陳治國，郭少豐通信作者，田宏海，王東華

1.甘肅鏡鐵山礦業(yè)有限公司，甘肅嘉峪關(guān)，735101；2.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京，100037； 3.自然資源部礦產(chǎn)勘查技術(shù)指導(dǎo)中心，北京，100037

0 引言

鐵礦是國家戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到重要作用。甘肅鏡鐵山鐵礦是酒鋼集團(tuán)主要礦山，我國著名鐵礦山之一，礦山的主要勘查工作集中在20世紀(jì)50-80年代，目前保有資源儲量以目前穩(wěn)產(chǎn)產(chǎn)量計算，可供開采十年左右，因此，礦山的深部及外圍找礦工作迫在眉睫，找礦成功與否將對酒鋼集團(tuán)以及西部地區(qū)鋼鐵產(chǎn)量的穩(wěn)定起到至關(guān)重要作用。

1 概況

鏡鐵山鐵礦位于甘肅省嘉峪關(guān)市西南約60km處，屬張掖市肅南裕固族自治縣管轄，但鏡鐵山礦相對獨(dú)立，是酒鋼集團(tuán)直屬礦山。該礦是1955年根據(jù)群眾報礦而發(fā)現(xiàn)（《中國礦床發(fā)現(xiàn)史·甘肅卷》，1996），1956-1958年由西北地質(zhì)局634隊（后改稱甘肅省地質(zhì)局鏡鐵山地質(zhì)隊）進(jìn)行勘探，提交了樺樹溝、黑溝礦區(qū)地質(zhì)勘探報告以及外圍礦區(qū)普查報告，鐵礦遠(yuǎn)景儲量達(dá)8億多噸[1]，奠定了鏡鐵山礦作為重要鐵礦資源基地的基礎(chǔ)。1982-1988年，冶金工業(yè)部西北地質(zhì)勘查局五隊對樺樹溝鐵礦床進(jìn)行補(bǔ)勘過程中，在V礦體（現(xiàn)在認(rèn)為是Ⅰ礦體西延）及其底板巖石中發(fā)現(xiàn)了中型規(guī)模的銅礦床。銅礦體被認(rèn)為與鐵礦床共生，由此提出“上鐵下銅”成礦模式，引起了各界的關(guān)注和高度重視[2]。

2 地質(zhì)背景

鏡鐵山鐵礦位于北祁連山鐵-銅-金-鎢-鉬金屬成礦帶，位于秦祁昆巨型多旋回造山帶中段，區(qū)域上斷裂構(gòu)造發(fā)育，以北西走向為主（圖1），如鏡鐵山—斑賽爾山北斷裂帶、托來山斷裂帶等。北祁連西段巖漿巖發(fā)育，巖石類型較全，超基性至堿性皆有出露，其中以中酸性、酸性巖體分布較廣，規(guī)模大，其次是基性、超基性巖體。礦區(qū)以北大河為界，分為樺樹溝和黑溝兩個礦區(qū)，鐵礦體主要賦存于鏡鐵山群中，鏡鐵山群分為上、下兩個組，上巖組以碳酸鹽巖為主，由灰-灰黑色灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖夾粉砂巖、板巖及礫巖透鏡體所組成；下巖組以千枚巖為主，夾鐵礦體和石英巖，千枚巖又分為黑色千枚巖、灰綠色千枚巖、鈣質(zhì)千枚巖、碳質(zhì)千枚巖、石英絹云母千枚巖等，主要礦物成分均為絹云母和石英。鐵礦體主要為一種特殊的條帶狀鐵建造，鐵礦石中金屬礦物以鏡鐵礦、菱鐵礦為主，其次含少量磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、褐鐵礦、孔雀石，脈石礦物以紅色鐵碧玉（也稱碧玉）為主，次要礦物為白云石、方解石、重晶石、綠泥石、絹云母和鐵白云石等[3]。

依據(jù)礦石中礦物的自然組合及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，將礦石劃分為碧玉鏡鐵礦礦石、碧玉菱鐵礦礦石、碧玉菱鐵礦鏡鐵礦礦石、碧玉鏡鐵礦菱鐵礦礦石和碧玉褐鐵礦礦石五種類型，各礦石類型相互逐漸過渡，無明顯界限。根據(jù)礦上況實際開采情況，有些鐵質(zhì)千枚巖TFe含量可達(dá)30%左右，高于邊界品位TFe20%，已達(dá)礦石級，因此郭少豐[4]于2012年博士后出站報告中，增加了一種：鐵質(zhì)千枚巖型。

