化念鐵礦特征及成因淺析

李先棋 王承平

（云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局勘查院玉溪地質(zhì)礦產(chǎn)所，云南 玉溪 653100）

化念鐵礦特征及成因淺析

李先棋 王承平

（云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局勘查院玉溪地質(zhì)礦產(chǎn)所，云南 玉溪 653100）

本文較為系統(tǒng)地從化念鐵礦礦體形態(tài)、礦石成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、與圍巖關(guān)系及區(qū)域地質(zhì)、礦區(qū)地質(zhì)、同位素年齡等方面，論述了礦床的成礦物質(zhì)來源、成礦環(huán)境、控礦因素，認(rèn)為礦床的成因類型為沉積改造型鐵礦床或沉積變質(zhì)型礦床。

化念；鐵礦；成因

1 位置及交通

化念鐵礦礦區(qū)中心地理坐標(biāo)：東經(jīng)102°13′02″，北緯 24°05′40″。礦區(qū)由 213 國(guó)道老路 15km 通化念鎮(zhèn)與玉元高速公路相接，再沿高速公路向北27km達(dá)峨山縣城、142km達(dá)省會(huì)昆明市。交通較為方便。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)川滇臺(tái)背斜武定-石屏隆斷束西側(cè)。礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為元古界昆陽(yáng)群富良棚組、大龍口組，總體呈北西-南東向展布，從南西至北東由下至上排列。三疊系上統(tǒng)普家村組不整合覆于昆陽(yáng)群巖層之上。第四系殘坡積層及沖積層分布于溝谷低洼地帶。昆陽(yáng)群巖層遭受綠片巖相區(qū)域低溫動(dòng)力變質(zhì)作用，為一套成層有序的淺變質(zhì)巖系（圖2-1）。

礦區(qū)位于青龍廠-揚(yáng)武南北向斷裂與高寨-小維堵東西向斷裂交匯部位，構(gòu)造復(fù)雜，斷裂發(fā)育，尤以北西、北東至東西向斷裂最發(fā)育。不同規(guī)模、不同性質(zhì)斷裂有30余條，可分為以下四組斷裂：（1）北西向斷裂、（2）北東向斷裂、（3）東西向斷裂、（4）南北向斷裂。正是因?yàn)閰^(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造的發(fā)育，形成了區(qū)內(nèi)礦體形態(tài)的復(fù)雜多變。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)主要表現(xiàn)為輝綠巖脈的侵入。其產(chǎn)出受北西向構(gòu)造的嚴(yán)格控制，呈脈狀沿北西向斷裂分布。最大規(guī)模400×110m，一般＞80×8m，與區(qū)內(nèi)礦體走向多呈平行。

輝綠巖礦物粒度多呈細(xì)-中粒狀，變余含長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、變余輝綠結(jié)構(gòu)及變余輝長(zhǎng)輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。原巖產(chǎn)生了強(qiáng)烈蝕變，原生暗色礦物已全部綠泥石化、黑云母化；淺色礦物為斜長(zhǎng)石，基本保留有斜長(zhǎng)石假象或見斜長(zhǎng)石殘余。其蝕變特征表現(xiàn)為粘土化、碳酸鹽化及綠泥石化。金屬礦物見磁鐵礦零星分布。

3 礦床特征

礦體主要賦存于大龍口組下段第二巖性層第一亞層（Pt2da2-1）粉晶灰?guī)r中，夾持于北西向斷裂之間。主要分布于11-12勘探線之間長(zhǎng)近600m，寬約300m范圍之內(nèi)。礦體最高出露標(biāo)高為1655m，向下延深最低標(biāo)高為850m（菱鐵礦）。1320m-1350m標(biāo)高（相當(dāng)于當(dāng)?shù)貪撍妫┲蠟楹骤F礦，之下為菱鐵礦。

