江蘇東?？h毛北金紅石礦區(qū)中-北礦段礦床地質(zhì)特征與成礦機(jī)理

洪連明

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江蘇東?？h毛北金紅石礦區(qū)中-北礦段礦床地質(zhì)特征與成礦機(jī)理

洪連明

（江蘇省地礦局第六地質(zhì)大隊(duì)，江蘇 連云港 222023）

礦區(qū)位于秦嶺-大別超高壓變質(zhì)帶的東延部分，蘇魯超高壓變質(zhì)帶的西南緣，夾峙于華北板塊-揚(yáng)子板塊之間。地層為下元古界東海群阿湖組變質(zhì)巖系，主要為一套片麻巖夾片巖組成。通過對礦區(qū)構(gòu)造、地層、礦床地質(zhì)特征分析，進(jìn)而對礦床成因與找礦標(biāo)志進(jìn)行深入研究，其認(rèn)識對礦區(qū)以后工作具有十分重要的意義。

金紅石；礦床地質(zhì)；成礦機(jī)理；東海縣

1 礦區(qū)構(gòu)造

1.1 褶皺構(gòu)造

礦區(qū)位于牛山-阿湖倒轉(zhuǎn)背斜東南翼（正常翼），總體呈一傾向SE的單斜構(gòu)造，地層產(chǎn)狀比較穩(wěn)定，走向北東，傾向南東，傾角一般25°～65°。根據(jù)毛北巖組中下部黑云斜長片麻巖夾黑云片巖、黑云角閃片巖、蛭石片巖等一套巖性組合及毛北-蔣馬和陸湖一帶榴輝巖體的展布形式相互延伸關(guān)系分析，推測礦區(qū)中部存在一反“s”型復(fù)式褶皺疊加在牛山一阿湖倒轉(zhuǎn)背斜東南翼上。

1.2 斷裂構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)較大的斷裂構(gòu)造見有三條斷層，即F1、F2和F3斷層。

F1斷層：斷層長大于400m，寬3～10m，傾向延深大于230m；走向北東，傾向南東，傾角53°～72°；地表最大水平斷距為37～100m，最大斷距約130m。斷裂帶內(nèi)為構(gòu)造角礫巖和碎裂巖，硅化和滑石化比較強(qiáng)，推測為壓扭性斷層。

F2斷層：推測長大于700m，傾向延深大于200m，斷裂帶鉆厚7～10m，走向北東，傾向南東，傾角45°～60°。地表最大斷距約16～100m最大水平斷距約70m。斷裂帶內(nèi)為構(gòu)造角礫巖，角礫多呈棱角狀，大小不等，局部角礫稍具定向排列，角礫成份復(fù)雜，并見晚期大角礫包含早期小角礫，顯示斷裂多期活動特征。斷裂帶內(nèi)有后期方解石脈充填，推測為張扭性正斷層。

上述F1、F2斷層錯(cuò)動明顯，將毛北-蔣馬巖（礦）體截成三段，使得巖（礦）體走向不連續(xù)，傾向相反，并使南北兩段不同程度抬升、中段下降。南北兩段受剝蝕較厲害，中段剝蝕程度較淺，礦體的主要部分保留比較完整。

F3斷層：長4km，寬10余米；走向300°～330°，傾向北東，傾角60°～70°。斷層面上有時(shí)見滑動面和擦痕，并伴隨有硅化現(xiàn)象，斷裂帶南西盤下降，北東盤上升。性質(zhì)為壓性斷裂，對巖（礦）體無影響。此外，在F1、F2、F3斷層附近，見有規(guī)模較小的次一級派生斷裂，對巖（礦）體影響不大。

2 礦區(qū)地層

礦區(qū)所見地層僅為阿湖組中下部的一部分，未見頂和底，巖性分布及巖石學(xué)特征如下：

1）黑云斜長片麻巖（Bpg）：礦區(qū)主要巖石，呈北東向展布于礦區(qū)中南部，為榴輝巖及金紅石礦體的直接頂?shù)装鍑鷰r，厚度大于1 450m，其內(nèi)見有二長片麻巖的夾層?；野?淺灰色，風(fēng)化后呈灰黃色，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，礦物粒度0.2~1mm，礦物成份主要為斜長石（40％～65％）、石英（10％～30％）、黑云母（10％～30％）和綠簾石（3％～10％），此外還有少量石榴子石、鉀長石、白云母、角閃石、榍石、磷灰石等。