3 成因探討

1956-1958年西北地質(zhì)局634隊提交樺樹溝礦區(qū)報告時，有學(xué)者認(rèn)為鏡鐵山鐵礦為火山熱液沉積鐵礦，命名為“鏡鐵山式鐵礦床”。1982-1988年，冶金工業(yè)部西北地質(zhì)勘查局五隊對樺樹溝鐵礦床進(jìn)行補(bǔ)充勘探，補(bǔ)勘過程中，在V礦體（現(xiàn)在認(rèn)為是Ⅰ礦體西延）及其底板巖石中發(fā)現(xiàn)了已構(gòu)成中型規(guī)模的銅礦床，引發(fā)了地學(xué)界對該礦的研究熱潮。楊化洲等[2]認(rèn)為是海相陸源-遠(yuǎn)火山源變質(zhì)同生沉積鐵礦床(簡稱變質(zhì)沉積鐵礦床)，劉華山等[5]認(rèn)為是海底噴氣沉積成因礦床。楊建民等[3]、毛景文等[6]認(rèn)為鏡鐵山鐵礦屬于Sedex型礦床。楊化洲等[2]、毛景文等[6]、薛春紀(jì)等[7]認(rèn)為銅礦床是與鐵礦床是同生的沉積礦產(chǎn)，而不少學(xué)者通過研究認(rèn)為銅礦床與鐵礦床非同生，而是后期形成的。

2010-2012年本文通信作者在鏡鐵山從事博士后研究工作期間，發(fā)現(xiàn)與鐵礦成礦關(guān)系密切的頂板圍巖——黑色千枚巖具有火成巖特征，鐵礦體具斷層控礦特點(diǎn)，結(jié)合前人所測成礦溫度在280℃至340℃之間（表1、表2），提出鏡鐵山鐵礦不是沉積礦產(chǎn)，可能是與中、基性巖有關(guān)的熱液變質(zhì)鐵礦[8]。該認(rèn)識將改變鏡鐵山鐵礦及周邊礦床的原有找礦模式，從尋找層位為主變成尋找成礦、控礦構(gòu)造為主，打開深部找礦空間。該觀點(diǎn)目前還存在爭議，Shaofeng Guo[9]等于2020年10月在SCIE檢索系統(tǒng)收錄的英文期刊《European Journal of Remote Sensing》上在線發(fā)表了《地球冷凝演化初論》，該文通過大量的野外證據(jù)提出：人們原來普遍認(rèn)為的沉積巖，如砂巖、碳酸鹽巖等并非沉積作用形成，而是具有巖漿巖特征，結(jié)合鮑文反應(yīng)系列原理，推斷地球是從高溫到低溫逐漸演化，在演化過程中通過結(jié)晶分異作用形成了不同的巖石系列，凝結(jié)成了：高熔點(diǎn)金屬→超基性巖→基性巖→中性巖→酸性巖→砂巖→碳酸鹽巖→泥巖→冰……巖石系列，這從另一側(cè)面證明鏡鐵山鐵礦不是沉積的，可能是與中、基性巖有關(guān)的熱液變質(zhì)鐵礦。

表1 柳溝峽鐵礦包裹體均一溫度、鹽度、密度表[6]

表2 大柳溝鐵礦包裹體均一溫度、鹽度、密度表[6]

4 找礦前景

1958年西北地質(zhì)局634隊提交樺樹溝礦區(qū)報告時，認(rèn)為鏡鐵山鐵礦為火山熱液沉積鐵礦，1974-1976年甘肅冶金地質(zhì)勘探四隊對樺樹溝西段Ⅱ礦體進(jìn)行補(bǔ)充勘探，提出礦區(qū)西部是一向斜構(gòu)造，使西部鐵礦石儲量有較大幅度增長，在后來的補(bǔ)勘工作中，樺樹溝礦區(qū)和黑溝礦區(qū)均采用向斜觀點(diǎn)，向斜的觀點(diǎn)沿用至今（圖2a），受向斜觀點(diǎn)限制，截至目前鏡鐵山礦未進(jìn)行過深部鐵礦探礦，并且有部分礦體已經(jīng)閉坑。根據(jù)最新研究成果，郭少豐等[8]認(rèn)為鏡鐵山鐵礦為熱液變質(zhì)鐵礦，礦體受斷層、斷裂控制，并非向斜，鐵礦體可向下延伸（圖2b），因此有必要進(jìn)行深部風(fēng)險探礦，打開向下找礦空間。根據(jù)礦山實際開采情況以及研究成果，可首先在樺樹溝東區(qū)12-22勘探線之間（圖1）2655水平以下為區(qū)域，利用地質(zhì)、物探、鉆探等手段，結(jié)合硐內(nèi)水文地質(zhì)情況[10]，開展以鐵礦為主，兼顧其他伴生金屬進(jìn)行深部風(fēng)險探礦，就此打開深部及外圍找礦空間，深部有找礦重大突破的可能，如驗證深部有鐵，預(yù)計可為鏡鐵山礦新增鐵礦資源量5億噸左右。

5 結(jié)語

鏡鐵山鐵礦成因研究較多，爭議較大，總結(jié)起來分為兩大類：沉積型和熱液型。沉積型自1958年提出，至今仍然是主流觀點(diǎn)，根據(jù)沉積觀點(diǎn)得出的向斜構(gòu)造，仍然是目前找礦、采礦的依據(jù)，但向斜觀點(diǎn)嚴(yán)重制約了深部找礦，因此，有必要依據(jù)最新研究成果，進(jìn)行深部風(fēng)險探礦，驗證鐵礦體是否真的是向斜，如驗證不是，意義重大，將打開鏡鐵山及外圍深部找礦空間，不僅能為鏡鐵山礦新增鐵礦資源量5億噸左右，同時還將改變?nèi)珖愋丸F礦找礦方向，開啟新一輪鐵礦找礦高潮。