鐵礦體形態(tài)復(fù)雜，分支復(fù)合現(xiàn)象普遍。總體呈似層狀、透鏡狀及脈狀產(chǎn)出，沿北西向展布。與區(qū)內(nèi)北西向斷裂平行，與地層產(chǎn)狀相近。傾向北東15-85°，傾角50-80°。礦體在剖面上多呈上陡下緩，平面上中部陡兩端緩。礦體向北西側(cè)伏，側(cè)伏角75°。

礦區(qū)目前共發(fā)現(xiàn)礦體三十三個(gè)。其中具有一定規(guī)模的工業(yè)礦體(指已圈定并計(jì)算了儲(chǔ)量的礦體)十六個(gè)。依其規(guī)模大小和產(chǎn)出位置順次編號(hào)為：I、II、III……XVI。這些礦體總體上相互平行，且由西南至東北向上疊置，緊密相鄰。礦體沿傾斜或走向方向?yàn)樽匀患鉁缵厔?shì)，與圍巖界線總體清楚。十六個(gè)工業(yè)礦體中，除I、II、VII和XI號(hào)礦體出露地表外，其余均為隱伏肓礦，礦體埋深標(biāo)高850－1655m，最大垂深805m。各礦體總體形態(tài)及各礦體間空間位置關(guān)系如圖2－2所示。

4 礦石質(zhì)量

4.1 礦石物質(zhì)成分

礦石垂直分帶現(xiàn)象明顯受礦區(qū)潛水面控制，潛水面以下為原生-菱鐵礦石，之上為氧化－褐鐵礦石。而在潛水面附近，則出現(xiàn)有少量的混合礦石。鐵礦石的礦石礦物主要為菱鐵礦及褐鐵礦，次為赤鐵礦、硬錳礦、軟錳礦、水錳礦，偶有磁鐵礦、鏡鐵礦等。脈石礦物有方解石、石英、綠泥石、蛋白石、炭質(zhì)及粘土礦物等。

4.2 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征

4.2.1礦 石結(jié)構(gòu)

原生礦石結(jié)構(gòu)主要為粒狀結(jié)構(gòu)和粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。氧化礦石呈似樹枝狀結(jié)構(gòu)、鱗片狀結(jié)構(gòu)、隱晶結(jié)構(gòu)與交代殘余結(jié)構(gòu)。

4.2.2礦 石構(gòu)造

礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、孔洞狀構(gòu)造、斑塊狀構(gòu)造和角礫狀構(gòu)造。其中條帶狀構(gòu)造、斑塊狀構(gòu)造系原生礦石的構(gòu)造。其它如孔洞狀、蜂窩狀構(gòu)造等為氧化礦石所特有。塊狀構(gòu)造為本礦區(qū)礦石的主要構(gòu)造類型，它同時(shí)為兩種類型礦石所具有。

4.3 礦物共生組合

圖2 -2化念鐵礦區(qū)4號(hào)勘探線剖面礦體形態(tài)特征圖

原生礦石：礦石礦物幾乎全為菱鐵礦，另有微量黃鐵礦，脈石礦物主要為白云石、方解石和少量有機(jī)質(zhì)、石英。在氧化礦與原生礦交接部位則出現(xiàn)少量混合礦石。

氧化礦石的礦物共生組合為：褐鐵礦-赤鐵礦-軟錳礦-硬錳礦-磁鐵礦-鏡鐵礦-水錳礦與方解石、石英、粘土、綠泥石、蛋白石、炭質(zhì)共生。據(jù)各礦物的產(chǎn)出特征及結(jié)構(gòu)判斷，菱鐵礦、石英、炭質(zhì)、粘土礦物、赤鐵礦、黃鐵礦應(yīng)生成于沉積期和熱液改造期，鏡鐵礦、磁鐵礦及綠泥石、蛋白石應(yīng)形成于熱液期，褐鐵礦、軟錳礦、硬錳礦、水錳礦主要生成于表生成礦階段，方解石生成時(shí)間較長(zhǎng)，從沉積階段至表生成礦階段都有生成。

