福建安溪后头山铁多金属矿床地质特征及成因探讨

卓福星

(福建省闽东南地质大队，泉州，362021)

安溪后头山铁多金属矿是“1∶5万福建漳平洛阳—安溪潘田地区矿产远景调查”项目实施时发现的一处新矿产。该矿床位于漳平洛阳中型铁矿床东南部外围，地处闽西南陆表海东南缘[1]，属龙岩马坑—大田汤泉铁多金属成矿带的中部。该成矿带上铁矿床成因众说纷纭，有“马坑式”海相火山沉积说[2]、海相火山沉积-热液改造说[3，4]、层控钙矽卡岩型说[5]。通过对洛阳铁矿床花岗岩开展LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测龄工作，花岗斑岩年龄为(131±1)Ma,细粒花岗岩年龄为(131.64±0.62)Ma，时代属早白垩世，所以笔者认为洛阳铁矿床属层控矽卡岩型[6]。通过野外地质调查及钻探取样分析，揭露安溪后头山铁多金属矿床的控矿因素特征及其分布规律，探讨其矿床成因。

1 成矿地质背景

矿区位于闽西南陆表海东南缘，永(安)—梅(县)晚古生代坳陷带东南缘与寿宁—华安断隆带的交接部位，政和—大埔断裂带的东南侧，龙岩马坑—大田汤泉铁多金属成矿带的中部[7]。区域上出露地层可分成3套：①新元古代变质岩、早古生代浅变质岩，为变质基底；②晚泥盆世-早三叠世等陆表海沉积，主要为碎屑岩、石灰岩等，其中早石炭世-早二叠世地层为林地组等富含铁质的碎屑岩，属含铁建造；③晚三叠世-晚白垩世山间盆地沉积，岩性为粗碎屑岩或火山碎屑岩。燕山期岩浆活动强烈，有长坑、洛阳等岩体，是铁矿床形成过程中的热源和部分物质的重要供源体；地质构造复杂，华力西期和印支期形成北东向或近东西向的褶皱，其中漳平洛阳—安溪剑斗东西向褶断带，将含铁建造局部富集形成含矿建造，为该区的含矿建造和岩浆作用提供了重要条件。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区位于漳平洛阳—安溪剑斗东西向褶断带西段(洛阳—后坪山)南侧及漳平大深短轴背斜东翼。区内主要地层有石炭纪林地组，二叠纪船山-栖霞组、文笔山组、童子岩组、翠屏山组，三叠纪溪口组、文宾山组，侏罗纪南园组。其中林地组为该区的含矿建造(图1)。

图1 安溪后头山铁多金属矿区地质简图Fig.1 Geologic sketch map of the Houtoushan iron polymetallic deposit in Anxi county1—晚侏罗世南园组；2—晚侏罗世长林组；3—晚三叠世文宾山组；4—早三叠世溪口组；5—晚二叠世翠屏山组；6—中二叠世童子岩组；7—中二叠世文笔山组；8—中二叠世栖霞组；9—晚石炭世林地组；10—早白垩世中细粒花岗岩；11—花岗斑岩脉；12—闪长岩脉；13—矽卡岩化；14—钾化；15—张性断层；16—压扭性断层；17—张扭性断层；18—扭性断层；19—实测、推测力学性质不明断层；20—实测地质界线；21—推测地质界线；22—角度不整合界线；23—假整合界线；24—地层产状；25—钻孔及编号；26—剖面线及编号；27—铁矿点；28—1∶5万磁异常及编号；29—蚀变界线

林地组：出露于矿区西侧，范围小，主要见于深部。岩性为石英细砂岩、粉砂岩、含砾石英砂岩。该地层含铁量普遍偏高，Fe2O3含量为0.53%～5.9%，平均2.34%；FeO含量为0.33%～6.82%，平均为3.09%*福建省闽东南地质大队，福建省漳平县洛阳铁矿区南矿段补充详细勘探暨矿区普查地质报告，1984。。该地层受到花岗岩浆作用时，所含铁质进入岩浆热液中成为重要铁质来源。

