卓福星
(福建省閩東南地質大隊,泉州,362021)
安溪后頭山鐵多金屬礦是“1∶5萬福建漳平洛陽—安溪潘田地區(qū)礦產(chǎn)遠景調查”項目實施時發(fā)現(xiàn)的一處新礦產(chǎn)。該礦床位于漳平洛陽中型鐵礦床東南部外圍,地處閩西南陸表海東南緣[1],屬龍巖馬坑—大田湯泉鐵多金屬成礦帶的中部。該成礦帶上鐵礦床成因眾說紛紜,有“馬坑式”海相火山沉積說[2]、海相火山沉積-熱液改造說[3,4]、層控鈣矽卡巖型說[5]。通過對洛陽鐵礦床花崗巖開展LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測齡工作,花崗斑巖年齡為(131±1)Ma,細粒花崗巖年齡為(131.64±0.62)Ma,時代屬早白堊世,所以筆者認為洛陽鐵礦床屬層控矽卡巖型[6]。通過野外地質調查及鉆探取樣分析,揭露安溪后頭山鐵多金屬礦床的控礦因素特征及其分布規(guī)律,探討其礦床成因。
礦區(qū)位于閩西南陸表海東南緣,永(安)—梅(縣)晚古生代坳陷帶東南緣與壽寧—華安斷隆帶的交接部位,政和—大埔斷裂帶的東南側,龍巖馬坑—大田湯泉鐵多金屬成礦帶的中部[7]。區(qū)域上出露地層可分成3套:①新元古代變質巖、早古生代淺變質巖,為變質基底;②晚泥盆世-早三疊世等陸表海沉積,主要為碎屑巖、石灰?guī)r等,其中早石炭世-早二疊世地層為林地組等富含鐵質的碎屑巖,屬含鐵建造;③晚三疊世-晚白堊世山間盆地沉積,巖性為粗碎屑巖或火山碎屑巖。燕山期巖漿活動強烈,有長坑、洛陽等巖體,是鐵礦床形成過程中的熱源和部分物質的重要供源體;地質構造復雜,華力西期和印支期形成北東向或近東西向的褶皺,其中漳平洛陽—安溪劍斗東西向褶斷帶,將含鐵建造局部富集形成含礦建造,為該區(qū)的含礦建造和巖漿作用提供了重要條件。
礦區(qū)位于漳平洛陽—安溪劍斗東西向褶斷帶西段(洛陽—后坪山)南側及漳平大深短軸背斜東翼。區(qū)內主要地層有石炭紀林地組,二疊紀船山-棲霞組、文筆山組、童子巖組、翠屏山組,三疊紀溪口組、文賓山組,侏羅紀南園組。其中林地組為該區(qū)的含礦建造(圖1)。
圖1 安溪后頭山鐵多金屬礦區(qū)地質簡圖Fig.1 Geologic sketch map of the Houtoushan iron polymetallic deposit in Anxi county1—晚侏羅世南園組;2—晚侏羅世長林組;3—晚三疊世文賓山組;4—早三疊世溪口組;5—晚二疊世翠屏山組;6—中二疊世童子巖組;7—中二疊世文筆山組;8—中二疊世棲霞組;9—晚石炭世林地組;10—早白堊世中細?;◢弾r;11—花崗斑巖脈;12—閃長巖脈;13—矽卡巖化;14—鉀化;15—張性斷層;16—壓扭性斷層;17—張扭性斷層;18—扭性斷層;19—實測、推測力學性質不明斷層;20—實測地質界線;21—推測地質界線;22—角度不整合界線;23—假整合界線;24—地層產(chǎn)狀;25—鉆孔及編號;26—剖面線及編號;27—鐵礦點;28—1∶5萬磁異常及編號;29—蝕變界線