4.4 礦石化學(xué)成分

礦石化學(xué)成分簡(jiǎn)單。除主要有益組分鐵外，伴生有益組分有錳和鈦，有害組分有硫和磷，其它組分有銅、鋅、錫等。各組分在不同類型礦石中的平均含量如下：

①原生礦石：TFe33.63%、S0.34%、P0.02%、SiO24.67% 、Al2O30.57% 、CaO7.23% 、MgO4.17% 、TiO20.11% 、Mn1.35% 、Cu0.006% 、Zn0.008% 、Sn0.002%、燒失量36.27%。其中富礦：TFe37.52%、S0.31%、P0.02%、SiO23.27%、Al2O30.57%、CaO4.20%、MgO4.04% 、TiO20.11% 、Mn1.54% 、Cu0.004% 、Zn0.011%、Sn0.002%、燒失量36.61%。

②氧化礦石：據(jù)120件組合樣品分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)，主要有益組份TFe含量為30.25-60.04%，主要有害元素S、P最高含量不大于0.06%、0.025%，平均含S0.0186-0.018%（前者為富礦、后者為貧礦平均數(shù)。下同）、P0.017-0.027%，其它雜質(zhì)Cu（0.002-0.005%）、Pb（0.0103-0.014%）、Zn（0.007-0.008%）、Ni（0.001%）、Co（0.001%），Sn（0.0016-0.0019%）、As（0.0029-0.0023%）、F（0.004%），雜質(zhì)含量均遠(yuǎn)低于有關(guān)工業(yè)要求。

Mn在礦石中平均含量為2.25-1.21%，富礦中Mn含量比貧礦平均含量高出1.04%。

造渣組分中酸、堿氧化物在礦石中分布與礦化程度有關(guān)，在富礦中SiO2含量一般大于CaO含量，貧礦則反之。酸性氧化物以SiO2為主，平均含量5.59-8.79%，TiO20.054-0.09%，含量低微，堿性氧化物以CaO為主，平均含量為4.20-16.77%，其余MgO （1.07-0.97%）、K2O （0.055-0.19%）、Na2O（0.115-0.1%）、BaO（0.03-0.025%），Al2O3平均含量為0.41-1.27%。

另?yè)?jù)500余件基本分析樣品的分析結(jié)果，礦石中的全鐵和可熔鐵含量差值很小，一般均小于百分之一。

從上述可知，本區(qū)鐵礦石化學(xué)成分以富鐵、低磷為特點(diǎn)。礦石含鐵量較高，不論是氧化礦還是原生礦，其全鐵含量均接近高爐富礦的要求，并平均含有1.4%的錳。主要有害組分磷含量很低，小于0.03%，硫在氧化礦中的含量也很低，一般小于0.02%，但在原生礦中硫含量較高，達(dá)0.34%(因含少量黃鐵礦之故)。此外，銅、鋅、錫含量甚微，均在0.01%以下，氧化鈦平均含量小于0.11%。造渣組分SiO2+Al2O3含量5.24－8.65%、CaO+MgO 含量 8.10%－11.40%。

5 礦體圍巖和夾石

5.1 礦體圍巖

此區(qū)鐵礦體圍巖為大龍口組下段第二層，主要圍巖巖性為深灰色粉晶灰?guī)r、泥灰灰?guī)r及蝕變輝綠巖，前兩者具相對(duì)富鎂、富有機(jī)質(zhì)特點(diǎn)。

表1 硫同統(tǒng)計(jì)表

灰?guī)r為致密-粉晶結(jié)構(gòu)，薄-中厚層構(gòu)造，主要成分為方解石，次為褐鐵礦、菱鐵礦、石英、綠泥石等。鐵礦物在灰?guī)r中分布不均勻，以細(xì)脈狀產(chǎn)出為主，亦有呈浸染狀或花斑狀；石英含量小于3%，呈不規(guī)則顯微粒狀，常被方解石交代；綠泥石、錳質(zhì)、粘土等礦物很少。蝕變輝綠巖巖性如巖漿巖一節(jié)所述。近礦體蝕變輝綠巖中鐵礦物含量一般偏高，并在局部富集呈脈狀、塊狀集合體。

