安徽省廬江縣龍沖鐵硫礦床地質(zhì)特征及找礦方向

吳俊，蔡曉兵，岳運(yùn)華，雷丁爾，張宜勇

（安徽省地質(zhì)調(diào)查院， 安徽合肥 230001）

1 成礦地質(zhì)背景

廬樅火山巖盆地位于長(zhǎng)江中下游斷陷帶內(nèi)，地處揚(yáng)子板塊的北東緣，郯廬斷裂帶的南段，是一個(gè)沿著羅河斷裂向東發(fā)育的呈耳殼狀的“單向不對(duì)稱(chēng)盆地（非對(duì)稱(chēng)盆地）”，屬長(zhǎng)江中下游成礦帶中重要鐵銅礦成礦區(qū)之一。燕山期是該區(qū)域地史演化大的轉(zhuǎn)折階段，表現(xiàn)為擠壓轉(zhuǎn)化為緩慢拉張，發(fā)生了多期次的構(gòu)造活動(dòng)和巖漿活動(dòng)事件，以陸相盆地構(gòu)造和強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)為特色，并形成了豐富的金屬礦產(chǎn)。

廬樅盆地主要出露地層有：中三疊世早期蒸發(fā)臺(tái)地相東馬鞍山組，中三疊世晚期至晚三疊世三角洲銅頭尖組和陸相拉犁尖組，侏羅世辮狀河沖積平原—辮狀河三角洲相磨山組和羅嶺組，晚白堊世早期以火山巖蓋層為主的龍門(mén)院組、磚橋組、雙廟組、浮山組以及晚期河流—湖泊相楊灣組。構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，主要發(fā)育北東向、北北東向和北西向斷裂，多組斷裂交織構(gòu)成了獨(dú)特的斷裂構(gòu)造體系（網(wǎng)格狀）。廬樅盆地的控巖控礦構(gòu)造主要以火山機(jī)構(gòu)及其派生的環(huán)狀及放射斷裂構(gòu)造為主，基底隆起構(gòu)造和基底斷裂構(gòu)造為輔。巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要為燕山期中基性、中性和中酸性火山巖、潛火山巖和侵入巖。多期次燕山期巖漿活動(dòng)及演化與金屬礦產(chǎn)的形成密切相關(guān)，尤其是潛火山巖、淺—超淺成的中性斑巖。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

龍沖鐵硫礦床位于廬樅盆地的北東部。礦區(qū)出露的地層主要為早白堊世磚橋組火山巖地層，少量早白堊世龍門(mén)院組出露于礦區(qū)北東部（圖1）。磚橋組為單斜地層，產(chǎn)狀有規(guī)律變化，傾向多 介 于 185°～285°之間，傾角多集中在11°～27°之間，僅見(jiàn)中、下段，與下伏地層呈噴發(fā)不整合接觸。磚橋組下段主要為灰紫、紫紅色粗安巖，粗安質(zhì)凝灰?guī)r，粗安角礫凝灰?guī)r，夾凝灰質(zhì)粉砂巖，粗安質(zhì)角礫熔巖，沉凝灰?guī)r，凝灰質(zhì)粉砂巖，有時(shí)呈互層狀，厚度大于709m；中段為灰綠色粗安巖、凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r，夾粗面質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r。常發(fā)育硅化、次生石英巖化、明礬石化，厚度555m。龍門(mén)院組主要巖性為灰綠、青灰綠色角閃粗安巖夾薄層狀凝灰?guī)r，凝灰質(zhì)粉砂巖，晶屑凝灰?guī)r，凝灰?guī)r夾沉角礫凝灰?guī)r等。

圖1 安徽省廬江縣龍沖鐵硫礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Figure 1.Geological sketch of the Longchong iron-sulphur mining area，Lujiang County，Anhui Province

