猴兒頭鐵礦成礦模式分析

董兆喜

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，甘肅 張掖 734000）

猴兒頭鐵礦床位于甘肅省西部北山地區(qū)，所處大地構(gòu)造屬于華北板塊阿拉善地塊。從地層來看，其屬于華北地層大區(qū)、阿拉善地層區(qū)。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，侵入巖和脈巖較發(fā)育。從成礦區(qū)帶來看，其屬于龍首山鎳、銅、鈷、鉑族、鉛、鋅、鐵、錳、磷、鈾成礦帶，臨澤窯泉-東小口子鐵錳成礦區(qū)。該礦床主要出露于前震旦系龍首山群、震旦系中上統(tǒng)及下統(tǒng)，北西向區(qū)域斷裂發(fā)育，華力西期巖漿活動(dòng)頻繁，具備含礦地層、控礦構(gòu)造和中酸性脈巖相伴生的良好成礦條件。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為一套中深變質(zhì)的碎屑巖夾火成巖組合，巖性有片巖、硅質(zhì)巖及大理巖等。一是片巖。其主要為黑云石英片巖，另有二云石英片巖，片巖呈北西向帶狀分布于礦區(qū)中部。黑云石英片巖呈灰白色-灰色，為鱗片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)、片狀構(gòu)造，主要礦物為石英、黑云母，另有少量的斜長(zhǎng)石等。二是硅質(zhì)巖。其呈灰黑色，為粒狀變晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，主要礦物為石英。硅質(zhì)巖分布于礦區(qū)中部的片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖中，出露面積很小。三是大理巖。其呈灰白色，為粒狀變晶結(jié)構(gòu)、塊狀片狀構(gòu)造，主要礦物為方解石。大理巖零星分布于礦區(qū)中南部，在中部與石英巖接觸處，有礦體出露。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)主要發(fā)育兩組斷裂，一組為一走向北西、傾向北東的單斜構(gòu)造，巖層近于直立，局部有倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，構(gòu)造面理極發(fā)育，其產(chǎn)狀為60°∠55°。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要發(fā)育北西向斷裂構(gòu)造。礦體走向與北西向構(gòu)造基本一致。區(qū)域航磁異常也主要呈北西向展布。該組斷裂為控礦構(gòu)造。另一組為北東向斷裂，該組斷裂對(duì)礦體起破壞作用，可以截?cái)嗟V體延伸。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，主要有震旦系片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖及華力西期花崗閃長(zhǎng)巖。片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖主要分布于礦區(qū)中部、南部，巖石呈橘黃-灰白色，為鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu)、片麻狀構(gòu)造，主要礦物為石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石和黑云母等。華力西期花崗閃長(zhǎng)巖分布于礦區(qū)中東部、南部，侵入震旦系地層，巖石呈橘黃-橘紅色，為半自形粒狀結(jié)構(gòu)、中粒結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，主要礦物為石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石和黑云母等。

2 礦床地質(zhì)

2.1 礦體地質(zhì)特征

礦體賦存于震旦系上中統(tǒng)石英巖及大理巖中，礦化受石英巖控制明顯，緊鄰石英巖的大理巖中有礦化分布，其他大理巖沒有鐵錳礦化。鐵錳礦化帶北西向展布，寬度小于100 m，長(zhǎng)度接近350 m。區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，石英巖分布規(guī)模小，沿走向延伸方向被斷裂截?cái)?，總體來看，礦化規(guī)模和礦床規(guī)模小。前人通過地表槽探、深部鉆探等工作圈定了4 條鐵錳礦體。

①號(hào)礦體出露于地表，礦體長(zhǎng)度為213 m，平均厚度為5.56 m。TFe 平均品位為25.36%，Mn 平均品位為7.50%。礦體產(chǎn)于震旦系上中統(tǒng)石英巖中,呈似層狀。礦體走向北西，傾向北東，傾角為53°～67°。礦體與圍巖產(chǎn)狀基本一致，存在褐鐵礦化、黃鐵礦化和綠簾石化。礦體深部控礦斜深為89 ～96 m，見礦3 ～9 m。

②號(hào)礦體出露于地表，礦體長(zhǎng)度為100 m，平均厚度為1.18 m。TFe 平均品位為21.92%，Mn 平均品位為8.16%。礦體產(chǎn)于震旦系上中統(tǒng)大理巖中，呈似層狀或細(xì)脈狀。礦體傾向?yàn)?3°，傾角為56°。礦體與圍巖產(chǎn)狀基本一致，存在褐鐵礦化、硅化和黃鐵礦化等。礦體受動(dòng)力作用影響，局部破碎，礦石呈塊狀、次塊狀，局部為角礫膠結(jié)狀。

