江西省弋陽縣獅子包鐵礦地質(zhì)特征及找礦方向

王 平， 周丁根， 陳立泉， 周先軍

(江西有色地質(zhì)勘查一隊,江西 鷹潭 335000)

礦區(qū)內(nèi)工作主要以鉆探為主,對鐵礦化體驗證、追索、控制在深部賦存規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀、厚度和有用組分的變化上,初步查清礦體在空間上的分布及賦礦規(guī)律,為該區(qū)域內(nèi)鐵礦找礦提供新的工作思路。

1 成礦地質(zhì)背景

區(qū)域內(nèi)出露地層主要是南華紀(jì)洪山組和寒武紀(jì)外管坑組[1],其中南華紀(jì)洪山組為區(qū)域內(nèi)富鐵層位。區(qū)域構(gòu)造以武夷復(fù)背斜為主體,北面被萍鄉(xiāng)—廣豐深斷裂切割破壞,南西部北西向斷裂發(fā)育。區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為一單斜構(gòu)造,由北往南地層變新,含鐵巖系產(chǎn)于洪山群地層中,地層中隱約可見小型緊密同斜褶皺,伴隨著褶皺作用產(chǎn)生石香腸、蛇形、“∽”形等構(gòu)造。區(qū)域巖漿活動自加里東期開始,至燕山期均有不同程度的活動,規(guī)模較大的有加里東期(洪山巖體、金山銀盤巖體)及燕山早期(刁橋巖體)巖漿活動。巖漿巖均分布于武夷復(fù)背斜南翼并受北東向斷裂帶控制(圖2)。區(qū)內(nèi)普遍遭受區(qū)域變質(zhì)作用,變質(zhì)程度相當(dāng)于綠片巖相,局部達到低角閃石相?？拷鼛r體變質(zhì)程度略高,出現(xiàn)片巖—片麻狀巖石。

圖1 贛中鐵礦田構(gòu)造位置圖
Fig.1 Structural location map of the iron ore field in Jiangxi Province

1.江南隆起帶九嶺逆沖隆起；2.萍鄉(xiāng)樂平坳陷；3.萬年推覆地體；4.信江錢塘地塊；5.懷玉坳陷；6.廣豐坳陷；7.武功山會稽山前緣褶沖帶；8.武功山隆起；9.饒南坳陷；10.永蓮坳陷；11.羅霄諸廣隆起；12.武夷隆起帶；13.鄱陽盆地；14.信江盆地；15.撫州盆地;16.吉泰盆地；17.贛州盆地；18.晉寧蛇綠巖片；19.新余式鐵礦礦產(chǎn)地；20.獅子包鐵礦位置；21.沉積變質(zhì)型鐵礦帶。

圖2 區(qū)域地質(zhì)略圖
Fig.2 Regional geological map

1.第四系；2.侏羅系上統(tǒng)鵝湖嶺組；3.二疊系中統(tǒng)棲霞組；4.二疊系下統(tǒng)馬平組；5.石炭系上統(tǒng)藕塘底組；6.寒武系外管坑組；7.南華系上統(tǒng)洪山組上段；8.南華系上統(tǒng)洪山組下段；9南華系下統(tǒng)萬源巖組；10.印支期二長花崗巖；11.加里東晚期花崗巖；12.加里東晚期二長花崗巖；13.加里東中期黑云母花崗巖；14.加里東期中期片麻狀變余中細(xì)粒黑云母斜長花崗巖；15.地質(zhì)界線；16.斷層；17.含鐵巖系；18.地層產(chǎn)狀；19.鐵礦產(chǎn)地；20.獅子包鐵礦范圍。

1.1 地層

南華紀(jì)洪山組：廣泛分布于礦區(qū)內(nèi),由上、下兩段組成。下段(Nh2-Zh1)由一套云母片巖、石英片巖、鐵礦層、炭質(zhì)板巖組成，大致可分三層：下層以石英片巖為主；中層為含鐵巖系,厚約300 m,該層由云母片巖、石英片巖及鐵礦層組成,鐵礦層位于中上部；上層為石英巖與炭質(zhì)、硅質(zhì)板巖互層,上層厚>1 000 m。上段(Nh2-Zh2)為一套巨厚層狀的片麻巖系。呈中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu),片麻狀構(gòu)造,礦物成分由石英、長石、云母、角閃石等組成。

