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湖北钢制单层床品牌排行榜 湖北省红安县华河萤石矿床

更新:2023年10月05日 20:02 好一点

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湖北大冶铁山铁(铜)矿床

大冶 式铁矿是我国重要的矽卡岩型富铁矿床,分布于湖北省东南部大冶鄂城一带。铁山矿区为本区最主要的铁矿床,早在古代就已开采, 新中国成立 后,在20世纪50年代初期,原地质部429地质队曾进行过较详细的勘探工作。目前,它是 武钢 主要的铁矿石供应基地之一。

作者等曾于1962~1964年和20世纪80年代初两次对本矿区进行过较深入详细的研究,在 岩浆 岩岩石学、交代岩岩石学、矿物学、地球化学、接触交代作用和成矿作用等方面取得了较系统的资料,首次在我国提出了矽卡岩型铁矿床中碱质交代对铁质活化富集的重要作用,指出碱质交代和挥发组分是该类铁矿的重要找矿标志。

(一)成矿区域地质背景

1.区域构造

鄂东南地区在大地构造位置上隶属于 扬子 准地台下扬子台褶带。它的北边是中朝准地台伏牛-大别台背斜,旧称淮阳地盾,属 秦岭 褶皱带东段,南部为江南古陆,而大冶式铁矿分区为 古生代 —三叠纪坳陷带,是地幔上隆和地壳结构较薄弱的部位,这种部位易遭受后期构造活化和深部岩浆的上侵。

区域构造和卫星影像资料表明,区内北部下扬子坳陷褶皱和淮阳地盾之间有一组近东西向和北西向深大断裂,可能属切割上地幔的深大断裂,在 印支 -燕山运动时形成一组北北东向的大型深断裂带和近东西向褶皱,促使早期形成的北西西向和北西向断裂带复活。这一系列复杂构造断裂带的交叉,不仅控制了继承性坳陷盆地的发生和发展,同时控制了区内中性和中酸性岩体的就位和铁、铜矿床分布(裴荣富等,1985)。

2.区域地层

区内出露的地层自老至新有:

志留系富池组页岩,厚约300m。

泥盆系五通组砂岩和石英岩,厚100~120m。

中晚石炭世灰岩、白云质灰岩,90~250m。

二叠纪 泥质灰岩和页岩,约300m。

早三叠举哪世大冶灰岩:下部以灰岩为主;上部为灰岩、白云质灰岩和白云岩,夹石膏层,350m。

上三叠统 蒲圻 砂页岩,200m。

侏罗纪 砂页岩,夹煤层,400m。

白垩纪 中酸性火山凝灰岩和砂页岩,750m。

铁矿化在上述各时代和不同岩性的围岩中均有发现,但统计表明,将近90%的铁(铜)矿储量都集中在三叠系(中)下统的碳酸盐岩岩层和侵入体接触带,其次是石炭二叠系碳酸盐岩岩层(7%~8%),说明碳酸盐岩石的存在,有利于铁(铜)矿的沉淀富集。

3.区域岩浆岩

区内沿北北东-南南西方向等距地分布着燕山期鄂城、铁山、金山店和灵乡4个岩体,前三者出露长轴均为北西西向,灵乡岩体则呈北东向延展。此外,在灵乡岩体的东南部还有殷祖和阳新两个较大的侵入体产出。铁(铜)矿床均产于上述岩体的接触带(图14-5)。

本区岩浆活动和成矿作用具有多期性的特点,大体可分为3期:

燕山期早期( 同位素 年龄165~140Ma):形成灵乡、殷祖、阳新和铁山等中酸性岩体。铁山矿床铁矿石中金云母为149~132Ma(K-Ar法),而大广山铁铜矿床磁悄拆铁矿石中的金云母为140Ma(K-Ar法),基本上反映了这个成矿期的时代。

燕山期中期(145~132Ma):主要形成鄂城、金山店等与铁矿化有关的富碱闪长岩-石英二长岩类侵入体。

燕山期晚期(132~90Ma):在火山盆地内部形成王豹山闪长岩体和鄂城侵入体内部的花岗斑岩岩脉。

岩浆活动自早到晚有从中偏基性向中酸性或酸性演化的趋势。其中铁山岩体演化最明显,伴生矿床的规模也最大。在岩石化学成分上,这种演化反映为SiO 2 逐渐增多,而CaO,MgO,FeO+Fe 2 O 3 ,含量渐趋减少,K 2 O和Na 2 O的变化则不明显。岩浆分异和演化不好的岩体(如殷祖岩体),含矿性较差。

(二)矿床地质特征

铁山矿床位于铁山背斜的北翼。矿体赋存于铁山侵入体南缘中段闪长岩类与三叠纪灰岩的接触带。

1.控矿围岩岩性

矿区内出露地层以中下三叠统大冶灰岩为主,次为二叠纪硅质页岩。中下三叠统大冶灰岩,由下而上按其岩性可分为3层:①灰黑色薄层泥质灰岩与页岩互层,该层在接触带附近变为条带状石榴子石透辉石大理岩;②灰黑色中厚层纯灰岩;③含少量白云质(MgO1.5%~5%)厚层灰岩,中夹数层厚20~30m的灰质白云岩(MgO15%~18%)。第3层为铁山矿床主要成矿围岩,相当于嘉陵江组层位。上述碳酸盐岩围岩受岩浆侵入影响,受到接触热变质作用,均不同程度地遭到大理岩化。

图14-5 大冶地区侵入体和铁矿分布略图

2.侵入体岩相和岩石化学特征

铁山岩体是由石英闪长岩、正长闪正运码长岩(二长闪长岩)、闪长岩和花岗闪长岩等组成的多次侵入的中偏酸偏碱性侵入杂岩。各岩性分布具有一定规律性,自中心向边缘呈环状分布。

1)中心部分:由斑状花岗闪长岩组成,出露面积约6km 2 。岩石为浅灰—肉红色,不等粒斑状结构,内部相斑晶相对较大,边缘相为细斑结构。斑晶为条纹长石和钾长石,后者具卡氏双晶。斜长石(An 13~21 )粒径1~3mm,常被条纹长石所交代,石英呈他形粒状,粒径0.4~2mm,分布于斑晶之间。暗色矿物主要为角闪石,含少量黑云母。副矿物有磷灰石、榍石、磁铁矿和锆石。

2)过渡部分:正长闪长岩和石英二长闪长岩,是岩体的主要岩相,其结构由内向外从粗中粒渐变为细粒,且具流线构造。岩石由更长石、条纹长石和角闪石组成,含少量黑云母、透辉石,副矿物有磷灰石、磁铁矿、榍石等。

3)边缘部分:由石英闪长岩、斑状石英闪长岩和黑云母辉石闪长岩等组成。石英闪长岩和斑状石英闪长岩外表灰白色至浅灰色,分布于岩体南部。岩石或多或少显示斑状结构,斑晶主要由斜长石,其次为角闪石组成,粒度0.5~3mm。基质主要由斜长石组成,含一定量条纹长石和石英。斜长石经电子探针分析结果,其成分为An 14.2~39.9 ,即主要属更长石,局部为中长石。部分斜长石显示环带结构。

应用X光粉晶衍射法、红外吸收光谱法和光学法较系统地测定了斜长石的结构状态。从而可以得出岩浆结晶作用中斜长石成分和结构状态的变化规律:

岩石中斜长石内核的基性程度较高,An在26~30之间,最高达An40左右,有序度多为0.6~0.8,个别为0.5。环带状斜长石外环的酸性程度增高,有序度也相应增高,大部在0.8~1.0之间,成分多小于An 25 ,最低可达An 15 左右。这说明在岩浆结晶作用晚期,形成了碱质含量很高的熔体相。

无环带的斜长石的成分大都在An 18~25 之间,有序度为0.8~1.0,与环带状斜长石外环部分较接近。基质中斜长石较酸性(An 17 ),有序度较低,矿物颗粒细小,说明基结晶是处于高温快速结晶状态的产物。

