(一)大陆边缘活动带与陆相中酸性—酸性火山-侵入岩有关的铅、锌、金、银、萤石、叶蜡石、明矾石、(铁、铜、钨、锡、铌、钽、硫铁矿、高岭土)矿床成矿系列类型(类型1)
本成矿系列类型形成于中生代大陆边缘活动带,成矿作用与印支-燕山期壳源及壳幔混源陆相中酸性—酸性火山-侵入岩有关,包括11个成矿系列。在空间上,主要分布于华南成矿省的浙闽粤锡铅锌叶蜡石成矿带及浙赣钨锡萤石成矿带、粤闽钨锡多金属成矿带,属环太平洋大陆边缘成矿体系西部的东亚陆缘火山-深成岩带的重要组成部分;其次是西藏成矿省冈底斯铬铁白云母成矿带和川滇成矿省松潘—甘孜金银白云母成矿带。
该成矿系列类型在印支—燕山早期发育于华南成矿省及川滇成矿省。闽西北后加里东隆起区产有与印支期伟晶岩有关的南平式铌钽矿床、与燕山早期似斑状黑云母二长花岗岩及其接触带的行洛坑式斑岩-矽卡岩型钨多金属矿床和与侏罗—白垩系火山-沉积岩及燕山期花岗斑岩有关的屏峰式热液型铅锌矿床和南山下式热液型萤石矿床。在闽粤海西-印支期坳陷区与闽东南陆缘火山断陷带的邻接地带,燕山早期黑云母花岗岩及(黑云母)钾长花岗岩外接触带的石炭—二叠系碳酸盐岩及三叠系碎屑岩中产有层控矽卡岩型铁矿床(马坑式、潘田式)及热液脉型铅锌矿床(龙凤场式、钟魏式)。甘孜—理塘岛弧带晚三叠世英安-流纹质火山碎屑岩及沉积砂泥质岩中产有与构造变形及蚀变作用有关的呷村式和夏塞式蚀变岩型银多金属矿床以及嘎拉—丘洛式蚀变岩型金矿床。丹巴—康定地区印支期花岗岩及其外接触带产有甲基卡式伟晶岩型锂铍矿床和哈若山式水晶矿床,在远接触带的古生界浅变质岩中产有丹巴式白云母矿床。
燕山中晚期是该成矿系列类型形成的高峰期,广泛发育于华南成矿省的东南沿海地区。矿床类型以火山岩型、矽卡岩型及热液型为主,主要矿产有铁、铅锌、金、银、萤石、叶蜡石、明矾石矿床等。浙闽沿海地区含矿火山岩系为上侏罗统磨石山群流纹质-英安质凝灰岩、熔结凝灰岩及凝灰质粉砂岩和下白垩统永康群沉凝灰岩、凝灰质粉砂质泥岩及砂砾岩。以萤石和金银为主的火山岩型及热液型矿床分布于浙东南隆起区丽水—宁波隆起带,在火山通道的隐爆角砾岩筒及其外侧的磨石山群火山岩或古元古界八都群变质岩中产有主要受蚀变构造带控制的治岭头式金矿床,在与火山机构一定距离的磨石山群火山岩中产有武义式萤石矿床、梁岙式叶蜡石矿床及峰洞岩式高岭土矿床,在燕山中晚期中酸性次火山岩及浅成侵入岩与围岩的内外接触带产有金田寺式银矿床及八都式萤石矿床。以铅锌和叶蜡石明矾石为主的火山岩型及热液型矿床则分布于温州—临海坳陷带及闽东火山断坳带,五部式铅锌矿床严格受北北西向及南北向断裂破碎带控制并与燕山晚期霏细斑岩关系密切,在上侏罗统磨石山群及下白垩统永康群火山-沉积岩中产有山口—峨嵋式叶蜡石矿床与仙岩—矾山式明矾石矿床。
该成矿系列类型在燕山晚期形成的矿床数量不多、分布较零散。华南成矿省产有与燕山晚期英安玢岩、花岗斑岩、石英斑岩等次火山岩或超浅成侵入岩有关的莲花山式钨矿床、紫金山式铜金矿床、西岭式锡矿床、石坪川式及赤路式钼矿床等,矿床类型以斑岩型、石英脉型、云英岩型及热液型为主。川滇成矿省产有与燕山晚期花岗岩及上三叠统图姆沟组灰岩有关的措莫隆式矽卡岩型锡矿床。西藏成矿省产有与燕山晚期—喜马拉雅早期花岗岩类有关的那明托式伟晶岩-热液型白云母(萤石石棉)矿床和拉萨式矽卡岩-热液型铁矿床。
