西石門一帶礦床特征及成因分析

屠應龍，董兆喜

（甘肅省地質礦產勘查開發局水文地質工程地質勘察院，甘肅 張掖 734000）

西石門礦區大地構造位于昆侖祁連褶皺系走廊過渡帶的永昌南山復式背斜南翼，該背斜是大黃山-永昌南山S形構造體系的組成部分之一，其軸向為西北偏西（NWW）。礦區范圍屬單斜構造，為上述背斜的一部分，但小型褶曲構造極為發育，呈倒轉、平臥、扇形等形式。該構造體系應力控制著區內褶皺、斷裂的發育，同時它包容一些次級扭動構造，如西石門一帶的棋盤格式構造。西石門礦區位于弧頂西側的外旋帶內，西北向與東北向的兩組壓扭性斷裂組成了棋盤格式構造，礦脈沿其中的東北向斷裂充填。控礦構造的性質決定了該區礦體延長較大，厚度比較穩定。

1 礦區地質特征

1.1 地層

礦區大面積出露寒武系下統大黃山群灰綠色變質砂巖、第四系殘坡積物和沖洪積物。北部零星出露地層有石炭系中統羊虎溝組的雜色砂巖夾薄煤層。

按巖性特征，寒武系下統大黃山群變質砂巖夾板巖可劃分為兩組，自上而下分別為灰綠色厚層變質砂巖夾板巖和灰綠色變質砂巖。

灰綠色厚層變質砂巖夾板巖分布于礦區中部一帶，東西均被第四系覆蓋。一是變質砂巖，呈灰綠色，風化面為褐灰色，其為中-細粒變余砂狀結構和塊狀構造。碎屑物以石英為主，長石次之；膠結物以硅石為主，泥、鐵質少許。膠結緊密，質地堅硬。二是板巖，呈暗灰-黑灰色，風化面為褐灰色，其為泥砂質結構和板狀構造，由硅質、泥質及少量炭質、鐵質組成。該巖石呈厚3～5 m的夾層存在于變質砂巖中，沿走向及傾向基本穩定。該套地層東南部硅化強烈，內有大量石英脈貫入，導致巖石退色，硅化強烈地段已構成次生石英巖。其中，①號礦體產于灰綠色變質砂巖夾板巖的裂隙破碎帶中，②、③、④號礦體則產于灰白色硅化變質砂巖夾板巖的裂隙破碎帶中。

灰綠色變質砂巖出露于礦區北部西石門河床兩側，與東南側的灰綠色變質砂巖夾板巖呈推測的斷層接觸。其巖性基本同灰綠色變質砂巖夾板巖。

1.1.2 石炭系羊虎溝組

石炭系羊虎溝組僅在礦區東北邊緣有少許出露，巖性為灰白色砂巖，含砂礫巖，夾少量砂質頁巖、炭質頁巖等。其與下伏寒武系下統大黃山群地層呈高角度不整合接觸。一是砂巖，呈灰-灰白色，風化面為褐灰色，其為中-細粒砂狀結構，呈塊狀、厚層狀構造。碎屑物由石英、長石及少許巖屑組成；膠結物以硅石為主，泥、鐵質次之。膠結基本緊密，質地堅硬。該巖部分地段的礫石含量為5%～10%。二是頁巖，呈灰色、灰黑色，為泥質結構和頁片狀構造，主要由泥質、粉砂及少量鐵質、硅質、炭質等組成。部分地段炭質含量為15%～20%，其過渡為炭質頁巖。

1.1.3 第四系全新統

礦區第四系全新統地層分布較廣，巖性為沖積砂礫巖及殘坡積層砂礫巖。前者分布于現代溝谷中，后者分布于低緩山坡及低洼處。

1.2 構造

礦區地處永昌南山復式背斜南翼邊緣部位，總體呈走向西北偏西、傾向西南偏南的單斜構造。因層間褶皺及斷裂較為發育，地層產狀較為紊亂。地層走向多為西北偏西及近東西向；傾向多為西南偏南或相反方向；傾角一般為50°～65°，最大大于80°，最小近20°。礦區內共見推測性質的不明斷層構造6條，其編號分別為 F、F、F、F、F、F。

