河南金川县矽卡岩型铁矿地质特征及成因分析

河南金川县矽卡岩型铁矿地质特征及成因分析

1断裂型铁矿床山西省浮山县北峰铁矿大矿构造单元位于九原山、山西省浮山县交界处，位于距市区9公里。区域构造基本格局形成于燕山期,经多次叠加改造,各种构造十分复杂,以断裂构造最为发育,褶皱构造相对次之。褶皱构造以开阔宽缓的背斜、向斜为特征,褶皱轴向呈北东、北西、南北向3组。环绕岩体褶皱变形较强烈,远离岩体减弱以至消失。区内燕山期中偏碱性岩浆岩活动强烈。断裂构造发育,形成多处接触交代型铁、铜矿和构造蚀变岩型金矿,构成了塔儿山—老山—二峰山铁、铜成矿集中区。本文是在本区探、采地质工作的基础上,进一步研究、总结矿区成矿地质条件,矿体赋存部位、矿体空间展布、形态、规模、围岩蚀变等成矿地质特征及其找矿意义。2地质背景2.1金器山c-山速度岩石炭系矿区地层为奥陶系中统峰峰组(O2f),为浅灰色薄层灰质白云岩与灰-灰黑色泥晶灰岩,在闪长岩体附近往往蚀变为灰白-浅白色中细粒大理岩、条带状大理岩。石炭系(C)本溪组、太原组。本溪组为铝土页岩夹少量细砂岩及灰岩,底部有时见有零星山西式铁矿;太原组铝土质泥岩,页岩、砂质泥岩、薄层灰岩。第四系(Q)黄土。2.2磁铁矿岩组岩矿区构造形式在岩体轴部呈捕虏体出现,该捕虏体总体倾向NW,长620m,宽近400m,由奥陶系灰岩和石炭系中的铁铝岩及薄层灰岩组成,岩浆侵入使之发生强烈的围岩蚀变和矽卡岩化并形成磁铁矿。矿区内未见断裂构造。2.3特征计算结果矿区内的侵入岩为正长闪长岩。浅灰至灰白色,中粒半自形结构,块状构造,主要由钾长石、斜长石组成,黑色矿物少,以普通辉石、角闪石为主。岩石化学全分析结果及数值特征计算结果见表2-3、2-4:由表可知:该岩浆岩SiO2含量为60.03%,属中性岩即闪长岩类,K2O+Na2O含量为12.36%。碱度系数(里特曼系数δ)=6.75,碱度率(赖特法碱度率AR)=1.96,岩石属碱性岩。据扎瓦里茨基的化学分类法数值,该岩体属正常成分类型,接近碱性正长岩数值,而与标准闪长岩特征相差较大,a、b值较大,反映了碱质、铁镁质矿物较高,色率较深;a:c值接近7,表明碱性长石含量较高,Q值为负数,说明岩石中SiO2含量不足。3矿体特征3.1岩体与闪长岩的接触带矿区内现保留矿体共10个,据原详查报告矿带划分,分属两个矿带,即5号和6号矿带。矿带的划分范围为:赋存于石炭系页岩层和闪长岩的接触带上的各矿体属5号矿带;赋存于奥陶系大理岩与闪长岩的接触带上的各矿体属6号矿带,见图3-1。5号矿带主要分布于矿区的中西部Ⅶ-Ⅹ线间,现保留9个矿体,即5-6、5-10、5-11、5-12、5-13、5-14、5-16、5-17和5-18号矿体。矿体形态以透镜状为主,其次为似层状、豆荚状等,产状随接触带变化而变化。矿体赋存标高在1060-1100m之间,总体走向40°,倾向NW,矿体南部较陡,北部较缓,倾角在10°左右。6号矿带位于5号矿带东北部,分布于矿区Ⅶ线以东,现保留1个矿体,即6-1号矿体。主要矿体特征见表3-1。3.2矿石特征3.2.1矿质及矿质岩体(1)矿石物质组成矿石呈铁黑色或绿黑色。矿石矿物主要为磁铁矿,其次为赤铁矿、褐铁矿、脉石矿物为透辉石、透闪石、金云母、绢云母、石英、石榴子石、方解石等。由富含钠、钾的岩浆在上侵过程中和钙、镁质围岩发生接触交代生成矽卡岩及铁矿体。(2)矿石的结构、构造矿石主要为半自形—它形粒状结构。矿石构造主要为浸染状构造:矿石成分比较复杂,是分布最广泛的一种,脉石矿物多有1〜2种,由硅酸盐矿物组成,矿石品位一般在40%左右,磁铁矿常呈散点状分布,局部可见云母片;条带状构造:矿石由透辉石、云母及磁铁矿、赤铁矿等相间组成,条带自1〜1.5cm不等,此类矿石品位低且延续性不好。其次有角砾状、浸染状、粉末状构造等。3.2.2矿石地球化学特征矿石化学成分,据本次在采场中采样的基本分析、光谱分析、化学全分析结果及原勘探报告分析测试资料表明,矿区内矿石中主要的有益元素为铁,有害杂质主要为硫,其他含量均低,矿石中无其他伴生有益元素。a.矿石常量造渣组分,据本次采集的五件矿石全分析结果表明,SiO29.60-26.94%,平均17.19%;Al2O32.36-4.88%,平均3.71%;CaO0.36-8.82%,平均4.01%;MgO5.12-11.51%,平均8.13,(CaO2+MgO)/(SiO2+Al2O3)比值为0.58,据本次采集的六件矿石光谱分析结果表明,SiO218.54-36.16%,平均22.85%、Al2O31.30-8.33%,平均5.86%;CaO0.46-9.05%,平均3.66%;MgO7.58-14.21%,平均12.10,(CaO2+MgO)/(SiO2+Al2O3)比值为0.55,充分说明本区矿石总体为半自熔性矿石。