集安市土湖溝鐵銅礦床地質特征及找礦標志

李鑄泰，王 偉，王守興

1.吉林省第四地質調查所，吉林 通化 134001;2.吉林省勘查地球物理研究院，吉林 長春 130012

土湖溝鐵銅礦床位于鴨綠江多金屬成礦帶南部，鴨綠江斷裂北側。是吉南地區近期發現的重要礦床之一，總結該礦床地質特征，并確定其找礦標志對在鴨綠江成礦帶尋找鐵銅及多金屬礦產有重要指導意義。

1 區域成礦背景

土湖溝鐵銅礦床大地構造位于中朝準地臺北緣東段，老嶺復式背斜南東翼。自太古代以來地層變質變形強烈，斷裂構造發育，巖漿活動頻繁，為本區鐵及其它金屬礦產富集提供了豐富的物質來源、成礦空間和熱動力源。

地質發展史上，本區經歷了由太古代陸核形成、新太古代大陸增生—陸核邊緣裂陷、古元古代陸核活化增生—裂陷、新元古代—古生代陸核穩定發展、中新生代陸核活化改造長期發展歷程，形成了新太古代大陸增生—陸核邊緣裂陷綠巖建造（鴨綠江綠巖帶）。下元古界集安群變質巖系是區域出露主要地層和賦礦層位，其上覆蓋了中生代火山巖火山碎屑巖建造和新生代松散沉積物。土湖溝鐵銅礦床即產出于集安群螞蟻河組與中生代花崗巖體接觸部位。

區域斷裂構造主要為鴨綠江斷裂及其次級構造，主要有北東向、北西向兩組。北東向斷裂形成最早，在大青溝鐵礦區中南部發育兩條，具有多期次長期活動的特點，構造性質為壓扭性斷裂，區域上控制著太古代綠巖體、中生代中酸性侵入體及多金屬礦產的分布方向，是重要的導礦構造。北西向斷裂形成晚于北東向構造并切割前者，構造規模明顯要小，斷裂性質以張扭性為主，與北東向斷裂交匯復合部位是良好的的容礦空間，土湖溝鐵銅礦床賦存部位即是北西向斷裂與北東向斷裂交匯處。

本區巖漿活動頻繁而強烈，既有侵入活動，又有噴出活動。 太古代巖漿活動為鎂鐵質基性、中基性火山巖、酸性火山碎屑巖火山活動，具雙峰式特征，變質變形后組成綠巖帶一部分。元古代巖漿巖活動為雙峰式中基性、酸性火山活動。中生代是大陸邊緣活化時期，斷裂作用導致大規模火山～巖漿活動，形成火山-巖漿巖帶，控制著鴨綠江成礦帶形成和分布。此外，礦區內中生代脈巖較發育，常充填早期形成的斷裂構造，主要有閃長巖、閃長玢巖、石英斑巖、花崗斑巖等，與金屬礦產的成礦作用關系密切。

2 礦床地質特征

2.1 賦礦地層及矽卡巖化特征

該區賦礦地層為集安群螞蟻河組，為元古代地臺裂槽內濱淺海相—陸相碳酸鹽—長英質碎屑—火山碎屑沉積物經長期變質作用形成，主要巖石組合：蛇紋石化大理巖、透輝透閃大理巖、黑云變粒巖，淺粒巖等。該組地層區域上以非金屬礦產為主，如硼、石棉、金云母滑石、安綠石等，在集安大青溝一帶則富集銅、鐵、鉛、鋅等金屬礦產。

矽卡巖主要發育在礦區中部螞蟻河組與中生代花崗巖體接觸部位，其它地段亦有零星分布，是侵入體與碳酸鹽類巖石發生接觸交代作用形成。矽卡巖帶寬度30～50 m，走向北西，長約800 m。帶內主要發育黃銅礦化、黃鐵礦化、方鉛礦化、閃鋅礦化以及矽卡巖化、碳酸鹽化等

2.2 磁場特征

通過物性分析，區內出露的集安群地層，中生代花崗巖屬極弱磁性，故形成的磁場較低，構成了△T 多為100～300 nT 的背景場；由于巖石磁性的差異，局部形成了波動的背景場；侏羅系林子頭組由于巖性較均一，整個層位顯示極弱磁性，因此形成了平穩的0～100 nT 的磁場。通過1/5 千磁法測量圈出8 處磁異常，△T 多為1 000～3 000 nT，局部峰值可達5 000 nT。土湖溝1、2 號礦體即賦存于C-1 磁異常內，礦體走向與異常長軸方向基本一致。其它異常經驗證均由磁鐵礦化地質體引起。

2.3 礦體特征

礦區內發現和控制了8 條礦體，編號為1～8號礦體。1 號；2 號礦體控制程度高，是本區主要礦體，其余礦體規模小，控制程度相對較低（見圖1）。

圖1 土湖溝鐵銅礦床地質圖Fig.1 Geological map showing Tuhugou iron copper deposit

1 號礦體：礦體為銅鐵伴生，以銅為主。呈似層狀，走向北西，傾向南西，傾角15°～45°，礦體長180 m，最大延深110 m。礦體平均厚度6.73 m，Cu 平均品位0.84%，TFe 平均品位23.73%。

2 號礦體：伏于1 號礦體下，主要為磁鐵礦體，底部伴生銅礦。礦體呈似層狀，走向北西向，傾向南西，傾角15°～43°。礦體長240 m，最大延深160 m。礦體平均厚度6.96 m，，TFe 平均品位31.27%。伴生銅平均品位0.49%。

