淺析東姚—采桑礦區(qū)矽卡巖型鐵礦床的成礦作用

員鵬超　孫春霞

摘要：東姚—采桑礦區(qū)屬于典型的矽卡巖磁鐵礦床，矽卡巖磁鐵礦床存于中酸性巖槳巖與碳酸鹽巖接觸帶，其形成直接與中性侵入巖體及圍巖相關(guān)，并受接觸帶嚴格控制。

關(guān)鍵詞：矽卡巖；成礦作用；接觸交代型鐵礦；中酸性巖漿巖；碳酸鹽巖

中圖分類號：TD853文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）07-0125-02

矽卡巖型鐵礦，主要賦存于中酸性—中基性侵入巖與碳酸鹽巖（含鈣鎂質(zhì)巖石）的接觸帶或其附近。這類礦床一般都具有典型的矽卡巖礦物組合（鈣鋁—鈣鐵榴石系列、透輝石—鈣鐵輝石系列），而在成因和空間分布上，都與矽卡巖有一定的關(guān)系。這類鐵礦是我國富鐵礦石的重要來源之一，對它進行深入的探索性研究是非常有必要的。

一、區(qū)域地質(zhì)背景

本區(qū)位于河南省林州市東南東姚—采桑鎮(zhèn)之間，面積為60km2，坐標：東徑113°55′00″～113°58′00″；北緯35°54′00″～36°01′00″。

（一）區(qū)域地層

自太行山主脊向東由老至新依次出露地層有古生界寒武系（∈），奧陶系（O），石炭系（C），二疊系（P），新生界古近系（E），新近系（N）和第四系（Q）。中奧陶統(tǒng)灰?guī)r與鐵礦成礦關(guān)系密切。

（二）區(qū)域構(gòu)造

本區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上，處于太行山復背斜東冀的南段，構(gòu)造形式表現(xiàn)為一系列的北北東向斜列式復式褶皺和斷裂，復式褶皺的軸線和斷裂構(gòu)造線均與華北平原的分界線斜交。隨著中性巖漿巖沿背斜軸部的侵入，與奧陶系灰?guī)r的接觸部位形成了一系列矽卡巖型磁鐵礦床。

（三）巖漿巖

巖漿巖種類繁多，成分復雜，超基性巖、中性巖、堿性巖都有出露。巖漿巖相互穿插關(guān)系大致如下：角閃閃長巖和閃長巖，大多為漸變過渡關(guān)系，界限不清，角閃石逐漸增多為角閃閃長巖，減少為閃長巖。但也見有先后穿切關(guān)系，在接觸處閃長巖有清晰的流線構(gòu)造，角閃閃長巖呈俘虜體產(chǎn)于閃長巖中，也多處見到閃長巖呈枝叉狀插入角閃閃長巖中。

二、矽卡巖礦體特征

本區(qū)內(nèi)矽卡巖磁鐵礦賦存于閃長巖、閃長斑巖與奧陶系灰?guī)r（大理巖）接觸帶附近。礦石具有以下特征：

（一）礦石成分

區(qū)內(nèi)礦石金屬礦物主要為磁鐵礦，次為黃鐵礦；脈石礦物主要為透輝石、石榴子石及少量方解石、透閃石、綠泥石。

磁鐵礦：為礦石的主要金屬礦物，其含量一般為25%～30%。多呈半自形—自形晶體，少數(shù)為他形晶體，粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑在0.08～2.6mm之間。磁鐵礦與透輝石矽卡巖共生，或浸染于透輝石等脈石礦物中。

黃鐵礦：鐵礦石中的常見礦物，其含量一般在1%～3%之間，局部可達5%。其晶形為他形不規(guī)則粒狀，不均勻地分布于磁鐵礦間隙中，或分布于蛇紋石集合體之間或磁鐵礦邊緣。鏡下可見到交代磁鐵礦的現(xiàn)象，故推斷其生成時間晚于磁鐵礦和原生非金屬礦物。

透輝石：呈大小不等的柱狀或粒狀雜亂分布于磁鐵礦之間，或與磁鐵礦成疏密相間的條帶狀分布，在礦石中分布廣泛，是主要的脈石礦物。

石榴子石：多為鈣鐵石榴子石。紫紅色，多呈粒狀，與磁鐵礦緊密共生在一起，是主要的脈石礦物之一。

方解石：是一種常見的脈石礦物，含量一般較少。

（二）礦石的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造

本區(qū)內(nèi)礦石結(jié)構(gòu)按粒徑可分為粗粒和細粒兩種。多數(shù)為細粒半自形—自形晶粒狀結(jié)構(gòu)，少數(shù)為他形晶粒狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造按相互關(guān)系分為致密塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造三種。

