湖北大冶铁山铁(铜)矿床 (最终)

湖北大冶铁山铁 铜 矿床湖北大冶铁山铁 铜 矿床 大冶铁矿坐落于黄石市铁山区 东邻东方山 西界白雉山 矿区地理坐标为 东经 114o54 43 北纬 30o13 10 东距黄石市中心区 25 公里 东南距大 冶市 15 公里 为黄石 大冶 鄂州三市的结合部 106 国道 武九铁路横贯矿 区 交通便利 大冶铁矿现隶属于武钢集团矿业有限责任公司 大冶铁矿开采 历史悠久 自公元 226 年开采迄今已有近 1800 余年 大冶铁矿累计探明铁矿资 源储量 1 6 亿吨 每年开采约 300 万吨 经过 50 年的大规模开采 已经消耗 1 3 亿吨铁矿 如今 大冶铁矿储备量不足 3000 万吨 年产量维持在 100 万吨左右 2008 年 大冶铁矿新近又探明深部铁矿资源 2300 万吨 打破了大冶铁矿资源 枯竭的论断 同时还发现了铜 金等矿藏资源 使得大冶铁矿开采年限 30 年至 40 年 大冶矿区共由 6 个大矿体组成 自东向西依次为尖山 狮子山 象鼻山 尖林山 龙洞和铁门坎 储量比较丰富 本区的成矿熔浆起源于上地慢的安山 质一玄武安山质岩浆 它们沿深断裂上侵形成岩浆房 岩浆在其中发生演化包 括分熔作用 构造活动又驱使分熔岩浆及伴随的含矿流体多次上侵到地壳浅处 就位而依次成岩成矿 图图 1 1 大冶铁山交通位置图大冶铁山交通位置图 一 矿区地质概况一 矿区地质概况 鄂东南地区位于中下扬子陆块的西段 北与桐柏 大别造山带相接 南与 九岭 幕阜隆起带毗邻 处于岳阳 九江前陆褶冲带的东端前缘部位 本区北 东以襄广断裂与桐柏 大别造山带相隔 西以鄂城 嘉鱼断裂与宝康 武汉前 陆褶冲带及宜昌 武昌过渡褶皱带分割 南以坑口 排市断裂为界 构成一个 三角形构造 岩浆岩区 图 2 区内的构造变形主要由印支 燕山期构造运动所形成 印支期形成一系列 褶皱束和叠瓦式的逆冲滑覆构造带 主要表现为北西西至东西向的弧形褶皱及 走向逆冲断裂 上覆以滑片 燕山期形成北北东向的隆坳带 叠加褶皱 断裂 并缀以箕式盆地 在三角形区内 印支与燕山期构造直交叠加 又被铁山 四 棵 毛铺 两剑桥断裂分割成三个梯形块体 形成铁山 黄金山 殷祖 筠山 大幕 枫林三个逆冲滑覆构造带 燕山运动伸展导致的引张作用使岩浆活动强 烈 形成区内鄂城 铁山 金山店 灵乡 殷祖 阳新等主要侵入体和众多的 小岩体群 侵入岩出露面积达 612 平方千米 伴生铜 铁 金等多金属矿床 图图 2 2 鄂东南地区区域地质略图 据杨明银等 鄂东南地区区域地质略图 据杨明银等 19951995 1 重力异常推断中间岩浆房 2 闪长岩 3 花岗岩 4 火山岩 5 磁法差值法推断岩浆上升通道 6 级断裂 7 推断 级断裂 8 级断裂 1 铁山 黄金山逆冲滑覆构造带 2 殷祖 筠山逆冲滑覆构造带 3 大幕 枫林逆冲滑覆构造带 1 1 地层 地层 矿区范围内出露的主要地层为三叠系下统大冶群灰岩 白云岩建造 其次 为二叠系上统大隆组 长兴组 龙潭组地层 二叠系与三叠系呈平行不整合接 触关系 根据岩性及层理特征 变质残余结构 岩石化学成分等可将矿区三叠 系下统大冶群变质地层划分为七个岩性段 1 T1d7灰黑色竹叶状大理岩 白 云质大理岩 2 T1d6黑白相间大理岩夹 1 3 层黄褐色白云质大理岩 3 T1d5白色薄层细齿状大理岩 