大冶铁矿.docx
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大冶铁矿
1.湖北大冶铁山铁(铜)矿床
位于鄂东南大冶县(图2-1)。
区域地质:
鄂东南地区位于中下扬子陆块的西段,北与桐柏-大别造山带相接,南与九岭-幕阜隆起带毗邻,处于岳阳-九江前陆褶冲带的东端前缘部位。
本区北东以襄广断裂与桐柏-大别造山带相隔;西以鄂城-嘉鱼断裂与宝康-武汉前陆褶冲带及宜昌-武昌过渡褶皱带分割;南以坑口-排市断裂为界,构成一个三角形构造-岩浆岩区(图2-1)。
区内的构造变形主要由印支-燕山期构造运动所形成。
印支期形成一系列褶皱束和叠瓦式的逆冲滑覆构造带,主要表现为北西西至东西向的弧形褶皱及走向逆冲断裂,上覆以滑片;燕山期形成北北东向的隆坳带,叠加褶皱、断裂,并缀以箕式盆地。
在三角形区内,印支与燕山期构造直交叠加,又被铁山-四棵、毛铺-两剑桥断裂分割成三个梯形块体,形成铁山-黄金山、殷祖-筠山、大幕-枫林三个逆冲滑覆构造带。
燕山运动伸展导致的引张作用使岩浆活动强烈,形成区内鄂城、铁山、金山店、灵乡、殷祖、阳新等主要侵入体和众多的小岩体群(图2-1,图2-2),侵入岩出露面积达612平方千米,伴生铜、铁、金等多金属矿床。
图2-1鄂东南地区区域地质略图(据杨明银等,1995)
1.重力异常推断中间岩浆房;2.闪长岩;3.花岗岩;4.火山岩;5.磁法差值法推断岩浆上升通道;
6.Ⅰ级断裂;7.推断Ⅰ级断裂;8.Ⅱ级断裂;Ⅳ1.铁山-黄金山逆冲滑覆构造带;
Ⅳ2.殷祖-筠山逆冲滑覆构造带;Ⅳ3.大幕-枫林逆冲滑覆构造带
矿区地质概况:
矿区内出露的地层主要是三叠系下统大冶群。
其次为二叠系上统大隆组和龙潭煤系。
大冶群分为七个岩性段,均已接触变质。
本矿区经历了复杂的构造变动。
褶皱构造有NWW向秀山向斜、铁山背斜;近SN向尖山背斜、麻雀脑背斜。
重要的断裂构造亦有NWW向及近SN向两组。
前者以棺材山压扭性断裂带及F25断层为代表;后者以尖山压扭性断层为代表(图2-2)。
岩浆岩:
铁山岩体东西长24km,南北宽5km,面积120km2。
出露形状呈纺锤形。
铁山岩体是燕山期多次岩浆活动形成的复式岩体。
已查明有四次侵入活动,由老至新依次为中细粒含石英闪长岩、中粒黑云母透辉石闪长岩、正长闪长岩和斑状含石英闪长岩。
各次岩浆岩特征见表2-1。
用钾氩法测定同位素年龄值为138Ma(斑状含石英闪长岩)和150Ma(黑云母透辉石闪长岩)。
岩浆岩的岩石化学特征:
①属SiO2弱过饱和及SiO2不饱和的(黑云母透辉石闪长岩)岩石类型。
②K2O+Na2O含量高于中国和世界同类岩石,为富碱的岩石类型。
③中细粒石英闪长岩、正长闪长岩和斑状含石英闪长岩中的Fe2O3、FeO、MgO、CaO含量低于中国和世界同类岩石。
图2-2 鄂东南地区地质构造略图
1.中侏罗统;2.下侏罗统;3.上三叠统;4.中、下三叠统;5.石炭二叠系;6.震旦系;7.元古界;
8.新华夏压性断裂;9.山字型压性断裂;10.山字型倾伏背斜;11.山字型翘起向斜;12.推测山字型倾伏背斜;
