江苏东海县毛北金红石矿区中-北矿段矿床地质特征与成矿机理

洪连明



江苏东海县毛北金红石矿区中-北矿段矿床地质特征与成矿机理

洪连明

（江苏省地矿局第六地质大队，江苏 连云港 222023）

矿区位于秦岭-大别超高压变质带的东延部分，苏鲁超高压变质带的西南缘，夹峙于华北板块-扬子板块之间。地层为下元古界东海群阿湖组变质岩系，主要为一套片麻岩夹片岩组成。通过对矿区构造、地层、矿床地质特征分析，进而对矿床成因与找矿标志进行深入研究，其认识对矿区以后工作具有十分重要的意义。

金红石；矿床地质；成矿机理；东海县

1 矿区构造

1.1 褶皱构造

矿区位于牛山-阿湖倒转背斜东南翼（正常翼），总体呈一倾向SE的单斜构造，地层产状比较稳定，走向北东，倾向南东，倾角一般25°～65°。根据毛北岩组中下部黑云斜长片麻岩夹黑云片岩、黑云角闪片岩、蛭石片岩等一套岩性组合及毛北-蒋马和陆湖一带榴辉岩体的展布形式相互延伸关系分析，推测矿区中部存在一反“s”型复式褶皱叠加在牛山一阿湖倒转背斜东南翼上。

1.2 断裂构造

矿区内较大的断裂构造见有三条断层，即F1、F2和F3断层。

F1断层：断层长大于400m，宽3～10m，倾向延深大于230m；走向北东，倾向南东，倾角53°～72°；地表最大水平断距为37～100m，最大断距约130m。断裂带内为构造角砾岩和碎裂岩，硅化和滑石化比较强，推测为压扭性断层。

F2断层：推测长大于700m，倾向延深大于200m，断裂带钻厚7～10m，走向北东，倾向南东，倾角45°～60°。地表最大断距约16～100m最大水平断距约70m。断裂带内为构造角砾岩，角砾多呈棱角状，大小不等，局部角砾稍具定向排列，角砾成份复杂，并见晚期大角砾包含早期小角砾，显示断裂多期活动特征。断裂带内有后期方解石脉充填，推测为张扭性正断层。

上述F1、F2断层错动明显，将毛北-蒋马岩（矿）体截成三段，使得岩（矿）体走向不连续，倾向相反，并使南北两段不同程度抬升、中段下降。南北两段受剥蚀较厉害，中段剥蚀程度较浅，矿体的主要部分保留比较完整。

F3断层：长4km，宽10余米；走向300°～330°，倾向北东，倾角60°～70°。断层面上有时见滑动面和擦痕，并伴随有硅化现象，断裂带南西盘下降，北东盘上升。性质为压性断裂，对岩（矿）体无影响。此外，在F1、F2、F3断层附近，见有规模较小的次一级派生断裂，对岩（矿）体影响不大。

2 矿区地层

矿区所见地层仅为阿湖组中下部的一部分，未见顶和底，岩性分布及岩石学特征如下：

1）黑云斜长片麻岩（Bpg）：矿区主要岩石，呈北东向展布于矿区中南部，为榴辉岩及金红石矿体的直接顶底板围岩，厚度大于1 450m，其内见有二长片麻岩的夹层。灰白-浅灰色，风化后呈灰黄色，鳞片粒状变晶结构，片麻状构造，矿物粒度0.2~1mm，矿物成份主要为斜长石（40％～65％）、石英（10％～30％）、黑云母（10％～30％）和绿帘石（3％～10％），此外还有少量石榴子石、钾长石、白云母、角闪石、榍石、磷灰石等。

2）（含黑云）二长片麻岩(Bkpg、Kpg)：分布于矿区西北部。厚度大于4 900m（推测为褶皱重复所致）。浅肉红色-灰白色，粒状花岗变晶结构或鳞片粒状变晶结构，片麻状构造，矿物粒度0.5～2mm，矿物成份主要为斜长石(50％～55％)、钾长石（40％），少量石英、黑云母、绿泥石，绿帘石、石榴子石。

3）黑云（蛭石）片岩：多分布在矿区中南部，呈簿层状或透镜状夹于黑云斜长片麻岩中，厚1～70m不等，走向长度几十至700m不等。棕褐-黑褐色，鳞片变晶结构，片状构造，矿物成份：黑云母60％～90％（大部分蛭石化），斜长石5％～10％，石英5％～10％，少量绿帘石、角闪石、磷灰石等，岩性随黑云母蚀变增强（蛭石化）而过渡为蛭石片岩、蛭石片岩等。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

