華東地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦成礦規(guī)律*

肖　凡，班宜忠，孫建東，張　翔，董長春

(中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心， 南京 210016)

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華東地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦成礦規(guī)律*

肖凡，班宜忠，孫建東，張翔，董長春

(中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心， 南京 210016)

華東地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦床(點(diǎn))呈群落分布于皖北、贛中和東南沿海一帶，查明的資源儲量占全區(qū)鐵礦總資源儲量的1/3。選取“霍邱式”和“新余式”典型礦床進(jìn)行對比研究，認(rèn)為區(qū)內(nèi)沉積變質(zhì)型鐵礦床具有“南新北老”的特征。二者古構(gòu)造環(huán)境和成礦過程雖不同，但均為與火山作用相關(guān)的阿爾戈馬型(Algoma)硅鐵建造，火山活動為礦床提供了豐富的成礦物質(zhì)。

沉積變質(zhì)型鐵礦床；成礦規(guī)律；霍邱式；新余式；華東地區(qū)

沉積變質(zhì)型鐵礦床(或硅鐵建造)指形成于前寒武紀(jì)(主要為太古宙—元古代)的沉積鐵礦床或沉積含鐵建造，受區(qū)域變質(zhì)作用或混合巖化作用改造后形成的礦床。據(jù)成礦時(shí)代和含礦建造不同，該類型鐵礦可分為阿爾戈馬型(Algoma)和蘇必利爾型(Superior)[1]，據(jù)巖相學(xué)特征又可分為條帶狀(BIF)和粒狀(GIF)硅鐵建造[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該類型鐵礦占世界鐵礦總儲量的60%，占富鐵礦儲量的70%，約占我國鐵礦總儲量的48%，占富鐵礦儲量的27%，因此是世界最重要的鐵礦工業(yè)類型[3]。

華東地區(qū)鐵礦成因類型多樣，主要有陸相火山巖型、沉積變質(zhì)型、矽卡巖型、海相沉積型和巖漿氧化物型等，其中沉積變質(zhì)型鐵礦查明的資源儲量占全區(qū)查明的鐵礦總資源儲量的1/3，資源前景頗佳?。華東地區(qū)新一輪礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)認(rèn)為，沉積變質(zhì)型鐵礦尚未查明的資源量還很多，值得進(jìn)一步開展工作。本文在匯總?cè)A東各省研究成果的基礎(chǔ)上，總結(jié)全區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦的成礦規(guī)律，以豐富此類鐵礦的研究與勘查思路。

1　礦床的分布及分類

1.1時(shí)空分布特征

目前，華東地區(qū)已發(fā)現(xiàn)沉積變質(zhì)型鐵床(點(diǎn))121處，共有大型礦床9處，中型礦床23處，小型礦床29處，其余均為礦點(diǎn)，如安徽省吳集大型鐵礦床、李樓大型鐵礦床、江西省楊家橋大型鐵礦床等[1]。這些礦床(點(diǎn))成群產(chǎn)出，主要分布于皖北和贛中地區(qū)，其中安徽省蚌埠—鳳陽、肥東—張八嶺、霍邱—阜南、霍山—金寨和江西省分宜—安福一帶產(chǎn)出較多大中型鐵礦床，而在東南沿海贛榆(江蘇)、龍泉(浙江)、將樂(福建)等地目前僅發(fā)現(xiàn)幾處規(guī)模較小的礦床(點(diǎn))?？傮w上，華東各省均有沉積變質(zhì)型鐵礦床，其中以皖北和贛中的成礦規(guī)模最大。

在成礦時(shí)代和所處構(gòu)造位置上，已發(fā)現(xiàn)的礦床(點(diǎn))位于華北陸塊南緣、萍鄉(xiāng)—紹興結(jié)合帶南緣和東南沿海一帶(圖1)，成礦時(shí)代均為前寒武紀(jì)，但北部偏老，以新太古代為主，南部偏新，以新元古代為主，呈現(xiàn)“南新北老”。已探明的大中型鐵礦床主要在蚌埠基底雜巖、霍邱變質(zhì)基底雜巖、連云港—張八嶺高壓變質(zhì)亞帶和新余—東鄉(xiāng)新元古代增生雜巖帶等Ⅳ級構(gòu)造單元內(nèi)，而在北大別基底變質(zhì)雜巖、贛西南弧間盆地和武夷變質(zhì)基底雜巖等Ⅳ級構(gòu)造單元內(nèi)僅發(fā)現(xiàn)了小規(guī)模礦床(點(diǎn))。 “華北型”沉積變質(zhì)型鐵礦與古老基底相關(guān)，而“華南型”沉積變質(zhì)型鐵礦與增生雜巖和弧間盆地有關(guān)，二者均產(chǎn)在板塊邊緣或者結(jié)合帶附近。