2）（含黑云）二長片麻巖(Bkpg、Kpg)：分布于礦區(qū)西北部。厚度大于4 900m（推測為褶皺重復(fù)所致）。淺肉紅色-灰白色，粒狀花崗變晶結(jié)構(gòu)或鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，礦物粒度0.5～2mm，礦物成份主要為斜長石(50％～55％)、鉀長石（40％），少量石英、黑云母、綠泥石，綠簾石、石榴子石。

3）黑云（蛭石）片巖：多分布在礦區(qū)中南部，呈簿層狀或透鏡狀夾于黑云斜長片麻巖中，厚1～70m不等，走向長度幾十至700m不等。棕褐-黑褐色，鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，礦物成份：黑云母60％～90％（大部分蛭石化），斜長石5％～10％，石英5％～10％，少量綠簾石、角閃石、磷灰石等，巖性隨黑云母蝕變增強(qiáng)（蛭石化）而過渡為蛭石片巖、蛭石片巖等。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

毛北-蔣馬金紅石礦區(qū)，礦體及其母巖榴輝巖體由于受強(qiáng)烈的區(qū)域變質(zhì)變形的改造作用，經(jīng)擠壓、拉伸變?yōu)殚L條或透鏡狀，近于平行排列；后期之?dāng)嗔褬?gòu)造及蛇紋巖體的侵入進(jìn)一步對榴輝巖體及其礦體發(fā)生了破壞性改造，致使三段礦體平面呈不協(xié)調(diào)的反“S”構(gòu)造形態(tài)。礦權(quán)內(nèi)礦體（中-北礦段）位于反“S”的北半部，F(xiàn)1、F2斷裂之間礦體較穩(wěn)定，走向20°左右，傾向東，傾角67°～72°；F2斷裂以北礦體走向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?40°傾向西，至75線附近礦體走向轉(zhuǎn)變?yōu)闁|西向，傾向南，并呈弧形向西收斂。毛北礦段位于反“S”的南半部，F(xiàn)1斷層以南礦體總體走向340°，傾向250°，傾角55°～88°，至32線附近礦體傾向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟衔?，后轉(zhuǎn)為南東，并呈弧形向東北收斂。由于褶皺、斷裂作用的破壞和超基性巖的侵入影響，致使榴輝巖體中的金紅石礦體沿走向和傾向上常見有膨脹，收縮分叉復(fù)合等現(xiàn)象。

圖1 金紅石礦物結(jié)構(gòu)

a、綠輝石包裹金紅石（單偏光），b、鈦鐵礦交代金紅石（背散射圖像），c、半自形綠輝石（單偏光），d、他形石榴子石（單偏光）

3.2 礦石質(zhì)量

礦區(qū)礦石中礦物主要為金紅石，其次有鈦鐵礦、鈦磁鐵礦等。

1）金紅石：在礦石中呈半自形-自形柱狀粒狀，少量呈破碎狀或不規(guī)則狀，浸染狀分布，顏色呈暗紅、棕紅、褐紅、棕黃及赤黑色、條痕黃色、淡褐色，條痕黃色，淡褐色，金剛-金屬光澤，比重4.2，硬度6～6.5，透明-半透明，自然粒徑一般為0.076～0.3mm，部分0.7～2.0mm。人工重砂鑒定金紅石的嵌布粒度一般隨原礦含量降低而變細(xì)，含鐵較高的金紅石顏色較深，并具弱磁性。金紅石TiO2在礦石中含量為1％～5.73%，特高品位僅在毛北礦段ZK1402中出現(xiàn)，為金紅石鈦鐵礦脈，TiO2達(dá)16.15%。

