化念铁矿特征及成因浅析

2011-01-23李先棋王承平

中国新技术新产品 2011年3期

关键词：菱铁矿辉绿岩铁矿

李先棋王承平

（云南省地质矿产局勘查院玉溪地质矿产所，云南玉溪 653100）

化念铁矿特征及成因浅析

李先棋王承平

（云南省地质矿产局勘查院玉溪地质矿产所，云南玉溪 653100）

本文较为系统地从化念铁矿矿体形态、矿石成分、结构构造、与围岩关系及区域地质、矿区地质、同位素年龄等方面，论述了矿床的成矿物质来源、成矿环境、控矿因素，认为矿床的成因类型为沉积改造型铁矿床或沉积变质型矿床。

化念；铁矿；成因

1 位置及交通

化念铁矿矿区中心地理坐标：东经102°13′02″，北纬 24°05′40″。矿区由 213 国道老路 15km 通化念镇与玉元高速公路相接，再沿高速公路向北27km达峨山县城、142km达省会昆明市。交通较为方便。

2 矿区地质概况

矿区大地构造位置处于扬子准地台川滇台背斜武定-石屏隆断束西侧。矿区内出露地层主要为元古界昆阳群富良棚组、大龙口组，总体呈北西-南东向展布，从南西至北东由下至上排列。三叠系上统普家村组不整合覆于昆阳群岩层之上。第四系残坡积层及冲积层分布于沟谷低洼地带。昆阳群岩层遭受绿片岩相区域低温动力变质作用，为一套成层有序的浅变质岩系（图2-1）。

矿区位于青龙厂-扬武南北向断裂与高寨-小维堵东西向断裂交汇部位，构造复杂，断裂发育，尤以北西、北东至东西向断裂最发育。不同规模、不同性质断裂有30余条，可分为以下四组断裂：（1）北西向断裂、（2）北东向断裂、（3）东西向断裂、（4）南北向断裂。正是因为区内断裂构造的发育，形成了区内矿体形态的复杂多变。

区内岩浆活动主要表现为辉绿岩脉的侵入。其产出受北西向构造的严格控制，呈脉状沿北西向断裂分布。最大规模400×110m，一般＞80×8m，与区内矿体走向多呈平行。

辉绿岩矿物粒度多呈细-中粒状，变余含长结构、变余辉绿结构及变余辉长辉绿结构，块状构造。原岩产生了强烈蚀变，原生暗色矿物已全部绿泥石化、黑云母化；浅色矿物为斜长石，基本保留有斜长石假象或见斜长石残余。其蚀变特征表现为粘土化、碳酸盐化及绿泥石化。金属矿物见磁铁矿零星分布。

3 矿床特征

矿体主要赋存于大龙口组下段第二岩性层第一亚层（Pt2da2-1）粉晶灰岩中，夹持于北西向断裂之间。主要分布于11-12勘探线之间长近600m，宽约300m范围之内。矿体最高出露标高为1655m，向下延深最低标高为850m（菱铁矿）。1320m-1350m标高（相当于当地潜水面）之上为褐铁矿，之下为菱铁矿。

铁矿体形态复杂，分支复合现象普遍。总体呈似层状、透镜状及脉状产出，沿北西向展布。与区内北西向断裂平行，与地层产状相近。倾向北东15-85°，倾角50-80°。矿体在剖面上多呈上陡下缓，平面上中部陡两端缓。矿体向北西侧伏，侧伏角75°。

矿区目前共发现矿体三十三个。其中具有一定规模的工业矿体(指已圈定并计算了储量的矿体)十六个。依其规模大小和产出位置顺次编号为：I、II、III……XVI。这些矿体总体上相互平行，且由西南至东北向上叠置，紧密相邻。矿体沿倾斜或走向方向为自然尖灭趋势，与围岩界线总体清楚。十六个工业矿体中，除I、II、VII和XI号矿体出露地表外，其余均为隐伏肓矿，矿体埋深标高850－1655m，最大垂深805m。各矿体总体形态及各矿体间空间位置关系如图2－2所示。

