浅析东姚-采桑矿区矽卡岩型铁矿床的成矿作用

1、    浅析东姚采桑矿区矽卡岩型铁矿床的成矿作用    员鹏超孙春霞摘要：东姚采桑矿区属于典型的矽卡岩磁铁矿床，矽卡岩磁铁矿床存于中酸性岩桨岩与碳酸盐岩接触带，其形成直接与中性侵入岩体及围岩相关，并受接触带严格控制。关键词：矽卡岩；成矿作用；接触交代型铁矿；中酸性岩浆岩；碳酸盐岩中图分类号：td853文献标识码：a文章编号：1009-2374（2009）07-0125-02矽卡岩型铁矿，主要赋存于中酸性中基性侵入岩与碳酸盐岩（含钙镁质岩石）的接触带或其附近。这类矿床一般都具有典型的矽卡岩矿物组合（钙铝钙铁榴石系列、透辉石钙铁辉石系列），而在成因和空间分布

2、上，都与矽卡岩有一定的关系。这类铁矿是我国富铁矿石的重要来源之一，对它进行深入的探索性研究是非常有必要的。一、区域地质背景本区位于河南省林州市东南东姚采桑镇之间，面积为60km2，坐标：东径113°5500113°5800；北纬35°540036°0100。（一）区域地层自太行山主脊向东由老至新依次出露地层有古生界寒武系（），奥陶系（o），石炭系（c），二叠系（p），新生界古近系（e），新近系（n）和第四系（q）。中奥陶统灰岩与铁矿成矿关系密切。（二）区域构造本区在区域构造上，处于太行山复背斜东冀的南段，构造形式表现为一系列的北北东向斜列式复式褶皱和断裂

3、，复式褶皱的轴线和断裂构造线均与华北平原的分界线斜交。随着中性岩浆岩沿背斜轴部的侵入，与奥陶系灰岩的接触部位形成了一系列矽卡岩型磁铁矿床。（三）岩浆岩岩浆岩种类繁多，成分复杂，超基性岩、中性岩、碱性岩都有出露。岩浆岩相互穿插关系大致如下：角闪闪长岩和闪长岩，大多为渐变过渡关系，界限不清，角闪石逐渐增多为角闪闪长岩，减少为闪长岩。但也见有先后穿切关系，在接触处闪长岩有清晰的流线构造，角闪闪长岩呈俘虏体产于闪长岩中，也多处见到闪长岩呈枝叉状插入角闪闪长岩中。二、矽卡岩矿体特征本区内矽卡岩磁铁矿赋存于闪长岩、闪长斑岩与奥陶系灰岩（大理岩）接触带附近。矿石具有以下特征：（一）矿石成分区内矿石金属矿物主

4、要为磁铁矿，次为黄铁矿；脉石矿物主要为透辉石、石榴子石及少量方解石、透闪石、绿泥石。磁铁矿：为矿石的主要金属矿物，其含量一般为25%30%。多呈半自形自形晶体，少数为他形晶体，粒状结构，粒径在0.082.6mm之间。磁铁矿与透辉石矽卡岩共生，或浸染于透辉石等脉石矿物中。黄铁矿：铁矿石中的常见矿物，其含量一般在1%3%之间，局部可达5%。其晶形为他形不规则粒状，不均匀地分布于磁铁矿间隙中，或分布于蛇纹石集合体之间或磁铁矿边缘。镜下可见到交代磁铁矿的现象，故推断其生成时间晚于磁铁矿和原生非金属矿物。透辉石：呈大小不等的柱状或粒状杂乱分布于磁铁矿之间，或与磁铁矿成疏密相间的条带状分布，在矿石中分布广