船山组、栖霞组：在区内西侧零星出露，深部由ZK4313和ZK601揭露。岩性为石灰岩、含泥质灰岩、硅质岩和泥岩，常见燧石结核和燧石条带。是区内主要磁铁矿体的贮矿层位。

文笔山组、童子岩组及翠屏山组：主要分布在测区中部、中西部，分别为浅海相细碎屑岩建造、滨海-海陆交互相含煤建造及海陆交互碎屑沉积，局部含煤建造。

溪口组：主要分布于区内中部、东部，出露面积较大，主要为浅海相沉积。矿区出露上、中、下3岩性段，厚度大于280 m。岩性上段为泥岩、泥质砂岩，中段为钙质砂岩、粉砂岩、石灰岩透镜体，下段为青灰色硅质岩、砂岩、粉砂岩。不整合于新元古代变质岩、晚古生代浅变质岩之上。

文宾山组：出露于测区东北部，主要岩性为砂砾岩、含砾砂岩，底部为铁质角砾岩。不整合覆盖在溪口组之上。

南园组：分布于矿区南部，为一套喷发相火山碎屑岩，主要岩性为第一段英安质晶屑凝灰熔岩和第二段流纹质含角砾晶屑凝灰岩。

2.2 侵入岩

区内侵入岩发育，主要为燕山期中细粒含黑云母花岗岩、花岗斑岩类及喜马拉雅期闪长玢岩。岩体常呈岩株、岩枝、岩墙、岩脉产出，产出位置及展布形态受北西向、北东向及层间断裂控制。

含黑云母花岗岩：出露于矿区西侧，呈长轴状展布，走向北东，长5.0～5.5 km，宽0.7～1.2 km，具中细粒花岗结构，块状构造。岩石主要由钾长石、斜长石、石英、黑云母组成，主要化学成分为SiO276.22%、Al2O312.26%、Fe2O31.39%、FeO 1.06%、K2O 4.43%、Na2O 3.28%[8]。岩体向北东倾伏，在剖面43线钻孔深处见此岩体，向东延伸与后头山、白桃花岗岩体相连。

该岩体地表侵入于侏罗系长林组及三叠系，深部侵入二叠系、石炭系中，在岩体内接触带钾长石化、硅化发育，与围岩接触带均产生不同的热变质或蚀变，深部与船山组、栖霞组碳酸盐接触带形成大理岩化、矽卡岩化，并与铁多金属矿化关系十分密切，是该区热力和热液的主要来源，使林地组含矿物质活化、迁移，使船山组-栖霞组发生热变质、热液蚀变，形成矽卡岩化及铁矿化。

花岗斑岩：主要分布于后头山村南北侧，沿北东向或北西向断裂呈脉状分布，形态受断裂控制，岩脉围岩常常发育矽卡岩化、角岩化，对已形成的铁矿体有一定破坏作用。

2.3 构造

矿区构造错综复杂，发育有褶皱、滑脱构造及北东向、北西向2组断裂构造，具有多期次活动特点。褶皱、滑脱构造及区域北东向断裂构造为主要成矿前构造，褶皱、滑脱构造及北西向断裂构造是成矿期构造，其中北西向断裂是导矿构造，褶皱及次一级、滑脱构造是主要贮矿构造。少数陡倾角北西向断裂成矿后仍活动，且具正断层特征，对矿体构成破坏作用，是主要的成矿后构造。

褶皱构造：矿区位于洛阳—剑斗东西向褶皱带西段南翼，轴部地层为林地组，南翼地层由文笔山组、童子岩组、翠屏山组构成。该褶皱带为主要的成矿构造，矿体常存在于背斜轴部及翼部，轴部矿体厚度大，而翼部矿体厚度薄，显示背斜控矿特点。

滑脱构造：主要存在于林地组-船山组、栖霞组之间，表现为地层不整合线(层间破碎带)及地层缺失。在二者接触带常有铁矿体分布，矿体厚度与层间破碎带厚度呈正相关，矿体形态及产状与断面形态一致，矿体受滑脱构造控制较明显。