(二)大陆构造岩浆带与壳源花岗岩类有关的钨、锡、钼、铅、锌、铌、钽(铜、铋、金、银、汞、萤石、水晶、硫铁矿、膨润土、重晶石)矿床成矿系列类型(类型2)
本成矿系列类型形成于中生代大陆构造岩浆带(陆内活化带),成矿作用与印支-燕山期壳源花岗岩类有关,包括20个成矿系列。在空间上广泛分布于华南成矿省以及华北成矿省苏鲁金重晶石成矿带和川滇成矿省三江石膏锡铁成矿带。
印支期主要形成伟晶岩型铌钽矿床和蚀变岩型金矿床。云开后加里东隆起区东部,加里东-海西期混合花岗岩顶部或突出部及其外接触带变质岩中产有横山式铌钽矿床;海南西部的抱板隆起区中南部,长城系或奥陶系变质岩和志留系浅变质岩中分别产有二甲式和抱伦式金矿床。成矿作用主要与印支期变质及混合岩化作用和动力变质作用有关。
燕山早期,该成矿系列类型集中分布于湘赣桂粤相邻地区。矿床类型以矽卡岩型、石英脉型、热液型为主,主要矿产包括钨、锡、钼、铜、铅锌等。与钨锡矿床有关的花岗岩岩石类型主要是黑云母花岗岩及斑状黑云母花岗岩、黑云母钾长花岗岩、白云母碱长花岗岩等,岩体同位素年龄为212~136Ma、初始锶比值为07130~07880,成矿年龄为1679~1392Ma。与多金属矿床有关的花岗岩岩石类型主要是花岗斑岩、花岗闪长斑岩及次英安斑岩、斑状(黑云母)花岗岩等,岩体同位素年龄为239~134Ma、初始锶比值为07139~07221,成矿年龄为1687~1363Ma。
燕山中晚期,该成矿系列类型发育于华北成矿省苏鲁成矿带和华南成矿省的湘桂、浙赣、粤闽成矿带。矿床类型以石英脉型、蚀变岩型、热液型为主,主要矿产包括金、铌钽等。胶东北部地区产有著名的玲珑式和焦家式金矿,与成矿关系密切的玲珑、郭家岭、昆嵛山等花岗岩均属壳源重熔型钙碱性系列岩石,岩体同位素年龄主要为1770~1348Ma、初始锶比值为07081~07140,金矿成矿年龄分别为150~719Ma。湘南、武功山、粤东南地区产有与钠长石花岗岩、锂云母碱长花岗岩、黄玉霏细斑岩(香花岭岩)及(斑状)黑云母花岗岩等有关的铌钽矿床(雅山式、博罗式、香花岭—尖峰岭式),岩体同位素年龄为136~113Ma、初始锶比值为07093。
燕山晚期形成矽卡岩型-热液型锡多金属矿床,主要分布于华南成矿省西部及川滇成矿省西南部,以个旧式锡矿、大厂式锡矿、小龙河式锡矿为代表。与成矿有关的花岗岩类主要是花岗斑岩、斑状黑云母花岗岩及黑云母碱长花岗岩等,其同位素年龄为1400~66Ma、初始锶比值为07130~07259,大厂蚀变岩年龄为117~1048Ma、小龙河云英岩锡矿石年龄为70Ma。
(三)大陆构造岩浆带与壳幔混源花岗岩类有关的金、钼、钨、铜、铅、锌(锡、锂、铍、铌、钽、水晶、硫铁矿)矿床成矿系列类型(类型3)
本成矿系列类型形成于中生代大陆构造岩浆带(陆内活化带),成矿作用与燕山早期及印支期壳幔混源花岗岩类有关,包括6个矿床成矿系列。在空间上,主要分布于华北成矿省的北部和西南部,其次见于东秦岭及幕阜山、北山地区。
该成矿系列类型主要包括石英脉型及蚀变岩型金矿床和斑岩型-矽卡岩型钼钨矿床两个矿床自然组合。华北地台北缘和西南缘以石英脉型为主的金矿床产于燕山早期花岗岩及其围岩(太古宇迁西群或太华群斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩)中,以金厂峪式金矿、峪耳崖式金矿、文峪式金矿等代表,花岗岩初始锶比值为07052~07080,含金石英脉及含金蚀变岩年龄为197~1359Ma。华北地台西南缘及幕阜山地区产于与燕山早期花岗斑岩、斑状花岗岩及花岗闪长斑岩等有关的斑岩型-矽卡岩型钼钨矿床(金堆城式、栾川式、阳储岭式),花岗岩初始锶比值为07069~07115。
