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摘要：本文依托于“甘肃省肃南县小柳沟外围铁铜矿调查评价”项目，以玉石沟-川刺沟成矿亚带的地质基础和矿产调查成果，结合二道沟-红湾区地质矿产调查，在此基础上，通过大尺度地质填图、剖面测量、探槽编录、钻孔岩心的编制以及实验室岩心光片·薄片鉴定、小体重测定、物相分析和有关的试验分析。依据宏观成矿地质背景研究和微观成矿流体来源分析等手段,研究了二道沟-红湾地区铁、铜等矿产成矿富集规律,取得了一定的研究成果,得出以下相关研究认识。
关键词：成矿规律；找矿方向；物探；地质基础
1地质成矿背景
甘肃省肃南县二道沟-红湾地区属于秦祁昆成矿域阿尔金-祁连(造山带)成矿省中，祁连铁-铜-铬-镍-钨-钼-铅-锌-磷-石墨-红柱石-菱镁矿成矿带的玉石沟-川刺沟钨-铜-铅-锌-银-铁成矿亚带，带内矿产较为丰富，已发现铁、铜、钨、钼、铅、锌等金属矿产二十余处，其中铁矿、钨矿、钼矿具大型规模，其他矿产具中小型规模。代表性矿床有桦树沟铁铜矿、黑沟铁矿、卡瓦铁矿、小柳沟钨矿及祁青钼矿等。区内非金属矿产主要有煤矿和重晶石、白云岩和红柱石矿等。
研究区位于牛毛泉子—铁钻井—西柳沟含铁岩系中，地处走廊南山与托莱南山结合部位。大地构造位于柴达木-华北板块，祁连早古生代造山带，中祁连岩浆弧(三级构造单元)。该地区的地层发育状况较为复杂，且有较多的岩浆。该区的岩浆岩分布主要受NW-NE方向的局部断层所支配。
区内地层区划分为秦祁昆地层区和北祁连地层区。出露层位较多，整体呈现NW-NE方向分布。其中，以太古宇-古元古界的北大河岩群为主，中元古界长城系朱龙关群的煎油沟组，桦树沟组和新元古界的龚岔群五个山组，震旦系白杨沟群，奥陶系阴沟群，石炭系羊虎沟组，白垩系新民堡群下沟组。
研究区内出露地层为长城纪桦树沟组，呈北西—南东向展布，与区域构造线方向近于平行，为研究区铁矿的主要赋矿层位，桦树沟组整体地层为灰一绿灰色变质粉一细砂岩与灰一灰绿色绿泥绢云千枚岩、钙质板岩、千枚岩、粉砂质板岩、含碳变粉砂岩等组成的复理式韵律，夹大量的青灰色硅泥质灰岩、结晶灰岩、白云岩；研究区岩性基本由绿泥绢云石英千枚岩、绢云千枚岩、含炭千枚岩、硅化灰岩、石英岩及铁矿层组成，总体上为一套复理式含铁建造，以绿泥绢云石英千枚岩中铁矿最为富集。沉积环境应属于浅海滞水盆地或海湾，其中铁矿层是在以氧化为主的沉积环境中形成的。
区内控矿构造基本为在加里东期造山作用基质下形成的、与区域构造线相一致的褶皱断裂组合。褶皱构造的轴向一般为北西或北西西向，受到劈理的强烈切割，褶皱类型为较为紧闭的向背斜构造，一般为次级褶皱组成的复式向背斜，断裂构造以北西-北西西向为主，叠加有后期北东向断裂，北西西向断裂为主要的控矿断裂，断面多为北东倾向，局部向南西倾伏，次级小断层发育，断裂带具有明显的韧性变形性质，以发育密集的劈理形成强变形带，带内构造岩主要以碎裂岩、断层泥为主，亦见有断层角砾岩发育，构造置换强烈，早期面理发育，具明显的透入性，一般断裂破坏了早期区域性面理，后期有北东向浅层次断层叠加，其中以铁矿层及炭质千枚岩的节理尤为发育。
研究区内岩浆岩仅见黑云石英闪长岩、辉长岩及辉绿岩脉、石英脉等。其中黑云石英闪长岩呈岩株状产出，主要分布于勘查区中部侧，与长城系桦树沟组呈侵入接触，为加里东晚期岩浆活动的产物。岩石灰绿色，细粒半自形柱状粒状结构，块石结构。其成分为一般角闪石、石英、斜长石以及极少数的黑云母质，组成岩石矿物细小、致密，较均匀分布。