4 矿石质量

4.1 矿石物质成分

矿石垂直分带现象明显受矿区潜水面控制，潜水面以下为原生-菱铁矿石，之上为氧化－褐铁矿石。而在潜水面附近，则出现有少量的混合矿石。铁矿石的矿石矿物主要为菱铁矿及褐铁矿，次为赤铁矿、硬锰矿、软锰矿、水锰矿，偶有磁铁矿、镜铁矿等。脉石矿物有方解石、石英、绿泥石、蛋白石、炭质及粘土矿物等。

4.2 矿石结构、构造特征

4.2.1矿石结构

原生矿石结构主要为粒状结构和粒状镶嵌结构。氧化矿石呈似树枝状结构、鳞片状结构、隐晶结构与交代残余结构。

4.2.2矿石构造

矿石构造主要有块状构造、条带状构造、孔洞状构造、斑块状构造和角砾状构造。其中条带状构造、斑块状构造系原生矿石的构造。其它如孔洞状、蜂窝状构造等为氧化矿石所特有。块状构造为本矿区矿石的主要构造类型，它同时为两种类型矿石所具有。

4.3 矿物共生组合

图2 -2化念铁矿区4号勘探线剖面矿体形态特征图

原生矿石：矿石矿物几乎全为菱铁矿，另有微量黄铁矿，脉石矿物主要为白云石、方解石和少量有机质、石英。在氧化矿与原生矿交接部位则出现少量混合矿石。

氧化矿石的矿物共生组合为：褐铁矿-赤铁矿-软锰矿-硬锰矿-磁铁矿-镜铁矿-水锰矿与方解石、石英、粘土、绿泥石、蛋白石、炭质共生。据各矿物的产出特征及结构判断，菱铁矿、石英、炭质、粘土矿物、赤铁矿、黄铁矿应生成于沉积期和热液改造期，镜铁矿、磁铁矿及绿泥石、蛋白石应形成于热液期，褐铁矿、软锰矿、硬锰矿、水锰矿主要生成于表生成矿阶段，方解石生成时间较长，从沉积阶段至表生成矿阶段都有生成。

4.4 矿石化学成分

矿石化学成分简单。除主要有益组分铁外，伴生有益组分有锰和钛，有害组分有硫和磷，其它组分有铜、锌、锡等。各组分在不同类型矿石中的平均含量如下：

①原生矿石：TFe33.63%、S0.34%、P0.02%、SiO24.67% 、Al2O30.57% 、CaO7.23% 、MgO4.17% 、TiO20.11% 、Mn1.35% 、Cu0.006% 、Zn0.008% 、Sn0.002%、烧失量36.27%。其中富矿：TFe37.52%、S0.31%、P0.02%、SiO23.27%、Al2O30.57%、CaO4.20%、MgO4.04% 、TiO20.11% 、Mn1.54% 、Cu0.004% 、Zn0.011%、Sn0.002%、烧失量36.61%。

②氧化矿石：据120件组合样品分析结果统计，主要有益组份TFe含量为30.25-60.04%，主要有害元素S、P最高含量不大于0.06%、0.025%，平均含S0.0186-0.018%（前者为富矿、后者为贫矿平均数。下同）、P0.017-0.027%，其它杂质Cu（0.002-0.005%）、Pb（0.0103-0.014%）、Zn（0.007-0.008%）、Ni（0.001%）、Co（0.001%），Sn（0.0016-0.0019%）、As（0.0029-0.0023%）、F（0.004%），杂质含量均远低于有关工业要求。

Mn在矿石中平均含量为2.25-1.21%，富矿中Mn含量比贫矿平均含量高出1.04%。

造渣组分中酸、碱氧化物在矿石中分布与矿化程度有关，在富矿中SiO2含量一般大于CaO含量，贫矿则反之。酸性氧化物以SiO2为主，平均含量5.59-8.79%，TiO20.054-0.09%，含量低微，碱性氧化物以CaO为主，平均含量为4.20-16.77%，其余MgO （1.07-0.97%）、K2O （0.055-0.19%）、Na2O（0.115-0.1%）、BaO（0.03-0.025%），Al2O3平均含量为0.41-1.27%。

