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摘要 :大河西村硫铁矿区地层出露齐全,断裂构造发育,中 生代燕山期岩浆岩发育,矿产丰富,成矿条件十分有利。在矿区 内,仅有混合花岗岩和燕山期花岗岩,其它地层不发育。在矿区 的北部,仅有一条长约 200m,走向北东的断裂构造,是硫铁矿 的含矿断裂和控矿断裂,围岩蚀变以褐铁矿化、赤铁矿化、绿泥 石化和黏土矿化为主。矿区仅有一条硫铁矿体,走向北东、倾向 南东,厚约 1.13m~3.01m。矿石矿物成分仅有硫铁矿,而脉石矿 物为长英质矿物,矿石具有全晶质和细粒结构,呈块状、条带状 和网脉状构造,矿石属于黄铁矿矿石,易加工。通过研究大河西 村硫铁矿床成矿地质背景、矿区地质特征、矿石特征,初步认为 矿床成因类型属中 - 低温岩浆热液型硫铁矿 ;北东向断裂形成 构造破碎蚀变带 ;绿泥石化、黏土矿化、赤铁矿化发育部位 ;地 表形成的铁帽、节理裂隙均是重要找矿标志 ;矿区成矿条件有 利,找矿标志明显, 但矿区的深部及两端矿体受限工作量均未控 制, 因此可以利用电法中梯测量来寻找隐伏矿体。
大河西村硫铁矿位于辽宁省葫芦岛市绥中县境内,行政区 划隶属于宽邦镇。矿区的交通较为方便,东南距离兴城 17千米, 东北距离葫芦岛21 公里,西距离老 - 杨乡级公路2.5 千米,可通 行上车的乡间砂土路穿过矿区。
矿区位于八家子铅锌矿外围,探矿活动开展较早,地质工作 程度较高,辽宁省冶金 105 队和第三地质大队均在本区进行过找 矿工作。但该区硫矿发现比较晚,直到 1992 年当地居民发现硫铁 矿,才进行了小规模开采。之后,许多单位进入矿区进行开采, 但由于硫铁矿市场价格不高,相继退出了矿区。2004 年,辽宁省 核工业地质局二四二大队受采矿权人和绥中县国土资源局的委 托,对矿区进行了储量核实,查明了矿区地质特征、硫铁矿赋存 条件和变化规律等情况。但由于投入的工作量较少,矿区内硫铁 矿没有被完全掌控。同时,以往也没有对成因类型、找矿标志和 控矿因素进行研究。因此,本文的作者开展了在矿区的研究,旨 在通过对大河西村硫铁矿的成因类型、找矿标志、控矿因素进行 详细的研究, 提出找矿前景, 为今后勘查工作部署提供依据。
1 区域地质特征
矿区位于滨太平洋成矿域(Ⅰ级),华北成矿省(Ⅱ级),7华 北陆块北缘东段Fe-Cu-Mo-Pb-Zn-Au-Mo-U- 磷 - 煤 - 膨润土成矿 带(Ⅲ级),马兰峪-绥中(次级隆起) Fe-Au-Pb-Zn成矿亚带(Ar2;
Ar31 ;Ar32 ;V ;Y)(Ⅳ级) 成矿区带内,属于杨家杖子 - 八家 子多金属Ⅴ级成矿远景的一部分 ;大地构造位置属柴达木—华 北板块(Ⅰ级),华北陆块(Ⅱ级),燕山中新元古代裂陷带(Ⅲ 级),绥中 - 北镇隆起(新太古代陆缘岩浆弧)(Ⅳ级),矿区与五 指山 - 虹螺山构造岩浆岩带毗邻,亦属于杨家杖子 - 八家子多金 属成矿区的一部分, 青龙 - 葫芦岛东西向断裂带通过矿区。
