福建龍巖馬坑鐵礦床深部找礦遠(yuǎn)景分析

謝家松

(福建省第八地質(zhì)大隊(duì)，龍巖，364012)

馬坑鐵礦勘探工作期間，眾多專家、學(xué)者進(jìn)行了諸多的專題研究與科研工作，“馬坑式”鐵礦在找礦理念上，形成了地層及沉積建造、巖漿巖建造、(航)磁異常三位一體找礦模型。筆者主要通過深部遠(yuǎn)景控制取得的地質(zhì)成果，對(duì)馬坑鐵礦區(qū)出露的地層、巖漿巖、磁異常等成礦地質(zhì)特征綜合分析*福建省第八地質(zhì)大隊(duì)，福建省龍巖市馬坑礦區(qū)鐵礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告，2007。，結(jié)合前期深部遠(yuǎn)景驗(yàn)證控制鉆孔，對(duì)礦床深部找礦潛力進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)位于武夷成礦帶以南武夷晚古生代坳陷區(qū)一級(jí)構(gòu)造單元中心地帶。區(qū)內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁，主要以加里東-印支期的造山作用、華力西-印支期的沉積作用、華力西期海底火山活動(dòng)為特征，晚侏羅(燕山期)巖漿噴發(fā)與侵入活動(dòng)、斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，斷裂構(gòu)造以北東-北北東向?yàn)橹?，次為北西向、東西向和近南北向。

區(qū)內(nèi)出露地層較完整，是泥盆紀(jì)—早三疊世地層的主要分布區(qū)，石炭—二疊紀(jì)發(fā)育最為完整，組成該區(qū)基底地層是早古生代淺變質(zhì)巖系。在石炭—二疊紀(jì)碎屑巖與碳酸鹽巖界面附近和火山巖夾層中，常形成“馬坑式”的鐵、錳、銅、鉛、鋅、銀、硫鐵礦等礦產(chǎn)，是閩西南地區(qū)的重要含礦層位，也是省內(nèi)最為重要的成礦位置。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)主要分布晚古生代地層，呈北東—南西向展布，一般傾向北西，石炭紀(jì)林地組、經(jīng)畬組，二疊紀(jì)船山組、棲霞組、文筆山組、童子巖組、翠屏山組等從東南往西北，從老至新依序展布，僅在東北邊緣，出露寒武—奧陶系淺變質(zhì)巖系(圖1)。

晚石炭世經(jīng)畬組—中二疊世棲霞組為該區(qū)的主要含礦層位，地表僅在馬坑礦區(qū)東、東南部出露，沉積物以碳酸鹽巖為主，少量火山碎屑巖、中基性火山巖和碎屑巖。

晚石炭世經(jīng)畬組：以淺海相硅鐵和鈣鐵沉積建造為主。下部發(fā)育石英磁鐵礦，中上部主要為透閃石磁鐵礦、透輝石磁鐵礦和石榴石磁鐵礦。礦體中見有石英巖化砂巖、硅質(zhì)巖、蝕變泥巖、流紋質(zhì)凝灰質(zhì)砂質(zhì)泥巖、安山玄武巖等夾層。

早二疊世船山組：以灰白色大理巖化石灰?guī)r為主，底部為主礦體上部的部分石榴石型磁鐵礦貯存層位，常見透鏡狀磁鐵礦小礦體。石灰?guī)r中常見縫合線構(gòu)造、黑色炭(泥)質(zhì)條帶、水平層理發(fā)育。底部石灰?guī)r常蝕變?yōu)槲◣r化大理巖。

中二疊世棲霞組：該石灰?guī)r以色深、含燧石結(jié)核和黑色泥巖雜質(zhì)較多，與色淺、質(zhì)較純的船山組區(qū)分。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于苦坑—崎瀨向斜的東南翼。區(qū)內(nèi)發(fā)育一組較緊密的不對(duì)稱次級(jí)背、向斜褶皺。褶皺軸向和斷裂走向主要呈北東或北北東向展布，控制主礦體貯存的形態(tài)和產(chǎn)狀。礦區(qū)的中西部，近南北向斷裂也較發(fā)育。

