鄂東南張福山—柯家山地區(qū)鐵礦地質(zhì)特征及找礦方向探討

李傲竹， 阮業(yè)東， 程 普， 楊栩玥， 鐘石玉， 胡慶福， 雷 霖， 王 磊， 鄭瑞瑞

(1.湖北省自然資源廳 礦產(chǎn)資源儲量評審中心，湖北 武漢 430071; 2.湖北省地質(zhì)局 第一地質(zhì)大隊，湖北 大冶 435100；3.湖北省空間規(guī)劃研究院，湖北 武漢 430060; 4.湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北 武漢 430034；5.湖北省自然資源廳，湖北 武漢 430071; 6.湖北省地質(zhì)科學研究院，湖北 武漢 430034)

鄂東南礦集區(qū)位于長江中下游銅鐵金成礦帶西段，是中國矽卡巖型鐵銅礦的集中分布區(qū)，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，一直是地質(zhì)界關注的熱點地區(qū)之一[1-6]。該區(qū)矽卡巖型鐵礦床以程潮、鐵山、張福山等大型鐵礦床為代表[7]，礦石以磁鐵礦礦石為主，具有品位富、組分多和易選冶等特點。近年來，地勘單位加大了張福山、柯家山鐵礦床深部及外圍找礦力度，取得一些重要找礦進展。張福山—柯家山地區(qū)成礦地質(zhì)條件良好，找礦潛力較大，但工作程度相對較低，因此亟需開展成礦規(guī)律總結和找礦方向探討。本研究基于最新找礦勘查成果資料，總結張福山—柯家山地區(qū)鐵礦成礦規(guī)律，探討下一步找礦方向，以期為該區(qū)鐵礦勘查工作提供有益思路。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂東南礦集區(qū)位于揚子克拉通北緣(圖1)，北鄰大別超高壓變質(zhì)帶，被常州—陽新斷裂、襄樊—廣濟斷裂和麻城—團風斷裂等區(qū)域性深大斷裂所圍限，最主要的控礦構造為NWW向褶皺和斷裂[9]。區(qū)內(nèi)地層發(fā)育較齊全，除下—中泥盆統(tǒng)、下石炭統(tǒng)缺失外，古生界—新生界地層均有出露，其中下三疊統(tǒng)大冶組碳酸鹽巖與銅鐵礦關系最為密切[10]。區(qū)內(nèi)巖漿巖十分發(fā)育，出露面積約占全區(qū)總面積的23%，其中侵入巖包括鄂城、鐵山、金山店、靈鄉(xiāng)、陽新、殷祖六大巖體(圖1)和100多個小巖體[11]，多為多期次、共侵入通道的中酸性復式雜巖體，與銅鐵金關系極為密切[12]。

圖1 鄂東南地區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)參考文獻[8]修改)Fig.1 Geological map of Southeast Hubei

區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，受基底和深大斷裂控制，具有北鐵南銅、西鐵東銅的礦產(chǎn)分布格局[13]，南部因分布江南式基底而在局部發(fā)育鎢鉬礦。北部鐵礦區(qū)主要為鄂城、鐵山、金山店、靈鄉(xiāng)等巖體分布區(qū)，巖體與圍巖接觸帶主要發(fā)育鐵礦體，少量伴生銅鐵礦體。南部銅礦區(qū)主要為陽新、殷祖、銅山口、豐山洞等巖體分布區(qū)，巖體與圍巖接觸帶主要發(fā)育銅礦體，少量伴生鐵礦體，未見單獨產(chǎn)出的鐵礦體。

2 研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)位于湖北省大冶市西北，地處鄂東南礦集區(qū)金山店鐵礦田，沿金山店巖體南緣接觸帶發(fā)育張福山、余華寺、李萬隆等多個矽卡巖型鐵礦床，具有優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件。張福山鐵礦床東側(cè)區(qū)域的成礦地質(zhì)條件與其類似，但工作程度較低，具備一定的找礦潛力。

研究區(qū)位于大冶復向斜北翼，總體上為一單斜構造，地層傾向SSW，傾角45°～85°。區(qū)內(nèi)斷裂較發(fā)育，以NWW向縱向斷裂和近SN向橫向斷裂為主(圖2)，其中縱向斷裂主要發(fā)育于接觸帶部位，形成復雜的接觸斷裂復合構造，構成本區(qū)主要運礦和儲礦構造。