区域地层发育齐全,太古界建平群大营子组变质岩零星出 露。中、上元古界长英质砂岩、板状粉砂岩、粉砂质页岩等属地 台的盖层建造,发育有长城系、蓟县系和青白口系地层,长城系 地层主要岩性为含锰白云岩、含锰粉砂岩、砂岩、页岩、白云岩 夹泥砂质白云岩、叠层石白云岩夹砂岩、粉砂质页岩、碳质粉砂 质页岩、砾岩、含砂砂岩, 蓟县系地层主要岩性为白云岩夹页岩、 含铁锰层、泥质白云岩、燧石条带白云岩,青白口系地层主要岩 性为硅质胶结燧石岩质角砾岩、石英砂岩、硅质胶结长石砂岩 ; 古生界主要为岩屑长石杂砂岩、复成分砾岩,石英砂岩夹页岩、 粉砂质页岩、煤层, 发育有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三 叠系地层,其中区域上与成矿关系密切的寒武系地层岩性为粉 砂质页岩夹粉砂岩、中厚层重结晶泥晶鲕粒灰岩、白云质灰岩、 板状含泥条带灰岩,奥陶系泥晶灰岩、竹叶状砾屑灰岩及页岩、 砂屑泥晶灰岩 ;中生界为中基性 - 中酸性火山岩、火山碎屑岩夹 陆源碎屑岩建造,发育侏罗系、白垩系地层。岩浆岩可分为黑云 母花岗岩和花岗闪长岩, 属于燕山早期的碱厂岩体的一部分。区 域上脉岩发育,主要有辉绿岩脉、流纹斑岩脉、闪长岩脉、石英 脉、煌斑岩脉、正长斑岩脉、花岗斑岩脉等。
区域上断裂构造发育,按其展布方向可分为东西向、北东 向、北西向和近南北向四组。东西向、北东向和北东东向断裂发 育,规模大小不等,倾角变化较大,区域上主要断裂有三条,分 别是女儿河断裂、大屯断裂和八家子东部断裂。女儿河断裂,该 断裂为壳层断裂,自矿区北侧通过,区域内展布长达 80 余 km, 北西部为辽西凹陷,南东部为虹螺山 - 五指山构造、岩浆岩带, 呈近东西走向, 南盘为燕山期花岗岩和古生界地层, 在八家子地 区有少量中生界地层超覆在燕山期花岗岩之上,北盘大部为长 城系的内源碎屑岩, 北盘北段由中生界地层构成 ;大屯断裂, 展 布于矿区的北部,呈近东西走向,倾向南,上下盘主要为长城系 地层, 断裂东部的上下盘主要为燕山期花岗岩, 属碱厂岩体 ;八 家子东部断裂,呈近南北向展布于矿区的西部和东部,属大屯 - 六家子断裂的南缘部分, 断裂多发育在古生界地层中。
中生代燕山期,太平洋板块向北西方向俯冲、挤压,矿区进入地台活化期,构造 - 岩浆活动强烈,岩浆活动在矿区表现为强 烈的侵入和喷发作用, 形成规模较大的花岗岩体、火山岩和脉岩 的贯入。区域的中部出露有面积达20km2 的混合花岗岩,构成区 域上的结晶基底,岩石呈浅肉红色,中粗粒变晶结构、变斑状结 构,块状构造,主要矿物成分为钾长石、斜长石、石英及少量黑 云母和角闪石。区域内脉岩仅有闪长岩脉和花岗斑岩脉两种, 其 中闪长岩脉一般规模较小,长度不超过 100m ;花岗斑岩脉规模 较大,规模大者可达 1 千米,两种脉岩均呈北东向展布。区域内 的中部出露有面积达20 平方千米的混合花岗岩,构成区域上的 结晶基底,岩石呈浅肉红色,中粗粒变晶结构,变斑状结构,块 状构造,主要矿物成分为钾长石、斜长石、石英及少量黑云母和 角闪石。
区域上围岩蚀变发育,与铜矿化关系密切的蚀变主要有硅 化、绿泥石化、黄铁矿化 ;与金矿化关系密切的近矿围岩蚀变主 要有镜铁矿化、赤铁矿化、黄铁矿化、黄铜矿化等。
