蕪湖錢村接觸交代型鐵礦床地質(zhì)特征及成礦機(jī)制

呂 呈 劉 靜

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局322地質(zhì)隊(duì))

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蕪湖錢村接觸交代型鐵礦床地質(zhì)特征及成礦機(jī)制

呂 呈 劉 靜

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局322地質(zhì)隊(duì))

寧蕪玢巖型鐵礦種類較多，學(xué)術(shù)界對于接觸交代型鐵礦的成礦物質(zhì)來源一直存在爭議。結(jié)合蕪湖錢村鐵礦床勘查工作成果，對區(qū)內(nèi)礦床地質(zhì)特征及成礦機(jī)制進(jìn)行了分析，認(rèn)為來自幔源的成礦物質(zhì)在區(qū)內(nèi)特定的地層及構(gòu)造影響下，形成了錢村接觸交代型鐵礦床。

接觸交代型鐵礦 礦床地質(zhì)特征 成礦物質(zhì)來源 成礦機(jī)制

寧蕪地區(qū)是長江中下游多金屬成礦帶中最重要的鐵礦床產(chǎn)區(qū)之一[1]。1978年寧蕪研究小組根據(jù)礦床間的有機(jī)聯(lián)系及地質(zhì)位置上的分布規(guī)律，建立了該區(qū)玢巖式鐵礦“三部八式”的成礦模式。該模式在近40 a的時(shí)間段內(nèi)一直指導(dǎo)著該區(qū)的鐵礦找礦工作，并取得了豐碩成果。但多年來，隨著找礦工作的深入，對其中一些成礦類型的研究得到了進(jìn)一步深化。結(jié)合近年來寧蕪地區(qū)鐵礦找礦成果，對錢村接觸交代型鐵礦床的地質(zhì)特征及成礦機(jī)制進(jìn)行深入探討，供區(qū)內(nèi)類似礦床找礦參考。

1 礦床地質(zhì)特征

研究區(qū)位于寧蕪礦集區(qū)雍鎮(zhèn)礦田內(nèi)，大地構(gòu)造位置位于下?lián)P子板塊北緣的寧蕪火山盆地西南側(cè)(圖1)。地表均為第四系覆蓋，未見基巖出露，據(jù)鉆

孔資料揭示，區(qū)內(nèi)地層主要由前火山巖系沉積巖及火山巖系組成。前火山巖系主要包括二疊紀(jì)晚世周沖村組(T2z)、黃馬青組(T2h)，火山巖系主要為白堊紀(jì)超淺層侵入的石英正長閃長(玢)巖。鐵礦體多賦存于石英正長閃長玢巖和黃馬青組下部砂頁巖及周沖村組灰?guī)r接觸帶上。燕山運(yùn)動時(shí)期形成的NNE向裕湯復(fù)背斜的核部位于錢村附近，軸向約15°，向S傾伏，向N抬升，西翼傾向285°，傾角15°～40°，東翼傾向105°，傾角35°～40°，該背斜核部為三疊系中統(tǒng)，兩翼為黃馬青組二段(T2h2)、三段(T2h3)。NNW向斷裂縱切錢村礦區(qū)裕湯復(fù)背斜東翼，致使向東翼延伸的礦體下錯，同期超淺層侵入的石英閃長玢巖體沿背斜部位侵入，為鐵礦床的形成提供了物質(zhì)來源及構(gòu)造導(dǎo)礦、控礦條件。

圖1 寧蕪地區(qū)大地構(gòu)造位置

錢村鐵礦床累計(jì)查明333類鐵礦(需選磁鐵礦)礦石量5 116.87萬t，TFe平均品位32.30%、mFe平均品位26.11%，其中：工業(yè)品位礦石量 4 723.68萬t，TFe平均品位33.18%，mFe平均品位27.02%；低品位礦石量393.19萬t，TFe平均品位21.74%，mFe平均品位15.19%。該礦床屬于接觸交代型鐵礦床——鳳凰山式(白象山式)礦床，產(chǎn)于石英閃長玢巖與前火山巖系沉積巖接觸帶上(礦體主要位于沉積圍巖一側(cè)，巖體中僅捕擄體有礦化)的中—高溫氣液交代充填礦床，圍巖前期經(jīng)過角巖化階段，后期常遭受中—低溫?zé)嵋焊脑欤霈F(xiàn)強(qiáng)烈的碳酸鹽化與高嶺土化[2]。該礦床為單一磁鐵礦床，礦石自然類型按礦石礦物和脈石礦物組合可劃分為4個(gè)自然類型，即方解石磁鐵礦石、方解石黃鐵礦磁鐵礦石、黑云母(穆)磁鐵礦石、黏土礦物(方解石)磁鐵礦石，前2類屬主要礦石類型，后2類屬次要礦石類型，僅見于局部區(qū)域。

