江西烏石山沉積型鐵礦地質(zhì)特征及成礦過(guò)程

李胤，胡立，許宏銘，趙成，周敏娟

?

江西烏石山沉積型鐵礦地質(zhì)特征及成礦過(guò)程

李胤1，胡立2，許宏銘1，趙成1，周敏娟3

（1.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，南京 210018；2.江西省物化探大隊(duì)，南昌 330002；3.贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，南昌 330002）

烏石山沉積型鐵礦產(chǎn)于泥盆系錫礦山組粗碎屑巖內(nèi)，屬于“寧鄉(xiāng)式”沉積型鐵礦，礦體呈條帶狀展布，順層產(chǎn)出，礦石礦物主要為鮞狀赤鐵礦、菱鐵礦，脈石礦物主要為石英、綠泥石及少量碳酸鹽。依據(jù)區(qū)內(nèi)成礦特征及區(qū)域成礦規(guī)律研究，表明鐵的物源來(lái)自于武功古陸，其成礦過(guò)程可劃分為原始鐵礦質(zhì)礦源層富集階段、鐵礦層固結(jié)成巖階段、鐵礦層變形改造階段。

鐵礦；地質(zhì)特征；成礦過(guò)程；烏石山

“寧鄉(xiāng)式”鐵礦是我國(guó)最重要的沉積型鐵礦，廣泛分布于南部的鄂、湘、贛、川、滇、黔、桂諸省以及甘南地區(qū)，其中以鄂西-湘西北成礦區(qū)礦床最為集中、儲(chǔ)量最大，次為湘-贛成礦區(qū)[1-2]，含礦建造主要為中上泥盆統(tǒng)海相碎屑巖-碳酸鹽巖，成礦時(shí)代以晚泥盆世為主，層位、品位較為穩(wěn)定，占全國(guó)沉積鐵礦資源量80%以上[3]。

烏石山沉積型鐵礦行政區(qū)劃屬于江西省永新縣所轄，為一中型富礦床，是贛西地區(qū)典型的“寧鄉(xiāng)式”鐵礦類型。本文旨在通過(guò)對(duì)其成礦地質(zhì)背景、地質(zhì)特征及成礦過(guò)程的闡述，對(duì)區(qū)域性同一層位、相鄰礦區(qū)的找礦工作有所啟示及思考。

1 成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)位于武功山-北武夷前緣褶沖隆起帶中西部，受浙贛沉積坳陷帶及其晚泥盆世海侵范圍的控制。

區(qū)內(nèi)出露石炭系楊家源組（C1）主體為細(xì)晶質(zhì)-微晶質(zhì)灰?guī)r，局部夾細(xì)脈狀石膏層、黑色泥巖，與下伏地層呈整合接觸，與成礦關(guān)系不密切；泥盆系見(jiàn)有錫礦山組（D3）、麻山組（D3）、嶂崠組（D3），三者之間呈整合接觸，其中錫礦山組（D3）與成礦關(guān)系密切，麻山組（D3）為細(xì)層狀-薄層狀泥灰?guī)r夾大量泥巖、鈣質(zhì)粉砂巖，嶂崠組（D3）為厚層狀中-粗粒石英砂巖，層面見(jiàn)有大量云母，這兩者與成礦關(guān)系不密切。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖（a）及礦區(qū)地質(zhì)略圖（b）

區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育。

礦層所賦存泥盆系錫礦山組（D3）上部黑色粗粉砂巖、細(xì)砂巖及黑色泥巖及薄層細(xì)砂巖，局部含鈣質(zhì)黃鐵礦團(tuán)塊，底層夾綠泥石砂巖及劣質(zhì)赤鐵礦一層；中部深灰色、灰黑色粗粉砂巖夾大量薄層及條帶狀細(xì)砂巖、泥巖，產(chǎn)腕足類、海百合莖，底層見(jiàn)紫紅色、鋼灰色鮞狀赤鐵礦兩層；下部灰白色石英砂巖，局部見(jiàn)綠色細(xì)砂巖及淺綠色粗粉砂巖。

區(qū)內(nèi)中、新生代經(jīng)歷了較為強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，發(fā)生了輕微的區(qū)域變質(zhì)作用，一部分沉積的赤鐵礦和鮞綠泥石變質(zhì)交代成磁鐵礦，使鐵質(zhì)進(jìn)一步富集。區(qū)內(nèi)永新復(fù)向斜由一系列近東西向?qū)捑彽鸟薨櫧M成，具有南翼陡以至倒轉(zhuǎn)，北翼比較平緩的特點(diǎn)。緊閉褶曲造成鐵礦層重復(fù)多次出現(xiàn)，尤其是復(fù)向斜南翼褶皺很發(fā)育，同一鐵礦層出現(xiàn)多次；由于褶皺使鐵礦層處于向斜部位，在褶皺軸部比兩翼的厚度大，褶皺強(qiáng)烈地段礦層揉褶、加厚、變薄或尖滅等現(xiàn)象較為常見(jiàn)，本區(qū)西部礦層的構(gòu)造形態(tài)比東部較為復(fù)雜。斷裂很發(fā)育，以走向正斷層的規(guī)模比較大，破壞礦層的連續(xù)性。

