鄂东南张福山—柯家山地区铁矿地质特征及找矿方向探讨

李傲竹， 阮业东， 程 普， 杨栩玥， 钟石玉， 胡庆福， 雷 霖， 王 磊， 郑瑞瑞

(1.湖北省自然资源厅 矿产资源储量评审中心，湖北 武汉 430071; 2.湖北省地质局 第一地质大队，湖北 大冶 435100；3.湖北省空间规划研究院，湖北 武汉 430060; 4.湖北省地质调查院，湖北 武汉 430034；5.湖北省自然资源厅，湖北 武汉 430071; 6.湖北省地质科学研究院，湖北 武汉 430034)

鄂东南矿集区位于长江中下游铜铁金成矿带西段，是中国矽卡岩型铁铜矿的集中分布区，成矿地质条件优越，一直是地质界关注的热点地区之一[1-6]。该区矽卡岩型铁矿床以程潮、铁山、张福山等大型铁矿床为代表[7]，矿石以磁铁矿矿石为主，具有品位富、组分多和易选冶等特点。近年来，地勘单位加大了张福山、柯家山铁矿床深部及外围找矿力度，取得一些重要找矿进展。张福山—柯家山地区成矿地质条件良好，找矿潜力较大，但工作程度相对较低，因此亟需开展成矿规律总结和找矿方向探讨。本研究基于最新找矿勘查成果资料，总结张福山—柯家山地区铁矿成矿规律，探讨下一步找矿方向，以期为该区铁矿勘查工作提供有益思路。

1 区域地质背景

鄂东南矿集区位于扬子克拉通北缘(图1)，北邻大别超高压变质带，被常州—阳新断裂、襄樊—广济断裂和麻城—团风断裂等区域性深大断裂所围限，最主要的控矿构造为NWW向褶皱和断裂[9]。区内地层发育较齐全，除下—中泥盆统、下石炭统缺失外，古生界—新生界地层均有出露，其中下三叠统大冶组碳酸盐岩与铜铁矿关系最为密切[10]。区内岩浆岩十分发育，出露面积约占全区总面积的23%，其中侵入岩包括鄂城、铁山、金山店、灵乡、阳新、殷祖六大岩体(图1)和100多个小岩体[11]，多为多期次、共侵入通道的中酸性复式杂岩体，与铜铁金关系极为密切[12]。

图1 鄂东南地区地质简图(据参考文献[8]修改)Fig.1 Geological map of Southeast Hubei

区内矿产资源丰富，受基底和深大断裂控制，具有北铁南铜、西铁东铜的矿产分布格局[13]，南部因分布江南式基底而在局部发育钨钼矿。北部铁矿区主要为鄂城、铁山、金山店、灵乡等岩体分布区，岩体与围岩接触带主要发育铁矿体，少量伴生铜铁矿体。南部铜矿区主要为阳新、殷祖、铜山口、丰山洞等岩体分布区，岩体与围岩接触带主要发育铜矿体，少量伴生铁矿体，未见单独产出的铁矿体。

2 研究区地质特征

研究区位于湖北省大冶市西北，地处鄂东南矿集区金山店铁矿田，沿金山店岩体南缘接触带发育张福山、余华寺、李万隆等多个矽卡岩型铁矿床，具有优越的成矿地质条件。张福山铁矿床东侧区域的成矿地质条件与其类似，但工作程度较低，具备一定的找矿潜力。

研究区位于大冶复向斜北翼，总体上为一单斜构造，地层倾向SSW，倾角45°～85°。区内断裂较发育，以NWW向纵向断裂和近SN向横向断裂为主(图2)，其中纵向断裂主要发育于接触带部位，形成复杂的接触断裂复合构造，构成本区主要运矿和储矿构造。

图2 张福山—柯家山地区地质简图Fig.2 Generalized geologic map of Zhangfushan-Kejiashan area

研究区南部为地层分布区，主要出露中—上三叠统蒲圻组紫红色粉砂岩及页岩，其次为中三叠统(白云质)大理岩。前者近接触带部位普遍发生角岩化，局部为矽卡岩化，虽不利于交代成矿，但由于其位于矿体上盘，对矿液聚集起到良好的屏蔽作用；后者主要沿接触带零星分布，岩石富含镁质和膏盐成分，常交代形成以透辉石、金云母为主要成分的矽卡岩，是该区主要的赋矿围岩。

