泥竹塘铁矿矿床地质特征与成因探讨

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  [摘要]广东省连平县泥竹塘铁矿处于华南褶皱系东南部的闽南、粤东铁矿带内[1],南岭准地台与中生代沉降区的嵌接带、南岭东西复杂构造带第三带与河源-龙川新华夏系断裂构造带(东江深大断裂)交汇区的北西侧。矿床分布于石背花岗岩岩体的南东侧与三迭系上统大顶群大顶段外触带中,严格受围岩蚀变带的控制。与成矿作用较密切的围岩蚀变,主要是矽卡岩化和大理岩化。泥竹塘矿区分布有Ⅰ-1号矿体、Ⅰ-2号矿体和Ⅱ号矿体三个矿体,呈似层状或透镜状产出。矿床成因类型属高温热液接触交代镁矽卡岩型磁铁矿床。
  [关键词]泥竹塘 铁矿 地质特征 成因探讨
  [中图分类号] P611 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-6-54-2
  泥竹塘铁矿为大顶铁矿西面的一个小矿区。大顶铁矿地处广东省连平、东源、新丰三县交界的山区,泥竹塘矿区位于连平县158°方位,直距29.5km。1974年9月至1982年,我队对矿山头、泥竹塘两矿区进行补充勘探工作,以及近几年通过我队对泥竹塘矿区矿山地质工作的不断深入,对其矿床地质特征有了更深入的认识,并对矿床成因类型的评价方法进行了探讨。
  1区域地质概况
  本区处于南岭准地台与中生代沉降区的嵌接带、南岭东西复杂构造带第三带与河源~龙川新华夏系断裂构造带(东江深大断裂)交汇区的北西侧。
  区内出露的地层不全,自下古生界至新生界第四系,缺失志留系、二迭系及第三系。大顶区域构造因受佛岗-丰良古纬向构造及新丰-连平新华夏断褶带与河源新华夏断裂带的制约,基底构造线近东西向,盖层构造线主要为近南北向,北东向。由近平行排列的向斜、背斜和断裂所构成。以断裂为主,褶皱次之。规模较大的断裂有:河源深大断裂、新丰-连平大断裂、灯塔断裂和新丰江断裂。断裂间常构成一组同向褶皱,以北东向为主,而连平-隆街一带则多为近南北向。
  区域矿产主要有铁、钨、铅、锌、铜、煤等,以铁矿意义最大。
  2矿区地质
  2.1地层
  矿区出露地层,主要有三迭系上统大顶群大顶段(T3dd),为一套浅海相连续沉积的砂质页岩、细碎屑岩、碳酸盐岩。
  2.2矿区地质构造
  矿区构造简单,主要受石背穹窿构造的制约,形成一组近东西向褶皱和断裂。
  泥竹塘~仙人食乳向斜,为矿区主要控矿构造,受石背岩体侵入的挤压作用,形成陡而窄的小向斜。泥竹塘段南陡(65°~85°)北缓。
  节理不甚发育,主要有三组,即:北东组、北西组和北西西组。北东组一般走向20°~25°,陡倾角,一般73°~87°;北西组,倾角一般60°左右;北西西组,属陡倾角。地表上节理互相切割,深部常有方解石细脉,沿陡倾角节埋充填或沿节理及两侧见轻微矽卡岩化,偶见磁铁矿及黄铁矿等硫化物小脉。
  2.3火成岩
  本区火成岩活动较强烈,从酸性、中性到基性均有活动,并表现多期多阶性,但与成矿作用较密切者为酸性侵入体—石背花岗岩体。石背花岗岩体,地表出露面积25km2,为一高硅富钾贫钙镁的中-浅成侵入体。
  2.4围岩蚀变
  本区围岩蚀变种类比较繁杂,岩体与不同围岩接触,产生不同的围岩蚀变,与成矿关系密切的是矽卡岩化和大理石化。矽卡岩化和大理岩化:区内特别发育。按生成顺序分为两期,早期为镁质矽卡岩,晚期为钙质矽卡岩,后者交代前者。按矽卡岩矿物组合特征,可划分简单组合和复杂组合,而按化学成份的矿物共生组合特征,可划分镁质矽卡岩和钙质矽卡岩两系列,具一定分带性:内蚀变带为单一的矽卡岩;外蚀变带为复杂的钙镁质矽卡岩或矽卡岩化和大理岩、白云质大理岩、角岩。与成矿关系密切的围岩蚀变,主要是矽卡岩化和大理岩化,尤其是蛇纹石化透辉石矽卡岩、斜硅镁石矽卡岩、蛇纹石化大理岩。当大量出现帘石类矽卡岩时,矿体贫薄或无矿。
