西石門一帶礦床特征及成因分析

屠應(yīng)龍，董兆喜

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，甘肅 張掖 734000）

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

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

礦區(qū)大面積出露寒武系下統(tǒng)大黃山群灰綠色變質(zhì)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(tǒng)羊虎溝組的雜色砂巖夾薄煤層。

按巖性特征，寒武系下統(tǒng)大黃山群變質(zhì)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(zhì)砂巖夾板巖和灰綠色變質(zhì)砂巖。

灰綠色厚層變質(zhì)砂巖夾板巖分布于礦區(qū)中部一帶，東西均被第四系覆蓋。一是變質(zhì)砂巖，呈灰綠色，風(fēng)化面為褐灰色，其為中-細(xì)粒變余砂狀結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造。碎屑物以石英為主，長石次之；膠結(jié)物以硅石為主，泥、鐵質(zhì)少許。膠結(jié)緊密，質(zhì)地堅硬。二是板巖，呈暗灰-黑灰色，風(fēng)化面為褐灰色，其為泥砂質(zhì)結(jié)構(gòu)和板狀構(gòu)造，由硅質(zhì)、泥質(zhì)及少量炭質(zhì)、鐵質(zhì)組成。該巖石呈厚3～5 m的夾層存在于變質(zhì)砂巖中，沿走向及傾向基本穩(wěn)定。該套地層?xùn)|南部硅化強烈，內(nèi)有大量石英脈貫入，導(dǎo)致巖石退色，硅化強烈地段已構(gòu)成次生石英巖。其中，①號礦體產(chǎn)于灰綠色變質(zhì)砂巖夾板巖的裂隙破碎帶中，②、③、④號礦體則產(chǎn)于灰白色硅化變質(zhì)砂巖夾板巖的裂隙破碎帶中。

灰綠色變質(zhì)砂巖出露于礦區(qū)北部西石門河床兩側(cè)，與東南側(cè)的灰綠色變質(zhì)砂巖夾板巖呈推測的斷層接觸。其巖性基本同灰綠色變質(zhì)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(qū)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(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖等。其與下伏寒武系下統(tǒng)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(fēng)化面為褐灰色，其為中-細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，呈塊狀、厚層狀構(gòu)造。碎屑物由石英、長石及少許巖屑組成；膠結(jié)物以硅石為主，泥、鐵質(zhì)次之。膠結(jié)基本緊密，質(zhì)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(zhì)結(jié)構(gòu)和頁片狀構(gòu)造，主要由泥質(zhì)、粉砂及少量鐵質(zhì)、硅質(zhì)、炭質(zhì)等組成。部分地段炭質(zhì)含量為15%～20%，其過渡為炭質(zhì)頁巖。

1.1.3 第四系全新統(tǒng)

礦區(qū)第四系全新統(tǒng)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(xiàn)代溝谷中，后者分布于低緩山坡及低洼處。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)地處永昌南山復(fù)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(gòu)造。因?qū)娱g褶皺及斷裂較為發(fā)育，地層產(chǎn)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(qū)內(nèi)共見推測性質(zhì)的不明斷層構(gòu)造6條，其編號分別為 F、F、F、F、F、F。

邊坡穩(wěn)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(lǐng)域，邊坡失穩(wěn)形成滑坡、崩塌及地裂縫等地質(zhì)災(zāi)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(wěn)定性常常是此類工程成敗的關(guān)鍵，也是確保工程安全和降低建設(shè)費用的重要環(huán)節(jié)。

F位于礦區(qū)北部，分布于灰綠色變質(zhì)砂巖與灰綠色變質(zhì)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(qū)中部偏南側(cè)，分布于灰綠色變質(zhì)砂巖夾板巖與灰白色硅化變質(zhì)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(qū)東北部的灰綠色變質(zhì)砂巖與灰綠色變質(zhì)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(qū)東部的灰綠色變質(zhì)砂巖夾板巖與灰白色硅化變質(zhì)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(qū)南部的灰白色硅化變質(zhì)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(chǎn)生約10 m的水平位移。F分布于礦區(qū)西部的灰綠色變質(zhì)砂巖與灰綠色變質(zhì)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(chǎn)生約10 m的水平位移外，其他斷層均距礦體較遠(yuǎn)，對礦體無影響。另外，礦區(qū)內(nèi)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(dǎo)致斷層證據(jù)不明顯。經(jīng)推測，兩斷層為螢石礦的儲礦構(gòu)造。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)未見侵入巖體出露，僅有少量石英脈沿裂隙充填。但是，礦區(qū)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(zhì)特征