圖1　華東地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦及變質(zhì)巖建造分布圖(1:1 500 000)Fig.1　Distribution of sedimentary-metamorphic iron deposits and metamorphic formation in East China

1.2主要礦床式

根據(jù)區(qū)內(nèi)沉積變質(zhì)型鐵礦床的地質(zhì)特征，共劃分出吳集式、張莊式、李老莊式、霍邱式、東魯山式、銅山式和新余式七種礦床式。除新余式外，均可歸并為霍邱式，故本文僅論述霍邱式和新余式，具體特征見表1。

表1　華東地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦主要礦床式

2　典型礦床地質(zhì)特征

本次礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)具體研究了張莊、吳集、李老莊、東魯山、銅山、楊家橋、龍坑等礦床的地質(zhì)特征。由于安徽省典型礦床特征相似，用霍邱鐵礦床概括，楊家橋鐵礦和龍坑鐵礦同屬新余式，且楊家橋鐵礦成礦規(guī)模大，可代表新余式礦床的成礦特點(diǎn)。因此，本文選擇霍邱鐵礦床和楊家橋鐵礦作為典型礦床。

2.1霍邱鐵礦床

霍邱鐵礦床位于華北地臺南緣，小秦嶺北坡—豫中—皖中不穩(wěn)定的基底構(gòu)造區(qū)北端[4]，是華北克拉通新太古代地殼演化的產(chǎn)物，屬于嵩箕古陸核南緣東西向拗陷帶中的南北向海槽條帶狀硅鐵建造。鐵礦體呈北北東向展布，向北西向彎突，由于斷層錯(cuò)動及走向上的不穩(wěn)定致使礦體不連續(xù)(圖2)。

(1)地層

屬華北地層區(qū)兩淮地層分區(qū)，由于礦區(qū)露頭少，地層識別難度較大，目前發(fā)現(xiàn)了新太古界霍邱群、古元古界鳳陽群、青白口系、震旦系、寒武系、上侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)和第四系等。其中，新太古界霍邱群是區(qū)內(nèi)最主要的賦礦地層，由老至新可劃分出花園組、吳集組和周集組，總厚度>2070 m。

①花園組：厚>990 m，主要為黑云角閃斜長片麻巖，經(jīng)強(qiáng)烈混合巖化形成微斜變斑—似眼球狀混合巖。該組至今未發(fā)現(xiàn)鐵礦體，但人工重砂中磁鐵礦的含量普遍高。原巖類型為安山質(zhì)、玄武質(zhì)凝灰?guī)r，為火山島弧中基性火山噴發(fā)作用產(chǎn)物。

②吳集組：總厚950～1100 m。下段主要為黑云(角閃)斜長片麻巖夾斜長角閃巖，普遍混合巖化，厚420～590 m，為鈣堿性間歇火山噴發(fā)作用產(chǎn)物；上段為角閃黑云斜長變粒巖、斜長角閃巖及角閃石英磁鐵礦層，厚220～26 m，為遠(yuǎn)源型火山碎屑物的半封閉海相沉積。

③周集組：總厚450～650 m，下段主要為石榴黑云斜長變粒巖、榴云片巖夾石英磁鐵礦薄層，厚80 m；上段為石英二云片巖、石英磁鐵礦、鏡鐵礦、白云石大理巖(厚40～50 m)；頂部為厚層白云石大理巖(厚200～310 m)，為半封閉海相沉積。

(2)構(gòu)造

在霍邱鐵礦區(qū)內(nèi)，地臺型基底褶皺構(gòu)造大致可識別出早、晚兩個(gè)世代的褶皺變形，早期呈近南北向緊閉復(fù)式褶皺，晚期呈近東西向平緩開闊褶皺。含鐵巖系分布在平緩向斜構(gòu)造中或分布在緊閉向斜的兩翼；北西向斷裂發(fā)育，對礦體具有破壞作用。

在礦田周圍，邊界斷裂一般為中新生代盆地邊界，并影響霍邱鐵礦田基底變質(zhì)巖系的適度隆起，從而對鐵礦體的抬升和保存有重要作用。根據(jù)鐵礦體產(chǎn)狀，礦田南部，礦體走向和傾向均呈S型褶皺，在向外彎突的外側(cè)含礦體，地層倒轉(zhuǎn)。礦田中部礦體產(chǎn)狀相對較緩，向南礦體產(chǎn)狀近直立。

