浅析肯德可克铁矿矿床成因

1、浅析肯德可克铁矿的矿床成因矿区位于青海省格尔木市所辖范围的柴达木盆地西南缘、东昆仑山西段的喀雅克登塔格山的山前低山或浅山区,地形上为南陡北缓,矿区以南为为相对高差大于500m的中高山地貌,有终年积雪,矿区以北相对为较平缓的中低山地貌,矿区海拔标高为4000m左右。矿区以外北部6km的巴音郭勒河为常年性地表水,冬天封冻期为5个月。矿区处在多年冻土层,因此大气降水及其所形成的地表径流,一般不能补给冻土层以下水。矿区所属为中高山浅切割区,第四系覆盖广泛,主要为黄土。矿区年降水量为140mm左右,蒸发量1500mm以上,降水集中在59月份,年平均气温-4.8,最高气温21.2,最低为-30.5。每年1

2、0月至次年4月为风季,并伴有沙尘。一、区域地质及矿区地质(一、区域地质概况:本区出露地层有:上元古界、下古生界、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系及第四系。1、上元古界-震旦亚界(1、长城系金水口群:是本区出露最早的底层,位于本矿区南东,其内分布有M23号磁异常(已经地质工作验证为一铁锌矿区,变质程度较深,主要有片麻岩混合岩组和片岩组。(2震旦-青白口系狼牙山群:属浅海至滨海相碳酸盐岩夹碎屑岩沉积,基本未受到变质或浅变质。2、下古生界(Pz1为本矿区大面积出露,亦是本矿主要赋存的底层,主要为巨厚的粗粒大理岩夹灰色结晶灰岩透镜体及少量硅质岩透镜体,以浅灰色硅质岩、结晶灰岩、大理岩、硅灰石大理岩及含碳

3、硅质千枚状板岩组成,在本矿区下部3960、3975水平及相应矿体的围岩中均可见。3、泥盆系上统(D3在本矿区南侧出露较多,为一套喷发火山岩系,主要为中酸性、中性到酸性火山岩系,以熔岩及角砾岩、碎屑岩产出。与肯德可克矿区所属的上述Pz1地层呈高角度不整合接触,并超覆不整合于上述长城系地层之上。亦表明火山岩甚发育。4、石炭系(C石炭系上、中、下三统地层均出露与本区,分布范围广,主要为生物灰岩、白云岩、白云质灰岩、生物碎屑灰岩,有时不整合于上述泥盆系和长城系地层之上。5、二叠系(P:出露于本矿区以外区域南东,主要为含燧石灰岩及杂色灰岩。6、三叠系(T:为中酸性流纹火山岩及石英砂岩,出露于区域南东矿区

4、外围。7、上第三系(N:出露于矿区远外围巴音郭勒河南侧,为砂砾岩、砖红色砂岩及粉砂岩。(二、火成岩体(喷发岩体已前述区内主要侵入岩体为华力西及印支燕山期,其中主要以华里西期侵入体为主,以中酸性、酸性为主的侵入体,主要为中细粒花岗岩和黑云母闪长岩,其产状与大型构造的产状相一致,侵入于不同的构造中,与本区碳酸盐岩接触交代,是本区热液及矽卡岩铁及多金属矿床的主要成矿母岩和元素迁移热液动力。3、地质构造: 本区大地构造位置处于东昆仑褶皱带西段北缘。主要构造类型有褶皱、断裂以走向为290°300°的北北西向断裂和褶皱最为发育,其次为北东向断裂。区内主要山脉、地层及火成岩的分布亦呈北西

5、西向展布。同时在不同部位也有所变化,局部呈反”S”形展布。(三主要构造特征1、褶皱:本区位于喀雅克登塔格复式背斜的北翼,轴向为300°,本矿区位于此向斜的局部向斜构造中。2、断裂:区内断裂构造发育,基本为四组:第一组:走向290°300°,多为逆冲断层,多倾向北,少数倾向南。第二组:走向为10°25°,为正断层,肯德可克沟为本断层基础上形成的。第三组:走向40°50°,为平推断层,此组断层多错断了第一组断层。第四组:走向330°340°,为平推断层,断层平直,可见破碎带和糜棱岩分布。顺断层有脉岩侵入。(四

