四川南江水馬門鐵礦地質(zhì)特征及控礦因素

劉　磊，嚴(yán)　冰，李　健

四川南江水馬門鐵礦地質(zhì)特征及控礦因素

劉磊，嚴(yán)冰，李健

（成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都610059）

南江縣水馬門鐵礦大地構(gòu)造歸屬于揚(yáng)子地塊，位于秦嶺造山帶和四川盆地穩(wěn)定克拉通之間的前陸褶皺沖斷帶。通過對(duì)前人資料進(jìn)行收集、整理及研究，而后又對(duì)礦區(qū)進(jìn)行實(shí)地考察，初步分析了水馬門鐵礦的地質(zhì)特征及控礦因素，并主要得出以下結(jié)論：礦區(qū)內(nèi)主要出露地層為元古界火地埡群，在構(gòu)造上主要表現(xiàn)為強(qiáng)烈的壓性特征，片理和近南北向的小規(guī)模橫斷層非常發(fā)育，巖漿活動(dòng)較為頻繁，圍巖蝕變以矽卡巖化為主；主要控礦因素為巖漿巖和斷裂構(gòu)造；經(jīng)過初步分析認(rèn)為該區(qū)域鐵礦為沉積變質(zhì)經(jīng)后期熱液迭加改造而形成的鐵礦床。

鐵礦；矽卡巖化；控礦因素；南江水馬門

1　區(qū)域地質(zhì)背景

南江縣水馬門鐵礦位于南江縣城NW332°方向直線距離20.57km的四川省南江縣楊壩鎮(zhèn)境內(nèi)，在大地構(gòu)造上歸屬于揚(yáng)子地塊。其與東面的南大巴山褶皺沖斷帶一起共同構(gòu)成位于秦嶺造山帶和四川盆地穩(wěn)定克拉通之間的前陸褶皺沖斷帶，是造山帶與盆地之間的過渡帶。西面和松潘-甘孜地塊之間隔著龍門山造山帶。米倉(cāng)山地區(qū)夾持在秦嶺-大別造山帶、龍門山造山帶以及四川盆地之間，其構(gòu)造和演化受這些塊體的制約（見圖1）。區(qū)域出露地層為元古界火地埡群以及后河群，其中火地埡群主要由一套角巖及大理巖組成，而后河群主要由片巖、片麻巖、粒變巖、混合巖及變火山熔巖組成。區(qū)域構(gòu)造總體呈強(qiáng)烈壓性特征，壓性片理非常發(fā)育，另外近南北向的小規(guī)模橫斷層也比較多。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖體也較為發(fā)育，主要為雪峰期、晉寧期以及澄江期時(shí)的產(chǎn)物。該礦床成因類型屬沉積變質(zhì)經(jīng)后期熱液迭加改造而成，成礦具有多類型、多期次的特點(diǎn)。

圖1　米倉(cāng)山及鄰區(qū)大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖

2　礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)出露的地層為元古界火地埡群上兩組；主要構(gòu)造為壓性片理和小規(guī)模斷層；出露巖體為一套角巖和大理巖；蝕變作用不是很明顯。

2.1地層

礦區(qū)出露的地層為元古界火地埡群上兩組金家河段，根據(jù)其含礦性特征和巖石組合特征將該段分為四層，各層巖性由下至上如下。

2.1.1元古界火地埡群上兩組金家河段第一層（Ptsj1）

該套地層出露于礦區(qū)的西部，主要為一套角巖，在礦區(qū)內(nèi)未見礦化，在F1斷層以西按其特征變質(zhì)礦物分為兩個(gè)亞層：下亞層（Ptsj1-1）：深灰色柘榴黑云長(zhǎng)英角巖、堇黑云和英角巖、透閃柘榴黑云母板巖，巖性單一，在礦區(qū)未見底界，厚度＞370m。上亞層（Ptsj1-2）：灰、深灰色黑云長(zhǎng)英角巖、角閃長(zhǎng)英角巖、透閃黑云斜長(zhǎng)角巖。西段于10線到莊子溝一帶夾有大理巖透鏡體，局部有磁鐵礦化，本層巖性單一，厚度72m。

2.1.2元古界火地埡群上兩組金家河段第二層（Ptsj2）

出露于礦區(qū)的中部，是礦區(qū)的主要含礦層，根據(jù)巖石組合及含礦性，將其劃分為上、下兩亞層。

下亞層（Ptsj2-1）：主要由灰、淺灰色含柘榴石、透輝石長(zhǎng)英角巖、柘榴石黑云長(zhǎng)英角巖組成，其次還有堇青透閃石英角巖、電氣石透閃黑云石英角巖、黑云紅柱石長(zhǎng)英角巖、磁鐵礦透輝石角巖等，有時(shí)在深部夾有磁鐵礦透鏡體。該層是礦區(qū)主要含礦層的底板，厚度70～80m。