断裂构造：北西向断裂主要发育有F114～F120，其中与成矿有关的主要有F114及F115，这2条断层均位于矿区西南部，断层走向北西，倾向北东，区内长数百米至千米。断层沿走向及倾向均呈不规则舒缓波状，倾角变化大，一般35°～65°。破碎带宽几米至十几米，带内充填物有砂岩、硅质岩、石英岩等碎块，泥砂质及铁质胶结。其大致控制了深部船山组-栖霞组石灰岩的出露，是主要的控矿构造之一。该组断裂多期性活动明显，少数陡倾角北西向断裂具正断层特征，后期对矿体构成破坏作用。

北东向断裂主要发育有F303、及F124～F130数条，其中F303规模较大，分布于矿区东侧，贯穿整个矿区。断层长数千米，走向北东，倾向北西，倾角60°～78°。断面较平直，略具舒缓波状，破碎带宽数米至几十米，带内角砾岩、压碎岩发育，断裂带近侧低次序牵引褶曲、破劈理发育，并见擦痕、阶步。断裂带上及旁侧岩石具角岩化、碳酸盐化、硅化，并伴生有铁锰矿化。

2.4 围岩蚀变

矿区围岩蚀变十分明显，种类较多，蚀变随围岩岩性及离花岗岩体部位不同而有所差异。在岩体内主要为热液蚀变，与岩浆期后热液作用有关，主要表现为钾长石化、硅化、绿泥石化、黄铁矿化，并有一定的分带性。中细粒含黑云母花岗岩内带由接触面至里一般可分钾长石化、硅化及绿泥石化、黄铁矿化二亚带。由于岩浆活动作用的多期性，且有的蚀变相互叠加，明确划分出各带的宽度有一定难度，热液蚀变与钼矿化关系密切。花岗岩受强烈的钾长石化后，黑云母及其它含铁矿物明显减少，钾化时Fe3+、Fe2+被析出，钾、钠被带入，为铁矿床的形成提供了部分铁质来源。热变质作用表现在林地组中，以石英岩化及角岩化蚀变为主，空间分布上不连续，靠近岩体热变质作用较强，远离岩体则相对较弱，逐渐过渡到正常的地层。矿区矽卡岩化十分发育，主要分布于船山组-栖霞组石灰岩中，在43线剖面底部形成厚度5～20 m的不连续的矽卡岩带，由于矿区石灰岩含钙高、含镁低，主要形成钙矽卡岩，矽卡岩的厚度与铁矿体的厚度呈正相关，矽卡岩的厚度越大，铁矿体的厚度也越大。矽卡岩类型以石榴石矽卡岩为主，其次为透辉石-石榴石矽卡岩和透辉石矽卡岩。石榴石生成有早、中、晚3期，颜色分别呈浅棕色、浅褐红色和黄绿色，磁铁矿化与早期浅棕色石榴石关系十分密切。

3 矿床地质特征

根据1∶5万高精度磁测成果结合成矿地质条件分析，进行钻探工程深部验证，按样品分析成果圈定铁矿体1个、铁矿化体1个、铅锌银矿体1个。其中铁矿体规模较大、品位较高，是研究重点。

3.1 矿体特征

铁矿体：位于后头山西北侧，主要贮存于船山组石灰岩底部，受林地组和船山组之间的矽卡岩带控制。矿体底板为矽卡岩，顶板以矽卡岩为主，局部为石灰岩。铁矿体产状与船山组地层产状一致。呈似层状(局部为透镜状)，走向约300°，倾向北东，缓倾角 10°～30°(图2) ，矿体长大于800 m，厚度2.66～5.96 m，埋藏深度350～380 m。矿石品位：TFe 22.57%～42.41%，平均品位TFe 36.53%，探求铁矿资源量：(333)+(334)矿石量382.41×104t。铁矿(化)体位于铁矿体下侧，与铁矿体平行，长大于700 m，厚度3.34 m，TFe 12.75%、mFe 4.88%。铁矿(化)体走向与倾向上都有延伸趋势，地质远景较好。