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要為北北西向、北西向，次為北北東向、北東向。這些斷裂均為切割不深的淺成斷裂，從兩組斷裂相互關(guān)系看，后者形成更晚，切割和破壞了前者。褶皺構(gòu)造不發(fā)育，火山巖地層呈不規(guī)則的彎曲狀，產(chǎn)狀平緩，形態(tài)開(kāi)闊，總體向西—南西傾斜，傾角為9°～15°，但在礦區(qū)北西部，發(fā)育香草凹—何家小嶺撓曲，部分火山巖地層向東—南東傾斜，傾角14°～18°。受潛火山巖和斷層的影響，撓曲形態(tài)已不完整。在垂向上，上部火山巖地層由西或南西向東或北東方向成舒緩開(kāi)闊的波狀起伏，向深部逐漸消失。

2.3 巖漿巖

巖漿巖主要有與火山噴發(fā)-侵入活動(dòng)相聯(lián)系的潛火山巖粗安斑巖、超淺成相的閃長(zhǎng)玢巖和淺成侵入相正長(zhǎng)斑巖—正長(zhǎng)巖—二長(zhǎng)巖、黑云母二長(zhǎng)巖。

粗安斑巖廣泛分布于地表和深部，地表巖石為深灰色、灰紫色，不等粒斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，深部粗安斑巖局部為角礫狀構(gòu)造。巖石由斑晶和基質(zhì)組成，斑晶主要為斜長(zhǎng)石，次為鉀長(zhǎng)石，并有少量輝石或角閃石等?；|(zhì)為交織結(jié)構(gòu)，深部粗安斑巖基質(zhì)為細(xì)微粒狀結(jié)構(gòu)。

閃長(zhǎng)玢巖少量分布于礦區(qū)北部，多為深灰色，風(fēng)化后顯黃綠—黃褐色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要由斜長(zhǎng)石（中、更長(zhǎng)石，少量鈉長(zhǎng)石）和角閃石組成，基質(zhì)呈微晶結(jié)構(gòu)。

正長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)巖主要分布于礦床深部，鉆孔揭露。通過(guò)鉆孔巖心觀察，正長(zhǎng)巖與二長(zhǎng)巖之間呈連續(xù)過(guò)渡關(guān)系，是巖漿分異演化形成的結(jié)果。正長(zhǎng)巖一般位于二長(zhǎng)巖之上，呈肉紅色、淡紫紅色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，局部似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。由鉀長(zhǎng)石，少量斜長(zhǎng)石、黑云母、石英及副礦物磁鐵礦等組成。二長(zhǎng)巖呈灰色、灰色帶肉紅色，全晶質(zhì)自形、半自形不等粒粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。由鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石，次為少量黑云母、極少量石英、（副）礦物磁鐵礦等組成。

圖2 龍沖鐵硫礦床I縱線(xiàn)地質(zhì)剖面Figure 2.Longitudinal line I geological profile cross the Longchong iron-sulfur deposit

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

龍沖鐵硫礦床是一個(gè)硫、鐵復(fù)合的隱伏礦床。硫鐵礦體主要賦存在磚橋組次生石英巖中，部分分布在黃鐵礦化次生石英巖化角礫晶屑凝灰?guī)r內(nèi)，少量分布在粗安斑巖與磚橋組火山碎屑巖的內(nèi)外接觸帶中。磁鐵礦體主要賦存在深部潛火山巖—粗安斑巖內(nèi)。

硫鐵礦體呈似層狀、透鏡狀，總體走向?yàn)楸蔽?，傾向南西，產(chǎn)狀平緩，礦體傾角5°左右，埋藏標(biāo)高在+149.03～-193.65m區(qū)間內(nèi)，南西淺，北東深（圖2）。

全礦床共圈出硫鐵礦體47個(gè)，其中主礦體2個(gè)，編號(hào)為S-I、S-II；次要礦體4個(gè)，分別為S-III、S-IV、SV、S-VI，小礦體41個(gè)。2個(gè)主礦體工業(yè)礦體資源量占全礦床工業(yè)礦體資源量的91%。

磁鐵礦體呈大透鏡狀或似層狀產(chǎn)出，總體走向?yàn)楸逼珫|，傾向?yàn)槲髌?，傾角為5°左右，埋藏標(biāo)高在-147.16～-405.04m區(qū)間內(nèi)。

