安徽庐江县大包庄硫铁矿地质特征及找矿潜力分析

2018-07-04刘雨，娄清

安徽化工 2018年3期

刘雨，娄清

（安徽省地质矿产勘查局327地质队，安徽合肥 230011）

大包庄硫铁矿床位于庐-枞中生代陆相火山岩盆地西部，隶属于安徽省庐江县罗河镇。该矿床系大型硫铁矿、中型铁矿、大型石膏矿等矿产组成的综合性矿床[1-2]，由安徽省地质矿产局327地质队于1975年2月查证重力异常时发现。大包庄硫铁矿床查明的资源量大，埋深较浅，有效硫品位高，开采条件好。2008年10月安徽金牛矿业有限公司投资建设，设计年产100万吨，现已建成投产，成为我省重要的化肥工业和农业生产原材料基地。该矿发现后，历经铁矿勘探、硫铁矿详查-补充勘探。本文基于历年勘查成果，总结矿床地质特征，探讨矿床成因，结合最新物探重力测量成果，采用小波变换提取深部信息，进行找矿潜力分析评价，藉以引起业界关注。

1 区域地质背景

庐-枞中生代火山岩盆地位于华北板块和扬子板块对接带的大别山造山带东侧，紧邻郯庐断裂东侧，呈北东向展布。该盆地为中生代陆相火山盆地，其基底为三叠系和中、下侏罗统的一套碎屑岩建造；陆相火山岩系为上侏罗统—下白垩统，厚达3000m。自下而上分为龙门院、砖桥、双庙和浮山4个喷发喷溢旋回，呈半环状分布，由老到新，从盆地北、东和南部向西部迁移。每一旋回均从爆发相开始，继之以溢流相，最后以火山沉积相告终。整个火山岩系呈粗面玄武岩-玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩组合，属富碱岩系[3]，主要分布矿产有以罗河铁矿、大包庄硫铁矿、龙桥铁矿为代表的玢岩型火山-次火山矿产，以及沙溪斑岩型铜金矿。

2 矿区地质

2.1 地层

图1 区域地质图

矿区出露地层为一套中偏碱性火山岩系[4]，由熔岩和火山碎屑岩组成，属下侏罗统砖桥组及白垩系上统双庙组、浮山组。由老而新岩石特征描述如下：

（1）砖桥组（J3Zh）

下部：灰色、灰白色薄层～最层状角砾晶屑凝灰岩，晶屑凝灰岩、凝灰岩，夹青灰色、肉红色角闪粗安岩、粗安岩。碎屑岩出露地表后常常形成次生石英岩硅化帽，厚25～175m。中部：灰色、灰绿色厚层状角闪粗安岩、粗安岩、角砾粗安岩，厚0～40m。上部：灰色、灰白色夹紫红色薄层～厚层状凝灰岩、凝灰质粉砂岩、沉角砾凝灰岩、硅质铁质凝灰质粉砂岩。顶部夹砖红色薄层状硅质赤铁矿层（厚度小于1m），厚5～25m。

（2）双庙组（K1sh）

下段：主要为杂色复屑凝灰角砾岩，底部为凝灰质粉砂岩，厚103m。与下伏砖桥组呈喷发角度不整合接触关系。中段：灰褐色玄武质角砾熔岩、粗玄岩、粗面岩夹凝灰质粉砂岩，厚102～443m。上段：灰黑色玄武粗安岩夹凝灰质粉砂岩，厚＞88m。

（3）浮山组（K1f）

以灰紫色、紫红色含砾岩、晶屑凝灰岩为主，夹少量集块角砾岩、凝灰角砾岩和晶屑凝灰岩，厚＞451m。

图2 矿区地质简图

2.2 构造

区内构造以断裂为主，多呈北西走向，最长10 km以上，宽达1km，由数条成群出现平行排列的断层组成，断层走向NW310°～330°倾向南西，倾角50°～70°。

2.3 岩浆岩

区内岩浆活动强烈。地表及浅部以脉状、透镜状小岩体为主，主要有正长斑岩、橄榄辉石安山玢岩、安山玢岩及辉绿岩等，岩脉呈北西走向分布，推测与北西向断裂构造有关；深部见钟状闪长岩体，硫铁矿、铁矿、硬石膏矿在空间和成因上均与闪长玢岩体密切相关，矿体主要分布在闪长玢岩体侵入形成的穹窿状接触带部位。

2.4 蚀变与矿化

矿床围岩蚀变广泛发育，是多期多成因的产物，现按蚀变期的先后矿物共生组合关系，可分为成矿前蚀变和成矿期蚀变。现分述如下：

（1）成矿前蚀变：发育于砖桥组中段以下的层位，分布广泛，由一套浅色蚀变岩组成，主要为高岭石～硅化岩带，厚几m～30m，岩性呈灰白色致密坚硬，具粒状变晶结构、残余变晶结构。硫铁矿层均位于上部高岭石～硅化岩带以下，显示出本带对硫铁矿的形成起到一种屏蔽作用。

（2）成矿期蚀变：产于闪长岩体内及其边缘部分，主要为膏辉石岩化、碱性长石化。主矿体即赋存于膏辉石岩化蚀变带内。

3 矿体特征

3.1 矿体规模、形态产状及赋存部位

Ⅰ号硫铁矿体是本矿床规模最大的矿体，占全矿床总储量的97%。矿体平面投影呈一不规则的矩形，总长990m，最宽1155m，最窄175m，平均宽度764m。单孔见矿最大厚度为118.18m，最小2.50m，平均厚度23.30m。空间形态呈似层状或透镜状，矿体随依附的铁矿和硬石膏矿体形态而变化。矿体中富矿主要集中分布在铁矿顶部及硬石膏矿体下部，呈穹窿形态。矿体埋深、赋存标高：埋深在277.80～639.51m范围内，赋存标高在-235.69～-601.07m。矿体赋存部位：Ⅰ号硫铁矿体主要赋存于上侵的闪长玢岩体与砖桥组下段火山碎屑岩的接触带处的外接触带中。