13.推测山字型翘起向斜;14.东西向倾伏背斜;15.东西向翘起向斜;16.东西向压性断裂;17.燕山早期闪长岩;
18.燕山中期闪长岩;19.隆起和凹陷界线;20.地质界线
矿床地质特征
大冶铁山铁(铜)矿床由六大矿体组成,自西向东以次为铁门坎、龙洞、尖林山、象鼻山、狮子山和尖山矿体。
总长4300m。
其中尖林山矿体为盲矿体(图2-3)。
矿体形态产状和规模:
矿体总体呈似层状,产于正接触带中,走向NWW向。
其形态在不同地段差异较大,可呈脉状、透镜状、囊状等。
沿走向长度在360—872m之间,最大斜深550m,最小20m,一般100—400m。
最大厚度180m,最小10m,一般30—80m(图2-4、图2-5)。
图2-3大冶铁山矿区地质图
1.第四系;2.第七段具花斑构造的大理岩;3.第六段大理岩夹少量白云质大理岩;
4.第五段大理岩常具细齿状缝合线;5.第四段大理岩含角岩石香肠断块;6.第三段石榴石-透辉石大理岩;
7.第二段夹角岩条带大理岩;8.第一段页岩夹泥灰岩有时角岩化;9.中细粒含石英闪长岩;10.黑云母透辉石闪长岩;11.闪长玢岩;12.煌斑岩脉;13.钠长岩脉;14.花岗斑岩脉;15.矽卡岩;16.矿体;17.隐伏矿体;
18.NW向及NWW向压性断裂;19.NNE向压性断裂;20.推测断层;21.正常和倒转地层产状。
表2-1 铁山矿区岩浆岩特征表
岩石名称
矿物成分
岩石结构
分布及与矿体的接触面积比(%)
中细粒
含石英
闪长岩
斜长石69.8%,钾长石12.2%,石英7.9%,
角闪石7.9%。
副矿物有磁铁矿、锆石、榍
石、磷灰石等。
中细粒全晶质半自
形粒状或柱粒状
结构
东起尖山、西到铁门坎成—宽约200—400m的NWW向岩带直接与大理岩接触。
73.86
黑云母
透辉石
闪长岩
斜长石69.7%,钾长石7.1%,角闪石0.8%,
黑云母6.6%,透辉石12.5%。
副矿物同上
半自形到它形不等
粒状结构或柱粒
状结构
呈近EW向长条状分布,有分枝插入中细粒含石英闪长岩与大理岩中
26.13
正长
闪长岩
斜长石65.4%,钾长石19.3%,石英3.2%,
角闪石9.3%,黑云母0.4%,透辉石0.1%,
副矿物同以上两种岩石。
中粒半自形柱粒
状结构
主要分布在上述两种岩石以北,是铁山岩体的主体。
<0.01
斑状
含石英
闪长岩
斜长石71.8%,钾长石13.0%,石英7.6%,
角闪石5.7%,副矿物有榍石、磁铁石、锆
石、磷灰石。
中粒似斑状结构
主要分布于矿区尖山以东与矿体无直接接触关系。
图2-4 21勘探线剖面图(象鼻山矿体) 图2-5 35勘探线剖面图(尖山矿体)
1.残坡积层;2.第六段大理岩;3.第六段白 1.第二、三段石榴子石大理岩;2.闪长岩
云质大理岩;4.第五段大理岩;5.第四段含 (部分蚀变);3.矽卡岩;4.铁矿体
角岩石香肠断块大理岩;6.闪长岩(局部矽卡
岩化);7.铁矿体;8.矽卡岩;9.煌斑岩
矿石物质成分及结构构造:
矿石中矿物成分复杂,仅原生矿物已达四十余种。