全礦床共圈出磁鐵礦體10個(gè)，其中主礦體2個(gè)，分別為Fe-I、Fe-II；次要礦體1個(gè)，即Fe-III；小礦體7個(gè)。2個(gè)主礦體工業(yè)礦體資源量占全礦床工業(yè)礦體資源量的92%。

3.2 礦石質(zhì)量特征

3.2.1 礦石礦物成分

龍沖鐵硫礦床的礦石礦物種類(lèi)已知的有近50種。

金屬礦物以磁鐵礦、赤鐵礦和黃鐵礦為主，次為輝鉬礦、磁赤鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、白鐵礦、毒砂、菱鐵礦、鈦鐵礦、自然銀、褐鐵礦、藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、孔雀石、鉛礬、白鉛礦、鉛黃、黃鉀鐵礬等。

非金屬礦物主要有石英、玉髓、中-更長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、絹云母、方解石、電氣石、白云石-鐵白云石，此外還有少量黑云母、綠泥石、陽(yáng)起石、磷灰石、白云母、角閃石、榍石、黝簾石、綠簾石、螢石、硬石膏、石膏、水云母、明礬石、高嶺石、地開(kāi)石、蒙脫石等。

礦物生成順序見(jiàn)表1。主要礦物特征描述如下：

表1 礦物生成順序表Table 1.Sequence of mineral formation

磁鐵礦：為本礦床最主要的有用金屬礦物之一，呈三種分布狀態(tài)。其一為星散狀分布，細(xì)粒半自形—自形結(jié)構(gòu)，晶型以八面體、菱形十二面體為主，粒徑多為0.01～0.30mm，呈星散狀、稀疏浸染狀構(gòu)造。其二為脈狀、網(wǎng)脈狀，脈寬8～10mm，部分可達(dá)5～10cm，礦物結(jié)構(gòu)多為中粗粒半自形—自形晶，粗晶磁鐵礦八面體裂理發(fā)育，沿裂理偶見(jiàn)鈦鐵礦固溶體分布，沿裂理及顆粒邊緣為赤鐵礦交代，可見(jiàn)黃鐵礦短脈穿插磁鐵礦，亦可見(jiàn)黃鐵礦細(xì)脈沿磁鐵礦裂理穿插，致使礦物嵌布粒度小于礦物結(jié)晶粒度。礦物粒度一般為0.5～3.0mm，局部粗者可達(dá)10～15mm以上，細(xì)者僅為0.02～0.1mm，以自形粒狀為主。脈體邊緣與脈石礦物呈浸染狀構(gòu)造、稠密浸染狀構(gòu)造和篩狀變晶結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)，網(wǎng)脈狀磁鐵礦與角礫狀圍巖構(gòu)成角礫狀構(gòu)造。其三分布于原巖斑晶中，構(gòu)成原巖斑晶假象的一部分，呈他形粒狀，粒徑0.01～0.1mm，集合成星點(diǎn)狀、斑塊狀。根據(jù)磁鐵礦分布狀態(tài)可分為3個(gè)世代：早世代為稀疏浸染狀磁鐵礦，為成巖階段的副礦物；中世代為脈狀、網(wǎng)脈狀磁鐵礦，為主成礦期產(chǎn)物；晚世代磁鐵礦為原巖暗色礦物角閃石、輝石蝕變產(chǎn)物。

黃鐵礦：為最廣泛分布的貫通性有用金屬礦物。其形成可分為磁鐵礦化階段及黃鐵礦化階段：①磁鐵礦化階段，黃鐵礦呈自形—半自形粒狀，淺黃白色，硬度高，磨光較好，部分表面有氧化膜，呈兩種分布狀態(tài)：其一為脈狀，與磁鐵礦或赤鐵礦伴生，粒徑0.2～1.0mm，較粗，呈短脈穿插磁鐵礦、赤鐵礦粒間；其二為浸染狀分布。②黃鐵礦化階段，黃鐵礦粒狀細(xì)小，粒徑0.02～0.50mm，以半自形—他形為主，浸染狀、條帶狀分布。

