宁芜盆地钟九铁矿地质特征及成因分析

2021-10-07高洁

安徽地质 2021年3期

高洁

(华东冶金地质勘查局综合地质大队,安徽马鞍山243000)

0 引言

宁芜盆地是长江中下游成矿带重要的矿集区之一，区内铁矿产地众多，累计提交的铁矿资源储量已超过2×109t[1]。20世纪70年代，众多学者对其区内的铁矿床进行了系统研究，提出“玢岩铁矿”成矿模式[2～3]。钟九铁矿床属于宁芜地区玢岩铁矿中白象山式钟九热液交代亚式[2]。该矿床位于宁芜火山岩盆地南段，马鞍山当涂县境内。探获各类铁矿石6.453×107t。为一中型铁矿床[4]。本文系统收集整理了前人的勘查资料，对钟九铁矿床地质特征进行了分析和总结，并在此基础上探讨了矿床的成因。

1 成矿地质背景

长江中下游成矿带是我国重要的Cu-Fe-Au资源集中区，钟九铁矿床所在的钟姑矿田位于长江中下游Cu-Fe-Au成矿带东部的宁芜矿集区内，大地构造位置位于宁芜火山岩盆地的南段[5]（图1）。

中生代以来，受北东-近东西向断裂构造控制（图1），本区发生龙王山、大王山、姑山和娘娘山四大岩浆喷发旋回，形成了以铁为主的众多矿产资源。

图1 钟九铁矿位置示意图Figure 1.Location of the Zhongjiu iron ore deposit

钟姑矿田内，按矿体赋存部位及主要控矿构造，可分为四种成矿模式：①姑山式（Ⅰ-1）：以姑山铁矿为代表，主要控矿构造为火山机构及矿浆贯入。②太平山式（Ⅰ-2）：以太平山铁矿为代表，控矿构造为接触带内带。矿体产于接触带附近，以内带为主，呈大的透镜状。③白象山式（Ⅱ-1）：以白象山、和睦山、龙山为代表，控矿构造为接触带及外带，矿体呈层状，属岩浆期后热液充填交代型。④杨庄式（Ⅱ-1）：以杨庄深部铁矿为代表，矿体产于接触带附近或岩体内部[5～6]。

钟九铁矿床位于宁芜火山岩盆地南段，矿体产于火山岩与基底的接触带附近。矿体上盘是白垩系下统姑山组地层或岩体，下盘是三叠系中统黄马青组下段和三叠系中统周冲村组上部[4]。

1.1 地层

矿区出露与成矿关系密切的地层是三叠系中统周冲村组(T2z)，主要为浅海相碳酸盐建造，局部为含石膏碳酸盐建造。三叠系中统黄马青组(T2h)含钙质结核粉砂质黏土岩，白垩系下统姑山组（K1g）主要为一套火山岩系[7～8]（图2）。

图2 钟九铁矿床地质图Figure 2.Geological map of the Zhongjiu iron ore deposit

地层成矿地质背景分析：①三叠系中统黄马青组(T2h)上段的厚层页岩和砂质黏土岩是密闭条件比较好的岩石，可以形成密闭环境，是热液交代矿床不可或缺的地质背景。②黄马青组(T2h)下段和三叠系中统周冲村组（T2z）中含有沉积铁矿层是成矿的物质来源。③白垩系下统姑山组（K1g）中含有零星出现的磁铁矿、赤铁矿和含铁矿物如黑云母等，在热液交代作用下可以提供成矿物质。

1.2 构造

钟九铁矿位于钟姑复式背斜中段隆起部位。矿区内部发育有两条基底断裂，其中F1断裂为一条北东—北北东向的亚性断裂，F2断裂为一条北西向的张扭性断裂。基底隆起及基底断裂为后期钟九铁矿床的形成提供了成矿空间及热液循环运移的通道。