圖2 張福山—柯家山地區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Generalized geologic map of Zhangfushan-Kejiashan area

研究區(qū)南部為地層分布區(qū)，主要出露中—上三疊統(tǒng)蒲圻組紫紅色粉砂巖及頁巖，其次為中三疊統(tǒng)(白云質(zhì))大理巖。前者近接觸帶部位普遍發(fā)生角巖化，局部為矽卡巖化，雖不利于交代成礦，但由于其位于礦體上盤，對礦液聚集起到良好的屏蔽作用；后者主要沿接觸帶零星分布，巖石富含鎂質(zhì)和膏鹽成分，常交代形成以透輝石、金云母為主要成分的矽卡巖，是該區(qū)主要的賦礦圍巖。

巖漿巖主要分布于研究區(qū)北部，巖性以石英閃長巖為主。巖體接觸帶附近常發(fā)育磁鐵礦化、矽卡巖化、碳酸鹽化、綠泥石化等熱液蝕變，與成礦關系最為密切。

3 典型礦床地質(zhì)特征

3.1 張福山鐵礦床

張福山鐵礦床為大型接觸交代型礦床，大致呈NWW向帶狀展布于東西長約2 700 m、南北寬約400 m的范圍內(nèi)。礦體受近EW向接觸斷裂復合構造控制，賦存于石英閃長巖與大冶組大理巖或角巖接觸帶上(圖3)，傾向162°～216°，傾角42°～89°。礦區(qū)共探明130個大小不一的礦體，其中規(guī)模較大的礦體為Ⅰ、Ⅱ、Ⅱ-1、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、06、07、08、09、10、11號礦體，其礦石儲量占礦區(qū)探明總儲量的90%以上。礦體及其上下盤廣泛發(fā)育矽卡巖化、碳酸鹽化、透輝石化、硬石膏化、金云母化、綠泥石化和黃鐵礦化等圍巖蝕變。礦石礦物主要為磁鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦，少量為赤鐵礦和菱鐵礦等。礦石結構主要為微細粒半自形結構(粒徑0.03～1.5 mm，一般為0.03～0.45 mm)，次為碎裂結構、交代殘余結構[14]。礦石構造主要為塊狀、浸染狀、粉狀構造，次為角礫狀、斑塊狀或斑雜狀、條帶狀構造。

圖3 張福山礦區(qū)地質(zhì)簡圖(a)和勘探線剖面圖(b)(據(jù)參考文獻[14])Fig.3 Geological map (a) and exploration line profile (b) of Zhangfushan iron mining area

Ⅰ、Ⅱ號礦體為礦區(qū)規(guī)模最大的兩個礦體。Ⅰ號礦體產(chǎn)于巖體南緣接觸帶，主要受巖體與大冶組地層接觸構造、層間滑動破碎帶控制，控制標高+110～-1 300 m，傾向172°～203°，傾角61°～85°。該礦體形態(tài)較簡單，平面上呈條帶狀，剖面上呈脈狀，邊緣有時出現(xiàn)分叉。Ⅱ號礦體位于Ⅰ號礦體東側(cè)15～120 m，產(chǎn)于F3斷層北盤蒲圻組與大冶組地層分界線附近，受巖體與大冶組地層接觸構造、層間滑動破碎帶等因素控制，控制標高+70～-900 m，長1 020 m，傾向172°～214°，傾角42°～86°，上陡下緩(-400 m標高以上傾角平均為79°，-400 m標高以下傾角平均為49°)。該礦體明顯向133°方向側(cè)伏，側(cè)伏角為67°。該礦體形態(tài)較 Ⅰ 號礦體復雜，具東厚西薄、上薄下厚的變化特征，平面上呈脈狀、半月狀(向巖體內(nèi)凸)或透鏡狀，剖面上呈脈狀、不規(guī)則透鏡狀，邊緣具分支復合現(xiàn)象。