赤鐵礦：與磁鐵礦伴生，主要由磁鐵礦經(jīng)后期熱液作用改造而形成，形態(tài)上呈葉片狀，束狀結(jié)構(gòu)普遍，少量赤鐵礦呈細(xì)脈狀分布，主要為鏡鐵礦。赤鐵礦依據(jù)不同的礦物組合及產(chǎn)狀，可分兩類(lèi)：第一類(lèi)赤鐵礦經(jīng)磁鐵礦蝕變而成，主要沿其邊緣及裂理分布，為葉片狀晶體，粒度很小，通常小于0.1mm，多有菱鐵礦伴生；第二類(lèi)赤鐵礦呈細(xì)脈狀、薄膜狀，赤鐵礦呈片狀，粒徑1～3mm，為鏡鐵礦。

石英：為礦床中廣泛分布的貫通性脈石礦物，既是賦礦圍巖正長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)巖的造巖礦物，又是磁鐵礦化、黃鐵礦化階段的礦物組分。磁鐵礦化階段石英與磁鐵礦、綠泥石、磷灰石等構(gòu)成斑塊狀、脈狀。黃鐵礦化階段石英由黃鐵絹英巖化、次生石英巖化而成，多為他形粒狀或隱晶質(zhì)玉髓，粒徑大小0.01～0.08mm居多，與絹云母共同交代凝灰?guī)r或粗安斑巖中長(zhǎng)石形成次生石英巖。

方解石：為礦床中分布廣泛的脈石礦物，生成時(shí)期長(zhǎng)，期次多，為貫通性礦物。分布于各種圍巖中，呈他形粒狀，粒徑以小于0.10mm為主，主要交代粗安斑巖中角閃石、黑云母等暗色礦物。

云母：種類(lèi)繁多，主要有黑云母、白云母、金云母及其水化后形成的水黑云母、水白云母，長(zhǎng)石類(lèi)及凝灰質(zhì)蝕變形成的絹云母、伊利水云母等，主要呈片狀、鱗片狀。黑云母為原巖內(nèi)造巖礦物，分布于粗安斑巖、二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖中，進(jìn)一步蝕變則為水黑云母、綠泥石。白云母、水白云母主要為粗安巖、凝灰?guī)r蝕變產(chǎn)物。絹云母、伊利水云母由長(zhǎng)石類(lèi)及凝灰質(zhì)組分蝕變而成，分布于各種圍巖中。

3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)

龍沖鐵硫礦床礦石結(jié)構(gòu)主要有：

（1）自形—半自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)：磁鐵礦多呈八面體或菱形十二面體自形—半自形粒狀，黃鐵礦多呈立方體或五角十二面體自形—半自形粒狀。脈石礦物電氣石呈外凸三方柱，白云石、鐵白云石部分呈菱面體半自形粒狀。

（2）他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)：部分黃鐵礦及黃銅礦呈不規(guī)則粒狀、填隙狀分布。

（3）交代侵蝕結(jié)構(gòu)：黃鐵礦與黃銅礦間、磁鐵礦與赤鐵礦間相互交代形成不規(guī)則邊界。

表3顯示：直接焚燒底灰中的As、Ni、Cu和Zn的含量較高，而耦合焚燒底渣中Cr、Ni的含量也較高。HJ/T299—2007浸出試驗(yàn)方法采用了酸化的去離子水作為浸出液，固液比為10，由標(biāo)準(zhǔn)GB 5085.3—2007來(lái)判斷飛灰是否為危險(xiǎn)廢物［6］；HJ/T 300—2007的試驗(yàn)方法［7］采用了醋酸作為提取液，固液比為20，由標(biāo)準(zhǔn)GB 16889—2008來(lái)判斷廢物是否適合衛(wèi)生填埋［8］。表4中的數(shù)據(jù)表明，底灰和爐渣均適合填埋，雖玻璃化底渣保留了大部分重金屬，但因其低滲出性，仍然可以按衛(wèi)生填埋方式安全處置。