  3矿床地质特征
  3.1矿体特征
  3.1.1矿体产状、形态及规模
  (1)Ⅰ-1号矿体:呈层状透镜体分布于大顶段第三层石背岩体的俘虏体中,矿体与地层产生同步弯曲,长轴呈北东-南西展布。(2)Ⅰ-2号矿体:呈似层状透镜体分布于大顶段第三层石背岩体的俘虏体中,矿体与地层产生同步弯曲,走向北西。(3)Ⅱ号矿体:赋存于石背岩体的俘虏体中,矿体长轴呈北东—南西展布。
  3.1.2矿体夹石、上下盘围岩岩性特征及含矿性
  本区矿体主要赋存于矽卡岩或矽卡岩化大理岩中,矿体上、下盘围岩及夹石的岩性,以富镁质的矽卡岩类为主,矽卡岩化大理岩次之,少数为似斑状花岗岩、花岗斑岩、梳状石英脉及角岩。当夹石或上、下盘围岩为矽卡岩时,则以透辉石矽卡岩、斜硅镁石矽卡岩为主,符山石矽卡岩、斧石—柘榴子石矽卡岩、镁铁尖晶石、镁橄榄石矽卡岩等次之,常含稀疏浸染状的磁铁矿、赤铁矿或磁铁矿不规则斑团,偶见铁闪锌矿及毒砂。含矿矽卡岩与矿体界线有的不甚清晰,紧靠矿体;当夹石或上、下盘围岩为矽卡岩化大理岩时,原岩受热力作用为主,为结晶粗大的洁白大理岩,一般不具矿化,只有具矽卡岩化,才见磁铁矿交代大理岩中的矽卡岩矿物,呈稀疏浸染状或不规则斑团产出。当夹石或上、下盘围岩为似斑状花岗岩、花岗斑岩、梳状石英脉及角岩等时,则一般不具铁矿化。
  3.2矿石质量特征
  3.2.1矿石矿物成分及共生关系
  矿石矿物成份比较复杂,主要由磁铁矿和假象赤铁矿,褐铁矿组成,其次含少量硼镁铁矿。
  (1)金属矿物。磁铁矿:钢灰~灰黑色,具强磁性,为本区磁铁矿石主要组成矿物。它形晶集合体为常见,次为等轴粒状或不规则粒状,个别呈板状、放射状;它形晶集合体者,呈致密塊状。晶粒在近接触带处较粗,南东远离花岗岩体,磁铁矿颗粒较细。
  (2)非金属矿物。主要非金属矿物有:透辉石、斜硅镁石、镁铁尖晶石、符山石、柘榴子石、斧石、碳硼硅钙镁石、尼硼钙石、硼镁铁矿、金云母、方解石。次要的非金属矿物有:阳起石、电气石、萤石等。   3.2.2矿石化学特征及分布规律
  泥竹塘矿体,化学组分及伴生有益有害元素,通过大量光谱查定和多元素分析、全分析,其主要化学成分有:TFe、Sn、Zn、As、SⅠO2、Al2O3、MgO、MnO等,Cu、Mo微量,S、P有害元素含量甚低,Ga一般含量0.001~0.002%。
  铁:主要为磁铁矿,一般占铁矿物的60%以上,最高达78%,其次是褐铁矿、假象赤铁矿。可溶铁一般在98%以上,少数94~97%,个别贫磁铁矿的可溶铁在85%左右。
  本区TFe平均品位45.02%,以富矿为主,占63.2%,总的情况看,接近花岗岩体比远离岩体为富(北西富,南东贫),矿体富厚中心带与接触带方向基本一致,平面上富厚中心与接触带略有一定距离,一般100m左右;垂向上,贫富相间,地表由于风化淋滤作用,略使铁质富集,矿体底部常为贫矿,褶皱构造与矿化富集无关。
  4成因探讨
  泥竹塘铁矿与大顶铁矿属于一个成矿区带的矿区,其矿床成因类型称“大顶式”铁矿,关于“大顶式”铁矿的成因,各研究者颇有分歧,归纳起来有三种看法:
  (1)海相火山沉积热液再造矿床。认为含矿层为一套浅海相火山-陆源碎屑混杂沉积岩,矿层上下有多次似层状中基性熔岩,并见有层状火山喷发成因的复成份角砾岩,矿床普遍含硼、氟、氯、二氧化碳等挥发组份的矿物,是火山喷气作用的结果。