6、构造与岩浆岩及矿产的关系区内火成岩的侵入主要沿北北西向断层侵入分布,而后沿着次一级北北东向小断层灌入,本区矿床主要分布于岩体与以碳酸盐岩为主的围岩的接触带上。肯德可克铁矿就赋存于上述次一级的控矿断层中。二、矿区地质特征(一、矿区地层:矿区主要分布有下古生界地层、上泥盆统、石炭系、第四系。石炭系在矿区范围内出露面积最大,其次为上泥盆统,分布于矿区西、南、东。1、下古生界(Pz1:下古生界地层分布于上述两者之间,为矿区成矿构造的的基底。(1、下岩组:出现与矿区东北部,岩性为白色巨厚层状大理岩、结晶灰岩、硅质灰岩、条带状硅质岩等,大理岩为粗粒变晶结构,部分矽卡岩化,倾向290°310 &#

7、176;,倾角40°50°。(2、上岩组:呈东西向分布于贯穿整个矿区,向西延伸至肯德可克沟,主要为碳酸盐岩、硅灰石大理岩、含碳硅质千枚岩、石英砂岩及砂砾岩。总体倾向北,本区表现为单斜构造。2、泥盆统岩组:出露于矿体南侧,主要为一套中性至酸性的火山岩,主要以流纹岩为主,流纹质凝灰熔岩夹安山岩、英安岩、火山角砾岩及少量硅质岩。3、石炭系(C:石炭系分布面积约占矿区面积的百分之五十,主要分布于肯德可克沟以东,F1 断层以南矿区,是一套碳酸盐岩沉积物,早中石炭沉积物主要为海陆交替过度的砂岩及砂砾岩和灰岩;至晚石炭世则主要为巨厚生物灰岩。(二、本矿地质构造:矿区主要构造褶皱轴向和断裂

8、走向及地层展布均为东西向。1、褶皱构造: 矿区唯一较大型褶皱为肯德可克向斜,核部主要由石炭系灰岩和白云岩组成。肯德可克向斜是受F1逆冲断层作用,在靠近轴部的两翼形成层间剥离虚脱于纵张裂隙,这些为导矿和控矿提供了空间,北矿带的磁铁矿及多金属矿受到上述褶皱核部剥离层的控制。2、断裂构造: 矿区断裂构造发育,主要分为三组:(1、东西向F1断裂,肯德可克沟以东的断层F1规模较大,深部宽约100米以上,已为矽卡岩及磁铁矿所填充。(2、东西向F10逆掩断裂,为一条近东西向隐伏断层,其为南矿带的主要控矿构造,它既是矿液运移的通道,又是成矿物质沉淀的场所,同时其晚期活动贯通了向斜的层间构造和石炭系和下古生代不

9、整合接触面,它控制了矿的形态和产状,在局部有膨大和分支符合现象。南矿带铅、锌矿体主要产于石炭纪地层的碳酸盐岩中,受次构造破碎带和裂隙控制,破碎带与裂隙多呈张性,它们为后期的含矿热液提供了上升的通道与沉淀场所。因此,铅、锌矿体多沿裂隙充填、交代,呈细脉浸染状分布,脉的两侧呈星散浸染状。沿裂隙尚为方解石脉、绿泥石脉充填及黄铁矿浸染,并与铅、锌密切共生。上述两组断裂为区内主要的导矿和控矿断裂,其余断裂基本为次一级较小型断裂,对矿体有不明显的破坏作用。3、岩浆岩:矿区内岩浆岩出露很少,仅在矿区西部有少量分布,但对矿液运移依然可提供相应的热源。4、变质作用(1、在矿区范围内存在一定的区域变质作用,主要表