林地組:出露于礦區(qū)西側,范圍小,主要見于深部。巖性為石英細砂巖、粉砂巖、含礫石英砂巖。該地層含鐵量普遍偏高,F(xiàn)e2O3含量為0.53%~5.9%,平均2.34%;FeO含量為0.33%~6.82%,平均為3.09%*福建省閩東南地質大隊,福建省漳平縣洛陽鐵礦區(qū)南礦段補充詳細勘探暨礦區(qū)普查地質報告,1984。。該地層受到花崗巖漿作用時,所含鐵質進入巖漿熱液中成為重要鐵質來源。
船山組、棲霞組:在區(qū)內西側零星出露,深部由ZK4313和ZK601揭露。巖性為石灰?guī)r、含泥質灰?guī)r、硅質巖和泥巖,常見燧石結核和燧石條帶。是區(qū)內主要磁鐵礦體的貯礦層位。
文筆山組、童子巖組及翠屏山組:主要分布在測區(qū)中部、中西部,分別為淺海相細碎屑巖建造、濱海-海陸交互相含煤建造及海陸交互碎屑沉積,局部含煤建造。
溪口組:主要分布于區(qū)內中部、東部,出露面積較大,主要為淺海相沉積。礦區(qū)出露上、中、下3巖性段,厚度大于280 m。巖性上段為泥巖、泥質砂巖,中段為鈣質砂巖、粉砂巖、石灰?guī)r透鏡體,下段為青灰色硅質巖、砂巖、粉砂巖。不整合于新元古代變質巖、晚古生代淺變質巖之上。
文賓山組:出露于測區(qū)東北部,主要巖性為砂礫巖、含礫砂巖,底部為鐵質角礫巖。不整合覆蓋在溪口組之上。
南園組:分布于礦區(qū)南部,為一套噴發(fā)相火山碎屑巖,主要巖性為第一段英安質晶屑凝灰熔巖和第二段流紋質含角礫晶屑凝灰?guī)r。
區(qū)內侵入巖發(fā)育,主要為燕山期中細粒含黑云母花崗巖、花崗斑巖類及喜馬拉雅期閃長玢巖。巖體常呈巖株、巖枝、巖墻、巖脈產(chǎn)出,產(chǎn)出位置及展布形態(tài)受北西向、北東向及層間斷裂控制。
含黑云母花崗巖:出露于礦區(qū)西側,呈長軸狀展布,走向北東,長5.0~5.5 km,寬0.7~1.2 km,具中細?;◢徑Y構,塊狀構造。巖石主要由鉀長石、斜長石、石英、黑云母組成,主要化學成分為SiO276.22%、Al2O312.26%、Fe2O31.39%、FeO 1.06%、K2O 4.43%、Na2O 3.28%[8]。巖體向北東傾伏,在剖面43線鉆孔深處見此巖體,向東延伸與后頭山、白桃花崗巖體相連。
該巖體地表侵入于侏羅系長林組及三疊系,深部侵入二疊系、石炭系中,在巖體內接觸帶鉀長石化、硅化發(fā)育,與圍巖接觸帶均產(chǎn)生不同的熱變質或蝕變,深部與船山組、棲霞組碳酸鹽接觸帶形成大理巖化、矽卡巖化,并與鐵多金屬礦化關系十分密切,是該區(qū)熱力和熱液的主要來源,使林地組含礦物質活化、遷移,使船山組-棲霞組發(fā)生熱變質、熱液蝕變,形成矽卡巖化及鐵礦化。
花崗斑巖:主要分布于后頭山村南北側,沿北東向或北西向斷裂呈脈狀分布,形態(tài)受斷裂控制,巖脈圍巖常常發(fā)育矽卡巖化、角巖化,對已形成的鐵礦體有一定破壞作用。
礦區(qū)構造錯綜復雜,發(fā)育有褶皺、滑脫構造及北東向、北西向2組斷裂構造,具有多期次活動特點。褶皺、滑脫構造及區(qū)域北東向斷裂構造為主要成礦前構造,褶皺、滑脫構造及北西向斷裂構造是成礦期構造,其中北西向斷裂是導礦構造,褶皺及次一級、滑脫構造是主要貯礦構造。少數(shù)陡傾角北西向斷裂成礦后仍活動,且具正斷層特征,對礦體構成破壞作用,是主要的成礦后構造。