2.3 巖漿巖

燕山早期莒舟—大洋花崗巖體分布于礦區(qū)的東南和西部邊界之外，礦區(qū)正位于巖體的下凹處。分布較廣泛的輝長(zhǎng)輝綠巖和輝綠閃長(zhǎng)巖，穿插于主礦體及各時(shí)代地層中。

2.4 變質(zhì)作用

區(qū)內(nèi)蝕變礦化極為普遍，主要以矽卡巖化、磁鐵礦化為主，其次有大理巖化、角巖化、硅灰石化、黃鐵礦化、磁黃鐵礦化等。

2.5 磁異常特征

礦區(qū)1∶10 000高精度磁測(cè)圈定出△T磁異常大致以官僚坑—崎獺村北東向?yàn)榻?圖2)，在測(cè)區(qū)的西北段表現(xiàn)為正平穩(wěn)場(chǎng)，幅值在0～100 nT。在測(cè)區(qū)的東南段則表現(xiàn)為規(guī)模較大的正負(fù)伴生異常，大致以官寮坑—太保林為界，東南為正異常，西北為負(fù)異常。異常為北東走向的帶狀異常，南西端未閉合?！鱐磁異常長(zhǎng)度大于3 200 m，寬度800～2 300 m。

從高精度△T磁異常形態(tài)來看，磁性體規(guī)模較大，磁性體往深部延伸的可能性較大。深部驗(yàn)證的ZK7521、ZK7922等見礦鉆孔位于該磁異常的負(fù)異常中。說明磁異?；緸榈V致異常。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

馬坑礦區(qū)有大型規(guī)模的鐵礦床和后期疊加到中型規(guī)模的鉬礦2種。該次只論述鐵礦床。鐵礦由磁鐵礦主礦體(下稱主礦體)和小礦體組成。磁鐵礦主要貯存在晚石炭世經(jīng)畬組-中二疊世棲霞組中。

3.1.1 主礦體

主礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，沿傾向延伸方向連續(xù)性較好，產(chǎn)狀較穩(wěn)定。主礦體的形態(tài)特征與地層相吻合，僅局部受后期巖脈等破壞影響，貯存于晚石炭世經(jīng)畬組中。主體礦目前控制總長(zhǎng)度約4 000 m，沿傾向延伸已控制至標(biāo)高-550 m附近；其寬度、延伸均數(shù)百米至一千多米，平均厚度數(shù)十米。礦體規(guī)模大，礦體由北東往南西埋深更大，沿走向從北東往南西略有傾伏。

經(jīng)驗(yàn)證，主礦體在正負(fù)零米標(biāo)高以下沿走向、傾向延伸連續(xù)穩(wěn)定，具有較好的連續(xù)性。礦體走向北東40°～45°，傾向北西，傾角35°～40°。主礦體厚度沿走向、傾向均有變化，F(xiàn)2斷層上盤(南東)厚、下盤(北西)薄，背、向斜軸部厚，翼部薄。沿走向自北東81～61線，厚度逐漸增大，南西61～54線由厚變薄至尖滅趨勢(shì)，84～95線稍有增厚；沿傾向自南東往北西總的趨勢(shì)是由厚變薄。

3.1.2 小礦體

區(qū)內(nèi)小礦體有近170個(gè)，多以透鏡狀或似層狀貯存于船山—棲霞組石灰?guī)r中，其頂?shù)装逡话銥榇罄韼r、石灰?guī)r，或交代這類巖石的矽卡巖。長(zhǎng)度一般數(shù)十米至二百米，寬度、延伸(傾向)數(shù)十米至五百多米，厚度數(shù)米至十幾米。

3.2 磁鐵礦貯存層位

馬坑礦區(qū)磁鐵礦體主要產(chǎn)于晚石炭世經(jīng)畬組—中二疊世棲霞組中。主礦體產(chǎn)于晚石炭世經(jīng)畬組中，其底板多為林地組；小礦體貯存層位主要在主礦體之上的船山組下部的石灰?guī)r中，少量貯存于棲霞組石灰?guī)r中(圖3)。