寒武紀(jì)外管坑組：分布于礦區(qū)南部,巖性為石英云母片巖與炭質(zhì)板巖互層,夾“石煤層”及重晶石層,含磷及黃鐵礦結(jié)核,局部夾灰?guī)r透鏡體。

第四系：分布在礦區(qū)東南部,厚度20 m。巖性為砂礫土及亞粘土,坡積層為土黃色、磚紅色砂礫泥松散堆積物。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于上馬石—洪山近東西向倒轉(zhuǎn)向斜之北翼,巖層走向120°,傾向南南西,傾角60°～80°,產(chǎn)狀較穩(wěn)定,一般為70°。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主,褶皺不發(fā)育。

圖3 弋陽縣獅子包鐵礦地質(zhì)簡圖
Fig.3 Geological sketch map of Shizibao iron deposit

1.寒武系外管坑組；2.南華系洪山組下段；3.南華系洪山組上段；4.加里東晚期第一階段細(xì)?！屑?xì)粒二云二長花崗巖；5.花崗巖脈；6.偉晶巖脈；7.鐵礦化體；8.鐵礦體及編號；9.地層界線；10.推測斷層及編號；11.槽探；12.鉆孔；13.勘探線及編號。

區(qū)內(nèi)發(fā)育一組平移斷層F12、F13,F12長約750 m,F13長約800 m。斷層破壞礦體走向的連續(xù)性。斷層走向近南北,錯動方向一般都是西盤北移、東盤南移,水平錯距一般100～300 m。屬成礦后構(gòu)造。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要有燕山期和加里東期,燕山期巖漿巖呈巖脈侵入于南華系洪山組和寒武系外管坑組地層中,與地層走向基本一致。巖性主要有花崗巖、偉晶巖等(圖3)。

花崗巖產(chǎn)出狀態(tài)絕大多數(shù)為脈狀,極少見到不規(guī)則的小巖枝。巖脈產(chǎn)狀以平行地層為主,斜交切割的較少。巖脈厚度由不到1 m至近百米不等。

偉晶巖呈不規(guī)則脈狀,脈厚由幾厘米到幾十米不等。脈體走向有順層的，也有垂直和斜交的。偉晶巖脈雖然發(fā)育,隨處可見,但單個脈體所占空間不是很大。

加里東期巖漿巖多呈巖珠、巖床產(chǎn)出,分布于礦區(qū)的東部,為中細(xì)粒、細(xì)粒二云二長花崗巖。

1.4 變質(zhì)作用

(1) 區(qū)域變質(zhì)作用。區(qū)域變質(zhì)作用是區(qū)域性分布的中深層熱動力變質(zhì)作用。在區(qū)域變質(zhì)作用下,泥質(zhì)巖石大部分變?yōu)榻佋颇钙瑤r、綠泥絹云母片巖等[2]；細(xì)碎屑巖如細(xì)砂巖、石英砂巖變?yōu)樽冑|(zhì)細(xì)砂巖、石英巖。調(diào)查區(qū)含鐵巖系分為含鏡鐵絹云片巖、絹云綠泥片巖、含鏡鐵綠泥片巖、鐵礦層等。洪山組下段產(chǎn)生混合巖化形成片麻巖,而外管坑組變質(zhì)程度較淺,形成含碳板巖類。

巖石中石英表現(xiàn)為壓扁、拉長、重結(jié)晶,泥質(zhì)膠結(jié)物重結(jié)晶為絹云母、綠泥石。

(2) 動力變質(zhì)作用。動力變質(zhì)作用在礦區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為壓碎變質(zhì)作用,主要是在應(yīng)力場作用下完成。應(yīng)力較強的地段(斷層中)一般產(chǎn)生片理化、碎?；?形成白泥),微觀上礦物壓扁、拉長、礦物重結(jié)晶和晶格錯動、石英波狀消光等,局部形成新的變質(zhì)礦物,如綠泥石、綠簾石、黑云母等。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

