安徽省當(dāng)涂縣九連山鐵礦地質(zhì)特征與找礦標(biāo)志

楊龍帥

(華東冶金地質(zhì)勘查研究院，合肥 230088)

0 引言

長江中下游地區(qū)是我國重要的銅、鐵、金礦產(chǎn)資源生產(chǎn)基地，其中的寧蕪鐵礦礦集區(qū)聚集了大、中、小型鐵礦床(點(diǎn))170余處，鐵礦的探明總資源量達(dá)27×108t[1-2]?；趯幨徎鹕綆r盆地鐵礦成礦規(guī)律建立的“玢巖鐵礦”成礦模式[3]，不僅對寧蕪地區(qū)鐵礦勘查工作發(fā)揮了積極的指導(dǎo)作用，同時(shí)也將與鐵礦地質(zhì)相關(guān)的地質(zhì)科學(xué)研究引向深入。隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步，人們在巖漿巖成因[4-6]、成巖-成礦年代學(xué)[7-10]、成礦流體性質(zhì)[11-14]、成礦物質(zhì)來源[15]、區(qū)域成礦系統(tǒng)及成礦大地構(gòu)造背景[16-17]等方面的研究都取得進(jìn)展。關(guān)于“玢巖鐵礦”的成因機(jī)制主要有3種認(rèn)識：礦漿成因觀點(diǎn)[18-19]、熱液交代成因觀點(diǎn)[20]和礦漿-熱液過渡成因觀點(diǎn)[21]。

鐘姑鐵礦田位于寧蕪中生代陸相火山巖盆地的南段。鐘姑礦田內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動廣泛，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多處大中型鐵礦床[22-28](圖1a)。華東冶金地質(zhì)勘查研究院近年在鐘姑礦田的九連山一帶發(fā)現(xiàn)鐵礦床(圖1b)，本文將闡述九連山礦床地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志，以便為進(jìn)一步研究玢巖鐵礦提供幫助。

圖1 鐘姑地區(qū)基巖構(gòu)造略圖(據(jù)文獻(xiàn)[23, 25]，修編)Fig.1 Map showing tectonics of base rock in Zhonggu areaa.鐘姑鐵礦田鐵礦床分布圖；b.鐘姑地區(qū)基巖構(gòu)造略圖1.浦口組；2.火山雜巖；3.磨山組；4.黃馬青組；5.閃長玢巖；6.閃長巖；7.地質(zhì)界線；8.實(shí)測/推測斷裂；9.火山角礫；10.背斜；11.向斜構(gòu)造；12.剖面線①鐘姑背斜；②云龍背斜；③白象山背斜；④九連山向斜；⑤向陽向斜；⑥龍曹向斜

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地層

區(qū)域地層(從老至新)依次為：中三疊統(tǒng)周沖村組(T2z)和黃馬青組(T2h)、上三疊統(tǒng)范家塘組(T3f)、下-中侏羅統(tǒng)象山群(J1-2X)、下白堊統(tǒng)大王山組(K1d)和姑山組(K1g)、上白堊統(tǒng)浦口組(K2p)、第四系全新統(tǒng)(Qh)等。其中，中三疊統(tǒng)的周沖村組和黃馬青組為鐵礦床的主要賦礦層位[29]。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

區(qū)域主要發(fā)育燕山期的褶皺構(gòu)造。在象山群沉積之后，構(gòu)造活動使火山巖地層產(chǎn)生褶皺，形成了寬緩的陶公山—年陡復(fù)式背斜，次級褶皺發(fā)育。背斜構(gòu)造是區(qū)域的主要控巖-控礦構(gòu)造，區(qū)內(nèi)的鐵礦體多位于背斜的軸部或翼部。

區(qū)域斷裂以火山-侵入活動之前的基底性斷裂為主，它們作為中生代巖漿活動的通道，同時(shí)也控制了與巖漿作用有關(guān)的礦化活動。礦田斷裂主要有4組，其中規(guī)模較大的2組為NNE向的擠壓性斷裂帶和NWW向的張扭性斷裂帶，其他2組為NW向和NE向的剪切性斷裂。不同方向的斷裂形成了格狀的構(gòu)造格局，在斷裂的交匯部位有利于巖漿、礦液活動及成礦。沿?cái)嗔褞в袔畲女惓：烷W長巖體呈NWW向展布，并控制著白象山、鐘九、和睦山等鐵礦床的分布。