10、现为大理岩化、含炭质千枚岩化。而矽卡岩化、硅灰石化、黄铁矿化、少量的绿泥石化作用明显,这些紧靠矿体或者穿插与矿体中的变质作用反映了矿体的形成是受热变质作用而在接触交代部位形成矿床。(2、沿断层、不整合面和裂隙由后期热液活动引起变质作用,主要有石榴石角岩、透辉石角岩、符山石角岩、硅灰石角岩,由砂泥质碎屑岩变为石榴子石透辉石矽卡岩,具绿泥石、碳酸盐化及铅锌矿化现象。(3、岩体、岩脉与与围岩接触带上的变质作用,此类变质作用发育相应较少,主要为钙镁橄榄石矽卡岩化、透辉石矽卡岩化、硅化、石榴石透辉石矽卡岩化,但笔者认为对外围热量甚至热液的提供亦有一定的作用。 三、主要的成矿控矿因素铁矿床的成矿期次与矿物

11、生成顺序:矿床主要产生于酸性侵入体与石灰岩或白云岩的接触地带。这是因为交代作用与围岩的化学活泼性有关,而石灰岩、白云岩等比砂岩、页岩的性质活泼得多。当含矿挥发气体和热水溶液在高温条件下与石灰岩接触时,发生化学反应,形成有用的矿床。矿床的成矿期次:本矿床的形成主要经历了矽卡岩、热液及表生三个成矿期,而以前二期为主。(一、矽卡岩期:矽卡岩期可分为早期、晚期两个阶段:早期:主要以一些造岩矿物钙镁橄榄石、透辉石、钙铁石榴石、方解石等无水(干矽卡岩矿物的形成为标志;此阶段几乎未见金属矿物的生成。晚期:以细粒磁铁矿的大量生成与含水硅酸盐矿物绿泥石、符山石、金云母、阳起石等的生成为标志;此阶段尚包括无水硅酸

12、盐矿物(透辉石、硅灰石、方解石等的继续生成。此期生成的磁铁矿特点是粒度细,为早期磁铁矿(第一世代,具浸染状构造,明显地交代透辉石、钙铁石榴石,具交代溶蚀结构、溶蚀胶结结构、包含结构。它们叠加于早期矽卡岩之上;磁铁矿主要分布于早期生成的透辉石、石榴石颗粒间。(二、热液期:热液期可分为早期(粗粒磁铁矿阶段与晚期(金属硫化物阶段早期(粗粒磁铁矿阶段或高温硅酸盐阶段:在矽卡岩晚期细粒磁铁矿形成以后,似具一短暂间歇;此期形成第二世代粗粒磁铁矿为标志,不仅在粒度上、接触界线上与矽卡岩晚期磁铁矿具明显的区别,且具环带结构、包含结构;矿石多呈脉状团块状构造;并伴随有含水硅酸盐矿物绿泥石、阳起石、磷灰石、蛇纹石

13、及方解石的形成,致使矿物成分更为复杂。晚期(中、低温金属硫化物阶段:此期除含水硅酸盐及方解石继续形成外,主要以大量的金属硫化物(磁黄铁矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等形成为明显标志;硫化物多呈脉状、束状(马尾状穿插磁铁矿,主要叠加于矿带(矿体的顶部及主矿体顶板围岩中。金属硫化物虽为此期的产物,但它们仍有先后之分,共生关系极为密切;其中闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿形成较早,随之为方铅矿、黄铜矿的形成;同时继续形成含水硅酸盐矿物绿泥石、蛇纹石、磷灰石、石英、萤石、方解石。(三、表生期:矿床的表生作用极不发育,因多为隐伏盲矿体,埋藏较深;仅浅部硫化物矿体(15线、铅矿体(0线南部有一些轻微氧化,产生