毛北-蒋马金红石矿区，矿体及其母岩榴辉岩体由于受强烈的区域变质变形的改造作用，经挤压、拉伸变为长条或透镜状，近于平行排列；后期之断裂构造及蛇纹岩体的侵入进一步对榴辉岩体及其矿体发生了破坏性改造，致使三段矿体平面呈不协调的反“S”构造形态。矿权内矿体（中-北矿段）位于反“S”的北半部，F1、F2断裂之间矿体较稳定，走向20°左右，倾向东，倾角67°～72°；F2断裂以北矿体走向逐渐转变为340°倾向西，至75线附近矿体走向转变为东西向，倾向南，并呈弧形向西收敛。毛北矿段位于反“S”的南半部，F1断层以南矿体总体走向340°，倾向250°，倾角55°～88°，至32线附近矿体倾向逐渐转变为南西，后转为南东，并呈弧形向东北收敛。由于褶皱、断裂作用的破坏和超基性岩的侵入影响，致使榴辉岩体中的金红石矿体沿走向和倾向上常见有膨胀，收缩分叉复合等现象。

图1 金红石矿物结构

a、绿辉石包裹金红石（单偏光），b、钛铁矿交代金红石（背散射图像），c、半自形绿辉石（单偏光），d、他形石榴子石（单偏光）

3.2 矿石质量

矿区矿石中矿物主要为金红石，其次有钛铁矿、钛磁铁矿等。

1）金红石：在矿石中呈半自形-自形柱状粒状，少量呈破碎状或不规则状，浸染状分布，颜色呈暗红、棕红、褐红、棕黄及赤黑色、条痕黄色、淡褐色，条痕黄色，淡褐色，金刚-金属光泽，比重4.2，硬度6～6.5，透明-半透明，自然粒径一般为0.076～0.3mm，部分0.7～2.0mm。人工重砂鉴定金红石的嵌布粒度一般随原矿含量降低而变细，含铁较高的金红石颜色较深，并具弱磁性。金红石TiO2在矿石中含量为1％～5.73%，特高品位仅在毛北矿段ZK1402中出现，为金红石钛铁矿脉，TiO2达16.15%。

2）钛（磁）铁矿：在矿石中含量较少，一般在1.6％左右，多具不规则状晶形，浸染状分布。在Ru1、Ru2、Ru8矿体中有局部富集的现像，自形程度低，颜色呈铁黑、棕黑色，单矿物经红外光谱分析为钛铁矿，但化学分析TiO2仅35％左右，Fe2O366.2％，而且磁性比标准的钛铁矿强。另外，矿石中还有微量的锐钛矿，及少量次生矿物白钛矿。

3.3 矿石结构构造

1）矿石结构：根据金红石矿物与其它矿物之间共生组合，相互嵌布的特征，矿石结构主要有半自形-自形粒状变晶结构，半自形-自形鳞片粒状变晶结构两种，其余尚有分包含结构、交代结构等（图1）。其中半自形-自形粒状变晶结构常见于块状榴辉岩型矿石中，金红石、石榴子石呈自形-半自形粒状，绿辉石呈短柱状彼此镶嵌在一起；半自形-自形鳞片粒状变晶结构常见于片麻状榴辉岩（云母榴辉岩）型矿石中，金红石、石榴子石呈自形-半自形粒状，白云母、黑云母等矿物呈半自形-自形鳞片状大致具定向排列，相互嵌布在一起而成；其它如包含结构表现为石榴子石、绿辉石等矿物包裹金红石等矿物，交代结构表现为钛铁矿交代金红石等矿物。

图2 TiO2与TFe、TFe2O3相关图

2）矿石构造：根据金红石矿物产出特征，与其它矿物集合体之间的关系，矿石主要发育有块状构造、片麻状构造、浸染状构造，局部脉状构造、串珠状构造。其中块状构造表现为矿物无定向性和似片麻层状性；片麻状构造表现为绿辉石、云母等矿物定向排列；浸染状构造表现为金红石矿物呈细小粒状较均匀地浸染分布于石榴子石、绿辉石矿物颗粒之间；脉状构造、串珠状构造在区内分布较少，表现为金红石矿物粗大颗粒或小颗粒状集合体星脉状或串珠状沿矿石原生节理裂隙产出。这两种矿石构造多出现于后期（云母伟晶岩、石英脉、绿辉石脉)热液脉体中。

4 矿床成因与找矿标志

4.1 矿床成因类型

本矿床赋存于东海群阿湖组黑云斜长片麻岩带内的榴辉岩群中。根据其地质产状应属B型榴辉岩。榴辉岩是金红石矿的成矿母岩，成因问题目前争议较多。根据本区榴辉岩体的产出情况，并结合现有资料，提出为深成变质成因。