2 礦體特征

鐵礦層均呈近東西向條帶狀展布，斷續(xù)延伸長(zhǎng)達(dá)2km，南北寬約1.8km，面積約4km2。主要（工業(yè)）鐵礦有下鐵礦層、上鐵礦層兩層，大致呈平行狀產(chǎn)出，相距1～2m，其間夾有綠泥石細(xì)砂巖夾層，傾向南，傾角30°～50°；礦層呈層狀，透鏡狀展布，礦層內(nèi)常夾雜薄層砂巖，總平均厚度1.29～1.38m，單層最大厚度3.56m。兩層鐵礦在厚度均無(wú)大的變化，厚度變化系數(shù)為43.17%～52.8%，但上層礦比下層礦穩(wěn)定一些，下層礦有縮小、膨脹或局部消失及再起的現(xiàn)象。

圖2 烏石山鐵礦區(qū)8號(hào)勘探線地質(zhì)剖面圖

礦區(qū)下鐵礦層，東西走向長(zhǎng)1 800m，厚度0.13～12.47m，平均厚度1.65m，主要為穩(wěn)定至較穩(wěn)定層狀或似層狀礦層。直接頂板為含綠泥石粉砂巖，間接頂板為黑色泥巖，其中含少量菱鐵質(zhì)和綠泥石鮞粒與大量的腕足類化石；底板（即夾層）為綠泥石細(xì)砂巖或綠泥石粉砂巖。

礦區(qū)上鐵礦層，東西走向長(zhǎng)2 000m，在海拔0m標(biāo)高以上為穩(wěn)定至較穩(wěn)定層狀或似層狀礦層，在海拔0m標(biāo)高以下變化較大僅局部地段可采；礦層厚度0.34～6.40m，平均厚度1.51m。底板為綠泥石粉砂巖、砂巖，含鐵質(zhì)或鐵質(zhì)團(tuán)塊；頂板為綠泥石細(xì)砂巖或綠泥石粉砂巖。

礦區(qū)中部，礦層結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，一般為兩層礦；向礦區(qū)邊緣則礦層相變?yōu)殍F質(zhì)砂巖或綠泥石砂巖而尖滅。上、下鐵礦層間有綠泥石砂巖、粉砂巖夾層，厚度一般0.3～3.3m，最小厚度為0.14m，最大厚為9.71m；上、下鐵礦層中部夾層厚度薄，邊緣地段夾層厚些。

3 礦石特征

礦石中主要含鐵礦物為赤鐵礦、菱鐵礦，表生氧化帶有褐鐵礦。鮞綠泥石鮞狀赤鐵礦礦石中金屬礦物為鮞狀赤鐵礦（75%～90%），脈石礦物主要是鮞狀綠泥石、綠泥石及少許碳酸鹽礦物；石英綠泥石鮞狀赤鐵礦礦石中主要金屬礦物為鮞狀赤鐵礦（45%～65%），脈石礦物主要為石英、綠泥石及少量碳酸鹽；碳酸鹽鮞狀赤鐵礦礦石中金屬礦物為鮞狀赤鐵礦（75%～80%），脈石礦物主要為碳酸鹽、綠泥石。上鐵礦層赤鐵礦含量為75%～98%，平均84%，無(wú)石英玻屑，大多為含綠泥石赤鐵礦、碳酸鹽赤鐵礦。下鐵礦層赤鐵礦含量50%～94%，平均75%，含石英玻屑多，大多為含石英綠泥石赤鐵礦。

礦石結(jié)構(gòu)主要為鮞狀結(jié)構(gòu)(個(gè)別地段出現(xiàn)豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu))，次為隱晶-他形微粒狀結(jié)構(gòu)、鱗片變晶自形粒狀結(jié)構(gòu)，局部為球粒結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造，其次為條帶狀構(gòu)造和由風(fēng)化作用形成的網(wǎng)脈狀構(gòu)造。

鐵礦石品位較高，全區(qū)礦石平均品位TFe 52.39％，平均近于富礦，品位變化系數(shù)為16.7%～26.71%，表明了礦層品位變化具極均勻和均勻性。有害組分磷較高，平均P 0.468 8％，為高磷礦石；其他有害組分硫、砷、二氧化硅含量一般均在允許范圍以內(nèi)。

