福建大田華溪礦區(qū)鐵多金屬礦地質(zhì)特征及成因探討

黃惠森

(福建省閩西地質(zhì)大隊(duì)，三明，365001)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

華溪鐵多金屬礦區(qū)成礦構(gòu)造位于閩西南成礦帶(Ⅲ2)大田—龍巖成礦亞帶(Ⅳ23)的北部。位于太華—長(zhǎng)塔復(fù)式背斜的西翼，也是太華巖體的西邊緣接觸帶。出露有石炭紀(jì)和中二疊世—早三疊世地層，前者為林地組淺變質(zhì)石英砂巖、石英砂礫巖；后者為中二疊世含鐵多金屬礦-石灰?guī)r-(含煤)碎屑巖建造。礦體主要貯存于中二疊世石灰?guī)r-硅質(zhì)巖建造中。燕山期侵入巖與鐵礦關(guān)系密切，為區(qū)內(nèi)成礦提供熱力與熱液，并使含礦層位的礦質(zhì)形成矽卡巖型礦床[1]，形成鷓鴣崎、湯泉、華溪等鐵多金屬礦(圖1)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

地層主要有早石炭世林地組，中二疊世棲霞組、文筆山組、童子巖組，晚二疊世翠屏山組，早三疊世溪口組(圖2)。

林地組：呈條帶狀北東向展布。受局部弱變質(zhì)影響為一套淺變質(zhì)巖系，巖性為淺灰、灰白色變質(zhì)石英砂巖、砂礫巖組合，呈厚層狀-塊狀，碎屑成分以石英為主。

棲霞組：斷續(xù)出露于斷層F0之上，呈北北東向長(zhǎng)條狀、透鏡狀展布，出露寬為10～40 m。巖性以硅質(zhì)巖、石灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r為主，夾有變質(zhì)粉砂巖、角礫巖等，局部矽卡巖化，見(jiàn)有鈣鐵輝石、鈣鐵石榴石、透閃石等交代礦物。為區(qū)內(nèi)主要的含鐵多金屬礦層位，厚度不均，一般小于100 m。巖層產(chǎn)狀較緩，層理不清，局部地段直接出露褐鐵礦或磁鐵礦體。礦區(qū)深部ZK45401、ZK50601等皆有揭露棲霞組，巖性為灰色層狀結(jié)晶灰?guī)r、微晶灰?guī)r。經(jīng)鉆孔巖芯取樣分析，有用組分為CaO，品位為49.63%；主要有害成分為MgO、fSiO2，含量分別為1.74%、4.46%。

文筆山組：巖性以灰色泥巖、粉砂巖為主，局部夾細(xì)砂巖，呈薄層狀，水平層理發(fā)育。該地層以斷塊形式出現(xiàn)，其下伏為棲霞組，上覆為童子組。

童子巖組：分布在區(qū)內(nèi)中部，可分三個(gè)段，第一、三段為含煤段，第二段為泥巖段，常含磷鐵質(zhì)結(jié)核。第一段巖性為深灰、灰黑色粉砂巖，砂質(zhì)泥巖互層夾泥巖、細(xì)砂巖和煤層，較穩(wěn)定可采煤層3層，不穩(wěn)定局部可采煤層7層；第二段為灰色薄層砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖夾細(xì)砂巖，局部含透鏡狀黃鐵礦結(jié)核，含較豐富海相動(dòng)物化石，不含煤；第三段巖性為深灰色、灰色薄層砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾細(xì)砂巖及煤層,其中底部有1層煤層為較穩(wěn)定可采煤層，2層煤層為局部可采。與下伏文筆山組呈斷層接觸。