褶皺構造:礦區(qū)位于洛陽—劍斗東西向褶皺帶西段南翼,軸部地層為林地組,南翼地層由文筆山組、童子巖組、翠屏山組構成。該褶皺帶為主要的成礦構造,礦體常存在于背斜軸部及翼部,軸部礦體厚度大,而翼部礦體厚度薄,顯示背斜控礦特點。
滑脫構造:主要存在于林地組-船山組、棲霞組之間,表現(xiàn)為地層不整合線(層間破碎帶)及地層缺失。在二者接觸帶常有鐵礦體分布,礦體厚度與層間破碎帶厚度呈正相關,礦體形態(tài)及產(chǎn)狀與斷面形態(tài)一致,礦體受滑脫構造控制較明顯。
斷裂構造:北西向斷裂主要發(fā)育有F114~F120,其中與成礦有關的主要有F114及F115,這2條斷層均位于礦區(qū)西南部,斷層走向北西,傾向北東,區(qū)內長數(shù)百米至千米。斷層沿走向及傾向均呈不規(guī)則舒緩波狀,傾角變化大,一般35°~65°。破碎帶寬幾米至十幾米,帶內充填物有砂巖、硅質巖、石英巖等碎塊,泥砂質及鐵質膠結。其大致控制了深部船山組-棲霞組石灰?guī)r的出露,是主要的控礦構造之一。該組斷裂多期性活動明顯,少數(shù)陡傾角北西向斷裂具正斷層特征,后期對礦體構成破壞作用。
北東向斷裂主要發(fā)育有F303、及F124~F130數(shù)條,其中F303規(guī)模較大,分布于礦區(qū)東側,貫穿整個礦區(qū)。斷層長數(shù)千米,走向北東,傾向北西,傾角60°~78°。斷面較平直,略具舒緩波狀,破碎帶寬數(shù)米至幾十米,帶內角礫巖、壓碎巖發(fā)育,斷裂帶近側低次序牽引褶曲、破劈理發(fā)育,并見擦痕、階步。斷裂帶上及旁側巖石具角巖化、碳酸鹽化、硅化,并伴生有鐵錳礦化。
礦區(qū)圍巖蝕變十分明顯,種類較多,蝕變隨圍巖巖性及離花崗巖體部位不同而有所差異。在巖體內主要為熱液蝕變,與巖漿期后熱液作用有關,主要表現(xiàn)為鉀長石化、硅化、綠泥石化、黃鐵礦化,并有一定的分帶性。中細粒含黑云母花崗巖內帶由接觸面至里一般可分鉀長石化、硅化及綠泥石化、黃鐵礦化二亞帶。由于巖漿活動作用的多期性,且有的蝕變相互疊加,明確劃分出各帶的寬度有一定難度,熱液蝕變與鉬礦化關系密切。花崗巖受強烈的鉀長石化后,黑云母及其它含鐵礦物明顯減少,鉀化時Fe3+、Fe2+被析出,鉀、鈉被帶入,為鐵礦床的形成提供了部分鐵質來源。熱變質作用表現(xiàn)在林地組中,以石英巖化及角巖化蝕變?yōu)橹?,空間分布上不連續(xù),靠近巖體熱變質作用較強,遠離巖體則相對較弱,逐漸過渡到正常的地層。礦區(qū)矽卡巖化十分發(fā)育,主要分布于船山組-棲霞組石灰?guī)r中,在43線剖面底部形成厚度5~20 m的不連續(xù)的矽卡巖帶,由于礦區(qū)石灰?guī)r含鈣高、含鎂低,主要形成鈣矽卡巖,矽卡巖的厚度與鐵礦體的厚度呈正相關,矽卡巖的厚度越大,鐵礦體的厚度也越大。矽卡巖類型以石榴石矽卡巖為主,其次為透輝石-石榴石矽卡巖和透輝石矽卡巖。石榴石生成有早、中、晚3期,顏色分別呈淺棕色、淺褐紅色和黃綠色,磁鐵礦化與早期淺棕色石榴石關系十分密切。
根據(jù)1∶5萬高精度磁測成果結合成礦地質條件分析,進行鉆探工程深部驗證,按樣品分析成果圈定鐵礦體1個、鐵礦化體1個、鉛鋅銀礦體1個。其中鐵礦體規(guī)模較大、品位較高,是研究重點。