4 T1d4灰白色薄层大理岩 含灰黑色角砾团块 大理岩 5 T1d3浅绿色薄层含石榴石 透辉石条带大理岩 6 T1d2浅灰 色薄层与中厚层互层状含香肠构造大理岩 7 T1d1灰黄色 灰黑色斑点角岩 泥质角岩夹有泥灰岩透镜体 变质程度较浅 2 2 构造 构造 本矿区经历了复杂的构造变动 褶皱构造有 NWW 向秀山向斜 铁山背斜 近 SN 向尖山背斜 麻雀脑背斜 重要的断裂构造亦有 NWW 向及近 SN 向两组 前者以棺材山压扭性断裂带及 F25 断层为代表 后者以尖山压扭性断层为代表 图 3 图图 3 3 鄂东南地区地质构造略图鄂东南地区地质构造略图 1 中侏罗统 2 下侏罗统 3 上三叠统 4 中 下三叠统 5 石炭二叠系 6 震旦系 7 元古界 8 新华夏压性断裂 9 山字型压性断裂 10 山字型倾伏背斜 11 山字型翘起向斜 12 推测山字型 倾伏背斜 13 推测山字型翘起向斜 14 东西向倾伏背斜 15 东西向翘起向斜 16 东西向压性断裂 17 燕山早期闪长岩 18 燕山中期闪长岩 19 隆起和凹陷界线 20 地质界线 3 3 岩浆岩 岩浆岩 矿床范围内出露的岩浆岩有四种岩浆岩 属铁山侵入体南缘中段部分 根 据野外穿插关系和间接证据 适当参考同位素年龄数值确定上述四种岩浆岩形 成顺序自早而晚为中细粒含石英闪长岩 黑云母透辉石闪长岩 150Ma 正长 闪长岩和斑状含石英闪长岩 138Ma 如表 1 前者属燕山早期 后三者属 燕山中期产物 此外还有少数晚期岩脉如云斜煌斑岩 闪长扮岩等 表表 1 1 铁山矿区岩浆岩特征表铁山矿区岩浆岩特征表 岩石名称矿物成分 中细粒含石英闪 长岩 斜长石 69 8 钾长石 12 2 石英 7 9 角闪石 7 9 副矿物有磁铁矿 锆石 榍石 磷灰石等 黑云母透辉石闪 长岩 斜长石 69 7 钾长石 7 1 角闪石 0 8 黑云母 6 6 透辉石 12 5 副矿 物同上 正长闪长岩 斜长石 65 4 钾长石 19 3 石英 3 2 角闪石 9 3 黑云母 0 4 透辉石 0 1 副矿物同以上两种岩石 斑状含石英闪长斜长石 71 8 钾长石 13 0 石英 7 6 角闪石 5 7 副矿物有榍石 磁铁 岩石 锆石 磷灰石 岩浆岩的岩石化学特征 属 SiO2 弱过饱和及 SiO2 不饱和的 黑云母透 辉石闪长岩 岩石类型 K2O Na2O 含量高于中国和世界同类岩石 为富碱的 岩石类型 中细粒石英闪长岩 正长闪长岩和斑状含石英闪长岩中的 Fe2O3 FeO MgO CaO 含量低于中国和世界同类岩石 二 矿床地质特征二 矿床地质特征 1 1 矿休产状及规模 矿休产状及规模 矿床自西而东由铁门坎 龙洞 尖林山 象鼻山 狮子山 尖山六大矿体 组成 都赋存在下三叠统大冶群大理岩与闪长岩接触内 沿接触带延长达 4300 米 矿体产状与接触面产状相吻合 走向 NWW 除尖林山矿体为隐伏矿休外 其余均出露地表 由于断层错动 铁门坎矿体和龙洞矿体不相连 象鼻山矿体 和狮子山矿体也基木不连 除龙洞矿体倾向 SW 外 其它矿体总体倾向有变化 一般上部倾向 NE 深部转向 SW 转折范围大致在 72 米至 200 米之间 矿体倾角 变化较大 有的地段近于水平 如尖林山东段矿体 有的地段又近于直立 如狮 子山西段 一般矿体倾角为 30o一 80o之间 