海南石碌铁矿床控矿因素分析

杨 坚，林志锦，张九铉

（海南矿业股份有限公司，海南 昌江 572725）

1 矿床地质概况

海南石碌铁矿是我国最为知名的超大型优质富铁矿床之一，位于华南褶皱系五指山褶皱带的西部，近东西向昌汀一琼海大断裂与北东向戈枕断裂交汇于此。地理坐标：东经109°01′00″～109°05′45″，北纬19°11′30″～19°15′00″，面积44.75km2(许德如等，2009)（见图1）。

图1 海南地质简图

前人对石碌矿区矿床成因进行了大量的研究，主要为：(1)矿山的高温热液接触带，主要以石碌铁矿是矽卡岩型矿床;(2)火山沉积，主要矿物质来源于火山，并与火山喷发相关;(3)基岩沉积、变质热改造，主要是指的是矿床在沉积后所形成，会经受区域变质作用下的大规模岩浆入侵，从而形成热液影响，改造了矿体面貌，使其具有热液矿床的特点;(4)热卤水成矿主要从独立的火山作用，从而形成热卤水沉积;(5)火山沉积-变质说，认为石碌铁矿是个火山热液沉积矿床，但经受了变质作用的改造(孙剑等，2014)。根据野外实地踏勘和系统的样品收集，认为石碌铁矿床的成因类型属于受褶皱控制的多因复成的火山热液沉积-变质矿床。

矿区地层以青白口系石碌群为主，按岩性自下而上又可分为六层，1-5层位无矿岩系，其中第六层为主要的含矿岩系，第六层下段为是重要的含钴、铜岩性段，该段无铁矿化；第六层中段为主要含铁矿岩系；赋矿围岩为块状两透岩、铁（炭）质千枚岩、条带状二透岩、二透岩化白云岩组成。第六层上段和石碌群上覆地层震旦系石灰顶组为次要含铁岩系，上覆地层震旦系石灰顶组与青白口系石碌群呈假整合接触关系（图2）。矿区的南、北和西部均被岩浆活动强烈的侵入岩所环绕，岩性为斑状/似斑状(角闪)黑云母二长花岗岩、花岗闪长岩。石碌矿区经历了多类型的变质和热液蚀变作用，主要包括区域变质作用、(热)动力变质作用、热接触变质作用和热液蚀变作用。

图2 含矿岩系柱状图

图3 石碌铁矿区地质略图

矿区的褶皱构造，总体表现为轴向北西—南东、北西扬起收敛、南东倾伏开阔的复式向斜。自北往南由三棱山向斜、鸡心岭背斜、北一主体向斜、红房山背斜、石灰顶向斜组成。北一主体向斜，以及其两侧的次级背斜、向斜，明显地控制着矿体的赋存形态、产状与厚度变化。

矿区的断裂构造，总体表现为与褶皱同时形成的断裂和成矿后的断裂比较发育，伴随褶皱而存在的断裂构造也较发育，计有NW～NNW、NEE～EW及NNE～近SN向三组。矿区内节理裂隙发育广泛，大小展布方向不一（见图2）。

2 控矿因素分析

矿床在地壳中的形成和分布是由很多条件所控制，构造、岩浆、地层、岩相等因素都对矿床的形成和分布起着不同的影响作用。对于不同成因的矿床来说，各种控制因素所起的作用是不同的。因此，研究成矿控制，对于进行成矿预测，找矿勘探和矿床评价，都有重要意义(袁见齐等， 1984)。

2.1 地层对成矿的控制

前人研究认为花岗岩的Rb—Sr全岩等时线年龄和锆石U—Pb年龄为320～183Ma（余金杰等，2012），为燕山期、印支-海西期产物。对石碌群第六层铁矿主矿层铁矿石用Sm-Nd法测定全岩等时线年龄为841±20Ma，本年龄与铁矿层顶板白云岩、白云质大理岩夹炭质板岩中发现宏观藻化石Chuaria（查尔藻）-Tawuia（塔乌藻）生物群表示的时代完全吻合，属新元古生代青白口纪（汪啸风等，1992年，海南岛地质（一）地质古生物，地质出版社）。石碌矿区周围的花岗岩侵入与矿体的形成不在同一时期，是在矿体形成之后才侵入，与矿体的形成没有直接联系，燕山期、印支-海西期岩浆未能给矿体提供成矿物质来源。