矿石构造有块状、孔洞-晶簇状、角砾状、花斑状、条带状、浸染状等。
矿石结构以细粒它形结构、交代残余结构、网状结构为主,其次有骸晶结构、假象结构、乳滴状结构、自形晶粒结构等。
本矿床产铁为主,铜为辅,伴生有多种有益组分,有害杂质含量较低。
铁品位最高可达70%,最低20%,一般50—60%,平均53%。
铜品位最高12%,最低0.1%,一般0.2—1%,平均0.58%。
可回收利用的有益伴生组分有Co、Au、Ag及Mn、V、Ti、Cr等。
有害杂质除S外,As、P、Zn等含量较低。
铜矿化在大部分地段与铁矿体一致,但在铁矿体靠近大理岩一侧或在其深部尖灭部位较富集,而在闪长岩接触带附近较贫。
局部地段铜矿化浸染于矿体两侧围岩中。
成矿期和成矿阶段:
石准立等将大冶铁山铁(铜)矿床划分成两个成矿期。
第一成矿期包括磁铁矿阶段,赤铁矿-菱铁矿阶段和硫化物阶段。
第二成矿期可划分为矽卡岩阶段、磁铁矿阶段、石英-硫化物阶段和碳酸盐阶段。
主矿体在第一成矿期形成。
围岩蚀变:
主要有矽卡岩化、钠化、钾化、碳酸盐化、绿泥石化和蒙脱石化等。
前三种蚀变与矿化关系密切,且在黑云母透辉石分布地段发育较强烈。
围岩蚀变呈现分带性(表2-2)。
测试资料:
矿物包裹体测温:
据磁铁矿爆裂法和均一法测温,成矿温度可分为三组:
620℃—700℃、545℃—560℃、320℃—420℃。
表2-2 围岩蚀变分带
接触岩石
石英闪长岩与大理岩接触
黑云母透辉石闪长岩与大理岩接触
内变质带
①轻微变质闪长岩、有时显钠长石化
②细粒钠长石化闪长岩
③柱石化、钠长石化闪长岩
①轻微变质钾(钠)长石化黑云母透辉石闪长岩
②网脉状石榴子石-柱石化黑云母透辉石闪长岩
③石榴子石-柱石-钾(钠)长石矽卡岩
外变质带
④透辉石矽卡岩
⑤透辉石硅化大理岩
⑥大理岩或白云质大理岩
④含金云母透辉石次透辉石矽卡岩
⑤大理岩
同位素组成:
硫同位素:
铁门坎至狮子山矿体中的黄铁矿δ34S值大多在+1.9‰—+3.3‰之间。
尖山矿体略低,为-0.3‰—+1.4‰。
氧同位素大冶群大理岩δ18O值为23.23‰和23.31‰(两个样品)。
中细粒含石英闪长岩中副矿物磁铁矿的δ18O为3.59‰和3.95‰。
矿体中磁铁矿的δ18O值在3.4‰—8.8‰之间。
铷、锶同位素:
据前人资料,铁山岩体、鄂城岩体的岩浆岩和铜录山、金山店两矿体中金云母所测定的Rb、Sr同位素等时线截距表明初始Sr87/Sr86为0.7000与上地幔岩相近。
2.安徽铜陵铜官山铜矿床
位于安徽省铜陵市东南郊,是我国长江中下游铁铜成矿带中著名的铜矿床之一。
区域地质概况:
铜陵地区位于贵池-马鞍山窿起带(印支期窿起带)的中部,西以郯庐断裂为界分别与华北地块和大别地块毗邻,南东与江南台隆相连。
南、北两侧分别被两条东西向的隐伏基底断裂所围限,与贵池、繁昌两个北东向的S状窿褶带相隔;东西两侧分别为北东向大型断裂带为界,构成一个相对独立的菱形窿起地块(图2-6)。
矿区地质概况:
铜官山铜矿床位于铜陵—戴家汇东西向基底断裂带的西端,铜官山“S”状背斜的北西翼。