黑云母辉石闪长岩:主要分布于铁山岩体南缘尖山、狮子山和铁门坎矿段的地表。我们曾在尖山204m水平开采面上观察到黑云母辉石闪长岩侵入切穿石英闪长岩的现象,说明其生成比石英闪长岩要晚。岩石外表为绿灰色,中—细粒结构,主要组成矿物有斜长石(An 14~35 )、条纹长石、单斜辉石(透辉石-霓辉石的过渡系列)、黑云母,含少量石英和角闪石,常见的副矿物有榍石、磷灰石、磁铁矿、金红石和锆石等。

如前所述,铁山岩体是燕山期(同位素年龄128~165Ma)多次侵入的复式杂岩体。依各期侵入体的接触关系,参照同位素地质年龄资料,各类岩石的侵入顺序大致是:斑状含石英闪长岩、石英闪长岩→粗斑含石英闪长斑岩→黑云母辉石闪长岩→斑状花岗闪长岩。

铁山岩体不同岩石类型的岩石化学成分见表14-1。基于对铁山岩体150余个岩石化学分析资料的统计和详细岩相学研究,我们认为铁山岩体属富碱质的多阶段侵入杂岩,各期侵入岩岩石化学成分有循序演化的特点。岩系 皮克 指数为54.7,里特曼指数δ值介于3~6之间,表现出碱钙性岩系的特征。在查瓦里茨基岩石化学向量图解中,铁山岩体岩石投影点介于 黄石公园 与马洛斯-哈伊伍德自然组合之间,主要为埃特纳型,是一种与钙碱性岩系过渡的碱性岩系。各类岩石查瓦里茨基a值(每类岩石平均值)介于15.96~18.10之间,它不仅远高于相应戴里岩石的参数值,也大于胡受奚(1979)所划分的与铁矿有关的火成岩平均a值14.95,反映出铁山杂岩是富碱的岩浆体系。铁山杂岩a/c平均值变动于6.96~8.37,显示了岩石富碱贫钙的特点。岩体平均b值为4.92~11.29,燕山期早期侵入体为7.84~11.29,较戴里闪长岩低,略低于戴里的石英闪长岩。岩浆岩中低铁镁组分的特性,可视为我国与矽卡岩铁矿床有关岩浆岩的共同特征,可以作为一种重要的找矿标志。这可能与岩浆演化过程中铁质较多地转移到流体相,以及在蚀变过程中岩体中铁质活化迁移的双重作用有关。铁山杂岩体早期岩相属正常系列,而燕山期晚期侵入岩铝的含量增加,向铝过饱和方向转化。

表14-1 铁山侵入体主要岩类化学成分单位:%

分析者:中国地质科学院岩矿测试技术研究所。

通过不同侵入阶段的岩石岩相学和岩石化学特征的对比,可以看出,铁山杂岩是一个 硅酸 不饱和—弱过饱和的岩浆正常演化系列,表现早期阶段富Ca,Mg,燕山期早期的晚期阶段富Fe,Na,燕山期晚期阶段富Si,K,Na,Fe在燕山期早期的晚期阶段最高。铁山杂岩体具有高的Fe 3+ /Fe 2+ 值,反映出成岩过程中高的氧逸度环境,晚期岩体中Fe 2 O 3 /FeO值有所降低,这种特点决定了铁主要分布于氧化物相中,而晚期岩体中硅酸铁的比例有所增加。早期岩体具有高的Na/K值,而晚期岩体Na含量锐减,这可能促使钠在岩浆演化中在早期高温阶段就进入流体相,造成本区强烈的钠化。

3.矿体产状特征

铁山矿床共由6大矿体组成,自东向西依次为尖山、狮子山、象鼻山、尖林山、龙洞和铁门坎。它们均产于蚀变石英闪长岩、黑云母辉石闪长岩与大理岩或白云质大理岩的接触带,连绵全长约5000m(图14-6)。矿体形态变化较大,一般为似层状或透镜状,局部为囊状,后者是交代蚀变闪长岩中大理岩捕虏体的产物(图14-7,图14-8)。6大矿体中除龙洞矿体向南倾斜和尖林山矿体呈平卧状外,其他都向北北东倾斜,但在深部有的矿体又转向南倾斜。矿体沿倾斜长度多在100~450m不等,厚10~80m,局部可达180m。

图14-6 大冶铁山铁矿地质略图

图14-7 大冶铁山尖山矿体地质剖面(据赵一鸣等,1965)

图14-8 大冶铁山狮子山矿体地质剖面(据赵一鸣等,1965)

4.矿石类型和成矿系列

铁矿石的金属矿物主要为磁铁矿,次为赤铁矿、假像赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿,有少量斑铜矿、白铁矿、闪锌矿,在氧化带还有水针铁矿、孔雀石、铜蓝、辉铜矿、赤铜矿等。脉石矿物主要为绿色云母(含铁金云母)、透辉石(或次透辉石)、方解石、白云石、铁白云石和石英,局部有绿泥石、阳起石等。

矿石以致密块状构造为主,其次为浸染状和花斑状,局部见角砾状、条带状和多孔状构造。磁铁矿交代矽卡岩和大理岩、菱铁矿和金属硫化物交代磁铁矿的现象十分普遍,形成许多交代结构和构造。在象鼻山矿体中还见有多孔状磁铁矿石,孔洞中有少量绿色云母和黄铁矿,我们认为这类矿石应属于高温富挥发分的含铁流体充填在张开裂隙中的产物,因为接触交代作用并不完全排除在一定构造围岩条件下在不同热液作用阶段局部可能发生的充填作用。此外,在狮子山紧挨岩体处还可见到一角砾状磁铁贫矿带,宽一至数米,磁铁矿呈网脉穿插胶结被压碎的蚀变闪长岩角砾,角岩的棱角还十分清晰,说明矿石主要是以充填的方式生成的。

矿石化学成分的特点是富铁高硫,并伴生Cu,Co,Au,Ag等有益元素,可供综合利用。铁矿石平均含全铁53%左右,铜品位0.5%~0.7%,钴是以类质同像的形式赋存于黄铁矿中。

根据矿石的矿物组合、构造特征、产出地质部位及其所反映的生成条件,可大致划分以下5个矿床类型(表14-2),即①接触交代型含铜矽卡岩磁铁矿矿床;②高温气液充填型磁铁矿矿床;③高中温热液交代型含铜磁铁矿-菱铁矿矿床;④中低温热液充填型菱铁矿矿床;⑤风化淋滤型含铜褐铁矿矿床。其中以1,3类分布最广,是矿区内最重要的铁(铜)矿石。上述1~4类矿床形成于同一成矿期的不同成矿阶段,相互之间有密切的时空成因联系,组成一个与燕山期中偏酸性侵入杂岩有关的铁(铜)成矿系列。

表14-2 铁山矿田主要矿床类型及其特征

(三)矽卡岩类型、矿物成分和交代分带

铁山矿区矿体附近的闪长岩类和碳酸盐围岩均遭到强烈的接触交代作用和热液蚀变作用,形成各类矽卡岩、碱质交代岩和热液蚀变岩石。矽卡岩和碱质交代岩是接触交代作用阶段(矽卡岩阶段)的产物,其形成时间早于矿化作用,在空间上常具较明显的分带性。

热液蚀变岩往往叠加在上述两类交代岩之上,但更紧挨矿体,在形成时间上则和矿化十分接近。下面对各类矽卡岩的特征、矿物成分和交代分带现象分别进行描述:

(1)透辉石(次透辉石)矽卡岩

这是矿区内最重要的矽卡岩,主要分布于狮子山、尖山、龙洞等矿段的外接触带,并常被磁铁矿矿体所交代,局部也有在内接触带蚀变闪长岩中呈脉状产出的。在狮子山矿段,透辉石矽卡岩的分布均高于112m水平,呈透镜状和弯月形产出,厚度可达30~50m。在龙洞矿段,透辉石矽卡岩的分布亦不低于60m水平。由于上部矿体大多已被开采完,因此,目前在地表和采坑这类矽卡岩已很难见到。

