赣西宁乡式铁矿的成矿环境与矿床成因

张纪助

（江西乌石山矿业有限公司，江西 吉安 343400）

我国社会的发展，正逐步向开发矿产资源的方向转变，其中以铁矿的储量最为广博，占总铁矿资源的九分之一，主要分布于鄂、滇、黔、桂、赣、冀、皖等省份，以宁乡式铁矿与宣龙式铁矿居多。宣龙式铁矿早在寒武纪时代就已经成矿，成矿时间较早，矿产类型较多，主要位于燕山凹陷地带，与内蒙古相邻[1]。而宁乡式铁矿，在泥盆纪时代才开始成矿，成矿时间较晚，主要分布于鄂、赣、黔等南方地区。本文将着重对赣西宁乡式铁矿的成矿环境与矿床成因进行研究。据调查表明，宁乡式铁矿的储存量在38.4亿吨，占我国总铁矿量的75%左右，专家预测未来的宁乡式铁矿含量将会达到成百上千亿吨。其中以赣西矿床为重中之重。赣西铁矿为赣西地区的主要发展方向，作为该地区的经济命脉，赣西宁乡式铁矿的开采活动一直备受瞩目。赣西宁乡铁矿以乌石山铁矿为主，主要位于永新县内，总面积在4.5万公顷左右，占宁乡式铁矿总量的一半以上。乌石山铁矿的地点东西方向位于麻石岭，南北方向位于南东冀，此矿区的东西方向与南北方向属于复合归并关系。但就目前的情况来看，宣龙式铁矿的开发利用率更佳，而宁乡式铁矿的开发利用率稍差。因此，本文研究宁乡式铁矿的成矿环境与矿床成因，旨在将赣西宁乡式铁矿的开发利用率逐步提高。

1 赣西乌石山铁矿概况

赣西宁乡式铁矿主要以乌石山铁矿为主，其矿区位于永新县文竹镇境内，在县内的NNS方向330°，距离该矿区越30000m，坐标约为113°58′00″，26° 58′ 00″[2]。乌石山铁矿区的主体构造在东西方向的麻石岭西部区域，南北方向在南东冀斜翼，呈复合归并角度。由于乌石山矿区的成矿时间在泥盆纪时代，所以其地层主要以泥盆系地层为主，石炭系地层为辅，综合白垩系地层共同组成。因此，矿物主要是铁矿，其余矿物为锡矿，两种矿产分为上下两层，全程2800m，可见范围约1300m，整个矿区呈层状、似层状，以及产状，相当于褶皱构造，是极易形成铁矿的构造，东西方向的矿区构造与产状之间的倾角在10°～30°之间，南北方向的矿区构造与产状之间的倾角在25°～35°之间，各个层状构造的厚度分别在1.50m与1.65m左右。矿层中各化学组成部分如表1所示。

表1 矿物成分

如表1所示，乌石山矿区的铁矿产主要包括，Fe2O3、FeCO3、FeO(OH)·nH2O、TFe、Al2O3、SiO2、CaO、P、S、Mn、Al2O3等 ；矿石主要为绿泥石、石英、白云石等。其中，在以上的铁矿产中，铁的品位不同，在上层矿区，铁的品位较好，平均在50%以上，下层矿区的铁品位适中，平均在45%以上，有害元素磷的含量仅在0.5%以下，硫的含量在0.04%以下。在开采宁乡式铁矿后，主要用于工业，制成酸性高磷低硫的铁矿物，分为富铁与贫铁两种品位。此外，该矿区的气候环境特征以大气降水为主，成矿条件分为简单、中等、复杂等三种类型。赣西宁乡式铁矿的环境较为简单，属于中等类型的矿床。

2 赣西宁乡式铁矿的成矿环境

赣西宁乡式铁矿以Fe2CO3为主，在氧化较少、碳酸盐较少的环境下成矿，因此，矿产本身的氧化可能性较低[3]。在海水的拍打运动下，此矿区多形成Fe2CO3与绿泥石，并且，在海水的压力下，Fe2CO3会更容易结晶，进而沉积得到赤铁矿，沉积得到的赤铁矿品位更好，富化更明显。同时经历了分离、凝固、结晶等作用，会产生轻微的变质作用，使铁矿的品位更佳。在海水的侵蚀下，该矿区的成矿环境如下图1所示。

图1 赣西宁乡式铁矿成矿环境

如图1所示，在铁矿开采伊始，矿源属于富集阶段，赣西宁乡式铁矿是泥盆纪晚期发现的，而晚期泥盆纪是晚于石炭纪阶段的，在石炭纪阶段，海水对该地区的不断侵蚀，造成了泥盆纪。因此，赣西宁乡式铁矿主要是海水侵蚀作用形成的，来自陆地源头，止于海水边缘，在垂直方向中处于砂岩的阶段，并不断向粉砂岩、泥沙岩，以及泥灰岩的方向变化；在水平方向中，经过陆源碎屑与CaCO3等碳酸盐的相互化学作用下，铁矿逐渐形成，并进入岩石的底部。