2.4 礦石特征

礦石種類：銅礦石、鐵礦石、銅鐵共生礦石。

礦石礦物成分：金屬礦物主要有黃銅礦、磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦及含方鉛礦、閃鋅礦。非金屬礦物主要有斜長石、角閃石、石英、綠泥石、石榴子石、方解石、蛇紋石等。

礦石化學成分中有益組分以Fe、Cu 為主，其余伴生有益組分均低于綜合利用工業指標，無工業利用價值（見表1）。

有害組分：根據礦石組合分析，S 質量分數∶0.046%～0.96%；P2O5質 量 分 數∶0.07%～0.08%；均低于規定標準，對礦石的工業利用無影響。

表1 多元素分析結果表Table 1 Multielement analysis results

造渣組分：主要為酸性氧化物SiO2、堿性氧化 物Na2O、CaO、MgO 和 兩 性 氧 化 物Al2O3、TiO2，總質量分數為59.59%，（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）=0.14，屬酸性礦石。

物相分析：從表2、表3 可以看出，本區銅礦以硫化銅為主，占有率91.06%；鐵礦以磁性鐵為主，占有率97.96%，具備磁選條件。

礦石結構：中細粒粒狀變晶結構，接觸交代結構。

礦石構造：主要為浸染狀構造、細脈浸染狀構造、致密塊狀構造。

礦石自然類型按脈石礦物分為：石榴子石-蛇紋石-黃銅礦-磁鐵礦型；斜長石-角閃石-石英-石榴子石-磁鐵礦型。按結構構造分為：浸染狀黃銅礦-磁鐵礦型；致密塊狀磁鐵礦型。

本區黃銅礦化、磁鐵礦化與矽卡巖化關系密切，生成順序為矽卡巖→磁鐵礦→金屬硫化物。礦石磁鐵占有率達97.96%，為磁性鐵，鐵平均品位（TFe%）小于50%，為貧鐵礦石。綜合分析，礦石工業類型確定為硫化銅礦與磁性需選貧鐵礦共生矽卡巖型。

表2 鐵物相分析結果表Table 2 Analysis results of iron phase

表3 銅物相分析結果表Table 3 Analysis results of copper phase

2.5 選礦工藝

采用先浮選銅再磁選鐵的試驗流程，銅回收采用一次粗選，三次精選，二次掃選的試驗流程；磁選鐵工藝流程，經一次粗選，粗精礦再磨后精選試驗流程，試驗結果表明，銅精礦品位23.55%，銅回收率90.10%；鐵精礦品位67.25%，鐵回收率96.93%。

2.6 控礦因素及礦床成因

元古代早中期，本區為大陸邊緣裂陷，形成濱淺海相—陸相碳酸鹽-長英質碎屑沉積，疊加火山碎屑沉積，此后遭受長期變質變形作用改造。中生代受印支、燕山運動作用，大陸邊緣活化，巖漿-火山活動頻繁。中—酸性侵入體侵蝕了早期形成的地層，汽水熱液攜帶成礦物質與地層巖石發生接觸交代反應（矽卡巖化），使地層中原有的銅、鐵等金屬元素隨熱液活化遷移，并在構造有利部位形成礦體。多期次的的巖漿-火山活動又使已形成的礦體進一步富集。

土湖溝銅鐵礦床具有以下特點：

（1）產出于矽卡巖化巖石中，有益組分平均質量分數高于其它層位。

（2）本區為區域北東向成礦構造帶的一部分，成礦背景與區域其它礦床（點）相似。礦體受集安群螞蟻河組與燕山期花崗巖體接觸帶控制，與接觸界線近于平行。

（3）礦床周圍為侏羅紀及白堊紀侵入體及火山巖體，成礦熱源豐富。

（4）礦化蝕變主要有：黃銅礦化、黃鐵礦化、磁鐵礦化、矽卡巖化、蛇紋石化、透閃石化、碳酸鹽化等。

（5）礦石中非金屬成份為透輝石、透閃石、石榴子石、綠簾石、石英，金屬礦物為磁鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等，是高溫汽水熱液交代作用的產物。

綜合以上因素認為，本礦床應為高溫汽水熱液接觸交代作用形成的矽卡巖型礦床。

3 找礦標志

通過對土湖溝鐵銅礦床地質特征的研究，初步總結出本區該類型礦床的找礦標志。

（1）中生代侵入體、次火山巖與集安群地層接觸部位易發生接觸交代作用，是重要的找礦標志；

（2）沿構造侵入的中酸性脈巖常伴隨在礦體附近，尤其是發育礦化蝕變的脈巖與成礦關系密切，是重要的找礦標志；

（3）北東、北西兩組構造交匯處有利于成礦；

（4）巖石中的黃銅礦化、磁鐵礦化、磁黃鐵礦化是找礦的直接標志。矽卡巖化、方鉛礦化、閃鋅礦化對尋找鐵、銅礦有間接指示作用；

（5）地磁異常是尋找磁鐵礦體的重要標志，激電中梯測量的高激化低阻異常對本區金屬硫化物礦體有指示作用；

（6）區域水系沉積物異常、土壤異常是本區找礦的地球化學標志。

[1] 吉林省地質礦產局.吉林省區域地質志[M]. 1989.北京：地質出版社.

[2] 李鑄泰,陳維甫,等.吉林省集安市土湖溝鐵銅礦詳查報告[R]. 2012.

[3] 韓文銳,張興泉,等.吉林省集安市大青溝北溝鐵礦詳查報告[R].2011.