（三）礦石的化學成分特征

本區(qū)礦石的化學成分主要有鐵、硫、磷、鎳、MnO2、V2O5、TiO2、鈷等。據(jù)組合分析、物相分析結(jié)果和區(qū)域資料，礦石中Ni、MnO2、V2O5、TiO2、Co等伴生有益組分含量均不高，就目前國內(nèi)采、選、冶狀況分析，尚達不到綜合回收利用價值；有益組分主要為鐵，鐵主要賦存于磁鐵礦石中，極少量分散于磁鐵礦、黃鐵礦中，硅酸鹽

中僅有極少量鐵。

三、矽卡巖鐵礦床的成礦作用

（一）矽卡巖型鐵礦的成礦條件

要研究矽卡巖型鐵礦的成礦作用，首先我們應該了解矽卡巖型礦床的形成條件。其形成條件主要分為以下3種：

1．巖漿條件：巖漿演化過程分出含礦溶液，是形成矽卡巖礦床的先決條件。而有利于形成矽卡巖礦床的巖漿巖，主要是中酸性巖漿。本區(qū)巖漿巖主要分布為不同期次侵入的角閃輝長巖類，閃長巖—二長閃長巖類，細粒閃長巖脈等，尤其是第二期侵入的閃長巖—二長閃長巖類巖漿巖，為該區(qū)的成礦作用提供了非常理想的母巖條件，和本區(qū)鐵礦床的賦存有著緊密的聯(lián)系。

2．圍巖條件：圍巖巖性是決定矽卡巖及矽卡巖礦床形成的重要條件，它不僅影響成礦物質(zhì)的沉淀，同時也影響成礦作用方式、礦體規(guī)模及矽卡巖和礦石的物質(zhì)成分。其中有利圍巖主要是各種碳酸鹽巖石，如石灰?guī)r、大理巖、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r、鈣質(zhì)頁巖等。這些碳酸鹽巖石化學性質(zhì)活潑，容易分解，物理性質(zhì)較脆，特別是硅化后更容易破裂，滲透性更強，有利于含礦溶液流通并被交代形成矽卡巖礦床。且一般情況下厚層的、成分單一的灰?guī)r不利于成礦，而薄層的或成分不純的碳酸鹽巖石，如泥質(zhì)灰?guī)r、含燧石條帶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等對成礦較為有利。特別是物理性質(zhì)差異較大的圍巖地段，常常是富礦賦存的主要場所，因為這些物理性質(zhì)不同的巖石之間有較為薄弱的界面，受構(gòu)造作用時易沿層間破碎，便于含礦溶液的流通，因其化學成分的不同，更有利于發(fā)生交代作用，從而形成富礦。本區(qū)礦體圍巖主要為中奧陶紀石灰?guī)r、大理巖及泥灰?guī)r等，這些圍巖節(jié)理發(fā)育，裂隙較多，孔隙度也很大，這些圍巖無論是化學成分還是物理性質(zhì)等方面，都為鐵礦溶液的流通和化學成礦交代作用創(chuàng)造了極為有利的條件。

3．構(gòu)造、溫度和壓力條件：構(gòu)造控制含礦溶液的通道，也為成礦提供了有利的空間。我們知道，與矽卡巖礦床密切相關(guān)的巖漿巖（母巖）是沿地殼構(gòu)造相對薄弱的構(gòu)造帶侵入的，而侵入體的形態(tài)、產(chǎn)狀則受褶皺、斷層、層間構(gòu)造和地層巖性的控制。近年來通過大量礦物包裹體測溫資料說明，接觸交代礦床中的金屬氧化物（如磁鐵礦）形成的溫度范圍一般在350℃～600℃之間（主要在400℃～500℃）；而矽卡巖礦床形成的壓力與所在的深度有關(guān)，大多數(shù)情況下在中等深度和淺深條件下形成。