矿体沿走向延长 360 一 870 米 沿 倾向延深最大 550 米 最小 20 米 一般斜深 100 一 400 米 赋存标高 260 一 430 米 一般厚度 30 80 米 矿体形态在不同地段有较大差异 有似层状 透 镜状 囊状等 矿床范围内多数地段矿体与围岩呈截然接触 仅在黑云母透辉 石闪长岩分布地段矿体与围岩有渐变浸染矿石带存在 图图 4 4 大冶铁山矿区地质图大冶铁山矿区地质图 1 第四系 2 第七段具花斑构造的大理岩 3 第六段大理岩夹少量白云质大理岩 4 第五段大理岩常 具细齿状缝合线 5 第四段大理岩含角岩石香肠断块 6 第三段石榴石 透辉石大理岩 7 第二段夹角 岩条带大理岩 8 第一段页岩夹泥灰岩有时角岩化 9 中细粒含石英闪长岩 10 黑云母透辉石闪长岩 11 闪长玢岩 12 煌斑岩脉 13 钠长岩脉 14 花岗斑岩脉 15 矽卡岩 16 矿体 17 隐伏矿体 18 NW 向及 NWW 向压性断裂 19 NNE 向压性断裂 20 推测断层 21 正常和倒转地层产状 2 2 围岩蚀变 围岩蚀变 铁山矿区矿体附近的闪长岩类和大理岩均遭到强烈的接触交代作用和热液 蚀变作用 形成各类夕卡岩 碱质交代岩和热液蚀变岩石 夕卡岩主要分布于尖山 狮子山 尖林山 龙洞和铁门坎等矿段 组成矿物有 透辉石 石榴石 方柱石 硅灰石 局部有霓辉石 它们分别构成透辉石夕卡 岩 石榴石夕卡岩 方柱石 透辉石 石榴石夕卡岩和硅灰石 透辉石 石榴石夕 卡岩等 夕卡岩有的产于内接触带闪长岩中 有的则分布于外接触带 和铁 铜 矿体紧密伴生 呈透镜状 似层状和脉状产出 碱质交代岩主要产于内接触带闪长岩中 呈面型或网脉状分布 其范围大小不 等 窄者数米 宽者可达 200 300m 组成矿物主要为钠长石 含少量透辉石 有的矿段 如尖山 还发育条纹长石或反条纹长石 热液蚀变岩石主要表现为含铁金云母化 绿帘石化 阳起石化 碳酸盐化 绿 泥石化和高岭土化等 它们往往叠加于夕卡岩 碱质交代岩和其他围岩之上 在空间上与矿体紧密伴生 但其范围比碱质交代岩小 表表 2 2 围岩蚀变分带围岩蚀变分带 接触岩石石英闪长岩与大理岩接触黑云母透辉石闪长岩与大理岩接触 内变质带 轻微变质闪长岩 有时显 钠长石化 细粒钠长石化闪长岩 柱石化 钠长石化闪长岩 轻微变质钾 钠 长石化黑云母透辉石 闪长岩 网脉状石榴子石 柱石化黑云母透辉石 闪长岩 石榴子石 柱石 钾 钠 长石矽卡岩 外变质带 透辉石矽卡岩 透辉石硅化大理岩 大理岩或白云质大理岩 含金云母透辉石次透辉石矽卡岩 大理岩 3 3 矿石物质成份 矿石物质成份 3 13 1 矿物成份矿物成份 矿石矿物以磁铁矿为主 次为赤铁矿 在氧化带主要为假象赤铁矿 赤铁 矿 含铜褐铁矿 孔雀石 赤铜矿和黑铜矿等 在原生带主要为磁铁矿 黄铜 矿和黄铁矿 次为赤铁矿 菱铁矿 白铁矿 斑铜矿和磁黄铁矿等 根据矿物 组成和化学成分将矿石划分为 6 种工业类型 高铜低硫氧化矿石 高铜高硫氧 化矿石 低铜高硫氧化矿石 高铜磁铁矿石 低铜磁铁矿石和含铜贫铁矿石 脉石矿物主要有含铁金云母 透辉石 方解石 铁白云石 石英等 少量阳起 石 绿泥石 萤石 3 23 2 化学成份化学成份 矿石的化学成分特点是富铁高硫 铁矿石平均品位 TFe 53 8 铜 0 57 硫 2 68 钴 0 