東昆侖祁漫塔格地區?？囝^東礦床地質特征及找礦前景

2020-12-21 04:47:18白洪溪王建業

金屬礦山 2020年11期

白洪溪周瑾王建業李華劉博

（1.青海省地質調查局，青海西寧810002；2.中國冶金地質總局西北局，陜西西安710119）

牛苦頭東礦床位于柴達木盆地西南緣祁漫塔格山北坡，屬東昆侖鐵、鉛、鋅、銅、鈷、金、鎢、錫、石棉成礦帶。區內成礦地質條件十分優越［1-5］，西鄰四角羊—牛苦頭、野馬泉、虎頭崖、卡而卻卡等大中型礦床，北鄰尕林格大型鐵礦床，東部與夏日哈木超大型銅鎳礦床、哈西亞圖中型鐵礦床等相鄰［6-10］。20世紀六七十年代，原地質部904、902航空物探大隊分別在區內開展了1∶100萬、1∶50萬航空磁測工作，在區內共發現不同規模磁異常13處，為研究區內的地質構造和開展勘查找礦工作提供了較充分的依據。2005—2006年青海省地質調查院在那陵郭勒中游地區開展了1∶50 000地面高精度磁測工作，共圈定了71處地磁異常，其中M25、M26和M27異常就位于研究區內，為后期地質找礦提供了目標靶區。區內以往只開展過中小比例尺的磁法測量和區域調查工作，地質工作程度較低，相較周邊地區礦產勘查工作未取得實質性進展。礦區內覆蓋嚴重，全部為盲礦體，有效的工作手段單一，地質工作和研究難度較大。自2009年以來，研究區內前期主要采用1∶10 000高精度磁法測量發現了13個磁異常，后期利用鉆探工程和三分量磁測井對磁異常進行了驗證，發現了22條鐵礦體，劃分了3個礦帶，取得了突破性的成果。本研究通過對區域地質背景、礦床地質特征等進行分析，為區內下一步找礦工作提供依據。

1 區域地質背景

礦床大地構造位置處于秦祁昆造山系、東昆侖弧盆系，三級構造單元為北昆侖巖漿?。?1-14］（圖 1）。礦床所在區域地層區劃上屬柴達木地層區、柴達木南緣分區，出露地層主要有古元古代金水口巖群、寒武—奧陶紀灘間山群、晚泥盆世契蓋蘇群、石炭系、下二疊統、新近系以及第四系［15-18］。在漫長的地質年代里，區域上經受了多次復雜的構造變動。不同規模、不同力學性質的構造形跡發育良好，形成了一幅復雜多樣的構造形變圖像。NWW向構造形跡組成了區域上的主干構造，它包括結構面為NWW向的褶皺、片理、壓性斷裂等，且以斷裂構造為主，褶皺構造不發育，規模多較小，次生構造為NNE向的張扭性斷裂組。通過對內生礦床和各異常的研究，圈出巴音郭勒河—?？囝^溝鐵多金屬等5個成礦遠景區，構造帶與成礦遠景區有較為密切的關系。巴音郭勒河—?？囝^溝鐵多金屬及球路噢窩頭—那陵郭勒河鐵等成礦遠景區與NWW向構造帶及EW向構造帶有關，多處在兩構造帶的斜交部位上。區域內巖漿活動十分強烈，分侵入和噴出兩種形式，巖漿活動可劃分為華力西、印支、燕山3個巖漿旋回。區內噴出巖主要形成于加里東中期、華力西早期，多沿構造線方向展布。加里東中期噴出巖多見于寒武—奧陶紀灘間山群碎屑巖夾火山巖組中，為一套蝕變基性熔巖；華力西早期噴出巖多見于晚奧陶世契蓋蘇群火山組中，其特征是火山碎屑巖多于熔巖。