（二）矽卡巖型鐵礦的成礦作用

矽卡巖礦床的形成條件和形成環(huán)境是多種多樣的，但總結(jié)起來，矽卡巖礦床的形成作用主要有接觸滲濾交代作用和接觸擴散交代作用兩種：

接觸滲濾交代作用是含礦汽水溶液沿著被交代巖石的裂隙系統(tǒng)滲濾而引起的。在有裂隙橫切部位，由于深部上升的含礦溶液沿著交切接觸帶的裂隙系統(tǒng)滲濾，將下層中的活性組分帶到上層，并相互發(fā)生交代作用。由于溶液沿主要通道流動很快很遠，所以下部交代作用明顯，愈往上溫度愈低，反應愈緩慢，在這種交代作用過程中，溫度梯度和壓力梯度是熱流運移的原動力，故能夠形成較大較厚的接觸帶。

接觸擴散交代作用是含礦溶液在巖漿巖碳酸鹽的接觸面流動時，由于上升溶液的影響，破壞了原來已飽和溶液的平衡，使CaO向巖漿巖中擴散，而SiO2、Al2O3等向碳酸鹽中擴散，從而在接觸帶上形成矽卡巖或礦床。但由于該種交代作用是由濃度梯度作為組分運移動力，故在該作用下不能形成較大較厚的接觸帶。

在實際交代作用過程中，這兩種作用往往是相互伴隨作用的。由此可以看出，巖漿型矽卡巖成礦作用主要是伴隨其成巖過程及其與之密切相關(guān)的殘余含礦氣液產(chǎn)生的。包括熔離，氣體偉晶充填（交代）和貫入熔離——（氣液）交代等不同的成礦作用，在特殊情況下還有鈣矽卡巖——鐵礦漿的不混熔分離——堆晶成礦作用。

另一種成礦作用是層控式矽卡巖礦床，成礦作用可概括為3種成因：（1）以內(nèi)生作用為主，即以巖漿作用有關(guān)的（漿）流體沿有利巖性組合地層界面或構(gòu)造滑脫面潴集而成；（2）以疊加作用為主，即“內(nèi)生”含礦流體疊加于同生含礦層之上而成；（3）以改造作用為主，即巖漿作用主要是熱動效應，使同生（含）礦層改造富集而成。

四、礦床的賦存地段

由本礦區(qū)我們基本可以看出，矽卡巖鐵礦的賦存地段主要決定于接觸交代作用和構(gòu)造作用。

（一）接觸交代作用決定礦床的賦存地段

當巖漿巖侵入到圍巖中時，接觸變質(zhì)作用產(chǎn)生了熱暈圈，在泥灰?guī)r中形成了鈣－鋁－硅酸鹽礦物，在此階段，除H2O、CO2等揮發(fā)性組分外，沒有非揮發(fā)性組分的帶進帶出，也就是說在此階段基本不會生成礦石。隨著溫度的降低。巖漿巖的結(jié)晶作用開始進行，水熱流體逐步析出，并引起侵入體的水裂作用。這些流體與變質(zhì)水或天水混合，沿接觸帶上升，在圍巖中滲濾，溶液沿通路的活動梯度導致早期的無水矽卡巖礦物的帶狀分布，并在較強氧化狀態(tài)下形成富高價的鐵的礦物，在較弱氧化狀態(tài)下形成富低價的鐵的礦物，但硫化物礦物很少見。在矽卡巖礦物生成的中期階段磁鐵礦和硫化物開始沉淀，但數(shù)量不多。在晚期階段，隨著矽卡巖的破壞分解，磁鐵礦和硫化物開始大量沉淀，從而形成磁鐵礦床。

（二）構(gòu)造決定礦床的賦存地段

由于地幔能量的重新分布和地殼的不斷運動，造就了規(guī)模較大的斷層，褶皺等構(gòu)造帶，而在形成這些構(gòu)造帶的同時，產(chǎn)生了大量的破碎帶和裂隙，為下部巖漿巖體的上沖侵入具備了必要的條件。而在侵入體侵入的同時，又產(chǎn)生了大量的次生破碎帶和裂隙，為含礦溶液的運移和成礦化學組分的沉淀創(chuàng)造了必不可少的條件，從而導致含礦溶液的賦存成礦。

五、結(jié)語

總之，要想在矽卡巖鐵礦床的地質(zhì)找礦上取得一定的成績，就必須了解該類鐵礦的成礦機理和成礦規(guī)律，只有不斷的研究和總結(jié)才能更加準確地尋找這類型礦床，目前有些老區(qū)的開采、地質(zhì)研究及找礦工作已近尾聲，但仍有許多問題尚待進一步深入研究，新區(qū)的找礦工作有待于借鑒老區(qū)的工作經(jīng)驗，因此進一步總結(jié)和提高認識仍有必要。

參考文獻

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