024 伴生金 0 3 0 7g t 可回收利用的有益伴生组分有 Co Au Ag 及 Mn V Ti Cr 等 有害杂质除 S 外 As P Zn 等含量较低 4 4 矿石结构构造 矿石结构构造 铁矿石以他形粒状结构为主 次为交代残余骸晶结构 磁铁矿交代夕卡岩 和大理岩 菱铁矿和金属硫化物交代磁铁矿的现象十分普遍 形成许多交代结 构 矿石构造以块状 花斑状为主 次有浸染状 条带状 角砾状和网脉状 局部有多孔状 5 5 矿物气液包裹体 矿物气液包裹体 l 主矿体和主要矿石类型中 矿浆期原生结晶质熔融包裹体形成温度 6 80 一 800 气液包裹体温度也比较高 一般在 620 一 720 超过了一般高温热 液矿床或典型矽卡岩矿床的形成温度 晚期次生液相包裹体温度 280 一 440 2 矿体中流体包裹体与岩浆岩及近矿大理岩中流体包裹体中有一组十分相 近的均一温度 600 一 700 左右 反映了形成这些包裹体的热流体有成因联 系或有近似的温压条件 3 矿石 近矿围岩和岩浆岩中一组较晚期次生包裹体温度与晚期磁铁矿脉 中原生包裹体温度十分相近 320 一 480 4 与成矿作用有成因联系的第一期中细粒闪长岩的形成温度高 1140 第二期黑云母一透辉石一闪长岩温度略低 为 1060 第四期斑状含石英闪长 岩为 1080 根据上述测温结果 本矿床各主要矿化阶段形成温度可以归纳如下 l 矿 浆期磁铁矿形成温度为 620 一 720 2 砂卡岩期早阶段磁铁矿成矿温度为 545 一 560 矽卡岩期晚阶段磁铁矿成矿温度 320 一 420 6 6 同位素组成 同位素组成 硫同位素 铁门坎至狮子山矿体中的黄铁矿 34S 值大多在 1 9 3 3 之间 尖山矿体略低 为 0 3 1 4 氧同位素 大冶群大理岩 18O 值为 23 23 和 23 31 两个样品 中 细粒含石英闪长岩中副矿物磁铁矿的 18O 为 3 59 和 3 95 矿体中磁铁矿 的 18O 值在 3 4 8 8 之间 铷 锶同位素 据前人资料 铁山岩体 鄂城岩体的岩浆岩和铜录山 金 山店两矿体中金云母所测定的 Rb Sr 同位素等时线截距表明初始 Sr87 Sr86为 0 7000 与上地幔岩相近 三 矿床成因类型三 矿床成因类型 大冶铁山铁矿床按矿床成因主要有接触交代矽卡岩型 矿浆注入成矿型 热液改造成矿型和火山成矿四种 一 接触交代矽卡岩型 认为矿床主要形成在燕山期中酸性杂岩体与三盛 系大冶群碳酸盐岩接触带上或其附近 为气化一热液交代作用所形成 与矽卡 岩有密切的生成联系 主要依据是 1 矿体产在中酸性侵入体与中 下三叠 统碳酸盐岩接触带上或其附近 接触带构造控矿明显 2 矿床具有典型的矽 卡岩矿物组合 矿床规模与矽卡岩化发育强度和程度度呈正比 3 矿石中可 见到明显的交代成矿现象 4 矿体与有关侵入休的同位素年龄基本一致 矿 体与岩体中所含微量元素情况基本相同 二 矿浆注入成矿型 认为矿质主要来自岩浆 而不是接触交代形成的 主要依据为 1 矿体与围岩接触界线清楚 其矽卡岩不是很发育 2 有 磁铁矿胶结的角砾状矿石 反映是后期矿浆与围岩作用形成的 3 有多孔状 矿石 4 蚀变矿物较弱 5 爆裂法测温表明磁铁矿形成在 300 一 470 530 一 590 两个高温区 三 热液改造成矿型 该观点认为中 下三叠统中