山丹縣駱駝脖子鈷鐵礦地質特征及礦床成因

摘要：鈷是一種戰略金屬，具有諸多優良的理化性能，廣泛應用于航空、航天、汽車和電池等領域。山丹縣駱駝脖子鈷鐵礦原為赤、褐鐵礦點，經進一步勘查，鈷元素明顯富集，伴生鈷品位為0.018%～0.194%。以山丹縣駱駝脖子鈷鐵礦為研究區，綜合分析成礦地質背景、礦區地質特征及礦床特征，明確礦床成因。礦區位于龍首山西段，礦體嚴格受構造控制，礦液沿斷裂運移、沉淀和富集。作為礦體頂板，石英千枚巖具有隔擋作用，使礦液沿斷裂有利部位沉淀成礦，礦床成因類型為斷裂構造控制的熱液充填型。

關鍵詞：鈷鐵礦；地質特征；礦床成因；山丹縣

中圖分類號：P618.31 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）01-00-03

Geological characteristics and Deposit genesis of the Luotuobozi cobalt-iron Ore in Shandan County

Abstract： Cobalt is a strategic metal with many excellent physical and chemical properties， widely used in fields such as aviation， aerospace， automobiles and batteries. The Luotuobozi cobalt-iron ore in Shandan county is originally a red and brown iron deposit， after further exploration， the cobalt element is significantly enriched， and accompanying cobalt grade is 0.018%～0.194%. Taking the Luotuobozi cobalt-iron ore in Shandan county as the research area， a comprehensive analysis of the geological background of mineralization， geological characteristics of the mining area， and deposit features is conducted to clarify the genesis of the deposit. The mining area is located in the western section of Longshou Mountain， and the ore body is strictly controlled by tectonics， and the mineral fluid migrates， precipitates and accumulates along faults. As the roof of the ore body， quartz phyllite has a barrier effect， allowing mineral fluids to precipitate and deposit along favorable fault locations， and the genesis type of the deposit is hydrothermal filling controlled by fault structures.

Keywords： cobalt-iron ore; geological characteristics; deposit genesis; Shandan county

鈷是一種錫白色金屬，具有耐熱、耐磨、高強度和強磁性等優良性能，廣泛應用于航空、航天、汽車和電池等行業，被我國列為戰略性礦產資源[1]。鈷主要在地核、地幔和幔源巖漿中富集，地殼中的元素豐度極低，一般不獨立成礦，而多作為伴生元素存在于銅、鎳、鉛鋅和鐵等礦床中[2]。甘肅省鈷資源量位居全國首位，但主要伴生于金川銅鎳礦[3]，其他類型鈷資源調查評價較少。甘肅省龍首山一帶已知較多的赤、褐鐵礦床，隨著鈷元素供應的短缺，伴生鈷元素研究的必要性進一步顯現。山丹縣駱駝脖子鈷鐵礦原為赤、褐鐵礦點，經深入調查，礦點鈷元素存在明顯的富集，伴生鈷品位為0.018%～0.194%。下面以山丹縣駱駝脖子鈷鐵礦為研究區，分析成礦地質背景、礦區地質特征及礦床特征，明確礦床成因。

1 成礦地質背景

礦區地處龍首山基底雜巖帶。龍首山基底為中元古界龍首山巖群中-深變質巖系。侵入巖發育，主要為中酸性侵入巖，少量為基性侵入巖，為成礦提供充足的熱源和物源。構造發育，主要為龍首山南緣、北緣大斷裂及其次級斷裂構造，為后期成礦熱液上侵提供通道和場所。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區出露地層簡單，主要有中元古界龍首山巖群三巖組（Pt2L3）、震旦系燒火筒溝組（Zs）及草大板組下段（Zc1）。其中，震旦系燒火筒溝組（Zs）為主要的賦礦地層，如圖1所示。中元古界龍首山巖群三巖組的巖性主要有（混合巖化）二云石英片巖、黑云二長片麻巖、花崗片麻巖，另外含有少量斜長角閃巖夾白云石大理巖等，地層傾向為北北西，傾角為60°～70°。它與震旦系燒火筒溝組呈斷層接觸。震旦系燒火筒溝組的巖性主要有（赤鐵礦化）絹云石英千枚巖、含炭千枚巖、粉砂質板巖、綠泥片巖和（赤鐵礦化）硅質白云巖。它與上覆的震旦系草大坂組下段、下伏的中元古界龍首山巖群三巖組均呈斷層接觸。震旦系草大板組下段的巖性主要為薄層狀石英砂質白云巖、白云質灰巖夾鈣質石英千枚巖。它與下伏震旦系燒火筒溝組呈斷層接觸。

2.2 構造

斷裂構造在礦區較發育，多為地質體的分界線。斷裂是由區域動力作用造成的，擠壓形成的節理和劈理也很發育。區內發育16條斷裂構造，按走向將其分為北西西向斷裂和北東向斷裂。其中，北西西向斷裂規模最大，為龍首山南緣大斷裂的次級斷裂構造。該組斷裂在礦區北部匯聚，總體來看，西部收斂，東部發散，呈帚字狀。它是研究區主要的控礦構造和容礦構造，控制含鈷赤鐵礦化帶分布，為礦液運移提供通道，含礦熱液沿斷裂運移、沉淀和富集。北東向斷裂形成晚，規模小，多屬壓扭性的平推斷層，對含礦地層具有錯斷、破壞作用。

