龙塘沿铁矿区角砾岩地质特征及形成机制探讨

梁增辉，张军强

（五矿矿业控股有限公司，安徽 合肥 230088）

地质岩石类型中，角砾状结构岩石是一种常见岩石结构类型，其分类尚不系统，可按地质作用与成岩连续性分为：原生构造角砾状结构岩石，如火山角砾岩；成岩后期改造为角砾状构造岩石，如构造角砾岩；以及在热液或熔浆贯入成岩过程中，界面间成岩的贯入脉体角砾岩、滑塌滑脱角砾岩、隐爆角砾岩等。

角砾岩的角砾成分代表着早期成岩岩石类型，角砾的形状、大小、分选、排列方式等与角砾的胶结物成分是判断角砾岩成因的重要根据。通过确定角砾岩的形成时间和形成机制，进而可以判断相关矿床的成因和形成过程。现代矿床学与找矿勘探学中重点提出的结构面成矿理论，更是将其作为重点研究对象。据统计，角砾岩与热液成矿关系密切，80%以上的金属矿床中均存在不同类型的角砾岩，因此角砾岩被视为热液矿床中分布最为广泛的岩石结构。因此，角砾岩是地质学家、矿床学家研究的重点。

1 矿床地质背景

龙塘沿矿区位于芜湖市鸠江区沈巷镇境内，大地构造位置属扬子准地台下扬子台坳、沿江拱断褶带之安庆凹断褶束，宁芜繁两个中生代火山盆地接壤部位西缘。除第四系覆盖层外，该区出露的地层为中生界三叠系中统徐家山组和黄马青组，这两套地层呈整合接触关系。赋矿地层主要为徐家山组，下部以浅灰、灰白色白云质灰岩、灰质白云岩、硬石膏白云岩为主，顶部有一薄层～中厚层灰绿色钙质泥岩或泥灰岩。区内主要为一背斜构造，系裕汤复背斜次一级金龙背斜，核部地层为三叠系中统徐家山组，两翼为黄马青组。背斜轴部位于矿区南部，随下部岩浆岩顶面的隆起和凹陷，地层产状有相应变化。矿体主要产于背斜的北西翼[1]。

矿体空间分布主要受岩凹构造控制，主矿体主要赋存于钠质石英闪长岩与徐家山组接触带附近，平面投影图上呈近似等轴状，纵剖面上呈“V”型，形态为一卷曲透镜体。目前已发现37个矿体，矿体总体走向北东，沿走向波褶起伏较大，向岩凹中心内倾，倾向北西，倾角一般10°～30°，最大53°。

矿体顶板围岩为阳起石钠长石角岩、钠长石角岩、白云质大理岩，底板为钠质石英闪长岩、阳起石钠长石角岩，角砾岩。金属矿物主要有磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿；非金属矿物主要有透闪石、阳起石、方解石、黑云母。

2 角砾岩的基本特征

龙塘沿矿区角砾岩较为发育，特征明显，通过巷道揭露的角砾岩宏观特征，结合角砾岩胶结物镜下鉴定特征，提出角砾岩胶结物为混染岩化岩石[2-5]。

2.1 角砾岩的角砾宏观构造特征

矿区内矿体接触带部位角砾岩较为发育，特别是在构造发育处，如复式背斜轴部或岩凹部位，角砾岩尤为发育，向凹缘、岩凸急剧变薄以致消失。

角砾岩发育在闪长岩与矿体之间，闪长岩类一般呈完整岩体结构，主要岩性为燕山晚期中酸偏碱性“钠质石英闪长岩类杂岩体”，主矿体为块状、稠密浸染状、条带状浸染状结构磁铁矿石，具有完整岩体结构。靠近闪长岩体一端，角砾岩的角砾成分由顶板徐家山组地层岩石和少量岩体成分组成，而靠近矿体一端，角砾岩的角砾成分由主矿体磁铁矿矿石、顶板徐家山组地层和少量岩体成分组成，越靠近矿体，角砾岩发育越不明显，只见局部发育少量角砾岩，角砾岩成分主要为徐家山组地层。

角砾混杂，但形状有所差异，一般磁铁矿矿石呈浑圆状、圆状，而徐家山组大理岩、白云岩、粉砂岩呈不规则棱角状。

磁铁矿角砾发育带较为相对集中，角砾砾径差异较大，最大磁铁矿角砾粒径大于1米，附近粒径多在几十厘米左右，而在靠近磁铁矿大角砾边缘位置，徐家山组地层的砂岩角砾具有平行磁铁矿边缘排列特征，似香肠构造断开，边缘薄层状大理岩呈不规则的韧性变形（见图1，照片及素描图）。

图1 磁铁矿角砾边缘粉砂岩香肠状构造排列

相对较小的磁铁矿角砾多为条带状构造，边缘发育细小徐家山组岩石角砾，而一般远离磁铁矿角砾的主要成分为徐家山组各种岩性角砾岩，其角砾大小一般在1cm~3cm，小者在1mm~3mm，大者20cm~40cm，棱角明显。

徐家山组角砾岩大部分是由徐家山组的浅色大理岩、白云岩、粉砂岩为主，胶结物为灰绿色，而磁铁矿角砾颜色为灰黑色、绿黑色，呈浸染状条带状构造，其颜色与胶结物颜色接近，且胶结物具有一定的片状结构构造或似定向流动构造，界线不太明显，但是在镜下岩矿鉴定显示较为清楚。因为胶结物的特征是角砾岩成因的关键，根据手标本接触带胶结物的野外地质特征及镜下岩矿鉴定特征，确定该接触带胶结物为混染岩特征。