另据500余件基本分析样品的分析结果，矿石中的全铁和可熔铁含量差值很小，一般均小于百分之一。

从上述可知，本区铁矿石化学成分以富铁、低磷为特点。矿石含铁量较高，不论是氧化矿还是原生矿，其全铁含量均接近高炉富矿的要求，并平均含有1.4%的锰。主要有害组分磷含量很低，小于0.03%，硫在氧化矿中的含量也很低，一般小于0.02%，但在原生矿中硫含量较高，达0.34%(因含少量黄铁矿之故)。此外，铜、锌、锡含量甚微，均在0.01%以下，氧化钛平均含量小于0.11%。造渣组分SiO2+Al2O3含量5.24－8.65%、CaO+MgO 含量 8.10%－11.40%。

5 矿体围岩和夹石

5.1 矿体围岩

此区铁矿体围岩为大龙口组下段第二层，主要围岩岩性为深灰色粉晶灰岩、泥灰灰岩及蚀变辉绿岩，前两者具相对富镁、富有机质特点。

表1 硫同统计表

灰岩为致密-粉晶结构，薄-中厚层构造，主要成分为方解石，次为褐铁矿、菱铁矿、石英、绿泥石等。铁矿物在灰岩中分布不均匀，以细脉状产出为主，亦有呈浸染状或花斑状；石英含量小于3%，呈不规则显微粒状，常被方解石交代；绿泥石、锰质、粘土等矿物很少。蚀变辉绿岩岩性如岩浆岩一节所述。近矿体蚀变辉绿岩中铁矿物含量一般偏高，并在局部富集呈脉状、块状集合体。

近矿围岩一般含铁，但矿化程度不均匀，局部集中呈网脉状穿插于围岩中。一般紧靠矿体的顶、底板含铁品位可达TFe9.5-20%，远离矿体矿化程度渐弱。

近矿体围岩蚀变分布局限，常见蚀变有碳酸盐化、铁矿化、硅化、粘土化、褪色化，局部见炭化和绿泥石化。铁矿体与围岩产出关系，多为平行或小角度斜交或部分切穿围岩，接触界面呈不规则的港湾状。在矿体厚大部位，与围岩界线清晰，反之则呈渐变过渡。

5.2 矿体夹石

矿体夹石与围岩相似，以灰岩为主，少数为蚀变辉绿岩。由于受构造变形极深，夹石大小不一，形态复杂，厚度变化大，空间延续性差。以孤岛状、树枝状、透镜状为主，次为似层状。夹石最大厚度29m，最大长度180m。夹石与矿体界线清楚。矿体内夹石分布基本无规律。

6 同位数特征

在岩石及原生矿石中，采集样品28件，其中23件对伴生黄铁矿进行硫同位数测试，5件作了碳、氧同位数测定，其结果如下表1、2。

7 结论

根据以上菱铁矿硫同位数区间短、数值高，与典型沉积改造矿床--陕西大西沟菱铁矿的硫同位数组成完全一致；碳同位素组成数值小、变幅窄，与澳大利亚威特隆白云岩的同位素组成一致，表现为一种还原环境的沉积特征；而氧同位数组成与变质成因的角闪岩和石英岩的氧同位素特征相近。综观区内原生菱铁矿中氧、硫、碳三种同位素的组成特征，结合区内主要矿体均产于昆阳群大龙口组下段第二层碳酸盐岩地层内，产出明显受层位控制；矿体分布及形态受北西向构造制约，矿体与北西向断裂带基本平行；区内蚀变辉绿岩脉局部与矿体伴生，辉绿岩发育部位矿化程度有加强的趋势；矿石类型分布与表生作用直接相关，在潜水位以下原生矿均为菱铁矿，潜水位以上因受强烈氧化等表生作用，则成为褐铁矿等特点。笔者初步认为：化念铁矿成因类型为沉积改造型铁矿床或沉积变质型铁矿床。