2 礦區地質特征

2.1 地層

區內地層大面積為第四系，厚度達100 m以上，出露地層極其簡單，只有小范圍的寒武—奧陶紀灘間山群碳酸鹽巖組，地層NW走向，主體南傾、傾角50°～75°。上巖組集中分布于研究區的西部和東南部，出露面積約3.0 km2，巖性為灰白色細晶、粉晶灰巖、白云石大理巖夾少量灰—灰白色結晶灰巖、偶見石英巖。鉆孔巖芯顯示，研究區中部為早石炭世大干溝組，巖性有變質粉砂巖、細砂巖、硅質巖、灰巖、大理巖。鉆孔巖性較為復雜，主要有微、細晶灰巖、斜長角閃巖、黑云母角巖、（碎裂化）強硅化大理巖、（含黃鐵礦）磁鐵礦化變質石英粉砂巖、石英閃長玢巖、黑云閃長巖、細粒閃長巖、黃鐵礦微細粒磁鐵礦石、杏仁狀安山巖、多斑輝石玄武巖。

2.2 構造

研究區構造形跡被第四系覆蓋。根據鉆孔揭露并參照區域構造，判斷礦區中部有一NW—SE向斷層，其兩側地層分界明顯，北面為安山巖、玄武巖，南面為閃長巖、花崗巖與粉砂巖交織。

2.3 巖漿巖

區內巖漿巖地表出露很少，只有零星的華力西期灰白色石英閃長巖。根據鉆孔揭露，區內巖漿巖較多，北部為大范圍的蝕變杏仁狀安山巖和多斑輝石玄武巖，中東部有大面積的中、細粒閃長巖和局部的二長花崗巖，細粒閃長巖與鐵礦有關系。

（1）中細粒閃長巖。中細粒半自形柱狀粒狀結構，塊狀構造，主要由普通角閃石、斜長石等組成；估算的礦物含量為普通角閃石35%、中長石65%。副礦物有磷灰石、鋯石、榍石、磁鐵礦等少量短柱狀、柱狀普通角閃石和板狀、近寬板狀斜長石雜亂鑲嵌分布，形成半自形柱狀粒狀結構。

（2）杏仁狀安山巖。斑狀結構，基質具有玻晶交織結構，杏仁狀構造。巖石主要由斑晶斜長石、角閃石等和基質組成；斑晶主要為斜長石，粒度為（0.1～0.6）mm×（0.3～1.4）mm，角閃石假象粒度約（0.01～0.04）mm×（0.1～0.3）mm。基質主要為板條狀、針狀半自形晶斜長石半平行分布（斑晶斜長石隨之呈半定向分布），粒度為（0.01～0.04）mm×（0.1～0.3）mm，空隙中填充隱晶質等，形成玻晶交織結構。

（3）多斑輝石玄武巖。斑狀結構，基質隱晶質結構，塊狀構造。巖石由斑晶輝石、拉長石和均勻不透明隱晶質基質等組成。斑晶普通輝石，近短柱狀、柱狀、八邊形假象，強蝕變形成密集細小針狀、纖狀陽起石、少數透閃石的束狀集合體，夾雜細小纖維狀集合體綠泥石、細小碳酸鹽集合體、隱晶質簾石、磁鐵礦等形成假象，蝕變物隨各個輝石不同其含量不同，粒度為（0.2～1.2）mm×1.8 mm。

2.4 物探異常特征

1∶10 000高精度磁異常主要呈條帶狀、橢圓狀NW向展布，其分布特征與航磁異常及1∶50 000地磁異常一致，明顯受地質構造及巖漿巖控制。研究區內西部有一個明顯的高值異常，異常規模較大，幅值不高，極值一般為100～300 nT。在研究區內東部有3處明顯的高值異常區，異常規模相對較小，但異常幅值較高，極值一般為600～900 nT。研究區內共圈定了13個局部磁力高異常，編號為C1～C13。位于研究區內西部 C1、C2、C3異常以及東部 C6、C7、C8、C9異常組成的異常帶推測是由火山巖、巖體引起的非礦致異常。C5-3、C13異常性質不明，未進行查證。C4、C5-1、C5-2、C12異常經鉆探驗證為礦致異常；C10、C11異常雖未驗證，但結合地質背景，對其異常特征進行分析，推測可能為礦致異常。各礦致異常特征具體如下：