鐵礦體:位于后頭山西北側,主要貯存于船山組石灰?guī)r底部,受林地組和船山組之間的矽卡巖帶控制。礦體底板為矽卡巖,頂板以矽卡巖為主,局部為石灰?guī)r。鐵礦體產(chǎn)狀與船山組地層產(chǎn)狀一致。呈似層狀(局部為透鏡狀),走向約300°,傾向北東,緩傾角 10°~30°(圖2) ,礦體長大于800 m,厚度2.66~5.96 m,埋藏深度350~380 m。礦石品位:TFe 22.57%~42.41%,平均品位TFe 36.53%,探求鐵礦資源量:(333)+(334)礦石量382.41×104t。鐵礦(化)體位于鐵礦體下側,與鐵礦體平行,長大于700 m,厚度3.34 m,TFe 12.75%、mFe 4.88%。鐵礦(化)體走向與傾向上都有延伸趨勢,地質遠景較好。
圖2 后頭山鐵多金屬礦43線地質剖面圖Fig.2 Diagra showing the geological profile in the No.43 exploration line of the Houtoushan iron polymetallic deposit1—第四系;2—翠屏山組;3—童子巖組;4—文筆山組;5—棲霞組;6—船山組;7—林地組;8—花崗巖;9—花崗斑巖;10—閃長玢巖;11—石英脈;12—細砂巖;13—泥巖;14—石灰?guī)r;15—矽卡巖;16—石榴石透輝石矽卡巖;17—推測、實測性質不明斷層;18—鐵礦體;19—鐵礦化體;20—鉬礦化體;21—鉀長石化;22—實、推測接觸界線;23—不整合界線(剖面);24—鉆孔及編號;
鉛鋅銀礦體:位于礦區(qū)東部郭埔,由ZK601驗證,礦體貯存于船山組矽卡巖中,頂、底板均為矽卡巖。礦體厚1.01 m,長度100 m。化學分析成果:Pb 0.76%,Zn 2.5%,Ag 346 g/t。
金屬礦物主要為磁鐵礦,其次為褐鐵礦,常見的伴生金屬硫化物有黃鐵礦、閃鋅礦和輝鉬礦;脈石礦物主要為鈣鐵榴石、透輝石,次為方解石、石英、陽起石、透閃石、綠泥石和金云母。
礦石以他形-半自形-自形晶粒狀結構為主,交代結構、交代假象結構、乳滴結構為次。晶粒狀結構是該區(qū)鐵礦石常見的一種結構,多見于透輝石-磁鐵礦和石榴石-磁鐵礦礦石中,磁鐵礦呈等軸他形-半自形粒狀。
礦石主要為浸染狀構造、塊狀構造和條帶(紋)狀構造,其次為角礫巖狀構造和細脈-網(wǎng)脈狀構造等。
礦石自然類型主要有磁鐵礦礦石和褐鐵礦礦石,以前者為主,后者量極少。
礦石的工業(yè)類型主要有需選磁鐵礦石和煉鐵用磁鐵礦石。以前者為主,后者極少。
磁鐵礦體頂板圍巖主要是鈣鐵榴石矽卡巖、石灰?guī)r,底板圍巖主要是透輝石矽卡巖,礦體與其直接接觸的頂、底板圍巖呈漸變過渡關系。在矽卡巖中常見稀疏浸染狀和團塊狀磁鐵礦,黃鐵礦化也較普遍。
礦體中的夾石主要是含稀疏浸染狀和團塊狀磁鐵礦化矽卡巖,透輝石、石榴石矽卡巖,厚度為1~6 m,呈扁豆狀、透鏡狀分布。
(1)從硫、氧同位素測定結果,可推斷部分鐵質來源于地殼深部。硫同位素32S/34S的比值與隕石硫接近,δ34S值為1.29%~5.5%,變化區(qū)間較窄,且是正值,表明礦石中的硫來自地殼深部。氧同位素,磁鐵礦δ18O較穩(wěn)定,為+0.01%~+0.18%,相當于巖漿磁鐵礦δ18O的下限,接近巖漿水。因此,鐵質同硫、氧一樣有來自深部巖漿源的可能,為鐵礦床的形成提供了部分物質來源。