上亞層（Ptsj2-2）：淺灰白色大理巖、磁鐵礦尖晶石橄欖石大理巖，礦化橄欖石大理巖夾黑云透輝角巖、鈉長(zhǎng)黑云透輝角巖，在0～1線夾有厚10～35m左右的變質(zhì)角礫巖，在大理巖中，或大理巖與角巖之間，含有具有工業(yè)價(jià)值的磁鐵礦體（即下含礦層），厚度2～15m。

2.1.3元古界火地埡群上兩組金家河段第三層（Ptsj3）

由淺灰白色大理巖、透輝角巖化角礫巖、黑云石英角巖、石英巖等組成，根據(jù)巖性組合分為上、下兩下亞層。

下亞層（Ptsj3-1）：灰、淡紫灰、暗紫色透輝角巖化角礫巖（變質(zhì)角礫巖）夾黑云透輝長(zhǎng)英角巖及大理巖之不規(guī)則透鏡體。角礫巖層中所夾的大理巖透鏡體及角巖透鏡體，邊界清楚，但未見蝕變現(xiàn)象，在CK19、ZK2于相當(dāng)層中夾有磁鐵礦透鏡體，本層厚度變化大，0～150m，分布于礦區(qū)中部。

上亞層（Ptsj3-2）：分布于礦區(qū)中部呈北東向展布，為中含礦層。主要由淺灰白色大理巖，蛇紋石化橄欖石大理巖夾少量黑云母石英角巖，在2線北段還夾有石英巖透鏡體，深部于ZK2鉆孔中則夾有較多的透輝角巖化角礫巖，大理巖中夾零星磁鐵礦透鏡體。

2.1.4元古界火地埡群上兩組金家河段第四層（Ptsj4）

由灰、深灰色黑云母長(zhǎng)英角巖、黑云透輝角巖、斑點(diǎn)狀黑云角閃長(zhǎng)英角巖、黑云鈉長(zhǎng)透輝角巖、鈣質(zhì)黑云斜長(zhǎng)透輝角巖夾蛇紋石磁鐵礦橄欖石大理巖透鏡體及磁鐵礦透鏡體（即上含礦層）。深部大理巖夾層增多，大理巖含少量磁鐵礦、鎂尖晶石、鎂橄欖石，這是礦區(qū)普遍皆見的現(xiàn)象。它們大多數(shù)為均勻稀散分布，當(dāng)其含量較多時(shí)，則成長(zhǎng)紋狀或條帶狀。本層分布于礦區(qū)西北部，由于靈官堂石英閃長(zhǎng)巖體的侵入而殘缺不全，厚度大于184m。

2.2構(gòu)造

礦區(qū)主要構(gòu)造特點(diǎn)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的壓性特征，在不同的巖石之間，如大理巖與角巖觸帶常常見有壓性片理存在，其中以Ptsj3-2與Ptsj3-1之間的壓性片理帶發(fā)育，有時(shí)寬度可達(dá)20～30m，并有石墨化現(xiàn)象。根據(jù)剖面及鉆孔中地層的對(duì)比，它表現(xiàn)為強(qiáng)烈的層間滑動(dòng)。

近南北向的橫斷層比較發(fā)育，但多數(shù)規(guī)模很小。在3線與5線之間，根據(jù)地表零星露頭及1206中段坑道內(nèi)觀察，推測(cè)可能存在一南北向的橫斷層（F1），將含礦帶切斷，斷面傾向東，傾角75°～80°，東盤（上盤）向北推移，斷距大約500～600m。另外，在F1北段于新沙公路西側(cè)，見在閃長(zhǎng)巖中發(fā)育了一組南北向的破劈理，部份地段還具片理，說明它發(fā)生在澄江早期石英閃長(zhǎng)巖侵入之后。另在水馬門河溝西側(cè)花崗巖覆蓋下，變質(zhì)角礫巖與大理巖為斷層接觸，但未穿越花崗巖。由此推定它又產(chǎn)生在花崗巖入侵之前。據(jù)所看到的一組花崗巖脈呈南北走向者，似應(yīng)受此斷裂之控制。

2.3巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)部巖漿活動(dòng)較為強(qiáng)烈，先后經(jīng)歷了四期巖漿活動(dòng)，分別為雪峰期早期、晉寧期、澄江期早期與澄江期晚期。分述如下：