1.3 區(qū)域巖漿巖

區(qū)域侵入巖主要產(chǎn)于鐘姑鐵礦田的中部，火山巖則分布于礦田的西部及南部，礦田中巖漿巖的面積占比約為28%。區(qū)域巖漿巖主要為富鈉的安山玄武質(zhì)火山-侵入巖系，除巖脈外，區(qū)域巖漿巖主要為燕山中-晚期形成，它們是同源巖漿在燕山期不同階段形成的陸相火山-次火山巖，與區(qū)域內(nèi)生金屬成礦具有成因聯(lián)系。

1.4 區(qū)域礦產(chǎn)

區(qū)域礦產(chǎn)十分豐富，鐘姑礦田至目前止已發(fā)現(xiàn)姑山、白象山、楊莊等3個(gè)大型鐵礦床，鐘九、龍山、和睦山、曹家港、太平山、周家、云樓等7個(gè)中型鐵礦床，近年又在白象山的外圍深部取得了找礦突破，鐘姑礦田已成為長江中下游最重要的鐵礦成礦區(qū)之一。鐘姑鐵礦田中的鐵礦床主要有2種成因類型，接觸交代(廣義層控型)鐵礦和充填型鐵礦。九連山鐵礦位于和睦山鐵礦與鐘九鐵礦之間，礦區(qū)的主要地質(zhì)特征與和睦山鐵礦類似，有證據(jù)顯示，其深部巖體與和睦山巖體的地質(zhì)特征基本一致，主要成礦地層也與和睦山鐵礦區(qū)類似，但與鐘九鐵礦的地質(zhì)特征具有顯著差別。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)大多地段被第四系覆蓋，出露的地層只有黃馬青組和象山群(圖2)。鉆孔資料表明，礦區(qū)地層由下至上有中三疊統(tǒng)周沖村組和黃馬青組，下-中侏羅統(tǒng)象山群、下白堊統(tǒng)姑山組和第四系全新統(tǒng)。

圖2 九連山礦區(qū)基巖地質(zhì)簡圖Fig.2 Map showing geology of base rock of Jiulianshan Fe deposit1. 上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)；2.中-下侏羅統(tǒng)象山群；3.中三疊統(tǒng)黃馬青組；4.中三疊統(tǒng)周沖村組；5.閃長巖；6.硅質(zhì)巖；7.鐵礦體；8.斷裂及編號；9.以往鉆孔及編號；10.本次鉆孔及編號；11.探礦權(quán)范圍；12.勘探線及編號

(1)中三疊統(tǒng)周沖村組(T2z)

礦區(qū)地表未見出露。巖性以灰?guī)r、泥灰?guī)r、大理巖化灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r為主，夾鈣質(zhì)粉砂巖和膏鹽層，下部見有灰白色石膏化灰?guī)r夾角礫狀灰?guī)r。后期的巖體侵入和斷裂活動造成巖石出現(xiàn)大理巖化、硅化、綠泥石化等蝕變，巖石脆性加大、硬度增強(qiáng)，并出現(xiàn)普遍的礦化現(xiàn)象，巖石中?？梢姷叫∪芸谆蛉芏础?/p>

(2)中三疊統(tǒng)黃馬青組(T2h)

在礦區(qū)內(nèi)局部出露。上部以紫紅-磚紅色含鈣質(zhì)結(jié)核黏土巖夾薄層狀灰白-黃褐色粉砂質(zhì)頁巖為主體，具有清晰的層理，磚紅-紫紅色黏土巖夾薄層泥灰?guī)r礫巖；下部為灰白-青灰-淺肉紅色厚層狀粉砂巖、細(xì)砂巖夾薄層狀粉砂質(zhì)灰?guī)r，底部為黃綠-灰綠色含鈣質(zhì)粉砂巖與粉砂質(zhì)頁巖互層。局部受到巖漿熱液影響而產(chǎn)生強(qiáng)烈蝕變，蝕變類型為硅化、角巖化和綠泥石化。本組下段是礦區(qū)主礦體的賦存層位。

(3)下-中侏羅統(tǒng)象山群(J1-2X)

出露在礦區(qū)的中南部，上部地層為灰白色石英細(xì)砂巖夾淺灰白色中-中粗粒長英灰?guī)r和粉砂巖，下部為灰白色石英粗砂巖與含礫石英粗砂巖互層，夾有石英細(xì)砂巖和粉砂巖，底部為硅質(zhì)礫巖。與下伏黃馬青組呈假整合接觸。