翠屏山組：覆蓋于童子巖組之上。下部巖性以泥質(zhì)巖為主，夾少量砂質(zhì)巖。泥質(zhì)巖呈淺灰色，風(fēng)化后呈土黃色，呈中厚層狀，局部見(jiàn)水平層理，含少量大羽羊齒、瓣輪葉、蕉羊齒、櫛羊齒、楔葉化石，及少量植物碎片、碎屑化石，其中見(jiàn)有較多橢球狀結(jié)核，含較多星散狀、團(tuán)塊狀菱鐵質(zhì)鮞粒。砂質(zhì)巖呈薄-中層狀，主要成分為石英，硅質(zhì)膠結(jié)。上部巖性以中-細(xì)粒石英砂巖為主，主要成分為石英，碎屑呈次棱角狀。風(fēng)化后呈灰白色，中-中厚層狀，分選性中等，硅質(zhì)膠結(jié)為主，巖石致密堅(jiān)硬，地貌上常形成陡壁。與下伏童子巖組第三段呈斷層接觸。

早三疊世溪口組：巖性為淺海相鈣質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖夾泥灰?guī)r、硅質(zhì)巖。呈灰色、青灰色，風(fēng)化后呈淺黃色、褐黃色。呈薄-中層狀，水平層理發(fā)育，含有真形蛤、海扇、克氏蛤等海相動(dòng)物化石。與下伏翠屏山組呈斷層接觸。

2.2 構(gòu)造

2.2.1 褶皺

區(qū)內(nèi)褶皺較發(fā)育，主要為太華—長(zhǎng)塔復(fù)式背斜[2]，呈北北東向10°延展，樞紐向南西傾伏。核部以林地組-童子巖組為主，局部見(jiàn)有桃子坑組、船山組、棲霞組、文筆山組等，兩翼依次出露有翠屏山組、長(zhǎng)興組、溪口組等。核部北端為燕山期巖體侵入。兩翼地層傾角一般為20°～30°，其兩翼次級(jí)褶曲發(fā)育，常見(jiàn)倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，個(gè)別轉(zhuǎn)折端呈尖棱狀延伸數(shù)十米。該背斜對(duì)煤、石灰?guī)r及鐵多金屬礦等控制較為明顯。

2.2.2 斷層

區(qū)內(nèi)主要發(fā)育4條拆離構(gòu)造，分別表現(xiàn)為林地組與棲霞組、棲霞組與童子巖組、童子巖組與翠屏山組、童子巖組第二和第三段與童子巖組第一段，各條拆離構(gòu)造均表現(xiàn)為地層界線不協(xié)調(diào)及地層缺失。

F0斷層：走向北西，傾向南西，傾角21°～59°，貫穿整個(gè)礦區(qū)，該斷層寬度一般為40～80 m，最寬可達(dá)125 m，局部具歸并、分叉現(xiàn)象，是該區(qū)主要控礦構(gòu)造(圖3)。斷層主要由褐鐵礦化矽卡巖、褐鐵礦化構(gòu)造角礫巖組成，角礫成分以泥巖、粉砂巖、硅質(zhì)巖為主，膠結(jié)物為次生微粒石英、褐鐵礦等。此外還見(jiàn)矽卡巖、硅質(zhì)巖、石英巖等成分的碎裂巖。角礫具一定的定向排列。

F1斷層：地表出露于礦區(qū)西部，斷層傾向西，傾角15°～35°，斷面具波狀起伏。斷層上盤(pán)為童子巖組，下盤(pán)為棲霞組、文筆山組。由于地層缺失，常常與F0斷層交并出現(xiàn)。

F2斷層：地表出露礦區(qū)西部及北部。斷層總體傾向南南西，傾角35°～50°，局部較陡，斷面具波狀起伏。斷層上盤(pán)為翠屏山組，下盤(pán)為童子巖組。

F3斷層：地表出露于礦區(qū)西部，斷層總體傾向西，傾角10°～35°，斷面具波狀起伏。斷層上盤(pán)為童子巖組第三段、第二段，下盤(pán)為童子巖組第二段、第一段。該斷層對(duì)煤系和主要煤層影響較大。