2.1 礦體分布

礦區(qū)共見兩條大致平行產(chǎn)出的礦脈帶，二者平面垂直距離為400～600 m，兩個礦脈帶內(nèi)共有4條礦體（編號為①、②、③、④），其產(chǎn)狀基本一致，走向為50°～60°，傾向西北，傾角為75°～90°。礦體分枝復(fù)合現(xiàn)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(zhì)。西南端走向為70°，朝東北逐漸轉(zhuǎn)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(guī)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?yōu)?0°，中部向東南凸出，在弧頂轉(zhuǎn)折處形成較多的分枝，構(gòu)成復(fù)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(chǎn)狀基本一致的復(fù)脈狀礦脈帶，其走向自西向東由60°變?yōu)?0°，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(wěn)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(chǎn)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(chǎn)在永昌南山復(fù)式背斜的南翼。區(qū)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(guī)則的大脈型。礦體成礦以充填為主，礦體形態(tài)隨容礦裂隙的膨縮而變化?？傮w來說，西石門礦區(qū)屬扭裂面容礦，因此礦體厚度較穩(wěn)定。

2.2 礦石質(zhì)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(huán)帶狀產(chǎn)出。

2.2.2 礦石化學(xué)成分及變化

礦區(qū)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(yè)指標(biāo)（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(jié)果表明，礦石品位自上而下有變低趨勢。

2.3 礦石類型

根據(jù)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(guī)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(tǒng)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(chǎn)于灰綠色變質(zhì)砂巖夾板巖的裂隙破碎帶中，②、③、④號礦體則產(chǎn)于灰白色硅化變質(zhì)砂巖夾板巖的裂隙破碎帶中。

2.4.2 構(gòu)造因素

礦區(qū)內(nèi)的南、北兩個礦脈帶原為斷層破碎帶，后被礦體充填，導(dǎo)致斷層證據(jù)不明顯。經(jīng)推測，這兩個斷層為礦體的儲礦構(gòu)造。

2.4.3 巖漿巖因素

雖然礦區(qū)內(nèi)未見巖漿巖出露，但是礦區(qū)外圍不遠(yuǎn)可見。①號礦體上下盤圍巖為寒武系下統(tǒng)大黃山群變質(zhì)砂巖夾板巖，②、③、④號礦體上下盤圍巖為灰白色硅化變質(zhì)砂巖夾板巖，巖性基本穩(wěn)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(nèi)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(jié)語

通過分析西石門一帶礦床礦化特征，本研究初步認(rèn)為，該礦床屬中低溫?zé)嵋盒偷V床。礦體賦存有5個典型特征。一是礦體均產(chǎn)于永昌南山復(fù)式背斜的南翼，區(qū)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(guī)則的大脈型。二是直接圍巖是寒武系下統(tǒng)大黃山群變質(zhì)砂巖，巖石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被交代，因此成礦形式以充填為主，礦體形態(tài)亦隨容礦裂隙的膨縮而變化。三是礦體均未見后期構(gòu)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(qū)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(zhì)量沿傾向從地表向下有逐漸變貧的趨勢。礦區(qū)礦石類型比較簡單，螢石質(zhì)量一般較好，無有害金屬礦物伴生，主要有害雜質(zhì)是硅質(zhì)成分，其屬易選礦石，經(jīng)濟價值較高。研究區(qū)內(nèi)，巖漿期后礦床的形成與本期侵入體的關(guān)系密切，其證據(jù)是，熱液礦脈穿插所有侵入體，唯獨不見穿入此巖體現(xiàn)象。高溫?zé)嵋弘A段，局部形成鎢、鉬、銅礦化。中低溫?zé)嵋弘A段是西石門礦區(qū)內(nèi)螢石的主要成礦期。