邊坡穩定性評價和治理涉及到水利水電工程、鐵道工程等諸多工程領域，邊坡失穩形成滑坡、崩塌及地裂縫等地質災害，輕則增加投資、延長工期，重則摧毀建筑物、造成人員傷亡，能否正確評價其穩定性常常是此類工程成敗的關鍵，也是確保工程安全和降低建設費用的重要環節。

F位于礦區北部，分布于灰綠色變質砂巖與灰綠色變質砂巖夾板巖間，東西均被第四系覆蓋，長大于1.4 km，總體走向為60°。F位于礦區中部偏南側，分布于灰綠色變質砂巖夾板巖與灰白色硅化變質砂巖夾板巖間，西延被第四系覆蓋，東段長大于1.2 km，西段走向為282°，東段總體走向為250°。F分布于礦區東北部的灰綠色變質砂巖與灰綠色變質砂巖夾板巖間，西北延與F斷層相交；東南延被第四系覆蓋，長大于320 m，總體走向為306°。F分布于礦區東部的灰綠色變質砂巖夾板巖與灰白色硅化變質砂巖夾板巖間，西北、東南延均被第四系覆蓋，長大于140 m，總體走向為307°。F分布于礦區南部的灰白色硅化變質砂巖夾板巖中，長為30 m，走向為291°。該斷層切錯②號礦體，并產生約10 m的水平位移。F分布于礦區西部的灰綠色變質砂巖與灰綠色變質砂巖夾板巖間，東北、西南延均被第四系覆蓋，長大于40 m，總體走向為48°。

以上6條斷層中，除F斷層切錯②號礦體并產生約10 m的水平位移外，其他斷層均距礦體較遠，對礦體無影響。另外，礦區內的南（②、③、④號礦體）、北（①號礦體）兩個礦脈帶原為斷層破碎帶，后被螢石礦體充填，導致斷層證據不明顯。經推測，兩斷層為螢石礦的儲礦構造。

1.3 巖漿巖

區內未見侵入巖體出露，僅有少量石英脈沿裂隙充填。但是，礦區東北外圍有加里東晚期肉紅色花崗巖出露，推測該花崗巖為礦體的成礦母巖。

2 礦體地質特征

2.1 礦體分布

礦區共見兩條大致平行產出的礦脈帶，二者平面垂直距離為400～600 m，兩個礦脈帶內共有4條礦體（編號為①、②、③、④），其產狀基本一致，走向為50°～60°，傾向西北，傾角為75°～90°。礦體分枝復合現象較為普遍。各分枝實際代表了容礦裂隙的羽狀裂隙，按此推測礦體西北盤相對東北盤扭動，礦體本身顯示向東南突出的弧形斷裂性質。西南端走向為70°，朝東北逐漸轉為30°，尤以Ⅰ號礦脈帶（①號礦體）最明顯。

2.1.1 Ⅰ號礦脈帶

①號礦體較規則，為一完整的礦體，地表出露長度為1 100 m，西南端被第四系覆土掩蓋，東北端尖滅，最大厚度為4.4 m，最小為0.6 m，平均為1.45 m。它是一個東北—西南向延長的弧形脈狀礦體，自西南至東北，其走向由70°逐漸變為30°，中部向東南凸出，在弧頂轉折處形成較多的分枝，構成復脈狀礦體。該礦體受地形切割，出露相對高度達302.79 m，厚度變化較大，其傾角較陡，總體向西北傾斜，傾角一般為80°～90°，局部向東南傾斜，沿走向及傾向呈舒緩波狀彎曲。

2.1.2 Ⅱ號礦脈帶

Ⅱ號礦脈帶（②、③、④號礦體）是一個產狀基本一致的復脈狀礦脈帶，其走向自西向東由60°變為30°，傾向西北，傾角一般為75°～90°，局部向東南傾斜，沿走向及傾向呈舒緩波狀彎曲。②號礦體地表出露長度為545 m，最大厚度為2.7 m，最小為0.6 m，平均為0.98 m。走向為30°～40°，傾向西北，傾角近于直立。③號礦體地表出露長度為270 m，厚度為0.50～1.50 m，走向為55°，傾向西北，傾角為80°左右，較為穩定，與②號礦體的最小間距約為10 m，其實際為②號礦體的羽狀體。④號礦體位于②號礦體中部下盤部位。二者平面垂直距離為40 m，其與②號礦體平行產出。走向為46°，傾角為75°。出露長度僅為50 m，地表厚度為1.15～1.70 m，平均為1.40 m。