逆斷層主要見(jiàn)于礦區(qū)西北部，經(jīng)ZK50601在深部揭露證實(shí)逆斷層的存在，主要表現(xiàn)為F0斷層的斷面具波狀起伏，即為地表未出露F4斷層，深部歸并于F2斷層。斷層總體傾向西，傾角30°～40°。斷層上盤(pán)為棲霞組、林地組，下盤(pán)為文筆山組、棲霞組。并錯(cuò)開(kāi)F0斷層，出現(xiàn)了棲霞組、林地組及含礦層位在ZK50601的重復(fù)現(xiàn)象，對(duì)鐵多金屬礦有著錯(cuò)動(dòng)、破礦作用。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖活動(dòng)主要為燕山期，并持續(xù)整個(gè)燕山期，東部出露有太華巖體，東北部出露湯泉巖體，巖性分別為燕山早期正長(zhǎng)花崗巖和燕山晚期花崗閃長(zhǎng)巖[3]。區(qū)內(nèi)地表巖漿巖不甚發(fā)育，僅零星出露透鏡狀花崗斑巖，深部偶見(jiàn)輝綠巖，沿?cái)鄬訋С拭}狀產(chǎn)出。

太華巖體：見(jiàn)于礦區(qū)的東部，主要巖性為中-細(xì)粒黑云母正長(zhǎng)花崗巖，存在邊緣相及過(guò)渡相。邊緣相為細(xì)粒結(jié)構(gòu)，并見(jiàn)有硅化等蝕變，代表了侵入體經(jīng)歷了冷凝結(jié)晶過(guò)程；過(guò)渡相為中-細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，并見(jiàn)少量斑晶。

湯泉巖體：見(jiàn)于礦區(qū)的東北部，主要巖性為中-細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖，有邊緣相及過(guò)渡相。邊緣相為細(xì)粒結(jié)構(gòu)，并見(jiàn)有硅化等蝕變，代表了侵入體經(jīng)歷了冷凝結(jié)晶及蝕變過(guò)程。過(guò)渡相為中-細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，見(jiàn)少量斑晶。巖體邊緣見(jiàn)強(qiáng)烈定向排列形成的原生片麻狀構(gòu)造。

花崗斑巖：主要出露于礦區(qū)中部，呈透鏡狀產(chǎn)出，具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶成分主要為長(zhǎng)石、石英，粒徑為1～5 mm，基質(zhì)為長(zhǎng)英質(zhì)，呈微細(xì)粒結(jié)構(gòu)。

2.4 蝕變特征

圍巖蝕變主要有兩類(lèi)，即矽卡巖化和巖體有關(guān)的蝕變。蝕變主要有矽卡巖化、硅化等。矽卡巖化分布較廣泛，具有明顯的分帶性，自內(nèi)而外為矽卡巖化花崗閃長(zhǎng)巖帶→綠簾石矽卡巖帶→透輝石矽卡巖帶→矽卡巖化大理巖帶(或矽卡巖化鈣質(zhì)粉砂巖帶)→大理巖或鈣質(zhì)粉砂巖帶。交代礦物主要為透輝石、透閃石等，局部有陽(yáng)起石、綠簾石等。硅化見(jiàn)于湯泉巖體的外接觸帶，硅化以石英細(xì)脈或較大的脈體分布為主。

2.5 1∶1萬(wàn)高精度磁異常

區(qū)內(nèi)大致可分為3個(gè)磁場(chǎng)帶13個(gè)磁異常。西北部為正磁場(chǎng)帶，磁場(chǎng)ΔT變化范圍50～100 nT；南部為負(fù)磁場(chǎng)帶，磁場(chǎng)ΔT變化范圍為-100～0 nT；礦區(qū)東部沿F0、F1斷裂帶分布的磁異常帶，磁場(chǎng)ΔT變化范圍為-300～300 nT，磁場(chǎng)表現(xiàn)雜亂，多呈鋸齒狀跳躍。

對(duì)礦區(qū)磁異常進(jìn)行化極延拓處理，經(jīng)上延200 m剝離淺部異常后，可見(jiàn)測(cè)區(qū)中部有一等軸狀正負(fù)異常帶，其走向分布與F0斷裂帶基本一致。從磁測(cè)上延結(jié)果看，推測(cè)F0斷裂具有較大的傾向延伸，顯示深部具有較好找礦前景。經(jīng)ZK50601對(duì)磁異常進(jìn)行深部驗(yàn)證，在孔深684.71～689.22 m處見(jiàn)一層鐵多金屬礦體(圖4)。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

