广东大顶铁矿地质特征及其找矿标志

文昌生， 王 军

(1.广东省有色地质勘查院，广东 广州 510080； 2.广东省有色金属地质局，广东 广州 510080)

广东大顶铁矿地质特征及其找矿标志

文昌生1， 王 军2

(1.广东省有色地质勘查院，广东 广州 510080； 2.广东省有色金属地质局，广东 广州 510080)

根据最近的勘查成果，从控矿构造、赋矿地层阐述大顶铁矿的成矿地质条件，结合地表和钻孔揭露矿石矿物特点、矿物组合规律、围岩蚀变以及矿体空间展布特征，探讨本区铁矿成矿地质因素、找矿标志以及找矿规律。大顶铁矿为含锡磁铁矿矽卡岩型矿床，主要成因为高温热液接触交代。

大顶铁矿；地质特征；找矿标志；广东

大顶铁矿区矿床规模较大，具较好的开发利用前景。大顶铁矿矿山头区段位于广东省连平、东源、新丰三县交界的山区，隶属连平县油溪镇管辖。矿区北有公路接G105国道；南有公路接G205国道和粤赣高速公路灯塔入口；离京—九线铁路河源市仙塘火车站约50 km路程，交通便利(图1)。大顶铁矿田的铁矿资源，古人已有地面浅部开采和就地土法小型冶炼。1956—1958年，连平地质队(704队)对矿田中的矿山头、铁帽顶、泥竹塘矿区进行了铁矿普查；广东有色地勘局940物化探队1973—1977年在矿区及外围完成387.5 km2磁法和土壤测量扫面工作；同期有色地勘局932、938地质队对矿山头、泥竹塘、深坑、茅岭、铁帽顶等区段开展铁矿勘查，并提交了综合地质勘查报告。近年来，对大顶区多金属矿床的地质特征、矿床成因及分布规律也有一些相应的探讨[1-4]。

1 区域地质概况

研究区处于南岭准地台与中生代沉降区的嵌接带、南岭东西复杂构造带第三带与河源—龙川新华夏系断裂构造带(东江深大断裂)截接区的北西侧。

1.1 地层

区内出露的地层不全，主要为寒武系、泥盆系、石炭系、三叠系、侏罗系、白垩系和第四系，缺失志留系、二叠系及第三系。寒武系地层呈残块状出露在北东部，岩性以碎屑岩为主；泥盆系—三叠系地层呈狭长带状分布，为海陆交互相—浅海相的粗碎屑岩、砂泥质页岩、碳酸盐岩和含煤建造，厚约5 000 m；侏罗系—白垩系为宽缓带状展布的海陆交互相—内陆湖泊相砂页岩、红色碎屑岩及火山岩建造，厚约3 000 m；第三系为零星小块的内陆河湖相—山麓相红色碎屑岩，厚>700 m。

图1 广东大顶铁矿矿区交通位置图Fig.1 The traffic location of the Dading iron deposit in Guangdong province

1.2 构造特征及岩浆活动

大顶区域构造因受佛冈—丰良古纬向构造及新丰—连平新华夏断褶带与河源新华夏断裂带的制约，基底构造线近东西向，盖层构造线主要为近南北向、北东向。由近平行排列的向斜、背斜和断裂所构成，以断裂为主，褶皱次之。规模较大的断裂有：河源深大断裂、新丰—连平大断裂、灯塔断裂和新丰江断裂。矿区北面有近东西向的大席断裂(F11)；南东为一组北东东向陡倾角的断裂；南和南西则以北西向断裂为主。断裂间常构成一组同向褶皱，以北东向为主，而连平—隆街一带则多为近南北向。

近矿区的褶皱主要为北东向和北西向两组。北东向组(北45°～55°)有：五罗顶向斜、茅岭背斜、鹿湖嶂向斜、蕉园背斜，轴向不均一略呈弧形弯曲；北西组主要有铁帽顶背斜、石背北向斜等，轴线略呈向北凸出。这些褶皱有一共同特点，就是向斜一般相对开阔，两翼倾角平缓；背斜相对紧闭，两翼倾角稍陡。

本区岩浆岩以似斑状黑云母花岗岩(石背岩体)为主，还有少量脉状的微晶闪长岩、英安玢岩、煌斑岩、辉绿岩等。区域矿产主要有铁、钨、铅、锌、铜、煤等，以铁矿意义最大。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区位于石背穹窿的南东部，出露地层主要有三叠系上统大顶群(T3dd)和第四系(Q)。

2.1.1 三叠系上统大顶群(T3dd)