此外,在东秦岭地区尚发育有与燕山早期花岗(闪长)斑岩或钾长花岗(斑)岩及爆破角砾岩有关的秋树湾式铜钼矿床和蒲塘式金矿床;在北山地区发育有与印支-燕山期钾长花岗岩等有关的南金山—金窝子式金矿床和辉铜山-花牛山式铜多金属矿床。
(四)大陆构造岩浆带与壳幔混源中—酸性火山-侵入岩有关的铁、铜、钼、金、银、铅、锌、硫铁矿、(钨、锡、锑、萤石、膨润土、沸石、珍珠岩、磷)矿床成矿系列类型(类型4)
本成矿系列类型形成于中生代大陆构造岩浆带(陆内活化带),成矿作用与印支-燕山期壳幔混源中—酸性火山-侵入岩有关,包括22个矿床成矿系列。在空间上,广泛分布于我国东部滨太平洋成矿域,横跨东北成矿省、华北成矿省、秦岭成矿省和扬子成矿省。
东北成矿省在燕山早期及印支期主要形成与黑云母花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩及(斜长)花岗斑岩等有关的矽卡岩型铁铜多金属矿床(朝不楞式、黄岗式、小营子式、弓棚子式、天宝山式),岩体同位素年龄为254~140Ma、初始锶比值为07028~07070。燕山中晚期主要形成斑岩型铜钼矿床(八大关式、乌奴格吐山式、大黑山式、小西南岔式)和火山岩型铅锌银矿床(甲乌拉—额仁陶勒盖式、孟恩陶勒盖式、山门式),前者与花岗闪长斑岩、花岗斑岩等有关,岩体同位素年龄为1883~1072Ma、初始锶比值为07050~07080;后者与上侏罗统—下白垩统火山岩和石英(二长)斑岩、流纹斑岩等有关。
华北成矿省在印支—燕山期形成与花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩等及上侏罗-下白垩统有关的热液型及斑岩-矽卡岩型铜银多金属矿床(蔡家营式、小扣花营式、华铜—黄柏峪式),燕山晚期形成斑岩-矽卡岩型钼铜矿床(撒岱沟式、小寺沟—寿王坟式、大庄科式、杨家杖子式、蓝家沟式、大湾—刁泉式)和蚀变岩-石英脉型金矿床(金厂沟梁式、排山楼式、五龙-猫岭式),花岗岩类初始锶比值为07052~07156。
秦岭成矿省在桐柏地区发育与燕山期中—酸性火山-侵入岩有关的钼、金、银、萤石、膨润土、(沸石、珍珠岩)矿床成矿系列,燕山晚期花岗(斑)岩、黑云母二长花岗岩及其围岩中产有斑岩型钼矿床(母山式)、热液型金矿床(老湾式)和萤石矿床(尖山式),在白垩系中酸性火山岩中产有银多金属矿床(皇城山式)和膨润土沸石珍珠岩矿床(上天梯—刘家冲式)。
在扬子成矿省的长江中下游铁铜硫成矿带,西部的鄂东南地区产有与黑云母辉石闪长岩、石英闪长岩、石英正长闪长玢岩等有关的矽卡岩型铁铜矿床(大冶式、铜绿山式),岩体同位素年龄为157~113Ma、初始锶比值为07068~07078,铁矿石、含铜磁铁矿矿石年龄为151~112Ma。中部的九瑞和铜陵地区产有与花岗闪长斑岩及石英(二长)闪长岩等有关的矽卡岩-斑岩型铜硫矿床(封山洞式、城门山式、铜官山—狮子山式),岩体同位素年龄为155~1002Ma、初始锶比值为07067~07095,含铜矽卡岩年龄为1347Ma。在东部的宁芜地区,一组与燕山晚期辉石闪长玢岩、石英闪长岩、下白垩统火山岩及前火山岩系沉积岩有关的火山岩型及热液型铁矿床(冶山—韦岗式、梅山式、姑山—白象山式)有规律产出,铁矿石年龄为1052~893Ma。而在赣东北地区则发育有与燕山早期花岗闪长斑岩有关的斑岩型铜矿床(德兴式)和与英安斑岩及隐爆角砾岩有关的火山岩型多金属矿床(银山式)。