3.2 柯家山鐵礦床

柯家山鐵礦床為小型接觸交代型礦床，大致呈NWW向條帶狀展布于東西長約400 m、南北寬約300 m的范圍內(nèi)。礦體產(chǎn)于巖體與圍巖接觸帶或巖體內(nèi)部捕擄體中(圖4)，產(chǎn)狀較為穩(wěn)定，傾向190°左右，傾角30°～40°。礦體形態(tài)較規(guī)則，呈透鏡狀、似層狀，在平面和剖面上呈雁列式排列，礦體長100～140 m，寬135～310 m，一般厚8～20 m，自西向東有變薄的趨勢。礦區(qū)內(nèi)共查明主要礦體11個、小礦體18個。礦石類型有3種，即塊狀磁鐵礦礦石、浸染狀磁鐵礦礦石和矽卡巖磁鐵礦礦石，其中以浸染狀磁鐵礦礦石為主。礦石礦物主要為磁鐵礦，脈石礦物主要為透輝石，次為綠泥石、金云母、碳酸鹽礦物等，少見石膏。礦石主要為細—中粒結構，塊狀、浸染狀、斑狀構造。

圖4 柯家山鐵礦床勘探線剖面圖(據(jù)參考文獻[16])Fig.4 Profile of exploration line in Kejiashan iron deposit

礦區(qū)內(nèi)Ⅰ、Ⅱ號礦體規(guī)模較大。Ⅰ號礦體位于56#勘探線附近，賦存標高-480～-710 m，走向100°～280°，傾向S，傾角40°左右。該礦體形態(tài)較規(guī)則，總體呈扁條狀，在平面上呈東西窄南北寬的鴨蛋狀，剖面上呈透鏡狀，東西長150 m，斜深360 m，平均厚12 m。該礦體產(chǎn)于石英閃長巖的斷裂中，上盤局部出現(xiàn)磁鐵礦化金云母矽卡巖，下盤一般未遭受蝕變。Ⅱ號礦體同樣分布于56#勘探線附近，居于 Ⅰ 號礦體之上，賦存標高-410～-625 m，走向100°～280°，傾向S，傾角40°左右。該礦體形態(tài)呈較規(guī)則的扁條體，東西長150 m，斜深335 m，厚0.35～9.82 m，平均厚5.65 m。該礦體產(chǎn)在石英閃長巖裂隙或圍巖捕擄體中，上下盤圍巖普遍發(fā)育方柱石化蝕變，僅在礦體頭部上盤發(fā)育磁鐵礦化金云母矽卡巖。

3.3 大垴山鐵礦床

大垴山鐵礦床位于金山店巖體南緣接觸帶，主要受控于接觸帶構造和捕擄體構造，而發(fā)育于蒲圻組和嘉陵江組地層中的斷裂構造與成礦的關系也較為密切。礦區(qū)發(fā)育3個礦體，編號分別為21、551、552，賦存標高+56～-35 m，長178 m，斜深103 m，厚0.88～31.62 m，平均厚10.38 m。區(qū)內(nèi)圍巖蝕變較強烈，近接觸帶部分廣泛發(fā)育矽卡巖化、硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化等蝕變，其中矽卡巖化與成礦關系更為密切。礦石礦物主要為磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦，脈石礦物主要為金云母、透輝石、石榴石，次為綠泥石、石英、綠簾石、透閃石等。礦石結構主要為半自形粒狀結構，次為格狀、殘余結構。礦石構造常見塊狀、浸染狀、條帶狀、粉狀構造。

礦區(qū)內(nèi)21號礦體規(guī)模較大，該礦體分布于54#-56#勘探線間，走向NEE，傾向S，傾角55°。礦體在平面上呈戟狀，東西兩端及深部均有分支復合現(xiàn)象；在剖面上呈透鏡狀、脈狀，長178 m，斜深103 m，厚0.88～31.62 m，平均厚10.38 m。礦體頂、底板圍巖主要為正長閃長巖，局部為矽卡巖、角巖，普遍發(fā)育透輝石化、方柱石化強蝕變。

4 成礦規(guī)律

4.1 礦化時空分布特征

區(qū)內(nèi)鐵礦床(點)在空間上集中成帶，大致呈NWW向帶狀展布，礦體主要受地層及近EW向接觸斷裂復合構造控制，賦存于巖體與圍巖接觸帶或巖體內(nèi)的捕擄體中。以往研究表明，張福山鐵礦床矽卡巖中榍石U-Pb年齡為(130.4±1.2)～(129.5±1.1) Ma，金云母40Ar-39Ar年齡為(131.6±1.2) Ma[15]，與金山店巖體石英閃長巖的鋯石U-Pb年齡133～127 Ma[17]相近，表明張福山鐵礦床成礦與金山店巖體有直接關系。