辉石矽卡岩在上述矿段发育的原因,一方面可能是由于该地段接触带的大理岩含镁偏高。另一方面接触构造形式起重要作用,例如,狮子山矿段的辉石矽卡岩大多产于闪长岩的内凹处,即大理岩呈弧形突入闪长岩的部位。

透辉石矽卡岩外表为暗绿色,块状构造,细至中粒构造,主要由透辉石组成,含少量方解石、石榴子石、黄绿色角闪石、阳起石和绿色云母等。

对矿区内的单斜辉石经光性测定、化学分析和电子探针分析结果(表14-3),主要属透辉石,Hed 4.5~41.05 Joh 0.43~2.35 ,N g =1.071~1.736,N m =1.678~1.718,N p =1.670~1.710,2V(+)=56°~62°,C∧N g =39°~47°。部分产于蚀变闪长岩中的辉石含铝和钠偏高,消光角较大,C∧N g =48°~52°,属于透辉石和霓石的过渡种属———霓辉石。

表14-3 铁山矿区辉石化学成分

注:样品1~6为化学分析,分析者为中国地质科学院岩矿测试技术研究所;7~10为探针分析,分析者为黄进。

我们曾对狮子山矿体北缘不同水平标高透辉石矽卡岩中的辉石和尖山34线30孔内辉石磁铁矿矿石中的辉石进行过系统的折射率测定,N g =1.701~1.710,表明辉石的成分在空间上相对较稳定,变化不大,这说明本区外带辉石矽卡岩主要属于接触渗滤交代成因,而不是属于双交代成因的。因为双交代(扩散交代)成因的辉石矽卡岩,其矿物成分在垂直接触带方向应出现有规律的变化。另一方面,狮子山矿段的辉石比尖山矿段的辉石含铁率普遍要高一些,前者Hed 17~22 ,后者Hed 12~16 。这可能与不同矿段的矽卡岩化溶液中铁的化学位高低略有差异有关。

(2)闪长岩中的脉状或网脉状石榴子石-透辉石-方柱石矽卡岩及其旁侧的碱质交代岩

这类交代岩在铁山矿区分布较广,主要见于尖山、铁门坎和龙洞等矿段,在空间上和矿体关系极为密切,常在矿体附近闪长岩类内接触带产出。断裂裂隙构造对这类交代岩的控制十分明显,因此,主要形成一系列沿闪长岩类裂隙交代的矽卡岩脉或网脉。当交代作用强烈时,网脉连成一片,形成块状矽卡岩。

在尖山地表,通过我们详细地质填图结果,发现此种网脉矽卡岩化带有两条(图14-9):一条分布于35线附近,宽约50m,呈NE50°方向延伸,长300余米;第二条矽卡岩化带宽度较小,约25m,呈NW320°方向延伸,矽卡岩化强度相对较弱。在矽卡岩网脉带两侧的闪长岩均遭到不同程度的钾长石(条纹长石)化。

图14-9 铁山矿区尖山矿段矿化蚀变分布略图(据赵一鸣等,1965)

条纹长石交代斜长石的现象在尖山的矽卡岩脉旁侧闪长岩中十分发育,其形态也多种多样:

1)钾长石沿节理交代钠长石,交代作用较弱时,钠长石残留斑块状分布零星;交代强烈时变成条纹长石。

2)在高倍显微镜下观察,钠长石呈细小星点分布于钾长石中。

3)钠长石在钾长石中呈细纹状产出,细纹的分布方向与条纹和长石结的长轴方向垂直。当发育卡氏双晶时,钠长石细纹总是向双晶结合面两侧呈“人”字形分布,形成羽毛状结构。

4)钾长石沿斜长石的节理裂隙交代,形成港湾状、网脉状等各种形态。

方柱石矽卡岩脉外表蓝灰—绿灰色,组成矿物成分为方柱石、透辉石、钙铁榴石和榍石等,有时有少量黄铁矿、钠长石和葡萄石等晚期交代矿物。方柱石的化学成分见表14-4,按成分主要属于针柱石(Me 20.36~34.10 ,Ma 65.9~79.64 )。

表14-4 方柱石(1~4)和绿帘石(5~7)化学成分

方柱石交代斜长石、条纹长石或反条纹长石的现象在薄片中很常见,一般沿长石的节理裂隙呈枝杈状、不规则网脉状进行交代,然后逐渐扩大到整个长石晶体。

方柱石矽卡岩脉旁侧的碱质交代现象在不同矿段有所不同,在狮子山、铁门坎和龙洞等矿段主要发育钠长石化,伴有少量钾长石化,而尖山矿段则主要发育钾长石化,其次为钠长石化。出现钠化或钾化为主的原因似乎与闪长岩原岩的成分有一定联系,当原岩为石英闪长岩时一般发育钠长石化,当原岩是黑云母辉石闪长岩时,则主要发育钾长石化。

伴有钠长石化的矽卡岩分带在铁门坎矿段比较典型,通过地表和开采场的详细填图,自闪长岩至大理岩可以分出以下几个带(图8-1):

00 石英闪长岩

1 透辉石化钠长石化闪长岩,宽50~300m

2 网脉状方柱石化(伴有透辉石化、石榴子石化、绿帘石化)和钠长石化闪长岩,宽0~80m不等

3 石榴子石透辉石方柱石矽卡岩,宽0~50m

4 绿色云母透辉石磁铁矿

0 大理岩

(3)石榴子石矽卡岩

石榴子石矽卡岩是铁山矿区重要交代岩之一,按石榴子石的成分大致可以分为两大类:

一类是钙铝榴石矽卡岩:主要产于尖山矿段内带,呈脉状产出,和硅灰石、透辉石共生,属矽卡岩早期的渗滤交代产物。根据大量折光率的测定,石榴子石含7%~26%钙铁榴石分子。尖山矿体外接触带条带状透辉石-石榴子石大理岩中的石榴子石也属于此类。经电子探针分析,此种石榴子石成分为And 34.56 Gros 61.78 Sp+Pyr 3.65

第二类是钙铁榴石矽卡岩,以棕色为特征,常呈不规则脉状交代方柱石矽卡岩或透辉石矽卡岩,也有呈网脉状交代钠长石化闪长岩的。矿物成分特点是含较高的钙铁榴石分子(And 63~100 ),锰铝榴石分子很低(Sp 0.11~0.79 )。当钙铁榴石与晚期热液交代矿物———钠长石、绿泥石、方解石等伴生时,常有环带状结构,并具异常干涉色。

(4)脉状硅灰石-钙铝榴石-透辉石矽卡岩

这类矽卡岩脉仅见于尖山矿段离矿体稍远的网脉状矽卡岩带,外表一般为浅灰至灰白色,稍带浅绿和浅棕色。脉的宽度变化很大,狭者仅1~2cm,宽者可达数米。它们经常呈网脉沿闪长岩的裂隙交代产出,形成“角砾状”构造。

矽卡岩脉的矿物组成主要有硅灰石、钙铝榴石和透辉石,常具对称的分带现象,自闪长岩到矽卡岩脉的中心,一般可分成以下5个交代带:

00 黑云母辉石闪长岩

1 条纹长石化(或反条纹长石化)黑云母霓辉石闪长岩

2 平行的束状硅灰石带

3 致密细粒状钙铝榴石-透辉石-硅灰石带

4 透辉石(Di 18 )-钙铝榴石(And 20 Gros 80 )带

5 硅灰石中心带

(四)矽卡岩期后酸性淋滤阶段的热液交代产物

铁山矿区近矿闪长岩中除了矽卡岩化外,还发育各种热液交代现象,主要表现为绿色云母化、绿帘石化、阳起石、晚期钠长石化、碳酸盐化、绿泥石化和高岭石化等,它们往往叠加于矽卡岩、碱质交代岩或其他围岩之上,在空间上紧挨矿体分布,但其范围比碱质交代岩小,宽度一般为数米,局部达20~30m。在生成时间上大致相当于磁铁矿化的晚期或稍晚,大部属于酸性淋滤阶段的产物。