辉长岩主要分布于勘查区南部，呈岩株状产出，侵入长城系朱龙关群桦树沟组，具辉长型、块状型。岩石以斜长石、辉石和极少数的磁性矿物为主，斜长石为半自形板状，少数呈宽板状，部分已绢云母化；辉石呈近短柱状，岩石具明显磁性，经便携式矿石元素分析仪测试，TFe含量一般在10%—15%。
辉绿岩脉在研究区零星出露，走向与地层走向基本一致，主要侵入到长城系朱龙关群桦树沟组中，呈脉状产出宽5m—20m不等。灰绿色，辉长辉绿结构，块状构造。岩石主要由斜长石、辉石和少量磁铁矿组成。
该区变质岩的分布多为NW型，与加里东褶皱构造体系基本一致。其变质与构造的变化密切相关，说明该地区的变质活动以局部的低温动力变质为主。通过对该地区的变质岩相(绢云母化+绿泥石化)进行分析，认为该地区属于轻薄的绢云母化和绿泥石化的沉积。其特征是与地区变质活动伴随的热演化变质叠加，并与强烈的变形相关的动力变质进行了迭合。其变质作用主要表现在低绿片岩相，在各区段表现出轻微的变化。千枚岩、大理岩、石英岩、变质铁是主要的变质岩。其产状为不等厚度或夹杂物，在相同的区域中，彼此并联，延伸面广。
矿区围岩蚀变及矿化作用较为明显，且很发育，这与铁矿体的形成有着密切的关系。蚀变类型以硅化、碳酸盐化、绢云母化、绿泥石化为主，且近矿围岩有明显的铁染现象。
区内1：5万磁异常总体上呈现出多峰值、规模大、梯度较陡的带状异常。局部异常多正负相伴，磁异常带总体走向北西西向，与区域构造格架和地层走向基本一致。异常带贯穿三岔口--古浪峡地区，包含本次研究区，磁异常带中的局部异常多呈串珠状、短轴状、带状分布，个别有环状特征。
通过资料收集，该区域随地层由老至新(前长城系-第三系)多数元素的含量呈降低的趋势，它们是：Au、Hg、Sb、Ag、Cu、Zn、Cr、Ni、Co、W、Mo等，其中以前长城纪和早古生代地层居高，成为区域内主要成矿元素的矿源层，如寒武系Cr、Sn平均含量高出其他地层，奥陶系中Co、As、Au、Cu、Zn为各地层之最。Pb虽含量变化不大，但随地层由老至新有逐渐升高的趋势。W元素在前长城系地层中含量最高。Bi元素在新老地层中平均含量较高，而古生代地层中则稍低。
地质单元内各种成分的非均质性决定了其地质体的多样性，成为地质单位的一个重要特征。根据调查数据，Au的成矿地质单位是奥陶系、志留系和长城系；在新生代存在着大量的砂金矿化；铜的构造单元以奥陶系、寒武系和长城系为主；其中，长城系是W、Pb和Zn的重要含矿构造单位。此外，根据所发现的铁质矿物的分布特征，认为长城系和寒武系为铁质构造单位。
研究区分布1：5万水系沉积物乙类综合异常3处，分别为蔡达坂(Mo-Hg-Pb-Sb)、二道沟掌子(Sb-As-Pb-Bi-Mo)、浪山(As-Sn-W-Mo-Bi)综合异常，以往地质工作对蔡达坂及浪山综合异常进行了检查，在蔡达坂(Mo-Hg-Pb-Sb)综合异常区发现了头道沟铁矿，在浪山(As-Sn-W-Mo-Bi)综合异常区发现了红湾铁铜矿。二道沟掌子综合异常区是以Sb为主的Mn、Sb、As、Pb、Bi多元素综合异常，尤其Mn异常最高值为18200×10-6，平均值7432×10-6，异常衬度为5.51，该异常规则，浓集中心明显，地球化学找矿条件有利，是寻找铁、铜、铅等有关矿产的一个靶区。
本次调查工作较为全面地收集和研究了区内已有地质、矿产、物探、化探、遥感等成果资料，以新的成矿理论为指导，综合分析区域成矿地质条件和成矿地质背景，总结区域成矿规律，采用多种勘查手段和方法对调查区开展地质调查评价工作，针对调查区内1：5万物、化探异常进行查证，对发现矿点及矿化线索进行评价，圈定了可供进一步工作的靶区2处，并对调查区内矿产资源潜力做出综合评价。
