广东省龙川县矿山宝铁矿床地质特征与矿床成因探讨

2015-12-19赖荣贵

西部探矿工程 2015年5期

关键词：铁质花岗矽卡岩

赖荣贵

（广东省核工业地质局二九二大队，广东河源517000）

广东省龙川县矿山宝铁矿床地质特征与矿床成因探讨

赖荣贵*

（广东省核工业地质局二九二大队，广东河源517000）

矿山宝铁矿床位于大长沙盆地的南端,矿体赋存于中—酸性岩浆岩接触带内，矿床的顶、底部为大理岩、火山凝灰岩，花岗斑岩呈岩墙状穿插、切割主矿体。根据矿体的空间分布位置及矿石的矿物组合特征认为，本矿床属接触交代—热液型铁矿床。矿床的铁质主要来源于上侏罗统海底火山喷流沉积层，同时可能有深部来源的铁质参与。花岗斑岩的侵入，对原始沉积铁质进行了叠加改造（矽卡岩化），围岩中活化的成矿物质补充到热液中，成矿物质随热液迁移到接触带的薄弱界面，发生接触交代作用富集形成矽卡岩型铁矿。

矿山宝铁矿；地质特征；矽卡岩型铁矿；接触交代作用

1 区域地质概况

矿山宝铁矿位于广东省龙川县麻布岗镇北西侧。位于大长沙盆地的南端，地处南岭纬向构造带与北东向武夷山构造带南延部分的交汇处。

区内出露地层有下古生界、泥盆—石炭系、石炭系、二叠系、晚侏罗—早白垩系及第四系，以中生界分布最广。下古生界主要岩性为深变质石英砂岩及粉砂岩、板岩、绢云母千枚岩、云母片岩、混合岩化花岗岩、片麻状花岗岩、花岗压碎岩等。泥盆—石炭纪地层主要岩性为浅变质砂、页岩，与下伏下古生界呈不整合接触。石炭纪黄龙组主要岩性为灰—灰白色厚层状白云岩、灰质白云岩、中—细粒石英砂岩夹薄层千枚状页岩及板岩。二叠纪龙潭组主要岩性为砂、页岩夹劣质煤。晚侏罗—早白垩纪主要岩性为流纹质凝灰岩、流纹斑岩、粗安斑岩、粗安质凝灰岩、凝灰质砂页岩、白云岩、白云质大理岩、矽卡岩及砂、页岩等。

区内褶皱构造发育。加里东构造层由下古生代变质岩系组成，一系列紧密排列的走向NE20°～50°的倒转以至同斜褶曲。海西—印支构造层是由泥盆—石炭纪浅变质岩与下古生代变质岩系组成的向斜构造，轴向北东，往北东倾伏，两翼被花岗岩及断层破坏，轴部为变质岩系。燕山构造层主要表现为走向北北东或北东，倾向南东的单斜构造，局部挠曲成开阔背向斜。

本区断裂构造较发育，按其走向分为2组：北北东—北东向组，北西向组。北北东—北东向组除一组平行的构造破碎带外，其余为近乎平行排列的节理裂隙，且为中基性—酸性岩脉所充填，大部分倾向南东或北西，倾角35°～80°。北西向组主要为花岗斑岩或石英斑岩所充填，倾向北东，倾角45°～75°。

区内岩浆活动较为强烈，多次侵入和喷发特征明显。加里东期表现为混合岩化、花岗岩化作用，形成各种混合岩及混合岩化花岗岩。燕山期为侵入和喷发最强烈的时期，而且幕次较多，明显受区域构造控制。按侵入岩岩性分为：细—中粒白云母花岗岩、安山玢岩、二长斑岩。脉岩类分为：中基性—酸性岩脉。上侏罗世为大规模多期次火山喷发和溢流活动所形成的酸性—中偏碱性—碱性—酸性熔岩与火山碎屑岩。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露的地层主要有二叠纪龙潭组、晚侏罗—早白垩纪高基坪群、第四纪冲、洪积层及残坡积层（图1）。

二叠纪龙潭组分布于矿区南部，上部为灰黑—深灰色板岩夹细砂岩、粉砂岩薄层，中部为中粒石英砂岩夹砂页岩和含磁铁矿中粗粒石英砂岩，下部为灰黑—深灰色板岩夹薄层粉砂岩。晚侏罗—早白垩纪高基坪群大面积分布于矿区范围内。按喷发旋回及岩性组合划分为中亚群和上亚群。中亚群为粗安质、流纹质、安山质含砾凝灰岩夹火山角砾岩、白云岩、透辉石石榴石矽卡岩及杂角砾岩—杂角砾岩中常有细碧岩、玄武质震碎角砾岩、钠长斑岩、粗安斑岩薄层或透镜体。上亚群为粗安斑岩、粗安质含砾凝灰岩夹火山角砾岩，局部夹凝灰质粗安斑岩、砂、页岩。与下伏地层呈不整合接触。