(1)绿色云母交代岩

这是铁山矿区最重要的近矿热液交代岩之一,广泛发育于矿体边部的内外带矽卡岩和蚀变闪长岩中,常呈网脉状沿矽卡岩或蚀变闪长岩的裂隙交代产出。绿色云母蚀变岩带的宽度一般为数米,决定于接触围岩岩性和裂隙发育强度。当近矿交代岩为方柱石矽卡岩或方柱石化钾(钠)长石化闪长岩时,绿色云母化最发育。与其共生的矿物有磁铁矿、方解石、透辉石、钠长石、阳起石和萤石等。

绿色云母外表为绿色,呈鳞片状*体,鳞片大小一般为0.2~0.5cm,局部较细,仅0.5mm左右。在薄片中云母的多色性显著,N g =N m 浓绿至淡绿色,N p —淡黄色,折光率普遍比金云母高,但低于黑云母:N g =1.589~1.613,N p =1.547~1.558,光轴角小(10°±),比重2.891~2.951。

沙勃宁(1985)曾指出,黑云母和金云母之间,按含铁度(fm)大小,应存在一个连续的系列,花岗岩、伟晶岩中的黑云母的fm一般大于35%,金云母fm通常低于15%,fm介于15%~35%之间的云母应属于含铁金云母类,铁山矿区的绿色云母按化学成分和折光率换算的总含铁度为15%~29%(表7-4),所以应属于含铁金云母。

(2)绿帘石交代岩

这类交代岩主要见于矿体边部的内矽卡岩或蚀变闪长岩中,如尖山、铁门坎等矿段。绿帘石常呈脉状产出,或为单矿物交代脉,或和钠长石、蓝绿色角闪岩、方解石、阳起石和黄铁矿等共生。

绿帘石为黄绿色柱状*体,N g =1.768,N m =1.752,N p =1.730,2V(-)=73°~79°其化学成分见表14-4。

蓝绿色角闪石常交代透辉石,C∧N g =30°,N g =1.694,N m =1.686,N p =1.674,属绿钙闪石类。阳起石一般呈纤维状*体,C∧N g =16°~20°,N g =1.635,N p =1.626。绿帘石的化学成分见表14-4。

湖北阳新县白云山铜矿床


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一、大地构造位置

白云山铜矿床位于扬子准地台下扬子台褶带大冶凹褶断束南部,殷组复背斜东部。

二、矿区地质

矿区位于黄姑山—犀牛山倒转背斜西端南翼和银山断裂破碎带北侧(图2-54)。

(一)地层

矿区出露地层主要是下志留统高家边组,在银山断裂以南出露有石炭系和三叠系大冶群部分地层。与成矿有关的主要是高家边组第三段(S 1 g 3 ),岩性是土黄色、黄褐色薄层状砂质页岩及粉砂质页岩,局部夹粉砂岩。由于受构造作用,岩层破碎,产状不稳定,变化大;岩层倾向一般为140°~220°,倾角35°~700,厚度约200m。

(二)构造

矿区内构造线主要呈NEE和NWW向展布,其间褶皱构造简单,断裂构造复杂,形成东西向的弧形挤压构造破碎带。

1.褶皱

黄姑山—犀牛山倒转背斜:展布于矿区北缘,核部为奥陶系地层,两翼为志留系,轴部北侧S倾,倾向SSE,倾角50°~65°。

银山—肖家湾倒转向斜,展布于矿区南缘,核部为大冶群第七段,北翼受银山断裂影响,产状变化较大,南翼正常,轴线为向南突出的弧形,轴面南倾,倾角东陡西缓。

2.断层及破碎带

银山断裂:分布于矿区南缘(图2-54),是本区主要的导岩导矿构造。断裂呈东西向展布,地貌上表现清楚,倾向170°~210°,倾角65°~80°。断层北翼为志留系,南翼东为三叠系,西段除三叠系外,尚有石炭、二叠系碳酸盐岩层。断层两侧角砾岩宽窄不一,呈糜棱岩或透镜体出现,角砾呈次棱角状和糜棱状,具定向排列,表明银山断裂为压扭性逆断层,断层中有含铜铁帽分布。

图2-54 湖北阳新白云山铜矿地质图 Fig.2-54 Geological map of Baiyunshan copper deposit,Yangxin,Hubei province

Q—第四系表土层;R—第三系东湖砾岩;T 1 dy 4 —T 1 dy 1 —三叠系下统大冶群第四段白云岩、第三段灰岩、第二段白云岩;第一段灰岩;C 2 h—石炭系黄龙灰岩;S 1 g 3 —下志留统高家边组三段砂质页岩及粉砂质页岩;S 1 g 2 —高家边组第二段砂质页岩夹粉砂质页岩;Br—破碎带;γδπ—花岗闪长斑岩

破碎带:破碎带有两条,分布于矿区中部和北部,其中以分布于矿区中部的第一破碎带最为重要。第一破碎带呈NWW向展布于矿区中部志留系高家边组第三段砂质页岩中,倾向南,倾角50°~750,破碎带宽60~180m,主要由破碎砂质页岩和花岗闪长斑岩构成,胶结物主要为泥质、砂质及铁质,晚期石英脉发育,硅化强。此破碎带直接裂嫌控制着白云山小岩体及铜矿化的产状、形态和规模。

(三)侵入岩

区内小岩体甚多,与白云山铜矿有关的是I号花岗闪长斑岩体,其特征如下:

形态产状:花岗闪长斑岩体呈不规则脉状断续出露,地表延长达900m,一般宽10~90m,在20线最宽达140m,倾向南,倾角50°~70°。肆悄手至22线向东侧伏,延伸全长达1200m。沿倾向在西段只有60m,东段可达400m。0m标高以下,岩体具分支、膨缩等现象。

岩体的矿物成分及岩石化学特征:岩石为浅灰或灰白色,蚀变后为灰绿、浅紫红色,变余斑状结构,基质为显微鳞片花岗变余结构。岩石中斑晶占20%~25%,主要由斜长石(假象)、运皮石英,次为角闪石(假象)、黑云母(假象)组成。基质主要由石英、斜长石、绢云母、高岭土、碳酸盐组成。w(Al 2 O 3 )>w(K 2 O+Na 2 O+CaO),为中偏酸性铝过饱和系列,SiO 2 含量54.81%~63.70%,岩体贫碱(K 2 O+Na 2 O含量为3.05%~4.658%),岩石的里特曼指数(δ)为0.45~1.17,Na 2 O远小于K 2 O。岩体普遍含铜,含量在0.1%左右。与斑岩铜矿床的岩石化学特征基本相符。

白云山花岗闪长斑岩K-Ar法同位素年龄129~122Ma,属燕山晚期侵入。

三、矿床地质

白云山铜矿床由23个矿体组成,矿体主要赋存于第一构造破碎带的I号岩体中,沿北西向和北西西向呈透镜状或脉状分布,为一隐伏的斑岩铜矿床(图2-55)。23个矿体中以I号矿体为主,其铜金属储量占矿床总储量的89%。

图2-55 白云山铜钼矿床剖面图 Fig.2-55 Exploratory section of Baiyunshan copper-molybdenum deposit

S 1 g 3 —下志留统高家边组下段;γδπ—花岗闪长斑岩;CuMo—铜钼矿体

(一)主矿体(即I号)特征

主矿体分布于矿区的10~24勘探线,赋存于岩体内及岩体与砂页岩的接触带附近。矿体走向在东段为NW向;西段为NWW向,倾向SW或SSW,倾角500~70°,矿体由NW向SE侧伏,矿体长约500m,沿倾向延深50~390m,厚度平均约43.91m,形态也较规则。矿体埋深20~430m,绝大部分赋存于0m标高以上,矿体厚度大(平均约43.91m)。