4.2 控礦因素

(1) 巖漿巖。測年結果表明金山店巖體為該區(qū)鐵礦的成礦母巖，鐵礦床及礦體均圍繞該巖體成群成帶分布，或賦存于巖體與圍巖接觸帶及其附近，或賦存于巖體內(nèi)的捕擄體中，礦化強度和蝕變從巖體到圍巖逐漸變?nèi)?。巖體與圍巖接觸帶是物理化學條件急劇變化位置，有利于礦質(zhì)的聚集和沉淀成礦。

(2) 地層。區(qū)內(nèi)鐵礦體產(chǎn)于中酸性侵入體與碳酸鹽巖圍巖接觸帶及其附近，與成礦關系密切的地層為下三疊統(tǒng)大冶組、下—中三疊統(tǒng)嘉陵江組和中三疊統(tǒng)蒲圻組，其他層位少有礦體產(chǎn)出。以嘉陵江組為例，該地層為典型的含膏鹽地層，在金山店巖體南緣鐵礦成礦過程中起到關鍵作用[18]，促進了鐵質(zhì)的析出和沉淀。

(3) 構造。金山店巖體受金山店—陶港深大斷裂控制，呈NWW向延展分布，同時圍繞金山店巖體形成的李萬隆、張福山、柯家山鐵礦床均呈NWW向串珠狀分布，表明NWW向構造為控巖控礦構造。同時各礦體主要受NWW向次級斷裂與接觸帶構造的復合構造控制，在走向、傾向上具尖滅再現(xiàn)、側(cè)列再現(xiàn)特征，特別是陡傾斜的微彎曲的接觸斷裂復合構造更有利于成礦。

4.3 找礦標志

(1) 地質(zhì)標志。有利的地層、構造、巖漿巖及圍巖蝕變都是良好的找礦標志。金山店石英閃長巖體為研究區(qū)的成礦母巖，石英閃長巖是有利的巖漿巖標志。賦礦圍巖主要為下三疊統(tǒng)大冶組、下—中三疊統(tǒng)嘉陵江組和中三疊統(tǒng)蒲圻組，特別是碳酸鹽巖地層，是有利的地層標志。鐵礦體產(chǎn)于該巖體與碳酸鹽巖圍巖接觸帶及其附近，接觸帶構造，特別是NWW向斷裂與接觸帶構成的復合構造帶是有利的構造標志。礦體及接觸帶普遍發(fā)育矽卡巖化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、磁鐵礦化等蝕變，其中矽卡巖化大理巖可作為本區(qū)鐵礦重要的圍巖蝕變找礦標志。

(2) 物探異常標志。金山店巖體的航磁異常顯示近EW向展布特征(圖5)，多數(shù)鐵礦體所在的接觸帶位于正負磁異常的轉(zhuǎn)換部位(磁異常零等值線部位)。航磁異常帶由西到東分成3個強正異常區(qū)，分別對應張福山、柯家山和張敬簡礦區(qū)。因此△T正異常部位是有利的成礦地段。

圖5 金山店地區(qū)1∶1萬航磁ΔT磁異常等值線圖Fig.5 1∶10 000 aeromagnetic ΔT magnetic anomaly contour map in Jinshandian area

5 找礦方向探討

5.1 張福山深部

張福山鐵礦床的礦體賦存于石英閃長巖與下—中三疊統(tǒng)粉砂(頁)巖及碳酸鹽巖接觸帶及其附近，以Ⅰ、Ⅱ號礦體規(guī)模較大，沿走向和傾向具尖滅再現(xiàn)規(guī)律。Ⅰ號礦體從3#勘探線向東穩(wěn)定延伸至44#勘探線，在羅同仁、朱家山一帶因礦體尖滅而出現(xiàn)空白區(qū)，而后重新出現(xiàn)礦化，表明Ⅰ號礦體東部未得到控制。近期在張福山礦區(qū)44#勘探線上施工了鉆孔ZK4416，于深部-900 m位置成功見礦(圖6)，證實Ⅰ號礦體沿傾向具尖滅再現(xiàn)特點，也說明礦區(qū)深部仍然具有巨大的找礦潛力。目前張福山鐵礦床Ⅰ號礦體東部及其深部未得到有效控制，需要繼續(xù)投入找礦工作，有望進一步擴大該礦床規(guī)模。