2）鈦（磁）鐵礦：在礦石中含量較少，一般在1.6％左右，多具不規(guī)則狀晶形，浸染狀分布。在Ru1、Ru2、Ru8礦體中有局部富集的現(xiàn)像，自形程度低，顏色呈鐵黑、棕黑色，單礦物經(jīng)紅外光譜分析為鈦鐵礦，但化學(xué)分析TiO2僅35％左右，F(xiàn)e2O366.2％，而且磁性比標(biāo)準(zhǔn)的鈦鐵礦強(qiáng)。另外，礦石中還有微量的銳鈦礦，及少量次生礦物白鈦礦。

3.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

1）礦石結(jié)構(gòu)：根據(jù)金紅石礦物與其它礦物之間共生組合，相互嵌布的特征，礦石結(jié)構(gòu)主要有半自形-自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，半自形-自形鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)兩種，其余尚有分包含結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)等（圖1）。其中半自形-自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)常見于塊狀榴輝巖型礦石中，金紅石、石榴子石呈自形-半自形粒狀，綠輝石呈短柱狀彼此鑲嵌在一起；半自形-自形鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)常見于片麻狀榴輝巖（云母榴輝巖）型礦石中，金紅石、石榴子石呈自形-半自形粒狀，白云母、黑云母等礦物呈半自形-自形鱗片狀大致具定向排列，相互嵌布在一起而成；其它如包含結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為石榴子石、綠輝石等礦物包裹金紅石等礦物，交代結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為鈦鐵礦交代金紅石等礦物。

圖2 TiO2與TFe、TFe2O3相關(guān)圖

2）礦石構(gòu)造：根據(jù)金紅石礦物產(chǎn)出特征，與其它礦物集合體之間的關(guān)系，礦石主要發(fā)育有塊狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造，局部脈狀構(gòu)造、串珠狀構(gòu)造。其中塊狀構(gòu)造表現(xiàn)為礦物無定向性和似片麻層狀性；片麻狀構(gòu)造表現(xiàn)為綠輝石、云母等礦物定向排列；浸染狀構(gòu)造表現(xiàn)為金紅石礦物呈細(xì)小粒狀較均勻地浸染分布于石榴子石、綠輝石礦物顆粒之間；脈狀構(gòu)造、串珠狀構(gòu)造在區(qū)內(nèi)分布較少，表現(xiàn)為金紅石礦物粗大顆?；蛐☆w粒狀集合體星脈狀或串珠狀沿礦石原生節(jié)理裂隙產(chǎn)出。這兩種礦石構(gòu)造多出現(xiàn)于后期（云母偉晶巖、石英脈、綠輝石脈)熱液脈體中。

4 礦床成因與找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因類型

本礦床賦存于東海群阿湖組黑云斜長片麻巖帶內(nèi)的榴輝巖群中。根據(jù)其地質(zhì)產(chǎn)狀應(yīng)屬B型榴輝巖。榴輝巖是金紅石礦的成礦母巖，成因問題目前爭議較多。根據(jù)本區(qū)榴輝巖體的產(chǎn)出情況，并結(jié)合現(xiàn)有資料，提出為深成變質(zhì)成因。

根據(jù)部分石榴子石和綠輝石的電子探針化學(xué)分析結(jié)果計(jì)算，榴輝巖形成的溫度在681～813℃，壓力為11.3～35.3kb。即在高溫條件下形成的，屬中高壓-超高壓環(huán)境,形成深度相當(dāng)于36.36～113.64km。由此可認(rèn)為榴輝巖系上地幔物質(zhì)-基性(玄武質(zhì))熔融體，在高溫高壓條件下，通過復(fù)雜的變質(zhì)作用和運(yùn)移過程而形成的，亦可稱為深成榴輝巖體。

從野外可以看到榴輝巖退變?yōu)榱耖W巖-角閃巖-斜長角閃巖現(xiàn)象。金紅石主要是在復(fù)雜的變質(zhì)作用過程中形成的。因此可以認(rèn)為榴輝巖型金紅石礦成因是地殼深部(上地幔)的基性巖在受到深成區(qū)域變質(zhì)作用過程中形成的巖漿變質(zhì)礦床。