(二)矿石特征

矿石矿物成分:矿石中主要的金属矿物为黄铜矿、黄铁矿、褐铁矿、白铁矿;次为闪锌矿、辉钼矿、磁黄铁矿、辉铜矿、斑铜矿、铜蓝、黝铜矿、自然金、银金矿,脉石矿物主要为斜长石、石英、角闪石等。

矿石结构、构造:矿石有自形—他形晶粒状结构、胶状、环带、压碎和交代结构等。构造主要有浸染状、细脉浸染状构造,其次为团块状、蜂窝状构造。

矿石类型:矿床的矿石类型主要是含铜花岗闪长斑岩,其次为含铜砂质页岩。含铜花岗闪长斑岩矿石主要由黄铜矿、黄铁矿及斜长石、石英、绢云母组成。浸染状及团块状矿石矿化强烈,铜品位较富。矿石中Pb、Zn、WO 3 、Mo含量很低,金含量一般在0.1×10 -6 左右,w(Cu)/w(Au)值高达56875~110500。

矿石有益组分含量:主矿体单工程含铜品位0.402%~1.034%,剖面平均品位0.824%(如20线,图2-55),矿体平均品位0.768%。伴生有益组分为Au、Ag、S。Au(0.05~0.2)×10 -6 ,Ag(1~5)×10 -6 ,S分布较均匀,含量3.23%。

(三)围岩蚀变

矿床围岩蚀变种类繁多,主要有黄铁矿化、硅化、石英绢云母化,次为角岩化、碳酸盐化、绿泥石化等。

(四)矿床物化探异常特征

白云山矿床比较有效的物化探方法是:

自然电场法:—100mV等值线圈闭异常呈东西向,长750m,南北宽350m。异常内有两个—350mV的局部异常,东段的局部异常与主矿体赋存部位一致,极值反映矿体肥大部位,异常形态也与矿体吻合;西段局部异常虽有可能反映山地电场,但该异常伴有Cu、Mo、Ag、Zn原生晕组合异常及土壤中汞气和激电中梯装置的Ms异常,因此,该自电异常可能反映下伏的金属硫化物体。

激电异常:激电中梯和激电三极装置,在主矿体上方有异常反映,能确定矿化范围,但在有些地段(16~18线)M s 异常反映不明显。

化探异常:矿床的元素组合为Cu、Mo、W、Bi、Ag、Pb、Zn、As、Hg等。其中Cu、Mo、W的浓集系数均大于25,Bi大于700。次生异常浓度分级明显,形态规则,强度高,沿东西向断裂破碎带展布。在矿体上方及破碎带中见很好的汞气异常。土壤中汞气异常的背景值为17ng/m 3 ,衬度为10.77。原生异常的范围和强度略小。一般Mo、Ag、W反映斑岩体产出地段和铜矿体产出部位,Cu、Zn异常反映铜矿化范围。As异常主要发育在断裂破碎带和斑岩体侵入顶端部位。自岩体向外,元素具一定水平分带,即Mo、W→Ag、Cu、Zn→As→Hg。

综合分析钻孔原生晕剖面资料,Cu、Ag、Mo、W元素与斑岩体和矿体关系密切。铜晕内带包裹矿体,中带反映岩体及蚀变带。银晕内带包裹斑岩体,同时又在前缘上方的蚀变破碎带中出现。钨晕内带反映斑岩体产状,并延伸至岩、矿体尾缘以下。钼晕主要在岩、矿体下方的尾缘,与钨晕相近。锌晕发育于岩体上方及前缘破碎带中。砷、汞晕主要反映斑岩侵入体前缘和控矿破碎带。其他Bi、Mn、Co等异常也与矿体关系密切。

四、成矿条件及矿床成因

(一)流体包裹体特征

1.矿床中包裹体不发育,类型单一,主要为流体包裹体及纯液相包裹体,气相包裹体很少,未见子矿物包裹体和气液二氧化碳包裹体。包裹体的宿主矿物主要是石英,包裹体在岩石的石英斑晶中(一般4~6μm)呈星散状分布,穿插岩体石英细脉中(<1μm)的液体包裹体呈带群状及点群状分布。包裹体体积较小,反映了矿区气液活动的规模可能不大,影响到矿床形成的规模。

2.包裹体中液相成分及成矿流体性质

流体包裹体液相中含有Na + 、K + 、Ca 2+ 、Mg 2+ 等阳离子和F - 、Cl - 等阴离子。岩浆期后热液含 、K + 高,pH值显中性,矿化热液含Na + 、Ca 2+ ,pH值显中偏酸性。包裹体液相中[Na + ]/[K + ]值由岩体向矿体明显增高,表明由[K + ]高向[Na + ]高演化,有利于配合物的分解和矿质沉淀。同时由于包裹体液相成分矿化度不高,未见明显矿液沸腾现象。

3.成矿温度

包裹体的爆裂温度从岩体到围岩是366~321℃。黄铜矿的爆裂温度为250~280℃,属高到中温热液矿床。

4.矿床硫化物的硫同位素平均值δ 34 S为3.1‰,接近陨石硫同位素特征,表明成矿物质硫来自深源。

(二)矿床成因

从侵入岩的岩石化学特征和矿床地质特征分析,白云山铜矿床与典型的斑岩型铜矿床相比,其不同之处表现在岩体规模小,形态呈不规则的脉状产出。岩石属铝过饱和系列,碱值远小于8,Na 2 O含量远小于K 2 O,岩体的里特曼指数(δ)远小于3.3。矿化发生在脉状花岗闪长斑岩中,呈线状分布,属线型矿化。矿床的规模小,矿化不均匀,围岩蚀变分带不明显。与鄂东南复合型斑岩铜矿床相比,本矿床钼含量低,w(Cu)/w(Au)及w(Cu)/w(Ag)值大,岩石类型单一,矿物成分简单,显示本矿区为单一斑岩型铜矿床特征。矿化形成温度与斑岩铜矿相符。因此,本矿床为高-中温热液斑岩型铜矿床。

五、找矿标志

地质标志:近东西向断裂破碎带控制含矿岩体,铜矿化主要产在上部岩体的侵入端缘及边部破碎砂、页岩中,地表石英绢云母化、钾化、硅化并存。

地球物理标志:在地表局部显弱磁、低重异常。自电、激电异常明显,基本反映含矿斑岩体和矿化范围,呈面状或环带状沿近东西向控岩控矿断裂破碎带展布。断面上激电异常反映蚀变带及矿化体的范围,矿体和斑岩处于低电阻率异常中。

地球化学标志:不同化探方法均能圈出局部地球化学异常。异常浓度分级明显,形态规则,范围大于岩体,强度较高。一般Cu、Zn异常控制矿化范围,Mo、Ag异常与矿体赋存部位吻合较好。侵入体端缘及断裂带上方,汞气异常明显。

据“八五”国家攻关项目研究,拟定白云山式铜矿床综合找矿模型(表2-42)。

表2-42 白云山式铜矿床综合找矿模型 Table 2-42 Comprehensive qxploration model for Baiyunshan-type copper deposit

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一、大地构造单元

矿区属扬子准蔽悉圆地台下扬子台褶带,为古生代—中生代三叠纪的坳陷带,是地幔上隆和地壳结构较薄弱的部位。

二、矿区地质

(一)地层

矿区内出露地层以中下三叠统大冶灰岩为主,次为二叠纪硅质页岩。中下三叠统大冶灰岩,由下而上按其岩性可分为三层:

(1)灰黑色薄层泥质灰岩与页岩互层,该层在接触带附近变为条带状石榴子石透辉石大理岩;

(2)灰黑色中厚层纯灰岩;

(3)含少量白云质(MgO 1.5%~5%)厚层灰岩,中夹数层厚约2030m的灰质白云岩(MgO 15%~18%)。第3层为铁山矿床主要成矿围岩,相当于嘉陵江组层位。上述碳酸盐围岩受岩浆侵入影响,发生接触热变质作用,不同程度地遭到大理岩化。

