福建連城吉龍山錳及硫鐵礦地質(zhì)特征與成因探討

接 晶

(福建省地質(zhì)測(cè)繪院，福州，350011)

連城吉龍山錳及硫鐵礦床位于連城豐圖—馬家坪Ⅴ級(jí)成礦區(qū)西北部，先后開(kāi)展了錳礦普查、詳查等工作。在區(qū)內(nèi)的文筆山組中含鐵錳結(jié)核的粉砂巖和其底部含錳頁(yè)巖夾層，由于含錳量較高，經(jīng)風(fēng)化淋濾形成含鐵錳礦床。2010年開(kāi)展1∶1萬(wàn)激電中梯測(cè)量，針對(duì)低阻異常區(qū)進(jìn)行了深部鉆孔驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)花崗巖與棲霞組石灰?guī)r的接觸帶為矽卡巖型硫鐵礦體。棲霞組石灰?guī)r是影響矽卡巖型礦體產(chǎn)出的重要層位，尤其是與花崗斑巖接觸部位，為礦體的產(chǎn)出提供了容礦空間，同樣也為含礦元素的交代作用提供了化學(xué)條件，因此，筆者認(rèn)為礦區(qū)深部花崗巖與棲霞組石灰?guī)r的接觸帶為尋找矽卡巖型硫鐵礦最有潛力的部位。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

連城吉龍山錳及硫鐵礦區(qū)位于南武夷晚古生代坳陷區(qū)，明溪—武平坳陷帶東部的連城—上杭復(fù)式向斜中段東翼，北東向上杭—屏南深大斷裂的西南部，屬連城—上杭Ⅳ級(jí)成礦區(qū)中部的連城豐圖—馬家坪Ⅴ級(jí)成礦區(qū)西北部，是閩西南地區(qū)錳礦成礦背景最好的一個(gè)區(qū)[1]。區(qū)內(nèi)出露地層主要有晚泥盆世—晚白堊世陸相碎屑沉積巖系及中酸性火山噴發(fā)巖系。

區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育，以北東-北北東向?yàn)橹?，次為北?北北西向和近南北向，呈現(xiàn)為斷塊構(gòu)造形態(tài)。北東向斷裂屬區(qū)域性樞紐張性陷落斷層，北北西向斷層具先壓后張現(xiàn)象，為礦區(qū)風(fēng)化淋濾型錳礦的貯礦斷層。燕山期侵入巖發(fā)育，多呈巖株、巖枝狀產(chǎn)出，其與棲霞組石灰?guī)r接觸帶附近形成矽卡巖型銅、鉛、鋅、硫鐵礦等礦床(圖1)。

圖1 連城縣吉龍山錳及硫鐵礦區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geologic map of Jilongshan manganese and pyrite deposit in Liancheng county1—沙縣組；2—下渡組；3—翠屏山組；4—童子巖組；5—文筆山組；6—棲霞組；7—林地組；8—桃子坑組；9—燕山早期第三階段第三次侵入中細(xì)粒似斑狀黑云母花崗巖；10—整合接觸；11—角度不整合接觸；12—平行不整合接觸；13—斷層；14—礦區(qū)范圍；15—小型鐵礦點(diǎn)；16—小型錳礦點(diǎn)

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要有中二疊世棲霞組、文筆山組，晚白堊世下渡組及沿河谷分布的第四系(圖2)。

圖2 連城縣吉龍山錳及硫鐵礦地質(zhì)圖Fig.2 Geologic map of Jilongshan manganese and pyrite deposit in Liancheng county1—第四紀(jì)；2—晚白堊世下渡組；3—中二疊世文筆山組；4—中二疊世棲霞組； 5—燕山早期第三階段第三次侵入中細(xì)粒似斑狀黑云母花崗巖；6—花崗斑巖；7—輝綠巖；8—閃長(zhǎng)玢巖；9—二長(zhǎng)花崗斑巖；10—流紋斑巖；11—正長(zhǎng)斑巖脈；12—石英脈；13—破碎帶；14—錳礦體及編號(hào)；15—實(shí)、推測(cè)地質(zhì)界線；16—不整合地質(zhì)界線；17—斷層及編號(hào)； 18—斜井及編號(hào)/高程(m)；19—平硐及編號(hào)/高程(m)；20—鉆孔位置及編號(hào)；21—探槽及編號(hào)；22—勘查線及編號(hào)

棲霞組：在礦區(qū)中西部零星出露，大部分隱伏于文筆山組之下，為一套淺海相沉積的石灰?guī)r夾含泥質(zhì)灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r、大理巖，厚度70～310 m。