14、少量赤铁矿、褐铁矿、铜蓝、孔雀石、白铅矿等氧化矿物,但它们分布极为零星,未单独形成工业类型矿体,不具工业意义。据上述各项资料分析,在矿区诸控矿因素中,主要是构造控矿因素,其它因素(地质条件与之相比居次位;另对控制成矿的侵入母岩因素,因工程中未见,仅试予分析。1、控制成矿的围岩因素矿区的含矿围岩为滩间山群变泥质、硅质岩夹大理岩,南矿带个别矿体之顶板与石炭纪地层的碳酸盐岩、砂岩接触,局部为晚泥盆世中酸性凝灰熔岩。铁矿的生成与围岩的具体层位有密切的相关关系。由分布看,矿体多产于滩间山群及其与石炭纪地层不整合面中。综观这两套地层,石炭纪地层是一套碳酸盐岩、滩间山群中也具较多的碳酸盐岩夹层及透镜体。碳酸

15、盐岩化学性质的高度活泼性,对本矿床是有利的成矿因素,但矿区广厚的矽卡岩中,见有大量的泥质、硅质岩的交代残留体,却未见有碳酸盐岩的残体就是明证。2、控制成矿的构造因素本矿床南、北矿带及矿带的不同矿段的控矿条件虽有所差异,但主要为构造控矿,现分述如下:(1、南矿带中东段的控矿构造南矿带的中段与东段(0线及其以东,是矿区成矿较好地段,其成矿受隐伏断层F10、肯德可克向斜、石炭纪地层与滩间山群间的不整合面等综合构造因素控制。肯德可克向斜的控矿作用,主要表现为向斜轴部的层间构造。此层间构造是在向斜形成的塑性形变过程中,上、下岩层经剥离作用而产生的虚脱空间。各层间构造又为沿向斜轴面发育的二次纵张断裂所沟通

16、,并与F10断裂相沟通。值得注意的是,向斜枢纽的起伏对成矿有较大的影响,在8线、24线相对上拱,在0线、16线则相对下坳;向斜枢纽相对上拱部位成矿较差,下坳部位成矿较好;原因似在于枢纽上拱致使层间构造趋于紧闭,下坳则可增大层间构造的空间。石炭纪地层与滩间山群间的不整合面,对成矿亦属有利,不整合面上、下两套岩层受力后呈现不同性质的形变(其上为向斜、其下为单斜,扩大了不整合面所在的空间。F10为一隐伏逆断层,其大部分地段已被以铁为主的矿体所充填或蚀变形成矽卡岩。此断裂位置接近于向斜的轴部,略偏南翼。受此影响,其下盘(南翼地层上推约3070米。F10的力学性质属压性,后转张性,主要表现于铁矿石中,可

17、见到围岩的角砾,角砾虽已为矽卡岩与磁铁矿所交代(磁铁矿沿角砾间充填交代,但仍保留了角砾的棱角状、次棱角状等不规则的外形。F10为矿区北缘东西向区域性逆断层F1的同级共扼断裂,具多期继承性活动特征。本区矽卡岩的形成、分布与F10与F1有关,并为其控制。F10既是含矿气液的主要通道(导矿构造,又是矿液交代与沉淀的场所,因此,F10实际上控制矿体的基本形态、产状和边界;更为重要的是F10多期活动切穿了石炭纪地层向斜的层间构造及石炭纪地层与滩间山群间的不整合面,F10与不整合面的交角约70°此构造复合部位也是矿体膨大、富集的部位。(2、南矿带西段的控矿构造南矿带西段(7线15线为肯德可克向斜

18、的翘起端,矿体多赋于滩间山群中,为较为密集的、彼此沟通的断裂或破碎带所控制,它们相互切穿,产状变化较大,无矿化地段的断裂、破碎带为方解石脉或矽卡岩脉所充填。矿化地段,矿液沿多组断裂(裂隙呈脉状、网脉状充填,围岩亦具矿化,致使西段矿体具单层厚度小、层多、分岔多的特点。此组构造与F10隐伏断层似为同一组,在肯德可克向斜形成前即已存在并活动,它们控制了本区矽卡岩带的雏形与浸染状细粒磁铁矿的形成;此断裂组的多期活动为矿床的成矿活动(矽卡岩期、热液期提供了主要通道与场所。(3、北矿带的控矿构造主要为F1断裂所控制,F1是矿区内规模最大的逆断层,具多期活动的特征。地表显示为明显的低凹地形,破碎带发育,形成