(二)构造

矿区的主体褶皱构造为铁山背斜,轴向NWW,由一系列次级褶皱组成。由于断裂的破坏和侵入体的热动力作用,使褶皱形态复杂化,总的看来,南翼倾角较缓,北翼较陡,并由局部倒转和被后期NNE向褶皱叠加的现象(图2-119)。铁山矿床位于该复式背斜的北翼。断裂主要有两组,一组为NW—NNW向,具有多期活动的特点,以压性和压扭性为主,复合在铁山岩体南缘接触带的NW向断裂控制了铁山矿床矿体的展布。另一组断裂为NNE向,主要为压性,形成时间晚于NW—NNW向断裂,对矿体的控*用也较弱。此外还有NE向和NEE向断裂。

图2-119 大冶铁山铁铜矿床地质略图 Fig.2-119 Schematic Geological map of Tieshan Iron-Copper Deposit,Daye

1—大理岩;2—白云质大理岩;3—条带状透辉石石榴子石大理岩;4—含角页岩条带之大理岩;5—含石英闪长岩;6—含黑云母辉石闪长岩;7—透辉石夕卡岩;8—铁(铜)矿体;9—铁锰矿体

(三)侵入岩

铁山岩*于保安复式背斜和碧石渡向斜公共翼上,受NWW向和NE向断裂控制,沿下三叠统大冶群和上三叠统蒲圻群界面侵入(中统陆老地层被岩体侵入占据),呈NWW向展布,长约27km,宽4~8km,出露面积145km 2 ,为深部向四周扩大的岩基。

铁山岩体是由石英闪长岩、正长闪长岩(二长闪长岩)、闪长岩和花岗闪长岩等组成的多次侵入的中偏酸偏碱性侵入杂岩。各岩性分布具有一定规律,自中心向边缘呈环带分布:

(1)中心部分:由斑状花岗闪长岩组成,出露面积约6km 2 。岩石为浅灰-肉红色,不等宏塌粒斑状结构。斑晶为条纹长石和钾长石,基质为斜长石、石英、钾长石。副矿物有磷灰石、榍石、磁铁矿和锆石。

(2)过渡部分:为正长闪长岩和石英二长闪长岩,是岩体的主要岩相,其结构由内向外从粗中粒变为细粒,且具流线构造。岩石由更长石、条纹长石和角闪石组成。

(3)边缘部分:由石英闪长岩、斑状石英闪长岩和黑云母辉石闪长岩组成。前者分布于岩体南部。黑云母辉石闪长岩主要分布于铁山岩体南缘尖山、狮子山和铁门坎矿段的地表,其生成比石英闪长岩要晚,岩石外表为绿灰色,中-细粒结构,主要矿物有斜长石、条纹长石、单斜辉石、黑云母,含少量石英和角闪石。

铁山岩体是燕山期(同位素年龄128~165Ma)多次侵入的复式杂岩体。依各期侵入体的接触关系,参照同位素地质年龄资料,各类岩石的侵入顺序大致是:斑状含石英闪长岩、石英闪长岩→粗斑含石英闪长斑岩→黑云母辉石闪长岩→斑状花岗闪长岩。

铁山岩体不同岩石类型的岩石化学成分见表2-77。基于对铁山岩体150余个岩石化学分析资料的统计和详细岩相学研究,认为铁山岩体属富碱质的多阶段侵入杂岩,各期侵入岩岩石化学成分有循序演化的特点。岩系的皮克指数为54.7,里特曼指数δ介于3~6,表现出碱钙性岩系的特征。各类岩石查瓦里茨基α(每类岩石平均值)介于15.96~18.10,反映出铁山杂岩是富碱的岩浆体系。岩浆中低铁镁组分的特性,可视为我国夕卡岩铁矿床有关岩浆岩的共同特征,可以作为一种重要的找矿标志。这可能与岩浆演化过程中铁质较多地转移到流体相以及在蚀变过程中岩体铁质活化迁移的双重作用有关。铁山杂岩体早期岩相属正常系列,而燕山晚期侵入岩铝的含量增加,向铝饱和方向转化。

表2-77 铁山侵入体主要岩类化学成分(w B /%) Table 2-77 Chemical composition(w B /%)of main rocks in Tieshan intrusion

分析者:中国地质科学院岩矿测试技术研究所

通过不同侵入阶段的岩石岩相学和岩石化学特征的对比,可以看出,铁山杂岩是一个硅酸不饱和—弱饱和的岩浆正常演化系列,表现早期阶段富Ca、Mg,燕山早期的晚期阶段富Fe、Na,燕山晚期阶段富Si、K、Na。Fe在燕山早期的晚期阶段最高。铁山杂岩体具有高的[Fe 3+ ]/[Fe 2+ ]值,反映出成岩过程中高的氧逸度环境,晚期岩体中w(Fe 2 O 3 )/w(FeO)有所降低,这种特点决定了铁主要分布于氧化物相中,而晚期岩体中硅酸铁的比例有所增加,早期岩体具有高的w(Na 2 O)/w(K 2 O)比,而晚期岩体Na含量锐减,这可能促使钠在岩浆演化的早期高温阶段就进入流体相,造成本区强烈的钠化。

三、矿床地质

(一)矿体形态分布及形态产状特征

铁山矿床共由六大矿体组成(图2-119),自东向西依次为尖山(A)、狮子山(B)、象鼻山(C)、尖林山(D)、龙洞(E)和铁门坎(F)。他们均产于蚀变石英闪长岩、黑云母辉石闪长岩与大理岩或白云质大理岩的接触带,连绵延长约5000m。矿体形态变化较大,一般为似层状或透镜状,局部为囊状,后者是交代蚀变闪长岩中大理岩捕虏体的产物(图2-120)。六大矿体中除龙洞矿体向南倾斜和尖林山矿体呈平卧状外,其他都向北北东向倾斜,但在深部有的矿体又转向南倾斜,转折部位在0~—200m标高处。矿体沿倾斜长度多在100~450m不等,延伸最大是龙洞和狮子山矿段,分别为—620m和—615m标高,但最主要的矿体赋存在—100m标高以上。矿体厚10~80m,局部可达180m。

图2-120 大冶铁山狮子山矿体地质剖面图 Fig.2-120 Geological Profile of Shizishan ore body in Tieshan Iron-copper deposit,daye(据赵一鸣等,1965)(after Zhao Yiming,1965)

1—大理岩;2—脉状钠长石化含石英闪长岩;3—钠长石化透辉石化含石英闪长岩;4—弱方柱石化钠长石化闪长岩;5—致密细粒透辉石钠长石交代岩;6—闪长玢岩岩脉;7—反条纹长石化、方柱石化含黑云母辉石闪长岩;8—碳酸盐化钠长石化闪长岩;9—高铜高硫磁铁矿石;10—含铜赤铁矿矿石;11—低铜磁铁矿石

(二)矿石类型、组分及矿床成因类型

矿石的金属矿物主要为磁铁矿,次为赤铁矿、假象赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿,有少量斑铜矿、白铁矿、闪锌矿,在氧化带还有水针铁矿、孔雀石、铜蓝、辉铜矿、赤铜矿等。脉石矿物主要为绿色云母(含铁金云母)、透辉石(或次透辉石)、方解石、白云石、铁白云石和石英,局部有绿泥石、阳起石等。

矿石以致密块状构造为主,其次为浸染状和花斑状,局部见角砾状、条带状和多孔状构造。磁铁矿交代夕卡岩和大理岩、菱铁矿和金属硫化物交代磁铁矿的现象十分普遍,形成许多交代结构和构造。在象鼻山矿体中还有多孔状磁铁矿石,孔洞中有少量绿色云母和黄铁矿。这类矿石应属于高温富挥发分的含铁流体充填在张开裂隙中的产物,因为接触交代作用并不完全排除在一定围岩条件下在不同热液作用阶段局部可能发生充填作用。此外,在狮子山紧挨岩体处还可见到一角砾磁铁贫矿带,宽至数米,磁铁矿呈网脉穿插胶结被压碎的蚀变闪长岩角砾,角岩的棱角还十分清晰,说明矿石主要是以充填的方式生成的。