三叠系上统大顶群为一套浅海相连续沉积的砂质页岩、细碎屑岩、碳酸盐岩。按岩性组合不同，可分为三个组：大顶组(T3d)、蕉园组(T3j)、大往组(T3dw)。矿区范围只出现大顶组(T3d)和蕉园组(T3j)。

大顶组(T3d)为一套海进期沉积物，岩性呈浅灰—灰白色泥岩、粉砂岩互层夹薄层石英砂岩和钙镁质的碳酸盐薄层或透镜体。经受区域变质轻微,热液变质作用强烈。按岩性特征可划分为三段：

第一段(T3d1) 为灰—灰白色泥质粉砂岩与石英砂岩互层，夹薄层浅灰色泥岩。普遍变质为石英岩、角岩。区内出露不全，蕉园、深坑一带可见，厚度80～170 m。

第二段(T3d2) 分布于矿区南部，灰白色厚层状石英砂岩、石英岩夹薄层粉砂岩。具不同程度变质作用。角岩化普遍，局部为石英岩。深坑、九龙、蕉园一带厚度达120 m以上，向北至泥竹塘不超过10 m，一般厚度60～100 m。

第三段(T3d3) 分布于矿区中、西部，灰—灰白色泥岩、粉砂岩互层。常夹薄层粉砂岩及透镜状白云质灰岩，岩性、厚度变化较大，有自北西向南东厚度变薄之势。一般厚度60～120 m。由于经受广泛的热变质、矽卡岩化作用，形成矽卡岩、大理岩夹角岩和变质石英砂岩。大顶式铁矿主要赋存在本段中。矽卡岩分粗、中、细粒。呈粒状或纤柱状变晶结构，矿物成分比较复杂，主要岩石类型有：透辉石矽卡岩、硅镁石矽卡岩、符山石矽卡岩、石榴子石矽卡岩等，或与透闪石、阳起石、电气石、金云母、黝帘石、钙铁辉石等组成各类矽卡岩。

大理岩：平面上分布呈不规则透镜状、孤岛状，垂线上多分布在含矿层上部或在矽卡岩中呈残留体产出。灰白色、变晶粒状结构。矿物成分主要是白云石，此外有铁白云石、方解石及泥质；泥质已变为绢云母、绿泥石、水镁石，被矽卡岩化后含少量透辉石、透闪石等。

角岩：多分布在下部层位。角岩的种类较多，主要有石英绢云母角岩、长英质角岩、石英斜黝帘石角岩等；一般成分以长石、石英为主，其次为绢云母、斜黝帘石、绿泥石、电气石等，含少量透辉石、透闪石、绿泥石、方解石。粉—细粒石英砂岩：主要分布在下部层位，与角岩呈互层产出。碎屑成分主要为石英，含少量燧石、泥质，具砂状残余结构，胶结物主要是泥质，其次是硅质，具轻变质现象。

蕉园组(T3j)为一套海浸期沉积物，按岩性组合划分为三段，矿区只见第一段。蕉园组第一段(T3j1)分布于矿区3线以东，为大顶式铁矿的顶盖层。灰、浅灰色粉砂岩、砂质泥岩互层，砂质泥岩中常含凝灰质晶屑。砂、泥岩常具薄层或条带交替层理而显条带构造。富含硅质和铁锰质。铁帽顶见夹磷质结核薄层，含P2O51.63%，矿区南部常见闪长岩脉或闪长玢岩沿层贯入，轻微蚀变。主要为角岩化、黄铁矿化、磁黄铁矿化和绢云母化，厚150～200 m。

泥质粉砂岩：中—厚层状，与粉砂质泥岩呈互层。浅灰色，风化后黄褐色，具条带状构造。局部见有粉砂质与黄铁矿的结核，大小5～15 cm，长轴与层理一致。

粉砂质泥岩：灰—浅灰色，变余鳞片结构，块状、条带状构造。主要矿物为绢云母、石英，少量褐铁矿、磷灰石、电气石、炭质、泥质等。石英含量变化大，一般为10%～40%。

蕉园组第二段(T3j2)出露在矿区东部深坑、九龙一带。岩性为灰黑色泥岩夹薄层状粉砂岩。

2.1.2 第四系(Q)

按物质组成特征和成因分为：

冲积层(Qal) 分布于山间沟谷区段，如8号线南较大的山间溪流处。由大小不一的漂石、卵石、圆砾、砂及少量粘土质组成。砾石主要成分为泥质粉砂岩、变质砂岩等，其磨圆度较差，多呈次棱角状。厚度一般2～5 m。