  (2)沉积变质热液富化迭加型矿床。认为矿体赋存于特定的含矿层位,即大顶群大顶段的第三层上部(即大往段)赋存有“大往式”沉积鲕状赤铁矿,矿床并非产于接触带内,而与原岩沉积成份有关,矿体呈似层状与地层“整合”产出,矿石具有条带构造,所谓成矿母岩-石背花岗岩体含铁量极低等。
  火山沉积—热液迭加磁铁矿,该类型是大顶铁矿(包括泥竹塘矿区)早期发现的受构造、岩浆和地层多种因素控制的沉积—变质型磁铁矿,系地质勘查的主要矿化类型,具有岩体中心含矿,岩体与围岩接触部位富矿,接触带向外逐渐贫化的成矿规律和分布模式[5]。
  (3)我队在补充地质勘探实践中,根据实际矿床和矿体特征分析,大部份工作者及笔者随着工作的深入后的看法是:本矿床属高温热液接触交代镁矽卡岩型磁铁矿床。主要的论据有如下几点:①含MgO较高的碳酸盐围岩是形成本区镁矽卡岩体和磁铁矿体的基本条件。②石背花岗岩体的侵入,是本矿床中矽卡岩体和含锡磁铁矿体赖以形成的主导地质因素。③接触构造和围岩层间剥离构造,是控制矿体几何形态及空间位置的重要因素。泥竹塘铁矿的赋存主要受一定层位控制,“层控”为主,其矿化成因明显受到岩体控制,往往在花岗岩与围岩的接触部位富化成矿[5],矿体富厚中心带与接触带方向基本一致。④矿体与矽卡岩具一定的依从关系。矿体与矽卡岩的空间关系,首先表现在矿体总是赋存于矽卡岩中,基本上不超过矽卡岩的范围,但矿体并非与矽卡岩严格吻合,而总是有规律地赋存于镁橄榄石矽卡岩带和辉石镁橄榄石矽卡岩带中,次之产于透辉石矽卡岩带中,而在柘榴石矽卡岩、辉石柘榴石矽卡岩、绿帘石及辉石符山石矽卡岩带,则只有不同程度矿化,并不形成任何工业矿体。⑤磁铁矿的形成与矽卡岩矿物组合具有内在的成因关系。根据野外和矿相的观察,本区最基本的工业矿物,当然也是最主要的金属矿物-磁铁矿的成因至少有四个世代,各世代的磁铁矿与一定的矽卡岩矿物组合具有成因上的密切关系。⑥根据对本矿床不同产状的22个同位素测定成果,除大顶群蕉园段角页岩中的结核状黄铁矿δS34=-12.7%,表明地层中生物成因硫的混染外,其大顶群大顶段硫化物中δS34变化在+4~-5%之间,S32/S34变化范围在22.13~22.27,其硫同位素的组成和陨石硫的硫同位素组成一致。这不但表明矿石矿物中的硫主要来源于上地幔,而且也表明在成矿溶液或岩浆源中,硫具有非常良好的均一性。与此同时,测定21个磁铁矿结晶温度,均在345oC~545oC之间,表明本区磁铁矿是在高温热液条件下形成。
  5结语
  泥竹塘铁矿以往研究程度低,仅着重研究火山沉积—热液迭加型矿床。而后期工作者研究认为的高温热液接触交代镁矽卡岩型磁铁矿对于完善该区成矿模式具有重大的理论意义。通过剖析泥竹塘该矿床成因类型,开拓思路,为开展该区的下一轮深部及外围找矿提供了重要的地质依据。
  致谢
  文章在撰写过程中,引用了广东省有色金属地质局九三八队1988勘探成果的部分分析资料,并得到黄琼芳高级工程师的指导,在此一并致谢。
  参考文献
  [1]程裕淇,赵一鸣,林文蔚.中国矿床(中)[M].北京:地质出版社,1993.
  [2]广东省有色金属地质局九三八队,1988,广东省连平县矿山头、泥竹塘铁矿勘探报告.
  [3]广东省有色金属地质局九三八队,2004,广东省連平县泥竹塘铁矿资源/储量核实报告.
  [4]郑昌能,欧阳玉飞,王涌泉,2008,广东连平大顶铁矿床地质特征与成因探讨.
  [5]陈婉君,杨智荣,2008,广东大顶铁矿田多金属矿床地质特征及成矿规律.
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