圖3 烏石山鐵礦床成礦模式圖

4 成礦過(guò)程

綜合上述成礦的鐵質(zhì)來(lái)源、成礦時(shí)的巖相、古地理環(huán)境，以及成礦作用和方式，認(rèn)為烏石山鐵礦床的成因，屬陸源濱海-灘間瀉湖相沉積赤鐵礦型鐵礦床。

根據(jù)區(qū)內(nèi)成礦特征及區(qū)域成礦規(guī)律，可劃分以下三個(gè)過(guò)程圖3：

原始鐵礦質(zhì)礦源層富集階段：贛西寧鄉(xiāng)式鐵礦是晚泥盆世-早石炭世初海水自南西向北東往加里東古陸進(jìn)侵過(guò)程中，在半封式海灣內(nèi)盆地沉積形成的。成礦物質(zhì)來(lái)自陸源（包括區(qū)內(nèi)南華紀(jì)新余式鐵礦），鐵礦層主要形成于海侵初期，在垂直方向處于砂巖向粉砂巖、泥巖或泥灰?guī)r過(guò)渡的相序中，在水平方向處于陸源碎屑向碳酸鹽摻合作用弱的部位，多次的海進(jìn)和海退，多層鐵礦則形成于海進(jìn)序列巖系的底部或下部。本礦區(qū)以生成赤鐵礦石為主，表明是處于氧化電位低、缺少碳酸鹽的弱氧化環(huán)境。由于海水介質(zhì)的擾動(dòng)，形成鮞粒狀赤鐵礦或赤鐵礦與綠泥石交互相間出現(xiàn)，以及鮞粒狀赤鐵礦顆粒再積現(xiàn)象表現(xiàn)較明顯，對(duì)鐵礦層聚積局部起到一定的再集加厚和富化作用。

鐵礦層固結(jié)成巖階段：在成巖階段已沉淀于鮞狀赤鐵礦、粉砂巖、鮞綠泥石巖孔隙中的菱鐵質(zhì)，進(jìn)行分異、凝聚、淀晶成礦。

鐵礦層變形改造階段：當(dāng)鐵礦沉積后，經(jīng)歷了區(qū)域輕微的變質(zhì)作用，使鐵質(zhì)進(jìn)一步富集。

5 結(jié)論

1）烏石山鐵礦產(chǎn)于泥盆系錫礦山組（D3）粗碎屑巖內(nèi)，鐵礦層呈近東西向條帶狀展布，順層產(chǎn)出，分上下兩層順層產(chǎn)出，礦石礦物主要為鮞狀赤鐵礦、菱鐵礦及褐鐵礦，脈石礦物為鮞狀綠泥石、綠泥石及少許碳酸鹽礦物，礦石品位富且穩(wěn)定。

2）根據(jù)鐵質(zhì)來(lái)源、古地理環(huán)境分析，烏石山屬陸源濱海-灘間瀉湖相沉積赤鐵礦型鐵礦床，其成礦過(guò)程可分為原始鐵礦質(zhì)礦源層富集階段、鐵礦層固結(jié)成巖階段、鐵礦層變形改造階段。

[1] 趙一鳴，畢承思．寧鄉(xiāng)式沉積鐵礦床的時(shí)空分布和演化[J]．礦床地質(zhì)，2000，19（4）：350-361．

[2] 周家云，鄭榮才，等．華南泥盆紀(jì)古地理環(huán)境對(duì)寧鄉(xiāng)式鐵礦床時(shí)空分布、礦石特征的制約[J]．地質(zhì)科技情報(bào)，2009，28（1）：93-97．

[3] 彭三國(guó)．湘鄂桂地區(qū)“寧鄉(xiāng)式”鐵礦成礦地質(zhì)特征與找礦前景[J]．礦床地質(zhì)，2010，29：101-102．

Geological Features and Ore-forming Process of the Wushishan Fe Deposit in Jiangxi

LI Yin1HU Li2XU Hong-ming1ZHAO Cheng1ZHOU Min-juan3

(1-Jiangsu Institute of Geologoical Survey, Nanjing 210018; 2- Jiangxi Geophysical and Geochemical Exploration Brigade, Nanchang 330002; 3-Ganxi Geological Survey, Nanchang 330002)

The Wushishan Fe deposit is confined to clastic rock of the Devonian Xikuangshan Formation. The deposit belongs to Ningxiang type. The Fe orebodies are bedded. Main ore minerals are hematite, siderite and main vein minerals are quartz, chlorite and a small of carbonate minerals. The study indicates that ore material was derived from the Wugong ancient land. The ore-forming processes may be divided into source bed formation stage, ore enrichment stage and deformation transformation stage.

Wushishan; Fe deposit; ore-formation; Jiangxi

P618.31

A

1006-0995（2017）03-0393-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.03.009

2016-11-25

李胤（1986-），女，湖南婁底市人，工程師，從事礦床地質(zhì)工作