（4）交代假象結(jié)構(gòu)：磁鐵礦為赤鐵礦所交代而保留磁鐵礦外形及八面體裂理。角閃石、黑云母為磁鐵礦、鈦鐵礦或黃鐵礦交代而保留其外形，形成交代假象結(jié)構(gòu)。

（5）交代邊結(jié)構(gòu)：赤鐵礦沿磁鐵礦邊緣交代、褐鐵礦沿黃鐵礦邊緣交代，構(gòu)成不規(guī)則鑲邊。

（6）交代殘余結(jié)構(gòu)：指赤鐵礦集合體為磁鐵礦所交代，僅少量殘留。

（7）填隙結(jié)構(gòu)：黃鐵礦分布于脈石礦物粒間并膠結(jié)脈石礦物。

3.2.3 礦石構(gòu)造

龍沖鐵硫礦床礦石構(gòu)造主要有：

（1）浸染狀構(gòu)造：磁鐵礦、黃鐵礦呈浸染狀產(chǎn)出，根據(jù)其含量，可分為稠密浸染狀構(gòu)造、稀疏浸染狀構(gòu)造、星散浸染狀構(gòu)造。

（2）細(xì)脈狀-細(xì)脈浸染狀構(gòu)造：磁鐵礦呈細(xì)脈狀分布于粗安斑巖內(nèi)，脈體寬度以5～30mm為主。黃鐵礦、黃銅礦浸染狀分布于脈石中，或呈細(xì)脈狀穿插磁鐵礦，脈體寬度小于0.1mm為主。

（3）斑點(diǎn)浸染狀構(gòu)造：磁鐵礦、黃鐵礦多個(gè)顆粒集合體呈不均一斑點(diǎn)狀分布。

（4）角礫狀構(gòu)造：磁鐵礦礦石圍巖粗安斑巖呈碎裂狀、角礫狀，為磁鐵礦呈大小不一的網(wǎng)脈狀膠結(jié)而成。

（5）塊狀-次塊狀構(gòu)造：塊狀構(gòu)造礦石礦物集合體含量占礦石總量的75%以上，次塊狀構(gòu)造礦石礦物含量為50%～75%，為富礦礦石的主要構(gòu)造，多與稠密浸染狀構(gòu)造漸變。

3.3 圍巖蝕變

礦區(qū)巖石蝕變組合具有明顯的垂向分帶，自上而下可分為7個(gè)組合蝕變帶：①水云母高嶺石黃鐵礦化帶；②次生石英巖化帶；③次生石英巖化高嶺石化黃鐵礦化帶；④水云母綠泥石高嶺石化黃鐵礦化帶；⑤磁鐵礦化鉀化綠泥石化高嶺石化帶；⑥高嶺石化帶；⑦電氣石化帶。

4 礦床成因分析

綜合礦床特征，龍沖鐵硫礦床應(yīng)屬燕山晚期火山堆積-潛火山熱液交代的硫、鐵復(fù)合礦床。

早白堊世磚橋旋回火山活動(dòng)的早期，在火山爆發(fā)-噴溢-沉積過(guò)程中，隨著溫度壓力由高到低的變化，不斷地造成火山氣液的積聚。在表生水的作用下，火山碎屑物堆積的同時(shí)，形成似層狀硫鐵礦化層，其產(chǎn)狀與堆積的火山巖地層產(chǎn)狀基本一致，屬于火山堆積期產(chǎn)物。

火山作用末期，潛火山巖（粗安斑巖）沿南北向構(gòu)造侵入，在空間上常形成低緩隆起，構(gòu)成了“巖侵型”潛火山巖穹窿。在隆起的巖體上部-頂部，巖石的自碎角礫及張性裂隙發(fā)育。在外接觸帶上，巖石同樣產(chǎn)生破碎，裂隙發(fā)育。此外，巖體的侵入隆起對(duì)上覆火山碎屑巖層也產(chǎn)生很大的影響，圍巖因?qū)娱g滑動(dòng)而產(chǎn)生層間裂隙與層間破碎。所有這些都為熱液活動(dòng)提供了通道，是重要的控礦、儲(chǔ)礦構(gòu)造。伴隨潛火山活動(dòng)的高溫含礦氣成熱液在運(yùn)移上升過(guò)程中，在潛火山巖頂面隆起有利部位，含礦物質(zhì)不斷聚集，金屬氧化物首先晶出，形成磁鐵礦-半假象赤鐵礦、透輝石等高溫礦物。這個(gè)階段稱(chēng)為深色蝕變階段，屬潛火山熱液早期氧化物成礦階段。由于氧逸度逐漸增大，使部分磁鐵礦進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)榧傧蟪噼F礦。

