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湖北大冶铁矿成矿特征及控矿因素分析

湖北大冶铁矿地质特征及控矿因素分析 (一)区域地质概述
(1)区域地质特征
鄂东南地区在大地构造位置上,处于淮阳山字型构造前弧西侧与新华夏系构造体系(以梁 子湖北北东向断裂带和大磨山—鄂城隆起带为主)的复合地段。大致与传统构造区划的下扬子 褶皱带西部大冶复式向斜构造部位相当。 区内西南角大磨山一带有元古界板溪群及震旦纪地层零星出露。古生界和中生界及中下 三叠世地层广泛分布于本区,除志留系、泥盆系为一套砂页岩建造外,其余均为碳酸岩建造,夹 有少量碎屑岩及煤层。上三叠及其后的中生代地层分布于本区北部和西部。西部梁子湖一带 中生代断陷盆地广泛分布侏罗纪砂页岩及白垩纪中酸性、中基性火山岩建造。新生界为陆相 红色碎屑岩堆积。主要分布于长江沿岸及梁子湖、大冶湖盆地附近。岩浆岩主要为燕山期, 与铜铁矿产有关的多期侵入的中酸性复式岩体、规模大小不等,有三十多个,其中主要的自 北向南依次有鄂城、铁山、金山店、阳新、灵乡、殷祖六大岩体,同时还有铜山口、丰山洞、 阮家湾等许多小岩体分布。

(2)地层
矿区内出露的地层主要为三叠系下统大冶群,其次为二叠系上统大隆组和龙潭组。大冶 群碳酸盐类岩石在铁山火车站以北,由于燕山期铁山岩体的改造而不同程度变质为大理岩。 由于多次区域构造变动,特别是铁山岩体侵入时热力和动力等因素的作用,在大理岩中形成 复杂的摺叠层,造成标志层不清,地层层序不明。但矿区地层区内与区外的地层完全可以对 比,即他们的大部分均属下三叠统大冶群,次为上二叠统的大隆组与龙潭组。由于矿区内变 质岩系地层中未见到古生物化石,所以在地层对比中主要依据的是变质前后的岩性特征、组 合特点、残存的原岩结构与构造标志(如缝合线,层理度等) 。

(3)岩浆岩
铁山岩体东西长 24 公里,南北宽 5 公里左右,面积约 120 平方公里,成北西-南东纺锤 形。经前人 76 年 1:5 万铁山幅地质测量确认,铁山岩体是燕山期多次岩浆活动侵入形成的 复式岩体。 矿床范围内出露的岩浆岩有四种岩浆岩,属铁山侵入体南缘中段部分,根据野外穿插关 系和间接证据、适当参考同位素年龄数值确定上述四种岩浆岩形成顺序自早而晚为:中细粒含 石英闪长岩、黑云母透辉石闪长岩、正长闪长岩和斑状含石英闪长岩。前者属燕山早期,后 三者属燕山中期产物。此外还有少数晚期岩脉如云斜煌斑岩、闪长玢岩等。 鄂东南地区岩浆活动在燕山期达到顶峰,既有岩浆侵入,又有火山喷发,并显示多期次 活动的特点。岩体多为复式岩体,岩体出露面积相差很大,多呈椭圆形、圆形、纺锤状、长 条状、不规则状。鄂东南矿集区内的六大侵入体为由北向南为鄂城侵入体、铁山侵入体、金 山店侵入体、灵乡侵入体、阳新侵入体、殷祖侵入体。 本区的火山岩在金牛盆地最为发育,火山活动的特点为喷发间歇期短而多,脉动性强并 伴有多层碎屑岩沉积,自下而上分别为马架山组、灵乡组、大寺组和太和组。马架山组以大

量的流纹质火山碎屑岩为主,含少量珍珠岩和流纹岩;灵乡组以碎屑沉积岩为主,上部含少量 的玄武岩和玄武质安山岩;大寺组广泛分布于金牛盆地内,面积约 180km2,下部为安山岩、珍 珠岩和玄武岩,上部为流纹岩、珍珠岩和流纹质凝灰岩。太和组以碎屑砂岩沉积为主,火山 熔岩较少。金牛盆地火山岩具有流纹岩一中基性岩一流纹岩和玄武岩的演化特征。