坡残积层(Qdl+el) 在大部分地区均有分布，大部分由泥质粉砂岩、泥岩的全—强风化岩组成，局部夹有中风化岩块。土体疏松，粘结性差，若存在人工边坡，在雨水作用下极易产生崩塌或滑坡。厚度0.5～2.0 m，局部可达5 m。

2.2 矿区地质构造

矿区构造简单，主要受石背穹窿构造制约，形成一组近东西向褶皱和断裂。

2.2.1 褶皱

系火成岩入侵所引起的同步褶皱，为小型背斜、向斜构造，倾角平缓5°～15°不等。较大的向斜为近东西向，向斜轴东段标高一般在426～493 m之间，向东逐渐降低，呈现略向东倾伏之势。岩层北侧南倾，地表倾角45°向下变陡约为60°～70°；南侧北倾，倾角15°～40°。

2.2.2 断层

矿区内断裂不发育，仅见四条成矿后断层：

F1出现在矿区南东，延长约80 m，规模小，可引起地层的局部扭曲。走向100°，倾向北东，倾角60°～75°，局部较陡达80°，对矿体不起破坏作用。

F2出露于矿区南东，延长约100 m，走向100°，倾向北东，倾角60°～75°，局部较陡达80°，破碎带宽约40 cm，对矿体不起破坏作用。

F3出现在矿区东，延长约120 m，规模小，为一逆断层。走向85°，倾向北西，倾角70°～75°，局部较陡达85°，破碎带宽约1.60 m，破碎带中绿泥石化、硅化、粘土化现象强烈，对矿体不起破坏作用。

F4出露于矿区北，延长约270 m，北部走向北东35°，南部变北东 50°，倾向北西，倾角75°～80°，破碎带宽约1.0 m，对矿体不起破坏作用。

2.2.3 节理

节理不甚发育，主要有三组：北东组倾角一般20°～25°；北西组倾角一般60°左右；北西西组属陡倾角。节理互相切割，常有方解石细脉沿陡倾角节理充填，或沿节理及两侧见轻微矽卡岩化，偶见磁铁矿及黄铁矿等硫化物脉。

2.3 火成岩

本区岩浆活动比较强烈，从酸性、中性到基性均有活动，并表现多期多阶性，但与成矿作用较密切者为酸性侵入体。

石背岩体出露在矿区的北东部，地表面积25 km2，为一高硅贫钙富镁的中—浅侵入体，岩体产状根据工程揭露向南东倾伏。北西出露标高700～800 m，南东海拔较低，如ZK6-8-14，高416 m左右，岩体由北西向南东斜冲侵入，与围岩接触产状均向南东倾斜，北西倾角较陡，40°～50°，南东平缓，一般10°～20°。矿山头、蕉园、深坑花岗岩与大顶组第一段或第三段接触。

石背岩体岩石具斑状结构，斑晶最大为3 cm，基质具细粒花岗结构，斑晶矿物主要为微斜纹长石，其次有石英和斜长石。斑晶矿物一般占岩石的20%。基质除上述矿物外，还含有黑云母以及副矿物锆英石、独居石等。矿物一般含量：钾长石55%，石英30%～35%，斜长石5%～10%，黑云母5%。副矿物有锆石、榍石、金红石、钛铁矿等，含量均<1%，锡含量0.025%高于背景值。在蚀变强烈的花岗岩中，石英含量可达35%以上。

岩体由中部向边缘或由深部向浅部，具有从肉红色过渡至灰白色、由粗粒过渡到中—细粒的分带性。另不同程度发生蚀变，蚀变矿物主要有钾长石、绢云母、方解石、白云石等。岩石的矿物颗粒粗、中、细为过渡关系,界线难准确划分。岩石化学分析表如下：SiO2含量73.97%，属高酸度火成岩，Fe2O3+FeO=2.81，低于全国同类型平均值。但粗、中、细含量不一。由粗—细铁质含量有逐渐降低之势。概括起来，石背岩体主要化学特性是高酸偏碱。按查氏法计算，此岩体属硅酸过饱和和偏碱性系列即Ⅱ类三科。

中基性闪长岩脉：分布于矿区南东，沿层侵入，黄铁矿化、磁黄铁矿化强烈，常呈浸染状、斑块状或细脉状。岩脉呈透镜状产出，厚度一般3～5 m。灰绿色，具杏仁状构造和气孔构造，轻微绿泥石化及碳酸盐化。

