矽卡巖型鐵礦的成礦地質(zhì)特征及成因綜述

馬健飛 胡永亮 李仁杰

摘要：矽卡巖型鐵礦是國內(nèi)主要的富鐵礦床，約占全部富鐵礦含量的50%，經(jīng)濟效益好。因此，對矽卡巖鐵礦礦床的研究具有重要的找礦意義。本文通過對國內(nèi)外矽卡巖型鐵礦床資料的整理，總結(jié)了矽卡巖型鐵礦的成礦地質(zhì)特征，矽卡巖型鐵礦的巖漿巖條件，矽卡巖型鐵礦的圍巖條件和圍巖蝕變特征，并且對其物質(zhì)來源、成礦過程、不同板塊構(gòu)造條件下礦床成因做了相關(guān)介紹。

關(guān)鍵詞：矽卡巖型鐵礦；地質(zhì)特征；礦床成因

Abstract： Skarn type iron ore deposit is the main rich iron ore deposit in China，which accounts for about 50% of the total content . Because of the good economic benefits， the study of skarn ore deposits have important prospecting significance.In this paper，we have collected skarn type iron ore deposit materials in China and abroad.We are going to summary the ore-forming geological characteristics ， magmatic rocks conditions，the conditions of surrounding rock and wall rock alteration characteristics of skarn type iron ore.Besides，we will make some introduce related about material source， mineralization process， and genesis of the skarn type iron ore deposit.

Key words： Skarn type iron ore； Geological characteristics； Genesis

礦與我們的生活緊密相關(guān)，根據(jù)鐵礦床的地質(zhì)背景、地質(zhì)特征和地質(zhì)條件，把鐵礦床分為巖漿型鐵礦床、火山巖型鐵礦床、熱液型鐵礦床、矽卡巖（又稱接觸交代成因）型鐵礦床、沉積變質(zhì)型（BIF）鐵礦床、沉積型鐵礦床、風化淋濾型鐵礦床和其他類型的鐵礦床，共8個大類[1]。在國內(nèi)鐵礦中，貧礦居多，富礦僅占5%左右，其中，矽卡巖型富鐵礦已探明儲量約占全部富礦60%，是國內(nèi)重要的富鐵礦。矽卡巖型鐵礦的地質(zhì)特征如下：

1. 地質(zhì)特征

1.1 侵入巖條件

矽卡巖型鐵礦形成與巖漿演化過程中析出的含礦熱液密不可分，具有決定性作用，與接觸交代鐵礦有關(guān)的侵入體有中酸性侵入體、中性侵入體、偏基性侵入體，對國內(nèi)57個典型矽卡巖鐵礦床進行研究后發(fā)現(xiàn)，中酸性侵入體與礦床的形成關(guān)系最為密切（表1），其次為中性侵入體，具有成礦專屬性。

上表中對成礦最有利的是閃長巖一二長巖類巖體，其次為花崗巖類巖體，這些巖體共有特征為堿值（K、Na）含量偏高。侵入體的地質(zhì)時代主要為燕山期，同時也有印支期和海西期，巖相上中淺成相偏多，少數(shù)為深成相，與處于褶皺帶的花崗巖和寒武紀地層的邊緣混合巖化有關(guān)。生產(chǎn)實踐表明，侵入體的形態(tài)和侵入接觸關(guān)系對找礦有著指導(dǎo)意義，利用侵入體的形態(tài)、成礦專屬性和侵入接觸特征來預(yù)測矽卡巖鐵礦體的產(chǎn)出。在國內(nèi)，矽卡巖鐵礦除具有成礦專屬性以外，與不同侵入體所形成礦床分布也有一定的規(guī)律性，分布在華北克拉通內(nèi)隆起區(qū)邊緣的坳陷帶的鐵礦床主要與基性侵入體有關(guān)，分布在克拉通邊緣坳陷帶的鐵礦床與中-酸性侵入巖有關(guān)。

1.2 構(gòu)造特征

矽卡巖型鐵礦產(chǎn)于大洋島弧地帶、大陸邊緣造山帶、大陸邊緣裂谷帶中和坳陷帶中[4]。在大陸邊緣造山帶，巖漿向大陸邊緣增長，侵入體的成分和就位構(gòu)造條件明顯受到洋殼向陸殼俯沖角度的不同的影響，矽卡巖型鐵礦床的形態(tài)、主要金屬組分和礦物成分也受到了影響，表現(xiàn)出復(fù)雜性。例如，中等俯沖角度派生出與消減有關(guān)的I型巖漿巖，當巖漿在淺處就位時，形成鎂矽卡巖型鐵礦。在國內(nèi)，考慮大地構(gòu)造環(huán)境，結(jié)合槽臺學(xué)說，矽卡巖鐵礦可產(chǎn)于古老地盾中、地臺活化區(qū)、優(yōu)地槽褶皺區(qū)和坳陷區(qū)、冒地槽褶皺區(qū)或坳陷區(qū)。

