大冶矽卡岩型铁矿床.doc

湖北大冶矽卡岩型铁矿床彭红（贵州大学资源与环境工程学院,贵州，贵阳，550003）摘要：矿床在我国广泛分布，是我国富铁矿石的主要来源，也是我国主要铁矿床类型之一，通过对大冶铁矿床矿体的成矿过程，成矿作用及赋存规律等的研究，为以后此类矿床的找矿和探矿提供资料，同时还能为矿山深部找矿勘查和工程布置提供参考，此外在深部盲矿和隐矿的找矿勘查方面提供部分参考。Skarn Type Iron Deposit in The Da Ye Section of Hu Bei ProvincePeng hong (College of Resources and Environment,GuiZhou University,GuiYang,550003,China)关键词：大冶矿床，矽卡岩型矿床，矿浆成矿，接触变质，单交代作用，双交代作用，前言长江中下游地区是我国矽卡岩矿床集中分布的成矿区带之一。而其中矽卡岩型铁矿床是我国主要铁矿床类型之一。我国铁矿资源目前多为贫矿，而此类型的铁矿床多为富矿，此外此类矿床中和利用价值较高，如Cu和Co可综合利用，具有很高的工业价值，所以对此类矿床的研究相当的重要。湖北大冶铁矿床矿区位于鄂东南黄石市西北25千米处，是鄂东南典型的矽卡岩型矿床之一。在矽卡岩矿床中，中酸性-中基性侵入体与碳酸盐围岩接触带是岩体侵位期间热能量和物质交换最为活跃的地质界面，矿体的产出严格受到接触带及相关构造形态控制，自然大冶矽卡岩铁矿床也不例外，该矿床中矿体主要沿基性侵入体和三叠系大冶群灰岩及白云质灰岩（已经变为大理岩和白云质大理岩）的接触带分布，尤其是在侵入体呈弧形超覆于围岩及接触面“S”型或凹凸不平的转折地段矿化更为集中，是成矿的有利部位。如果能够了解矿区内侵入体于围岩接触带的空间形态及控矿规律等，这对矿床的成矿部位，矿体形态，及分布特征的预测，勘探和开发等都具有重要意义，不仅是工业方面的意义也有经济方面的意义。矽卡岩型矿床指主要是在中酸性侵入体与碳酸盐类矿石的接触带上及其附近，由于含矿气水热液进行交代作用而形成的具有典型矽卡岩矿物组合的矿床。此类矿床成矿过程复杂，多形成在特殊的地质环境中，具有典型的矿物组合和特殊的交代成矿方式，如Sn、Cu。矿床形态多数较为复杂，规模大小不一，成矿物质丰富，矿石品位多较富，具有重要的工业价值，在国民经济中占重要的地位。以铁矿床为例，在我国，接触交代型铁矿床占铁矿总储量的第五位，在富矿总储量中占第一位，在总开采量和富矿开采量中分别占第三位和第二位。接触交代铁矿床就世界范围而言大多产于大洋岛弧地带，多与中到浅成的闪长岩-辉长岩类有关，常有同源的鞍山岩-玄武岩层。侵入岩普遍具有钠化现象（钠长石化和方柱石化）。硅酸盐主要为钙矽卡岩矿物，矿石成分简单，以铁的氧化物为主，硫化物较少，常伴有铜、钴、锌和金。其次为产在大陆边缘造山带中的镁矽卡岩铁矿，与中到浅成的长英质侵入岩有关。围岩主要是白云岩。这类矿床经常是矽卡岩铜矿的过渡产物，成分复杂，常伴有锌和锡等。此外，在大陆边缘裂谷带中的辉长岩体接触带上也常伴有矽卡岩型铁矿。矿床形态为层状、似层状、凸镜状、囊状及豆荚状、楔状和其他不规则状。矽卡岩成分较为简单，以透辉石矽卡岩和石榴子石为主，矿石矿物磁铁矿，赤铁矿，假象赤铁矿为主，非金属矿物以透辉石，钙铁辉石和钙铁榴石为主，其次是方柱石，阳起石等。矿石构造以致密块状为主，也有呈侵染状，条带状等。矿石品位较富。含铁量占40%-50%，常可综合利用Cu、Co。矿床规模大小不一，以中小型居多，少数可达大型到特大型，产值在1亿吨以上。由于其矿石品位多较富，综合利用价值较高，故此类矿床工业价值较高，即使储量小于几百万吨的小型矿床也常常有工业价值。