(五)大陆构造岩浆带与碱性、偏碱性岩浆活动有关的金、锂、铍、铌、钽(宝石、白云母)矿床成矿系列类型(类型5)
本成矿系列类型形成于中生代大陆构造岩浆带(陆内活化带),成矿作用主要与印支-燕山期碱性、偏碱性岩浆活动有关,包括5个矿床成矿系列。在空间上,分布于阿尔泰造山带、大兴安岭晚古生代褶皱带中南段、华北地台北缘西部及中秦岭褶皱带。
阿尔泰造山带中部在海西和印支—燕山期黑云母花岗(斑)岩、(混合)花岗岩及其外接触带古—中元古界变质岩中产有一系列重要的伟晶岩型及热液型稀有金属矿床(喀拉苏式、可可托海式、阿斯喀尔特式、阿祖拜-库拉盖式)。
大兴安岭晚古生代褶皱带中南段产有与燕山晚期钠闪石花岗岩有关的巴尔哲式稀有稀土金属矿床,岩体初始锶比值为07071。
华北地台北缘西部产有与海西-印支期碱性花岗岩有关的蚀变岩-石英脉型及热液型金矿床(乌拉山式、东坪式及小营盘式),水泉沟碱长正长岩的同位素年龄为3274~1607Ma、锶初始比值为07059,属幔壳混源的碱性岩类,含金蚀变岩和石英脉年龄为2392~1391Ma。
中秦岭褶皱带中部发育与燕山期深源(碱性)岩浆活动有关的蚀变岩-热液型金矿床(双王-马鞍桥式),金矿石(含金角砾岩)年龄为1831~1101Ma。
(六)大陆构造岩浆带与壳幔混源中基性侵入岩有关的铁(钴、镍、铜、硫)矿床成矿系列类型(类型6)
本成矿系列类型形成于中生代大陆构造岩浆带(陆内活化带),成矿作用与燕山早期壳幔混源中基性侵入岩有关,包括5个矿床成矿系列。在空间上,集中分布于华北地台中部,以著名的邯邢式铁矿为代表。
铁矿产于燕山早期闪长岩及闪长玢岩、斑状闪长岩与中奥陶统马家沟组及峰峰组(或下奥陶统萧县组、中石炭统本溪组)灰岩、白云质灰岩的接触带,岩体同位素年龄为170~826Ma、初始锶比值为07051。中关铁矿金云绿泥矽卡岩的 K-Ar法年龄为122Ma。
(七)板块缝合带与超基性岩有关的铬(铂、金、蛇纹岩)矿床成矿系列类型(类型7)
本成矿系列类型形成于中生代板块(陆-陆)缝合带,成矿作用与燕山晚期及喜马拉雅早期超基性岩有关,仅有两个矿床成矿系列。在空间上仅分布于西藏成矿省,沿怒江、雅鲁藏布江两个板块缝合带产出。
本成矿系列类型主要包括罗布莎式、东巧式铬矿床,在成因上与洋壳蛇绿岩或蛇绿-混杂岩密切相关。铬矿主要产于燕山期或燕山晚期—喜马拉雅早期斜辉辉橄岩及纯橄岩中,矿体呈豆荚状、似脉状、透镜状,共(伴)生铂、钯、锇、镍、金、金刚石等有益组分,含矿岩石蛇纹石化强烈,局部形成蛇纹岩,以及热液蚀变玉石,构成一组有成因联系的矿床组合。
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康丛轩
(国土资源实物地质资料中心)
摘要 本文介绍了福建省马坑铁矿地质概况、矿床特征、矿床成因,总结了系列标本采集方法与工作流程。
关键词 福建;马坑铁矿;标本;采集方法