石禄矿区铁矿床形成时古地理环境为高盐度封闭半封闭的海盆地（余金杰等，2014），从原冶金934队（1980）的实验结果看，分别用均一法与爆裂法对含铁石英岩和赤铁矿中的石英碎屑测定温度，其测温数据为140℃～800℃，数据跳跃大，反映石英碎屑来源于形成温度不同的母体，这是正常机械沉积的特征，而赤铁矿中的石英测温时爆裂声极少，基本无气液包裹体，说明赤铁矿还兼有冷水胶体沉积特征。硫同位测量的结果也支持上述观点：含矿岩系中铁矿、钴铜矿或近矿围岩中的硫化物，均富集S34，且均正值，变化范围宽，铁矿体的S34从0.2～19.6‰，钴铜矿体的S34为10.7～17.3‰，围岩的S34为-3.8～20.9‰，而岩浆岩的S34为4.4～5.6‰，变化范围小。可见地层及矿体的硫同位素组成基本一致，而与周围的岩浆岩的硫同位素有明显区别。从而反映铁、钴铜及围岩中的硫来自海洋硫酸盐，铁矿石的鲕状结构也证明铁矿床为沉积作用形成，成矿物质来源海洋。矿体围岩主要为透辉石透闪石岩，矿体产状与围岩层理面产状基本一致，证明了矿体的形成和沉积作用具有密不可分的关系。

2.2 区域变质作用对成矿的控制

石碌矿区经历了多类型的变质和热液蚀变作用，主要包括区域变质作用、(热)动力变质作用、热接触变质作用和热液蚀变作用。其中对于成矿影响因素最大的是区域变质作用，前人曾对石碌群中的千枚岩、绢云母片岩及透辉石透闪石岩和铁矿石作了大量的Rb-Sr同位素分析，获得四组Rb-Sr全岩等时线年龄，分别为541±13Ma，588±3.4Ma，555±21Ma，498±9.8Ma，样品显然经历了区域变质作用，所得数据只能反映样品经区域变质而重新均一化的时间，石碌群区域变质年龄形成于加里东期(张仁杰等，1992)。矿区内铁矿石的鳞片变晶结构、变斑状结构且排列方向与区域构造线一致；磁铁矿的假象赤铁矿普遍存在；与铁矿、钴铜矿关系密切的透辉石透闪石岩广泛分布，不受接触带控制；矿层及围岩中发育一些切穿岩层的石英重晶石脉、磁铁矿细脉、含钴磁黄铁矿脉等等都在证明区域变质作用对成矿的影响，加里东运动时期石碌矿区发生的区域变质作用，使得原先沉积的岩层去硅脱硫，赤铁矿进一步富集。

2.3 构造对成矿的控制

成矿构造背景是成矿要素之一，决定了成矿物质来源、深度、矿床时空分布等特征，构造与成矿的关系主要表现在两个方面：一是成矿物质的活化迁移提供通道，二是为成矿提供成矿空间。

褶皱构造在热液矿床的形成中起着重要作用。首先，在岩层的褶皱过程中，不同能力的岩层之间会存在相对滑移。在滑动过程中，层间剥离、层间破碎以及伴生的节理、断层等不同类型、不同方向的小构造为含矿热液流体提供了运移通道。如果有矿物充填交代作用，也可形成层状矿体。此外，褶皱的翻转端、倾斜端、两翼间的层间裂隙以及与断裂构造的交汇等部位都有利于成矿。石碌矿区矿体的产出形态为层状、似层状和透镜状，主要受北一轴向北西-南东向、局部倒转、且向北西翘起和闭合而向东南倾伏和开阔的“北一”复式向斜控制，该复式向斜自北而南可三棱山向斜、鸡心岭背斜、北一向斜（中心）、红房山背斜、石灰顶向斜、枫树下背斜、枫树下向斜等多个次级褶皱所组成。主矿体主要集中分布在北一向斜及三棱山次级向斜的槽部（北一复式向斜槽部）。而各个小矿体规模相对较小，厚度较薄，连续性较差，主要分布在北一复式向斜的两翼，地表多有出露。矿区内褶皱的规模越大，矿体规模也越大，在褶皱的有利成矿部位成矿，说明矿体受褶皱的控制。

矿区的断裂构造主要为与褶皱同期形成和成矿后形成的。从野外现场情况观察矿体与围岩的接触关系为突变关系。矿岩交界处会伴随着断裂构造的存在，方解石脉和石英脉会顺着节理裂隙侵入到矿体中。各矿体所处的原始沉积环境、地质构造位置不同，成矿后受到后期断裂及岩体、岩脉的破坏程度也不同。处于矿床中心部位的主矿体受后期构造、岩脉的破坏相对较小，而处于矿床边缘的各小矿体受到构造、岩脉的破坏及岩体的影响程度相对较大。断裂构造破坏了矿体的形态和连续性。

3 结论

一是原生沉积构造对成矿的控制，石碌群第六层总体是在浅海-泻湖的环境下沉积的，原始的沉积环境和基底构造对成岩、成矿起到基础建造作用。二是褶皱构造对成矿的控制，根据现有资料，石碌铁矿均赋存在北一复式向斜范围，其中富厚铁矿主要赋存在各次级向斜槽部，而各次级背斜轴部的铁矿多数贫薄。因此，褶皱构造对成矿起到富集作用。三是后期断裂构造及沿其侵入的各种脉岩对成矿起到破坏和改造作用。