鄂西“寧鄉(xiāng)式”赤鐵礦成礦規(guī)律及成礦原因探討

王建蘭

摘 要：赤鐵礦在鄂西地區(qū)分布廣、儲量大，總儲量超過40億噸。鄂西赤鐵礦成礦規(guī)律性強，富集帶與區(qū)域構(gòu)造有著空間的一致其中第三層（Fe3）厚度最大，品位也最高，具備大量開發(fā)利用的潛力。與碳酸鹽相沉積模式極為相像，鄂西赤鐵礦也因在前濱海環(huán)境中，大量氧化鐵膠體因具備抗浪的生物本能，與細粒-粉砂物質(zhì)膠結(jié)在一起，形成鮞粒。后經(jīng)搬運富集，形成礦床。

關(guān)鍵詞：寧鄉(xiāng)式鐵礦；赤鐵礦；成礦規(guī)律；成礦原因

1 區(qū)域地質(zhì)

鄂西地區(qū)行政區(qū)域上主要有恩施州和宜昌市，多山地、丘陵。在大地構(gòu)造位置上，屬鄂黔滇擠壓帶的北東部分。具體到赤鐵礦沉積時的大地構(gòu)造位置則屬于泥盆紀川湘凹陷淺海盆地。

鄂西地區(qū)常見赤鐵礦床露頭，礦床大多呈緩傾斜狀展布，延伸范圍極長，但受褶皺和斷層、以及后期剝蝕形成的地形控制，礦床不連續(xù)。

鄂西地區(qū)鐵礦主要是泥盆系“寧鄉(xiāng)式”海相沉積型赤鐵礦。前震旦系火山沉積輕變質(zhì)型鐵礦僅分布于神農(nóng)架林區(qū)鐵廠河、九沖河一帶，就其規(guī)模、經(jīng)濟價值只占次要地位。

本區(qū)泥盆系為一套淺海相沉積物。按其巖相垂直變化，整個泥盆紀期間，為一由海進至海退大的沉積旋回，其沉積物由石英砂巖開始，經(jīng)頁巖、泥灰?guī)r到砂、頁巖而告終。但由于海水在進退過程中并不十分穩(wěn)定，又可劃分為四個次一級沉積旋回，其沉積物均從石英砂巖開始，至頁巖或泥灰?guī)r結(jié)束。

巖相的縱向變化是：區(qū)域內(nèi)黃家磴組下部石英砂巖、上部砂頁巖東厚西薄；而寫經(jīng)寺組泥灰?guī)r、頁巖東薄西厚；寫經(jīng)寺組東部保存完好，西部上段則遭受侵蝕，局部殘缺不全乃至全部缺失。

2 礦床特征概述

本區(qū)赤鐵礦資源極為豐富，資源儲量近40億噸，比較大的有宜昌火燒坪、建始官店、巴東黑石板、宣恩長潭河、恩施鐵廠壩等。本區(qū)泥盆系“寧鄉(xiāng)式”海相沉積型赤鐵礦主要有四個含礦層：第一（Fe1）、第二含礦層（Fe2）規(guī)模小，礦層薄，品位低，目前基本不具備開發(fā)利用價值；上部第四含礦層（Fe4）多為鮞綠泥石鐵礦，夾層多，選冶困難，目前暫難利用；中部第三含礦層（Fe3）產(chǎn)于寫經(jīng)寺組下段之底部，為本區(qū)主要鐵礦層。礦體常呈層狀、透鏡狀產(chǎn)出，分布最廣，規(guī)模大，長數(shù)公里到50km，寬數(shù)百米至8km。且品位高，平均地質(zhì)品位可達45%以上。礦石類型主要為鮞狀赤鐵礦。

3 成礦規(guī)律

3.1 Fe1、Fe2、Fe3 各赤鐵礦層均賦存于砂巖向頁巖或泥灰?guī)r的過渡層位中，表明它們生成于海進程序列中，但Fe1、Fe2沉積期間，屬海進初期，海水進退交替，缺乏穩(wěn)定環(huán)境，影響鐵礦層的規(guī)模及厚度，而Fe3 沉積期間，海進已趨穩(wěn)定，造成良好鐵質(zhì)沉積環(huán)境，因此形成分布廣泛，厚度較大的鐵礦層，鮞綠泥鐵礦石菱鐵礦或赤鐵礦（Fe4）賦存于泥灰?guī)r向砂、頁巖過渡層位中，表明其成生于海退序列中，由于海水瀕于退出，廣大地區(qū)形成封閉的內(nèi)陸湖泊、沼澤，造成缺氧的還原環(huán)境，影響了鐵質(zhì)來源及沉積。