一般来说,矿床地质标本的采集主要针对矿床的地质特征及成矿模式进行,矿床地质特征能够通过实物地质资料进行直观的表达,矿床的成矿模式则在表达地质特征的同时,兼顾研究矿床的成因,建立成矿模型,了解时空演化规律。本文以马坑铁矿为例,通过野外调查及井下实地采集,针对该矿床共确定了35个采样点,采集了一套共70块系列标本及一块矿石大标本,完整地进行了从调研到设计、采集再到包装运输的工作,总结了系列标本的采集方法,对于指导该类型铁矿床标本的采集工作具有现实意义。
一、矿床简介
1矿区地质概况
马坑铁矿是目前华东地区最大的磁铁矿矿床,同时也是一个中型钼矿床,铁平均品位为3850%,总面积4km2,为一大型隐伏矿体,呈似层状,形态较简单,矿石质量稳定。伴生辉钼矿,钼平均品位为0095%,深部及外围找矿潜力巨大。
马坑铁矿区位于福建省龙岩市东南120°方向,行政区划属龙岩市新罗区曹溪镇管辖。矿山邻近龙岩市郊,有铁路、公路连接省内外各地。交通极其方便。
矿区所属区域大地构造位于华南加里东褶皱系、华夏褶皱带。区内出露地层较完整,晚古生代地层发育,为该区基底地层下古生界奥陶系—志留系浅变质岩系;印支运动(特别是燕山运动)在该区甚为强烈,断裂以NE向和NNE向为主;侵入岩主要为印支期的基性岩和燕山早期的花岗岩,矿产资源较为丰富,以铁、煤、钨、石灰岩为主[1]。上石炭统经畲组内中基性火山熔岩较发育。热力变质和热液蚀变较强烈,尤以矽卡岩分布较广泛[2]。
2矿床地质特征
矿床包括铁矿和钼矿两部分,铁矿分为磁铁矿主矿体和小矿体。钼矿分为围岩中单钼矿体和铁矿中的伴生钼矿。铁矿赋存层位为上石炭统经畲组与下二叠统栖霞组。其中主矿体呈连续单一的层状、似层状主要赋存于上石炭统经畲组(C2j)层位。小矿体赋存层位有:文笔山组(P1w)与栖霞组(P1q)接触界面附近;栖霞组(P1q)灰岩下部;船山组(C2c)灰岩下部。
(1)矿体特征
矿体总的趋势是沿走向从NE向SW略有倾伏,产状与顶、底板地层一致,呈整合接触,并与地层同步褶皱,主矿体形态与地层褶皱形态相吻合。主矿体褶皱形态和幅度,沿走向和倾向上均有所变化。下延边界为溪马河断层所断失[3]。
主矿体中无灰岩和大理岩夹层,而顶板绝大多数为灰岩、大理岩等,与主矿体接触界线清楚,底板为林地组(C1l)黑云母、绢云母石英砂岩,以含砾石英砂岩、石英岩为主,与主矿体接触界线清楚。小矿体共有176个,赋存层位主要在主矿体之上船山组-栖霞组(C2c-P1q)灰岩中,形态多数呈扁平的透镜体,其产状与上、下围岩基本一致。其特征是矿体厚度与品位变化均较大,沿走向、倾向往往是断续出现,分布较零散[4](图1)。
图1 马坑矿区主矿体剖面示意图
(据《马坑矿区铁矿资源储量核实报告》修编)
1—下二叠统童子岩组一段;2—下二叠统童子岩组二段;3—下二叠统文笔山组;4—上石炭统经畲组-下二叠统栖霞组;5—下石炭统林地组;6—矽卡岩;7—磁铁矿主矿体;8—实测断层;9—推测断层
(2)矿石特征
A矿石矿物成分
矿石的金属矿物成分较单一,以磁铁矿为主,次为赤铁矿和后期热液叠加的辉钼矿等硫化物。脉石矿物主要为石英、次透辉石-钙铁辉石、钙铁榴石和透闪石等(表1)。
表1 磁铁矿矿石矿物成分
B矿石矿物特征
磁铁矿:黑色、灰黑色,金属光泽,但较暗淡,镜下显灰白色或略带玫瑰棕色,多为他形一半自形粒状集合体。与石英、碧玉共生的磁铁矿多为他形细粒的致密块体,与透辉石、透闪石共生的磁铁矿多为半自形粒状变晶,与石榴子石共生的磁铁矿常为半自形—自形粒状变晶,绝大多数以镶嵌状-集合体或浸染状分布于脉石之中。辉钼矿:铅灰色,易污手,片径细小,为后期热液叠加的产物。多为鳞片状、叶片状或不规则板状晶体,其粒度均细小。常以辉钼矿、石英细脉、微脉及纯辉钼矿短细脉或呈叶片状、星散状充填于铁矿石裂隙面上[5]。