(3)巖漿巖

研究認(rèn)為，新太古界花園組的火山島弧中基性火山噴發(fā)巖，為霍邱鐵礦形成提供了鐵物質(zhì)。五臺—呂梁運(yùn)動形成混合花崗巖，在吳集、重新集和草樓礦區(qū)存在的小型巖體，推測霍邱凹陷隱伏一個(gè)大型花崗巖彎隆。

(4)礦床地質(zhì)

礦區(qū)分為南段和北段，北段包括張莊、周集Ⅰ和周集Ⅱ；南段包括重新集、吳集、李樓、周油坊、草樓和范橋；李老莊可視為單獨(dú)一部分。礦區(qū)南段是礦體主要集中地段，礦量約占70%，其他占30%。礦體一般呈似層狀，延伸較穩(wěn)定，長1053～7027 m，少數(shù)<970 m；斜深多數(shù)>400 m，少數(shù)可達(dá)700～900 m，礦體厚度一般<40 m。

圖2　霍邱鐵礦田地質(zhì)圖?Fig.2　Geological map of Huoqiu iron ore field1-第四系; 2-下白堊統(tǒng)新莊組; 3-上侏羅統(tǒng)黑石渡組; 4-上侏羅統(tǒng)毛坦組; 5-寒武系; 6-震旦系; 7-青白口系劉老碑組; 8-青白口系曹店組; 9-古元古界鳳陽群下巖組; 10-新太古界霍邱群周集組; 11-新太古界霍邱群吳集組; 12-新太古界霍邱群花園組; 13-鐵礦體; 14-實(shí)測、推測地質(zhì)界線; 15-推測地層不整合界線; 16-地層出露界線; 17-推測正斷層; 18-推測逆斷層; 19-實(shí)測及推測斷層(箭頭代表斷層平移運(yùn)動方向) ; 20-地層產(chǎn)狀; 21-線理及倒轉(zhuǎn)片理產(chǎn)狀

礦石礦物有磁鐵礦、假象/半假象赤鐵礦、磁赤鐵礦、鏡鐵礦等，非金屬礦物主要有角閃石、陽起石、透閃石、黑云母、石榴石等。

(5)成礦要素

該典型礦床的成礦要素詳見表2。

構(gòu)造環(huán)境：前寒武紀(jì)沉積盆地的次級凹陷。

賦礦地層：新太古界霍邱群吳集組上段、周集組下段上部、周集組上段下部。

變質(zhì)建造：混合巖、混合巖化黑云斜長片麻巖、二長片麻巖、斜長片麻巖、斜長云母類片巖、云母類片巖等變質(zhì)巖。

礦質(zhì)來源：鐵質(zhì)供應(yīng)充足穩(wěn)定的陸源和海源，主要是海底火山作用。

(6)成礦模式

當(dāng)此種富含鐵物質(zhì)的深部海水隨其對流循環(huán)上升至陸架淺海環(huán)境時(shí)，由于海水PH值、Eh值上升，硅、鐵以玉髓、菱鐵礦、鐵硅酸鹽、磁鐵礦及赤鐵礦等形式沉積成礦。由于季節(jié)性的變化和鐵質(zhì)與硅質(zhì)沉積分異作用形成富鐵的、富硅的和泥質(zhì)的韻律型條帶狀構(gòu)造。在后期變質(zhì)變形過程中，礦石礦物發(fā)生了重結(jié)晶、重組合而使礦石質(zhì)量提高，礦體變形錯(cuò)位導(dǎo)致霍邱西側(cè)礦體隱伏更深。地殼抬升運(yùn)動導(dǎo)致霍邱地區(qū)風(fēng)化剝蝕作用強(qiáng)烈，地形較高處被夷平，部分礦體消失殆盡。綜上，建立霍邱地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦區(qū)域成礦模式圖(圖3)。

2.2楊家橋鐵礦床

安?？h楊家橋鐵礦床為新余式沉積變質(zhì)鐵礦，屬南華紀(jì)海相沉積變質(zhì)鐵礦床成礦系列，位于安?？h城北東23.5 km，處于新余市鐵礦田南西部(圖4)，已累計(jì)查明鐵礦資源儲量1.978億噸，具大型規(guī)模?。