③號(hào)礦體出露于地表，礦體長(zhǎng)度為105 m，平均厚度為6.14 m。TFe 平均品位為22%，Mn 平均品位為6.30%。礦體產(chǎn)于震旦系上中統(tǒng)大理巖中，呈似層狀或透鏡狀。礦體傾向?yàn)?2°～68°，傾角為45°～62°。礦體與圍巖產(chǎn)狀基本一致，存在褐鐵礦化、磁鐵礦化、硅化和黃鐵礦化等。

④號(hào)礦體隱覆于地下，由豎井工程控制，礦體長(zhǎng)度為30 m，平均厚度為6.14 m。TFe 平均品位為29.16%，Mn 平均品位為8.74%。

2.2 礦石質(zhì)量

2.2.1 礦石的礦物成分

一是礦石礦物。礦石中，金屬礦石礦物含量為20%～40%，主要有磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦、軟錳礦、硬錳礦及以鐵錳為主的膠狀集合體等。金屬礦物絕大部分為膠狀集合體，集合體形態(tài)極不規(guī)則，有微脈狀、聚集稠密浸染狀和星散浸染狀等，形成從早到晚皆有，相互穿插、繼承和改造等。二是脈石礦物。礦石中，脈石礦物含量為60%～80%，主要有透閃石、鐵鋁榴石、透輝石、方解石和石英等。透閃石呈纖狀、針狀和短柱狀，明顯晶形者以短柱狀為主。

2.2.2 結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，礦石主要有粒狀結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)等。根據(jù)礦石中礦物集合體形態(tài)、大小及其空間結(jié)合關(guān)系等形態(tài)特征，主要構(gòu)造為塊狀構(gòu)造、微脈狀構(gòu)造和浸染狀構(gòu)造等。

2.2.3 礦物賦存狀態(tài)

根據(jù)物相分析結(jié)果，磁鐵礦中的Fe 占TFe 的11.34%～56.02%，平均為36.03%；菱鐵礦中的Fe 占TFe 的0.87%～26.49%，平均為8.27%；褐鐵礦中的Fe 占TFe 的6.29%～78.36%，平均為46.83%；硫化鐵中的Fe 占TFe 的0.37%～8.56%，平均為2.10%；硅酸鐵中的Fe占TFe的2.01%～10.20%，平均為5.09%；硫酸鐵中的Fe占TFe的0.05%～7.65%，平均為1.68%。

2.2.4 礦石的化學(xué)成分

經(jīng)樣品分析，礦石中TFe 含量介于21.02%～30.35%，平均含量為25.60%；MnO 含量介于6.49%～12.50%，平均含量為9.67%；S 含量介于0.09%～0.21%，平均含量為0.13%；P 含量小于0.21%，平均含量為0.11%。礦石中SiO含量高，一般介于17.72%～31.40%，平均含量為25.04%；鈣、鎂含量較高，鋁含量低，CaO 含量介于4.34%～11.61%，平均含量為8.06%，MgO 含量介于2.43%～4.07%，平均含量為3.21%，AlO含量較少，一般介于0.32%～1.68%，平均含量為1.01%。

2.3 礦石類型及圍巖蝕變

2.3.1 礦石的自然類型

礦石的有用元素為鐵、錳，礦石中的有用礦物為磁鐵礦、褐鐵礦、軟錳礦及鐵錳膠狀集合體，其中磁鐵礦含量占鐵屬礦物的40%～60%，經(jīng)鏡下鑒定，其自然類型為矽卡巖型和變質(zhì)型含錳磁鐵礦礦石。

2.3.2 礦石工業(yè)類型劃分

根據(jù)本礦區(qū)Mn 及Fe 品位劃分，礦石工業(yè)類型為含錳磁鐵礦礦石。

2.3.3 礦體（層）圍巖和夾石

勘查區(qū)內(nèi)礦體圍巖主要為石英巖，部分為大理巖。礦體夾石有兩種，一種與近礦圍巖相同，為石英巖或磁鐵石英巖；另一種為破碎的土狀巖石，該類夾石含錳鐵少，易風(fēng)化，多風(fēng)化為黃色、土黃色的土狀巖石，在礦體中呈團(tuán)塊狀、透鏡狀、似層狀分布，夾石中含鐵8.50%左右、含錳2.04%左右。

3 礦床成因、找礦標(biāo)志及特征

3.1 礦床成因

勘查區(qū)內(nèi)礦體為錳鐵礦體，主要呈似層狀、透鏡狀，賦存在震旦系中上統(tǒng)石英巖或大理巖中，嚴(yán)格受地層層位及巖性控制，礦體產(chǎn)狀與圍巖一致，呈整合接觸，錳鐵礦體與圍巖界線比較清楚。礦石呈粒狀結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為塊狀構(gòu)造、微脈狀構(gòu)造和浸染狀構(gòu)造。組成礦石的金屬礦物有磁鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、軟錳礦、硬錳礦、褐錳礦和少量黃銅礦；脈石礦物主要為透閃石、透輝石、石榴石、方解石和石英，并見不同礦物依次穿插交代現(xiàn)象，同時(shí)礦體內(nèi)普遍含少量炭質(zhì)。依據(jù)礦床特征，初步認(rèn)為該礦床為沉積變質(zhì)-熱液疊加型含錳鐵礦床。