矿石的化学成分的特点是富铁高硫,并伴生Cu、Co、Au、Ag等有益元素,可供综合利用。铁矿石平均含TFe 53%左右,铜品位0.5%~0.7%,钴是以类质同相的形式赋存于黄铁矿中。Co、V 2 O 5 、Ni在10 -4 量级,Mn在10 -3 量级。有害组分S较高,P、As、Zn、Pb含量极低。

夕卡岩型矿石总稀土元素含量高于层孔状矿石4倍以上,前者与夕卡岩和闪长岩的总稀土含量相近,但稀土元素的分配很不相同,夕卡岩比闪长岩的轻,重稀土元素比值小得多,而浸染状矿石由于重稀土元素含量很低,轻、重稀土元素含量比值竟达38。层孔状矿石与大理岩的稀土元素含量和元素分配都有很大的相似性。

根据矿石的矿物组合、构造特征、产出地质部位及其所反映的生成条件,可大致划分5个矿床类型:①接触交代型含铜夕卡岩磁铁矿矿床;②高温气液充填型磁铁矿矿床;③高中温热液交代型含铜磁铁矿-菱铁矿矿床;④中低温热液充填型菱铁矿矿床;⑤风化淋滤型含铜褐铁矿矿床。其中以1、3类分布最广,是矿区内最重要的铁(铜)矿石。2、4类只在个别矿带发育,第5类仅见于尖山地表。上述1~4类矿床形成于同一成矿期的不同成矿阶段,相互之间有密切的时空成因联系,组成一个与燕山期中偏酸性侵入杂岩有关的铁(铜)成矿系列。

(三)围岩蚀变及夕卡岩类型

铁山矿区矿体附近的闪长岩类和碳酸盐围岩均遭强烈的接触交代作用和热液蚀变作用,形成各类夕卡岩、碱质交代岩和热液蚀变岩石。夕卡岩和碱质交代岩是接触交代作用阶段(夕卡岩阶段)的产物,其形成时间早于矿化作用,在空间上常具较明显的分带性。热液蚀变岩往往叠加在上述二类交代岩之上,但更紧挨矿体,在形成时间上则和矿化十分接近。各类夕卡岩的产出特征如下:

1.透辉石(次透辉石)夕卡岩

这是矿区内主要的夕卡岩,主要分布于狮子山、尖山、龙洞等矿段的外接触带,并常被磁铁矿矿体所交代,局部也有在内接触带蚀变闪长岩中呈脉状产出。

2.闪长岩中的脉状或网脉状石榴子石-透辉石-方柱石夕卡岩及其旁侧的碱质交代岩这类交代岩在铁山矿区分布较广,主要见于尖山、铁门坎和龙洞等矿段,在空间上和矿体关系极为密切,常在矿体附近闪长岩类内接触带产出。

3.石榴子石夕卡岩

石榴子石夕卡岩是铁山矿区重要交代岩之一,按其成分大致可分为两大类:

钙铝榴石夕卡岩:主要产于尖山矿段内带,脉状产出和硅灰石透辉石共生,属于夕卡岩早期的渗滤交代产物。

钙铁榴石夕卡岩:以棕色为特征,常呈不规则脉状交代方柱石夕卡岩或透辉石夕卡岩,也有呈网脉状交代钠长石化闪长岩的。

4.脉状硅灰石-钙铝榴石-透辉石夕卡岩

这类夕卡岩仅见于尖山矿段离矿体较远的网脉状夕卡岩带。色浅,常呈网脉沿闪长岩裂隙交代产出,形成角砾状构造。

矿床围岩蚀变比较发育。大理岩中的蚀变有石榴子石透辉石夕卡岩化,为近矿围岩蚀变,硅化、菱铁矿化和很弱的磷灰石化、赤铁矿化分布范围较广。细粒含石英闪长岩中蚀变包括强度不大的钠长石化、石英化、黑云母化、碳酸盐化和夕卡岩化。夕卡岩受到后期蚀变强烈改造,主要有透辉石化、绿帘石化、绿泥石化、石英化和碳酸盐化。黑云母辉石闪长岩中的蚀变一般比较易于识别,主要类型有钠长石化、方柱石化、金云母化、石榴子石化、透辉石化和一些夕卡岩矿物的蚀变及硅化和碳酸盐化等。钠长石化多受裂隙带控制,形成浅色蚀变网脉。夕卡岩化可以形成面型的夕卡岩,如尖山矿体,也可形成金云母-石榴子石-透辉石-方柱石组合的细网脉,可以分布于离矿体上百米的范围。

(四)矿床地球物理-地球化学异常特征(图2-121)

1.地球物理特征

磁异常形态规则,强度大,梯度北陡南缓,北部局部出现负值,形成正负相伴的异常(如尖林山)。平面上等值线时疏时密(4000nT以上密集,4000~2000nT变稀疏,2000~1000nT又密集,而1000nT以下稀疏),反映了由深部磁性体(矿体)所引起的叠加异常特征重力异常由南东到北西,由2~0mg的台阶式的叠加异常,矿体对应于重力异常过渡带。只有经过正反演计算后,才能提取矿异常的剩余异常的价值。

图2-121 铁山铁铜矿区地球物理-地球化学异常典型剖面 Fig 2-121 Geophysical and geochemical anomaly profile of Tieshan iron-copper ore district

1—第四系残坡积层;2—大冶群第六段;3—闪长岩;4—夕卡岩;5—铁矿体;6—铜铁矿体;7—原生晕范围;8—地质界限;9—磁法△Z曲线;10—重力△g曲线;11—原生异常

2.地球化学特征

矿前缘见强度高、浓度分级明显、形态规则的Pb、Hg、As、Sb、Se、Te、B异常;Cu、Au、Ag、Mo为外带异常;近矿见有Cu、Ag、Au、Zn、Mo、Mn内带异常和Pb、Co、Ni外带异常;矿尾见有Co、Ni、Mn、Ag内带异常和Cu、Au、Zn、Mo外带异常。

原生晕轴向分带(自上而下)为:(Hg、As、Sb、B、Se)—Te—Au—Ag—Cu—(Fe、Co)。

简言之,矿前缘特征指示元素为:Hg、Pb、As、Sb、B;近矿特征指示元素为:Cu、Ag、Au、Zn、Mo;矿尾特征指示元素为:Mn、Co、Ni。

四、成矿条件

(一)同位素研究与矿质来源

硫同位素:据石准立(1981)研究37个样可分为4种,早期致密块状矿石中硫化物δ 34 S以—0.3‰~+2.9%。为主

湖北省红安县华河萤石矿床


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一、矿床概况

1.矿床名称

湖北省红安县华河萤石矿床。

2.地理位置

位于红安县城西北,距县城15km。地理坐标:东经114°31′55″~114°32′27″,北纬31°22′55~31°23′26″。

3.矿床类型、资源储量、规模、品位、勘查程度和开*况

红安县华河萤石矿床属岩浆期后热液充填型萤石矿床。

本矿床1958年发现,1962年至1968年,湖北省地质局第十二地质大队对华河萤石矿区寨山矿段进行了初步地质勘探,但因有新任务,未完成初勘工作。1971年至1972年,中南冶金地质勘探公司604地质大队,对华河萤石矿床寨山矿体进行了深部补充勘探,提交了一个大型萤石矿床,该矿床CaF 2 平均含量72.91%。

该萤石矿床因矿体埋藏深,已经停采。

4.所属Ⅲ、Ⅳ级成矿区带

该萤石矿床位于Ⅲ级成矿区带Ⅲ-67-1桐柏-大别苏鲁(造山带)Au-Ag-Fe-Cu-Zn-Mo金红石-萤石-珍珠岩-天然碱-石膏成矿带桐柏-大别Ag-Au-Cu-Zn-Mo-Fe-金红石-萤石-珍珠岩天然碱-石膏成矿亚带。

5.区域成矿地质条件

1)大地构造位置:矿区位于秦祁昆造山系,大别-苏鲁地块。

2)区域地层:主要出露太古宇变质岩系,以白云斜长片麻岩为主,夹绿泥斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩、角闪斜长片麻岩的透镜体。