岩浆岩主要分布于研究区北部，岩性以石英闪长岩为主。岩体接触带附近常发育磁铁矿化、矽卡岩化、碳酸盐化、绿泥石化等热液蚀变，与成矿关系最为密切。

3 典型矿床地质特征

3.1 张福山铁矿床

张福山铁矿床为大型接触交代型矿床，大致呈NWW向带状展布于东西长约2 700 m、南北宽约400 m的范围内。矿体受近EW向接触断裂复合构造控制，赋存于石英闪长岩与大冶组大理岩或角岩接触带上(图3)，倾向162°～216°，倾角42°～89°。矿区共探明130个大小不一的矿体，其中规模较大的矿体为Ⅰ、Ⅱ、Ⅱ-1、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、06、07、08、09、10、11号矿体，其矿石储量占矿区探明总储量的90%以上。矿体及其上下盘广泛发育矽卡岩化、碳酸盐化、透辉石化、硬石膏化、金云母化、绿泥石化和黄铁矿化等围岩蚀变。矿石矿物主要为磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿，少量为赤铁矿和菱铁矿等。矿石结构主要为微细粒半自形结构(粒径0.03～1.5 mm，一般为0.03～0.45 mm)，次为碎裂结构、交代残余结构[14]。矿石构造主要为块状、浸染状、粉状构造，次为角砾状、斑块状或斑杂状、条带状构造。

图3 张福山矿区地质简图(a)和勘探线剖面图(b)(据参考文献[14])Fig.3 Geological map (a) and exploration line profile (b) of Zhangfushan iron mining area

Ⅰ、Ⅱ号矿体为矿区规模最大的两个矿体。Ⅰ号矿体产于岩体南缘接触带，主要受岩体与大冶组地层接触构造、层间滑动破碎带控制，控制标高+110～-1 300 m，倾向172°～203°，倾角61°～85°。该矿体形态较简单，平面上呈条带状，剖面上呈脉状，边缘有时出现分叉。Ⅱ号矿体位于Ⅰ号矿体东侧15～120 m，产于F3断层北盘蒲圻组与大冶组地层分界线附近，受岩体与大冶组地层接触构造、层间滑动破碎带等因素控制，控制标高+70～-900 m，长1 020 m，倾向172°～214°，倾角42°～86°，上陡下缓(-400 m标高以上倾角平均为79°，-400 m标高以下倾角平均为49°)。该矿体明显向133°方向侧伏，侧伏角为67°。该矿体形态较 Ⅰ 号矿体复杂，具东厚西薄、上薄下厚的变化特征，平面上呈脉状、半月状(向岩体内凸)或透镜状，剖面上呈脉状、不规则透镜状，边缘具分支复合现象。

3.2 柯家山铁矿床

柯家山铁矿床为小型接触交代型矿床，大致呈NWW向条带状展布于东西长约400 m、南北宽约300 m的范围内。矿体产于岩体与围岩接触带或岩体内部捕掳体中(图4)，产状较为稳定，倾向190°左右，倾角30°～40°。矿体形态较规则，呈透镜状、似层状，在平面和剖面上呈雁列式排列，矿体长100～140 m，宽135～310 m，一般厚8～20 m，自西向东有变薄的趋势。矿区内共查明主要矿体11个、小矿体18个。矿石类型有3种，即块状磁铁矿矿石、浸染状磁铁矿矿石和矽卡岩磁铁矿矿石，其中以浸染状磁铁矿矿石为主。矿石矿物主要为磁铁矿，脉石矿物主要为透辉石，次为绿泥石、金云母、碳酸盐矿物等，少见石膏。矿石主要为细—中粒结构，块状、浸染状、斑状构造。

图4 柯家山铁矿床勘探线剖面图(据参考文献[16])Fig.4 Profile of exploration line in Kejiashan iron deposit

矿区内Ⅰ、Ⅱ号矿体规模较大。Ⅰ号矿体位于56#勘探线附近，赋存标高-480～-710 m，走向100°～280°，倾向S，倾角40°左右。该矿体形态较规则，总体呈扁条状，在平面上呈东西窄南北宽的鸭蛋状，剖面上呈透镜状，东西长150 m，斜深360 m，平均厚12 m。该矿体产于石英闪长岩的断裂中，上盘局部出现磁铁矿化金云母矽卡岩，下盘一般未遭受蚀变。Ⅱ号矿体同样分布于56#勘探线附近，居于 Ⅰ 号矿体之上，赋存标高-410～-625 m，走向100°～280°，倾向S，倾角40°左右。该矿体形态呈较规则的扁条体，东西长150 m，斜深335 m，厚0.35～9.82 m，平均厚5.65 m。该矿体产在石英闪长岩裂隙或围岩捕掳体中，上下盘围岩普遍发育方柱石化蚀变，仅在矿体头部上盘发育磁铁矿化金云母矽卡岩。