(4)下白堊統(tǒng)姑山組(K1g)

姑山組是一套火山巖系。礦區(qū)內(nèi)僅在靠近鐘九礦區(qū)的ZK203孔深部見到，主要巖性為碎裂狀強(qiáng)蝕變安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，該巖石產(chǎn)于構(gòu)造破碎帶中，巖石碎裂，裂隙發(fā)育，沿裂隙充填有大量碳酸鹽和氧化鐵網(wǎng)脈，局部巖石被磨散。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于常龍背斜和鐘姑次級背斜之間過渡部位的向斜構(gòu)造中，向斜核部為黃馬青組，局部出現(xiàn)象山群，向斜的翼部多見閃長(玢)巖體，并殘留部分周沖村組巖石。向斜的東翼地層產(chǎn)狀為傾向W，傾角10°～20°；西翼的地層產(chǎn)狀為傾向E，傾角10°～30°，在靠近接觸帶或斷裂的部位地層產(chǎn)狀變化明顯，局部傾角近70°。九連山鐵礦的主礦體位于向斜東翼并接近核部的部位，礦體的產(chǎn)狀主要受到接觸界面的控制。

礦區(qū)的斷裂構(gòu)造分為2組。一組為壓性斷裂(F1)，是由鐘九鐵礦區(qū)延伸至本礦區(qū)的斷裂，斷裂走向NE向，延伸到本礦區(qū)后斷裂走向轉(zhuǎn)為近SN向；另一組為張扭性斷裂(F2)，走向?yàn)镹W向。在本礦區(qū)以東靠近鐘九礦區(qū)的ZK203孔深部，見到黃馬青組的下部先后有周沖村組灰?guī)r和姑山組火山巖，鉆孔中的巖石較為破碎，巖石多為角礫巖或具有碎裂狀構(gòu)造，角礫的成分及其產(chǎn)狀顯示巖石為斷裂成因的構(gòu)造角礫巖，推測角礫巖帶屬于次一級的斷裂構(gòu)造。

2.3 侵入巖

礦區(qū)內(nèi)侵入巖分布較廣，和睦山巖體出露于礦區(qū)的西部，鐘山巖體分布在礦區(qū)的東部。鉆孔資料表明，深部的閃長巖體實(shí)為和睦山巖體自然延伸的部分。而東部由于受F1斷裂的制約，鐘山巖體與本礦區(qū)侵入巖并未直接相連。礦區(qū)的閃長巖體為燕山晚期侵入的淺成相巖株，巖體與鐵礦成礦關(guān)系密切，是九連山鐵礦的成礦巖體。晚期有輝綠巖呈脈狀侵入，穿插于閃長巖體邊部與圍巖接觸帶附近的的巖石裂隙中。

和睦山巖體其巖石多呈灰—深灰色，具有斑狀及細(xì)粒不等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；巖石礦物成分主要有斜長石、石英、鉀長石和少量暗色礦物，副礦物為磷灰石及磁鐵礦；發(fā)生蝕變時(shí)巖石顏色復(fù)雜多變；巖石的鈣堿指數(shù)為53.5，里特曼組合指數(shù)為5.73，屬堿鈣性巖石。和睦山巖體與鐘姑礦田的云樓閃長巖和龍山閃長巖的巖石化學(xué)特征基本一致。

2.4 磁異常

礦區(qū)內(nèi)圈定了2個(gè)磁異常，自南向北分別編為M8和M9。

M8異常位于勘查區(qū)的南部，該異常形態(tài)規(guī)則，平面呈長橢圓形，總體走向近SN向，長約350 m，寬約120 m，長、短軸之比3∶1。ΔT異常峰值1100 nT左右，疊加在正背景場上，正背景場500 nT，局部異常相對值600 nT。

M9異常位于勘查區(qū)的北部，分布在8線—10線間。異常由4個(gè)次一級異常組成，編號為M9-1至M9-4。M9-1異常為最大的一個(gè)局部異常，形態(tài)規(guī)則，ΔT異常峰值2500 nT左右；M9-2異常位于九連山北側(cè)，呈長橢圓形，總體走向近SN向，異常幅值約900 nT；M9-3異常呈長橢圓形，形態(tài)規(guī)則，總體走向NW向，異常幅值約1000 nT；M9-4異常呈長橢圓形，形態(tài)規(guī)則，總體走向NW向，異常幅值約1000 nT。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦化以磁鐵礦化為主，赤鐵礦化次之，并有少量鏡鐵礦化。礦化主要發(fā)生于閃長巖侵入體與黃馬青組底部及周沖村組頂部的接觸帶附近，其次是外接觸帶的沉積巖層間裂隙或近接觸帶的蝕變巖中(圖3)。表1為九連山鐵礦床礦體特征數(shù)據(jù)。