文筆山組：在礦區(qū)西部、南部、東部均有出露，東北部零星出露，為一套海相細(xì)碎屑沉積的泥巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾細(xì)砂巖、石英砂巖，含磷質(zhì)及鐵錳質(zhì)結(jié)核，底部夾含鐵錳質(zhì)頁(yè)巖，厚度20～180 m。與下伏棲霞組呈整合接觸，局部斷層接觸。

下渡組：主要分布于礦區(qū)西部及中部，為一套火山噴發(fā)相沉積的流紋質(zhì)凝灰熔巖、角礫巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖、泥巖等。厚度大于200 m。與下伏地層呈不整合接觸。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，以斷裂構(gòu)造為主，次為褶皺構(gòu)造。主要斷裂有北東向、北北西向和近南北向3組。

北東向斷裂：為區(qū)域賴(lài)坊—廟前斷裂的組成部分，主要有F2、F4、F5、F6、F7、F8等6條。其中F2、F4、F5為礦區(qū)錳礦體的貯礦斷層，表現(xiàn)為張扭性斷裂，走向20°～60°,傾向南東或北西，傾角20°～40°，長(zhǎng)150～400 m，寬2～10 m，各斷裂中充填物均為構(gòu)造角礫巖，其在走向或傾向呈波狀起伏。F6、F7、F83條為隱伏斷層，產(chǎn)于文筆山組和棲霞組接觸界面、二者地層中或地層與花崗斑巖接觸界面，走向北東-北北東，傾向北西或南東，傾角15°～40°，延伸長(zhǎng)度均大于200 m，帶內(nèi)巖石成分有角礫巖、泥巖、石灰?guī)r、花崗斑巖。

北北西向斷裂(F1)：表現(xiàn)為數(shù)米至數(shù)十米寬窄不一的破碎帶，傾向南西，傾角40°～70°，走向與地層褶皺軸向一致，具先壓后張現(xiàn)象，為風(fēng)化淋濾型錳礦的貯礦斷層。

近南北向斷裂( F3)：規(guī)模較小，傾向南東東，傾角 30°～50°，屬?gòu)埿詳嗔眩瑸轱L(fēng)化淋濾型錳礦的次要貯礦斷層。

褶皺構(gòu)造：屬連城—上杭復(fù)式向斜翼部之次級(jí)小褶皺，軸向呈近南北或北北西向，主要為蘭橋—江畬向斜東翼，其軸向和翼部均受斷層破壞。

2.3 侵入巖

區(qū)內(nèi)侵入巖為燕山早期中細(xì)粒似斑狀黑云母花崗巖，主要分布于礦區(qū)中東部，呈巖株、巖枝狀產(chǎn)出。

除外，尚有燕山晚期侵入的花崗斑巖、石英斑巖、二長(zhǎng)花崗斑巖、流紋斑巖、閃長(zhǎng)玢巖脈和輝綠巖脈等。

2.4 圍巖蝕變

錳礦圍巖蝕變不強(qiáng)烈，與礦化關(guān)系較密切的為綠泥石化，在脈狀綠泥石化蝕變強(qiáng)烈地段常相伴形成沿裂隙充填的鐵錳質(zhì)細(xì)脈；而硫鐵、鉛鋅多金屬礦圍巖蝕變較強(qiáng)烈，與其密切相關(guān)的為石榴石化、透輝石化、綠簾石化、綠泥石化等矽卡巖礦化特征。

2.5 地球物理異常特征

據(jù)工作區(qū)及鄰近區(qū)的巖石的電性參數(shù)的測(cè)定(表1)，硫鐵礦石視電阻率值較低，僅是其他巖石的1/18～1/204，視極化率較高，是其他巖石的1.5～3倍，具低阻高極化特征。低阻異常集中分布于測(cè)區(qū)中部，淺部的低阻異常以北東向?yàn)橹?，有多處呈條帶狀或橢圓狀的局部異常，隨著深度的增加，逐漸變?yōu)槟媳毕?北西向，其規(guī)模由大變小，再變大。其異常的分布狀況反映了礦區(qū)存在著以測(cè)區(qū)中部低阻異常帶為中心的次級(jí)背斜構(gòu)造，其上部和兩翼分布著北東向、南北向和北西向等多組張性斷層和擠壓破碎帶，它們均表現(xiàn)出低阻異常。

表1 吉龍山勘查區(qū)各類(lèi)巖礦石的電阻率參數(shù)統(tǒng)計(jì)