(2)林地組碎屑巖含鐵質普遍偏高,為地殼平均值1~2倍。在花崗巖漿熱液作用下,林地組(包含其下部地層)中的鐵質被活化、遷移至林地組與船山、棲霞組之間的層間斷裂構造面沉積成礦,為鐵礦床形成提供了重要鐵質來源。在花崗巖體外圍的林地組硅化強烈,呈白色,形成質量純凈的石英蝕變巖,這證實了鐵質流失。
(3)早白堊世中細粒含黑云母花崗巖與圍巖接觸時,在鉀質交代作用下,F(xiàn)e3+、Fe2+被析出,鉀、鈉被帶入,花崗巖中暗色礦物減少,鉀化帶寬度5~15 m。這種交代作用致使巖石中鐵質含量發(fā)生有規(guī)律變化,中細粒含黑云母花崗巖從中部至內接觸帶,F(xiàn)eO由2.05%減少至0.9%,F(xiàn)e2O3由8.8%減少為0.54%。說明巖體中的鐵質在巖漿期后熱液作用過程中被帶出來,為鐵礦床的形成提供了一些物質來源。
(1)后頭山礦區(qū)南礦段礦石包裹體測溫結果顯示,透輝石的爆裂溫度為375℃,磁鐵礦為415~192℃,方鉛礦為291℃,輝鉬礦224~190℃,反映了從早期矽卡巖、磁鐵礦化到晚期硫化物階段,成礦溫度有逐漸降低趨勢,而主成礦期溫度為415~192℃。
(2)鐵質的遷移形式主要是靠鹵化物和絡化物。因為鐵礦體及近礦圍巖中常具螢石礦物,近礦圍巖氟含量一般為0.054%~1.836%,氯含量一般為0.005%~0.046%。磁鐵礦石和近礦矽卡巖的流體包裹體的研究結果發(fā)現(xiàn)礦物的多相包裹體中常含有食鹽(NaCl)和鉀鹽(KCl)的晶體,表明含礦流體富含揮發(fā)組分和堿質,它們對鐵質萃取和搬運起了重要的作用。
(1)區(qū)內磁鐵礦石和磁鐵礦單礦物中的TiO2、V2O5含量分別為0.00 4%~0.16%、0.001 4%~0.002%,含量明顯偏低;而Sn、Zn、Mo等元素的含量偏高,這一特征與花崗巖類巖體接觸帶的交代型鐵礦床的磁鐵礦石中微量元素較相似。
(2)礦區(qū)磁鐵礦石和磁鐵礦單礦物中的Ni/Co比值為0.1~1,圍巖又有大量花崗巖類巖石,與火成巖或火山巖形成的礦床Ni/Co比值為1或小于1,極其接近。這說明磁鐵礦床的形成主要與酸性巖漿巖有關。
(1)該礦床與相鄰洛陽鐵礦南礦段礦床特征相似,受地層和圍巖巖性控制明顯。在巨厚的沉積建造中,磁鐵礦化卻選擇性地集中在林地組上部碎屑巖夾石灰?guī)r和船山-棲霞組碳酸鹽巖地層中,主要礦體又集中在船山-棲霞組的下部。礦床的分布具有明顯層控作用,是因為含礦氣液對碳酸鹽巖地層及其林地組進行選擇性交代的結果。
(2)礦區(qū)ZK4313及ZK601揭露,船山組-棲霞組巖性為石灰?guī)r、含泥質灰?guī)r、硅質巖和泥巖。該套地層下部巖性以石灰?guī)r為主,為了研究鐵礦與碳酸鹽巖之間的關系,對礦化蝕變較弱的石灰?guī)r進行系統(tǒng)采樣分析,CaO含量高,平均為52.50%;MgO含量較低,平均為1.37%;鐵質的沉淀與富礦熱液的物理化學條件有關,堿質條件有利于含礦熱液的鐵質沉淀。