在我国，矽卡岩型铁矿床分布广泛，储量较大，在国民经济中占有相当重要地位，因此以下以湖北大冶矽卡岩型铁矿床为例，对矽卡岩型铁矿床进行分析，以便今后对此类矿床的探矿，采矿等提供部分参考。一 矿床地质特征大冶矽卡岩型矿床矿区可以划为6个矿段，自东向西为尖山、狮子山、象鼻山、尖林山（盲矿体）、龙洞和铁门坎。全长约5000米，矿体基本上沿闪长岩，大理岩及白云质大理岩的接触地带分布。围岩层位为三叠系大冶群的含膏盐层的灰岩、白云质灰岩为主（接触变质重结晶为大理岩和白云质大理岩）。矽卡岩有透辉石矽卡岩、阳起石矽卡岩、石榴子石等。矿体中矿石矿物以磁铁矿为主，磁铁矿矿石约占总储量的97%。其次有黄铁矿、低铜青红矿、黄铜矿和高铜铝铁矿等。非金属矿物有透辉石、方柱石、阳起石等。矿石含铁40%-50%。矿体80%以上均分布在侵入体与围岩的接触带上及其附近。矿体形态变化较大，东部矿体大致呈似层状、陡倾斜的凸镜状和囊状，中部矿体则平缓产出的凸镜状或似层状，西部矿体则以似层状为主。矿体从东到西逐渐减小。矿体与围岩产状，就全区来说，呈小角度斜交，局部地区呈整合产出，尤其是矿体下部更为明显。矿石的构造以致密块状为主，此外还有呈条带状和侵染状产出，局部角砾状构造。如当矿体与大理岩或闪长岩接触时，界线清楚截然，有时仅可见几厘米厚的绿云母化带;当矿体与矽卡岩接触时，二者多为渐变关系，透辉石矽卡岩呈条带状和条纹状过渡为矿体，还有透辉石矽卡岩的被交代残余体经矿化后形成条带状状磁铁矿，从矿体向外逐渐变稀变贫；当矿体与白云质大理岩接触时，接触带出现厚度不等的富菱铁矿和赤铁矿的碳酸盐型贫矿，向外过渡为致密矿石。二，控矿分析1矿床形成的地质条件1.1矿床地质条件矿区位于淮阳山字形构造弧顶西侧和新华夏构造体系第二隆起带次级构造的复合部位，同时处在长江中下游断裂凹陷成矿带中大冶复向斜的铁山背斜的北翼。区内经历了复杂的构造变动，但是主要构造成矿期为晚侏罗燕山期的褶皱构造和次级叠加构造。构造为成矿溶液提供了通道，同时也是矿床的“家”。矿区内侵入体于围岩接触以角度不整合为主，有利于成矿溶液沿围岩的原生层理，层间破碎带及构造裂隙贯入并交代成矿，另外，在侵入岩与围岩的“S”型或凹凸不平的接触地段，岩石易于破碎，裂隙发育，矿液常易于集中，使得侵入体与围岩的接触面积增大，能使矿液与有利围岩进行充分的交代作用而成矿，矿化更为集中，更有利于矿体富集。矿区位于长江中下游断裂凹陷成矿带中大冶复向斜的铁山背斜的北翼，此褶皱构造有利于岩浆的侵入和与其相伴随的矿化，这个特殊的构造条件不仅提供了含矿溶液流通的通道，同时有利于矿体的稳定富集。矿区内捕掳体仅局部发育，规模不大，但是对成矿也有很重要的意义。在捕虏体周围，侵入体可以和有利围岩充分接触，形成较富的矿体，或是发生接触变质形成某些有特殊成矿作用的矿物，为后期的成矿做准备。根据矿区采样分析，推断矿床成矿温度以高温为主，深度较浅，大部分在地下几百米范围以内，属浅-中成相。1.2岩浆岩条件 形成大冶矽卡岩型铁矿床的岩浆岩为铁山侵入杂岩体南缘接触带的中段，主要岩性为石英闪长岩，黑云母透辉石闪长岩和含石英闪长岩，为典型的中酸性侵入体。而二长岩-闪长岩类侵入体则主要形成矽卡岩型铁矿床。1.3围岩条件 矿床围岩主要是三叠系大冶群的灰岩和白云质灰岩，在侵入体与围岩接触带上及其附近，灰岩及白云质灰岩由于接触变质分别变成了大理岩和白云质大理岩，同时在接触带及其附近由于交代作用形成了大量钙矽卡岩系列的硅酸盐矿物，以铁的氧化物为主。矽卡岩矿物主要有石榴子石，透辉石矽卡岩和阳起石矽卡岩等。