位于14-16線的D5異常區(qū)是區(qū)內(nèi)最為復(fù)雜的異常地段，長(zhǎng)600 m，呈北東東向帶狀。該異常位于花崗巖和二疊世的接觸帶部位上，由多個(gè)規(guī)模較小的橢圓狀高強(qiáng)度低阻異常構(gòu)成。其深部還存在有多處產(chǎn)狀不同、不連續(xù)的局部異常，構(gòu)成傾向于西、傾向于東或水平狀異常帶(圖3)。根據(jù)深部低阻異常的分布狀態(tài)判斷，二疊世中斷裂構(gòu)造發(fā)育，可能貯存有呈低阻的硫化物富集體，推測(cè)異常與矽卡巖礦化有關(guān)。經(jīng)164，160，152等剖面線鉆孔深部驗(yàn)證，在異常分布范圍揭露了FeS-1硫鐵礦體，顯現(xiàn)其為礦致異常。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)共圈定6個(gè)錳礦體和1個(gè)隱伏硫鐵礦體。錳礦體產(chǎn)于淺表，貯存于斷裂破碎帶中，地表偶見(jiàn)露頭，為半隱伏礦體，屬淋濾型氧化軟錳礦，走向北東、北西或南北皆有，以北東為主，傾向南東，傾角20°～40°。礦體呈透鏡狀、不規(guī)則狀沿走向延伸長(zhǎng)50～270 m，傾向延伸15～80 m，厚度為1～1.96 m。礦體平均品位Mn 20.35%～34.58%，TFe 1.81%～11 .65%。主要礦體為Mn1、Mn2和Mn4。

Mn1礦體：產(chǎn)于F1北北西向斷裂破碎帶中(圖4)，呈透鏡狀、不規(guī)則狀產(chǎn)出，斷續(xù)延伸長(zhǎng)約260 m，平均厚1.79 m，推測(cè)傾向延伸最大約80 m，貯礦標(biāo)高540～600 m，走向由北西 327°轉(zhuǎn)為北東18°，傾向近西，傾角 40°～48°。礦石品位：Mn17.45%～30.98%，TFe 1.38%～4.76%，礦體平均Mn 25.23%，TFe 3.03% 。

圖4 連城縣吉龍山礦區(qū)錳礦0線地質(zhì)剖面圖Fig.4 Diagram showing the geological profile in the No.0 exploration line in Jilongshan manganese deposit, Liancheng county1—下白堊統(tǒng)下渡組；2—中二疊統(tǒng)文筆山組；3—浮土；4—流紋質(zhì)凝灰熔巖；5—粉砂質(zhì)泥巖；6—構(gòu)造破碎帶；7—斷層及編號(hào)；8—實(shí)、推測(cè)地質(zhì)界限；9—完工探槽及編號(hào)；10—完工斜井及編號(hào)/高程(m)；11—產(chǎn) 狀；12—采樣位置及編號(hào)；13—錳礦體及編號(hào)；14—真厚度(m)/平均品位Mn(%)

Mn2 礦體：分布于F4北東向斷裂破碎帶中，呈透鏡狀、不規(guī)則狀產(chǎn)出。斷續(xù)長(zhǎng)190 m，平均厚 1.68 m ，推測(cè)傾向延伸最大約 70 m，貯礦標(biāo)高540～590 m，走向約39°，傾向北西，傾角 20°～30°。礦石品位：Mn 16.48%～32.01%，TFe 2.49%～11.65%，礦體平均品位Mn 22.26%, TFe 4.97%。

Mn4 礦體：產(chǎn)于北東向 F5斷裂破碎帶中，呈透鏡狀、不規(guī)則狀產(chǎn)出。其斷續(xù)延伸大于270 m，厚1～4.0 m，平均厚1.96 m，推測(cè)傾向延伸最大約25 m，貯礦標(biāo)高580～650 m，走向北東，傾向南東，傾角21°～39°。礦石品位：Mn 17.20%～37.21%, TFe 1.34%～8.57%.，礦體平均品位Mn 31.88%, TFe 6.60%。

FeS-Ⅰ礦體：產(chǎn)于中深部花崗斑巖與棲霞組石灰?guī)r的外接觸帶中(圖5)。呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，礦體形態(tài)主要受接觸帶控制，總體走向北東，傾向南東，傾角由北西較緩(15°～20°)往南東過(guò)渡至傾角較陡(47°～53°)。貯存標(biāo)高183～353 m，控制走向延伸200 m，控制傾向延伸約250 m。真厚度0.73～11.76 m，厚度變化較大,局部出現(xiàn)夾石,厚度變化系數(shù)74%。礦石品位：Ts一般6.04%～28.16%，最高50.61%，平均品位：Ts 22.81%。