（1）C4異常。該異常位于研究區內東南部，與1∶50 000異常中的M27異常吻合較好，地表為第四系覆蓋，異常西側未封閉；異常形態規則，呈條帶狀沿NW向展布；以60 nT等值線圈定，在研究區內異常長約2 000 m，寬約300 m，面積約0.6 km2；沿異常走向分布有4個極值中心，極大值為200～600 nT不等。

（2）C5異常。該異常位于C4異常西北面，由2個較大的橢圓形異常和1個較小的近EW走向的帶狀異常組成，分別命名為C5-1、C5-2、C5-3，與1:50 000異常中的M26異常吻合。C5-1異常以60 nT等值線圈定，異常呈橢圓形，長軸為近EW向，長約900 m，寬約650 m，面積約0.58 km2；異常中心極大值為417 nT，北側伴有負異常；異常北東測等值線密集，異常南西測等值線變得寬緩，說明異常體沿走向向SW傾伏。C5-2異常位于C5-1異常南部，以60 nT等值線圈定，異常呈長橢圓狀，長約1 900 m，寬約500 m，面積約0.95 km2，由東、西2個異常中心組成，極大值為634.6 nT，北側均伴生有負異常。

（3）C10異常。該異常位于C5異常的西北延伸線上，地表被第四系覆蓋；異常呈橢圓形，規模較小，長為350 m，寬約100 m，面積約0.03 km2；異常中心極大值為149 nT。異常性質未驗證，該異常與C5異常處于同一構造位置，推測可能為礦致異常。

（4）C11異常。該異常位于C4異常東部，C12異常的東南延伸線上，地表第四系覆蓋；異常呈圓形，規模較小，直徑150 m，異常中心極大值為84 nT。異常性質未驗證，該異常與C4、C12異常處于同一成礦有利地段，推測可能為礦致異常。

（5）C12異常。該異常位于C4異常東北部，地表被第四系覆蓋；異常呈圓形，規模較小，直徑250 m，異常中心極大值為218 nT，經單孔驗證見0.8 m厚的鐵礦體。

3 礦床地質特征

區內共發現22條鐵礦體，呈3個礦帶分布。按產出的先后順序和所處的礦帶分別編號Ⅰ1～Ⅲ9。鐵礦集中在研究區的東部，且呈現出3個有規模的鐵礦帶，走向NW向，近于平行排列（圖2）。

3.1 礦帶特征

Ⅰ號礦帶位于東區北部，對應C5-1磁異常，包含鐵礦體9條。異常形態完整、規模好，礦體連續性好，向西側伏。礦帶控制長度400 m，工程間距200 m。鐵礦體位于56～72號線，礦體呈多層，礦層真厚度為4.07～14.95 m，平均10.19 m，傾向南，傾角25°～45°。TFe品位20.00%～32.76%，平均23.90%。mFe品位15.06%～25.55%，平均16.73%。礦體產于變質粉礦巖中或大理巖中，礦體呈層狀，上下盤圍巖均為變質粉砂巖或大理巖，具有較強的綠泥石化，見礦高度約3 200 m。礦體埋深最小170 m，最大390 m，一般深270 m。

Ⅱ號礦帶有4條鐵礦體，位于東區中部，對應C5-2磁異常，異常形態較好，梯度大，礦體呈單層，向西有側伏。礦帶控制長度600 m，工程間距400 m。礦體主要處于80號線、96號線和104號線。礦體南傾，傾角25°～45°，礦層真厚度為2.33～13.06 m，平均7.94 m。TFe品位15.32%～25.36%，平均21.74%。mFe品位15.03%～23.23%，平均16.47%。礦體產于變質粉砂巖與細粒石英閃長巖或花崗閃長巖的接觸部位，上盤為閃長巖，下盤是粉砂巖。鉆孔中巖體與地層相互穿插，閃長巖與鐵礦關系密切。見礦高度分別有3 300 m和3 400 m兩個高程。礦體埋深最小15 m，最大190 m。

