龍?zhí)裂罔F礦區(qū)角礫巖地質(zhì)特征及形成機(jī)制探討

梁增輝，張軍強(qiáng)

（五礦礦業(yè)控股有限公司，安徽 合肥 230088）

地質(zhì)巖石類(lèi)型中，角礫狀結(jié)構(gòu)巖石是一種常見(jiàn)巖石結(jié)構(gòu)類(lèi)型，其分類(lèi)尚不系統(tǒng)，可按地質(zhì)作用與成巖連續(xù)性分為：原生構(gòu)造角礫狀結(jié)構(gòu)巖石，如火山角礫巖；成巖后期改造為角礫狀構(gòu)造巖石，如構(gòu)造角礫巖；以及在熱液或熔漿貫入成巖過(guò)程中，界面間成巖的貫入脈體角礫巖、滑塌滑脫角礫巖、隱爆角礫巖等。

角礫巖的角礫成分代表著早期成巖巖石類(lèi)型，角礫的形狀、大小、分選、排列方式等與角礫的膠結(jié)物成分是判斷角礫巖成因的重要根據(jù)。通過(guò)確定角礫巖的形成時(shí)間和形成機(jī)制，進(jìn)而可以判斷相關(guān)礦床的成因和形成過(guò)程?，F(xiàn)代礦床學(xué)與找礦勘探學(xué)中重點(diǎn)提出的結(jié)構(gòu)面成礦理論，更是將其作為重點(diǎn)研究對(duì)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，角礫巖與熱液成礦關(guān)系密切，80%以上的金屬礦床中均存在不同類(lèi)型的角礫巖，因此角礫巖被視為熱液礦床中分布最為廣泛的巖石結(jié)構(gòu)。因此，角礫巖是地質(zhì)學(xué)家、礦床學(xué)家研究的重點(diǎn)。

1 礦床地質(zhì)背景

龍?zhí)裂氐V區(qū)位于蕪湖市鳩江區(qū)沈巷鎮(zhèn)境內(nèi)，大地構(gòu)造位置屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)下?lián)P子臺(tái)坳、沿江拱斷褶帶之安慶凹斷褶束，寧蕪繁兩個(gè)中生代火山盆地接壤部位西緣。除第四系覆蓋層外，該區(qū)出露的地層為中生界三疊系中統(tǒng)徐家山組和黃馬青組，這兩套地層呈整合接觸關(guān)系。賦礦地層主要為徐家山組，下部以淺灰、灰白色白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖、硬石膏白云巖為主，頂部有一薄層～中厚層灰綠色鈣質(zhì)泥巖或泥灰?guī)r。區(qū)內(nèi)主要為一背斜構(gòu)造，系裕湯復(fù)背斜次一級(jí)金龍背斜，核部地層為三疊系中統(tǒng)徐家山組，兩翼為黃馬青組。背斜軸部位于礦區(qū)南部，隨下部巖漿巖頂面的隆起和凹陷，地層產(chǎn)狀有相應(yīng)變化。礦體主要產(chǎn)于背斜的北西翼[1]。

礦體空間分布主要受巖凹構(gòu)造控制，主礦體主要賦存于鈉質(zhì)石英閃長(zhǎng)巖與徐家山組接觸帶附近，平面投影圖上呈近似等軸狀，縱剖面上呈“V”型，形態(tài)為一卷曲透鏡體。目前已發(fā)現(xiàn)37個(gè)礦體，礦體總體走向北東，沿走向波褶起伏較大，向巖凹中心內(nèi)傾，傾向北西，傾角一般10°～30°，最大53°。

礦體頂板圍巖為陽(yáng)起石鈉長(zhǎng)石角巖、鈉長(zhǎng)石角巖、白云質(zhì)大理巖，底板為鈉質(zhì)石英閃長(zhǎng)巖、陽(yáng)起石鈉長(zhǎng)石角巖，角礫巖。金屬礦物主要有磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦；非金屬礦物主要有透閃石、陽(yáng)起石、方解石、黑云母。

2 角礫巖的基本特征

龍?zhí)裂氐V區(qū)角礫巖較為發(fā)育，特征明顯，通過(guò)巷道揭露的角礫巖宏觀特征，結(jié)合角礫巖膠結(jié)物鏡下鑒定特征，提出角礫巖膠結(jié)物為混染巖化巖石[2-5]。

2.1 角礫巖的角礫宏觀構(gòu)造特征

礦區(qū)內(nèi)礦體接觸帶部位角礫巖較為發(fā)育，特別是在構(gòu)造發(fā)育處，如復(fù)式背斜軸部或巖凹部位，角礫巖尤為發(fā)育，向凹緣、巖凸急劇變薄以致消失。