区域上矿产丰富,主要有钼、铅锌、煤、金、银、铜、铁、多 金属等,大中小型齐全。主要的矿床有杨家杖子钼矿、兰家沟钼 矿、八家子铅锌矿、水泉金矿、温杖子金矿、小盘岭金矿、刘家 沟金矿、上房子金矿、大冰沟金属。另外还有夹山、台里、砬子 山等金矿点 ;铜矿主要有北大山铜矿、东新四台铜矿、小黑鱼沟 铜矿、裴家屯铜矿、狼洞沟铜矿、树林子铜矿、莫家屯铜矿和牛 心山、双树东砬子山、白塔峪、朗屯、郝家屯等十余处铜矿化点, 金属矿产成因类型多为与岩浆岩有关的热液型、矽卡岩型有色 金属,煤炭成因类型多为沉积型。其中铜、铅锌、银、铁矿集中 分布在虹螺山 - 五指山构造、岩浆活动带内 ;金、铜、多金属矿 主要分布在明水 - 葫芦岛断裂以南的山海关台拱内,不同类型矿 产具有较明显的分带性, 这也是由区域成矿条件所决定的。
本区处于有利的大地构造位置,1992 年出版《燕辽地区多金 属、金、银成矿与远景》一书将该区划归为八家子 - 杨家杖子矿 化集中区内;区域上大理岩化、矽卡岩化发育, 岩石中裂隙发育, 为硫铁矿成矿提供良好的空间环境、热源和物源条件 ;区域上 大、中型矿床发育,种类较齐全,包括杨家杖子、钢屯钼矿,八 家子、松北铅锌矿等。
2 矿区地质特征
2.1 岩浆岩
矿区出露地层、岩浆岩单一,除局部被第四系覆盖外,仅见 有混合花岗岩, 岩石呈浅肉红色, 中粗粒变晶结构, 变斑状构造, 局部呈片麻状构造,主要矿物成份为钾长石、斜长石、石英及少 量黑云母、角闪石,副矿物主要有磁铁矿、绿泥石、锆石、褐铁 矿、赤铁矿和黄铁矿,钾质交代和硅质交代现象明显,该地质体 为矿区内唯一含矿围岩。
2.2 构造
2.2.1 断裂
矿区内未发育有褶皱构造,断裂构造是本区的主要构造,但 矿区内仅北部有一条断裂通过,在矿区内长约200 米,断裂呈北东走向,倾向南东,倾角 70°~ 80°,上、下盘地层均为太古代 混合花岗岩,断裂带内发育有构造角砾岩和构造碎裂岩,上、下 盘断裂面明显,具有擦痕和阶步,断裂内岩浆热液活动迹象明 显,围岩蚀变十分强烈,该断裂是区内硫铁矿的唯一含矿断裂、 导矿断裂和控矿断裂。
2.2.2 节理裂隙
节理裂隙是矿区内除断裂构造外最为发育的构造,节理裂 隙构造主要发育在混合花岗岩的构造蚀变带中,节理产状分别 为 130°∠ 85°、38°∠ 65°和 3°∠ 25°三组。其中北东向和 北西向两组为剪节理,节理面平直、光滑,延伸较远 ;而近南北 向节理呈锯齿状, 属张节理。其中北东向节理最为发育。
2.2.3 围岩蚀变
矿区内围岩蚀变发育,主要有褐铁矿化、赤铁矿化、绿泥石 化和粘土矿化等。
褐铁矿化、赤铁矿化仅发育在断裂构造地表氧化带中,深度 一般在 7m ~ 10m,向下过渡为硫铁矿。褐铁矿化、赤铁矿化强 度高, 形成红色- 褐红色带状体, 是区内硫铁矿明显的找矿标志, 与硫铁矿化关系密切。
绿泥石化属本区硫铁矿化的近矿围岩蚀变,蚀变岩呈绿色、 深绿色,片状变晶结构,条带状或片状构造,多呈似层状分布于 断裂构造的上下盘附近, 厚度在 0.3m ~ 2m。
黏土矿化分布与绿泥石化位置相同,岩石多呈浅白色分布 于构造接触带附近。
3 矿化体特征
