱南山群（ChJxT），其原岩为浅海相基性、中基性火山碎屑岩。正常沉积岩与含铁钙质、泥质变质岩在经历长期区域变质作用后，形成低绿片岩相变质岩，岩石大部分保留原岩成分，主要岩性有板岩、千枚岩、硅质岩、灰岩、白云岩、变质石英砂岩等，含铁岩层为板岩、千枚岩，矿体围岩多为板岩、千枚状板岩与灰岩、硅质岩，围岩常与铁矿层呈逐渐过渡关系，普遍具有硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化、赤铁矿化、磁铁矿化、褐铁矿化、黄铁矿化、孔雀石化、蓝铜矿化等不同程度的蚀变。矿体多呈似层状，透镜状产出，矿石主要为次块状、块状构造，部分呈角砾胶结状或粉末状。

由以上特征可以看出，该矿床成矿作用与区域变质作用关系密切。在经历区域变质作用的同时，经历动力变质作用，铁进一步重结晶富集，促进铁形成的矿物来源于基底火山碎屑岩。勘查区内表现为北西向顺层断层及斜切断层较为发育，沿断裂伴有后期的热液活动，对铁矿有进一步的富集作用和破坏作用，并伴有铜、铅、锌等矿产的产出。

综上，该铁矿为前寒武纪沉积、加里东晚期变质的沉积变质型铁板岩铁矿床。

3.2 找矿标志

3.2.1 矿物标志

地表有黄铁矿化、褐铁矿化、赤铁矿化、磁铁矿化等明显次生矿物或铁帽，这是区内最重要的直接找矿标志。

3.2.2 岩性标志

矿体主要赋存于板岩、千枚状板岩中，矿体与围岩界限清晰，由下至上依次为板岩（千枚状板岩）、铁质板岩、铁矿层。因此，上述岩石出露的地区是本区的重要找矿靶区。在铁帽、黄铁矿化、褐铁矿化、赤铁矿化、硅化、绢云母化等蚀变发育地带，成矿条件较好。因此，该岩性组合为找矿重要标志。

3.2.3 磁异常标志

依据开展的高精度磁测，结合地质工程验证，区内大部表现为低缓、平稳的磁场变化特征，片状、离散的异常变化由赤铁矿化、磁铁矿化引起。磁异常可作为寻找低磁赤铁矿的间接找矿标志。

3.2.4 构造标志

勘查区断裂构造发育，矿体主要沿北西向断裂展布，沿断裂伴有后期的热液活动。北西向大断裂两侧及由此派生的次级断裂与构造破碎带可作为寻找该区铁矿的重要标志。

4 结论

石硐子铁矿含矿岩系为地槽型浅海相沉积，成矿与区域变质作用密切相关，矿化受地层岩性控制，铁矿体主要赋存于铁质-硅质条带建造中，矿床成因类型为沉积变质型铁矿床。该铁矿找矿标志明显，以地表矿化与铁帽露头最为直接，板岩→铁质板岩→铁矿层的岩性组合与硅化、赤铁矿化蚀变亦为直接标志。低缓、平稳的磁场变化中片状、离散的异常变化与北西向断裂破碎带可作为间接找矿标志。该矿床位于有利成矿区段，附近有桦树沟、黑沟铁矿和小柳沟、世纪钨矿床产出，其成矿条件与桦树沟铁矿相似，具有较好的成矿远景与找矿潜力。