華溪礦區(qū)目前發(fā)現(xiàn)礦體2個(gè)，編號(hào)分別為Ⅱ-4低品位鐵礦體、Ⅱ-2磁鐵礦礦體。礦體總體產(chǎn)于F0破碎帶中，剖面上呈透鏡-似層狀，總體走向北西310°～346°，傾向南西，傾角21°～49°。其頂板巖性為棲霞組碎裂巖或灰?guī)r，底板為林地組變質(zhì)石英砂(礫)巖。礦體形態(tài)特征(表1)。

表1 華溪礦區(qū)鐵礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模

3.2 礦石特征

磁鐵礦礦石呈粒柱狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石由脈石礦物和金屬礦物組成。金屬礦物成分主要為磁鐵礦，呈團(tuán)塊-稠密浸染狀分布在脈石礦物中。并交代溶蝕脈石礦物或沿脈石礦物裂隙充填。脈石礦物成分主要為透輝石，其次為綠簾石，透輝石呈柱狀、粒狀，被磁鐵礦、綠簾石交代。

4 礦床成因初探

4.1 成礦地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)出露地層自老到新有石炭世林地組，二疊世棲霞組、文筆山組、童子巖組、翠屏山組。其中石炭世—中二疊世沉積的含鐵多金屬礦物質(zhì)，經(jīng)區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為燕山期巖漿活動(dòng)作用，即為燕山期侵入巖太華巖體及湯泉巖體。巖體與鐵礦關(guān)系密切，為成礦提供熱力與熱液[4]，使F0及其矽卡巖的礦質(zhì)形成鐵多金屬礦床。

4.1.1 圍巖條件

礦體貯存于林地組與棲霞組的接觸帶(矽卡巖)，棲霞組的巖性以石灰?guī)r為主，石灰?guī)r化學(xué)成分鈣含量高，鎂含量低，經(jīng)過(guò)接觸交代，形成石榴石、透輝石矽卡巖。據(jù)國(guó)內(nèi)矽卡巖鐵礦床的研究，鐵礦與鎂矽卡巖(透輝石矽卡巖等)關(guān)系密切。

4.1.2 構(gòu)造條件

該區(qū)成礦構(gòu)造受區(qū)域北東向構(gòu)造控制，與成礦關(guān)系密切的湯泉花崗閃長(zhǎng)巖體沿北北東向的太華背斜軸部附近侵入，形態(tài)、產(chǎn)狀受背斜軸部及次級(jí)裂隙控制。鐵多金屬礦體產(chǎn)狀受林地組與棲霞組石灰?guī)r接觸面控制。礦體底板界面與接觸面產(chǎn)狀基本一致。

F0斷層為該區(qū)重要的控礦構(gòu)造，其上盤(pán)主要為棲霞組，是矽卡巖和鐵多金屬礦體的貯存空間，下盤(pán)主要為林地組。

4.1.3 巖體條件及鐵質(zhì)來(lái)源

燕山期巖體與礦化關(guān)系密切，為成礦母巖。巖體中堿質(zhì)尤其是Na2O含量較高，而鐵質(zhì)(Fe2O3+Fe3O4)含量較低，和國(guó)內(nèi)與鐵礦有關(guān)的侵入巖富鈉貧鐵的特征相似，表明鐵礦與花崗閃長(zhǎng)巖體有內(nèi)在的成因聯(lián)系。自巖體中心往接觸帶，鐵質(zhì)含量有規(guī)律地遞減，至矽卡巖顯著增高，在石灰?guī)r地段明顯降低。說(shuō)明巖石在變質(zhì)交代過(guò)程中，鐵質(zhì)向矽卡巖方向遷移，是鐵礦形成的主要鐵質(zhì)來(lái)源。

