安徽省潁上縣林莊鐵礦礦體地質(zhì)特征淺析

［關(guān)鍵詞］林莊鐵礦;礦體特征;礦石富集

研究區(qū)地質(zhì)工作始于20世紀(jì)70年代，原地礦部905航測隊(duì)對霍（邱）、潁（上）、壽（縣）等地進(jìn)行1∶5萬航磁測量，在霍邱鐵礦外圍地區(qū)新發(fā)現(xiàn)局部異常20個(gè)，證實(shí)異常（C-10-2）為薄層鐵礦體引起。由于見礦厚度相對較薄，未能引起重視。安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)物化探所于2010年3～7月完成了1∶10000高精度磁法面積性測量、1∶5000高精度磁剖面測量工作，配合鉆探工作，成功發(fā)現(xiàn)安徽省潁上縣林莊鐵礦，并進(jìn)行了儲(chǔ)量估算。

1. 研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)位于豫—淮臺(tái)褶帶東段淮南復(fù)向斜以西，六安斷裂北側(cè)，即四十里長山的北東部。區(qū)域發(fā)展史經(jīng)歷了太古代末期（阜平期）河淮陸核形成、發(fā)展，五臺(tái)期陸核和活動(dòng)帶進(jìn)一步分異，形成太古代地塊，同時(shí)為繼續(xù)發(fā)育的元古代坳槽活動(dòng)圍繞。呂梁—中岳期坳槽活動(dòng)帶收縮、回返，晚期地層發(fā)生褶皺和區(qū)域性變質(zhì)作用，進(jìn)而形成穩(wěn)定的地臺(tái)基底。

新元古代及古生代為臺(tái)緣坳陷發(fā)展階段，中、新生代為地臺(tái)活化階段。早期以斷裂發(fā)育，并伴有火山和侵入活動(dòng)，繼之為斷裂-坳陷沉降以及斷塊隆起，從而使霍邱鐵礦田形成盆地山嶺式地貌景觀。而在其之外形成低丘或廣大的沖積平原。

1.1地層

研究區(qū)內(nèi)均為厚層第四系覆蓋，鉆孔揭露的主要地層為新太古界霍邱群吳集組、周集組，中生界白堊系及第四系地層（圖1）。

（1）新太古界霍邱群吳集組：該組地層分布于研究區(qū)7線以北，主要為上段頂部的巖性。按其巖石組合特征，研究區(qū)地層自上而下總體可分為四個(gè)巖性段；上混合巖段、含礦巖段、片麻巖段、下混合巖段。下混合巖段中夾有片麻巖段。各巖性段呈層狀或似層狀分布，呈現(xiàn)交替互層漸變關(guān)系，層間界線比較清楚，呈整合接觸關(guān)系。各巖性段的巖石組合特征為：上、下混合巖段：分別位于礦層的上、下部位。而下混合巖段，由中、下兩個(gè)巖性段構(gòu)成，其間夾片麻巖段。最大揭露厚度分別為173 m和179 m。主要巖性有條帶狀混合巖、條痕-條帶狀混合巖等。據(jù)其交代結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)育特征，條痕-條帶狀混合巖為順層混合巖化。不同構(gòu)造的混合巖之間常為互層或漸變的過渡關(guān)系，并且都含有片麻巖類巖石的夾層，如條痕-條帶狀混合巖中常顯示混合巖與片麻巖類巖石呈過渡的特征。因此，混合巖段與片麻巖段界線不截然，根據(jù)二者的主次關(guān)系確定。

片麻巖段：揭露最大厚度184 m。其主要巖性為角閃斜長片麻巖、石榴黑云角閃片麻巖，夾有黑云角閃巖、變粒巖、斜長黑云片巖及陽起角閃巖薄層或條帶等。片麻巖段的巖石厚度變化較大，片麻巖段的最厚部分見于研究區(qū)南部。

含礦巖段：在含礦巖段內(nèi)有礦體1個(gè)，礦石自然類型為：細(xì)紋-條帶狀含石榴角閃石英磁鐵礦。礦體呈單層狀，近礦圍巖為含石榴斜長角閃片麻巖，局部夾含砂線石黑云斜長片麻巖。該巖段中的巖石組合與片麻巖段中的巖石組合相近。在厚層的巖石中見有條帶或薄層狀的黑云片巖賦存其中，一般厚度在數(shù)厘米，反映了原始沉積環(huán)境的變化。厚度20.0～23.0 m，平均厚度約21.0 m。