3.3 大垴山铁矿床

大垴山铁矿床位于金山店岩体南缘接触带，主要受控于接触带构造和捕掳体构造，而发育于蒲圻组和嘉陵江组地层中的断裂构造与成矿的关系也较为密切。矿区发育3个矿体，编号分别为21、551、552，赋存标高+56～-35 m，长178 m，斜深103 m，厚0.88～31.62 m，平均厚10.38 m。区内围岩蚀变较强烈，近接触带部分广泛发育矽卡岩化、硅化、碳酸盐化、黄铁矿化等蚀变，其中矽卡岩化与成矿关系更为密切。矿石矿物主要为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿，脉石矿物主要为金云母、透辉石、石榴石，次为绿泥石、石英、绿帘石、透闪石等。矿石结构主要为半自形粒状结构，次为格状、残余结构。矿石构造常见块状、浸染状、条带状、粉状构造。

矿区内21号矿体规模较大，该矿体分布于54#-56#勘探线间，走向NEE，倾向S，倾角55°。矿体在平面上呈戟状，东西两端及深部均有分支复合现象；在剖面上呈透镜状、脉状，长178 m，斜深103 m，厚0.88～31.62 m，平均厚10.38 m。矿体顶、底板围岩主要为正长闪长岩，局部为矽卡岩、角岩，普遍发育透辉石化、方柱石化强蚀变。

4 成矿规律

4.1 矿化时空分布特征

区内铁矿床(点)在空间上集中成带，大致呈NWW向带状展布，矿体主要受地层及近EW向接触断裂复合构造控制，赋存于岩体与围岩接触带或岩体内的捕掳体中。以往研究表明，张福山铁矿床矽卡岩中榍石U-Pb年龄为(130.4±1.2)～(129.5±1.1) Ma，金云母40Ar-39Ar年龄为(131.6±1.2) Ma[15]，与金山店岩体石英闪长岩的锆石U-Pb年龄133～127 Ma[17]相近，表明张福山铁矿床成矿与金山店岩体有直接关系。

4.2 控矿因素

(1) 岩浆岩。测年结果表明金山店岩体为该区铁矿的成矿母岩，铁矿床及矿体均围绕该岩体成群成带分布，或赋存于岩体与围岩接触带及其附近，或赋存于岩体内的捕掳体中，矿化强度和蚀变从岩体到围岩逐渐变弱。岩体与围岩接触带是物理化学条件急剧变化位置，有利于矿质的聚集和沉淀成矿。

(2) 地层。区内铁矿体产于中酸性侵入体与碳酸盐岩围岩接触带及其附近，与成矿关系密切的地层为下三叠统大冶组、下—中三叠统嘉陵江组和中三叠统蒲圻组，其他层位少有矿体产出。以嘉陵江组为例，该地层为典型的含膏盐地层，在金山店岩体南缘铁矿成矿过程中起到关键作用[18]，促进了铁质的析出和沉淀。

(3) 构造。金山店岩体受金山店—陶港深大断裂控制，呈NWW向延展分布，同时围绕金山店岩体形成的李万隆、张福山、柯家山铁矿床均呈NWW向串珠状分布，表明NWW向构造为控岩控矿构造。同时各矿体主要受NWW向次级断裂与接触带构造的复合构造控制，在走向、倾向上具尖灭再现、侧列再现特征，特别是陡倾斜的微弯曲的接触断裂复合构造更有利于成矿。

4.3 找矿标志

(1) 地质标志。有利的地层、构造、岩浆岩及围岩蚀变都是良好的找矿标志。金山店石英闪长岩体为研究区的成矿母岩，石英闪长岩是有利的岩浆岩标志。赋矿围岩主要为下三叠统大冶组、下—中三叠统嘉陵江组和中三叠统蒲圻组，特别是碳酸盐岩地层，是有利的地层标志。铁矿体产于该岩体与碳酸盐岩围岩接触带及其附近，接触带构造，特别是NWW向断裂与接触带构成的复合构造带是有利的构造标志。矿体及接触带普遍发育矽卡岩化、碳酸盐化、黄铁矿化、磁铁矿化等蚀变，其中矽卡岩化大理岩可作为本区铁矿重要的围岩蚀变找矿标志。