根据部分石榴子石和绿辉石的电子探针化学分析结果计算，榴辉岩形成的温度在681～813℃，压力为11.3～35.3kb。即在高温条件下形成的，属中高压-超高压环境,形成深度相当于36.36～113.64km。由此可认为榴辉岩系上地幔物质-基性(玄武质)熔融体，在高温高压条件下，通过复杂的变质作用和运移过程而形成的，亦可称为深成榴辉岩体。

从野外可以看到榴辉岩退变为榴闪岩-角闪岩-斜长角闪岩现象。金红石主要是在复杂的变质作用过程中形成的。因此可以认为榴辉岩型金红石矿成因是地壳深部(上地幔)的基性岩在受到深成区域变质作用过程中形成的岩浆变质矿床。

4.2 矿床富集规律

1）与岩性关系密切：矿石中金红石含量高低与岩性关系比较密切。据普查及本次详查阶段6 843个物相分析样品统计表明，块状榴辉岩中金红石TiO2含量>1.5％的样品占61.9％，金红石TiO2最高含量达8.80％；而云母榴辉岩金红石TiO2含量>1.5％的样品占15.8％，金红石TiO2最高含量达5.20％；角闪岩、片麻岩均<1％。因此，可以认为，本区金红石主要赋存于榴辉岩中，受岩性控制明显。

2）金红石矿主要在变质作用阶段形成：从金红石的产出形式及与主要造岩矿物石榴子石、绿辉石等的关系看，其形成世代至少有三期—早期、同期，晚期。从大量光薄片鉴定结果分析，本区金红石以同期形成为主，约占90％±；早于或晚于主要造岩矿物形成的仅占少数。

3）TiO2与TFe、TFe2O3呈正相关关系：从本次详查组合分析结果的TiO2与TFe、TFe2O3呈相关图解（图2）中可以看出，TiO2与TFe、TFe2O3呈正相关关系。前者相关系数0.61，后者相关系数0.59。

4）金红石TiO2含量与榴辉岩中石榴子石、绿辉石单矿物的FeO含量亦成正相关关系，矿石中石榴子石含FeO 24％～29％；绿辉石含FeO 8％～12％；而非矿榴辉岩中石榴子石含FeO 9％～12％，绿辉石含FeO 0.7％～1.9％，且有金红石TiO2含量愈高，矿石中石榴子石、绿辉石含FeO越高的特征。

5 找矿标志

1）直接标志：金红石矿体及其母岩榴辉岩在地表条件下，一般抗风化能力强．风化壳薄，有些地段几乎裸露地表，或仅有0.5～2.0m厚的第四系盖层：矿石风化后,颜色多呈棕红色，或者呈铁锈色，根据这些特征，可以直接指导发现矿体。

2）间接标志：由于榴辉岩抗风化能力强．在地貌上榴辉岩往往处于正地形处，榴辉岩分布区，往往有金红石砂矿分布，通过重砂测量可以间接找矿。

[1] 江苏省地质矿产局.江苏省及上海市区域地质志[M]. 地质出版社，1984.

[2] 邓小俊，秦飞龙.双龙厂-金锁桥金红石矿地质特征及成因探讨[J]. 四川地质学报,2017,37(1).

[3] 李晓峰，陈振宇，王汝成.江苏东海毛发状水晶中金红石矿物学、地球化学特征[J]. 岩石学报,2005,21(2).

[4] 黄建平，马东升，刘聪.江苏省新沂市小焦榴辉岩型金红石矿床的特征及成因初探[J]. 现代地质,2003,17(4).

Geological Features and Genetic Mechanism for the Maobei Rutile Deposit in Donghai, Jiangsu

HONG Lian-ming

(The 6th geological Party, Jiangsu Bureau of Geology and Mineral Resources, Lianyungang, Jiangsu 222023)

The Maobei rutile deposit lies on the southwestern margin of the Sulu ultrahigh pressure metamorphic zone and between the North China plate and the Yangtze plate. Metamorphic rock series, consisting of gneiss intercalated with schist, of the Ahu Formation of the Lower Proterozoic Donghai Group is exposed in the ore district. This paper deals with stratigraphy, structure, geological features, ore genesis and ore criteria of the deposit.

rutile; mineral deposit; ore-formation mechanism; Maobei, Donghai, Jiangsu,

2017-06-01

洪连明（1969-），男，江苏泗阳县人，本科，高级工程师，主要从事区域地质调查、地质矿产勘查、及技术与管理工作

P618.47

A

1006-0995（2017）04-0621-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.04.021