图2 后头山铁多金属矿43线地质剖面图Fig.2 Diagra showing the geological profile in the No.43 exploration line of the Houtoushan iron polymetallic deposit1—第四系；2—翠屏山组；3—童子岩组；4—文笔山组；5—栖霞组；6—船山组；7—林地组；8—花岗岩；9—花岗斑岩；10—闪长玢岩；11—石英脉；12—细砂岩；13—泥岩；14—石灰岩；15—矽卡岩；16—石榴石透辉石矽卡岩；17—推测、实测性质不明断层；18—铁矿体；19—铁矿化体；20—钼矿化体；21—钾长石化；22—实、推测接触界线；23—不整合界线(剖面)；24—钻孔及编号；

铅锌银矿体：位于矿区东部郭埔，由ZK601验证，矿体贮存于船山组矽卡岩中，顶、底板均为矽卡岩。矿体厚1.01 m，长度100 m。化学分析成果：Pb 0.76%，Zn 2.5%，Ag 346 g/t。

3.2 矿石特征

金属矿物主要为磁铁矿，其次为褐铁矿，常见的伴生金属硫化物有黄铁矿、闪锌矿和辉钼矿；脉石矿物主要为钙铁榴石、透辉石，次为方解石、石英、阳起石、透闪石、绿泥石和金云母。

矿石以他形-半自形-自形晶粒状结构为主，交代结构、交代假象结构、乳滴结构为次。晶粒状结构是该区铁矿石常见的一种结构，多见于透辉石-磁铁矿和石榴石-磁铁矿矿石中，磁铁矿呈等轴他形-半自形粒状。

矿石主要为浸染状构造、块状构造和条带(纹)状构造，其次为角砾岩状构造和细脉-网脉状构造等。

矿石自然类型主要有磁铁矿矿石和褐铁矿矿石，以前者为主，后者量极少。

矿石的工业类型主要有需选磁铁矿石和炼铁用磁铁矿石。以前者为主，后者极少。

3.3 矿体围岩和夹石

磁铁矿体顶板围岩主要是钙铁榴石矽卡岩、石灰岩，底板围岩主要是透辉石矽卡岩，矿体与其直接接触的顶、底板围岩呈渐变过渡关系。在矽卡岩中常见稀疏浸染状和团块状磁铁矿，黄铁矿化也较普遍。

矿体中的夹石主要是含稀疏浸染状和团块状磁铁矿化矽卡岩，透辉石、石榴石矽卡岩，厚度为1～6 m，呈扁豆状、透镜状分布。

4 矿床成因探讨

4.1 成矿物质来源

(1)从硫、氧同位素测定结果，可推断部分铁质来源于地壳深部。硫同位素32S/34S的比值与陨石硫接近，δ34S值为1.29%～5.5%，变化区间较窄，且是正值，表明矿石中的硫来自地壳深部。氧同位素，磁铁矿δ18O较稳定，为+0.01%～+0.18%，相当于岩浆磁铁矿δ18O的下限，接近岩浆水。因此，铁质同硫、氧一样有来自深部岩浆源的可能，为铁矿床的形成提供了部分物质来源。

(2)林地组碎屑岩含铁质普遍偏高，为地壳平均值1～2倍。在花岗岩浆热液作用下，林地组(包含其下部地层)中的铁质被活化、迁移至林地组与船山、栖霞组之间的层间断裂构造面沉积成矿，为铁矿床形成提供了重要铁质来源。在花岗岩体外围的林地组硅化强烈，呈白色，形成质量纯净的石英蚀变岩，这证实了铁质流失。

(3)早白垩世中细粒含黑云母花岗岩与围岩接触时，在钾质交代作用下，Fe3+、Fe2+被析出，钾、钠被带入，花岗岩中暗色矿物减少，钾化带宽度5～15 m。这种交代作用致使岩石中铁质含量发生有规律变化，中细粒含黑云母花岗岩从中部至内接触带，FeO由2.05%减少至0.9%，Fe2O3由8.8%减少为0.54%。说明岩体中的铁质在岩浆期后热液作用过程中被带出来，为铁矿床的形成提供了一些物质来源。