(3)后頭山鐵多金屬礦床礦體的分布主要受碳酸鹽巖地層、早白堊世花崗巖漿雙重控制,集中分布在林地組與船山組-棲霞組之間界面及酸性巖體外接帶鈣矽卡巖中,礦床屬于中低溫巖漿熱液交代矽卡巖型[9],具明顯層控特征。成礦物質主要來源于林地組碎屑巖地層,其次來自深部巖漿及早白堊世酸性花崗巖體中。巖漿熱液為鐵多金屬成礦提供了成礦流體和熱動力,屬于典型層控矽卡巖型礦床。
(1)晚古生代林地組中鐵質來源于陸源,主要是鐵豐度高的基底巖系,經(jīng)過長期陸相風化預富集階段、海相沉積成礦階段,才構成“礦源層”;早白堊世花崗巖體侵入時除帶來部分鐵質還帶來大量熱液和熱動力,使船山組-棲霞組矽卡巖化及鐵礦化。因此,林地組、船山組-棲霞組與早白堊世花崗巖體組合是尋找層控矽卡巖型鐵礦床的必要條件。
(2)礦體圍巖常矽卡巖化,使巖石變得致密堅硬,呈淺棕色、淺褐紅色等,這是尋找鐵礦的直接標志;鉀長石化分布于與礦化有關的花崗巖體內接觸帶,也是區(qū)內找礦重要的蝕變標志。
(3)高精度地磁異常區(qū)是找磁鐵礦的間接標志。特別是異常峰值高、梯度較陡、地質構造部位良好的異常區(qū),是尋找磁鐵礦的有利條件。
1∶5萬地面高精度磁測成果C-07地磁異常有3個子異常,均位于洛陽—劍斗東西向褶斷帶西段南翼,其中洛陽地磁異常C-0702(含后頭山)、郭埔地磁異常C-0703的形態(tài)總體上為東西向展布,與褶斷帶軸部走向一致,構造條件良好再疊加磁異常構成該區(qū)的找礦遠景區(qū)。
(1)洛陽磁異常C-0702異常形態(tài)較規(guī)則,為北西西走向的橢圓形強磁異常。異常長約4 km,寬1 km,磁場值在500~1 000 nT,最高值2 400 nT;北側伴有負磁異常,受磁化極影響ΔT等值線的梯級帶處為洛陽鐵礦,異常中心與礦體相對應;異常南側包含大深鐵礦。異常曲線南陡北緩,向北呈緩波狀展出,異常中心較為寬緩;該異常東南端后頭山一帶經(jīng)鉆探工程驗證發(fā)現(xiàn)了磁鐵礦體,可解釋后頭山地表磁異常是由深部鐵礦體引起的。從43線鉆孔揭露情況看,深部存在林地組含礦建造及早白堊花崗巖體,說明后頭山及東南側一帶具良好找礦遠景。
(2)郭埔磁異常C-0703位于測區(qū)東部郭埔一帶,地表主要分布在溪口組和文賓山組碎屑巖及長林組粗碎屑巖、南園組火山巖之上。異常峰值大于2 000 nT,以500 nT圈定異常長3 km,平均寬為460 m;異常梯度較陡,北側無明顯負磁異常;該異常部位斷裂構造復雜而發(fā)育,北東向、北西向斷裂交會于此。經(jīng)ZK601鉆探工程驗證發(fā)現(xiàn)有鉛鋅銀礦,深部也存在林地組含礦建造及早白堊世花崗巖體,具良好成礦地質條件,找礦潛力大。
安溪后頭山鐵多金屬礦床主要受碳酸鹽巖地層與早白堊世酸性花崗巖體雙重控制,礦體集中分布于林地組與船山、棲霞組之間界面(滑脫面)以及花崗巖體外接觸帶矽卡巖中,屬于中低溫巖漿熱液交代矽卡巖型鐵礦,具有明顯的層控矽卡巖型礦床特征。研究表明,后頭山及其東側郭埔一帶深部成礦地質條件較好,且地表高精度磁異常較強,認為具有較大的找礦潛力。
文章是根據(jù)大調查項目“1∶5萬福建漳平洛陽—安溪潘田地區(qū)礦產(chǎn)遠景調查"基礎資料綜合研究成文,編寫過程得到項目成員大力支持,在此表示衷心感謝!
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