燕山晚期中酸性岩浆侵入活动形成了铜宫山岩体,呈NE向展布,与铜山背斜一致。
沿接触带由南向北分布有白家山、宝山、老山、小铜官山、老庙基山、招树山、笔山、罗家村等8个矿段(图2-7)。
地层及含矿岩系特征:
矿体主要赋存在石炭系中,矿体明显受黄龙组地层控制,产于白云岩底部。
有三种含矿组合:
粉砂岩-黄铁矿层-碳质页岩组合;粉砂岩(或页岩)-黄铁矿层-白云岩-灰岩组合;白云岩-菱铁矿(或黄铁矿)-灰岩组合。
矿层往往位于两种岩性的转变部位。
剖面分析表明中上石炭统白云岩段和灰岩段、含矿白云岩和不含矿白云岩,它们在有机炭、F、Cl含量和Sr/Ba比值及pH、Eh条件等方面均有差异(表2-3)。
在邻区冬瓜山矿床中发现有硬石膏层,其δ34S平均值为16.69‰。
图2-6下扬子地区构造简图(据刘文灿等,1996)
1.沉降带;2.隆起带;3.背斜轴;4.向斜轴;5.断层;6.郯庐断裂带;7.构造单元边界
图2-7 铜官山铜矿地质图
1.第四系堆积层;2.三叠系;3.龙潭组页岩粉砂岩;4.孤峰组硅质岩;5.栖霞组灰岩;6.船山组灰岩;
7.黄龙组白云岩;8.高骊山组粉砂页岩;9.五通组石英岩;10.石英闪长岩;11.石榴石矽卡岩;
12.透辉石矽卡岩;13.磁铁矿;14.磁黄铁矿;15.含铜蛇纹岩;16.铁帽;17.断层;
18.岩层产状;19.地质界线;20.剖面线;21.剖面图
铜官山岩体主要由石英闪长岩组成,呈岩株状产于背斜的西北翼,出露面积约1.5km2,其中见有角闪闪长岩、闪长斑岩包体。
后期有二长岩脉侵入。
主岩体形成时间在150Ma左右。
自岩体中心向外可划分为中心相、过渡相和边缘相。
钙碱指数CA=58,属钙碱性岩。
岩石化学特征表现为:
Na2O+K2O=7.06-7.54;Na>K。
Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)>1。
表2-3含矿与不含矿白云岩段特征对比表
不含矿白云岩
含矿白云岩
岩性
灰色、厚至巨厚层泥晶白云岩
灰-深灰微晶白云岩
有机炭
Sr/Ba
F(ppm)
Cl(ppm)
δ18O(‰)
δ13C(‰)
沉积环境
0.33%
11.6
138
58
+25.97
+2.29
潮坪
0.35%
27.5(白云岩>79.2,胶黄铁矿9.07)
318.9(白云岩162,胶黄铁矿515)
115.6(白云岩126,胶黄铁矿102.5)
+22.33
+1.61
潮坪洼地
矿床特征
根据矿体的产状、形态、矿石组合和蚀变类型及矿物标型特征,可划分为三种矿化类型(图2-8)。
图2-8笔山东部13线剖面图(据321队资料)
P1q栖霞组;C1g高骊山组;δo石英闪长岩;Sp1蛇纹岩;Mgt磁铁矿;Cpr磁黄铁矿;Skd透辉石矽卡岩;
Skg石榴石矽卡岩;虚线为岩性界线;实线为铜矿体界线
上部矿体:
主要产在石炭一二叠系灰岩与石英闪长岩的接触带附近。
矿体与地层产状不一致(不整合型)。
一般规模不大,有典型的矽卡岩矿物组合和分带性,是传统观点的矽卡岩矿床,如笔山、罗家村矿段。
主要矿石类型有磁铁矿型、磁黄铁矿型、黄铁矿型和矽卡岩型。