（2）新太古界霍邱群周集組：該巖組在研究區(qū)較發(fā)育，為研究區(qū)主要含礦巖組，研究區(qū)揭露的礦體均分布于7線以南。據(jù)揭示地層，按巖石組合特征可分為上、下兩段：

下段：主要分布于研究區(qū)7線以北，最大揭露厚度為456 m。主要巖性有上部黑云斜長變粒巖、片麻巖、條紋—條帶狀混合巖等。條紋—條帶狀混合巖多分布于上部，下部為混合巖化黑云斜長片麻巖或黑云斜長變粒巖。條紋-條帶狀混合巖為順層混合巖化，在不同構(gòu)造的混合巖之間常呈互層或漸變關(guān)系。條痕-條帶狀混合巖層中常夾有斜長角閃巖薄層，與片麻巖類巖石呈過渡關(guān)系，接觸界線常不截然。

上段：主要分布于7線以南。按其巖石組合及含礦特征，可分為三個(gè)巖性段，即上部白云石大理巖段、中部石英云母片巖含礦巖段、底部片麻巖段。為一套具有綠簾-角閃巖相變質(zhì)程度的巖石，厚20～195 m。

（3）中生界白堊系下統(tǒng)：見于研究區(qū)的南部，單孔揭露厚度15.50 m。巖性為紫紅色含礫砂巖。覆蓋于古老霍邱群基底地層之上，呈不整合接觸關(guān)系。巖層產(chǎn)狀不詳，傾角近水平。

（4）第四系：松散巖層遍及全區(qū)，總厚度212.12～377.35 m，平均278.0 m?？傏厔菔茄芯繀^(qū)北部厚度大于南部，西部厚度略大于東部。第四系最大厚度位于研究區(qū)北部377.35 m，厚度變化主要受古地形控制[1]。

1.2 構(gòu)造

褶皺為本研究區(qū)的基本構(gòu)造形變?？傮w巖層走向?yàn)楸睎|25°左右。由于受7線附近F1斷層影響，研究區(qū)自南向北大致可分為兩部分（圖2）。南部為礦床的賦存部位。位于周集倒轉(zhuǎn)向斜正常翼近轉(zhuǎn)折端部位，呈單斜構(gòu)造，巖層走向?yàn)楸睎|25°左右，傾向近北西，傾角在20°～30°之間。揭露地層為吳集組上段及周集組地層，核部未能揭露。北部由于地層受構(gòu)造（F1）影響，地層相對抬升。揭露核部地層為周集組下段巖性層，翼部分別為吳集組上段的含礦巖段—陶壩、汪壩鐵礦。至此，周集組上段含礦巖組及部分下段巖性層產(chǎn)生缺失。巖層走向由北東轉(zhuǎn)向北北東向，兩翼地層產(chǎn)狀相對，西翼傾角在80°左右，東翼傾角25°左右。在研究區(qū)北部未能控制，推測巖層產(chǎn)狀變陡，耿莊礦區(qū)呈倒轉(zhuǎn)。

結(jié)合區(qū)域構(gòu)造特征及相鄰陶壩鐵礦區(qū)構(gòu)造特征綜合分析，推測：F1斷層走向近北西，在陶壩鐵礦及汪壩鐵礦區(qū)的南部通過，傾向北東，傾角較陡，為一逆性正斷層。造成北部的地層逐漸抬升[2]。其使吳集組上段含礦巖組被剝蝕，只保留了吳集組上段底部以下的巖性層。為此，本區(qū)中部以南向深部為擴(kuò)大礦床規(guī)模前景區(qū)。

1.3 巖漿巖

研究區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，鉆孔揭露為巖脈，多為斷裂充填。研究區(qū)內(nèi)巖性有細(xì)粒花崗巖、花崗偉晶巖、石英脈等。巖脈的成分有所不同，產(chǎn)狀多數(shù)情況下是一致的，一般沿片理、片麻理侵入，產(chǎn)狀與片理、片麻理相同[4]。少數(shù)情況下巖脈呈斜切片理或片麻理侵入。

2. 礦體地質(zhì)