C矿石的结构、构造
马坑铁矿的矿石结构、构造种类虽然繁多,但主次分明,规律性较明显(表2)。
表2 各类型矿石主要结构构造一览表
D矿石类型
根据矿石的矿物组合特征,主矿体自下而上划分为4种主要类型的矿石,其中以透辉石磁铁矿类型占的比例最大,约60%~65%;石榴子石磁铁矿次之,约占25%~30%;石英磁铁矿仅占10% 左右[6]。小矿体以后两种类型的磁铁矿为主。
3矿床成因分析
从区域地质上看,马坑铁矿成矿同位素年龄为334~346Ma,大致与石炭系经畲组(C2j)为同一地层。铁质的来源主要是,石炭纪期间,矿区中部处于一狭长的相对封闭的环境,海西运动中地壳反复升降,海底火山频繁活动,带出了大量H、Cl等挥发分,改变了海水pH值,使大量铁质沉积,为成矿提供了有利条件。从石英(砾岩)碎屑岩建造到硅铁质建造,再到后来沉积的碳酸盐岩建造,长期稳定的沉积环境,可能也是铁质来源的一个有利条件[7]。辉绿岩类—花岗岩—深部热液系统带来的大量热液,使底板围岩叠加了石英岩化等,顶板围岩产生了大理岩化,矿体产生磁铁矿化等,表现出一些交代残余、条纹状、条带状等结构构造。热液改造的一个重要方面是矿体与围岩界线为不规则状,铁质活化、迁移沿裂隙进入围岩。矿体中甚至有围岩捕虏体;Mo矿化的后期叠加,都表现为明显的热液性质。矿区东南侧为莒舟岩体,呈NE向展布,侵入层位为林地组(C1l)上部及栖霞组灰岩,花岗岩的侵入时代,据同位素年龄测定为955~1655Ma,即为燕山早期。矿区辉长辉绿岩较辉绿闪长岩偏基性,主要受围岩的构造裂隙控制。总体上辉绿岩类是SW-NE向斜插贯入。辉长辉绿岩与辉绿闪长岩均侵入于林地组(C1l)直至童子岩组(P1t)中。
从构造上看有两个特点:第一,层控构造的标志明显,其灰岩与主矿接触,具强烈的大理岩化、磁铁矿化,磁铁矿多呈细脉、网脉,沿层面、裂隙面穿插,局部见磁铁矿胶结灰岩,主矿上部以石榴子石、磁铁矿为主,中部为透辉石、透闪石-磁铁矿,金属矿物为磁铁矿,伴生有辉钼矿等,脉石矿物均为矽卡岩矿物,具典型矽卡岩矿物特征,主矿顶板普通具矽卡岩化,底板具强烈的硅化、钾化、萤石化、矽卡岩化;第二,受区内褶皱、断裂构造控制,中矿段东部和西部南东侧,矿体厚度较薄;西部四块段矿体,经穿层揭露矿体厚度大于70 m;而西矿段在褶皱强烈的部位,矿体厚度相差数倍至数十倍,说明马坑矿区在海西早期经历过明显的同沉积构造变动,沉积建造和厚度在近距离内急剧变化。
二、系列标本采集
1采集依据与初步方案
上述马坑铁矿地质特征及成因为本次采集系列标本的具体依据,即采集的系列标本能够反映这些特征,所以,标本采集工作首先围绕着矿床的地质特征及成因展开,通过研究,选择有必要采集的重点岩性或者构造、蚀变点位,然后通过建立的成矿模式,对选择的岩性点位进行筛选。根据矿床地质特征,首先,选取主矿体作为主要的采集对象,包括矿体的4种类型,即石榴石型磁铁矿、透辉石型磁铁矿、透闪石型磁铁矿、石英型磁铁矿;其次,矿体的顶板和底板岩性与矿体有直接联系,矿体附近的侵入岩体、重要的矽卡岩围岩、石炭系经畲组岩性、下二叠统栖霞组岩性、小矿体赋存的文笔山组与栖霞组接触界面附近岩性、栖霞组灰岩下部岩性、船山组灰岩下部岩性及伴生辉钼矿体均为采集的对象。