2.2 角砾岩的镜下特征

角砾岩的角砾成分有磁铁矿、大理岩、白云岩、粉砂岩。

磁铁矿：自形半自形粒状或不规则集合体，单偏光和正交偏光镜下均不透明，与透明矿物呈相间条带状分布。一般磁铁矿含量10%～30%，局部高达45%，手标本磁性明显。透明矿物主要为金云母、方解石，围绕磁铁矿发育。金云母呈长柱状片状，单偏光下白色与浅淡绿色多色性，具有干涉色彩条，正交镜下平行消光，一组解理极完全，三级～四级干涉色，围绕磁铁矿颗粒发育，含量一般在20%～30%。方解石呈自形粒状，两组完全解理夹角近60°，闪突起明显，高级白干涉色，含量一般在30%～40%。

大理岩、白云岩等碳酸盐：灰白色、浅粉白色，块状构造。镜下呈自形粒状结构，一般粒径0.05mm～0.1mm，边界清楚高突起，闪突明显，高级白干涉色，菱形两组解理完全夹角60°。

粉砂岩：灰白色、浅粉白色，微层理，交错斜层理发育，中厚层状构造。镜下呈它形粒状，一般粒径0.005mm～0.05mm，边缘局部粒径集中增大至0.1mm～0.3mm，为重结晶粒径增大。干净，低正突起，没有解理，一级灰白～一级黄白，含量80%～90%，钙质胶结。

胶结物：为混染岩，由辉石残斑和粗晶体集合组成早期熔岩结晶体团粒，边缘围绕细粒斜长角闪岩或斑状斜长闪长玢岩，或浅色矿物和暗色矿物分异集中呈球粒等，构成混染岩化岩石结构（详见标本镜下照片）。

图2 混合岩在角砾岩中充当胶结物

3 角砾岩的成因

矿区角砾岩中粗大角砾仍为围岩或磁铁矿结构构造，胶结物中细小角砾粉砂岩发育似胶结结构、似角岩结构，而早期岩浆质发聚晶结构及斑杂构造，胶结物中角闪石含量占55%以上，斜长石含量占40%左右，石英少量，残留辉石残斑。

研究表明岩浆与围岩接触，吸收部分围岩成分，岩浆被围岩所混染，称为同化混染作用，这种作用形成的一系列岩石命名为混染岩。同化混染作用产物的一般特征为：似胶结结构、似角岩结构、聚晶结构及斑杂构造等特征。

根据同化混染作用产物的一般特征，判定矿区角砾岩胶结物为混染岩结构，即该角砾岩是同源岩浆分异分期结晶，后期岩浆混染围岩角砾，并与早期岩浆结晶体形成角砾岩胶结物的混染结构构造。而角砾岩因围岩角砾含量一般较多，角砾状结构明显，只是胶结物具有混染岩结构特点，因此，根据岩石定名原则，矿区角砾岩确定为混染质角砾岩，再根据混染岩定名特征，将矿区内进一步确定闪长混染质角砾岩。

4 角砾岩的形成机制

角砾岩的胶结物具有混染岩形成的复杂性，反应了矿区铁矿床成因的复杂性。区域显示，龙塘沿铁矿发育在中基性～中性闪长岩侵入三叠系中统徐家山组和黄马青组接触带上。闪长岩直接穿切侵蚀徐家山组中下部大套白云岩地层，与顶部灰绿色粉砂岩、甚至黄马青组紫色粉砂岩地层接触，符合接触交代型和热接触变质型铁矿成因特征，尽管矿区内围岩表现为角岩特征，但是其接触交代过程应该是在矿床形成中发生，之后被进一步岩浆上升侵蚀，达到徐家山组顶部形成热接触变质型铁矿状态，然而仍保持主要角岩围岩特征。在这一过程中，闪长岩又分期分异上升侵入，早期岩浆分异析离铁质并与早期侵入白云质地层发生接触交代作用，富集成铁矿体，后期岩浆穿插于接触带中，将铁矿体边缘分支及地层捕掳，局部发生滑塌形成角砾状结构岩石，后期岩浆发生混染作用，形成闪长质混染质滑塌角砾岩。

由角砾岩胶结物判断，具有闪长质混染特征的岩石为热接触变质交代型铁矿的内接触带，而达到角岩和发生角岩化的围岩为外接触带。

5 结论

（1）龙塘沿铁矿区角砾岩虽然表现出原地破裂特征，角砾棱角分明，但胶结物成因复杂，不是脆性断裂构造角砾岩和简单的热液胶结，而是同源岩浆分异分期结晶混染胶结的闪长质混染质滑塌角砾岩。

（2）角砾岩的形成过程包含着矿床成因信息，更为热接触变质型铁矿的内外接触带划分提供标志，详查报告中提出角砾岩发育为该矿区找矿标志之一，通过本次工作，进一步验证了该结论。

（3）混染化作用不仅成为角砾岩中胶结物，同时还胶结其他岩石矿物形成角砾岩，也存在单独成岩的混染岩化闪长岩。由于本次分析针对的位置较为单一，对于整个矿区局限性较大，应在下一步工作中继续强化该方面的研究。