主要是利用1：5000磁法剖面对研究区南部1：5万磁异常以及研究区北部铁矿化延伸地段进行了检查，磁异常稳定，测区南部部分磁异常为区内发育辉长岩所引起，其余磁异常部位均与区内铁矿化带位置基本吻合；同时利用1：5000地化综合剖面测量对研究区内1：5万水系沉积物测量二道沟掌子综合异常进行了查证，查明引起异常的地质原因，基本查明了异常源，发现了以铜、铅、锌、铁、锰元素为主异常37处，异常元素套合性好，异常高值明显，较好地指导了下一步工作的开展。对区内成矿有利地段开展了1：10000地质草测工作，大致了解了测区地层、构造、岩浆岩、围岩蚀变等地质特征。并配合槽探、钻探工程对前期发现的矿化地段进行控制。通过本次勘查工作在研究区共圈定铁矿体13条，铜矿体3条，铅锌矿体1条，锰矿体1条。
铁矿体主要赋存于长城系朱龙关群桦树沟组中，铁矿体呈似层状-透镜状分布，与围岩产状一致，接触面平整，矿体与顶底板接触关系多为整合接触，两侧围岩蚀变弱，受地层控制明显。赋矿围岩主要为绿泥绢云石英千枚岩、绢云千枚岩。金属矿物主要有镜(赤)铁矿和菱铁矿，其次有磁铁矿、褐铁矿和黄铁矿等。石英、绢云母、白云石、绿泥石是脉石的主要成分。矿体结构为细-中细粒自形-他形变晶，其次为片状、鳞片状和点状结构。矿体构造主要是块构造，其次是条带状、浸染状和千枚状构造。条状结构多由深红色铁矿物与浅色脉石矿物交替平行分布或铁矿物与碧玉形成宽窄不一的条带。
通过对镜铁山铁矿床的地质特点和形成原因进行分析可知，研究区的铁矿体成矿作用是由成岩作用、变质作用和成矿作用共同决定的。本区是一种由海洋和陆地来源的变质共生沉积型矿床。
中新元古生界形成了北西-南东向断裂凹陷，形成了受限制的海洋地质条件。该地区的沉积可分为三个时期：第一期为受限制的海洋盆地内，沉积有碳泥和斑驳的泥质岩；第二期为进一步的构造，进行了一次重复的沉积，并在此基础上生成了一系列的碳泥和硅砂岩；第三个时期则是进一步的拗陷，形成了淤泥。由于受到限制的盆地的持续作用，陆壳的厚度在逐渐变小，导致地球温度上升。在地下潜流的海水进入到高温的地热异常区后，由于地壳温度的升高，水温升高到了350℃，“热机”带动了下沉的海水回流，顺着断层带回到了海洋深处。这样持续的地质活动，就会产生一个循环的对流和热量。这些高温的热液会与周围岩石发生岩-水反应，水-基性岩作用使熬油沟组的中基性火山岩层中的铁、铜及其他组份分离，并随着热液流排出，而水-碳酸岩的作用则会使大部分的CO2溶入水中，从而使热流体的组成发生变化。同时，硅、钡及挥发性组分也参与到了热回收体系中。回流到海洋中的热流体已经呈现出“多源”的混杂特性，它的组成和理化特性都发生了巨大的改变，并在高温、高盐度、富含硅、钡、镁、碳酸盐和金属的高温卤水中。由于温度、压力、酸碱值、环境温度等因素的剧烈变化，再加上海水的影响，这些成分很快就会变成一条带。新元古以后，由于受到低绿片岩相的影响，泥质沉积岩等发生了变质，形成了各种千枚岩，由赤红铁矿变为了镜铁矿。同时由于多次强烈的折动和断裂的构造作用，使得铁矿石的分布更加复杂。但是，从整体上看，成矿后期的转化过程是比较小的。
铜矿体呈脉状产于桦树沟组中铁矿体下部绢云千枚岩及石英岩中，矿体规模较小，但品位较高，铜矿石主要由石英和黄铜矿组成，矿体明显受断裂控制，控矿断裂破碎带走向北西，倾向南西，铜矿脉两侧围岩蚀变明显，主要发育绢云母化，黄铁矿化及褪色蚀变。矿石矿物组成成分中金属矿物主要是黄铜矿，次为辉铜、黄铁矿等，在风化面上和岩体的接触区内发现了斑铜矿、铜兰和孔雀石矿等。脉石矿物主要有石英、白云石、方解石、绢云母、绿泥石等，绢云母与铜的成矿关系密切。矿床由于经历了在原始热水沉积、变质作用及后期热液叠加改造等阶段，矿石结构比较复杂。其矿物构造以其颗粒状为主。含铜矿物镶嵌在碳酸盐、石英和黄铁矿等矿物中。矿石构造主要为浸染状构造，黄铜矿与斑铜矿可以沿岩石裂隙不规则浸染状分布。黄铜矿与黄铁矿也可以呈细脉浸染状构造。