5.2 張福山—柯家山銜接段

柯家山鐵礦床位于張福山鐵礦床東部，前者58#勘探線距后者44#勘探線僅1.32 km，目前找礦勘查工作發(fā)現(xiàn)其礦體多產(chǎn)于巖體內(nèi)捕擄體或巖體破碎帶中，而產(chǎn)于主接觸帶的礦體規(guī)模不大。以58#勘探線為例(圖7)，ZK583-ZK589全部見礦，說明礦體沿傾向方向延伸穩(wěn)定；ZK5801在-800 m左右揭露到隱伏的嘉陵江組大理巖地層和主接觸帶，說明主接觸帶延伸穩(wěn)定，但遺憾的是該鉆孔于1 070 m終孔，未揭露到礦體。根據(jù)柯家山鐵礦床的成礦特點來看，鐵礦體多產(chǎn)出于巖體內(nèi)的捕擄體中，推測ZK5801還未揭露到主要含礦地質(zhì)體便已終孔，預計ZK5801在-1 300 m左右可見與ZK589類似的鐵礦體(圖7)?？录疑借F礦床與張福山鐵礦床具有類似的成礦地質(zhì)條件，有尋找產(chǎn)于主接觸帶的礦體的潛力，盡管ZK5801未發(fā)現(xiàn)主接觸帶礦體，但ZK589和ZK5801之間未有工程控制，相當于一處“空白區(qū)”，此處有見礦可能性。同時由張福山—柯家山地區(qū)磁異常等值線平面圖(圖8)可知，柯家山鐵礦床的磁異常特征與張福山鐵礦床相似，磁異常等值線向南部突出呈弧形，可能反映了南傾的深部鐵礦體的疊加影響，暗示研究區(qū)南部存在產(chǎn)于深部主接觸帶的鐵礦體。

圖6 張福山礦區(qū)44#勘探線剖面圖Fig.6 Profile of No.44 exploration line in Zhangfushan mining area

圖7 柯家山礦區(qū)58#勘探線剖面圖Fig.7 Profile of No.58 exploration line in Kejiashan mining area

圖8 張福山—柯家山地區(qū)磁異常等值線平面圖Fig.8 The magnetic anomaly contour map of Zhangfushan-Kejiashan area

5.3 大垴山地區(qū)

受工作手段的限制，大垴山地區(qū)的找礦勘查工作明顯投入不足，目前僅通過槽探和1個淺鉆(CK551，斜深103.17 m)對礦體進行十分有限的控制(圖9)，礦體走向、傾向方向是否存在較厚大礦體，還無法給出答案。地表調(diào)查發(fā)現(xiàn)一人工采坑內(nèi)的巖體普遍發(fā)育較強的矽卡巖化，局部見磁鐵礦化和赤鐵礦化。同時物探資料顯示，該區(qū)淺部發(fā)育較規(guī)則的低磁異常，該異常位于張福山、柯家山鐵礦帶的連接部位，表明深部具有尋找類似鐵礦體的潛力。因此建議加大大垴山地區(qū)的勘查力度，沿礦體走向、傾向方向進行追索。

圖9 大垴山礦區(qū)55#勘探線剖面圖Fig.9 Profile of No.55 exploration line in Danaoshan mining area

6 結論

張福山—柯家山地區(qū)成礦地質(zhì)條件良好，已發(fā)現(xiàn)張福山、柯家山等小型規(guī)模以上鐵礦床，礦體呈脈狀、似層狀、透鏡狀賦存于金山店石英閃長巖體與碳酸鹽巖地層正接觸帶及附近內(nèi)外接觸帶中，金山店巖體提供了主要成礦物質(zhì)和熱源，接觸帶及內(nèi)部裂隙提供了成礦空間。在分析該區(qū)成礦地質(zhì)條件、控礦因素及找礦標志基礎上，提出張福山深部、柯家山—張福山銜接段、大垴山地區(qū)為該區(qū)有利的找礦方向。