2.1 礦體特征

林莊鐵礦床有3個(gè)礦體，分別賦存于吳集組上段及周集組上段的含礦層。礦床內(nèi)各礦體標(biāo)志層不明顯，以上部白云石大理巖層及礦體賦存部位和礦層間距較大為劃分礦體的標(biāo)志。按由老到新順序依次對礦體進(jìn)行編號(hào)，分別編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體。在3個(gè)礦體中，Ⅲ號(hào)礦體為主要礦體。Ⅲ號(hào)礦體的資源量占全礦床總資源量的64.88%。

Ⅲ號(hào)礦體：分布于12 線、16 線及24 線，礦體呈薄板狀，為1層，傾向北西，傾角變化較大，在12、24線傾角較緩，一般在20°～30°之間，在中部16 線傾角較陡，傾角在45°左右。礦體最大真厚度6.89m，最小真厚度1.73m，平均真厚度4.19 m。控制長度976 m。

走向上，礦體由16線向兩側(cè)品位呈降低趨勢，但變化不十分明顯。礦體厚度與品位變化呈現(xiàn)出相應(yīng)特征，礦體厚度大時(shí)，品位較高，礦體較薄時(shí)，品位降低。礦體在12線mFe品位為20.58%；16線mFe品位為25.59%；24線mFe品位為20.00%。Ⅲ號(hào)礦體沿走向厚度及平均品位變化特征見圖3。

2.2礦石質(zhì)量

礦石中的鐵礦物主要為磁鐵礦（照片1，照片2），極少量赤鐵礦、褐鐵礦等。礦石的結(jié)構(gòu)主要為柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)。礦石的構(gòu)造以條紋—條帶狀和浸染狀為主，礦床內(nèi)各類礦石中的主要化學(xué)成分均為Fe₂O₃、FeO和SiO₂，三者總量在各類礦石中均占80%以上。在主要的礦石類型中往往占85%以上。Al₂O₃變化范圍較大，CaO、MgO含量較少，但分布普遍，TiO₂、MnO、S、P等含量甚微。

3. 礦床成因及富礦石成因探討

3.1礦床成因

在霍邱鐵礦田及林莊研究區(qū)，鐵礦床集中分布于新太古界變質(zhì)巖系的中部及上部。由兩次成礦旋回形成兩個(gè)含礦組合。自下而上呈鐵的碳酸鹽相-硅酸鹽相-氧化物相，逐漸呈明顯的帶狀分布。本礦床為Ⅰ礦組及Ⅱ礦組礦體。

林莊研究區(qū)與霍邱鐵礦田內(nèi)的礦床構(gòu)造形態(tài)基本一致，主要化學(xué)成分—硅鐵質(zhì)含量比較均勻，巖石組構(gòu)均以細(xì)粒和條紋狀為主要特征。兩個(gè)含礦巖組都與碳酸鹽關(guān)系密切，主要是受沉積建造控制。以白云石大理巖為頂板，反映了礦石建造的原始形成環(huán)境，為海相沉積趨向于最后穩(wěn)定的階段。礦床成因的關(guān)鍵問題是鐵質(zhì)的來源和聚集機(jī)理。資料認(rèn)為：早太古代陸核均為構(gòu)造活動(dòng)帶圍繞，兩者之間的局部地帶呈狹長的水下凹槽[3]?；顒?dòng)帶中因火山作用，聚集了大量來源于深部的硅鐵質(zhì)，水下凹槽為其提供了沉積環(huán)境。含鐵建造中曾多次發(fā)現(xiàn)微體化石，說明生物作用對鐵的沉積有一定影響。在李老莊鐵礦床的圍巖中，曾不止一次發(fā)現(xiàn)線狀石墨分布，說明最初巖石形成時(shí)有有機(jī)物參與，并可能是在有足夠鐵質(zhì)來源的條件下，是鐵參與鐵硅溶液的直接因素之一。凹槽中的早期沉積相當(dāng)于潮間帶環(huán)境，因底面受次級(jí)隆起間的小盆地控制，范圍較小，分帶性不明顯，同時(shí)還形成了透鏡狀菱鎂礦體。隨著沉積厚度不斷增大，底面逐漸平化，沉積物的分布面積擴(kuò)大，巖石的分帶性變得明顯，鐵礦物的沉積相逐漸過渡為氧化物相。經(jīng)過阜平期地殼運(yùn)動(dòng)，凹槽中的沉積物與陸核連在一起，形成太古代地塊，鐵礦建造第一次就位于地塊邊緣的上部。在褶皺回返階段，則以其相對可塑性質(zhì)發(fā)展成為向斜構(gòu)造，鐵礦建造因構(gòu)造作用而位于向斜中。

