陕西省紫阳县龙洞沟硫铁矿地质特征及找矿标志

杨南坤　任伟刚　赵永辉

摘 要： 紫阳县龙洞沟硫铁矿位于安康地区硫铁矿成矿带内，该带内已发现并评价了多处硫铁矿床。矿区内地质构造复杂，地层岩相多变。本文从矿区地质特征入手，结合区域地质背景，对矿化成因进行探讨，区内硫铁矿产出于寒武系下统鲁家坪组上段，赋矿岩层为绿泥绢英糜棱岩、绿泥滑石岩，受后期构造影响发生强烈褶皱，初步认为区内硫铁矿矿床类型属沉积改造型。通过总结该地区的找矿标志，为该地区开展下步矿产勘查工作提供依据。

关键词： 硫铁矿； 地质特征； 矿床成因； 找矿标志； 紫阳县

1. 区域地质背景

工作区位于南秦岭大巴山构造带。地层区划属南秦岭地层区的岚皋—竹溪地层分区，以曾家坝—红椿坝断裂为界，划分为北部紫阳-平利小区和南部高滩—兵房街地层小区[1]。工作区主体部分位于曾家坝—红椿坝断裂以北的紫阳—平利小区。

区域上地质构造复杂，普遍经历了早期伸展体制下顺层剪切构造变形。曾家坝—红椿坝断裂北部由一系列轴迹北西走向的同斜褶皱组成逆冲推覆前锋带，褶皱倒向南西；印支晚期波及整个区域的逆冲推覆构造变形，形成一系列脆韧性逆冲推覆断层对早期主体格架进行叠加和改造[2]，奠定了區内的基本构造格局。

工作区广泛分布下寒武统鲁家坪岩组（∈1l），其岩性组合为一套灰黑色板状硅质岩夹硅质磷块岩、灰岩、灰黑色硅质板岩、黑色炭质板岩、含黄铁矿炭质板岩，属次深海—深海环境。曾家坝—红椿坝断裂经历多次构造活动，具同沉积构造特征，控制和影响寒武—志留纪沉积盆地的演化。区内地层、岩性、构造等成矿地质组合条件优越。本区是寻找沉积型硫铁矿的有利区段。

2. 矿区地质

2.1 地层

工作区主要出露寒武系下统鲁家坪岩组（∈1l）、箭竹坝岩组（∈j）、奥陶系洞河岩组（Od）、志留系下统陡山沟组（S1ds）、滔河口组（S1t）及志留系中统五峡河组（S2w）（见图1）。现从老到新分述如下：

图1 紫阳龙洞沟硫铁矿矿区地质图

①寒武系下统鲁家坪岩组（∈1l）：分布于工作区中部。根据岩性组合可划分为上、下两个岩性段。下段（∈1l1）为一套灰黑色板状硅质岩，夹硅质磷块岩、灰岩，向上渐变为灰黑色硅质板岩，构造样式以发育顺层掩卧褶皱为特征。上段（∈1l2）为一套黑色炭质板岩、含黄铁矿炭质板岩，构造样式以发育顺层流劈理为特征，是本区主要的硫铁矿含矿层位。

②寒武系箭竹坝岩组（∈j）：主要为一套灰黑色泥灰岩、泥砂质灰岩夹炭质板岩，以发育不同尺度的顺层掩卧褶皱为特征。

③奥陶系洞河岩组（Od）：底部为灰黑色条带状泥砂质灰岩；中部灰色、深灰色钙质板岩夹薄板状灰岩；上部为灰色泥砂质板岩。

④志留系下统陡山沟组（S1ds）：岩性为一套中厚—巨厚层长石石英粉砂岩夹薄层砂质板岩、细砂岩，局部夹玄武质火山角砾岩、凝灰岩。与下伏斑鸠关组整合接触，与滔河口组相变接触、与五峡河组整合接触。

⑤志留系下统滔河口组（S1t）：系一套基性火山熔岩—火山碎屑岩建造。下部岩性为灰绿色块状火山角砾岩，杏仁状、气孔状玄武岩；中部为火山砾岩，凝灰质生物碎屑灰岩、生物碎屑灰岩；上部为钙质胶结凝灰岩夹辉斑玄武岩、火山角砾岩。与下伏斑鸠关组整合接触。

六志留系中统五峡河组（S2w）：岩性为灰黄色粉砂质板岩夹灰色粉砂岩、泥质板岩、炭质板岩。与下伏陡山沟组整合接触。

2.2 构造

工作区位于曾家坝—红椿坝断裂北部、洞河镇—铁炉坝褶皱带的南部，褶皱、断裂发育，构造线呈北东—南西向展布，总体向北东方向倾伏。主要褶皱有关帝庙背斜、天宝寨背斜、洞河镇—铁炉坝向斜、麦根寨—中央寨背斜、皇茶园—中坝向斜。这些背、向斜一般由一系列次级背、向斜组成，幅宽1km～1.2km，延伸长度多在4km左右。其核部地层主要为寒武系下统鲁家坪岩组，由于构造运动，使得地层中沉积的硫、铁等元素活化、迁移、富集，形成硫铁矿床。

