加拿大拉布拉多鐵礦類型與勘查模型

翟富榮,梁帥, 楊新宇,張婧一,張廣陽,魏明輝,苗彤,譚亮

1.遼寧省地質礦產研究院有限責任公司，沈陽 110034；2.中國地質調查局 沈陽地質調查中心，沈陽 110034；3.遼寧省地質礦產調查院有限責任公司，沈陽 110034；4.遼寧省城鄉建設規劃設計院有限責任公司,沈陽 110006;5.中煤科工集團 沈陽設計研究院有限公司，沈陽 110014

0 引言

拉布拉多位于北美大陸東部邊緣，是加拿大太平洋成礦域中最大和最具地質多樣性的成礦省，區內巖石組合、地質年代、構造類型和沉積環境的多樣性,導致了礦化類型的多樣性和巨大的成礦潛力，具備產出大型鐵、鈾及稀土等礦床的地質環境[1--3]。拉布拉多地槽為世界級大型鐵礦集中區，分布有Carol Lake、Scully Mine、Scheff erville、I abMag(Howells River)、JulienneLake和Kamistiatusset等大型或超大型鐵礦床[4]，鐵礦勘查和開采主要集中在拉不拉多西部地質上稱為“拉布拉多地槽”的地區。王炯輝等人對拉布拉多地槽DSO型鐵礦進行研究，并對其成因類型、地質特征和成礦規律進行總結，并圈定3個DSO型鐵礦找礦礦靶區，提出綜合地質和地球物理方法是實現快速突破的有效方法[5];王永春等人對拉布拉多地區Superior湖型鐵建造進行研究，并總結其成礦模式及區域資源潛力分析[6]。張新元等人對紐芬蘭—拉布拉多省礦業開發概況進行了細致梳理，李振林對拉布拉多地槽鐵礦項目投資及注意事項進行了研究總結[7--8]?；诶祭噼F礦對于全球鐵礦供需市場的重要性，開展區域鐵礦類型和勘查模型的研究工作，為國內地礦單位、企業參與拉布拉多鐵礦的勘探和開發提供參考，加快實施“走出去”戰略。

1 區域地質概況

拉布拉多位于礦產豐富的加拿大地盾東緣[1]，由5個成礦區構成(圖1)，屬太古宙克拉通的Nain成礦區和Superior成礦區，周邊為古元古代活動帶Churchill成礦區和Makkovik成礦區，這兩個成礦區南部又被Grenville礦區改造[2]。鐵礦床主要分布在Superior成礦區、Churchill成礦區西部和Grenville成礦區西北部地區。Superior成礦區主要由太古宙麻粒巖相英云閃長巖和混合質變質沉積片麻巖構成，變質鎂鐵質火山巖很少產出，為沉積變質型鐵礦床成礦環境。Churchill 成礦區西部為由細粒淺海沉積物和火山巖組成的、富含金屬的古元古代盆地(拉布拉多地槽)，盆地除含有豐富含鐵建造外，還分布廣泛的碎屑巖和碳酸鹽巖。Grenville成礦區由中高級變質的英云閃長質--花崗閃長質斜長片麻巖、副片麻巖、變輝長巖和未變質花崗巖構成，拉布拉多地槽南部遭受的Grenville變質作用有利于該區含鐵建造的形成。

地槽沿太古代Superior--Ungava灣克拉通東部邊緣分布(圖1)，主要由古元古代的沉積巖和火山巖構成，在拉布拉多西南部延伸至時代更新的Grenville成礦區，并于約前1 Ga時經歷了變形和變質作用。地槽中鐵礦床主要賦存于Kaniapiskau群Sokoman組含鐵建造中段(表1)[9]，主要由鐵硅酸鹽、鏡鐵礦及磁鐵礦構成的灰色至粉紅色的硅質巖和鐵氧化物豐富的巨厚序列(礦層)。

2 拉布拉多鐵礦

本次研究將拉布拉多鐵礦分為兩個地區，與拉布拉多地槽范圍內的鐵礦稱之為“拉布拉多地槽鐵礦”，除拉布拉多地槽以外地區的鐵礦稱之為“其他地區鐵礦”。

表1 Sokoman含鐵建造與巖石組合

圖1 拉布拉多鐵礦地質簡圖及主要鐵礦床分布Fig.1 Simplified geological map of Labrador iron deposit and distribution of major iron deposits