3.3 礦物組合及礦石類型

礦石的金屬礦物成分較單一，以磁鐵礦為主，次為赤鐵礦和后期熱液疊加的輝鉬礦等硫化物。脈石礦物主要為石英、次透輝石-鈣鐵輝石、鈣鐵榴石、透閃石等。

根據(jù)礦石的礦物組合特征，主礦體自下而上可劃分為4種主要礦石自然類型，石英型磁鐵礦、透閃石型磁鐵礦、透輝石型磁鐵礦、石榴石型磁鐵礦。小礦體以透輝石型、石榴石型的磁鐵礦為主。上述各類型磁鐵礦所包括的各種主要、次要礦石(表1)。

3.4 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

馬坑鐵礦的礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造種類雖然繁多，但主次分明，規(guī)律性較明顯。各類型礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造(表2)。

3.5 成礦作用及成礦物質(zhì)來源

3.5.1 成礦作用

(1)該區(qū)經(jīng)歷短暫的海退過程，以林地組碎屑巖頂部的風(fēng)化剝蝕，完成地表含鐵質(zhì)成分巖石風(fēng)化剝蝕的初步富集。之后是海侵過程，開始接受沉積，接受了海底火山噴發(fā)所帶來的鐵質(zhì)和地表含鐵質(zhì)成分的風(fēng)化剝蝕物的沉積。

表1 馬坑鐵礦礦石類型歸類

(2)完成上述鐵礦原始沉積后，遭遇花崗巖類及輝綠巖類的多次侵入帶來的大量熱液，使原始沉積的巖(礦)層發(fā)生強(qiáng)烈的熱力變質(zhì)作用。

(3)莒舟—大洋花崗巖的侵入，帶來了大量Mo、Pb、Zn、 Sn等元素，巖(礦)石再次發(fā)生蝕變、礦化作用，礦石礦物進(jìn)一步疊加改造，鐵質(zhì)進(jìn)一步活化、轉(zhuǎn)移、富集成礦。

3.5.2 成礦物質(zhì)來源

(1)閩西南地區(qū)地層至今未發(fā)現(xiàn)富含鐵質(zhì)的層位，不可能在一段時(shí)期內(nèi)風(fēng)化剝蝕，并提供大量鐵質(zhì)，所以說陸源提供的鐵質(zhì)應(yīng)該是很少的。此外，輝綠巖類有矽卡巖化、褪色，局部磁鐵礦化。經(jīng)褪色及矽卡巖化可提供小部分鐵質(zhì)。

(2)馬坑鐵礦主礦體嚴(yán)格受層位控制，在時(shí)空分布上與火山巖密切伴生，主礦體附近有火山巖存在，或在主礦體中夾火山巖夾層，同時(shí)在火山巖中普遍存在細(xì)碎屑狀、塵埃狀磁鐵礦，一般呈定向排列，構(gòu)成條帶狀構(gòu)造。在磁鐵礦中出現(xiàn)團(tuán)塊狀碧玉殘留等。所以說火山噴發(fā)作用是馬坑鐵礦成礦物質(zhì)的主要來源。

(3)海底火山噴發(fā)活動(dòng)不僅從深部帶來大量的成礦物質(zhì)——鐵質(zhì)，還帶來大量熱能和化學(xué)性質(zhì)活潑的流體，使分散在巖石中的物質(zhì)發(fā)生活化、轉(zhuǎn)移、富集，為鐵礦形成提供一定的物質(zhì)來源[1-4]。

3.6 礦床成因及找礦標(biāo)志

3.6.1 礦床成因

通過該次工作，結(jié)合分析前人研究成果，認(rèn)為馬坑鐵礦是在漫長(zhǎng)的海底火山活動(dòng)中在火山噴發(fā)的間歇期大量噴氣(液)熱泉活動(dòng)，帶出富含鐵的成礦元素的揮發(fā)混合物(FeCl3、FeCl2、FeF3、FeF2、CO2、FCl、H2O)，并改變了海水的Eh值、pH值，使鐵在特定的古地理環(huán)境、構(gòu)造條件中沉積成礦。

(1)馬坑鐵礦體無論是主礦體還是小礦體，其空間分布(產(chǎn)于一定層位)、形態(tài)(層狀)、產(chǎn)狀(與圍巖一致)、礦石礦物組合、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦石化學(xué)組分、成礦沉積建造等特征和變化規(guī)律均顯示出明顯的沉積(火山沉積)成礦特征。