該錳鐵礦由淺海相沉積而成，在漫長(zhǎng)的區(qū)域變質(zhì)過程中，由于高溫高壓和所產(chǎn)生的熱水影響，初期生成的錳鐵礦床受到改造而變質(zhì)，進(jìn)行重結(jié)晶及重新組合，使錳、鐵富集。隨著時(shí)間的推移，到加里東早期，輝綠巖侵入后產(chǎn)生的熱液沿礦體與圍巖接觸面或圍巖層理上升，當(dāng)條件成熟時(shí)與錳鐵礦體及圍巖進(jìn)行接觸交代，產(chǎn)生矽卡巖化并形成矽卡巖礦物。隨著熱液的不斷上升，矽卡巖化作用加強(qiáng)，使熱水中攜帶的鐵元素與方解石、白云石交代置換生成磁鐵礦，提高了礦床中鐵的含量。到矽卡巖化的后期，殘余的熱水?dāng)y帶大量鐵及少量銅元素，其與錳鐵礦體結(jié)合，在揮發(fā)分硫的參與下，形成了黃鐵礦及微量黃銅礦，并主要浸染疊加于沉積形成的錳鐵礦內(nèi)，形成最終的礦體，少量則浸染在大理巖中，形成單獨(dú)的錳鐵礦體。這就是猴兒頭鐵礦形成的基本模式。該礦床的形成以沉積為基礎(chǔ)，后期矽卡巖化熱液疊加改造是礦床富集的條件，矽卡巖化的熱源初步認(rèn)為是輝長(zhǎng)輝綠巖，被交代的圍巖為碳酸鹽巖。

3.2 找礦標(biāo)志

錳鐵礦體賦存于震旦系中上統(tǒng)的石英巖及大理巖中，為嚴(yán)格的層控礦床，經(jīng)探槽和鉆孔中礦體的頂、底板圍巖對(duì)比，其對(duì)應(yīng)較好，頂、底板圍巖為石英巖或大理巖，因此，震旦系中上統(tǒng)的石英巖及大理巖是找礦的直接標(biāo)志。根據(jù)礦石類型，該礦床普遍含有磁鐵礦，還應(yīng)該有磁異常標(biāo)志。

3.3 礦床特征

猴兒頭鐵礦床具有6 個(gè)主要特征。一是礦床賦存于一定的層位，即產(chǎn)于震旦系上中統(tǒng)石英巖及大理巖中。二是礦體呈似層狀，沿順層展布，與圍巖整合接觸，界線清楚。三是礦體常夾有達(dá)不到工業(yè)指標(biāo)要求的夾石層，厚度一般為1 ～3 m，多為含鐵量很高的透閃石。四是礦體中局部殘留原生沉積層理及片理，單層厚度為0.2 ～2.0 cm。五是礦區(qū)斷層構(gòu)造發(fā)育，但沒發(fā)現(xiàn)成礦前的控礦構(gòu)造，相反，斷層破壞礦體的連續(xù)完整情況相當(dāng)普遍。六是礦石品位沿走向、傾向變化都很均勻。

4 結(jié)論

本文以猴兒頭鐵礦為研究對(duì)象，重點(diǎn)分析了其成礦模式。礦床特征顯示，本區(qū)在上元古界處于沉降時(shí)期，合Fe、Mn 質(zhì)陸源物質(zhì)不斷搬運(yùn)到海盆中沉積下來，形成了大量含F(xiàn)e、Mn 質(zhì)碎屑巖，沉積作用是猴兒頭鐵礦床形成的主導(dǎo)因素，而后礦床又受到區(qū)域變質(zhì)和熱液作用的影響，進(jìn)一步改造了原來面貌，其具有某些熱液礦床的特征：礦體下盤有蝕變很強(qiáng)的黑云母斜長(zhǎng)花崗巖巖體；礦體中及上下盤圍巖中發(fā)育上述圍巖蝕變，經(jīng)鏡下觀察，礦石中有交代結(jié)構(gòu)；礦石中可見赤鐵礦、黃鐵礦、方鉛礦細(xì)脈穿插磁鐵礦的現(xiàn)象；礦石中含有典型的變質(zhì)和熱液交代型脈石礦物，如石榴石、透閃石和方解石等。根據(jù)上述特征，初步認(rèn)為猴兒頭鐵礦床是以沉積作用為主導(dǎo)，經(jīng)后期區(qū)域變質(zhì)和熱液改造的復(fù)生礦床。