鐵礦體賦存于洪山組上部中層含鐵巖系中,層位較穩(wěn)定,圍巖為石英巖及云母片巖,礦體與地層產(chǎn)狀一致,礦體形態(tài)呈似層狀、透鏡狀；厚度變化較大,膨大縮小和尖滅再現(xiàn)常見,加上受后期花崗巖侵入破壞,礦體走向和傾斜方向都顯得不連續(xù)。礦石與圍巖的界限較為明顯。

I號鐵礦化層分布在工作區(qū)南東段的6～15線之間,長度1 100余米,視厚度20～80 m,走向北西—南東,傾向210°～230°,傾角50°～80°。

Ⅱ號鐵礦化層分布在Ⅰ號鐵礦化層西部,出露于17～19線,長200多米,視厚度40～60 m,走向北西—南東,傾向205°,傾角75°～78°。

Ⅲ號鐵礦化層分布在17～19線,長200 m,視厚度約55 m,走向北西—南東,傾向205°,傾角85°。

在鐵礦化層內(nèi),圈出工業(yè)礦體有4層,其中Ⅰ號礦化層有1層礦體,編號為Ⅵ1,Ⅵ1為主礦層；Ⅱ號礦化層中有2層礦體,編號為Ⅶ1、Ⅶ2；Ⅲ號鐵礦化層有1層礦體,編號Ⅷ1。

Ⅵ1(圖4),長度960 m,控制傾斜延深225 m,礦體主要由含礦石英巖組成,石英巖厚度1～10 m,最厚可達25 m,局部有夾石。由NW至SE厚度逐漸變小至尖滅,傾向SW,傾角50°～82°。西至F13,F13西側(cè)未找到礦體。礦體平均厚度25.32 m,礦體品位較為穩(wěn)定,礦石中以鏡鐵礦為主。mFe平均品位僅占TFe平均品位的34%。

其余礦體(Ⅶ1、Ⅶ2、Ⅷ1)規(guī)模很小。

圖4 11號勘探線剖面圖
Fig.4 The geological section along the line 11

1.南華紀(jì)洪山組上段；2.鐵礦化層；3.低品位礦體；4.鐵礦體及編號；5.鉆孔編號及孔深。

2.2礦石特征

(1) 礦物成分。礦區(qū)鐵礦石主要為含磁鐵鏡鐵云母石英片巖礦石(圖5),根據(jù)礦石光片鑒定資料,礦石中主要金屬礦物為鏡鐵礦,其次為磁鐵礦和黃鐵礦,另有微量褐鐵礦。非金屬礦物以石英為主,其次為長石和云母。

圖5 獅子包調(diào)查評價區(qū)鐵礦石照片
Fig.5 Survey evaluation area iron ore photo of Shizibao

A.鏡鐵云母石英片巖礦石(條痕呈褐紅色),ZK1701-145.90 m;B.磁鐵石英巖礦石(磁鐵能吸起來),ZK1701-173.30 m。

(2) 結(jié)構(gòu)、構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)以粒狀變晶結(jié)構(gòu)和鱗片狀—粒狀花崗變晶結(jié)構(gòu)為主,少量交代結(jié)構(gòu),如黃鐵礦交代磁鐵礦顆粒，氧化礦石中以次生交代結(jié)構(gòu)為主。

礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造和片狀構(gòu)造為主,浸染狀構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造次之。致密塊狀鏡鐵礦石呈亮灰黑色,堅硬塊狀,擊之現(xiàn)紅色條痕,主要由石英和鏡鐵礦組成,含少量黑云母及星點狀結(jié)晶完好的磁鐵礦；片狀構(gòu)造礦石呈細(xì)小鱗片狀結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造,有用礦物鏡鐵礦呈細(xì)小顆粒狀散布在礦石之中。

(3) 化學(xué)成分。①鐵礦區(qū)屬典型的貧鐵礦,礦石全鐵品位一般20%～25%～38%,全礦段全鐵平均品位26.41%。據(jù)不完全統(tǒng)計品位變化系數(shù)為23.43%,屬于有用組分分布均勻的礦體。經(jīng)統(tǒng)計可熔鐵在全鐵中所占比例達96%,鐵在礦石中多呈鏡鐵礦存在。

②硅：礦石中除氧化鐵外幾乎全是氧化硅,二者在樣品中互為消長,二氧化硅在礦石中的含量平均為51.37%,所以礦石為酸性礦石,SiO2偏高對選礦不利,SiO2在礦石存在形式為石英。