4.2 成矿温度与成矿流体特征

(1)后头山矿区南矿段矿石包裹体测温结果显示，透辉石的爆裂温度为375℃，磁铁矿为415～192℃，方铅矿为291℃，辉钼矿224～190℃，反映了从早期矽卡岩、磁铁矿化到晚期硫化物阶段，成矿温度有逐渐降低趋势，而主成矿期温度为415～192℃。

(2)铁质的迁移形式主要是靠卤化物和络化物。因为铁矿体及近矿围岩中常具萤石矿物，近矿围岩氟含量一般为0.054%～1.836%，氯含量一般为0.005%～0.046%。磁铁矿石和近矿矽卡岩的流体包裹体的研究结果发现矿物的多相包裹体中常含有食盐(NaCl)和钾盐(KCl)的晶体，表明含矿流体富含挥发组分和碱质，它们对铁质萃取和搬运起了重要的作用。

4.3 磁铁矿石的微量元素特征

(1)区内磁铁矿石和磁铁矿单矿物中的TiO2、V2O5含量分别为0.00 4%～0.16%、0.001 4%～0.002%，含量明显偏低；而Sn、Zn、Mo等元素的含量偏高，这一特征与花岗岩类岩体接触带的交代型铁矿床的磁铁矿石中微量元素较相似。

(2)矿区磁铁矿石和磁铁矿单矿物中的Ni/Co比值为0.1～1，围岩又有大量花岗岩类岩石，与火成岩或火山岩形成的矿床Ni/Co比值为1或小于1，极其接近。这说明磁铁矿床的形成主要与酸性岩浆岩有关。

4.4 碳酸盐岩地层控矿特征

(1)该矿床与相邻洛阳铁矿南矿段矿床特征相似，受地层和围岩岩性控制明显。在巨厚的沉积建造中，磁铁矿化却选择性地集中在林地组上部碎屑岩夹石灰岩和船山-栖霞组碳酸盐岩地层中，主要矿体又集中在船山-栖霞组的下部。矿床的分布具有明显层控作用，是因为含矿气液对碳酸盐岩地层及其林地组进行选择性交代的结果。

(2)矿区ZK4313及ZK601揭露，船山组-栖霞组岩性为石灰岩、含泥质灰岩、硅质岩和泥岩。该套地层下部岩性以石灰岩为主，为了研究铁矿与碳酸盐岩之间的关系，对矿化蚀变较弱的石灰岩进行系统采样分析，CaO含量高，平均为52.50%；MgO含量较低，平均为1.37%；铁质的沉淀与富矿热液的物理化学条件有关，碱质条件有利于含矿热液的铁质沉淀。

(3)后头山铁多金属矿床矿体的分布主要受碳酸盐岩地层、早白垩世花岗岩浆双重控制，集中分布在林地组与船山组-栖霞组之间界面及酸性岩体外接带钙矽卡岩中，矿床属于中低温岩浆热液交代矽卡岩型[9]，具明显层控特征。成矿物质主要来源于林地组碎屑岩地层，其次来自深部岩浆及早白垩世酸性花岗岩体中。岩浆热液为铁多金属成矿提供了成矿流体和热动力，属于典型层控矽卡岩型矿床。

5 找矿标志及找矿远景区

5.1 找矿标志

(1)晚古生代林地组中铁质来源于陆源，主要是铁丰度高的基底岩系，经过长期陆相风化预富集阶段、海相沉积成矿阶段，才构成“矿源层”；早白垩世花岗岩体侵入时除带来部分铁质还带来大量热液和热动力，使船山组-栖霞组矽卡岩化及铁矿化。因此，林地组、船山组-栖霞组与早白垩世花岗岩体组合是寻找层控矽卡岩型铁矿床的必要条件。