Ⅲ號礦帶共9條鐵礦體，位于東區的最南部，與C4異常相對應。異常呈長條帶，由多個橢圓形異常串珠狀連接而成，連續性差，礦體呈透鏡體或囊狀，規模有限?？刂崎L度1 600 m，工程間距400 m或800 m。礦體在248號線、264號線、296號線和312號線出現。礦體南傾，傾角約45°，礦層真厚度為5.16～9.07 m，平均 7.12 m。TFe品位 20.36%～42.77%，平均30.16%。mFe品位15.00%～38.05%，平均16.43%。鐵礦體大多產于變質粉砂中，僅312號線產于大理巖中，礦體上下盤圍巖均為粉砂巖或大理巖。礦帶東段296～312號線之間出露厚層的角閃巖和透輝石矽卡巖型巖石，還發現了零星細粒的黃銅礦。見礦高度約3 430 m，礦體埋深最小10 m，最大230 m。

3.2 礦體特征

礦區22條礦體全部為鐵礦體，分布于3個礦帶上。其中Ⅰ號礦帶中9條，編號為Ⅰ1～Ⅰ9；Ⅱ號礦帶中4條，編號為Ⅱ1～Ⅱ4；Ⅲ號礦帶上9條，編號為Ⅲ1～Ⅲ9。礦體長度均在100 m左右，厚度懸殊，Ⅱ2號礦體厚度最大，真厚度為13.07 m，Ⅰ1礦體最薄，真厚度僅1.21 m，一般厚度為3～6 m，其中Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ6、Ⅰ7、Ⅱ2和Ⅲ5號礦體真厚度大于6 m。TFe平均品位20.02%～33.35%，其中Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ9號礦體平均品位大于25%。礦體大部分為單鉆孔控制，僅Ⅰ6、Ⅰ7、Ⅱ1、Ⅲ1號礦體有2個鉆孔控制。區內主要礦體的特征參數見表1。

Ⅰ3號礦體產于Ⅰ號礦帶72號線ZK1中，單孔見礦，推測長度100 m，厚度9.28 m，傾向延深110 m。平均品位為TFe 23.85%、mFe 15.65%。見礦高度3 225 m，埋深210 m，傾向上延限制。礦體賦存于大理巖中，產狀為190°∠45°。礦體呈層狀，礦石為磁鐵礦。

Ⅰ6號礦體位于Ⅰ號礦帶64號線，由ZK64-1和ZK64-2控制。推測長度100 m，單工程礦體真厚度分別為6.48 m和6.51 m，平均真厚度6.50 m，傾向延深260 m，傾向上延未限制。平均品位為TFe 24.04%、mFe 14.7%。見礦高度3 185 m，埋深240 m。礦體賦存于綠泥石化變質粉砂巖中，產狀為190°∠35°。礦體呈層狀，礦石為磁鐵礦（圖3、圖4）。

Ⅱ2號礦體產出于Ⅱ號礦帶96號線ZK96-1中，單工程控制。推測長度100 m，平均真厚度13.07 m，傾向延深77 m，上延至第四系底部。平均品位為TFe 21.11%、mFe 15.21%。見礦高度3 420 m，埋深15 m。礦體賦存于變質粉砂巖中，產狀為190°∠46°。礦體呈層狀，礦石為磁鐵礦。

Ⅲ1號礦體產于Ⅲ號礦帶312號線，由ZK3、ZK312-2和ZK312-1孔控制，前2個孔見礦。推測長度100 m，單工程礦體真厚度分別為8.73 m和0.9 m，平均真厚度4.82 m，傾向延深157 m，上延至第四系底部。平均品位為TFe 33.35%、mFe 18.57%。見礦高度3 440 m，埋深39 m，傾向上延未限制。礦體賦存于大理巖中，產狀為209°∠50°。礦體呈層狀，上部分2層，其間夾層厚5 m，礦石為磁鐵礦。