鐵礦形成后，隨著溫度壓力不斷降低，形成中低溫含礦氣水熱液，向潛火山巖與圍巖（火山碎屑巖、熔巖）的接觸帶內(nèi)外側(cè)廣泛運(yùn)移，促使火山堆積期形成的黃鐵礦進(jìn)行重結(jié)晶，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步富集成礦，并同時(shí)發(fā)生廣泛熱液蝕變，形成高嶺石、次生石英、水云母、絹云母等中低溫礦物。該階段為淺色蝕變階段，形成面狀分布淺色蝕變帶和不同蝕變礦物組合的亞帶。當(dāng)淺色蝕變與之前的深色蝕變相疊加時(shí)，出現(xiàn)對(duì)之前深色蝕變礦物和原巖中的造巖礦物發(fā)生改造，產(chǎn)生新生礦物，如疊加蝕變帶內(nèi)原先的磁鐵礦因交代作用而形成赤鐵礦。

燕山活動(dòng)晚期，伴隨正長(zhǎng)巖類(lèi)侵入所帶來(lái)的高溫氣液作用，在正長(zhǎng)巖上部和內(nèi)外接觸帶，產(chǎn)生高溫氣成熱液蝕變（電氣石化）。隨著溫度壓力的降低，形成了以高嶺石化為主體的中低溫?zé)嵋何g變疊加。在合適的物理、化學(xué)條件下，在正長(zhǎng)巖與粗安斑巖的接觸帶內(nèi)外，局部形成浸染狀硫鐵礦礦體。

關(guān)于成礦物質(zhì)來(lái)源，根據(jù)前人同位素示蹤研究，硫的來(lái)源有3個(gè)方面：①火山堆積期，來(lái)自于火山爆發(fā)-噴溢作用的火山氣液；②潛火山巖侵入，來(lái)自于潛火山巖深部的巖漿；③來(lái)自晚期正長(zhǎng)巖。主要是前兩種。前人研究還表明，礦床中的鐵主要來(lái)自潛火山巖深部的巖漿，極少來(lái)自正長(zhǎng)巖。

5 找礦標(biāo)志與找礦方向

5.1 找礦標(biāo)志

通過(guò)對(duì)該礦床的地質(zhì)勘查工作，總結(jié)出如下找礦標(biāo)志：

（1）地球物理特征：重力、磁力異常及低阻高極化異常為磁鐵礦找礦標(biāo)志，重力高、弱磁異常及低阻高極化異常為硫鐵礦、鏡鐵礦的找礦標(biāo)志。

（2）蝕變帶特征：淺色蝕變帶以次生石英巖化高嶺石化黃鐵礦化帶、水云母化綠泥石化高嶺石化黃鐵礦化帶為硫鐵礦找礦標(biāo)志；深色蝕變帶以磁鐵礦化鉀化綠泥石化高嶺石化帶為磁鐵礦找礦標(biāo)志。

5.2 找礦方向

在地質(zhì)找礦勘探與研究工作的基礎(chǔ)上，擬定下一步的找礦方向?yàn)椋?/p>

（1）礦區(qū)東北部與龍橋鐵礦之間區(qū)域：重磁異常較為明顯，有望發(fā)現(xiàn)新的鐵硫礦體。

（2）主礦體的邊緣：目前還沒(méi)有完全控制住，需要開(kāi)展進(jìn)一步勘查工作，以擴(kuò)大礦體的規(guī)模。