近礦圍巖一般含鐵，但礦化程度不均勻，局部集中呈網(wǎng)脈狀穿插于圍巖中。一般緊靠礦體的頂、底板含鐵品位可達(dá)TFe9.5-20%，遠(yuǎn)離礦體礦化程度漸弱。

近礦體圍巖蝕變分布局限，常見蝕變有碳酸鹽化、鐵礦化、硅化、粘土化、褪色化，局部見炭化和綠泥石化。鐵礦體與圍巖產(chǎn)出關(guān)系，多為平行或小角度斜交或部分切穿圍巖，接觸界面呈不規(guī)則的港灣狀。在礦體厚大部位，與圍巖界線清晰，反之則呈漸變過渡。

5.2 礦體夾石

礦體夾石與圍巖相似，以灰?guī)r為主，少數(shù)為蝕變輝綠巖。由于受構(gòu)造變形極深，夾石大小不一，形態(tài)復(fù)雜，厚度變化大，空間延續(xù)性差。以孤島狀、樹枝狀、透鏡狀為主，次為似層狀。夾石最大厚度29m，最大長(zhǎng)度180m。夾石與礦體界線清楚。礦體內(nèi)夾石分布基本無規(guī)律。

6 同位數(shù)特征

在巖石及原生礦石中，采集樣品28件，其中23件對(duì)伴生黃鐵礦進(jìn)行硫同位數(shù)測(cè)試，5件作了碳、氧同位數(shù)測(cè)定，其結(jié)果如下表1、2。

7 結(jié)論

根據(jù)以上菱鐵礦硫同位數(shù)區(qū)間短、數(shù)值高，與典型沉積改造礦床--陜西大西溝菱鐵礦的硫同位數(shù)組成完全一致；碳同位素組成數(shù)值小、變幅窄，與澳大利亞威特隆白云巖的同位素組成一致，表現(xiàn)為一種還原環(huán)境的沉積特征；而氧同位數(shù)組成與變質(zhì)成因的角閃巖和石英巖的氧同位素特征相近。綜觀區(qū)內(nèi)原生菱鐵礦中氧、硫、碳三種同位素的組成特征，結(jié)合區(qū)內(nèi)主要礦體均產(chǎn)于昆陽(yáng)群大龍口組下段第二層碳酸鹽巖地層內(nèi)，產(chǎn)出明顯受層位控制；礦體分布及形態(tài)受北西向構(gòu)造制約，礦體與北西向斷裂帶基本平行；區(qū)內(nèi)蝕變輝綠巖脈局部與礦體伴生，輝綠巖發(fā)育部位礦化程度有加強(qiáng)的趨勢(shì)；礦石類型分布與表生作用直接相關(guān)，在潛水位以下原生礦均為菱鐵礦，潛水位以上因受強(qiáng)烈氧化等表生作用，則成為褐鐵礦等特點(diǎn)。筆者初步認(rèn)為：化念鐵礦成因類型為沉積改造型鐵礦床或沉積變質(zhì)型鐵礦床。

表2 碳、氧同位素統(tǒng)計(jì)表

[1]《化念鐵礦區(qū)鐵礦詳細(xì)普查地質(zhì)報(bào)告》（云南第一地質(zhì)大隊(duì)，1983,11.）

[2]《云南省峨山縣化念鐵礦11-12線首采地段勘探地質(zhì)報(bào)告》（冶金工業(yè)部西南地質(zhì)勘查局昆明地質(zhì)調(diào)查所 1993年6月）

[3]《云南省峨山縣化念鐵礦儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》（中國(guó)冶金地質(zhì)勘查工程總局昆明地質(zhì)勘查院2003，11.

[4]《云南省峨山縣化念鐵礦儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》（玉溪邁物實(shí)業(yè)有限公司 2008年12月）

[5]《中國(guó)鐵礦志》冶金工業(yè)出版社

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