角礫巖發(fā)育在閃長(zhǎng)巖與礦體之間，閃長(zhǎng)巖類(lèi)一般呈完整巖體結(jié)構(gòu)，主要巖性為燕山晚期中酸偏堿性“鈉質(zhì)石英閃長(zhǎng)巖類(lèi)雜巖體”，主礦體為塊狀、稠密浸染狀、條帶狀浸染狀結(jié)構(gòu)磁鐵礦石，具有完整巖體結(jié)構(gòu)?？拷W長(zhǎng)巖體一端，角礫巖的角礫成分由頂板徐家山組地層巖石和少量巖體成分組成，而靠近礦體一端，角礫巖的角礫成分由主礦體磁鐵礦礦石、頂板徐家山組地層和少量巖體成分組成，越靠近礦體，角礫巖發(fā)育越不明顯，只見(jiàn)局部發(fā)育少量角礫巖，角礫巖成分主要為徐家山組地層。

角礫混雜，但形狀有所差異，一般磁鐵礦礦石呈渾圓狀、圓狀，而徐家山組大理巖、白云巖、粉砂巖呈不規(guī)則棱角狀。

磁鐵礦角礫發(fā)育帶較為相對(duì)集中，角礫礫徑差異較大，最大磁鐵礦角礫粒徑大于1米，附近粒徑多在幾十厘米左右，而在靠近磁鐵礦大角礫邊緣位置，徐家山組地層的砂巖角礫具有平行磁鐵礦邊緣排列特征，似香腸構(gòu)造斷開(kāi)，邊緣薄層狀大理巖呈不規(guī)則的韌性變形（見(jiàn)圖1，照片及素描圖）。

圖1 磁鐵礦角礫邊緣粉砂巖香腸狀構(gòu)造排列

相對(duì)較小的磁鐵礦角礫多為條帶狀構(gòu)造，邊緣發(fā)育細(xì)小徐家山組巖石角礫，而一般遠(yuǎn)離磁鐵礦角礫的主要成分為徐家山組各種巖性角礫巖，其角礫大小一般在1cm~3cm，小者在1mm~3mm，大者20cm~40cm，棱角明顯。

徐家山組角礫巖大部分是由徐家山組的淺色大理巖、白云巖、粉砂巖為主，膠結(jié)物為灰綠色，而磁鐵礦角礫顏色為灰黑色、綠黑色，呈浸染狀條帶狀構(gòu)造，其顏色與膠結(jié)物顏色接近，且膠結(jié)物具有一定的片狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造或似定向流動(dòng)構(gòu)造，界線(xiàn)不太明顯，但是在鏡下巖礦鑒定顯示較為清楚。因?yàn)槟z結(jié)物的特征是角礫巖成因的關(guān)鍵，根據(jù)手標(biāo)本接觸帶膠結(jié)物的野外地質(zhì)特征及鏡下巖礦鑒定特征，確定該接觸帶膠結(jié)物為混染巖特征。

2.2 角礫巖的鏡下特征

角礫巖的角礫成分有磁鐵礦、大理巖、白云巖、粉砂巖。

磁鐵礦：自形半自形粒狀或不規(guī)則集合體，單偏光和正交偏光鏡下均不透明，與透明礦物呈相間條帶狀分布。一般磁鐵礦含量10%～30%，局部高達(dá)45%，手標(biāo)本磁性明顯。透明礦物主要為金云母、方解石，圍繞磁鐵礦發(fā)育。金云母呈長(zhǎng)柱狀片狀，單偏光下白色與淺淡綠色多色性，具有干涉色彩條，正交鏡下平行消光，一組解理極完全，三級(jí)～四級(jí)干涉色，圍繞磁鐵礦顆粒發(fā)育，含量一般在20%～30%。方解石呈自形粒狀，兩組完全解理夾角近60°，閃突起明顯，高級(jí)白干涉色，含量一般在30%～40%。

大理巖、白云巖等碳酸鹽：灰白色、淺粉白色，塊狀構(gòu)造。鏡下呈自形粒狀結(jié)構(gòu)，一般粒徑0.05mm～0.1mm，邊界清楚高突起，閃突明顯，高級(jí)白干涉色，菱形兩組解理完全夾角60°。

粉砂巖：灰白色、淺粉白色，微層理，交錯(cuò)斜層理發(fā)育，中厚層狀構(gòu)造。鏡下呈它形粒狀，一般粒徑0.005mm～0.05mm，邊緣局部粒徑集中增大至0.1mm～0.3mm，為重結(jié)晶粒徑增大。干凈，低正突起，沒(méi)有解理，一級(jí)灰白～一級(jí)黃白，含量80%～90%，鈣質(zhì)膠結(jié)。

膠結(jié)物：為混染巖，由輝石殘斑和粗晶體集合組成早期熔巖結(jié)晶體團(tuán)粒，邊緣圍繞細(xì)粒斜長(zhǎng)角閃巖或斑狀斜長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖，或淺色礦物和暗色礦物分異集中呈球粒等，構(gòu)成混染巖化巖石結(jié)構(gòu)（詳見(jiàn)標(biāo)本鏡下照片）。