2.3.1雪峰期早期（γ s24-1）

是該區(qū)較早的一次巖漿活動(dòng)，巖石有變質(zhì)現(xiàn)象，其巖石為混染花崗巖，分布于莊子溝至夜火石溝一帶，呈北東向展布。巖石中主要礦物成份：鉀長(zhǎng)石40%～45%，斜長(zhǎng)石15%～20%，石英20%～25%，普通閃石5%～15%，鈉長(zhǎng)石10%～15%。巖石為不等粒變余粒狀結(jié)構(gòu)，變余花崗結(jié)構(gòu)，蠕英石結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。根據(jù)蠕英石發(fā)育，巖石顯然具有混染化現(xiàn)象。

2.3.2晉寧期（γ25-1）

主要巖石為角閃輝長(zhǎng)巖，分布于礦區(qū)西南角，并侵入于早期花崗巖（γ s24-1）中，它是銅炮寨基性巖體之一部份，巖石中主要礦物成份為：拉長(zhǎng)石50%～55%、古銅輝石10%、普通輝石20%，磁鐵礦5%～8%，古銅輝石邊緣有單斜輝石和普通角閃石交代的現(xiàn)象，在交代過程中析出磁鐵礦。巖石具自形～半自形粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。

2.3.3澄江期早期（δ ο25-2）

主要巖石為石英閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、輝石閃長(zhǎng)巖。分布于礦區(qū)北東、北、北西呈“Ω”狀包圍，將Ptsj4地層鉗制于其港灣內(nèi)。與圍巖接觸面產(chǎn)狀：傾向北北西，傾角70°±。但在大田埡于深部見有向南傾斜（20°～30°）的分枝穿插，將上含礦層攔腰切斷。

2.3.4澄江期晚期（γ25-3）

主要表現(xiàn)為花崗巖脈廣泛發(fā)育，產(chǎn)出方位大致有兩組：其一，與地層走向大體一致，傾向北西，傾角40°～50°。其二，走向大致呈南西～北東，傾向并或北北西，傾角一般較緩，在20°±，平面上形態(tài)多不規(guī)則，剖面上則常由若干條脈構(gòu)成間距20～30m的脈體群，它們對(duì)礦體的破壞很大，常常橫切礦體。當(dāng)花崗巖入侵圍巖為大理巖時(shí)，有時(shí)在外接觸帶上，具矽卡化?；◢弾r巖石主要礦物成份為更長(zhǎng)石25%～30%，鈉長(zhǎng)石15%～20%，石英30%～45%，角閃石5%，黑云母5%，以及少量綠泥石、磷灰石、電氣石、榍石等，黑云母多由交代角閃石而來，長(zhǎng)石常風(fēng)化成高嶺土。

3　礦體地質(zhì)特征

在礦區(qū)中部發(fā)育有規(guī)模較大，具有工業(yè)價(jià)值的磁鐵礦體，而在西部和西北部方向發(fā)育的磁鐵礦體規(guī)模較小，且分布零星、散亂，不具備工業(yè)價(jià)值。

3.1礦體特征

根據(jù)礦體賦存層位和空間分布特征可分上、中、下三個(gè)含礦層，共含14個(gè)礦體。這些礦體受地層控制較明顯，一般順層產(chǎn)出，其產(chǎn)狀與圍巖一致，礦體與圍巖接觸界面清楚。礦體形態(tài)為凸鏡狀、似層狀、豆莢狀等。礦體大小不等，最長(zhǎng)280m，一般100～150m；最厚12.33m，一般1.5～2.0m，品味最高61.61%，一般40%左右。

上部含礦層：礦層賦存于Ptsj4地層中，含礦層北東端被石英閃長(zhǎng)巖體所截?cái)?，南西端被石英閃長(zhǎng)巖和花崗巖截?cái)?，整個(gè)含礦層長(zhǎng)400m左右。本含礦層含8個(gè)礦體（編號(hào)7～14），均為透鏡體，呈迭瓦式排列，礦體規(guī)模均小。礦體與圍巖產(chǎn)狀基本一致，總的產(chǎn)狀為315°∠68°～70°。礦體一般產(chǎn)于大理巖與角巖的接觸帶上，或在大理巖、角巖內(nèi)。

中部含礦層：賦存于Ptsj3地層中，礦體產(chǎn)于大理巖及其與角巖的接觸帶上，主要有兩個(gè)礦體（編號(hào)5、6），礦體規(guī)模小，工業(yè)價(jià)值不大。