本文研究赣西宁乡式铁矿的成矿环境受到泥盆纪海水的侵蚀作用，在矿区内的出露主体，以CLY细结晶为主，微晶质灰岩为辅，局部还存在铁矿石膏层、黑泥层，与下层矿区相互结合，极易成矿。此外，赣西宁乡式铁矿还存在D3×1（锡矿山组）、D3（麻山组）、D3c（嶂岽组），三者通过D3×1相互联结，形成密不可分的地形，与成矿关系极大，D3为细层状，内含大量泥浆，粉砂岩；D3c为厚层状，其内含有大量云母成分，属于粗粒石英砂岩。D3、D3c均为成矿创造了价值。受此影响，矿区内的岩浆岩发育不完全，矿层中的D3×1中的褐色粗粉砂岩、细砂岩、泥岩等矿物局部含有黄铁矿成分，在底部更易形成品位更高级的赤铁矿（Fe2CO3）；中部呈灰色，除了细砂岩与泥岩之外，还存在海百合茎，呈紫红色，更易出现赤铁矿；下部呈灰白色，局部可见绿泥岩，是不易形成赤铁矿的区域。赣西铁矿在经过一段时间的海水运动、地壳运动后，逐渐产生了变质岩，与绿泥岩相互挤压，使铁含量进一步富集，促进了铁矿的产生。此外，矿区在褶皱带附近，具有南向多层次，北向稍平缓的特点，因此褶皱带发育得很完全，进一步加快了成矿时间。

3 矿床成因

3.1 地形因素

赣西宁乡式铁矿在晚期泥盆纪出现，地处一手指状的海湾，东临华夏古陆，西至古湘东半岛，北靠江南古陆，属于三面着陆的海湾，海水从南向侵袭。由于海湾内部的岛屿、水系隆起，导致海底凹凸不平，形成湾脊与沉积层。在古岛与沉积层之间的斜坡上，是Fe2CO3沉积较富集的地方，在近海岸的边缘较深区域，是成为FeCO2的主要地区，在湾脊与沉积层过渡区，是两种矿型混合的地区。乌石山铁矿是沉积于古井冈山岛屿沉积层过渡的旱地盆地中。通过海水的运动，造成了铁矿的两层分布。在上层矿石中主要以Fe2CO3为主，带有氧化的矿产有褐铁矿，一般情况下，上层铁矿中，Fe2CO3含量在75%～90%之间，褐铁矿的含量在10%～25%之间。而下层矿石中以FeCO2为主，少许盐类矿物为辅，FeCO2含量在65%左右，盐类矿物含量在35%左右，两层铁矿中含铁量较高，离不开地形因素的影响。

3.2 岩性因素

除了地形因素会对矿床产生影响之外，本文进一步分析岩性因素这种空间特征的影响效果。在铁矿床中分布着较多的细碎屑岩，属于细砂岩向粗砂岩过渡，比如，乌石山铁矿层中，粗砂岩含量较高，过渡过程相对稳定，工业意义较大。由于矿层中受到岩性因素的影响，矿石结构以赤铁矿为主，通过隐晶微粒结构向球粒结构过渡，形成铁质块状构造，再经由风化等作用形成网状结构。因此，在岩性因素的影响下，铁矿石的品位稍高，FeCO2的平均品位在54.93%左右，属于富铁矿，并且其品位变化系数在17.6%～27.61%之间，说明其矿层的含铁量较均匀，像是P、S这类的有害物质较少，属于可开采的标准之内。因此，岩性因素对于成矿的影响较大。

3.3 地壳振动因素

上文中岩性因素的规律性，一直受到地壳震动因素的影响。由于泥盆纪时代的地壳运动分为三种，第I旋回运动、第II旋回运动、第III旋回运动，此三种旋回运动又可以分布成三个小旋回运动，将含铁岩石均分在三个小旋回运动中，在地壳统一沉降运动过程中，在三个小旋回运动中形成规律式振动，使其逐渐适应地壳运动的模式，而后直接将含铁岩石放入地壳运动中，形成工业矿层。本文认为，赣西宁乡式铁矿矿床成因与地壳运动因素关系最为密切，受到地壳运动的不断挤压、摩擦等作用，又经过长时间的风化作用，逐渐形成比较富集的铁矿，再由海水运动将其带到海湾深处，逐渐形成宁乡式铁矿。除此之外，地壳振动因素也控制着周围的气候环境，使铁矿附近的气候、海水动力、相关酸碱度等环境，更适宜铁矿的沉积与形成。

4 结语

通过上文的论述，本文认为，宁乡式铁矿的开发利用率可能与矿区的成矿环境与矿床成因的了解程度有关，由于宁乡式铁矿的成矿时间较晚，相关开采人员对大部分矿石的认识度不够，对矿床的成因与环境了解不充分，导致很多矿石不能被有效地利用。基于此，本文以赣西为例，研究赣西宁乡式铁矿的成矿环境与矿床成因。通过对赣西矿区概况的分析，研究其成矿环境与矿床成因，旨在提高宁乡式铁矿的开采效率，与矿物的合理利用率。为宁乡式铁矿的开采提供研究方向。