4.2 礦床富集規(guī)律

1）與巖性關(guān)系密切：礦石中金紅石含量高低與巖性關(guān)系比較密切。據(jù)普查及本次詳查階段6 843個(gè)物相分析樣品統(tǒng)計(jì)表明，塊狀榴輝巖中金紅石TiO2含量>1.5％的樣品占61.9％，金紅石TiO2最高含量達(dá)8.80％；而云母榴輝巖金紅石TiO2含量>1.5％的樣品占15.8％，金紅石TiO2最高含量達(dá)5.20％；角閃巖、片麻巖均<1％。因此，可以認(rèn)為，本區(qū)金紅石主要賦存于榴輝巖中，受巖性控制明顯。

2）金紅石礦主要在變質(zhì)作用階段形成：從金紅石的產(chǎn)出形式及與主要造巖礦物石榴子石、綠輝石等的關(guān)系看，其形成世代至少有三期—早期、同期，晚期。從大量光薄片鑒定結(jié)果分析，本區(qū)金紅石以同期形成為主，約占90％±；早于或晚于主要造巖礦物形成的僅占少數(shù)。

3）TiO2與TFe、TFe2O3呈正相關(guān)關(guān)系：從本次詳查組合分析結(jié)果的TiO2與TFe、TFe2O3呈相關(guān)圖解（圖2）中可以看出，TiO2與TFe、TFe2O3呈正相關(guān)關(guān)系。前者相關(guān)系數(shù)0.61，后者相關(guān)系數(shù)0.59。

4）金紅石TiO2含量與榴輝巖中石榴子石、綠輝石單礦物的FeO含量亦成正相關(guān)關(guān)系，礦石中石榴子石含F(xiàn)eO 24％～29％；綠輝石含F(xiàn)eO 8％～12％；而非礦榴輝巖中石榴子石含F(xiàn)eO 9％～12％，綠輝石含F(xiàn)eO 0.7％～1.9％，且有金紅石TiO2含量愈高，礦石中石榴子石、綠輝石含F(xiàn)eO越高的特征。

5 找礦標(biāo)志

1）直接標(biāo)志：金紅石礦體及其母巖榴輝巖在地表?xiàng)l件下，一般抗風(fēng)化能力強(qiáng)．風(fēng)化殼薄，有些地段幾乎裸露地表，或僅有0.5～2.0m厚的第四系蓋層：礦石風(fēng)化后,顏色多呈棕紅色，或者呈鐵銹色，根據(jù)這些特征，可以直接指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)礦體。

2）間接標(biāo)志：由于榴輝巖抗風(fēng)化能力強(qiáng)．在地貌上榴輝巖往往處于正地形處，榴輝巖分布區(qū)，往往有金紅石砂礦分布，通過重砂測量可以間接找礦。

[1] 江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局.江蘇省及上海市區(qū)域地質(zhì)志[M]. 地質(zhì)出版社，1984.

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[3] 李曉峰，陳振宇，王汝成.江蘇東海毛發(fā)狀水晶中金紅石礦物學(xué)、地球化學(xué)特征[J]. 巖石學(xué)報(bào),2005,21(2).

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Geological Features and Genetic Mechanism for the Maobei Rutile Deposit in Donghai, Jiangsu

HONG Lian-ming

(The 6th geological Party, Jiangsu Bureau of Geology and Mineral Resources, Lianyungang, Jiangsu 222023)

The Maobei rutile deposit lies on the southwestern margin of the Sulu ultrahigh pressure metamorphic zone and between the North China plate and the Yangtze plate. Metamorphic rock series, consisting of gneiss intercalated with schist, of the Ahu Formation of the Lower Proterozoic Donghai Group is exposed in the ore district. This paper deals with stratigraphy, structure, geological features, ore genesis and ore criteria of the deposit.

rutile; mineral deposit; ore-formation mechanism; Maobei, Donghai, Jiangsu,

2017-06-01

洪連明（1969-），男，江蘇泗陽縣人，本科，高級工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)礦產(chǎn)勘查、及技術(shù)與管理工作

P618.47

A

1006-0995（2017）04-0621-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.04.021