Ⅲ5號礦體產于Ⅲ號礦帶264號線，由ZK264-1孔和ZK264-2孔控制，僅有ZK264-1孔見礦。推測長度100 m，礦體真厚度9.76 m，傾向延深151 m，上延至第四系底部。平均品位為TFe 23.20%、mFe 11.73%。見礦高度3 430 m，埋深10 m。礦體賦存于綠泥石化變質粉砂巖中，產狀為211°∠35°。礦體呈層狀，礦石為磁鐵礦和赤鐵礦。

3.3 礦石質量

3.3.1 結構、構造

礦石為變質粉砂巖型微晶磁鐵礦礦石、碎裂化透輝石型磁鐵礦礦石，結構為細粒纖維狀柱狀鑲嵌變晶結構、碎裂結構，團塊狀—塊狀構造、細條帶狀—稠密浸染狀構造。

金屬礦物呈稠密浸染狀和石英等鑲嵌狀分布，整體重結晶不很明顯；巖石強烈破碎，少量石英沿裂隙不規則鑲嵌，形成斷續微脈；多數枝狀裂隙中填充有細小碳酸鹽集合體及他形粒狀不規則鑲嵌的方解石，形成枝脈。

磁鐵礦呈他形細粒狀不均勻稀疏浸染狀、斷續細脈狀分布。單晶粒度為0.01～0.1 mm，不規則集合體大小為0.2～1.6 mm，斷續細脈狀者可達0.4～3.0 mm。晚期微裂隙中可見赤褐鐵礦呈粉末狀（塵點狀）、膠狀集合體分布。

3.3.2 礦物成分

礦石礦物為磁鐵礦、赤褐鐵礦、黃鐵礦、少量磁黃鐵礦、微量黃銅礦。脈石礦物為透輝石、纖閃石、黑云母、黏土、碳酸鹽集合體或石英、綠泥石、碳酸鹽集合體、黏土、少量斜長石。

礦石組分為磁鐵礦、碳酸鐵、赤鐵、硫鐵、硅鐵，以磁鐵礦為主，鐵物相分析見表2。

3.3.3 化學成分

礦石化學成分簡單，主要組分含量見表3。礦石中主要有益組分是鐵，伴生有益組分有銅、金、鋅等。伴生有害組分為硫、磷、硅。鐵平均含量27.9%，硫含量大于0.3%，磷大于0.25%，屬需選貧礦石。

注：Au含量單位為（×10-6）。

3.4 礦石類型和品級

礦石的自然類型為磁鐵礦礦石和赤鐵礦礦石兩種，以磁鐵礦石居多，僅Ⅲ號礦帶中的296號線和248號線礦體為赤鐵礦。

礦石品級按有益組分含量分為工業礦石和低品位礦石。礦石品位普遍為20%～30%，屬低品位礦石，僅Ⅰ6、Ⅰ7、Ⅱ1、Ⅲ2號礦體中工業礦石多，形成工業礦體。

3.5 礦層圍巖和夾石

Ⅰ號、Ⅲ號礦帶中鐵礦體賦存于變質粉砂巖中或大理巖中，礦層圍巖為變質粉砂巖或大理巖，礦體與巖體無關。Ⅱ號礦帶中的鐵礦體產于粉砂巖與閃長巖的接觸帶上，礦層圍巖為變質粉砂巖，巖體與鐵礦體有關，其作用有待進一步研究。礦層與圍巖產狀吻合，界線不明顯，呈漸變過渡關系。Ⅰ號、Ⅱ號礦帶中礦體上下盤圍巖中全鐵含量接近礦體邊界品位，以礦化層性質存在，TFe含量為15%～18.35%。