圖2　8號(hào)勘測(cè)線剖面圖

下部含礦層：分布于礦區(qū)南側(cè)，是本區(qū)主要含礦層，它集中了礦區(qū)內(nèi)具有工業(yè)價(jià)值的主要礦體，賦存于Ptsj2-2地層中，含礦層圍巖主要為大理巖，礦層頂板為變質(zhì)角礫巖，底板為柘榴石黑云母石英角巖。含礦層總厚10～80m，一般為30～38m。主要由四個(gè)礦體組成（編號(hào)1～4）。各礦體大致平行排列，其產(chǎn)狀為：2線以東產(chǎn)狀325°～330°∠65°～70°，一般68°左右。各礦體層間間距一般為6～13m。當(dāng)?shù)V體較厚時(shí)，間距較小，為5～6m左右；當(dāng)?shù)V體較薄時(shí)（厚度＜2m），礦層間距較大，為10～13m。

3.2礦石特征

3.2.1礦石礦物成分

礦石中主要金屬礦物為磁鐵礦，伴生金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、板鈦礦，尚有方鉛礦、閃鋅礦及少量輝銻礦、輝鉬礦等。

礦石中主要金屬礦物的分布，在下部含礦層中，0線以東以磁鐵礦為主，少量磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦，偶見板鈦礦。而0線以西硫化物逐漸增多，有時(shí)則見以磁黃鐵礦為主，如8線（圖2）ZK31孔中的1～2號(hào)礦體，在上部含礦層中各礦體有的以磁鐵礦為主，有的則以磁黃鐵礦為主，偶見黃銅礦。

脈石礦物主要以方解石、蛇紋石、橄欖石、透閃石、石英、堇青石為主，其次有少量透輝石、電氣石、十字石、柘榴石、尖晶石、矽線石、綠簾石等。在上、中含礦層中之各礦體的礦石中之脈石礦物多以方解石為主及少量橄欖石、透閃石、蛇紋石。而在下含礦層中1、2號(hào)礦體礦石之脈石礦物中有較多的堇青石、十字石，而3、4號(hào)礦體中局部有柘榴石塊體呈團(tuán)塊狀不規(guī)則分布。

3.2.2礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)以自形晶～半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)為主，次為它形晶粒狀結(jié)構(gòu)。磁鐵礦呈細(xì)～粗粒狀，自0.05～1.5mm，一般0.2～0.5mm。磁鐵礦晶粒之間為脈石礦物充填。有時(shí)在磁鐵礦晶體中也見有脈石礦物呈包體存在，脈石礦物晶體中也見有磁鐵礦包體，前者多為自形晶，后者多為它形晶。

礦石構(gòu)造大致可分塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造三類。礦區(qū)主要以塊狀構(gòu)造和稠密浸染狀構(gòu)造為主。塊狀構(gòu)造多集中于下含礦層之1、2、3號(hào)礦體中，而又以東段為主。以西及上、中礦層中除局部有塊狀礦石外，多以浸染狀、稠密浸染狀為主，分布無(wú)一定規(guī)律。

3.3礦體上、下盤圍巖特征與蝕變

該礦區(qū)的礦體與圍巖界線十分清楚，其頂板大多數(shù)為大理巖，底板為角巖。上含礦層有頂、底板均為角巖，下含礦層有頂、底板均為大理巖的情況。礦體中夾石以大理巖為主，一般與礦體關(guān)系較密切的是大理巖，其中含較多的變質(zhì)礦物：鎂橄欖石、尖晶石、蛇紋石及磁鐵礦等。它們的集合體有時(shí)呈條紋、條帶狀分布，顏色亦較深，為淺灰～灰色，不含礦的大理巖，大多為灰白～純白色。

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變一般不明顯，僅在少數(shù)鉆孔中見到柘榴石矽卡巖化。在地表當(dāng)花崗巖穿切大理巖時(shí)，在局部地方發(fā)生矽卡巖化。

4　礦床成因類型

4.1控礦因素

4.1.1巖漿巖控礦

巖漿巖中比較重要的一種控制鐵礦作用就是鈉化去鐵作用，鈉化發(fā)育在近礦閃長(zhǎng)巖中，表現(xiàn)在單層磁鐵礦之間蝕變閃長(zhǎng)巖夾層，巖石具褪色現(xiàn)象就是鈉化去鐵作用的反應(yīng)。通過對(duì)未蝕變閃長(zhǎng)巖和蝕變閃長(zhǎng)巖含鐵量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，未蝕變閃長(zhǎng)巖全鐵平均含量6.22%，鐵質(zhì)減少40.5%。顯而易見，巖石在鈉化過程中發(fā)生了明顯的去鐵作用，這給磁鐵礦床生成提供了物質(zhì)來源。同時(shí)，巖漿熱液活動(dòng)又對(duì)成礦物質(zhì)的活化、遷移、交代及富集疊加起了關(guān)鍵的促進(jìn)作用。此外，閃長(zhǎng)巖中Fe3+/ Fe3++Fe2+比值為0.56~0.96，大于0.5反映巖體對(duì)成礦有利，在半開放系統(tǒng)內(nèi)，pH高的外界環(huán)境因素下，鐵很容易與氧結(jié)合形成磁鐵礦。