③有害物質(zhì)：礦石中有害元素的含量據(jù)光譜分析資料(表1),都沒有超過有害物質(zhì)允許含量。

表1 光譜分析結(jié)果表Table 1 Table of spectral analysis results

測試單位：江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九一二地質(zhì)大隊實驗室。

綜上所述,區(qū)內(nèi)鐵礦石具有以下特征：

(1) 礦石是典型的貧鐵礦,全鐵平均品位26.41%,符合工業(yè)要求,但必須經(jīng)過選礦后才能加以利用。礦體中沒有富礦段。

(2) 礦石為酸性礦石,主要有害物質(zhì)為SiO2,平均含量達51.37%,選礦時需要引起注意。

(3) 礦石化學(xué)成分較為單純,除氧化鐵與氧化硅外,伴生有益組分含量甚微,其他有害物質(zhì)含量不足影響工業(yè)利用。

(4) 礦石質(zhì)量變化不大,各種組分在礦區(qū)分布較為均勻,只有硫在熱液星點狀黃鐵礦分布區(qū)含量較高。

3 成因初探

區(qū)內(nèi)鐵礦形成大致可分為四個階段:

(1) 初始沉積階段。在鐵礦沉積前和沉積過程中有較強烈的火山活動,裂谷海盆火山噴發(fā)物質(zhì)為鐵礦形成提供了主要的鐵質(zhì)來源。海底火山活動噴發(fā)硅鐵質(zhì),經(jīng)搬運,在距古火山口一定距離的盆緣淺海間海暖濕氣候條件下,形成硅鐵質(zhì)沉積建造原始礦層[3],即硅鐵質(zhì)沉積發(fā)生在海進序列的初始階段。

(2) 變質(zhì)階段。加里東褶皺造山運動、區(qū)域變質(zhì)作用,使原始礦源層經(jīng)變質(zhì)疊加進一步富集[4]。同時巖石產(chǎn)生大量綠片巖相變質(zhì)礦物,泥質(zhì)巖石大部分變?yōu)榻佋颇钙瑤r、綠泥絹云母巖等；灰?guī)r變?yōu)榘自瀑|(zhì)大理巖；細(xì)碎屑巖如細(xì)砂巖、石英砂巖變?yōu)樽冑|(zhì)細(xì)砂巖、石英巖。含鐵巖系變質(zhì)為含鏡鐵絹云片巖、絹云綠泥片巖、含鏡鐵綠泥片巖、鐵礦層等。洪山群下部產(chǎn)生混合巖化形成片麻巖,而荷塘組變質(zhì)程度較淺,形成含碳板巖類。

(3) 巖漿巖對礦體的富集和破壞階段。含鐵礦化層附近見大量燕山期花崗巖脈及偉晶巖脈,花崗巖脈、偉晶巖脈的侵入帶來了成礦熱液,巖漿熱液作用對鐵礦體起到了富集作用,同時也侵占了一定的礦體空間,破壞了礦體的連續(xù)性。

① 對礦體的富集有作用。巖漿巖附近和熱液作用強烈的地方礦石往往變富,可見四種礦石，即1)致密塊狀鏡鐵礦石；2)富集鐵云母礦石；3)條帶狀礦石(硅質(zhì)、鐵質(zhì)組成條帶)；4)假條帶狀礦石(鐵質(zhì)、綠簾石組成條帶)。上述四種礦石中前二種常見,而且含鐵品位較高,一般25%～36%。巖漿巖對礦體的富集作用雖然在礦段內(nèi)到處可見,但由于巖漿巖脈規(guī)模較小,蝕變寬度有限,所以富集地段均較小,而且富礦分布沒有規(guī)律,不能在礦體中找到某一個富礦地段。

② 對礦體的破壞作用。這種作用不論在地表工程或鉆孔中均可見,主要是巖脈穿插礦體破壞了礦體的連續(xù)性,并侵占了一定的礦體空間。在鉆孔中?？梢妿r脈順礦體侵入并將礦體分于兩側(cè),影響采礦時礦石質(zhì)量。