图1 矿山宝铁矿区地质图

2.2 构造

矿区的褶皱构造主要为小长沙背斜，自西向东，背斜轴向为近东西向拐至北东向，轴部为石炭系，两翼为二叠系。

区内出露的断裂构造为北东向的硅化断裂带（F23），走向北东，倾向北西，倾角70°。断裂面显压扭性特征，呈舒缓波状。

2.3 岩浆岩

区内岩浆活动频繁，显示出多期次的侵入和喷出，按岩浆活动侵入的先后顺序及岩性划分为：白云母花岗岩、安山玢岩、细晶闪长岩脉、侵入流纹斑岩、石英斑岩脉、花岗斑岩脉、二长斑岩，反映出本区火山岩活动与岩浆侵入活动息息相关。

3 矿体地质特征

3.1 矿体规模及空间形态

矿山宝矿区已发现7个铁矿体，呈脉状产于花岗斑岩两侧的矽卡岩中（图2）。矿体呈似层状产出，总体走向SE147°，倾向NE。矿体埋深20～318m，赋存标高298～3m。主矿体为花岗斑岩脉穿插、切割。

图2 矿山宝铁矿地质剖面图

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石物质成分

矿石中金属矿物主要为磁铁矿，少量赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿、锡石等。非金属矿物主要有透辉石、石榴子石、阳起石、角闪石、白云母、方解石、石英、长石等矿物。次生矿物有绿泥石、蛇纹石等。

3.2.2 矿石化学成分

矿石中的主要有用组份为Fe，TFe含量8.1%～65.11%，平均值为44.38%，变化系数为27.04%；mFe含量14.51%～64.36%，平均值为44.28%，变化系数为26.22%。据物相分析结果，矿石中mFe与TFe比值为86.79%，为磁性铁矿石。

3.2.3 矿石结构构造

矿石结构主要为自形—半自形粒状变晶结构，其次为他形粒状变晶结构、残余自形粒状变晶结构等。

矿石构造主要为块状，次为条带状构造、浸染状、环带状、细脉构造。

3.2.4 矿石类型

按矿石中的主要脉石的种类，矿山宝铁矿石为透辉石—石榴子石型铁矿石。

按矿石的主要结构构造，矿山宝铁矿石为块状铁矿石。

3.3 矿体围岩及蚀变

矿体围岩主要有凝灰岩、透辉石石榴石矽卡岩、炭质绢云母板岩、花岗斑岩。

围岩蚀变发育，主要有矽卡岩化、绢云母化、角岩化、碳酸盐化、大理岩化、绿泥石化、黄铁矿化等。

4 矿床成因探讨

4.1 矿床成因类型

矿山宝铁矿床赋存于中—酸性岩浆岩接触带内，这是矽卡岩矿床的标准产出条件[1]。矿床的顶、底部为大理岩、火山凝灰岩，花岗斑岩呈岩墙状穿插、切割主矿体。矿体均产于透辉石石榴石矽卡岩中，近矿围岩为矽卡岩。磁铁矿化在矽卡岩中较普遍。铁矿石中的主要脉石矿物为透辉石、石榴子石、方解石等。矿体总体呈似层状产出，矿体的规模及形态变化较大。根据矿体的空间分布位置及矿石的矿物组合特征认为，本矿床属接触交代—热液型铁矿床。

4.2 铁质来源

目前一般认为矽卡岩型铁矿的铁质主要有3种可能来源：接触带附近已经固结的侵入体、深部岩浆源和沉积围岩，前两者同属岩浆源。

矽卡岩型矿床的时空演化与其亲缘侵入体的就位和冷却历史往往是同步发展的[2]。本矿床有关的侵入体主要为花岗斑岩，矿床的形成与花岗斑岩具有密切的时间、空间关系。但花岗斑岩呈岩脉状，规模较小，且Fe含量较低，因此从其中活化出的铁质不足以形成矿体。花岗斑岩的侵入为成矿提供了热源，并导致了岩浆热液的上升，对原始含矿层起到改造作用。

与酸性侵入岩有关的矽卡岩型铁矿，铁质可能主要源于接触带附近的富铁沉积层[3]。上侏罗统海底火山喷流沉积层中的流纹质凝灰岩、流纹斑岩、粗安斑岩、粗安质凝灰岩、凝灰质砂页岩、白云岩、白云质大理岩，化学性质活泼、易溶、较脆，是对成矿有利的围岩，而且还是重要的矿源层[4]。

区内除酸性侵入岩外，还分布有中基性岩，表明矿床深部同时存在酸性岩浆和基性岩浆活动，铁矿体的形成也可能有深部铁质来源的参与。

4.3 成矿模式探讨

在早期中、基性岩浆活动中，从地幔带来的大量金属物质（如Fe、Sn、Zn等）随岩浆分异和挥发份的作用，富集在富Fe的岩浆分异体中，火山喷发后，便在地表凹陷处形成了原始火山喷发—沉积的铁矿层。

后期岩浆侵入，尤其是花岗斑岩的侵入，对原始沉积铁质进行了叠加改造（矽卡岩化），使Fe、Sn出现迁移和再分配。这种模式下，矽卡岩只是作为变质产物叠加原有矿化之上，接触交代作用使矿质活化和再富集，早期火山作用沉积的铁质才是铁的主要来源。同时，岩浆热液还带来深源成矿物质，围岩中活化的成矿物质补充到热液中，成矿物质随热液迁移到接触带的薄弱界面，发生接触交代作用富集形成矽卡岩型铁矿。