圖3 6號勘探線和10勘探線地質(zhì)剖面示意圖Fig.3 Schematic section of exploration line 6 and 101.第四系全新統(tǒng)；2.中三疊統(tǒng)黃馬青組；3.正長巖脈；4.閃長巖；5.赤鐵礦體；6.磁鐵礦體；7.硅質(zhì)巖；8.實(shí)測/推測地質(zhì)界線

表1 九連山鐵礦礦體特征Table 1 Geological characteristics of Jiulianshan Fe deposit

九連山鐵礦現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了10個(gè)鐵礦體，礦體位于2線—10線間和9線—11線間，磁鐵礦礦體8個(gè)，赤鐵礦礦體2個(gè)。通過資源量估算，全區(qū)累計(jì)獲得332+333類鐵礦石資源量769.21×108t，全鐵平均品位35.30%。其中，磁鐵礦石(FeM)753.26×104t，全鐵平均品位35.35%，磁性鐵占有率平均85.60%。

1號鐵礦體為主礦體，其資源儲量占全礦床的68.34%。鐵礦體位于地層與巖體的接觸界面上，沿接觸帶分布，并與接觸帶的產(chǎn)狀一致，礦體傾向100°，傾角2°～22°，北段10線附近礦體產(chǎn)狀最緩，近似水平，中部6線附近礦體產(chǎn)狀西部緩，東部稍陡，南段至2線附近，礦體產(chǎn)狀緩傾斜?？v向沿走向則表現(xiàn)為中部(6線)埋深較大，而兩端呈“翹起”狀，顯示出縱向呈“向形”的特點(diǎn)。

2號鐵礦體的資源儲量占全礦床的22.70%。鐵礦體位于接觸外帶的地層中，礦體與地層產(chǎn)狀一致，近似水平，總體傾向100°，傾角0°～5°。礦體沿走向往S側(cè)伏，側(cè)伏角近于30°。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石組構(gòu)

礦石結(jié)構(gòu)：主要為半自形晶結(jié)構(gòu)和他形晶結(jié)構(gòu)，其次有自形晶結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)和填隙結(jié)構(gòu)(圖4)。

基于視覺注意機(jī)制，在D+W模型基礎(chǔ)上加入?yún)^(qū)域?qū)Ρ榷忍卣鳎⒘艘环N包含視差、寬度及對比度信息的立體圖像客觀評價(jià)模型.根據(jù)顯著信息及視差信息提取感興趣區(qū)域劃分前后景.提取相應(yīng)的視差信息、寬度信息及對比度信息，定量分析這些特征對視覺舒適度的影響.并通過最小二乘法做曲線擬合分析得出舒適度模型，并檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷男阅?實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文方法較好地反映了人眼的視覺感受，性能較原模型有大幅度提升.

礦石構(gòu)造：塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造和次塊狀構(gòu)造。塊狀構(gòu)造礦石約占60%，浸染狀構(gòu)造礦石約占20%。

3.2.2 礦石成分

礦石礦物：主要為磁鐵礦、赤鐵礦和少量的鏡鐵礦。鐵的物相分析表明，鐵礦石屬于以磁鐵礦為主、硫化鐵次之的弱磁鐵礦類型礦石。

脈石礦物：主要為高嶺石、綠泥石、斜長石、石英和黃鐵礦，其次為方解石、白云石、透輝石、陽起石和磷灰石等。

礦石的化學(xué)成分以1號礦體最為典型，單樣全鐵品位最高49.27%，一般為25%～40%，平均35.57%。有害組分含量較低，硫平均含量1.61%；磷平均含量0.15%；二氧化硅平均含量18.15%。

圖4 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造和圍巖特征照片F(xiàn)ig.4 Photos of ore structure and texture and wall rocka.塊狀礦石顯微照片；b.浸染狀礦石顯微照片；c.塊狀礦石手標(biāo)本照片；d.黃馬青組粉砂巖的巖心照片