矿石构造为块状构造、脉状构造等,具交代溶蚀,交代充填、固溶体分离、残余等结构。
矿石中微量元素Zn、Co、Ga含量较高,Ni含量低。
中部矿体;主要产于中石炭统底部的白云岩中,呈层状。
层位稳定,水平延伸可达几千米。
与地层产状一致(整合型矿体)。
当位于接触带附近时可与上部矿体相联结,构成“人”字型矿体。
矿石类型有磁铁矿-蛇纹石型、磁黄铁矿-蛇纹石型、黄铁矿-蛇纹石型、胶状黄铁矿-白云石型。
在矿石中保留了大量的原生沉积构造(层纹、条带、皱纹、胶状、莓球、残余鲕等)。
镜下资料表明,在磁铁矿、磁黄铁矿中保留有残余的胶状黄铁矿,甚至在黄铁矿中也可见到胶状黄铁矿残余。
此类矿石中的矿物生成顺序是:
胶状黄铁矿—晶质黄铁矿—磁黄铁矿—磁铁矿—黄铜矿。
黄铜矿主要是后期叠加在早期矿物之上的,一般呈似条带状、浸染状、细脉状,伴有黄铁矿、石英、方解石等。
宏观和微观资料表明中部矿体中存在着两种成因系列的矿物组合:
胶状黄铁矿-晶质黄铁矿-磁黄铁矿-磁铁矿组合和磁铁矿-磁黄铁矿-黄铁矿、黄铜矿组合。
这两个组合中的磁铁矿产状及物理参数均不相同;氧同位素也略显不同,但化学成分差异则不明显(表2-4、表2-5)。
中部矿体中有两类黄铁矿标型特征不同(表2-6),表明地层中的黄铁矿与整合矿体中的黄铁矿相似,而与岩体中的黄铁矿有明显区别。
中部矿体围岩以镁矽卡岩蚀变为特征,从接触带到围岩蚀变分带为镁橄榄石—金云母—蛇纹石—大理岩,相应的矿化分带是磁铁矿—磁黄铁矿。
铜矿化是叠加的,远离接触带呈现Cu(Mo)—Cu(Pb·Zn)—Fe(Au)的变化趋势。
下部矿体:
属热液石英脉型,以含铜石英网脉为特征,发现于老庙基山―175m、―215m中段的岩体边缘和底板角页岩中。
脉宽0.1―5cm左右,主要矿物有黄铜矿及少量辉钼矿、闪锌矿、黄铁矿,偶见白钨矿。
主要矿石类型有含铜蚀变闪长岩和含铜石英脉两种。
在黄铁矿中富Co、Ni,其Co/Ni>1,S/Se≈15000。
近矿蚀变为黑云母化,局部为白云母化、绢云母化等。
上、中、下矿体构成了“三位一体”的矿床组合。
它们可以组合在一起,也可单独出现,其特征不同,但受统一的成矿作用控制(表2-7)。
表2-4两类磁铁矿特征简表
表2-5各类黄铁矿的标型特征
表2-6铜官山铜矿组合特征简表
类型特征
上部矿体
中部矿体
下部矿体
控矿因素
接触带构造
层位、岩性控制为主
构造和侵入裂隙
矿体形态
透镜状、不规则状
层状、似层状
网脉状、脉状
矿石构造
块状、脉状
层纹状、皱纹状、条带状、块状
细脉浸染状
矿石结构
交代熔蚀、固溶体分离结构、半自形晶
草莓状、变晶、残余结构、交代结构
粒状和固溶体分离结构
矿物生成顺序
磁铁矿→黄铁矿→磁黄铁矿→黄铜矿
胶状黄铁矿→晶质黄铁矿→磁黄铁矿→磁铁矿→黄铜矿
黄铜矿→黄铁矿→闪锌矿
围岩
蚀变特征
石炭、二叠纪灰岩
矽卡岩化
中石炭世白云岩
滑石、蛇纹石化为主
闪长岩、角页岩、石英岩
黑云母化、绢云母化
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