由于向斜以緊閉倒轉(zhuǎn)形式發(fā)育，產(chǎn)生軸向斷裂，并造成非透入性的破裂帶，為熱液活動(dòng)提供了條件。但熱液來源于構(gòu)造本身，礦化現(xiàn)象不顯著，以退變質(zhì)作用為主，使向斜軸部附近的磁鐵礦發(fā)生假象赤鐵礦化，僅殘留少量的片巖或構(gòu)造面分離開的中間部分，仍不失原來磁鐵礦的性質(zhì)，破裂帶以外更是如此（圖4）。

關(guān)于霍邱鐵礦田的鏡鐵礦成因，尤其是片狀鏡鐵礦的成因，初步認(rèn)為亦是構(gòu)造和變質(zhì)熱液作用。因?yàn)榫o閉倒轉(zhuǎn)褶皺軸部附近剪切應(yīng)力最大且集中，使熱液變質(zhì)作用加強(qiáng)。而剪切構(gòu)造應(yīng)力作用和熱液作用，同是成分和結(jié)構(gòu)改造的因素，應(yīng)力使礦物搓碎，礦物表面積增大，同時(shí)增加了化學(xué)勢能，熱液促進(jìn)了礦物交代重結(jié)晶。特別是在應(yīng)力集中的錯(cuò)動(dòng)面內(nèi)，礦物的晶格產(chǎn)生變形，晶粒內(nèi)部和外部呈面與面接觸，更新作用最為發(fā)育，促進(jìn)了片狀鏡鐵礦的生長和形成，并且按照應(yīng)力集中部位的方式迭加于原來的變質(zhì)構(gòu)造。

3.2貧礦石中的富礦石成因

在霍邱鐵礦田部分礦床中，貧鐵礦層中局部夾有TFe≥45%的富礦石，單層厚度多在1.50～2.5m之間。均為單孔所見，空間分布不連續(xù)，未能構(gòu)成獨(dú)立的富礦層，不能單獨(dú)圈出進(jìn)行資源儲(chǔ)量估算。按富礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、形態(tài)特征及與貧礦石的相互關(guān)系，其成因可能有兩種。

（1）原始沉積變質(zhì)型富礦石：這一類型的富礦石與貧礦石同生，并經(jīng)歷相同的地質(zhì)變遷，呈透鏡狀或薄層狀?yuàn)A于貧礦層，產(chǎn)狀一致，二者之間常呈漸變關(guān)系，無明顯的構(gòu)造控制及熱液蝕變現(xiàn)象。二者的結(jié)構(gòu)構(gòu)造也相近，一般富礦石的粒度偏細(xì)，“帶狀”構(gòu)造不明顯，呈現(xiàn)塊狀構(gòu)造。鐵礦物以鏡鐵礦為主，脈石礦物以石英為主，在礦石內(nèi)僅占次要地位，一般全鐵含量在45%～55%之間。這一類型的富礦石與貧礦石具有相同的特征，應(yīng)屬同一沉積環(huán)境下的產(chǎn)物。造成富集的因素，可能與原始沉積建造或沉積時(shí)鐵質(zhì)供給有關(guān)。

（2）熱液再造型富礦石：貧礦石在變質(zhì)過程中期或晚期，受熱液交代作用迭加改造形成富礦石。礦石多呈脈狀、似層狀或透鏡狀展布，規(guī)模很小，僅單孔所見。假厚度一般在2.0 m左右。全鐵含量多在45%左右，為石英鏡鐵礦石、石英磁鐵鏡鐵礦石或石英磁鐵礦石，常為塊狀及稠密浸染狀構(gòu)造。礦物粒度增加，與貧礦石的界線清晰。富礦石多位于貧礦層微褶皺部位，明顯受構(gòu)造及層間裂隙控制，并伴有白云母化、黃鐵礦化等蝕變現(xiàn)象。不規(guī)則脈狀石英集合體或花崗質(zhì)細(xì)脈分布于富礦石脈體的邊部或穿插富礦石脈體，富礦石脈體周圍有明顯蝕變及交代重結(jié)晶現(xiàn)象。這可能是貧礦石在熱液作用下，經(jīng)交代重結(jié)晶或結(jié)晶分異作用，使部分鐵質(zhì)相對聚集富化，形成富礦石。