矿区内地表仅见出露一条硫铁矿化(体),经斜井联合平硐 探矿,未发现矿体。受工作阶段限制,矿体向两端和深部矿化 (体) 均未封闭。
硫铁矿体呈脉状,赋存在断裂构造中,矿体走向北东 45°~ 55°,倾向南东,倾角在 70°~ 80°,平均倾角 75°, 矿体厚度在 1.13m ~ 3.01m, 矿石中硫品位为 19% ~ 30%。
矿区内共有三条边采边探的沿脉对硫铁矿脉进行初步控制。
其中,132 米中段沿脉工程工作量较大,共施工沿脉 82m 与 32m 石门、180m斜井相联合贯通,上世纪 90 年代末,当地居民 利用该工程采矿, 自沿脉以上形成高度约为 10m 的采空区。
235m 中段施工了 13m 沿脉, 作用与215m 中段相同。
硫化矿体上部为氧化带(近地表约 10m 左右),主要见有赤 铁矿化、褐铁矿化, 以下为硫铁矿化体。
通过三个沿脉工程,目前已控制2 个可信级块段和推测 1 个 推断级块段。可信加推断裂矿脉一条,矿脉长度达 240m,垂深 达 150m, 矿体厚度变化不大。
4 矿石质量特征
4.1 矿石矿物成分
矿区内硫铁矿矿石品位较均匀,品位变化不大,矿石矿物 成分仅为黄铁矿,成矿主要有两期,早期黄铁矿呈黄白色,颗粒粗大,晶形完整,矿物颗粒较均匀,粒径在 2mm ~ 3mm,其它 金属矿物和脉石矿物含量较少,矿化较好部位,矿石矿物(黄铁 矿) 含量较高达 80% ;晚期黄铁矿呈浅黄白色,颗粒较细,粒径 在 0.5mm ~ 1mm,其它金属矿物和脉石矿物含量较高,矿石矿 物(黄铁矿) 含量较高, 可达 50% ~ 70%。
4.2 脉石矿物成分
早期粗粒黄铁矿脉体中含脉石矿物较少,局部见有极少量 的长英质矿物。晚期细粒黄铁矿脉中见有长英质呈细脉状、网脉 状。此外,尚见有极少量的方铅矿和闪锌矿,由于含量较低,不 具有工业意义。
4.3 矿石结构构造
矿石结构主要为全晶质结构和细粒结构 :全晶质结构,发 育于高品位矿石中,黄铁矿颗粒粗大,自形程度高 ;细粒结构, 发育于低品和中等品位矿石中, 黄铁矿较细, 自形程度差。
矿石构造主要为块状构造、条带状构造和网脉状构造 :块 状构造,以高品位矿石为赋代表,均一性较好 ;条带状构造,以 低品位矿石为代表, 细粒状黄铁矿和长英质矿物呈条带状分布 ; 网脉状构造, 长英质多呈细脉状、网脉状赋存在矿石中。
4.4 矿石类型、品位及伴生元素
矿区内矿石工业类型单一, 仅见有黄铁矿型矿石一种。
矿石中按矿石矿物含量可分为中等矿石和贫矿石,经矿床 三个中段沿脉的 13 个硫样品分析结果,硫品位在 19 ~ 30.算术 平均品位为22.8%, 据DZ/T0210—2022《硫铁矿地质勘查规范》 的有关规定,属合格品。矿石中粗粒黄铁矿脉体,硫品位较高, 在 26% ~ 30%, 而细粒黄铁矿脉品位较低, 在 19% ~ 25%, 两 者呈相互穿插关系, 无法手工挑选。
矿石中局部伴生有自然银、黄铜矿、黄铁矿和磁黄铁矿等金 属矿物,造成局部银、铜、铁等元素含量增高,但对整个矿体, 上述矿物分布极不均匀, 含量有限, 达不到综合利用的标准。