2.4 围岩蚀变

本区围岩蚀变种类较多，以角岩化、矽卡岩化、大理岩化为主，次为硅化、绢云母化、斜黝帘石化、碳酸盐化等。

2.4.1 角岩化

区内沉积岩因受岩浆热变质作用，表现为近岩体围岩角岩化强烈，远离岩体则减弱。角岩的种类较为繁杂，有石英绢母角岩、长英质角岩、石英黝帘石角岩等，一般成分以长石、石英为主，其次为绢云母、斜黝帘石、绿泥石、电气石等，含少量透辉石、透闪石、绿泥石、方解石、黄铁矿、磁黄铁矿，偶见黄铜矿、辉钼矿。

3 矿体地质特征

3.1 矿床特征

大顶铁矿床分布在石背斑状黑云母花岗岩体南东侧，铁矿体赋存于上三叠系大顶群大顶组第三段富含钙镁质灰岩、蚀变矽卡岩和蛇纹石化大理岩、接触带附近的镁质矽卡岩中，严格受接触带和围岩蚀变矽卡岩带的控制，为一含锡磁铁矿矽卡岩型矿床，矿体和围岩的界线清楚。矿体呈似层状或透镜状沿一定层位产出，矿体规模大，呈北西—南东向展布，长约1 500 m，宽约1 300 m。

3.2 矿体特征

大顶铁矿矿床共有4个矿体，由北向南、由西向东、自下而上依次编号为11、22、33和44号。其中11号矿体规模最大，约占全区90%以上的资源储量，其余规模均较小。各矿体特征如下：

11号矿体赋存于大顶组第三段之中下部，分布于0-2号勘探线间。0-2线水平投影长76.5～1 185.8 m；垂直勘探线方向，北部矿体水平投影宽度最大为216.5 m，中部宽度164.6 m。矿体最大厚度117 m(CK30)，一般20～83 m，平均约39.45 m。1线矿体出露标高最高为699 m，最低为426 m，大部分矿体底板标高在500 m以上。在0-2线和北部向斜轴的东段标高一般在426～493 m之间，向东逐渐降低，呈现略向东倾伏之势。北部向斜轴附近矿体厚度最大，多分枝，形态相对复杂；中部厚度稍小，但较稳定。钻孔CK11-1-ZK200-1一线以南矿体分支尖灭。

矿体呈似层状，与地层产状近似，走向北西—南东，倾向南东，倾角5°～30°。北部矿体受褶皱影响，呈波幅较大的向斜弯曲，北侧南倾，地表倾角45°，向下变陡约为60°～70°；南侧矿体北倾，倾角15°～40°，由北往南矿体产生与地层小褶曲一致的同步舒缓小弯曲，倾角一般在5°～20°；南部矿体倾向南东，倾角一般10°～20°，最大为30°。

33号矿体分布于11-15线间，属残坡积矿，呈似层状、透镜状。原有的矿体已被采空。

44号矿体，分布在16～18-24号勘探线南侧，产于大顶组第三段顶部，为Ⅰ号矿体上部平行的小矿体，走向北东，倾向南东，倾角<10°。在ZK1803-ZK1804孔一带，矿体分成三枝，呈似层状，往北西尖灭于ZK1805与ZK1804孔之间，矿体厚度最大7 m，一般3～5 m。

4 矿床成因及成矿规律探讨

4.1 矿床成因

关于本区铁矿床的成因，前人主要存在两种认识：高温热液接触交代(矽卡岩)成因，沉积—(热液)变质成因[2-3]以及更为复杂的同生沉积或火山—喷流沉积、热变质改造和花岗岩浆的热液叠加作用[4]。基于笔者近期的工作基础，本文主张该矿床属高温热液接触交代镁矽卡岩型磁铁矿床。主要的论据有如下几点：

(1) 含MgO较高的碳酸盐围岩是形成本区镁矽卡岩体和磁铁矿体的基本条件。

(2) 石背花岗岩体的侵入，是本矿床中矽卡岩体和含锡磁铁矿体赖以形成的主导地质因素。

(3) 接触构造和围岩层间剥离构造，是控制矿体几何形态及空间位置的重要因素。

(4) 矿体与矽卡岩具一定的依从关系，矿体与矽卡岩的空间关系，首先表现在矿体总是赋存于矽卡岩体中，基本上不超过矽卡岩的范围，但矿体并非与矽卡岩体严格吻合，而总是有规律地赋存于镁橄榄石矽卡岩带和辉石镁橄榄石矽卡岩带中，次之产于透辉石矽卡岩带中，而在石榴石矽卡岩、辉石石榴石矽卡岩、绿帘石及辉石符山石矽卡岩带，则只有不同程度的矿化，并不形成任何工业矿体。