(2) 物探异常标志。金山店岩体的航磁异常显示近EW向展布特征(图5)，多数铁矿体所在的接触带位于正负磁异常的转换部位(磁异常零等值线部位)。航磁异常带由西到东分成3个强正异常区，分别对应张福山、柯家山和张敬简矿区。因此△T正异常部位是有利的成矿地段。

图5 金山店地区1∶1万航磁ΔT磁异常等值线图Fig.5 1∶10 000 aeromagnetic ΔT magnetic anomaly contour map in Jinshandian area

5 找矿方向探讨

5.1 张福山深部

张福山铁矿床的矿体赋存于石英闪长岩与下—中三叠统粉砂(页)岩及碳酸盐岩接触带及其附近，以Ⅰ、Ⅱ号矿体规模较大，沿走向和倾向具尖灭再现规律。Ⅰ号矿体从3#勘探线向东稳定延伸至44#勘探线，在罗同仁、朱家山一带因矿体尖灭而出现空白区，而后重新出现矿化，表明Ⅰ号矿体东部未得到控制。近期在张福山矿区44#勘探线上施工了钻孔ZK4416，于深部-900 m位置成功见矿(图6)，证实Ⅰ号矿体沿倾向具尖灭再现特点，也说明矿区深部仍然具有巨大的找矿潜力。目前张福山铁矿床Ⅰ号矿体东部及其深部未得到有效控制，需要继续投入找矿工作，有望进一步扩大该矿床规模。

5.2 张福山—柯家山衔接段

柯家山铁矿床位于张福山铁矿床东部，前者58#勘探线距后者44#勘探线仅1.32 km，目前找矿勘查工作发现其矿体多产于岩体内捕掳体或岩体破碎带中，而产于主接触带的矿体规模不大。以58#勘探线为例(图7)，ZK583-ZK589全部见矿，说明矿体沿倾向方向延伸稳定；ZK5801在-800 m左右揭露到隐伏的嘉陵江组大理岩地层和主接触带，说明主接触带延伸稳定，但遗憾的是该钻孔于1 070 m终孔，未揭露到矿体。根据柯家山铁矿床的成矿特点来看，铁矿体多产出于岩体内的捕掳体中，推测ZK5801还未揭露到主要含矿地质体便已终孔，预计ZK5801在-1 300 m左右可见与ZK589类似的铁矿体(图7)。柯家山铁矿床与张福山铁矿床具有类似的成矿地质条件，有寻找产于主接触带的矿体的潜力，尽管ZK5801未发现主接触带矿体，但ZK589和ZK5801之间未有工程控制，相当于一处“空白区”，此处有见矿可能性。同时由张福山—柯家山地区磁异常等值线平面图(图8)可知，柯家山铁矿床的磁异常特征与张福山铁矿床相似，磁异常等值线向南部突出呈弧形，可能反映了南倾的深部铁矿体的叠加影响，暗示研究区南部存在产于深部主接触带的铁矿体。

图6 张福山矿区44#勘探线剖面图Fig.6 Profile of No.44 exploration line in Zhangfushan mining area

图7 柯家山矿区58#勘探线剖面图Fig.7 Profile of No.58 exploration line in Kejiashan mining area

图8 张福山—柯家山地区磁异常等值线平面图Fig.8 The magnetic anomaly contour map of Zhangfushan-Kejiashan area

5.3 大垴山地区

受工作手段的限制，大垴山地区的找矿勘查工作明显投入不足，目前仅通过槽探和1个浅钻(CK551，斜深103.17 m)对矿体进行十分有限的控制(图9)，矿体走向、倾向方向是否存在较厚大矿体，还无法给出答案。地表调查发现一人工采坑内的岩体普遍发育较强的矽卡岩化，局部见磁铁矿化和赤铁矿化。同时物探资料显示，该区浅部发育较规则的低磁异常，该异常位于张福山、柯家山铁矿带的连接部位，表明深部具有寻找类似铁矿体的潜力。因此建议加大大垴山地区的勘查力度，沿矿体走向、倾向方向进行追索。

图9 大垴山矿区55#勘探线剖面图Fig.9 Profile of No.55 exploration line in Danaoshan mining area

6 结论

张福山—柯家山地区成矿地质条件良好，已发现张福山、柯家山等小型规模以上铁矿床，矿体呈脉状、似层状、透镜状赋存于金山店石英闪长岩体与碳酸盐岩地层正接触带及附近内外接触带中，金山店岩体提供了主要成矿物质和热源，接触带及内部裂隙提供了成矿空间。在分析该区成矿地质条件、控矿因素及找矿标志基础上，提出张福山深部、柯家山—张福山衔接段、大垴山地区为该区有利的找矿方向。