图3 大包庄硫铁矿53线、Ⅰ纵剖面图

3.2 矿石特征

（1）矿石物质组分

硫铁矿石矿物组合为硬石膏—硅质—黄铁矿。

（2）矿石的矿物成分

矿物种类较多，但主要成分简单，金属矿物主要为黄铁矿，含少量和微量黄铜矿、赤铁矿、镜铁矿、方铅矿、闪锌矿等矿物；脉石矿物主要为硬石膏、石英（硅质），含少量和微量明矾石、重晶石、绢云母、高岭石等矿物。

黄铁矿分为三个世代，依次为胶状黄铁矿、细粒黄铁矿、中～细粒黄铁矿。

（3）矿石化学组成

全矿床硫铁矿体中Ss平均品位21.97%。其中Ⅰ号硫铁矿体Ss平均品位22.15%，各品级矿石Ss平均品位为：一级品（Ⅰs）为 31.58%，二级品（Ⅱs）为 17.18%，三级品（Ⅲs）为 13.18%，四级品（Ⅳs）为 9.94%；工业品级矿石（Ⅰs+Ⅱs+Ⅲs）为 23.97%。

（4）伴生有益元素

矿石中伴生元素主要有Co，次为Cu、Ag，其他元素Se、Te、Au、Pb、In、Ni等含量均较低。钴主要与黄铁矿关系密切，未发现钴的独立矿物，以类质同象分布于黄铁矿中。本矿床硫铁矿石中平均含Co 0.007%，其中富矿石含0.0095%，贫矿石含0.006%，低品级矿石含0.003%。

（5）伴生有害组分

伴生有害组分铅、锌、砷均低于允许含量，仅氟（F）高于一般允许含量。本矿床硫铁矿石中平均含F0.146%。氟主要赋存于萤石及氟磷灰石中，而黄铁矿中含氟在0.001%以下。

（6）矿石结构、构造

矿石构造：以浸染状构造为主，局部出现角砾状、条纹状构造；矿石结构：常见结构为自形～半自形晶结构、胶状结构、粒状变晶结构、假球粒状结构。

（7）矿石类型

矿石自然类型：根据结构构造划分为块状矿石、角砾状矿石、稠密浸染状矿石、浸染状矿石、细脉浸染状矿石等自然类型。矿石工业类型：硅质岩黄铁矿矿石和硬石膏岩黄铁矿矿石。

4 矿床成因初步探讨

大包庄硫铁矿属高中温热液蚀变充填交代型[3-4]。矿体主要受砖桥组火山碎屑岩与次火山岩体-闪长玢岩体接触带控制，成矿母岩为闪长玢岩体，砖桥组火山碎屑岩（硅化）起了屏蔽作用。铁矿体主要分布在闪长玢岩体穹顶的内外接触带，随着火山活动的深入，黄铁矿在铁矿的边部不断改造交代铁矿，形成了具有工业意义的硫铁矿体和硬石膏矿体。

5 大包庄硫铁矿床地质-地球物理勘查模型及找矿潜力分析

大包庄硫铁矿床是由硫铁矿、赤铁矿体及硬石膏矿体所组成的大型复式矿床。空间上分为上部硫铁矿、中部富赤铁矿、下部贫磁铁矿、周边伴硬石膏矿体。物性研究表明:硫铁矿体与其他地质体之间存在1.0～1.2×103kg/m3的密度差，物性差异明显。由于矿体规模大，埋藏较浅，可引起明显的重力异常，异常强度达0.5×10-5m/s2。这正是该矿系由钻探验证重力异常所发现的主要原因。

5.1 地质-地球物理勘查模型

根据对区域、矿区地质、地球物理场及物性的研究，总结建立如下地质-地球物理勘查模型（图4）。

①区域构造，表现为北东向基底隆起与北西向基底断裂复合部位，以及以罗河火山活动为中心的边缘；②地层为砖桥组下段粗安岩、凝灰岩，具硅化、硬石膏化、黄铁化（俗称“三化岩”带）；③深部闪长玢岩隆起中心；④局部重力高异常形态规则，具较大规模，其剩余重力δg异常大于0.5×10-5m/s2。

图4 大包庄硫铁矿地质-地球物理模型图

5.2 找矿潜力分析

大包庄硫铁矿东南约3km为贺家山地区，该区与大包庄同处罗河—大包庄北西向控矿断裂带上；地表出露砖桥组下段粗安岩、凝灰岩；岩浆热液活动强烈，地表岩石见高岭石化、硅化、黄铁化，其成矿地质背景与大包庄硫铁矿相近。利用最新1∶20000重力测量成果，采用小波多尺度变换[5]计算表明[6-7（]图5），提取的重力深部信息清晰地反映出罗河大型铁矿、大包庄硫铁矿在贺家山地区，布伽重力ΔG三阶细节异常，呈长椭圆状，形态规则，幅值达2.8×10-5m/s2，异常长轴方向近南北向，范围大致为1000×500（m）。推测该区局部重力异常为深部硫铁矿（具高密度）反映，预测资源量可能达中到大型。贺家山地区系寻找硫铁矿十分有利靶区。