(二)矿床地质特征
大冶铁山矿床是一个以铁为主,铜为辅,伴有多种有具有综合利用价值的益组分、而有 害杂质含量较低的综合矿床。其中铁品位最高 70%,最低 20%,一般 50%-60%,平均 53%;铜品 位最高达 12%,最低 0.1%,一般 0.2%-1%,平均 0.58%。可以回收利用的有益伴生组份有 Co、 Au、Ag,其它尚有 Mn、V、Ti、Cr,有害杂质除 S 外,其它 As、P、Zn 等含量较低。矿床由六 大矿体组成,自西向东分别为铁门坎、龙洞、尖林山、象鼻山、狮子山和尖山矿体,总长约 4300 米。除尖林山矿体为盲矿体外,其余各矿体均出露地表。他们之间除铁门坎矿体与龙洞 矿体因断层错开不联系外,其余矿体是相互连接的。 围岩蚀变:主要有矽卡岩化、金云母化、钠长石化、方柱石化、绿帘石化及碳酸盐化等。 矿石成分:主要的金属矿物有磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、黄铜矿,镍黄铁矿,磁黄铁矿 及黄铁矿等,矿石中Co+Ni > 0.2%,Cu = 0.84%,TFe = 57.94%,同时含磷、硫低,为自 熔型矿石,Co 与Cu 可综合利用;主要脉石矿物有:透辉石、石榴石、透闪石、金云母等。 鄂东南地区成矿地质条件优越,矿产资源富集,种类多样,储量巨大。 黑色金属矿产以铁矿为主,以程潮铁矿、大冶铁矿、灵乡铁矿、金山店铁矿为代表,其 次为金、银、钨、钥、锑等矿产;有色金属矿产以铜矿为主,以大冶铜绿山铜矿、铜山口铜矿、 阳新封山洞铜矿为代表;贵金属矿产主要为金矿,以阳新鸡笼山金矿为代表;稀有、稀土金属 和分散元素矿产有黄石狮子山银矿;非金属矿产有硒、磅、硫、磷、石膏、萤石、硅灰石等; 能源矿产主要为黄石煤田;地热资源有著名的咸宁温泉地热田。按成因划分,鄂东南地区的矿 床主要有: 气水热液型矿床:含矿侵入体为富碱高钾的中酸性岩,以闪长岩、石英闪长岩、石英正长 闪长岩、花岗岩为主,多为复式岩体,以气液充填交代成矿方式为主,在规模较大的侵入体 与碳酸盐岩的接触带上形成矽卡岩型矿床,如鄂州程潮铁矿床,大冶铁山铁矿床,大冶灵乡 铁矿床。 斑岩型、斑岩一矽卡岩复合型矿床:矿化带主要受 NWW、NNE 和近 EW 向深断裂控制,含矿 岩体受断裂及褶皱构造的联合控制,含矿侵入体为花岗闪长(斑)岩、石英闪长岩、石英正长 闪长岩。在这些浅成小侵入体与硅铝质围岩或碳酸盐岩的接触带上,形成斑岩型或斑岩一矽 卡岩型复合型矿床,如大冶铜山口铜矿床。 沉积一热液改造型矿床:以黄梅铁矿为代表,矿床主要形成一于燕山期之前,赋矿地层主 要为石炭系,矿石成分以菱铁矿、褐铁矿为主。矿体受后期断裂破坏和热液改造。

(三)矿体地质特征
矿体总体呈似层状,赋存于正接触带中,产状基本与矿体接触带吻合,走向 NWW,除龙洞 矿体倾向 SW 外,其他矿体总体倾向有变化,一般上都倾向 NE,深部转向 SW,转折范围在 72

米—-200 米间,矿体倾角变化较大,有的地段近于水平,如尖山林地段;有的地段近于直立, 如狮子山西段; 一般在 30°-80°之间。 矿体走向长度在 360-872 米之间; 最大斜深在 550 米, 最小 20 米,一般 100-400 米间;厚度最大 180 米,最小 10 米,一般 30-80 米。矿体接触面 形态、断裂、接触热动力变质构造和岩体冷凝收缩裂隙构造的复合构造控制,其形态在不同 地段有较大差异,有岩脉、透镜状、囊状等。在接触面形态较为规整的岩体的凹凸部位与卷 曲背斜的转折端相复合的地段,如尖林山、象鼻山地段,矿体厚大缓平,多呈透镜状;在陡 倾斜的接触带部位,接触面较为规则断裂控制明显,影响深度大,相应的矿体产状陡直延伸 也最大,呈脉状产出,如狮子山中段、龙洞地段、铁门坎中段等;在岩体接触面形态变化较 大,接触面走向与地层走向斜交的地段,矿体形态十分复杂,多呈囊状等不规则形态产出, 如尖林山东段;在主接触带断裂所派生的 NW 向次生断裂中,则呈脉状矿体产出,如狮子山大 理岩中分枝矿体。 矿床分氧化与原生两带, 氧化带以赤铁矿-褐铁矿矿石为主, 氧化深度一般在地表以下 100 米,原生带物质成分复杂,根据其矿物组合及结构构造特征分为磁铁矿矿石和磁铁矿-赤铁矿 -菱铁矿矿石(简称混合矿) 。 该矿床矿石矿物组成较为复杂,仅原生带矿物就达四十余种。矿石以块状构造、细粒它 形结构和交代残余结构广泛发育为特征,并有多种其他结构构造发育。