圖5 連城縣吉龍山礦區(qū)硫鐵礦152線地質(zhì)剖面圖Fig.5 Diagram showing the geological profile in the No.152 exploration line in Jilongshan pyrite deposit, Liancheng county

3.2 礦石特征

錳礦礦石礦物主要有軟錳礦和褐鐵礦，脈石礦物主要為粘土類(lèi)礦物和石英、方解石、白云石。

硫鐵礦礦石礦物主要有黃鐵礦、磁黃鐵礦和黃銅礦，脈石礦物主要為石英、方解石、石榴子石、石膏。

錳礦礦石結(jié)構(gòu)呈隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)和半自形-自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)。此外，礦石中常見(jiàn)由隱晶狀軟錳礦重結(jié)晶而成的柱粒狀、扇狀軟錳礦( 局部見(jiàn)恩蘇塔礦)集合體。礦石構(gòu)造有斑雜狀、反斑雜狀、砂土狀、腎(豆)狀、塊狀、蜂窩狀等構(gòu)造。

硫鐵礦常見(jiàn)結(jié)構(gòu)有自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、乳濁狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造為浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造。

3.3 礦體圍巖和夾石特征

礦區(qū)內(nèi)所見(jiàn)的6個(gè)錳礦體貯存于構(gòu)造破碎帶中，其直接頂、底板均為構(gòu)造角礫巖和斷層泥。構(gòu)造角礫巖成分復(fù)雜，常見(jiàn)有(角礫狀)晶屑凝灰?guī)r、硅質(zhì)巖、石英、石灰?guī)r等。

硫鐵礦體頂板為石灰?guī)r、泥灰?guī)r或矽卡巖，底板為石灰?guī)r、矽卡巖或花崗斑巖。礦體與圍巖界線清楚，在ZK16527揭露了1.5 m厚的夾石，其巖性為黃鐵礦化、綠簾石化、石榴石化、綠泥石化矽卡巖，其原巖為石灰?guī)r。

4 礦床成因分析及找礦標(biāo)志

4.1 錳礦床

4.1.1 成因分析

(1)根據(jù)礦區(qū)及連城錳礦外圍采樣分析，林地組中的錳質(zhì)粉砂巖、文筆山組鐵錳質(zhì)結(jié)核風(fēng)化淋濾層、文筆山組底部含鐵錳質(zhì)頁(yè)巖夾層，含錳豐度普遍較高(表2)。根據(jù)我國(guó)已知矽卡巖礦床產(chǎn)出地質(zhì)條件和成礦特征的分析，碳酸鹽巖圍巖和一些鈣質(zhì)巖石的存在是矽卡巖礦床形成的必要條件之一[3]。當(dāng)碳酸鹽巖的MgO含量小于2%時(shí)，一般形成鈣矽卡巖礦物組合，伴有Pb、Zn(Ag)礦化的錳質(zhì)矽卡巖的出現(xiàn)，經(jīng)風(fēng)化淋濾作用，錳礦質(zhì)析出，富含錳質(zhì)礦液沿下渡組、文筆山組斷裂破碎帶及其接觸帶遷移富集成礦，為錳質(zhì)得以“就地取材”創(chuàng)造了條件。

表2 礦區(qū)圍巖及含錳礦破碎帶品位

(2)礦區(qū)重要的錳礦床受閩西南晚古生代坳陷區(qū)，明溪—武平坳陷帶東部的連城—上杭斷裂帶的控制，且成群產(chǎn)出，形成多個(gè)礦床集中區(qū)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，有幾組不同方向的斷層存在，為錳礦體的形成提供了良好的空間。

(3)礦區(qū)地處亞熱帶，氣候溫暖潮濕，雨量充沛，地下水豐富，植被、森林覆蓋茂密，為加速含錳巖層的風(fēng)化和錳質(zhì)的分解運(yùn)移增加了有利條件。

(4)區(qū)內(nèi)出露的地層及燕山晚期侵入巖含錳豐度均較高，其中文筆山組含鐵錳結(jié)核的粉砂巖和其底部含錳頁(yè)巖夾層含錳均較高，風(fēng)化淋濾后形成了含鐵錳礦體。