二、矿床地质特征

(一)矿区成矿及控矿地质条件

1.矿区岩石

矿区岩石为太古宇变质岩和少量岩浆岩(图5-6)。寨山萤石矿体近矿围岩有白云斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩(大多蚀变成黑云斜长片麻岩)、早期正长(钠长)斑岩、晚期石英斑岩和硅质脉岩,以及主要由动力变质作用并受硅质热液影响而成的各种碎裂岩、角砾岩。

地表见到沿破碎带下盘分布的暗红色角砾岩,这种角砾岩成分复杂,常含有较多的萤石角砾,局部CaF 2 含量达30%以上,胶结物除石英外,还有大量的赤铁矿、褐铁矿。本区近矿围岩对萤石矿的控*用不明显,萤石矿与围岩岩性无依赖关系。从围岩蚀变情况来看,位于破碎带中的岩石普遍受到蚀变,表明在断裂、破碎带形成时或之后,受到热液的侵蚀,同时也表明断裂和破碎带中的萤石矿可能是热液成因。

2.构造作用

矿区褶皱构造简单,仅局部可见小型挤压褶皱构造,一般倾向NWW和SWW、倾角10°~40°的平缓单斜构造。

矿区内断裂破碎构造发育,主要为北北东向断裂构造破碎带,次为北西向断裂构造破碎带。

北北东向压扭性断裂破碎带,主要为大致平行的寨山-许晶山断裂破碎带、马头山-初家山-黄石岗破碎带及与之大致平行的次一级断裂破碎构造。主断裂破碎带倾向NW,倾角55°~85°,宽数米至数十米,总长达3~4km。断裂破碎带中往往充填有正长斑岩脉(局部为石英斑岩脉),并发育有各种碎裂隙、角砾岩,硅化、碳酸盐化、绢云母化、绿泥石化和绿帘石化等热液蚀变普遍。寨山-许晶山断裂破碎带充填萤石-石英脉,马头山-初家山-黄石岗破碎带充填重晶石-石英-萤石脉。这些脉体往往见有尖灭再现现象。同时,以硅质、萤石为胶结物的角砾岩在破碎带中常有出现。这些现象表明,断裂破碎带是成矿前构造,在成矿时和成矿后均有过活动。断裂破碎带是含矿热液运移的通道和赋矿空间。区内北西向张扭性断裂破碎构造不发育,往往为正长斑岩和石英斑岩所充填,局部为重晶石-石英脉所充填,未见萤石矿。

控制华河萤石矿寨山矿段矿体的为一明显的断裂破碎带,这一断裂破碎带位于寨山至方刘田一带,成NE-SW向延伸,倾向约307°,倾角一般为65°~70°,地表破碎带长达1km,萤石矿体赋存于断裂带中。断裂破碎带是含矿热液运移的通道和容矿空间。

3.岩浆岩

区内岩浆岩主要岩性为正长斑岩,其次为石英斑岩和硅质脉岩。正长斑岩多沿北北东向压扭性断裂破碎构造带分布,呈脉状产出;石英斑岩,主要见于许晶山一带,多数沿张扭性断裂破碎带分布,呈岩株及岩脉产出;硅质脉岩,主要发育于压扭性断裂破碎带中,呈厚薄不一大小不等的脉状切穿各种围岩,并切穿萤石矿且彼此穿插,据野外观察,认为至少有3次脉动,并在成矿前后均有活动。

图5-6 湖北省红安县华河萤石矿区地质略图

(据中南冶金地质勘探公司604地质队,1972)

1—人工堆积;2—萤石矿(脉);3—正长斑岩;4—矿脉产状;5—第四系残坡积及冲洪积物;6—萤石-重晶石矿脉;7—石英斑岩;8—矿山;9—太古宇白云斜长片麻岩;10—石英脉;11—片理产状

(二)矿床特征

1.矿体特征

华河萤石矿床寨山矿段萤石矿体有主矿脉矿体和分支矿脉矿体两个萤石矿体。矿体形态、产状受构造破碎带控制。从平面看,呈较复杂的分支复合之脉状(图5-7)。从剖面看,呈八字形分脉状,总体产状变化不大,倾向307°左右,倾角65°左右(图5-8)。

图5-7 湖北省红安县华河萤石矿床地质示意图

(据吴自强等,1989)

1—人工堆积物;2—第四系浮土;3—太古宇白云斜长片麻岩;4—太古宇绿泥斜长片麻岩;5—断层角砾岩;6—正长斑岩;7—石英脉(或硅质带);8—萤石矿床

主矿体(主矿脉)沿破碎带上盘分布,总长约1000m,地表出露长约330m,连续出露。地表出露厚度平均6.70m,最厚达10m。向两端变窄趋于尖灭。经深部工程揭露,隐伏的盲矿体继续向SW方向延伸,并逐渐尖灭,盲矿体部分长约670m。矿体平均延伸约145m,并以分叉状向深部逐渐尖灭(图5-8)。

分支(矿脉)矿体 沿破碎带下盘分布,矿脉形态较复杂,总体产状与主矿脉大致相同,倾向307°左右,倾角较陡,70°左右。矿脉具明显的膨胀狭缩和“尖灭再现”现象,并在矿脉转折处,沿裂隙方向出现矿脉“尾巴”。矿体水平厚度最大8m,一般5~7m,矿脉总长250m左右,向深部尖灭。

2.矿石特征

(1)矿石类型

矿石类型 以萤石型为主,其次为萤石-重晶石型。

矿石自然类型 本区萤石矿石分为块状矿石、似条带状矿石及角砾状矿石等。

(2)矿石结构、构造

矿石结构 以中粗粒结构为主(往往具程度不同的压碎结构),次为不等粒变晶结构、似斑状结构。

图5-8 红安县华河萤石矿床108线剖面图

(据吴自强等,1989)

1—人工堆积物;2—白云斜长片麻岩;3—正长斑岩;4—断层角砾岩;5—萤石矿体

矿石构造 以块状构造为主,次为似条带状构造、角砾状构造。

(3)矿物组成及化学成分

矿物组成 矿石呈半透明和不透明,以白色—淡绿—绿色为主,其次为浅黄色、淡紫—紫色(往往在矿体边部见到)。矿物成分简单。有用矿物为萤石,呈半自型—自型晶粒,粒径1mm至数十毫米不等,多数为3~10mm,具三组斜交解理,部分萤石晶粒中含钛矿物(榍石、金红石)和锆石的包裹体。脉石矿物主要为石英,次为玉髓,有时含围岩碎屑。石英一般占25%~30%,呈他形半自型粒状充填于萤石晶隙间,或呈放射状围绕萤石晶体生长,或呈脉状切穿萤石,或呈胶结物胶结角砾状萤石。萤石与石英的共生关系说明,在产出规模较大而气热作用较稳定的环境下,萤石主要结晶期早于石英,但在产出规模较小而骤然冷却的环境下,则往往以石英结晶开始,萤石生成较晚。

化学组成 矿石化学成分以CaF 2 ,SiO 2 为主,占总含量的95%以上。有益组分 CaF 2 ,在矿石中一般含量为79%左右,最低20%,最高可达95%。萤石矿品位随矿体的逐渐尖灭而逐渐降低。寨山矿段萤石矿体品位变化系数为16.90%,矿体品位变化均匀。

主要有害杂质为SiO 2 ,其含量变化与CaF 2 含量的变化成反比函数关系。其他有害杂质为Fe 2 O 3 ,CaO,BaSO 4 ,S,P等。

三、矿床成因

该萤石矿床矿体赋存于断裂破碎带中,受断裂构造控制,围岩蚀变强烈,矿体产于同源岩浆岩(正长斑岩)附近,矿体与正长斑岩、石英斑岩等脉岩在空间上的一致性和矿脉生成时的滞后性,说明晚期岩浆热液与成矿的密切关系,分析认为,该矿床属于岩浆期后中低温热液充填矿床。

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