(5) 磁铁矿的形成与矽卡岩矿物组合具有内在的成因关系，根据野外和矿相的观察，本区最基本的工业矿物，当然也是最主要的金属矿物——磁铁矿的成因至少有四个世代，各世代的磁铁矿与一定的矽卡岩矿物组合具有成因上的密切关系。

(6) 根据对本矿床不同产状的22个同位素测定成果，除大顶群蕉园组角页岩中的结核状黄铁矿δ34S=-12.7%，表明地层中生物成因硫的混染外，其大顶群大顶组硫化物中δ34S变化在4%～5%之间，32S/34S变化范围在22.13～22.27，其硫同位素的组成和陨石硫的硫同位素组成一致。这不但表明矿石矿物中的硫主要来源于上地幔，而且也表明在成矿溶液或岩浆源中，硫具有非常良好的均一性。与此同时，测定21个磁铁矿结晶温度，均在345～545 ℃之间，表明本区磁铁矿是在高温热液条件下形成。

4.2 矿床找矿标志

基于矿体赋存的特点，可以将本区铁矿找矿标志归纳为以下5点：

(1) 铁矿体产于上三叠统的下部层位。岩相为浅海碎屑岩过渡到不稳定的镁质碳酸盐岩。

(2) 古地理环境为靠近古地块边缘的狭窄海湾。而在局部凹陷中铁矿集中成为富厚矿层。

(3) 附近有许多期活动的复合花岗岩体，使含矿岩系中的铁质被磁铁矿化，进一步富集成富而厚的矿体，围岩则受到一系列蚀变。

(4) 磁铁矿的磁性非常强烈，在地面和航空物理探矿中，磁法的找矿效果较好。

(5) 围岩蚀变的广泛角岩化，特别是电气石化、磁黄铁矿化、闪石化、矽卡岩化是范围较大的找矿标志。

5 结语

(1) 大顶铁矿床位于石背穹窿的南东部，为一含锡磁铁矿矽卡岩型矿床，铁矿成因为高温热液接触交化(矽卡岩)型。

(2) 矿床主要赋存于上三叠统的下部层位的大顶群大顶组第三段富含钙镁质灰岩、蚀变矽卡岩和蛇纹石化大理岩、接触带附近的镁质矽卡岩中，受接触带和围岩蚀变矽卡岩带的控制，含矿岩系被磁化，围岩广泛蚀变，电气石化、磁黄铁矿化、闪石化、矽卡岩化是较为有效的找矿标志。

[1] 温开浩.大顶铁矿矽卡岩与成矿关系[C]//矿产资源开发与综合利用——中国地质学会矿山地质专业委员会资源节约型矿山高层论坛会议文集.北京：人民出版社，2006:100-110.

[2] 陈婉君,杨智荣.广东大顶铁矿田多金属矿床地质特征及成矿规律[J].科技创新导报,2008(29):98-99.

[3] 郑昌能,欧阳玉飞,王涌泉.广东连平大顶铁矿床地质特征及成因探讨[J].甘肃冶金,2009,31(1):53-55.

[4] 陶军.对广东大顶铁矿成矿地质特征探析[J].地球,2013(3):29-31.

(责任编辑：陈文宝)

WEN Changsheng1, WANG Jun2
(1.GuangdongNonferrousMetalsGeologicalExplorationInstitution,Guangzhou,Guangdong510080;2.GeologyBureauforNonferrousMetalofGuangdongProvince,Guangzhou,Guangdong510080)

Geological Characteristics and Prospecting Criteria of the Dading Iron Deposit in Guangdong

Based on the recent investigation,the paper expounds the ore-forming geological conditions of Dading iron deposit from the ore controlling structure and host strata. Combined with ore mineral characteristics,mineral assemblages, wall rock alteration and ore regularity of spatial distribution characteristics of iron ore in the area,the metallogenic factors,prospecting criteria and prospecting pattern are discussed in this paper.This iron deposit is Sn magnetite of skarn type, mainly contact metasomatic-hydrothermal type.

Dading iron deposit; geological characteristics; prospecting criteria; Guangdong province

2015-02-02;改回日期:2015-03-10

文昌生(1983-)，男，工程师，地质矿产勘查专业，从事矿产地质工作。E-mail：wchshcug@126.com

P618.31

A

1671-1211(2015)02-0164-05

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150306.1031.002.html 数字出版日期:2015-03-06 10:31