矽卡巖鐵礦有利控礦構(gòu)造有：（1）侵入體與圍巖的接觸帶構(gòu)造，若接觸帶上斷裂發(fā)育，或巖體上有凹入部位，則有利于成礦；（2）圍巖層理、層間破碎帶及構(gòu)造裂隙，在接觸帶附近有層理等構(gòu)造的發(fā)育，易于成礦，且礦體可遠離接觸帶；（3）褶皺構(gòu)造，若有斷層與褶皺組合或褶皺發(fā)生虛脫，有利于形成大型礦床；（4）捕虜體構(gòu)造，指巖體內(nèi)部碳酸鹽捕虜體的接觸帶構(gòu)造，礦體規(guī)模一般不大。

1.3 圍巖特征

圍巖的巖性是決定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，同時也影響成礦的作用方式、礦體規(guī)模及矽卡巖和礦石的物質(zhì)成分。接觸交代鐵礦的圍巖主要為碳酸鹽類巖石，次為火山凝灰?guī)r、鈣質(zhì)砂頁巖等，也有少數(shù)圍巖為變質(zhì)石英砂巖或硅質(zhì)巖。其共同特性是化學(xué)性質(zhì)活潑，性脆，易破裂為含礦溶液提供運移通道。

有研究表明，當圍巖是較純的灰?guī)r、灰?guī)r與砂頁巖互層或者碳酸鹽巖中MgO含量小于2%時[5]，一般形成鈣矽卡巖或者鈣矽卡巖型礦石；當圍巖以白云質(zhì)灰?guī)r為主，或MgO含量高于10%～15%[5]時，則形成鈣鎂矽卡巖和相應(yīng)的鈣鎂矽卡巖型礦石，并出現(xiàn)典型鎂矽卡巖礦物組合—如鎂橄欖石、尖晶石等；當圍巖為MgO含量2%～10%[5]之間的白云質(zhì)灰?guī)r，通常只會形成透輝石等礦物。在探討矽卡巖鐵礦物質(zhì)來源的時候，我們可以從矽卡巖類型、礦物種類的角度進行思考。

圍巖的物理化學(xué)條件對矽卡巖鐵礦的產(chǎn)出部位有著一定的控制作用，例如，薄層碳酸鹽巖比厚層純灰?guī)r更有利于成礦，特別是薄層灰?guī)r和頁巖互層，且其物理化學(xué)性質(zhì)明顯不同時，常常是鐵礦賦存的主要場所。

1.4 圍巖蝕變

矽卡巖型鐵礦床是在中酸性——中基性的侵入體與碳酸鹽類巖石接觸帶上或附近發(fā)生交代作用而形成，其形成溫度變化大，一般為800℃～300℃[6]，其圍巖蝕變發(fā)育，主要為矽卡巖化，包括透輝石化、透閃石化、石榴石化、陽起石化、綠泥石化、鈣鎂橄欖石化等；其次為角巖化、大理巖化；少量有金云母化、絹云母化、黃鐵礦化、硅化、鉀長石化、鈉長石化、高嶺土化等。圍巖蝕變的規(guī)模一般大于礦體，且其形態(tài)近似于礦體，礦物特征明顯，我們可以把圍巖蝕變作為直接找礦標志，例如透輝石一金云母矽卡巖是尋找該類型鐵礦床的主要標志。

矽卡巖單巖經(jīng)蝕變改造成的巖石，形成交代雜巖體，這種情況最為突出的是鎂矽卡巖鐵礦床。由于矽卡巖鐵礦侵入巖體堿值含量偏高，近礦巖漿巖和鋁硅酸鹽圍巖的堿質(zhì)交代現(xiàn)象[3][7]十分明顯，堿質(zhì)交代可分為鈉質(zhì)交代和鉀質(zhì)交代，他們的作用常常使巖石暗色礦物分解形成淺色的交代巖，呈帶狀分布，并使大量鐵質(zhì)析出，提供了部分的鐵質(zhì)來源。與侵入體的成礦專屬性類似，堿質(zhì)交代在不同巖性的侵入體中也有不同，與中基性巖類有關(guān)的鐵礦床主要發(fā)育鈉質(zhì)（鈉長石化）交代，局部有鈉質(zhì)交代現(xiàn)象；與中酸性巖漿有關(guān)的鐵礦床中鈉質(zhì)交代和鉀質(zhì)交代都比較發(fā)育，但鈉質(zhì)交代占優(yōu)勢。