通过矿床成因选择与成矿有关的石炭系经畲组(C2j)、石英(砾岩)碎屑岩建造、硅铁质建造、碳酸盐岩建造、辉绿岩类、花岗岩类、石英岩化、大理岩化及石榴石化等蚀变矿物、控矿构造点位、各类型磁铁矿矿石、矿体与围岩接触带点位等进行重点采集。
通过上述分析,确定初步采集方案(表3)。
表3 初步采集方案
2补充设计采样点
关于该矿床的成因前人研究有不同说法,笔者暂且以应用最多的矽卡岩型矿床对其进行研究,综合以上地质特征及成因特点,初步建立了以矽卡岩型铁矿为依据的成矿模型(图2)。
图2 马坑矽卡岩型磁铁矿成矿模式简图
1—结晶基底;2—下石炭统林地组砂岩;3—中石炭统经畲组-下二叠统栖霞组灰岩夹大理岩;4—下二叠统文笔山组泥岩;5—下二叠统童子岩组一段;6—下二叠统童子岩组二段;7—第四系;8—花岗岩;9—辉长辉绿岩;10—磁铁矿体;11—矽卡岩;12—断层;13—地质界线;14—热液(水)流动方向
由于矿床的成矿模型能够直观地表达其地质特征及时空演化规律,所以最后确定采集及筛选工作总体依据马坑矽卡岩型磁铁矿床成矿模式展开,以磁铁矿体为中心,重点采集矽卡岩围岩、林地组砂岩、经畲组及栖霞组灰岩、大理岩、重要的花岗岩(矿区内,矿体附近的莒舟岩体)、辉绿岩类(侵入林地组直至童子岩组中,矿体附近),在现有的采集条件下保证采集类型的全面性、典型性和重要性,保证后续研究及参观服务的具体实施,最终确定采集方案(表4)。
表4 采集方案
3采集技术流程
图3 马坑铁矿平硐15#中段
图4 马坑铁矿平硐中的磁铁矿矿体
图5 围岩中的石英细脉
图6 侵入岩体中的细脉
在掌握了马坑铁矿以上矿床信息及确定采集方案后,参照大比例尺矿区地形地质图(1∶5000)或实际材料图、勘探线剖面图(1∶2000)、工程布置图等矿床的基本图件,在考虑当前矿山采集环境及采集技术条件的情况下,经过筛选,最终选择地质信息反映较全面的272平硐、300平硐的15#及5#穿脉进行采集。为保证矿体顶、底板围岩及重要的蚀变类型的全面性,共设计了35个采样点,按坐标分类分别标注在工程布置图(坑道编录图)上,整理采样工具(皮尺、地质锤、矿灯、安全帽、野外记录本、铅笔、橡皮、标尺、罗盘、放大镜、GPS定位仪、标本袋、记号笔等)进行采集(图3至图6),为保证矿体顶、底板围岩及重要的蚀变类型的全面性,共设计35个采样点,按坐标分类分别标注在工程布置图(坑道编录图)上,整理采样工具(皮尺、地质锤、矿灯、安全帽、野外记录本、铅笔、橡皮、标尺、罗盘、放大镜、GPS定位仪、标本袋、记号笔等)后进入平硐,从进入平硐开始测量距离至第一个采样点,记录距离,采样(样品大小大于3 cm×6 cm×9cm)、定名并编号(Mk-),绘制信手剖面图,如此方法至该穿脉结束(272 平硐15#穿脉、300平硐5#穿脉)。采样结束后绘制采样平面图(剖面图),填写标本登记表(表5),清洗标本,刷漆编号、装袋、包装并运输。
表5 马坑铁矿标本登记表
4采样技术方法评价
图7 矿体顶板大理岩
图8 石榴子石化矽卡岩
图9 含辉钼矿磁铁矿矿石
图10 褐铁矿