铅锌矿体产于研究区中部北东向断裂破碎带内，破碎带内蚀变强烈，硅化、褐铁矿化、黄铁矿化及碳酸盐化极为发育。化探剖面该部位取岩石样分析铅最高23112×10-6，锌最高11497×10-6。矿化带长约350m，宽约1m~3m，产出于北西向断裂破碎带内，经探槽揭露圈定铅锌矿体1条，矿体长约180m，厚2.5m。矿体以方铅矿、闪锌矿、褐铁矿和磁铁矿为主，黄铁矿、赤铁矿和黄铜矿次之；石英、方解石、重晶石、绿泥石等是脉石的主要矿物。矿体结构以半自形-其型颗粒为主，隐晶结构次之，微晶结构及交代残留结构为辅。矿体构造为块状、网状浸染状、条状构造。
铜矿及铅锌矿化发育部位，附近均见有石英闪长岩脉发育。长城系桦树沟组地层中铜矿化比较普遍，推测邻近的岩浆活动产生的热卤水和构造滑动时产生的热液促使铜和其他元素活化迁移，在有利的构造部位成矿，成矿物质来源于周围的岩石。区内的铅锌矿体与铜矿体具有相同的成矿机制，但铅锌矿仅限于桦树沟组碎屑岩和碳酸盐岩。这种成矿偏在性说明镜铁山群铅锌具初始富集。
2找矿标志
地层标记：矿床由地层及变质相区严格控制，以长城系杨树沟组下岩为主要的探矿标志。其中，铁板是主要的探矿对象，而含有黄铁矿的薄层块中的凝灰砂岩由于与矿床的紧密联系(大部分矿床都是直接靠近矿床)，因此，它已成为本区主要的非接触探矿指标。
蚀变标记：本区各个矿区表面都有褐铁矿化性，在蚀变强烈时，往往呈现一种成片的黄或红棕色，其表层通常是矿区的上部和下部盘围岩，可作为探矿的直观指标。
此外，由于黄铁矿的薄层间夹有少量的凝灰质沙粒，在地面上经过侵蚀和风化作用，表现出黄绿色、青灰色、黄褐色、黑褐色等多种颜色的斑岩体，并与铁板岩石相伴生，这一地层还可以作为寻找矿产的一个直观指标。
地形标志：石灰石具有较高的坚硬和耐风蚀性，在山腰或斜坡上经常出现陡峭的峭壁，由于长期的侵蚀，其表层经常会出现黑色的表层，这种特性可以间接反映地质勘探。
地球物理磁异常标记：根据高精密度磁场剖面调查结果，发现这种类型的磁性异常呈现出一定的规律，其磁性异常的形状和线性的特点是显著的。正、负磁异常呈现出条形的特征，磁场异常强烈。通过工程揭示，各磁性异常都与大小不同的矿化岩有关。因此，用高精密度的磁场方法来探测磁化异常，是发现此类磁矿的最直观的信号。
3找矿方向研究
(1)二道沟-红湾地区已发现铁矿体均位于长城系桦树沟组地层中千枚岩内，构造对矿体的产出形态具有明显的控制作用，矿体往往在向斜核部能够形成厚大部位，而北东向断裂构造对矿体具有明显的破坏作用。下一步找矿工作的重点是对研究区长城系桦树沟组地层中已发现矿体进行追索，分析确定向斜核部，寻找铁矿体厚大部位。
(2)区内已发现铁矿体中，部分矿体受后期岩浆作用明显，矿体与围岩相互穿插，接触界线呈不规则状，矿体形态复杂，矿体及围岩中多见石英脉体穿插，矿物结晶相对较好，品位高、粒度粗、矿石易选。下一步工作应加强对该类型铁矿研究，分析其富集规律，寻找富矿体。
(3)研究区除主矿产铁矿外，已发现产出有铜、锰、铅锌矿体。说明区内具有较好的铁多金属成矿条件，现阶段仅有少量工程对矿体进行了控制，研究程度较低，建议采用多种勘查手段和方法对研究区开展进一步勘查工作，加强综合分析，研究各矿产赋存规律，扩大找矿成果。
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