19、断裂破碎带;深部则为矽卡岩交代或被矿体所充填,断裂特征不明显,但矿体中见有构造角砾残留等。矿体与断层产状一致,北倾。沿F1断裂后期热液活动强烈,铁矿体为金属硫化物叠加,主要有磁黄铁矿、黄铁矿、辉铋矿、辉砷钴矿、方钴矿、自然金等,局部见有白铁矿、毒砂、黄铜矿和闪锌矿。部分地段金属硫化物沿F1直达地表(18线。(4、南矿带铅、锌矿体主要产于石炭纪地层的碳酸盐岩中,受构造破碎带和裂隙控制,破碎带与裂隙多呈张性,它们为后期的含矿热液提供了上升的通道与沉淀场所。因此,铅、锌矿体多沿裂隙充填、交代,呈细脉浸染状分布,脉的两侧呈星散浸染状。沿裂隙尚为方解石脉、绿泥石脉充填及黄铁矿浸染,并与铅、锌密切共生。(

20、5、成矿后的构造破坏本区成矿后,基本未遭受强的构造活动影响,仅个别矿体的局部有构造破碎现象,见有铁矿石角砾为方解石脉及晚期磁铁矿胶结,角砾仍具有棱角状外形,晚期大量的方解石脉使铁矿石贫化。未见矿体错位及其它构造错动现象。3、控制成矿的母岩因素矿区所见的中酸性侵入岩体与脉岩,规模多很小,且多分布于矿区的西缘、西南缘,它们均未蚀变,与围岩接触处仅具褪色现象及微弱的蚀变,它们不可能产生大量的含矿气液,不是与成矿有关的母岩。本区的围岩蚀变具较明显的垂直分带,平面上呈带状,垂向上呈扣钟状,矽卡岩矿物的形成温度(蚀变温度有向下递增的趋势;据此推测在深部有隐伏岩体的存在,推测与成矿有关;矿区施工的钻孔(最深

21、647.27米均未能穿透钙镁橄榄石矽卡岩带。目前对成矿母岩的性质尚不清楚。4、控制成矿的围岩蚀变因素本区铁矿的形成与分布,主要与矽卡岩化岩石关系密切,在现有工程控制深度内,围岩蚀变大致可分三个带,由下往上为钙镁橄榄石矽卡岩带、石榴石透辉石矽卡岩带、绿泥石化碳酸盐化带。铁矿的分布一般为石榴石透辉石矽卡岩带控制,局部铁矿体超出矽卡岩化带,与晚期热液成矿有关;工业铁矿体很少分布于钙镁橄榄石矽卡岩带中,仅局部构成主矿体的底板围岩。绿泥石化、碳酸盐化、黄铁矿化(带,为本区围岩蚀变的外缘热液分带,主要叠加于石榴石透辉石矽卡岩带的上、中部及顶部石炭纪地层的碳酸盐岩中,是与石炭纪的碳酸盐岩中铅、锌矿化关系密切的蚀变,它的分布主要集中于肯德可克向斜的轴部,且略偏南翼。矿物生成顺序见表1-1。矿物生成顺序表表11由表 1-1 可以看出，矿物质的生成表现为多期性，相互交代、穿插、叠加与延续性，各成矿期或成矿 阶段间不是截然分开的，它们在时间上是紧密相关的，但具一定的先后顺序，反映出成矿的阶段性、矿物 成分的复杂程度与围岩的蚀变强度。 国内主要铁矿床磁铁矿形成温度对比表 矿床名称 福建马坑铁矿 河北邯邢铁矿 宁芜铁矿 鞍山弓长岭铁矿 （富矿） 鞍山弓长岭铁矿 （贫矿） 湖北大冶铁山