(1)沉積建造

該鐵礦床賦礦地層為南華紀(jì)楊家橋群下坊組，為一套間冰期火山—沉積淺變質(zhì)巖系—硅鐵建造，從下至上為：①含磁鐵絹云母千枚巖、碳酸鹽質(zhì)假礫巖，近下部2～5 m范圍內(nèi)斷續(xù)出現(xiàn)0.2～0.8 m的含磁鐵石英巖，為次要礦層，厚>100 m。②主鐵礦層，下部為條帶狀磁鐵鏡鐵石英巖，中部為磁鐵石英巖、鏡鐵石英巖，上部以綠泥磁鐵石英巖為主，厚4～20 m。③含磁鐵綠泥石千枚巖，有時(shí)為沉凝灰?guī)r，厚2～12 m。④絹云母綠泥石千枚巖，厚5～20 m。⑤白云質(zhì)石英質(zhì)大理巖，局部相變?yōu)殁}質(zhì)絹云千枚巖，厚1～10 m。⑥含黃鐵礦絹云母千枚巖，厚50～100 m。⑦次石墨質(zhì)千枚巖，局部地段夾變質(zhì)炭質(zhì)灰?guī)r，時(shí)而相變?yōu)樘抠|(zhì)絹云母千枚巖，該層夾含錳炭泥質(zhì)灰?guī)r，厚3～20 m。⑧含變礫沉凝灰?guī)r，絹云母千枚巖夾含炭質(zhì)絹云母千枚巖，下部夾含鐵錳質(zhì)絹云母千枚巖、透鏡狀變質(zhì)炭質(zhì)泥灰?guī)r，厚30～70 m。這套硅鐵建造在區(qū)域上具嚴(yán)格的礦相序列，自下而上由鐵的氧化物相→鐵的硅酸鹽相→鐵的碳酸鹽相→鐵的硫化物相，體現(xiàn)了溶液化學(xué)沉淀作用時(shí)比較徹底的分異特征。

圖3　霍邱沉積變質(zhì)型鐵礦形成演化模式圖(據(jù)資料?修編)Fig.3　Metallogenic models of sedimentary-metamorphic iron deposits in Huoqiu areaA-中基性火山巖、火山碎屑巖建造形成；B-中酸性火山巖-碎屑巖-硅鐵建造形成；C-碎屑巖-硅鐵建造-碳酸鹽巖建造形成；D-蚌埠-鳳陽期后的霍邱鐵礦；E-風(fēng)化剝蝕之后的霍邱鐵礦；Ar2h-花園組;Ar2w-吳集組;Ar2z-周集組;Pt1f-鳳陽群;K-白堊系;1-中基性火山巖、火山碎屑巖;2-中酸性火山巖;3-火山成因的雜砂巖;4-陸源雜砂巖;5-泥巖;6-白云巖;7-砂巖; 8-次火山巖;9-混合花崗巖;10-火山熱液活動;11-礦體

圖4　新余鐵礦田地質(zhì)圖[5]Fig.4　Geological map of the Xinyu iron ore field 1-第四系; 2-下寒武統(tǒng)牛角河群; 3-震旦系下統(tǒng)楊家橋群大沙江組下段; 4-震旦系下統(tǒng)楊家橋群下坊組上段; 5-震旦系下統(tǒng)楊家橋群下坊組下段; 6-震旦系下統(tǒng)潭頭群古家組; 7-燕山期花崗巖; 8-海西期花崗巖; 9-加里東期花崗巖; 10-超基性-基性巖; 11-鐵礦層; 12-斷層及推測斷層

(2)構(gòu)造

礦區(qū)位于北西西向神山倒轉(zhuǎn)背斜南翼中段，以多期褶皺為主：第一期構(gòu)造形變?yōu)樯裆降罐D(zhuǎn)背斜南翼及其西部外傾轉(zhuǎn)折端，包括石芬—洋陂揚(yáng)起向斜，控制含鐵巖組系的展布；第二期構(gòu)造形變?yōu)楸北蔽飨蚓o密同斜褶皺群，褶曲規(guī)模不大，但多成群出現(xiàn)，在苑坑鄉(xiāng)—洋陂傾伏背斜以及兩者強(qiáng)烈疊加部位(洋陂段)形成的田丹—洋山凹倒轉(zhuǎn)背斜和鞘褶皺，為控制礦區(qū)鐵礦層形態(tài)產(chǎn)狀的主要褶皺；第三期構(gòu)造形變?yōu)榻媳?北北東)向的褶皺，主要影響鐵礦層形態(tài)產(chǎn)狀使之更為復(fù)雜。礦層的產(chǎn)狀、形態(tài)受褶皺的控制，局部膨脹、收縮，礦層厚度變化大。

區(qū)內(nèi)除褶皺外，尚有一系列斷裂，其中以北北西向與北東向兩組斷裂最為發(fā)育，表現(xiàn)為破壞含礦巖組及其礦層在走向、傾向上的連續(xù)性。