2.3 侵入巖

礦區侵入巖發育程度較低，礦區中部、南部發育少量志留紀肉紅色細粒二長花崗巖（Sηγ），長為280～1 470 m，寬為10～270 m。脈巖主要有石英脈、堿長巖脈等。侵入巖與區內成礦關系不明顯，在局部地段，侵入巖對礦體或礦化帶具有吞噬、破壞作用。

2.4 地球物理特征

礦區激電中梯剖面分析結果顯示，視極化率曲線整體呈中間高、兩邊低的變化特征，視極化率無明顯異常。視電阻率曲線總體呈中間高阻、兩邊低阻的特征，低阻地段視電阻率一般小于100 Ω·m，由含炭質千枚巖等引起，高阻地段視電阻率一般大于300 Ω·m，由硅質白云巖等引起。經地質資料綜合分析，高阻異常與低阻異常接觸帶為成礦地段。

3 礦床特征

3.1 礦化帶特征

鈷鐵礦化帶主要賦存于震旦系燒火筒溝組中。圈定鈷鐵礦化帶4條，長為600～2 100 m，寬為4～25 m，走向為90°～160°，與區內構造方向一致，構造控礦明顯。礦化帶頂板圍巖為灰綠色千枚巖，底板圍巖為硅質白云巖，二者呈斷層接觸，接觸部位巖石破碎明顯，蝕變主要有赤鐵礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化、硅化和高嶺土化，局部見錳礦化。

3.2 礦體特征

礦體多呈似層狀，個別為透鏡狀，整體北傾，局部產狀較陡。共圈定17條礦體，其中，鈷鐵礦體有14條，鈷錳礦體有3條。鈷鐵礦體長為35～420 m，厚度為1.22～7.10 m，總鐵品位為30.05%～56.76%，伴生鈷品位為0.018%～0.194%。鈷錳礦體長為80～200 m，厚度為0.97～6.21 m，錳品位為19.51%～46.05%，伴生鈷品位為0.132%～0.210%。

3.3 礦石特征

礦區地表及深部工程中，所見礦石均為氧化礦。研究區內，鈷鐵礦石自然類型為白云巖型含鈷赤鐵礦石，鈷錳礦石自然類型為白云巖型含鈷硬錳礦石。

3.3.1 白云巖型含鈷赤鐵礦石

礦石礦物主要為赤鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦和硬錳礦，脈石礦物主要為白云石、石英和絹云母等。礦石結構主要有自形粒狀、它形粒狀和交代殘余等，礦石構造有浸染狀和細網脈狀等。經物相分析，鐵礦物主要為赤褐鐵礦，總鐵占有率均大于90%。鈷主要賦存于鐵礦物（占有率51.85%），少量賦存于硫化物（占有率22.22%）和難溶脈石（占有率25.93%）。掃描電子顯微鏡元素面掃描結果顯示，鈷元素在富褐鐵礦和赤鐵礦部位均勻分布，鈷元素的分布與褐鐵礦吸附有關。

3.3.2 白云巖型含鈷硬錳礦石

礦石礦物主要為硬錳礦和軟錳礦，脈石礦物主要為白云石和石英。礦石結構為細晶-粉晶結構、碎裂結構，呈土狀、塊狀構造，金屬礦物具它形晶粒狀，呈浸染狀構造。鈷的主要賦存形式為氧化鈷，個別礦石表面可見土黃色皮殼狀鈷華。

4 礦床成因

礦區內含鈷赤鐵礦體、含鈷硬錳礦體均賦存于北西西向斷裂構造破碎帶中，北西西向斷裂為礦液的運移提供通道，礦液沿斷裂運移、沉淀和富集，在斷層傾角變緩處或轉彎處，礦體變厚變大，或者裂隙交匯處礦體具有厚度變大的特征，在陡傾斜部位礦體變薄，礦脈兩側有交代現象，石英千枚巖作為礦體的頂板，具有隔擋作用，使礦液沿斷裂有利部位沉淀成礦。由于斷裂的多期次活動，圍巖發育不同程度、不同類型的蝕變，熱液巖蝕變主要為赤（褐）鐵礦化、硬錳礦化、水錳礦化和硅化，往往在斷裂交匯部位礦化，圍巖蝕變增強。綜合上述，礦床成因類型為斷裂構造控制的熱液充填型。

5 結論

山丹縣駱駝脖子鈷鐵礦的鈷錳礦體均賦存于北西西向斷裂構造破碎帶，礦石結構主要有自形粒狀、它形粒狀和交代殘余等，礦石構造有浸染狀、細網脈狀等。鈷鐵礦石類型為白云巖型含鈷赤鐵礦石，鈷錳礦石類型為白云巖型含鈷硬錳礦石。激電中梯剖面高阻異常與低阻異常接觸帶為成礦地段。北西西向斷裂構造破碎帶是找礦的構造標志，赤（褐）鐵礦化、硬錳礦化和水錳礦化是找礦的直接標志。經初步判斷，區內白云巖型含鈷赤鐵礦、白云巖型含鈷硬錳礦的礦床成因類型為斷裂構造控制的熱液充填型。構造控制的熱液充填型赤、褐鐵礦點在龍首山廣泛分布，均具鈷成礦潛力。

參考文獻

1 侯增謙，陳 駿，翟明國.戰略性關鍵礦產研究現狀與科學前沿[J].科學通報，2020（33）：3651-3652.

2 閻 磊，范 裕，劉一男.安徽廬樅盆地龍橋鐵礦床中鈷的賦存狀態和空間分布規律[J].巖石學報，2021（9）：2778-2790.

3 余 韻，楊建鋒.中國戰略性礦產地位和作用的變化：以鈷為例[J].礦業研究與開發，2020（12）：177-183.