(2)矿体围岩常矽卡岩化，使岩石变得致密坚硬，呈浅棕色、浅褐红色等，这是寻找铁矿的直接标志；钾长石化分布于与矿化有关的花岗岩体内接触带，也是区内找矿重要的蚀变标志。

(3)高精度地磁异常区是找磁铁矿的间接标志。特别是异常峰值高、梯度较陡、地质构造部位良好的异常区，是寻找磁铁矿的有利条件。

5.2 找矿远景区

1∶5万地面高精度磁测成果C-07地磁异常有3个子异常，均位于洛阳—剑斗东西向褶断带西段南翼，其中洛阳地磁异常C-0702(含后头山)、郭埔地磁异常C-0703的形态总体上为东西向展布，与褶断带轴部走向一致，构造条件良好再叠加磁异常构成该区的找矿远景区。

(1)洛阳磁异常C-0702异常形态较规则，为北西西走向的椭圆形强磁异常。异常长约4 km，宽1 km，磁场值在500～1 000 nT，最高值2 400 nT；北侧伴有负磁异常，受磁化极影响ΔT等值线的梯级带处为洛阳铁矿，异常中心与矿体相对应；异常南侧包含大深铁矿。异常曲线南陡北缓，向北呈缓波状展出，异常中心较为宽缓；该异常东南端后头山一带经钻探工程验证发现了磁铁矿体，可解释后头山地表磁异常是由深部铁矿体引起的。从43线钻孔揭露情况看，深部存在林地组含矿建造及早白垩花岗岩体，说明后头山及东南侧一带具良好找矿远景。

(2)郭埔磁异常C-0703位于测区东部郭埔一带，地表主要分布在溪口组和文宾山组碎屑岩及长林组粗碎屑岩、南园组火山岩之上。异常峰值大于2 000 nT，以500 nT圈定异常长3 km，平均宽为460 m；异常梯度较陡，北侧无明显负磁异常；该异常部位断裂构造复杂而发育，北东向、北西向断裂交会于此。经ZK601钻探工程验证发现有铅锌银矿，深部也存在林地组含矿建造及早白垩世花岗岩体，具良好成矿地质条件，找矿潜力大。

6 结语

安溪后头山铁多金属矿床主要受碳酸盐岩地层与早白垩世酸性花岗岩体双重控制，矿体集中分布于林地组与船山、栖霞组之间界面(滑脱面)以及花岗岩体外接触带矽卡岩中，属于中低温岩浆热液交代矽卡岩型铁矿，具有明显的层控矽卡岩型矿床特征。研究表明，后头山及其东侧郭埔一带深部成矿地质条件较好，且地表高精度磁异常较强，认为具有较大的找矿潜力。

文章是根据大调查项目“1∶5万福建漳平洛阳—安溪潘田地区矿产远景调查"基础资料综合研究成文，编写过程得到项目成员大力支持，在此表示衷心感谢！

1 福建省地质调查研究院.福建省区域地质志.北京：地质出版社，2012.

2 王绍雄.闽西南坳陷内石炭纪海相火山岩类的空间分布及其意义.福建地质，2005，29(4).

3 葛朝华，韩发.马坑铁矿火山沉积成因探讨.中国地质科学院院报，1981，3(1).

4 韩发，葛朝华.福建马坑铁矿床海相火山热液-沉积成因的地质地球化学特征.中国地质科学院矿床地质研究所重要科技成果，1983.

5 赵一呜，谭惠静.闽西南地区马坑式层控钙矽卡岩型铁矿床的生成地质条件、交代矿化和找矿方向.中国地质科学院 矿床地质研究所刊，1983.

6 张达，吴淦国，狄永军，等，福建漳平洛阳铁矿床成岩成矿年代学及其地质意义.地球科学.2012，37(6).

7 吴钟璇.1∶5万大深幅、长坑幅区域地质矿产调查报告(编测).福州：福建省地图出版社，1982.

8 卓福星.福建安溪长坑花岗岩体地质特征与成矿关系探讨，福建地质，2015，34(2).

9 袁见齐，朱上庆，翟裕生.矿床学.北京：地质出版社，1985.