3.2 礦相與巖相帶在空間分布上關(guān)系密切。鮞狀赤鐵礦富集于淺海相頁巖—泥灰?guī)r組合分布的廣大地區(qū)；砂質(zhì)赤鐵礦、含鐵砂巖賦存在濱海—淺海相石英砂巖、頁巖組合地帶；鮞綠泥鐵礦石、菱鐵礦則賦存于濱海—湖沼相石英砂巖—頁巖分布區(qū)域內(nèi)。巖相組合的變化指示了礦相的變化，這就為尋找鮞狀赤鐵礦指明了可能的賦存地帶。

3.3 鐵礦層的富集帶與區(qū)域構(gòu)造有著空間的一致性。含礦帶方向與構(gòu)造線方向一致，自西向東，走向由北東轉(zhuǎn)向東西向。按垂直構(gòu)造線方向，可分南、中、北三個礦帶，其中以中礦帶（即沿長嶺背斜兩翼）為主要成礦帶，西起長潭河鐵礦，東至馬鞍山鐵礦，礦層厚度大、品位高、連續(xù)性好。南礦帶（鶴峰向斜以南）、北礦帶（屯堡背斜兩翼）鐵礦層僅在局部地區(qū)富集，其品位、厚度較之中礦帶遠為遜色。

3.4 往往礦層厚度、品位隨地表至深部呈降低趨勢，近地表礦層普遍較厚，礦石質(zhì)量較好，并有由酸性礦石向自熔性或堿性礦石過渡的趨勢（如官店鐵礦）。

3.5 礫狀赤鐵礦往往是礦層厚度加大、品位增高的顯著標志，在開發(fā)利用過程中可為礦山地質(zhì)工作提供很好的指導(dǎo)意義。

3.6 成礦環(huán)境較好時，礦層厚度一般較大，礦石品位也一般較高，夾石率一般也較低。礦層厚度、礦石品位與夾石率成近似的反比關(guān)系。

4 成礦原因

鄂西“寧鄉(xiāng)式”赤鐵礦的成礦原因一直以來挺有爭議，筆者通過對礦石性能、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造以及空間分布規(guī)律等方面的資料研究，認為本區(qū)赤鐵礦床成因十分類似于碳酸鹽巖形成機理。

因為本區(qū)赤鐵礦的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造十分類似于碳酸鹽巖。因此借鑒現(xiàn)代碳酸鹽相模式與沉積環(huán)境相關(guān)理論，有助于揭示赤鐵礦的形成機理。而赤鐵礦形成機理關(guān)鍵在于對赤鐵礦鮞粒的認識。

晚泥盆世時，鄂西地區(qū)為典型濕熱氣候，且遭受長期的強烈化學(xué)風(fēng)化作用，產(chǎn)生大量的氧化鐵礦物質(zhì)。而此時華南海域擴大，大量氧化鐵礦物質(zhì)以膠體形式并以懸浮狀態(tài)被河流帶入陸表海中，致使海水中形成了過飽和的鐵質(zhì)溶液。前濱海環(huán)境與碳酸鹽相沉積模式相近，海底十分平緩，因波浪、潮汐等易形成碎浪出現(xiàn)濱外高能帶，使水流具備強大的動力，另外因水中含有大量的細砂-粉砂物質(zhì)，形成鮞粒的物質(zhì)條件也具備了。與大多數(shù)碳酸鹽沉積物一樣，這些物質(zhì)同樣能適應(yīng)較高能水環(huán)境，甚至具備抗浪的生態(tài)本能。在懸浮狀態(tài)下，各種赤鐵礦泥晶等圍繞這些細砂質(zhì)物質(zhì)以生物化學(xué)方式層層包裹，便形成了赤鐵礦鮞粒。形成的大量赤鐵礦鮞粒經(jīng)過水流的再次搬運、改造、富集，最終于近濱海相至遠濱海相上部環(huán)境而成礦。

參考文獻：

[1]朱繼存.寧鄉(xiāng)式鐵礦床成因的新認識[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2001.

[2]胡寧，徐安武.鄂西寧鄉(xiāng)式鐵礦分布層位巖相特征與成因探討，1998.