b.矿石有益有害组元素含量,据矿石基本分析矿石中TFe含量一般为26.45-56.13%,平均34.78%;据矿石全分析结果:Fe2O3含量30.66-69.68%,平均48.42%;FeO含量7.45-17.42%,平均12.98%;S含量0.02-0.14%,平均0.05%;P含量0.013-0.025%,平均0.017%。由此可知,矿石属低硫、磷的磁铁氧化矿石。c.主要铁矿物的赋存状态,据本次10件矿石的物相分析测试结果表明:矿石TFe平均含量为46.34%,其中磁性铁平均含量38.35%,占有率为82.76%;硅酸铁(SiFe)平均含量5.99%,占有率为12.93%;碳酸铁(CFe)含量0.63%,占有率为1.36%;硫化铁(FeS)含量0.69%,占有率为1.49%。反映现保留矿体的矿石以磁性铁为主,矿石以原生矿石为主,其氧化程度较底。d.其他有益元素含量,据本六个光谱定量分析,表明本区除Fe元素外,其他元素都低于一般工业要求。3.2.3矿石类型本区矿石自然类型为磁铁矿石,可分为透辉石磁铁矿石、半假象赤铁矿石和假象赤铁矿石等。4成矿特征4.1金矿床赋存特征北峰铁矿位于北峰侵入岩体中,四周被正长闪长岩所包围,属于捕虏体形式产出,见图3-1。成矿母岩为围绕矿区周围的正长闪长岩,围岩主要以砂页岩为主的石炭系中上统和少量奥陶系中统石灰岩。铁矿床均赋存于捕虏体和正长闪长岩接触带上,由于岩体沿侵入方向侵位高底不一,使岩体与不同岩层的围岩发生接触关系,根据矿体顶底岩性的差异,将本区赋矿层位分为三个层位:一是赋存于石炭系页岩层之下,正长闪长岩之上(5号矿带);二是赋存于奥陶系中统石灰岩与正长闪长岩的接触矽卡岩带上(6号矿带);三是赋存于岩体中间,即标准的捕虏体矿体(如9号矿带)。4.2正长闪长岩化学成因说,其化学成因又有a.该矿区凡在正长闪长岩与奥陶系围岩接触带上在围岩利于成矿的条件下,均形成大量的矿体,反之在正长斑岩侵入部位,均无成矿现象,甚至有破坏矿体的象征。b.从正长闪长岩的化学成份分析,均利于铁矿的生成,其特点是:一是氧化程度高:Fe2O3(1.44)大于FeO(0.23),比值大于1,利于生成磁铁矿或赤铁矿。二是含碱量高:Na2O(7.98)+K2O(4.38)=12.36大于中国同类岩石的平均值(其平均值约为6.30),特别是含钠更高(K2O<Na2O)具高碱富钠特征。4.3多层侵入带本矿区的岩浆岩产状具有下列特征:a.岩体呈巨大的岩床、厚达百米以上。以顺层侵入为主,侵入方向由西向东由下往上,在矿区内及周边大面积出露。b.具多层侵入的特点,致使围岩均变成互不连接,大小不等的捕掳体,形成了上下重复的多个接触带。c.岩体占据了很大空间,一般均比残余围岩所占的空间大,说明岩浆对围岩的吞蚀和同化作用十分强烈。4.4岩体事件参照相邻北山角矿区用钾～氩法测定的结果,其绝对年龄为138×106Ma,说明是早白垩世燕山运动中期的产物。4.5矿区围岩侵蚀4.5.1透辉石的分布内蚀变带中的蚀变矿物随距离侵入体远近不同、地段而异可大体分为三带:(1)矽卡岩化正长闪长岩:主要除闪长岩固有矿物成分外,并加入了透闪石和透辉石,二者以半自形、它形(也有透辉石呈自形)出现,而黑色矿物的角闪石及透辉石,多已绿泥石化或绿帘石化,长石也已钠长石化,但其分布并不普遍,无一定规律。(2)蚀变正长闪长岩:此类岩性多呈灰白松散状,分布无规律无独特形态,整个外貌则随变质程度深浅不同有所区别,在蚀变深者,矿物模糊不清,长石常常高岭土化,暗色矿物已不明显,除少量绢云母、绿帘石外,整个岩石呈灰白色,但在显微镜下尚可见到原岩结构,同时长石的晶形明显保留。(3)矽卡岩带:以含镁较高的透辉石和透闪石、金云母矽卡岩为主,大部分与铁矿紧密相连,与成矿关系最密切。4.5.2矿物学一般特征(1)石灰岩接触变质带()绢云母磁铁矿赤铁矿混合带:主要分布于矿区东部。呈灰色、灰黑色,鳞片及粒状变晶结构,块状构造。组成矿物以透辉石、绢云母为主,并伴有透闪石、角闪石、绿泥岩、绿帘石等。厚度自10〜30余米,产于此带内的矿石多与上述云母、透辉石形影不离之混杂交结。()透辉石矽卡岩化大理岩:该带位于上述混合带之上,离正长闪长岩体最远,为大理岩受热液蚀变而成。矽卡岩化发育不太广泛,程度深者于原大理岩中有黑白条带出现,但厚度不大。透辉石化大理岩分布不规则,呈浅绿色,以块状分布在大理岩层及上述的矽卡岩带中。其他尚有少量的蛇纹石化、高龄土化等。(2)砂页岩接触变质带因砂、页岩层化学活动性弱,所以在接触带内的矿物重新组成就表现的不明显,大多由原岩变质成其他岩石现象,如砂岩变质成石英岩,页岩变成板岩、角页岩等。4.6采矿的二次变化本区氧化矿石现已基本采完,现保有资源的