在考慮圍巖蝕變時，還應(yīng)考慮到蝕變的分帶性，有水平和垂直分帶，由于成礦流體溫度、物理化學(xué)條件、成分等從礦體向圍巖方向有規(guī)律的變化，礦體往往與特定的蝕變帶有密切聯(lián)系，我們可以有目的地去尋找有利于成礦的蝕變帶及蝕變礦物，從而圈定礦體范圍。

2. 成因研究

矽卡巖型鐵礦，是我國重要的富鐵礦，20世紀初期就有人對矽卡巖鐵礦進行了研究，并建立了對矽卡巖型成礦作用和成礦過程以及礦床成因的基本認識。

2.1 矽卡巖鐵礦成礦作用、成礦過程

碳酸鹽類巖石的變質(zhì)重結(jié)晶，不同巖性巖石接觸擴散交代和巖漿熱液的接觸滲濾交代作用[8]為形成矽卡巖的主要作用。矽卡巖鐵礦床的礦物共生組合表明成礦過程具有多期性和多階段性的特點。

2.2 矽卡巖鐵礦多成因及物質(zhì)來源

矽卡巖鐵礦形成的條件和地質(zhì)環(huán)境具有獨特性，成礦過程復(fù)雜，多期多階段明顯。奧弗切尼科夫[6]曾論述過矽卡巖鐵礦的多成因，他將其按地質(zhì)作用分為與地內(nèi)溶液作用、深成巖漿作用和火山巖漿作用有關(guān)的三類，再按成因劃分為巖漿型、熱液交代型、火山——沉積型、熱液——沉積型、氣成型等。在不同的板塊構(gòu)造環(huán)境下，矽卡巖鐵礦成因也有所不同，這方面艾奧迪[4]等有如下的概括。大洋島弧環(huán)境中的偏基性巖漿活動有玄武巖、安山巖等，它們常與淺海碎屑巖相包括礁灰?guī)r相互層，在以閃長巖——輝長巖類為主的侵入體中形成鈣矽卡巖鐵礦；大陸邊緣造山帶中，由于洋殼向大陸俯沖，到一定深度后熔融形成I型或S型巖漿巖，在不同深度就位發(fā)生熱液蝕變并產(chǎn)生礦體，在淺成相中，形成鎂矽卡巖型鐵礦；在大陸內(nèi)部斷裂坳陷帶和裂谷環(huán)境下，洋殼進一步向大陸延伸，巖漿類型或為I型和S型，多數(shù)與陸殼有更多的混合作用，此種情況下，產(chǎn)生鐵礦的可能性較小，因此，此類構(gòu)造環(huán)境下的礦床較少。

矽卡巖鐵礦的物質(zhì)來源不是單一的，對于接觸交代流體，黃華勝認為有兩種來源，即巖漿來源和天水循環(huán)來源，還存在建造水加入的可能性[9]。趙一鳴等認為鐵質(zhì)主要有兩個來源：一是來源于接觸帶附近已經(jīng)固結(jié)的侵入巖體；一是來自深部巖漿源，包括富堿的中基性或中酸性巖漿分異出來的鐵質(zhì) [10]。程裕淇等認為在一定的地質(zhì)條件下，含鐵較高的圍巖也可能通過堿質(zhì)交代提供鐵質(zhì)來源[3]。

3. 結(jié)束語

矽卡巖型鐵礦主要與中性、中酸性侵入巖體有關(guān)，其巖體具有明顯的成礦專屬性特點；大洋島弧地帶主要為矽卡巖鐵礦體的產(chǎn)地，鎂矽卡巖型鐵礦的主要產(chǎn)地大陸邊緣造山帶，除此之外在大陸邊緣裂谷帶中和坳陷帶中也有矽卡巖鐵礦的產(chǎn)出；圍巖主要為碳酸鹽類巖石，次為火山凝灰?guī)r、鈣質(zhì)砂頁巖等，也有少數(shù)圍巖為變質(zhì)石英砂巖或硅質(zhì)巖；圍巖蝕變發(fā)育，主要為矽卡巖化，包括石榴石化、透輝石化、透閃石化等，分帶性較為明顯。

矽卡巖型鐵礦形成的地質(zhì)環(huán)境、形成條件、成礦過程是復(fù)雜的，具有多期多階段性、多成因的特點。

參考文獻：

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