巖漿期后熱液蝕變主要為鈉長石化、陽起石化及碳酸鹽化，且蝕變強(qiáng)度與接觸帶距離密切相關(guān)。次火山巖幾乎普遍具有較強(qiáng)的鈉長石化，鈉長石化強(qiáng)度一般隨著與礦體或接觸帶距離的增加而緩慢減弱。陽起石化、碳酸鹽化是一種近礦圍巖蝕變，常交代巖漿巖的造巖礦物以及角巖中的變質(zhì)礦物，有時(shí)還見交代礦石中的礦石礦物及其他脈石礦物，但其蝕變范圍及強(qiáng)度不大，往往隨著與礦體距離的增大而迅速減弱。其他蝕變還有綠泥石化、絹云母化、高嶺石化等，但強(qiáng)度較小。巖漿期后熱液活動頻繁，常沿裂隙、層間破碎帶、角礫巖帶穿插、交代并沉淀，以角礫巖膠結(jié)物的形式出現(xiàn)。鐵礦石中礦石礦物主要為磁鐵礦，次為赤鐵礦、穆磁鐵礦，金屬礦物還有部分黃鐵礦及少量的黃銅礦、斑銅礦、褐鐵礦等。脈石礦物主要為方解石(含白云石)，次為黑云母、黏土礦物(綠泥石、陽起石、高嶺石、絹云母等)、石英。

2 成礦機(jī)制

2.1 成礦物質(zhì)來源

學(xué)術(shù)界有關(guān)寧蕪地區(qū)玢巖鐵礦亞類(接觸交代型鐵礦床)的成礦物質(zhì)來源一直存在爭議。劉曉明等[3]對鐘姑礦田白象山式鐵礦中石膏S同位素的組成特征進(jìn)行了研究，認(rèn)為晚三疊世時(shí)期沉積相的變化使得大量鐵質(zhì)伴隨砂頁巖沉積為白象山式鐵礦提供了鐵質(zhì)來源，對于w(S34)小于+7‰、甚至接近幔源的部分，則歸結(jié)于巖漿在上升過程中，自身帶來的S和圍巖中的S，因溫度較高而產(chǎn)生同化混雜，S同位素發(fā)生均一化作用，使w(S34)值偏低，據(jù)此認(rèn)為該礦床為復(fù)合成因的層控礦床，沉積作用提供了礦源層，而巖漿侵入發(fā)生的接觸交代作用，使鐵質(zhì)富集。余金杰等[4]根據(jù)C、Sr同位素的證據(jù)指出地幔流體參與到寧蕪地區(qū)玢巖型鐵礦的成礦過程中，對于接觸交代型鐵礦床，膏鹽層可能為礦化提供了部分S，而對圍巖為火山巖的凹山式鐵礦而言，則排除了膏鹽層對成礦的影響。在由區(qū)域重力測量計(jì)算的莫霍面等深線圖上，安徽沿江地區(qū)殼下存在一條平面上呈喇叭形的地幔隆起帶[1,5]，莫霍面較淺，研究區(qū)位于地幔隆起帶中心部位。雖然該地幔隆起帶反映了現(xiàn)代地球物理場特征，但應(yīng)視為該區(qū)地質(zhì)發(fā)展和演變的產(chǎn)物[5]。該研究認(rèn)為，寧蕪地區(qū)鐵礦成礦具有系統(tǒng)的一致性，礦源應(yīng)為同期不同次的化學(xué)成分上具有較小差異的同一堿性玄武巖漿。研究區(qū)成礦物質(zhì)應(yīng)主要來自幔源，區(qū)域上巖漿上涌，在區(qū)內(nèi)特定的沉積巖蓋層的閉合環(huán)境下形成了接觸交代型鐵礦床。