(3)巖漿巖

本區(qū)西部有山莊加里東期斜長花崗巖巖體，東部有城上多期復(fù)式巖體，南部為華力西期黑云母二長花崗巖，并有燕山早期花崗巖侵入。

(4)變質(zhì)建造

區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用類型主要為區(qū)域變質(zhì)作用，為低級變質(zhì)程度，變質(zhì)巖系中板巖、千枚巖發(fā)育，變質(zhì)相屬綠片巖相。局部地段由于巖體的熱能作用，使變質(zhì)等級上升為中級變質(zhì)程度，導(dǎo)致形成云母片巖。變質(zhì)作用促使原鐵礦賦礦層的火山—沉積形成的鐵礦物或鐵氧化物發(fā)生重結(jié)晶，多變質(zhì)形成磁鐵礦。

(5)礦床地質(zhì)

礦區(qū)鐵礦主要有2層，下部鐵礦層賦存于南華紀(jì)楊家橋群下坊組下部巖性段，即含磁鐵絹云母千枚巖、碳酸鹽質(zhì)假礫巖， 近底部2～5 m范圍內(nèi)，為

含磁鐵石英巖，礦層厚0.2～0.8 m，屬次要礦層；上部鐵礦層位于下坊組下部巖性段之上的條帶狀磁鐵鏡鐵石英巖、磁鐵石英巖、鏡鐵石英巖、綠泥磁鐵石英巖，礦層假厚度4～70 m，為主要鐵礦層。

礦區(qū)西部鐵礦層走向北西，傾向南西，傾角50～70°； 其東部北段鐵礦層走向?yàn)楸北睎|向， 東部南段鐵礦層呈軸向北西的褶曲。鐵礦層的產(chǎn)狀、形態(tài)受褶皺控制，西部鐵礦層沿走向北西部形態(tài)較簡單，多呈帶狀，局部出現(xiàn)膨脹、收縮；東部鐵礦層較復(fù)雜，形似“手掌”、“蛇曲”狀；在西部與東部鐵礦層交匯的南東段，鐵礦層最為復(fù)雜，鐵礦層厚度增大。沿傾向礦層形態(tài)復(fù)雜，主要有層狀、似層狀、“S”形、疊“S”形、臺階狀、蘑菇狀和囊狀等。

礦石的金屬礦物主要為磁鐵礦、鏡鐵礦，次為假象赤鐵礦、 褐鐵礦、 黃鐵礦； 脈石礦物主要為石英(40%～60%)，次為綠泥石、絹(白)云母、方解石、石榴子石等。根據(jù)礦石礦物與脈石礦物的不同組合特征，分為磁鐵石英巖、綠泥磁鐵石英巖、磁鐵鏡鐵石英巖與氧化礦石等四種礦石自然類型。

(6)成礦要素

典型礦床的成礦要素具體見表3。

成礦環(huán)境：南華紀(jì)華南裂谷海盆北緣淺海臺地，南華冰期的間冰期溫濕氣候，海底火山呈間歇性噴發(fā)，后期區(qū)域變質(zhì)變形作用。

表3　楊家橋沉積變質(zhì)型鐵礦床成礦要素

賦礦地層：楊家橋群下坊組的間冰期火山—沉積淺變質(zhì)巖系—硅鐵建造。變質(zhì)建造：低綠片巖相硅鐵建造。

礦質(zhì)來源：多源(陸源和海源)，以海底火山作用為主。

(7)成礦模式

經(jīng)晉寧運(yùn)動(約850Ma)，揚(yáng)子、華夏兩個(gè)古板塊碰撞造山，南華紀(jì)沿欽—杭結(jié)合帶南部發(fā)生強(qiáng)烈伸展形成大陸邊緣裂谷海盆，強(qiáng)烈的超鎂鐵—鎂鐵質(zhì)火山噴發(fā)和古陸風(fēng)化剝蝕作用，為鐵礦床的形成提供物質(zhì)來源；由于海底火山呈間歇性噴發(fā)，使地殼不斷振蕩和海水成分變化，酸堿度(pH、Eh值)時(shí)高時(shí)低，氧化帶與過渡帶界線時(shí)上時(shí)下，致使鐵質(zhì)與二氧化硅等組分有規(guī)律變化；南華冰期中富祿間冰期為溫濕穩(wěn)定的淺海盆地，為硅鐵質(zhì)建造形成提供良好的古氣候古地理?xiàng)l件，在少部分陸源細(xì)碎屑物質(zhì)的參與下，在海盆適當(dāng)部位進(jìn)行較徹底的沉積分異，形成遠(yuǎn)火山沉積的硅鐵建造和新余式條帶狀貧磁鐵礦層(或礦源層)。