90 年代经河北迁安硫酸厂进行工业加工生产证实,本区矿 石的加工性能良好, 有害组份不超标准, 结果表明该矿石属易加 工矿石。
5 成因类型及找矿标志
5.1 矿化成因类型
经过以往勘查单位在矿区开展的工作获得的成果,同时结 合本次对区域成矿地质背景、矿区地质特征、矿体特征和矿石特 征等的详细研究, 对矿区硫铁矿成因有了初步认识, 主要依据有 以下4 点。
(1) 硫铁矿化仅赋存于断裂构造中。
(2) 矿体呈脉状, 具有两期成矿特点。
(3) 围岩蚀变较强烈, 多呈中低温蚀变。
(4) 区域上的铅锌矿床中多见有与黄铁矿有关的分带现象, 且均与中生代岩浆岩有关。
据此认为矿区硫铁矿化成因与中生代岩浆有关,成因类型 属中 -低温岩浆热液型硫铁矿。
5.2 找矿标志
通过对矿区成矿地质背景、矿区地质特征、矿体特征、矿石 特征及成因类型的研究, 对找矿标志进行了总结 :
(1) 北东向断裂形成构造破碎蚀变带,是硫铁矿的直接找矿 标志。
(2) 铁的氧化物相对富集,地表形成铁帽,节理裂隙发育, 特别是赤铁矿化发育, 造成地表岩石多呈红色或褐色, 是找矿的 明显标志。
(3) 围岩蚀变发育,绿泥石化、黏土矿化发育,与围岩特征 区别明显。
6 控矿因素及找矿远景
矿区内硫铁矿化受北东向分布的断裂构造控制,区内燕山 期岩浆活动强烈, 可为硫铁矿成矿提供丰富的物源和热液条件。
八家子矿区内具有丰富的硫铁矿资源,本矿区成矿条件与 之相同, 也具有相似的控矿因素和找矿前景 :
(1) 已发育硫铁矿体向两侧和深部的延长和延伸部位,矿化 (体) 沿未封闭, 找矿还有潜力。
(2) 选择合理的找矿手段,特别是利用电法中梯度测量,寻 找隐伏矿体。
7 结论
通过对宽帮邦镇大河西村硫铁矿的详细研究可知 :矿区位于马兰峪 - 绥中(次级隆起) Fe-Au-Pb-Zn 成矿亚带 (Ar2;Ar31;Ar32;V ;Y)(Ⅳ级) 成矿区带内、绥中 - 北镇隆起(新 太古代陆缘岩浆弧)(Ⅳ级) 构造单位内,亦属于杨家杖子 - 八家 子多金属成矿区的一部分,区域上铜、铅锌、钼、金矿等矿产, 与成矿有关的地层、构造、岩浆岩等成矿条件发育,地层、岩浆 岩为区域上成矿提供了物质基础、热液和热源, 构造是区域成矿 的导矿、控矿和容矿构造,同时发育的硅化、钾化、黄铁矿化、 黄铜矿化等围岩蚀变也是成矿的必要条件,“三位一体”的成矿 环境和条件, 保证了大河西村硫铁矿形成的可能性。
矿区内燕山期花岗岩、断裂构造发育,而且矿区的成矿条件 与区域上的铅锌矿、钼矿、硫铁矿相似,成矿条件十分有利。初 步认为硫铁矿成因类型为中 - 低温岩浆热液型硫铁矿 ;北东向 断裂构造,赤铁矿化、绿泥石化和粘土矿化等围岩蚀变,地表的 铁帽, 节理裂隙等均为硫铁矿的重要找矿标志。但受限于以往各 勘查单位在开展勘查工作时投入的工作量较少,矿区内仅发现 硫铁矿体一条, 矿体的延伸和延长方向均未完全控制住, 具有一 定的找矿前景,所以今后应在开展地质找矿工作中应进一步加 大投入钻探、槽探等山地工程,进一步对已圈定矿体的控制,辅 以电法中梯测量寻找隐伏矿体。
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