①RF3-15

为工作区最主要的断裂（曾红断裂的一部分），该断裂带总体走向北西，在中坝分支。断裂多数地段表现为脆性断裂破碎带，掩盖了早期构造形迹。多期活动造成复杂表现形式。沿断裂带地层明显缺失，北盘老地层直接覆盖在南盘新地层之上，形成“老压新”的逆冲推覆格局。

曾家坝—红椿坝断裂带是一条经历多次活动的复合断裂。其物质组成包含多期次活动产物，从韧性剪切活动的片糜岩到后期脆性剪切活动的碎裂岩及弱变形的岩块（构造透镜体）在不同地段有不同的表现形式。该断裂控制和影响寒武—志留纪沉积盆地的演化，断裂南北两侧在岩性、岩相、岩浆活动、古生物种群等方面有较大差异。加里东期杨子陆块北缘发生裂解和扩张，形成“阶梯式”沉积盆地，从南往北，水体由浅变深。北侧表现为地堑式断陷海槽沉积，主要为一深水相细碎屑岩，古生物稀少，火山活动频繁，这为硫铁矿的形成提供了物质来源。

②RF1

出露于龙洞沟口—铁厂沟西侧一带，出露宽度8km～12m，带内韧性变形强烈，发育层间揉皱，使硫铁矿体发生严重褶皱（图片2）。带内岩石发生糜棱岩化，矿物颗粒具拉长现象并具定向排列；使矿石中较大颗粒黄铁矿呈挤压碎裂状，与石英、白云母一起组成眼球状碎斑，并出现压力影矿物石英。

图2 硫铁矿体褶皱

③RF2

出露于汝沟口—红岩寨西侧一带，出露宽度8m～17m，带内韧性变形强烈，可见石香肠、层间平卧褶皱。带内岩石发生糜棱岩化，矿物颗粒具拉长现象并具定向排列。

2.3 围岩蚀变特征

区内与矿化有关的蚀变有滑石化、碳酸盐化、硅化、绿帘石化、绿泥石化，其中滑石化、碳酸盐化与硫铁矿成矿关系最为密切。

①滑石化：乳白色，片状微细晶，致密块状、团块状，包裹于黄铁矿、石英周围，呈透镜状，团块状。

②碳酸盐化：方解石脉或石英—方解石脉沿片理贯入，其脉内常见黄铁矿化。也有呈细脉状者。

3. 矿体地质

3.1 含矿带地质特征

通过对区内含矿地层进行了追索、圈定，共圈出六条硫铁矿含矿带，产于寒武系鲁家坪组第二岩性段中，呈北西—南东向展布，倾向北东。

①Ⅰ号含矿带

位于红岩沟一带，长650m，出露宽度0.9km～1.2km。该含矿带受褶皱及发育层间韧性剪切带等构造的影响，带内岩性为绿泥绢英糜棱岩，顶、底板围岩均为硅质灰岩，产状37-115°∠20-78°。

②Ⅱ号含矿带

位于铁厂沟—红岩寨一带，长1600km，出露宽度1.0km～9.2km，含矿带总体呈北西—南东向展布，带内岩性为滑石岩，带内黄铁矿的外围有压力影矿物—石英，黄铁矿有拉长现象，故该含矿带受层间韧性剪切带（RF2）控制。顶、底板围岩均为薄层灰岩。产状57-61°∠41-44°。

③Ⅲ号含矿带

位于龙洞沟—红岩寨一带，长2980m，出露宽度1.1m～8.8m，总体呈北西—南东向展布，带内岩性为绿泥绢英糜棱岩，黄铁矿具受挤压碎裂特征，顺裂纹有绿泥石充填，推断该含矿带受韧性剪切带（RF2）控制。顶底板岩性均为薄层灰岩。产状18-48°∠20-61°。

④Ⅳ号含矿带

位于龙洞沟—铁厂沟西侧，长1540m，宽度1.2m～7.3m，总体呈北西—南东向展布，含矿带受韧性剪切带（RF1）控制。赋矿岩性为绿泥绢英糜棱岩，顶、底板围岩均为炭质板岩。产状20°-31°∠29°-67°。

⑤Ⅴ号含矿带

位于0号勘探线—红岩寨一带，长1400m，总体呈北西—南东向展布，该含矿带自西向东有变薄趋势，该含矿带受层间韧性剪切带（RF2）控制。岩性为绿泥绢英糜棱岩，顶、底板围岩均为硅质、泥质板岩。产状15-72°∠39-56°。