加里東運(yùn)動，地層和鐵礦層(或礦源層)發(fā)生區(qū)域變質(zhì)變形作用，細(xì)碎屑巖系等變質(zhì)為千枚巖、板巖等淺變質(zhì)巖系，赤鐵礦變?yōu)殓R鐵礦、磁鐵礦；褶皺作用造成礦層形態(tài)復(fù)雜、 “多層礦”的假象，礦層厚度在褶皺轉(zhuǎn)折端增厚、兩翼減薄，同一礦層品位與厚度呈正向相關(guān)，厚者富、薄者貧。印支—燕山期，主要為動力變質(zhì)作用，脆性斷裂破壞了礦層的連續(xù)性以及表生氧化淋濾作用的次生富集。

因此，楊家橋鐵礦床為南華紀(jì)裂谷期遠(yuǎn)源火山作用和侵蝕作用—火山硅鐵建造沉積作用→區(qū)域變質(zhì)變形作用→成礦后的斷裂作用和表生淋濾氧化作用等成礦變化過程，稱為新余式沉積變質(zhì)型楊家橋鐵礦床成礦模式(圖5)。

3　成礦規(guī)律

沉積變質(zhì)型鐵礦床的成礦過程主要為沉積和變質(zhì)變形兩個(gè)階段，其它改造作用對礦體的影響有限。國內(nèi)外礦床學(xué)家對沉積階段的研究程度較高，并主要集中在原始沉積作用的時(shí)限、古構(gòu)造環(huán)境、鐵的物質(zhì)來源等方面[6-8]。變質(zhì)作用與富礦體的成因關(guān)系緊密，常見的模式有次生風(fēng)化淋濾和深部流體(盆地?zé)猁u水和天水的循環(huán)交代成因以及變質(zhì)流體)交代[9-10]。華東地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦總體“南新北老”，成礦過程不同，均經(jīng)受了強(qiáng)烈的后期疊加改造成礦作用。

3.1原始沉積作用時(shí)限

硅鐵建造時(shí)代的厘定，一般通過礦體上、下盤或其夾層可測定年齡的巖石進(jìn)行間接定年[2]，常用測年方法有鋯石U-Pb法、Sm-Nd等時(shí)線法和Re-Os等時(shí)線法[11]。國內(nèi)沉積變質(zhì)型鐵礦的年齡主要集中于古太古代(3600～3200 Ma)、中太古代(3200～2800 Ma)、新太古代(2800～2500 Ma)、古元古代(2500～1800 Ma)和新元古代南華紀(jì)—震旦紀(jì)(800～543 Ma)，其中新太古代為成礦高峰期[6]。

華東地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦主要分布于皖北和贛中，皖北地區(qū)賦礦地層為霍邱群、五臺群、闞集群，對應(yīng)的年齡均為新太古代?，而贛中地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦床的賦礦地層為楊家橋群下坊組，其沉積年齡為新元古代南華紀(jì)?。此外，在浙江省和福建省，大致沿政和—大浦?jǐn)嗔逊植汲练e變質(zhì)型鐵礦床(點(diǎn))，其賦礦地層分別為薊縣系八都群搗臼灣組和中—新元古宇龍北溪組??。

3.2古構(gòu)造環(huán)境

與沉積變質(zhì)型鐵礦成礦相關(guān)的古構(gòu)造環(huán)境主要有島弧作用模式和地幔柱或板底墊托作用模式[8]，也有認(rèn)為隕石雨能形成此類礦床[12]。依據(jù)成礦時(shí)代和含礦建造不同，沉積—變質(zhì)型鐵礦可分為阿爾戈馬型(Algoma)和蘇必利爾型(Superior)，其中阿爾戈馬型(Algoma)與海底火山—熱液活動相關(guān)，主礦體形成于火山噴發(fā)間歇期，島弧/弧后盆地或克拉通內(nèi)部裂谷帶[13]。蘇必利爾型(Superior)形成于大陸架海侵淺海環(huán)境，與正常沉積碳酸鹽巖層共生，含有極少量火山巖[1]。華東地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦大多與火山活動相關(guān)，與阿爾戈馬型(Algoma)地質(zhì)特征相似。