(2)馬坑礦區(qū)華力西期火山巖的形成時(shí)間、空間分布、巖性特征與鐵礦床的形成具明顯的一致性。鐵礦主要物質(zhì)來源于火山作用，此規(guī)律不是局部的，在區(qū)域上也一致，說明火山巖與鐵礦床形成有著不可分割的關(guān)系。

(3)石英型磁鐵礦中的黑色、綠色團(tuán)塊狀碧玉殘留中鐵含量3%～10%，鐵質(zhì)以極細(xì)小的云霧狀磁鐵礦分布于玉髓中，見膠環(huán)狀構(gòu)造。前人在ZK615提取的碧玉樣品經(jīng)提純做化學(xué)分析結(jié)果，也證實(shí)是火山沉積產(chǎn)物。

(4)海相火山沉積型鐵礦與海相陸源沉積型鐵礦的礦石物質(zhì)組分有明顯的差別。海相陸源沉積型鐵礦SiO2明顯偏低，P2O5、Al2O3含量高，低硅、高鋁、高磷是海相陸源沉積型鐵礦的特征；相反，海相火山沉積型鐵礦SiO2含量較高，海相火山沉積型鐵礦Al2O3與P2O5含量比海相陸源型低得多，馬坑鐵礦與海相火山沉積型鐵礦一樣具高硅、低鋁、低磷特點(diǎn)。

(5)陸源沉積型鐵礦中Ti與V的含量比值一般為1.33～10.9，火山沉積建造中Ti與V的含量比值則高達(dá)25～85。馬坑鐵礦比值大于56，也反映其具海相火山沉積。研究表明火山沉積型磁鐵礦的標(biāo)型元素為Ge，馬坑鐵礦磁鐵礦單礦物Ge平均含量為0.001 2%～0.001 26%，表明其與海底火山沉積有關(guān)。

綜上所述，認(rèn)為“馬坑式”鐵礦床為海相火山的物質(zhì)來源(鐵)，化學(xué)沉積的方式成礦，后期的熱液疊加改造。即海相火山沉積-改造型礦床。

3.6.2 找礦標(biāo)志

(1)馬坑礦區(qū)鐵礦床中礦體嚴(yán)格受地層層位的控制。含礦層位主要為晚石炭世經(jīng)畬組，次為船山組、棲霞組。因此，石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層是主要的找礦標(biāo)志。

(2)主礦體與華力西期的火山巖關(guān)系密切。因此，石炭紀(jì)地層中火山巖的存在也是很好的找礦標(biāo)志，尤其是碎屑巖夾火山巖、灰?guī)r透鏡體沉積建造的相帶是礦體貯存極為有利的地段。

(3)含礦層位及其附近巖漿巖的侵入，可以形成熱液交代型的鐵礦，圍巖蝕變以矽卡巖化為特征，組合為透輝石-石榴石矽卡巖帶等，在一定程度上是尋找礦體的有利標(biāo)志。

(4)礦體形成后受后期改造作用，使原礦床產(chǎn)生錯(cuò)位、磁化、矽卡巖化于上覆地層成礦(鐵帽)，也是很好的標(biāo)志。

(5)磁異常表現(xiàn)為低背景中的高值異常等是尋找隱伏礦體標(biāo)志。

4 深部找礦前景分析

(1)從深部遠(yuǎn)景控制工程成果看，區(qū)內(nèi)童子巖組下覆蓋的晚石炭世經(jīng)畬組—中二疊世棲霞組的碳酸鹽巖含礦層位保持完整，馬坑礦區(qū)主礦體沿(北西)傾向延伸方向連續(xù)性較好，且具褶皺軸部變厚的特點(diǎn)。因受當(dāng)時(shí)勘探技術(shù)的限制，勘探深度限于零米標(biāo)高以上，對(duì)零米標(biāo)高以下至礦體下延邊界未作控制了解。

(2)該區(qū)1∶10 000高精度△T磁異常呈北東向(與控制礦體走向吻合)，異常規(guī)模大，正負(fù)伴生的異常平穩(wěn)而連續(xù)。從△T磁異常形態(tài)來看，磁性體規(guī)模大，磁形態(tài)往深部延伸的可能性較大。驗(yàn)證見礦良好的ZK7521、ZK7922等都位于負(fù)異常中。基本上，可以認(rèn)為礦體的富集、保存情況和磁異常分布的范圍基本吻合。