5、泛，是主要的脉石矿物。石榴子石：多为钙铁石榴子石。紫红色，多呈粒状，与磁铁矿紧密共生在一起，是主要的脉石矿物之一。方解石：是一种常见的脉石矿物，含量一般较少。（二）矿石的结构及构造本区内矿石结构按粒径可分为粗粒和细粒两种。多数为细粒半自形自形晶粒状结构，少数为他形晶粒状结构。矿石构造按相互关系分为致密块状构造、浸染状构造、条带状构造三种。（三）矿石的化学成分特征本区矿石的化学成分主要有铁、硫、磷、镍、mno2、v2o5、tio2、钴等。据组合分析、物相分析结果和区域资料，矿石中ni、mno2、v2o5、tio2、co等伴生有益组分含量均不高，就目前国内采、选、冶状况分析，尚达不到综合回收利用价

6、值；有益组分主要为铁，铁主要赋存于磁铁矿石中，极少量分散于磁铁矿、黄铁矿中，硅酸盐中仅有极少量铁。三、矽卡岩铁矿床的成矿作用（一）矽卡岩型铁矿的成矿条件要研究矽卡岩型铁矿的成矿作用，首先我们应该了解矽卡岩型矿床的形成条件。其形成条件主要分为以下3种：1岩浆条件：岩浆演化过程分出含矿溶液，是形成矽卡岩矿床的先决条件。而有利于形成矽卡岩矿床的岩浆岩，主要是中酸性岩浆。本区岩浆岩主要分布为不同期次侵入的角闪辉长岩类，闪长岩二长闪长岩类，细粒闪长岩脉等，尤其是第二期侵入的闪长岩二长闪长岩类岩浆岩，为该区的成矿作用提供了非常理想的母岩条件，和本区铁矿床的赋存有着紧密的联系。2围岩条件：围岩岩性是决定矽卡

7、岩及矽卡岩矿床形成的重要条件，它不仅影响成矿物质的沉淀，同时也影响成矿作用方式、矿体规模及矽卡岩和矿石的物质成分。其中有利围岩主要是各种碳酸盐岩石，如石灰岩、大理岩、白云质灰岩、白云岩、泥灰岩、钙质页岩等。这些碳酸盐岩石化学性质活泼，容易分解，物理性质较脆，特别是硅化后更容易破裂，渗透性更强，有利于含矿溶液流通并被交代形成矽卡岩矿床。且一般情况下厚层的、成分单一的灰岩不利于成矿，而薄层的或成分不纯的碳酸盐岩石，如泥质灰岩、含燧石条带灰岩、白云质灰岩等对成矿较为有利。特别是物理性质差异较大的围岩地段，常常是富矿赋存的主要场所，因为这些物理性质不同的岩石之间有较为薄弱的界面，受构造作用时易沿层间破

8、碎，便于含矿溶液的流通，因其化学成分的不同，更有利于发生交代作用，从而形成富矿。本区矿体围岩主要为中奥陶纪石灰岩、大理岩及泥灰岩等，这些围岩节理发育，裂隙较多，孔隙度也很大，这些围岩无论是化学成分还是物理性质等方面，都为铁矿溶液的流通和化学成矿交代作用创造了极为有利的条件。3构造、温度和压力条件：构造控制含矿溶液的通道，也为成矿提供了有利的空间。我们知道，与矽卡岩矿床密切相关的岩浆岩（母岩）是沿地壳构造相对薄弱的构造带侵入的，而侵入体的形态、产状则受褶皱、断层、层间构造和地层岩性的控制。近年来通过大量矿物包裹体测温资料说明，接触交代矿床中的金属氧化物（如磁铁矿）形成的温度范围一般在350600