圖2 混合巖在角礫巖中充當(dāng)膠結(jié)物

3 角礫巖的成因

礦區(qū)角礫巖中粗大角礫仍為圍巖或磁鐵礦結(jié)構(gòu)構(gòu)造，膠結(jié)物中細(xì)小角礫粉砂巖發(fā)育似膠結(jié)結(jié)構(gòu)、似角巖結(jié)構(gòu)，而早期巖漿質(zhì)發(fā)聚晶結(jié)構(gòu)及斑雜構(gòu)造，膠結(jié)物中角閃石含量占55%以上，斜長(zhǎng)石含量占40%左右，石英少量，殘留輝石殘斑。

研究表明巖漿與圍巖接觸，吸收部分圍巖成分，巖漿被圍巖所混染，稱(chēng)為同化混染作用，這種作用形成的一系列巖石命名為混染巖。同化混染作用產(chǎn)物的一般特征為：似膠結(jié)結(jié)構(gòu)、似角巖結(jié)構(gòu)、聚晶結(jié)構(gòu)及斑雜構(gòu)造等特征。

根據(jù)同化混染作用產(chǎn)物的一般特征，判定礦區(qū)角礫巖膠結(jié)物為混染巖結(jié)構(gòu)，即該角礫巖是同源巖漿分異分期結(jié)晶，后期巖漿混染圍巖角礫，并與早期巖漿結(jié)晶體形成角礫巖膠結(jié)物的混染結(jié)構(gòu)構(gòu)造。而角礫巖因圍巖角礫含量一般較多，角礫狀結(jié)構(gòu)明顯，只是膠結(jié)物具有混染巖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此，根據(jù)巖石定名原則，礦區(qū)角礫巖確定為混染質(zhì)角礫巖，再根據(jù)混染巖定名特征，將礦區(qū)內(nèi)進(jìn)一步確定閃長(zhǎng)混染質(zhì)角礫巖。

4 角礫巖的形成機(jī)制

角礫巖的膠結(jié)物具有混染巖形成的復(fù)雜性，反應(yīng)了礦區(qū)鐵礦床成因的復(fù)雜性。區(qū)域顯示，龍?zhí)裂罔F礦發(fā)育在中基性～中性閃長(zhǎng)巖侵入三疊系中統(tǒng)徐家山組和黃馬青組接觸帶上。閃長(zhǎng)巖直接穿切侵蝕徐家山組中下部大套白云巖地層，與頂部灰綠色粉砂巖、甚至黃馬青組紫色粉砂巖地層接觸，符合接觸交代型和熱接觸變質(zhì)型鐵礦成因特征，盡管礦區(qū)內(nèi)圍巖表現(xiàn)為角巖特征，但是其接觸交代過(guò)程應(yīng)該是在礦床形成中發(fā)生，之后被進(jìn)一步巖漿上升侵蝕，達(dá)到徐家山組頂部形成熱接觸變質(zhì)型鐵礦狀態(tài)，然而仍保持主要角巖圍巖特征。在這一過(guò)程中，閃長(zhǎng)巖又分期分異上升侵入，早期巖漿分異析離鐵質(zhì)并與早期侵入白云質(zhì)地層發(fā)生接觸交代作用，富集成鐵礦體，后期巖漿穿插于接觸帶中，將鐵礦體邊緣分支及地層捕擄，局部發(fā)生滑塌形成角礫狀結(jié)構(gòu)巖石，后期巖漿發(fā)生混染作用，形成閃長(zhǎng)質(zhì)混染質(zhì)滑塌角礫巖。

由角礫巖膠結(jié)物判斷，具有閃長(zhǎng)質(zhì)混染特征的巖石為熱接觸變質(zhì)交代型鐵礦的內(nèi)接觸帶，而達(dá)到角巖和發(fā)生角巖化的圍巖為外接觸帶。

5 結(jié)論

（1）龍?zhí)裂罔F礦區(qū)角礫巖雖然表現(xiàn)出原地破裂特征，角礫棱角分明，但膠結(jié)物成因復(fù)雜，不是脆性斷裂構(gòu)造角礫巖和簡(jiǎn)單的熱液膠結(jié)，而是同源巖漿分異分期結(jié)晶混染膠結(jié)的閃長(zhǎng)質(zhì)混染質(zhì)滑塌角礫巖。

（2）角礫巖的形成過(guò)程包含著礦床成因信息，更為熱接觸變質(zhì)型鐵礦的內(nèi)外接觸帶劃分提供標(biāo)志，詳查報(bào)告中提出角礫巖發(fā)育為該礦區(qū)找礦標(biāo)志之一，通過(guò)本次工作，進(jìn)一步驗(yàn)證了該結(jié)論。

（3）混染化作用不僅成為角礫巖中膠結(jié)物，同時(shí)還膠結(jié)其他巖石礦物形成角礫巖，也存在單獨(dú)成巖的混染巖化閃長(zhǎng)巖。由于本次分析針對(duì)的位置較為單一，對(duì)于整個(gè)礦區(qū)局限性較大，應(yīng)在下一步工作中繼續(xù)強(qiáng)化該方面的研究。