(1)由巖漿演化析出鐵質(zhì)。在巖漿演化過程中，隨著分異指數(shù)的增大，Na2O含量明顯增高，F(xiàn)e2O3、FeO、CaO含量明顯降低，說明在巖漿結(jié)晶分異過程中，由于Na含量增高，F(xiàn)e難以進(jìn)入硅酸鹽中，該演化結(jié)果導(dǎo)致鐵質(zhì)大量殘存于巖漿期后氣液中。

(2)在巖漿期后氣液成礦過程中從原巖中萃取出鐵質(zhì)。在富Na+、Ca2+、CO2、CO、OH-等溶液上升時(shí)，交代周沖村組白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、硬石膏巖及下部的鈉質(zhì)石英閃長巖，使原巖產(chǎn)生碳酸鹽化、陽起石化、鈉長石化，將萃取出的鐵質(zhì)沉淀于巖凹及巖石的裂隙中。

(3)鐵礦石脈石礦物發(fā)現(xiàn)有后期天青石脈，為熱液型天青石，在區(qū)內(nèi)接觸交代型鐵礦床中尚屬首次，其來源應(yīng)為深部。

2.2 成礦物質(zhì)搬運(yùn)形式

在成礦過程中，熱液中的鐵以羥基絡(luò)合物Na[Fe(OH)6]、Na[Fe(H2O)6]及羰基絡(luò)合物Na2Fe(CO)4、Na3[Fe(CO)6]的形式搬運(yùn)，其運(yùn)移方向主要受濃度及溫度梯度的控制。

2.3 成礦條件

(2)構(gòu)造條件。礦體多生成于背斜核部、巖漿巖體隆起帶的邊緣附近，如巖體的“港灣”、巖體隆起帶邊緣的凹陷區(qū)稱為“巖凹”的地段，為成礦有利地段。該類地段在其上部黃馬青組泥巖相對封閉的蓋層作用下，有一個(gè)可進(jìn)行充分化學(xué)反應(yīng)的熱力循環(huán)和物質(zhì)交換系統(tǒng)，使巖漿活動產(chǎn)生的熱能不易被快速擴(kuò)散和釋放。在錢村背斜與石英閃長玢巖接觸帶外側(cè)的巖凹內(nèi)形成了鐵礦體，其含礦情況已得到有效驗(yàn)證。

3 討 論

接觸交代型鐵礦床在我國分布較廣，作為寧蕪玢巖型鐵礦亞類的該類礦床，在寧蕪礦集區(qū)統(tǒng)一的巖漿演化、構(gòu)造條件下，其成礦物質(zhì)應(yīng)來自深部幔源的玄武質(zhì)巖漿，在巖漿結(jié)晶分異及與圍巖混溶的過程中其化學(xué)成分有一定的差異，加之后期的蝕變，給研究工作帶來了一定的難度，但不可否認(rèn)的是接觸交代型鐵礦的成礦熱液來源應(yīng)與凹山式、梅山式鐵礦具有系統(tǒng)的一致性。此外，對于研究區(qū)鐵礦石的脈石礦物——天青石，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)研究，為其來源分析提供更為充分的依據(jù)。

[1] 常印佛，劉湘培，吳昌言.長江中下游地區(qū)銅鐵成礦帶[M].北京：地質(zhì)出版社，1991.

[2] 寧蕪研究項(xiàng)目編寫小組.寧蕪玢巖鐵礦[M].北京：地質(zhì)出版社，1978.

[3] 劉曉明，卜保全.鐘姑礦田白象山式鐵礦床成因探討[J].礦業(yè)快報(bào)，2002(17)：12-14.

[4] 余金杰，毛景文，張長青.地幔流體參與寧蕪玢巖鐵礦成礦——碳、鍶同位素證據(jù)[J].自然科學(xué)進(jìn)展，2007，17(9)：1216-1221.

[5] 唐永成，吳言昌，儲國正，等.安徽沿江地區(qū)銅多金屬礦床地質(zhì)特征[M].北京：地質(zhì)出版社，1998.

2016-07-19)

呂 呈(1988—)，男，助理工程師，243000 安徽省馬鞍山市江東大道1500號。