2矿床成矿作用根据矿区采样标本分析，矿床成矿作用较为复杂，并不是单一的某一成矿作用而成，而是不同成矿作用共同作用的结果。根据矿区内围岩与矿体的产出状态及接触关系，以及控矿构造的复杂性和多起叠加性，笔者认为本区成矿作用不仅有接触渗滤交代作用（单交代作用），还有接触扩散交代作用（双交代作用），以接触渗滤交代作用为主，接触扩散交代作用为辅。3矿床的成矿过程 对于矽卡岩型矿床，其成矿分析有较多的观点。有毕利滨科-卡尔波娃的“两期五阶段说”观点；有爱纳迪等人（1981）的将矽卡岩矿床形成过程分为三个阶段的观点等；就笔者本人，比较赞同毕利滨科-卡尔波娃的“两期五阶段说”，故下面将引用以上毕利滨科-卡尔波娃的观点对大冶矽卡岩型铁矿床的成矿过程进行分析：矽卡岩期干矽卡岩阶段（早期矽卡岩阶段）：此阶段没有水的参加，成矿流体处于一种高温的超临界状态，液体为酸性状态，主要形成无水的岛状和链状硅酸盐矿物，如石榴子石，透辉石，方柱石等。无石英出现，无矿化现象。湿矽卡岩阶段（晚期矽卡岩阶段）：有大量水开始出现，主要形成含水硅酸盐类矿物，液体处于中性到弱碱性状态，以气成至高温阶段的产物，主要是双链状及带状矿物。如阳起石。大量含铁矿物在这个时期开始沉淀，如磁铁矿和赤铁矿。氧化物阶段：此阶段为一过渡阶段，以高温阶段为主，可形成层状或架状硅酸盐矿物，也允许部分高温阶段的硫化物出现，如黄铁矿。矽卡岩期主要形成钙，镁，铝的硅酸盐矿物。大部分硅酸盐类矿物和矽卡岩在这个时期结晶完成。石英硫化物期早期硫化物阶段： 此阶段主要出现各种铜，铁，钼的硫化物，如黄铁矿，黄铜矿和磁黄铁矿等。主要是在高中温热液条件下形成。故又称铁铜硫化物阶段。晚期硫化物阶段：此阶段除交代早期形成的硅酸盐矿物外，可出现方铅矿，闪锌矿，黄铁矿，黄铜矿等矿物。主要为中温热液条件下形成的矿物。故又称铅锌硫化物阶段。根据综合分析，可以知道矿床的主要成矿阶段为湿矽卡岩阶段，氧化物阶段和早期硫化物阶段，由于矿床活动的多期性，长期性和复杂性，成矿溶液运移过程的成分浓度等的变化以及构造活动的间歇性等因素导致了成矿过程相当复杂，故对矿床形成过程的分期只是一概述，并不能将各个阶段绝对地分开。三 矿床内矿体控矿规律分析矿区内矿体产状与围岩以小角度斜交，仅局部地段呈整合接触，故矿体产出状态整体上侵入体与围岩的接触带大致平行展布，由于矿区内三叠系大冶群灰岩和白云质灰岩整体上呈北西-南东向，故矿体以整体上呈北西-南东向展布并大致继承接触带的形态特征。四 有关矿床所属类型的相关讨论根据前有的采矿工作和综合研究提供的资料表明，大冶铁矿床成因比较复杂，石准立等在湖北“大冶式”铁矿床矿浆成矿问题的初探一文中，提出大冶铁矿床的重要成矿体系“矿浆成矿”的观点；三叠纪海相火山成矿观点；三叠纪膏盐层促进闪长岩中铁质分离富集；三叠纪富铁碳酸盐层热液改造成矿及闪长岩钠化蚀变成矿观点；近年来又提出了先成铁矿条成矿观点等。笔者在以上观点的基础上分析认为大冶铁矿床应主要为矿浆成矿。现给出以下几点证据以供参考：首先，在富铁矿体与大理岩和岩浆岩的接触带，接触界线清楚，无侵入状矿石带，显示为贯入充填的成矿方式。此外矿石具有气孔构造，显示其为粘稠的富铁熔浆在高温下成矿富集。再者就是在根据矿物包裹体的研究，磁铁矿的形成温度一般较矽卡岩铁矿要高，除300470 C以外，尚有550700 C的温度存在；加之围岩蚀变的特点，热液蚀变微弱。即在大理岩与矿体接触带，矿体超覆于大理岩往深部围岩时迅速尖灭，而大理岩无任何蚀变，而在与闪长岩接触带，除早期钠长石化外与铁矿几乎同时形成了透辉石方柱石等的细脉带。以上特点均可作为矿浆成矿的佐证。五 结语矽卡岩型矿床是相当重要的一类矿床，为人类提供了大量而