4.1.2構(gòu)造控礦

米倉(cāng)山基底隆起經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代，長(zhǎng)期的地質(zhì)歷史演變和多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使得附近一帶褶皺和斷裂極為發(fā)育，巖漿活動(dòng)極為頻繁，給磁鐵礦的生成和富集提供了有利的構(gòu)造條件。水馬門鐵礦礦區(qū)內(nèi)近南北向的小規(guī)模斷層發(fā)育，不僅為導(dǎo)礦、容礦提供了良好的空間，而且也為成礦熱液活動(dòng)提供了通道和蓄積場(chǎng)所，從而直接控制著礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模。

4.2礦床成因類型

研究區(qū)鐵礦床產(chǎn)于元古界火地埡群上兩組大理巖及一套角巖中，礦體具有一定的賦存層位，與圍巖界線清楚，礦體中條紋或條帶與層理一致。與礦體有關(guān)的圍巖蝕變不強(qiáng)烈，原定的矽卡巖應(yīng)為含柘榴石角巖。此層在橫向上雖有所變化，但出現(xiàn)的礦物均不具矽卡巖礦物之組合特征。從礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征看，均未見到典型的磁鐵礦交代脈石礦物的現(xiàn)象，總是發(fā)現(xiàn)它們互成包體，都是屬于變成礦物，礦石中普遍含錳較高，顯示了沉積的特點(diǎn)。而礦石中的磁黃鐵礦則可能與后期矽卡巖有關(guān)，磁黃鐵礦分布不普遍，當(dāng)它比較多的時(shí)候，矽卡巖也發(fā)育，而且在鏡下，可見磁黃鐵礦交代磁鐵礦的現(xiàn)象。礦區(qū)內(nèi)的巖漿巖對(duì)礦體起著破壞作用。故而該礦床應(yīng)屬于沉積變質(zhì)經(jīng)后期熱液迭加改造形成的鐵礦床。

5　找礦標(biāo)志

通過對(duì)工作區(qū)地層、構(gòu)造、巖漿巖的分析，闡述了工作區(qū)鐵礦床的控礦因素，并分析概括了礦床成因類型，具體的找礦標(biāo)志有：

1）構(gòu)造：極為發(fā)育的近南北向的橫斷層是鐵礦體的賦存場(chǎng)所。

2）地層：元古界火地埡群上兩組金家河段第二層（Ptsj2）地層分布區(qū)是尋找該類型礦體的有利地區(qū)。

3）蝕變：礦床蝕變類型主要為矽卡巖化，是有效的找礦標(biāo)志。

4）鐵帽：鐵帽是原生礦氧化帶的產(chǎn)物，往往呈褐色、桔紅色，風(fēng)化多為土狀、蜂窩狀，是找礦的地表直接標(biāo)志。

[1] 孫東. 米倉(cāng)山構(gòu)造帶構(gòu)造特征及中-新生代構(gòu)造演化[D].成都：成都理工大學(xué),2011.

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Geological Features and Ore Controls for the Shuimamen Fe Deposit in Nanjiang, Sichuan

LIU Lei YAN Bing LI Jian
（College of Earth Science， Chengdu University of Technology，Chengdu610059）

The Shuimamen Fe deposit in Nanjiang， Sichuan lies in the foreland fold-and-thrust zone between the Qinling orogenic belt and the Sichuan basin. This paper deals with geological features and ore controls for the Shuimamen Fe deposit. The study indicates that strata exposed in the ore district belongs to the Proterozoic Huodiya Group characterized by development of longitudinal cross faults and magmatism and skarnization and Fe orebodies are controlled by magmatic rock and fracture structure. The Fe deposit is a sedimentogenic metamorphic one.

Shuimamen Fe deposit； skarnization； ore control factor；Nan Jiang

P618.31

A

1006-0995（2015）03-0334-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.004

2014-05-08

資源勘查工程專業(yè)教育部卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)：13z002-07）；“卓越計(jì)劃”背景下資源勘查工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)與改革（編號(hào)：13JGZ16）

劉磊（1993-），男，四川樂山馬邊人，本科生，成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院資源勘查工程系（固礦）