3.2.3 礦石類型

按礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征劃分，礦石自然類型可分為塊狀(弱)磁鐵礦石、浸染狀(弱)磁鐵礦石、條帶狀(弱)磁鐵礦石、次塊狀(弱)磁鐵礦石；塊狀赤鐵礦石、團(tuán)塊狀赤鐵礦石等6類。

3.3 圍巖蝕變

在巖漿侵入后期發(fā)生的水巖作用過程中造成部分巖石發(fā)生顯著的蝕變。主要的圍巖蝕變類型有綠泥石化、硅化、碳酸鹽化、高嶺土化、石膏化、鈉長石化和陽起石化等。圍巖蝕變發(fā)育地段多位于巖體與地層的接觸附近和礦體的頂?shù)装鍘r石中。巖體的內(nèi)帶除了出現(xiàn)自變質(zhì)外，圍巖中的部分蝕變也常有發(fā)生。多種蝕變互相疊加，無明顯的分帶性，自地層至巖體僅可見地層蝕變與巖體蝕變稍有差異，但并無明顯的變化規(guī)律。據(jù)礦體周圍的蝕變特征來看，碳酸鹽化、鈉長石化、綠泥石化及陽起石化等蝕變與成礦最為密切。

4 礦床成因與找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

礦床位于鐘姑礦田內(nèi)的九連山次級向斜靠近軸部的東翼，礦區(qū)內(nèi)廣布中三疊統(tǒng)黃馬青組下段鈣質(zhì)砂頁巖及周沖村組碳酸鹽巖，礦區(qū)內(nèi)侵入巖為燕山期富堿鈉化閃長巖，礦體主要分布于閃長巖與黃馬青組下段或周沖村組上部的接觸帶附近。故礦床的成因類型為接觸交代型+熱液充填型鐵礦床。

4.2 找礦標(biāo)志

(1)地層標(biāo)志：中三疊統(tǒng)黃馬青組下段及周沖村組鈣質(zhì)巖層化學(xué)性質(zhì)活潑，容易發(fā)生水巖的交換作用和礦質(zhì)的沉淀，是尋找本類型礦床的地層和巖性標(biāo)志。

(2)構(gòu)造標(biāo)志：褶皺構(gòu)造軸部及翼部、張性斷裂帶的附近、地層層間破碎帶往往是成礦熱液的主要通道和儲礦空間，是找礦的顯著的構(gòu)造標(biāo)志。

(3)巖漿巖標(biāo)志：閃長巖體的內(nèi)、外接觸帶附近是尋找本類型礦床的巖漿巖標(biāo)志。

(4)圍巖蝕變標(biāo)志：礦區(qū)內(nèi)的鐵礦化地段均伴有顯著的圍巖蝕變，碳酸鹽化、鈉長石化、綠泥石化及陽起石化等蝕變是找礦的圍巖蝕變的標(biāo)志。

(5)物探異常標(biāo)志：磁鐵礦具有明顯的磁性特征，所以具有一定規(guī)模的磁異常均可作為尋找磁鐵礦床的物探異常標(biāo)志。

5 結(jié)語

(1)九連山鐵礦位于和睦山鐵礦與鐘山鐵礦之間，具有良好的成礦地質(zhì)條件，礦體主要產(chǎn)出在地層與巖體接觸帶和層間破碎帶等部位。

(2)分析九連山鐵礦的礦床成因，總結(jié)地層、構(gòu)造、巖漿巖、蝕變、物探異常等不同方面的找礦標(biāo)志，為在此類地區(qū)進(jìn)一步開展找礦工作提供地質(zhì)資料。

(3)九連山鐵礦的礦床地質(zhì)特征和成因與周邊各礦床類似，其主礦體埋藏深度較大，具有一定的找礦難度，但通過一定的地質(zhì)、物探等找礦手段，仍然能夠取得較好的深部找礦效果。

致謝：感謝華東冶金地質(zhì)勘查研究院的領(lǐng)導(dǎo)和同事們的關(guān)心、指導(dǎo)和幫助，對興泰達(dá)公司的大力支持表示誠摯的謝意。感謝編輯部老師和審稿專家的辛勤工作。

注釋：

① 楊龍帥, 卜保全, 韓贇, 等. 安徽省當(dāng)涂縣九連山鐵礦詳查地質(zhì)報(bào)告[R]. 合肥華東冶金地質(zhì)勘查研究院, 2015.