矽卡岩型铁矿为中国最重要的铁矿类型之一,对于马坑铁矿此类成因上存在争议的矿床,标本采集的全面合理与否取决于矿床的研究开采程度及现场采集条件。马坑铁矿地质标本的采集保证了矽卡岩型铁矿矿床特征的完整反映,矿床中伴生的钼矿及坑道内未见的褐铁矿类型也进行了补充采集(图7至图10),磁铁矿小矿体由于开采条件及矿山环境的制约未进行采集,针对马坑矽卡岩型磁铁矿床的系列标本采集,保证了标本的典型性、代表性、全面性和重要性,能够满足观察和研究的需要。此外,马坑矿区莒舟岩体是否是成矿母岩?它与磁铁矿关系如何?辉绿岩体是否只为成矿提供热液条件,此类悬而未决的问题我们在标本采集过程中分段分组采集了侵入岩,以更好地提供对矿床研究的需求(表6)。
表6 马坑铁矿采样登记表(部分)
三、对矽卡岩型铁矿床采集标本的启示
上述方法其实总结起来很简单,矽卡岩矿床的采集主要针对几个重点部位,这些重点部位乃是典型矽卡岩矿床的成矿模型的反映:①中酸性侵入岩体;②碳酸盐岩地层;③矽卡岩(含矿矽卡岩与非含矿矽卡岩);④重要的蚀变类型(大理岩、角岩等)。如果要分述,可简要分为以下几种类型:
1)与中型和中偏基性(或偏碱性)侵入体有关的铁矿床,主要分布于稳定的华北地台范围内隆起边缘的坳陷带(邯郸铁矿床),部分产于地槽造山带(磁海铁矿床)。此类矿床的重点是与成矿有关的燕山期辉长岩、闪长岩、中奥陶统碳酸盐岩、辉绿辉长岩等。
2)与中酸性侵入岩有关的铁矿床,主要分布于地台边缘的坳陷带(大冶铁山等矿床),此类型主要应重视燕山期闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩、三叠系灰岩或含白云质灰岩,矿体主要为磁铁矿。
3)与酸性(或偏中性)侵入体有关的铁矿床,主要分布于大陆边缘的坳陷带、褶皱区(大小兴安岭、燕山、东秦岭和东南沿海一带)。主要采集不同时代的花岗岩和花岗闪长岩,注意该区域的火山岩(凝灰岩类),与酸性岩类有关的铁矿床中,伴生金属矿化比较复杂。
与矽卡岩铁矿床有关的岩浆岩存在明显的成矿专属性,随着成矿岩体酸度的变化,即从辉长岩、辉绿岩类—闪长岩、二长岩类—中酸性杂岩体—花岗闪长岩,铁矿伴生金属元素组合相应依次变化,在标本采集过程中,了解矿床成矿规律对标本采集的深入有所帮助[8]。
四、总结
此次以笔者承担具体工作的马坑铁矿为例来说明对于此类矿床的分析方法及标本采集手段,不同于地质勘查中的采样工作,系列标本的采集是以地质特征和成矿模式为基础,以观察研究服务、为地质工作者提供交流研究平台为目的的。研究矽卡岩型铁矿床标本采集方法,对支持和发展实物地质资料工作有重要作用。
参考文献
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[2]姜益丰2009马坑铁矿床成矿地质特征分析[J]现代矿业,484(8):89~91
[3]王艳美,陈植华,王宁涛2008福建马坑铁矿岩溶发育规律研究及基于GIS的成果展示[J]化工矿产地质,30(1):28~34
[4]刘劲鸿1989马坑铁矿磁铁矿的成因矿物学研究[J]矿物岩石,9(1):26~39
[5]陈跃升2002马坑铁矿开发过程中对矿床成因的新认识[J]金属矿山,317(11):50~59
[6]王金祥2008马坑铁矿选矿试验地质采样的设计[J]矿业快报,471(7):64~66
[7]刘武刚,陈友智2006马坑铁矿中矿段地质特征及成因认识[J]有色金属,58(2):14~16
[8]赵一鸣,吴良士等2004中国主要金属矿床成矿规律[M]北京:地质出版社,25~27
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