9、之间（主要在400500）；而矽卡岩矿床形成的压力与所在的深度有关，大多数情况下在中等深度和浅深条件下形成。（二）矽卡岩型铁矿的成矿作用矽卡岩矿床的形成条件和形成环境是多种多样的，但总结起来，矽卡岩矿床的形成作用主要有接触渗滤交代作用和接触扩散交代作用两种：接触渗滤交代作用是含矿汽水溶液沿着被交代岩石的裂隙系统渗滤而引起的。在有裂隙横切部位，由于深部上升的含矿溶液沿着交切接触带的裂隙系统渗滤，将下层中的活性组分带到上层，并相互发生交代作用。由于溶液沿主要通道流动很快很远，所以下部交代作用明显，愈往上温度愈低，反应愈缓慢，在这种交代作用过程中，温度梯度和压力梯度是热流运移的原动力，故能够形成较大

10、较厚的接触带。接触扩散交代作用是含矿溶液在岩浆岩碳酸盐的接触面流动时，由于上升溶液的影响，破坏了原来已饱和溶液的平衡，使cao向岩浆岩中扩散，而sio2、al2o3等向碳酸盐中扩散，从而在接触带上形成矽卡岩或矿床。但由于该种交代作用是由浓度梯度作为组分运移动力，故在该作用下不能形成较大较厚的接触带。在实际交代作用过程中，这两种作用往往是相互伴随作用的。由此可以看出，岩浆型矽卡岩成矿作用主要是伴随其成岩过程及其与之密切相关的残余含矿气液产生的。包括熔离，气体伟晶充填（交代）和贯入熔离（气液）交代等不同的成矿作用，在特殊情况下还有钙矽卡岩铁矿浆的不混熔分离堆晶成矿作用。另一种成矿作用是层控式矽卡岩

11、矿床，成矿作用可概括为3种成因：（1）以内生作用为主，即以岩浆作用有关的（浆）流体沿有利岩性组合地层界面或构造滑脱面潴集而成；（2）以叠加作用为主，即“内生”含矿流体叠加于同生含矿层之上而成；（3）以改造作用为主，即岩浆作用主要是热动效应，使同生（含）矿层改造富集而成。四、矿床的赋存地段由本矿区我们基本可以看出，矽卡岩铁矿的赋存地段主要决定于接触交代作用和构造作用。（一）接触交代作用决定矿床的赋存地段当岩浆岩侵入到围岩中时，接触变质作用产生了热晕圈，在泥灰岩中形成了钙铝硅酸盐矿物，在此阶段，除h2o、co2等挥发性组分外，没有非挥发性组分的带进带出，也就是说在此阶段基本不会生成矿石。随着温度的

12、降低。岩浆岩的结晶作用开始进行，水热流体逐步析出，并引起侵入体的水裂作用。这些流体与变质水或天水混合，沿接触带上升，在围岩中渗滤，溶液沿通路的活动梯度导致早期的无水矽卡岩矿物的带状分布，并在较强氧化状态下形成富高价的铁的矿物，在较弱氧化状态下形成富低价的铁的矿物，但硫化物矿物很少见。在矽卡岩矿物生成的中期阶段磁铁矿和硫化物开始沉淀，但数量不多。在晚期阶段，随着矽卡岩的破坏分解，磁铁矿和硫化物开始大量沉淀，从而形成磁铁矿床。（二）构造决定矿床的赋存地段由于地幔能量的重新分布和地壳的不断运动，造就了规模较大的断层，褶皱等构造带，而在形成这些构造带的同时，产生了大量的破碎带和裂隙，为下部岩浆岩体的上冲侵入具备了必要的条件。而在侵入体侵入的同时，又产生了大量的次生破碎带和裂隙，为含矿溶液的运移和成矿化学组分的沉淀创造了必不可少的条件，从而导致含矿溶液的赋存成矿。五、结语总之，要想在矽卡岩铁矿床的地质找矿上取得一定的成绩，就必须了解该类铁矿的成矿机理和成矿规律，只有不断的研究和总结才能更加准确地寻找这类型矿床，目前有些老区的开采、地质研究及找矿工作已近尾声，但仍有许多问题尚待进一步深入研究，新区的找矿工作有待于借鉴老区的工作经验，因此进一步总结和提高认识仍有必要。