皖北霍邱鐵礦床是華北克拉通南緣新太古代沉積變質(zhì)型鐵礦。劉磊等[14]研究發(fā)現(xiàn)礦田內(nèi)班臺子鐵礦床形成于半深水—深水弧后盆地環(huán)境，與賦礦地層周集組和吳集組所指示的半封閉海洋環(huán)境相似，同時(shí)花園組島弧中發(fā)育基性火山巖?，說明霍邱式鐵礦的原巖沉積應(yīng)在島弧的附近區(qū)域。贛中新余式鐵礦的成礦古構(gòu)造環(huán)境尚無定論，主要原因在于欽杭結(jié)合帶的構(gòu)造演化史不確定，但此類鐵礦在萍鄉(xiāng)—紹興結(jié)合帶以南成群產(chǎn)出，賦礦巖系含有南華紀(jì)間歇性海底火山活動記錄，說明新余式鐵礦的形成與揚(yáng)子和華夏板塊的后碰撞伸展過程及其伴隨的火山活動緊密相關(guān)?。此外，在政和—大埔大斷裂沿線出露的硅鐵建造，如龍泉青坑鐵礦，賦礦圍巖的的原巖為海底火山噴發(fā)拉斑玄武巖， 說明礦床的形成與海底火山作用有關(guān)。由于沿海一帶的沉積變質(zhì)型鐵礦的原始沉積作用時(shí)限和空間位置與建陽水吉、丁家山等前寒武紀(jì)海底噴流型鉛鋅礦相近，可能均是閩中裂谷環(huán)境下的產(chǎn)物。

3.3鐵的物質(zhì)來源

沉積變質(zhì)型鐵礦的成礦物質(zhì)來源和如何成礦等問題，目前有三種認(rèn)識：①深部富Fe2+海水上涌到陸緣淺海盆地和陸棚，遇氧化還原障而沉淀成礦。

圖5　楊家橋沉積變質(zhì)型鐵礦床成礦模式圖?Fig.5　Metallogenic models of sedimentary-metamorphic iron deposits in Yangjiaqiao1-大沙江組；2-下坊組；3-古家組；4-含礫千枚狀板巖；5-含磁鐵石英巖；6-含雜礫凝灰質(zhì)千枚巖；7-基底地層；8-鐵礦層；9-火山

②海底巖漿房加熱富鐵質(zhì)火山巖，海水對流過程中萃取Fe和Si等，由于海底減壓排泄成礦。③古陸剝蝕后，富鐵物質(zhì)被攜帶流入海底[15-16]。皖北霍邱式鐵礦床礦石的δ34S大多在0.5%0～2.9%0之間，個(gè)別6.5%0，李老莊鐵礦床礦石的(87Sr/86Sr)i為0.704～0.707，介于上地幔(0.703)與大陸殼(0.719)之間[17]，是火山—沉積的標(biāo)志，說明火山噴發(fā)、火山熱液、溫泉及火山物質(zhì)的海解提供了主要成礦物質(zhì)[2]。贛中新余式鐵礦的賦礦地層巖石地球化學(xué)特征與火成巖相似，發(fā)現(xiàn)巖漿成因鋯石副礦物，說明成礦物質(zhì)來源可能與火山作用密切相關(guān)④，此現(xiàn)象也存在于東南沿海一帶的沉積變質(zhì)型鐵礦中。因此，華東地區(qū)幾乎所有沉積變質(zhì)型鐵礦的成礦物質(zhì)是由海底火山作用提供的，但不排除陸源成分的加入，在穩(wěn)定的海底盆地(如淺海盆地和陸棚)，富鐵的溶液遇氧化還原障并經(jīng)沉積分異而沉淀成礦。

3.4變質(zhì)變形與成礦

由于沉積變質(zhì)型鐵礦成礦時(shí)代久遠(yuǎn)，經(jīng)歷了不同形式和不同時(shí)代的地質(zhì)作用改造，有后期變質(zhì)變形作用、熱液改造作用和次生淋濾作用。

變質(zhì)作用對礦體的改造主要表現(xiàn)在原生礦物的重結(jié)晶和重新組合，且不同級次變質(zhì)程度具有不同成礦特征，一般在進(jìn)化的區(qū)域變質(zhì)作用中，鐵的活動性增加，而在退化的區(qū)域變質(zhì)作用中，鐵的活動性降低，故大型沉積變質(zhì)型鐵礦大多數(shù)產(chǎn)于淺變質(zhì)巖中[18]，如贛中沉積變質(zhì)型鐵礦發(fā)生了低綠片巖相變質(zhì)作用，皖北霍邱式鐵礦發(fā)生了角閃巖相和低綠片巖相變質(zhì)作用，東南沿海硅鐵建造出露的區(qū)域也發(fā)生了低綠片巖相變質(zhì)作用。研究表明，原始沉積作用階段以膠體形式生成的含鐵燧石，經(jīng)變質(zhì)作用之后，成為含鏡鐵礦的碧玉巖，最后在稍微還原環(huán)境下變質(zhì)形成磁鐵石英巖，使礦體變富[18]。構(gòu)造變形作用使原生礦體形態(tài)、厚薄、貧富變化，如霍邱式鐵礦主要受向斜控制，新余式鐵礦也被不同形式的褶曲改造，致使礦體呈“掌狀”、“蛇曲狀”，且礦體在轉(zhuǎn)折端變厚加富，兩翼拉薄尖滅，因?yàn)樵隈薨欁冃芜^程中，總伴隨著壓力變化和熱能生成，有利于原始礦層中硅質(zhì)和鐵質(zhì)發(fā)生化學(xué)和物理遷移，并在褶皺轉(zhuǎn)折端、節(jié)理/劈理交匯部位等低應(yīng)力區(qū)沉淀形成富鐵礦[18]。