1.3 岩浆岩

矿体上盘的侵入岩属燕山晚期，为区域上第二火山旋回末期的潜火山岩体。岩性主要是钠长闪长岩及钠辉石二长玢岩[7]。它们沿钟姑复式背斜轴部断裂带呈北北东向岩枝分布，侵入最新地层为下侏罗统磨山组。在钟九矿区岩体表现为舌状突出。

2 钟九铁矿床地质特征

2.1 矿体地质特征

矿区共圈定54个铁矿体，编号分别为①、②、③、…。其中①号为主矿体，各类铁矿石资源量6.35819×107t，TFe35.16%，占全矿区总资源量的98.52%。①号矿体主要赋存于火山岩与下伏含石膏碳酸盐建造和T2z与T2h间的不整合面上，受F1断裂控制，矿体稳定，连续好，规模大（图3）。

图3 钟九铁矿床3线剖面Figure 3.Line 3 profile across the Zhongjiu iron ore deposit

2.2 矿石特征

钟九铁矿矿石构造主要以浸染状为主，次为条带状（层纹状），极少量脉状及角砾状。浸染状构造：矿石以铁矿物和脉石矿物为主，磁铁矿、假象赤铁矿等呈稀疏浸染状分布，全铁品位一般在35%以下。条带状（层纹状）构造：局部细粒磁铁矿沿角岩、变火山碎屑沉积岩的层理残余交代形成条带状构造，伴生矿物有石英、钠长石和少量透闪石、磷灰石、绿泥石等。脉状构造：磁铁矿、假象赤铁矿、赤铁矿呈细脉状浸染于脉石中，形成脉状构造。脉状构造多与浸染状构造同时出现在矿石中。

钟九铁矿矿石结构主要为晶粒状结构，次为交代假象结构，少数为磁铁矿—钛铁矿固溶体分离的网格状结构[4]。粒状结构：磁铁矿呈半自形-自形晶粒状单晶均匀分布。交代假象结构：磁铁矿原始晶形良好，粒径在0.05～0.3mm之间，经假象赤铁矿化、褐铁矿化后，大部分已发生变化，残留为细小不规则他形粒状，粒径均在0.05mm以下，部分为板状赤铁矿晶粒，应为演变产物。交代残余结构：磁铁矿以细小他形粒状作浸染状分布，粒径均小于0.01mm。

2.3 围岩蚀变特征

矿体上盘火山碎屑沉积岩中发生了强烈的接触变质作用，上部为浅色蚀变带,主要以钠长石、金云母等浅色矿物蚀变为主；下部（靠近矿体）为深色蚀变带，主要以绿泥石、透辉石等深色矿物蚀变为主（图4）。

图4 钟九铁矿床4线蚀变分带图Figure 4.Line 4 alteration zonation of the Zhongjiu iron ore deposit

3 钟九铁矿床成因分析

3.1 成矿物质来源

以下从三个方面进行分析讨论：

（1）来自于地壳深处残余岩浆分异的含铁热水溶液，即深部岩浆房中分异的富铁的岩浆热液。

（2）作为“矿源层”的黄马青组提供的铁质，包括赋矿层段被铁质交代前原有含铁量和受碱质交代发生退色蚀变析出的铁质。

（3）来源于岩体本身副矿物磁铁矿和铁镁矿物。矿区内经钠化作用的岩石含铁量普遍降低，其降低部分加入岩浆期后溶液成为部分铁质来源。

3.2 成矿物质的运移与沉淀

F1、F2两断裂构造为本矿区重要的导浆导矿构造，作为铁质主要来源的岩浆期后含铁热液，由下往上侵入到钟姑背斜轴部后顺层贯入与“矿源层”中的偏碱性的高温含铁络合物溶液混合，形成成矿热液。随着温度降低，这种含铁络合物下渗，当到达富Ca、Mg层段（三叠系中统周冲村组的含石膏碳酸盐建造）时，受“沉淀剂”作用，而形成铁矿石。