4.2 礦床成因

通過(guò)對(duì)比華溪、鷓鴣崎和湯泉鐵多金屬礦區(qū)地質(zhì)特征和成礦地質(zhì)條件分析對(duì)比(表2)，筆者認(rèn)為華溪鐵多金屬礦區(qū)屬于矽卡巖型礦床[5]。與湯泉鐵礦床基本一致，即礦體貯存于巖體與棲霞組石灰?guī)r接觸帶矽卡巖中，在燕山期的巖漿構(gòu)造作用過(guò)程中形成礦體，總體產(chǎn)狀與接觸面產(chǎn)狀基本一致。鐵礦體與矽卡巖在成因、時(shí)間、空間上關(guān)系密切[6]。在成因上，燕山期巖體為成礦母巖，在成巖過(guò)程中，尤其是在堿質(zhì)交代過(guò)程中，鐵質(zhì)大量析出，向矽卡巖方向遷移，是鐵礦最重要的鐵質(zhì)來(lái)源。在時(shí)間上，鐵礦化是矽卡巖形成過(guò)程中的一個(gè)階段，形成時(shí)間略晚于透輝石、石榴石。鐵礦的交代結(jié)構(gòu)極發(fā)育，常呈浸染狀、細(xì)脈狀，不規(guī)則網(wǎng)脈狀交代矽卡巖，隨著礦化強(qiáng)度的增大，鐵礦在矽卡巖中所占比例增加，矽卡巖礦物相應(yīng)減少，逐漸過(guò)渡為致密塊狀的鐵多金屬礦石。礦體形成后，尚有少量石榴石、透閃石、綠簾石、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、方解石等晚期矽卡巖-熱液期礦物生成，構(gòu)成了完整的矽卡巖礦化階段。在空間上，鐵礦體是矽卡巖的一個(gè)組成部分。綜上所述，認(rèn)為礦床屬與燕山期巖體有關(guān)的矽卡巖型礦床。

表2 湯泉、鷓鴣崎和華溪礦區(qū)礦床特征對(duì)比

注：華溪礦區(qū)選擇506線進(jìn)行定量反演，推測(cè)300～500 m有磁性體存在。

5 結(jié)語(yǔ)

華溪礦區(qū)出露早石炭—中二疊世地層，燕山期巖體(太華巖體)發(fā)育于礦區(qū)東部，拆離斷層(F0)縱貫整個(gè)礦區(qū)，中二疊世棲霞組石灰?guī)r(矽卡巖)見(jiàn)于(F0)構(gòu)造帶上。其次磁異常主要表現(xiàn)為低緩正負(fù)異常，與湯泉、鷓鴣崎等礦區(qū)具有相似的成礦地質(zhì)條件。經(jīng)過(guò)前期地質(zhì)找礦工作，區(qū)內(nèi)地表圈定2個(gè)礦體，并在傾向延伸上均有鉆孔深部驗(yàn)證控制，具有較好找礦前景。

本文是福建省大田湯泉外圍鐵礦調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目的成果之一，是集體勞動(dòng)成果，在成文過(guò)程中得到邱盛安、李昭升兩位高級(jí)工程師悉心指導(dǎo)，承蒙福建省地質(zhì)調(diào)查研究院陳潤(rùn)生高級(jí)工程師審閱并提出寶貴的修改意見(jiàn)，在此一并表示感謝!

1 石禮炎，朱熙道，葉允鈞，等.福建省主要礦產(chǎn)的成礦特征與分布規(guī)律.福建地質(zhì)，1991，10(2).

2 地礦部福建地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局.福建省地質(zhì)圖(1∶500000)說(shuō)明書(shū)．福州：福建省地圖出版社，1998.

3 鄭聲儉，嚴(yán)炳銓?zhuān)S泉禎，等.福建省侵入巖巖石譜系單位劃分.廈門(mén)大學(xué)出版社，2000.

4 石禮炎，高天均，張克堯，等.福建省與巖漿活動(dòng)有關(guān)的礦床成礦系列研究.福建地質(zhì)，1996，15(1).

5 翟裕生，彭潤(rùn)民，王建平，等.成礦系列的結(jié)構(gòu)模型研究.高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，2003，9(4).

6 陳毓川，王登紅，朱裕生，等.中國(guó)成礦體系與區(qū)域成礦評(píng)價(jià).北京：地質(zhì)出版社，2007.