4.1.2 找礦標(biāo)志

(1)地表殘坡積層中分布的錳粒、錳塊可作為直接找礦標(biāo)志。

(2)有錳礦體存在的附近，往往有呈淺紫紅色的雜色土，可作為找礦標(biāo)志。

(3)上述含錳地層分布地段的斷裂帶也是尋找此類(lèi)型錳礦的有利線索。

(4)細(xì)脈狀綠泥石化蝕變強(qiáng)烈地段常伴有鐵錳質(zhì)細(xì)脈產(chǎn)出，可作為主要找礦標(biāo)志。

4.2 硫鐵礦床

4.2.1 成因分析

(1)礦區(qū)內(nèi)中棲霞組巖性以碳酸鹽巖為主，鈣含量高，巖性特征導(dǎo)致其成為了接受礦液沉淀的有利空間。一方面石灰?guī)r的鈣質(zhì)成分為礦液的交代提供了有利的介質(zhì)條件，另一方面，石灰?guī)r的脆性和溶洞特性，以及受巖漿熔蝕所形成的溶洞空間，促使含礦熱液在外界壓力驟減的情況下沉淀了下來(lái)。經(jīng)燕山早期巖漿活動(dòng)作用，故而造成含硫鐵礦熱液與棲霞組石灰?guī)r接觸變質(zhì)形成矽卡巖型硫多金屬礦床。

(2)區(qū)內(nèi)燕山早期侵入巖活動(dòng)強(qiáng)烈，巖體在上侵過(guò)程產(chǎn)生高濃度氣液，沿北北東向、北東向等斷裂上升運(yùn)移，熱流體運(yùn)移至棲霞組石灰?guī)r接觸帶附近，經(jīng)交代形成石榴石、透輝石等矽卡巖和含銅、鉛、鋅、硫鐵多金屬礦體。

(3)區(qū)內(nèi)北東向、北西向和近南北向斷裂構(gòu)造發(fā)育，為含礦熱液運(yùn)移、交代、沉淀富集提供了良好的通道和有利空間。

(4)礦體圍巖蝕變較強(qiáng)烈，具有石榴石化、綠簾石化、綠泥石化等矽卡巖特征。矽卡巖和金屬礦化之間在空間上、時(shí)間上都有著密切的成因聯(lián)系，大部分金屬礦化雖晚于矽卡巖，但矽卡巖常是金屬礦化的先導(dǎo)，磁鐵礦化、多金屬等硫化物大多是緊跟矽卡巖的形成，和富含揮發(fā)成分的交代礦物一起交代有關(guān)的矽卡巖礦物。

4.2.2 找礦標(biāo)志

(1)矽卡巖礦床大多產(chǎn)于中酸性巖漿巖與碳酸鹽類(lèi)巖石的接觸帶上[4]。棲霞組石灰?guī)r是硫鐵礦體產(chǎn)出的重要層位，尤其是其與花崗斑巖接觸部位，為找礦的主要標(biāo)志之一。

(2)圍巖中普遍具較強(qiáng)的綠泥石化、綠簾石化、石榴石化、硅化、碳酸性化，使巖石變得致密堅(jiān)硬，呈現(xiàn)暗綠、黃綠等色調(diào)，這是間接找礦標(biāo)志。

(3)由于硫鐵礦屬于隱伏礦床，硫鐵礦石電阻率很低，根據(jù)低阻異常的分布狀態(tài)判斷，深部可能貯存有呈低阻的硫化物富集體，推測(cè)異常與矽卡巖礦化有關(guān)。因此低阻高極化異常特征為間接的找礦標(biāo)志。

5 結(jié)論

(1)礦區(qū)內(nèi)主要出露地層有棲霞組、文筆山組、下渡組。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，燕山晚期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈。地層及圍巖含錳豐度普遍較高，其在地表水和地下水的不斷循環(huán)風(fēng)化淋濾過(guò)程，析出錳質(zhì)攜帶、遷移至斷裂破碎帶有利部位，富集形成風(fēng)化淋濾型錳礦。

(2)深部燕山期侵入巖與石灰?guī)r接觸帶，是區(qū)內(nèi)接觸交代型硫鐵礦重要控礦構(gòu)造及貯礦空間。根據(jù)對(duì)礦區(qū)中南部低阻高極化異常帶鉆探驗(yàn)證結(jié)果，均已發(fā)現(xiàn)接觸交代型硫鐵礦體。

1 福建省地質(zhì)調(diào)查研究院.福建省區(qū)域地質(zhì)志.北京：地質(zhì)出版社，2011.

2 羅永灶.連城錳礦資源特點(diǎn)及利用探討.中國(guó)錳業(yè)，2001，19(4).

3 趙一鳴，林文蔚， 畢承恩，等.中國(guó)矽卡巖礦床.北京：地質(zhì)出版社，2012.

4 江磊，王若梅，李智明.矽卡巖型礦床特征概述,西北地質(zhì)，2012，第45卷增刊.