礦體均產在永昌南山復式背斜的南翼。區域性S形旋扭體系的次級裂隙是主要容礦空間，主要礦體一般均呈規則的大脈型。礦體成礦以充填為主，礦體形態隨容礦裂隙的膨縮而變化。總體來說，西石門礦區屬扭裂面容礦，因此礦體厚度較穩定。

2.2 礦石質量

2.2.1 礦石礦物組成

礦石的礦物成分較為簡單，主要由紫紅色螢石、淺綠色螢石與白色螢石組成，部分具有不完整的八面體或立方體晶形。脈石礦物主要為石英、玉髓和蛋白石，局部呈環帶狀產出。

2.2.2 礦石化學成分及變化

礦區①、②、③、④號礦體的礦石平均品位保持在66.06%～79.35%，③礦體SiO含量為18.47%，①、②、④號礦體SiO含量普遍偏高，均大于20%，但是4條礦體中，S、P含量均小于冶金用螢石礦一般工業指標（S≤0.10%，P≤0.06%），CaCO、AlO、FeO含量較低。礦體沿走向無明顯變化。因地形切割較劇烈，礦體沿傾向出露高差較大，取樣結果表明，礦石品位自上而下有變低趨勢。

2.3 礦石類型

根據主要成分，礦石可劃分為純螢石型礦石及石英-螢石型礦石兩類，其中以后者為主。由于礦石成分變化較大且無規律，礦體厚度不大，不同類型無法單獨開采，因此未單獨圈出，將其統一列為螢石礦體。

2.4 控礦因素分析

2.4.1 地層因素

①號礦體產于灰綠色變質砂巖夾板巖的裂隙破碎帶中，②、③、④號礦體則產于灰白色硅化變質砂巖夾板巖的裂隙破碎帶中。

2.4.2 構造因素

礦區內的南、北兩個礦脈帶原為斷層破碎帶，后被礦體充填，導致斷層證據不明顯。經推測，這兩個斷層為礦體的儲礦構造。

2.4.3 巖漿巖因素

雖然礦區內未見巖漿巖出露，但是礦區外圍不遠可見。①號礦體上下盤圍巖為寒武系下統大黃山群變質砂巖夾板巖，②、③、④號礦體上下盤圍巖為灰白色硅化變質砂巖夾板巖，巖性基本穩定，僅后者局部有不同程度的硅化、退色及微鐵染。礦體與圍巖界限清楚，各礦體內基本無夾石，雖個別礦體局部見少許夾石，但厚度都小于0.7 m。

3 結語

通過分析西石門一帶礦床礦化特征，本研究初步認為，該礦床屬中低溫熱液型礦床。礦體賦存有5個典型特征。一是礦體均產于永昌南山復式背斜的南翼，區域性S形旋扭體系的次級裂隙是主要容礦空間，礦體一般呈規則的大脈型。二是直接圍巖是寒武系下統大黃山群變質砂巖，巖石化學性質穩定，不易被交代，因此成礦形式以充填為主，礦體形態亦隨容礦裂隙的膨縮而變化。三是礦體均未見后期構造破壞，其成礦于加里東晚期。四是近礦圍巖蝕變不強烈，僅在礦區Ⅱ號礦脈帶見不同程度的硅化、退色及微鐵染，局部存在高嶺土化。五是礦石質量沿傾向從地表向下有逐漸變貧的趨勢。礦區礦石類型比較簡單，螢石質量一般較好，無有害金屬礦物伴生，主要有害雜質是硅質成分，其屬易選礦石，經濟價值較高。研究區內，巖漿期后礦床的形成與本期侵入體的關系密切，其證據是，熱液礦脈穿插所有侵入體，唯獨不見穿入此巖體現象。高溫熱液階段，局部形成鎢、鉬、銅礦化。中低溫熱液階段是西石門礦區內螢石的主要成礦期。