(4) 后期破壞階段。一組平移斷層,斷層破壞礦體走向的連續(xù)性。斷層走向NNE,錯動方向一般都是西盤北移,東盤向南錯動。

綜上所述,區(qū)內(nèi)鐵礦體具有固定的層位,且延伸穩(wěn)定,與圍巖呈整合接觸關(guān)系。盡管出現(xiàn)四層礦,但四層礦的頂?shù)装鍘r性相同,應(yīng)屬于單層鐵礦在褶皺強置換作用下而產(chǎn)生的多層礦[5]。

區(qū)內(nèi)鐵礦成因類型應(yīng)屬沉積變質(zhì)類、條帶狀硅鐵建造型,是中國時代最新的條帶狀鐵建造鐵礦床[6]。

4 找礦標(biāo)志與找礦方向

4.1 找礦標(biāo)志

根據(jù)以往地質(zhì)工作資料和本次工作情況,初步建立了如下找礦標(biāo)志。

(1) 地層標(biāo)志：南華紀(jì)洪山組為區(qū)內(nèi)主要的含鐵層位,礦體主要產(chǎn)于火山碎屑—硅鐵—碳酸鹽巖系沉積建造中。

(2) 巖性標(biāo)志：含礦巖性為磁鐵石英巖、鏡鐵云母石英片巖,顏色較圍巖略深,地表標(biāo)志為褐鐵礦、赤鐵礦和磁鐵礦化發(fā)育,即地表表現(xiàn)為鐵帽。

(3) 礦物標(biāo)志：區(qū)內(nèi)磁鐵礦與鏡鐵礦的分布與巖石中石英與黑云母的含量具有一定的相關(guān)性,當(dāng)石英含量增多時,礦石中磁鐵礦含量相對增多,鏡鐵礦相對減少,形成磁鐵石英巖,含鐵礦物以磁鐵礦為主；當(dāng)黑云母含量增多時,礦石中鏡鐵礦含量相對增多,磁鐵礦相對減少,形成鏡鐵云母石英片巖,含鐵礦物以鏡鐵礦為主。

(4) 磁異常標(biāo)志：航測磁異常和地面磁測磁異常成帶狀分布。區(qū)內(nèi)磁鐵—鏡鐵礦帶與地磁異常具有很好的對應(yīng)關(guān)系,地磁異常主要為磁鐵礦所引起的礦致異常。

4.2 找礦方向

(1) Ⅰ號鐵礦化層西端被F13斷層錯斷,錯斷了Ⅵ1(主礦體)的連續(xù)性,在F13的西側(cè)應(yīng)有鐵礦層的存在,今后應(yīng)加強對F13斷層的研究,以了解其對Ⅰ號鐵礦化層的影響,進而指導(dǎo)后續(xù)找礦工作,查明Ⅰ號鐵礦化層、Ⅵ1鐵礦體西延情況。

(2) 由于區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的鐵礦化層及鐵礦體多數(shù)未封邊封底,含鐵巖層具有穩(wěn)定的巖性序列和標(biāo)志層組合,通過對比本區(qū)與毗鄰的姚家鐵礦,只要含鐵巖層保存完整,在一定傾斜方向內(nèi)就有尋找鐵礦層的可能性,礦層的延深與含鐵巖層傾向延深相一致,可以直接利用含鐵巖層三維空間變化規(guī)律,預(yù)測礦層的延深[7]；也可通過包絡(luò)面(褶皺鏡面)產(chǎn)狀和變化特征,推測深部礦層可能延深的范圍[8-9]。通過對比研究,認(rèn)為已知礦體的深邊部仍具找礦潛力,隨著勘查工作的進行,本區(qū)鐵礦資源量有望得到進一步擴大。

(3) 礦區(qū)外圍含鐵巖層延長段、區(qū)域地磁異常部位是良好的找礦地段,地表褐鐵礦、赤鐵礦等鐵帽露頭可作為后續(xù)外圍的找礦方向。

5 結(jié)論

江西省弋陽縣獅子包鐵礦為沉積變質(zhì)型鐵礦,通過此次工作大致查明工作區(qū)內(nèi)地層、構(gòu)造、巖漿巖的種類、分布及其與成礦的關(guān)系；大致查明礦體數(shù)量、分布、規(guī)模形態(tài)產(chǎn)狀及礦石質(zhì)量。