此外，熱液改造作用能形成浸染狀礦石，使礦體變富，如霍邱礦田內(nèi)李家莊鐵礦床[17]，次生風(fēng)化淋濾作用會使磁鐵礦礦石變?yōu)槌噼F礦礦石，同時(shí)P、S等成分被下滲的大氣降水淋濾帶走，有害雜質(zhì)相對減少，從而提高礦石質(zhì)量。在皖北、贛中和東南沿海一帶均較常見。

4　結(jié)論

(1)華東地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦占有的鐵礦資源量為全區(qū)鐵資源量的1/3，目前已探明資源儲量仍有限，僅在皖北霍邱和贛中新余一帶發(fā)現(xiàn)大型礦床。

(2)華東地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦的形成與海底火山作用緊密相關(guān)，是一種Algmore型硅鐵建造。據(jù)成礦時(shí)代、古構(gòu)造環(huán)境和變質(zhì)變形程度，沉積變質(zhì)型鐵礦又可分為華北型和華南型，前者形成于新太古代，與古島弧火山巖相關(guān)，發(fā)生了角閃巖相、低綠片巖相和混合巖化變質(zhì)作用，后者普遍形成于新元古代，與裂谷火山巖相關(guān)，發(fā)生了低綠片巖相變質(zhì)作用。

(3)華東地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦床(點(diǎn))形成之后，經(jīng)后期改造，包括變質(zhì)變形、熱液改造和次生風(fēng)化淋濾等，致使原生含鐵建造或礦體發(fā)生巨大變化，如褶曲轉(zhuǎn)折端礦體變富，理順這些改造過程，有利于區(qū)域找礦。

注釋

?南京地質(zhì)調(diào)查中心.華東地區(qū)區(qū)域成礦規(guī)律研究成果報(bào)告(內(nèi)部資料). 2013.

?安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局313地質(zhì)隊(duì). 安徽霍邱鐵礦報(bào)告(內(nèi)部資料).1991.

?安徽省地質(zhì)調(diào)查院.安徽省區(qū)域成礦規(guī)律研究成果報(bào)告(內(nèi)部資料). 2013.

?江西省地質(zhì)調(diào)查研究院. 江西省區(qū)域成礦規(guī)律研究成果報(bào)告(內(nèi)部資料). 2013.

?浙江省地質(zhì)調(diào)查院. 浙江省區(qū)域成礦規(guī)律研究成果報(bào)告(內(nèi)部資料). 2013.

?福建省地質(zhì)調(diào)查研究院. 福建省區(qū)域成礦規(guī)律研究成果報(bào)告(內(nèi)部資料). 2013.

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Metallogenic regularity of sedimentary-metamorphic iron deposits in East China

XIAO Fan, BAN Yi-zhong, SUN Jian-dong, ZHANG Xiang, DONG Chang-chun

(NanjingCenter,ChinaGeologicalSurvey,Nanjing210016,China)

The sedimentary-metamorphic iron deposits(or "BIFs") in the East China are distributed as group in the northern Anhui Province, middle Jiangxi Province and southeast coast,and their reserves approximately account for 1/3 of all iron deposits reserves.Huoqiu-type (Anhui)and Xinyu-type (Jiangxi) are significant BIFs in East China,the former is older than the latter at the metallogenic epoch. Although ancient tectonic environment and metallogenic process of aforementioned BIFs were different, their genetic model can all be classified as Algoma-type iron formation related to volcanism.

sedimentary-metamorphic iron deposit; metallogenic regularity; Huoqiu type;Xinyu type; East China

A

1671-4814(2015)03-179-11

2014-05-18改回日期：2014-08-24責(zé)任編輯：譚桂麗

華東地區(qū)礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)與綜合研究(資[2013]01-033-004)。

肖凡，1987年生，男，助理工程師，主要從事成礦規(guī)律與礦產(chǎn)勘查工作。

P611.3；P618.31