(3)深部遠(yuǎn)景控制仍未直接控制到主礦體下延邊界，受F21、F11斷層的破壞影響，施工的ZK7529、ZK8721均揭露到晚石炭世經(jīng)畬組—中二疊世棲霞組含礦層位。受構(gòu)造影響，未直接揭露到磁鐵礦體，但井中三分量磁測(cè)結(jié)果均顯示其旁側(cè)存在異常。ZK7529井中三分量磁測(cè)解譯結(jié)果顯示在孔深1 167 m往南35 m處有磁性體的存在；ZK8721井中三分量磁測(cè)推斷在孔深730～760 m處可能為含磁性的礦化層，且破碎帶中常有磁鐵礦角礫。

(4)近期，天山礦業(yè)在F11斷層?xùn)|側(cè)施工的ZK917揭露主礦體厚度達(dá)60.58 m，進(jìn)一步證實(shí)了區(qū)內(nèi)找礦潛力。

(5)從現(xiàn)有鉆孔見礦情況，結(jié)合磁異常特征分析，目前區(qū)內(nèi)深部找礦方向比較明朗的區(qū)域是以ZK7529、ZK8322(揭露厚30 cm的磁鐵礦，其頂?shù)装鍨檩x綠巖，推測(cè)原磁鐵礦體被輝綠巖脈侵蝕)為邊界，延伸到93線的東南側(cè)一帶是礦體貯存最有利的地帶。按磁異常強(qiáng)度推測(cè)，在負(fù)異常西北側(cè)等值線-400 m以東南范圍內(nèi)，見礦可能性極大。

(6)正負(fù)地磁異常的零界值附近的ZK7924在孔深944.13 m處，石灰?guī)r與下部黑云母花崗巖為斷層接觸，主要控礦層位經(jīng)畬組被斷失。因此，ZK7924西北側(cè)大面積二疊紀(jì)煤系地層覆蓋區(qū)下，有相同的晚石炭世經(jīng)畬組—中二疊世棲霞組含礦層位，不能因ZK7924未揭露到礦體而給予否認(rèn)(因斷層致使目標(biāo)層缺失)，下一步工作仍可考慮繼續(xù)驗(yàn)證少量鉆孔，可能取得突破性進(jìn)展。

5 結(jié)語(yǔ)

利用“馬坑式”鐵礦在找礦理念上形成的地層及沉積建造、巖漿巖建造、(航)磁異常三位一體找礦模型。結(jié)合深部遠(yuǎn)景控制取得的地質(zhì)成果，對(duì)區(qū)內(nèi)地層、巖漿巖、磁異常等成礦地質(zhì)特征綜合分析，區(qū)內(nèi)深部及近外圍仍是尋找與海相(火山)沉積-改造型有關(guān)的“馬坑式”鐵礦的有利地區(qū)，找礦潛力較佳。今后勘查時(shí)，以官僚坑—崎獺村東北方向?yàn)榻纾谄鋿|南側(cè)開展勘查工作(北部仍可考慮繼續(xù)驗(yàn)證少量鉆孔)，見礦可能性極大，預(yù)期可新增資源量近億噸。

本文是在省地勘專項(xiàng)資金項(xiàng)目“龍巖馬坑外圍鐵礦石巖坑礦區(qū)普查”報(bào)告資料的基礎(chǔ)上總結(jié)而成。

1 林東燕. 閩西南地區(qū)晚古生代—三疊紀(jì)構(gòu)造演化與鐵多金屬礦成礦規(guī)律研究.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)博士論文， 2011.

2 王文斌，季紹新，邢文臣，等. 閩西南地區(qū)馬坑式鐵礦成因問題的探討.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所文集(3)，1981.

3 康叢軒，宗雯，劉曉文.福建馬坑矽卡巖型鐵礦床成礦模式.有色金屬(礦山部分)，2013.

4 謝家亨，許超南，王文桂，等. 福建省龍巖市馬坑鐵礦床地質(zhì)特征及成礦地質(zhì)條件.礦床專著——黑色金屬礦產(chǎn)， 1986，14.