⑥Ⅵ号含矿带

位于熬水沟脑一带，出露长度330m，宽度3m～7m，总体呈北西—南东向展布，黄铁矿脉厚度变化较大，含矿带赋矿岩性为绿泥绢英糜棱岩，顶底板围岩均为泥质板岩。产状25-30°∠56-64°。

3.2 矿体特征

经过对区内所圈出的六条含矿带进行槽探工程揭露、控制，并对矿化富集地段进行了钻探工程验证，共圈定了硫铁矿矿体5条（K2-1、K2-2、K2-3、K3、K4），其中主矿体为K3矿体。各矿体总体呈北西—南东向展布，倾向北东。

K3矿体：

出露于铁厂沟一带，位于Ⅲ号含矿带内。矿体呈似层状，由地表工程和深部工程控制，长400m，控制斜深105m，工程矿体一般厚度2.09m～8.17m，平均厚度5.08m，硫品位一般为8.81%～9.78%，平均品位为9.20%。赋矿层位为寒武系鲁家坪岩组第二岩性段，赋矿岩性为绿泥绢英糜棱岩，顶、底板岩性均为薄层灰岩。矿体总体呈北西-南东向展布，产状18°-48°∠20°-61°。

其他矿体特征见表1。

3.3 矿石质量

3.3.1矿石的物质组份

①矿石矿物

原生矿石矿物主要为黄铁矿。

黄铁矿：区内黄铁矿呈立方体自形晶者居多，部分呈粒状集合体、五角十二面体等，按颗粒大小有一定的分层现象，颗粒分布密集，粒径为一般0.1cm～0.4cm，K3矿体中个别地段为1cm～5cm，结晶程度良好。黄铁矿具有受挤压碎裂特征，顺裂纹有绿泥石充填；较大颗粒黄铁矿中心有包体微晶，包体主要为绿泥石，黄铁矿外围有压力影矿物-石英，黄铁矿有拉长现象。

②脉石矿物

常见的脉石矿物以石英为主，其次为（白）绢云母、绿泥石。

3.3.2 矿石的组构

①矿石的结构

矿石结构主要为自形粒状结构，半自形粒状结构，他形粒状结构。

②矿石构造

矿石构造主要为浸染状构造、不均匀星点状构造。

浸染状构造：中细粒状自形晶黄铁矿呈大小不等的立方体状均匀地嵌布在岩石中，形成稠密浸染状矿石。

4. 矿床成因

4.1 成矿控制因素

层位因素：区内硫铁矿矿体产于寒武系下

统鲁家坪岩组上段所夾的中基性凝灰岩中，赋矿岩性为绿泥绢英糜棱岩，矿化受特定层位控制。

构造因素：在相应的层位上，韧性变形为区内硫铁矿成矿有一定的控制作用，表现为矿体在空间上分布、产态等发生较大的变化。

热液活动：在相应的层位及构造叠加的基础上，该处滑石化、碳酸盐化较为发育。

4.2 矿床成因

综合成矿控制因素及矿化富集规律，矿化受层位、构造控制，初步认为矿床成因类型为沉积改造硫铁矿床。

5. 找矿标志及成矿远景

5.1 找矿标志

①直接找矿标志

原生或氧化矿矿化露头，是最直接的找矿标志，氧化矿常呈褐色、土黄色、蜂窝状，矿体氧化带多为土黄色。

②间接找矿标志

地层岩性标志

寒武系下统鲁家坪岩组上段（∈1l2）中所夹的中基性凝灰岩，即绿泥绢英糜棱岩为地层岩性标志。

围岩蚀变标志

滑石化、碳酸盐化、硅化、绿帘石化、绿泥石化，其中滑石化、碳酸盐化与硫铁矿成矿关系最为密切，为区内的围岩蚀变找矿标志。

5.2 成矿远景

通过对该区地层、岩性、构造等基本地质特征全面的认识，在区内发现较多的矿化线索，并圈定了6条硫铁矿含矿带，其中在3条含矿带中圈出了5条硫铁矿体，经资源量估算，获硫铁矿333+334资源量485.28万吨，且硫铁矿含矿带颇具规模，在深部及外围找矿前景非常可观。

区内硫铁矿产出于寒武系下统鲁家坪组上段，赋矿岩层为绿泥绢英糜棱岩、绿泥滑石岩，原岩为超基性-基性-中基性凝灰岩。矿体一般呈层状、似层状产出，与地层产状基本一致，受后期构造影响发生强烈褶皱，初步认为区内硫铁矿矿床类型属沉积改造型，具有一定的找矿潜力。

参考文献：

[1] 陕西省地矿局区调队. 陕西省区域地质志 [M] 北京：地质出版社1989.

[2] 张国伟. 秦岭造山带与大陆动力学[M]. 科学出版社， 2001.

[3] 刘洪祺，曹林杰，贾建军，等. 陕西省白河县里端沟硫铁矿床构造特征初步认识[J]西部资源， 2014年第一期，198-200