礦層中夾石較少，且厚度均小于剔除要求，為不可剔除夾石。一般夾石厚度約2 m，最大6.6 m，夾石成分與圍巖相同。

4 找礦前景

4.1 礦床成因

鐵礦體的直接圍巖是變質粉砂巖和大理巖，礦體呈多層狀產出，礦體中可見殘留的沉積層理。金屬礦物主要為磁鐵礦、赤褐鐵礦等；磁鐵礦在粉砂微層中大部分呈細條帶狀稠密浸染狀分布，粒度為0.01～0.06 mm，不規則狀聚集集合體大小約0.1 mm，少量在以石英變晶為主的微層中呈星散浸染狀分布，粒度為0.06～0.10 mm，不規則狀聚集集合體大小可達0.2 mm左右，細砂微層中多數重結晶，少數小于0.01 mm者被石英變晶包裹。晚期微裂隙中可見少量粉末狀、膠狀集合體填充赤褐鐵礦，局部顯示黃褐色，微裂隙交匯處偏多，混雜混濁狀黏土等，形成斷續微脈狀，集合體大小為0.01～0.03 mm。證明磁鐵礦為沉積成因，屬沉積變質型鐵礦床。

礦體在地表無出露，鐵礦的磁性特征是有效的、主要的找礦信息。磁測成果中圈定的異常都是直觀的、重要的找礦標志。

4.2 找礦方向

（1）結合1∶10 000磁異常分布特征，研究區分為東西兩個區段。經過鉆探工程驗證，在東段共發現鐵礦體22條，并劃分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦帶，初步估算鐵礦石量440.2萬t。位于研究區西段的C1磁異常（圖1），NW走向，長約5 km，寬約1 km，與1∶50 000 M8磁異常吻合。異常規模較大，梯度較小，異常中心極大值小于300 nT，NE向異常等值線較西南向密，正異常NE向有一明顯的負異常區域。異常曲線南正北負，曲線形態寬緩、規則、圓滑，南邊整體為正值，北邊有較明顯的負值。地表大多為第四系覆蓋，異常西南部出露含硅質條帶、團塊結晶灰巖，地層傾向NNE，傾角為50°～60°。由于該異常只布設了單孔驗證且未穿透底部大理巖，另外，孔內破碎嚴重，未進行三分量磁測井工作，對鉆孔周圍及底部是否存在盲礦體也不得而知，分析該異常具有尋找深部礦體的潛力。

（2）在覆蓋區鉆探工程中采用三分量磁測井是尋找井底和井旁盲礦體的有效方法［20］。研究區東段的磁測井成果顯示有3個鉆孔存在旁側異常，推測為鐵礦引起。ZK72-2孔未見礦，在125～225 m深度出現旁側異常（圖5），推測在該鉆孔北側有礦頭賦存，深度約175 m。ZK80-1孔見2層礦，在320～360 m深度出現旁側異常，推測在該孔南側有礦頭或礦尾賦存。ZK264-1孔中有2層鐵礦，205～255 m深度處出現旁側異常，推測為鉆孔北側有礦頭或礦尾賦存。ZK72-2孔北部和ZK80-2孔南部分別經ZK1和ZK6孔驗證，均見到礦體。故根據三分量磁測井成果在ZK264-1等鉆孔周邊施工鉆孔，有望進一步擴大礦體規模，提升礦區資源量。

（3）通過化極處理后，各個磁異常形態基本未發生變化，異常中心強度略有增加，其位置均向北偏移約40 m。向上延拓主要削弱局部干擾異常，反映深部異常。磁場隨著距離的衰減速度與磁性體體積有關。體積越大，磁場衰減越慢；反之，越快。對于同樣大小的磁性體，磁場隨距離衰減的速度與磁性體埋深有關。埋深越大，磁場衰減越慢；反之，越快。因此小而淺的磁性體比大而深的磁性體磁場隨距離衰減要快得多，這樣就可以通過向上延拓來壓制局部異常的干擾，反映出深部大的磁性體。△T化極后上延100 m部分異常強度變小，如C4、C5-1、C5-3、C6、C7、C12、C13等異常（圖6），而它們的形態基本未發生變化，說明異常源較深，施工深部鉆孔驗證這些異常，有進一步發現深部礦體的潛力。