(三)控矿因素分析
包括成矿5要素和矿质富集作用;
成矿 5 要素:包括成矿物质来源、介质(运输工具) 、能量、通道、沉淀场所。 (1)成矿物质来源;主要来至上地幔或地壳发生部分熔融的岩浆汇集的矿质元素和三叠 大冶群碳酸盐层。成矿物质来源与岩浆源密切相关,成矿岩浆属于幔源安山玄武质熔浆与地 壳熔融所产生的同熔型混合熔浆源,成矿物质主要源自岩浆,成矿流体具有初始混合岩浆水 性质。 (2)介质(运输工具) ;岩浆和岩浆热液。 (3)能量;主要是上地幔或地壳发生部分熔融的岩浆汇集的能量,来至放射元素的衰变。 (4)通道;在矿床的附近发育有梁子湖凹 陷带的断裂,且该地区褶皱发育。迭加在接触 带上的NWW向张性断裂倾向北及其派生的NW向断裂(倾向南)控制了该区矿体形态和产状,平面 上矿体呈X形,剖面上呈V字形。 第一种:接触交代(矽卡岩)。较长时间以来,许多地质工作者持此观点,并把铁山矿床 写在教科书_匕作为矽卡岩矿床的典型实例之一。该观点认为,矿床主要形成在燕山期中酸性 杂岩体与三盛系大冶群碳酸盐岩接触带上或其附近,为气化一热液交代作用所形成。与矽卡 兴有密切的生成联系。此观点提出的主要依据是:(1)矿体产在中酸性侵入体与中、下三叠统 碳酸盐岩接触带上或其附近,接触带构造控矿明显。(2)矿床具有典型的矽卡岩矿物组合。矿 床规模与矽卡岩化发育强度和广度呈正比。(3)矿石中可见到明显的交代成矿现象。(4)矿体 与有关侵入休的同位素年龄基本一致,矿体与岩体中所含微量元素情况基本相同。接触交代 成因观点虽然有较多的地质依据和理论依据。但随着矿床地质研究的深入,有不少地质现象 是该观点所不能解释的。例如(1)矿体规模并不完全决定于矽卡岩发育程度,即有些情况下有 矽卡岩没有矿或有矿没有矽卡岩。(2)矿床不仅与地层岩性有关,而且受一定层位控布{。据

统计鄂东98%以上的铁矿储量赋存于中、下三叠统中的矽卡岩矿床中。该区从寒武系至二益系 碳酸盐岩广泛发育,但当它们与燕山期中酸性侵入体接触时很少成矿。 第二种:矿浆。该观点认为大冶铁山铁矿主要是由来自上地慢的,富含挥发分的矿浆贯 入而成。矿浆观点的主要依据是:(1)主矿体与围岩的界线清楚而截然,无浸染状矿石带。接 触面常呈梯坎状,为矿浆追踪几组裂阶和层而贯入而成。有的矿体呈脉状穿插于闪长岩体中。 大理岩中的矿沐,!到岩蚀变很弱。(2)有多孔状矿石。(3)有以磁铁矿为胶结物的角砾状矿石。 角砾主要为闪长岩,呈板条状或棱角状。板条状角砾有时排列规则、有时素乱,有密有稀, 可见矿浆流动现象。(4)爆裂法测温表明磁铁矿形成在300一470℃,530一590℃两个高温区。 第三种:热液改造。该观点认为中、下三叠统中有同生沉积的菱铁矿层或其它富铁碳酸 盐岩层,矿床的形成是由于上升的岩浆或火成岩体对上述地层强烈作用的结果。热液改造观 点提出的主要依据有:(1)据现有矿床坑计,82%以上的矿床集中于中、下三叠世地层中。(2) 矿休主要呈石中,菱铁矿的斑块被磁铁矿包围。在磁铁矿晶粒中广泛分布有菱铁矿及碳酸盐 矿物残余,层状、似层状,产状与地层产状基本一致。(3)花斑状磁铁矿一菱铁矿矿说明磁铁 矿形成于菱铁矿之后。(4)在矿体的某些部位可见菱铁矿层与大理岩呈整齐的接触关系,接触 面没有熔蚀和蚀变现象,说明菱铁矿是沉积形成的。 第四种:火山成矿。该观点认为鄂东大冶式铁矿是由三叠海相火山的喷溢和沉积作用形 成的。火山成矿观点的主要依据有:(1)岩浆岩体呈层状于三叠系中,且与地层产状一致。(2) 矿床呈层状、似层状直接盖在三叠系之上,且碳酸盐岩地层无明显交代蚀变。


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