2.1 拉布拉多地槽鐵礦

2.1.1 鐵礦類型

鐵礦主要是氧化物相、蘇必利爾型含鐵建造，產于淺海環境的化學沉積，進一步劃分為3個亞類[10--11]：

變質的粗粒(鏡鐵礦、磁鐵礦)含鐵建造型主要分布于地槽內Labrador 城—Wabush地區，約1 Ga前經歷Grenville造山運動影響，褶皺作用導致許多地區層序重復，使鐵礦的地表出露范圍和厚度增加；另外受蝕變和變質作用導致礦石中片狀赤鐵礦、粒狀磁鐵礦顆粒變粗，品位增高。

高品位表生礦型(又稱DSO型，赤鐵礦、針鐵礦和褐鐵礦)主要分布于Schefferville地區， 為弱變質的硅質含鐵建造，在白堊紀風化過程中富集，含鐵> 50%，具有礦石軟、易碎、細粒及多孔隙特征。

弱變質的含鐵建造或鐵燧巖型遍布地槽，含鐵15%～30%，礦石礦物以磁鐵礦為主。

2.1.2 成礦地質條件與礦床分布

地槽內出露地層主要為一陸架沉積向深海濁積，最終到淺海相、陸相巖石的演化序列，沉積序列下部為裂谷沉積，上部為海侵沉積，稱之為Kaniapiskau群[10--11]，由古元古代(2.17～1.87 Ga)沉積巖和火山巖構成，并于約前1 Ga時經歷變形和變質。地槽與太古代基底之間，西部為不整合接觸(古元古代沉積)，東部則為斷裂接觸(可能為異地洋底深水沉積巖和火山巖)。鐵礦床主要賦存于Kaniapiskau群Sokoman組(中段)，為一30～170 m厚的硅質富鐵沉積序列，其下為一套厚的頁巖、硅質碎屑巖和白云巖(Wishart組)，其上為基性火山巖(Nimish組)，Sokoman組自拉布拉多城向Schefferville(NNW，達250 km)和魁北克(SW)兩個方向延伸。地槽經歷了綠片巖相變質作用并發育有開闊--緊閉褶皺，但在西部前陸盆地，巖石微傾且基本未受擾動，層序基本完整，鐵礦床主要集中于拉布拉多城—Wabush和Schefferville地區。

拉布拉多城—Wabush地區鐵礦類型主要為變質的粗粒(鏡鐵礦、磁鐵礦)含鐵建造型和弱變質的含鐵建造或鐵燧巖型，主要分布著Carol湖(Humphrey 和 Luce deposits礦床)鐵礦床、Scully鐵礦床、Julienne湖鐵礦床、Rose鐵礦床、Rose北鐵礦床和Mills湖鐵礦床等[11]。多數礦床由褶皺構造形成并賦存其中，如Mills湖礦床由一個向東傾斜的板狀礦體構成，礦化由粗粒變質鐵燧巖構成，以磁鐵礦為主。

Schefferville地區鐵礦類型主要為高品位表生礦型(赤鐵礦、針鐵礦和褐鐵礦)，分布于沿魁北克—拉布拉多邊界地帶附近的Astray湖地區內，分布著James鐵礦床、Timmins鐵礦床和Labmag鐵礦床等[11]。

地槽其他地區近年陸續發現的Sawyer湖鐵礦點、Gabbro湖鐵礦點和Snelgrove湖鐵礦點，已有勘探資料表明均具有較好成礦潛力。弱變質磁鐵礦含鐵建造或鐵燧巖也廣泛存在于Grenville成礦省北部邊緣的Churchill和Labrador城之間，也發現有許多鐵礦化點，這些地區也具有一定的成礦潛力。

2.1.3 典型礦床分析

Julienne湖鐵礦床位于拉布拉多城北側約27 km處，礦床產于Kaniapiskau群Sokoman組含鐵建造中[12]，其含鐵建造中段為主要礦化層位，礦體圍巖為Wishare組。礦體露頭走向長約2 km，寬度為0.55～1 km，剖面上是一個斷陷盆地或向斜構造(Julienne盆地)，垂直厚度達575 m，主要礦石類型為鏡鐵礦和磁鐵礦，Grenville造山運動對鐵的富集起到重要促進作用[13--16]。

Julienne湖地區Sokoman組含鐵建造具有以下地質特征[14--16]：①Sokoman組經歷了多期構造演化，其中既有新魁北克造山帶的褶皺和變質作用(1 800 Ma)，又有Grenville成礦省的褶皺和變質作用(1 000 Ma)。②Sokoman組各沉積單元礦物學特征都相對比較簡單，主要由石英、赤鐵礦、粗粒鏡鐵礦以及少量磁鐵礦在內的含鐵礦物構成，硅酸鹽和碳酸鹽礦物中也有少量的鐵閃石和鐵白云石。其含鐵建造為石英--鏡面赤鐵礦或約含石英和鐵礦物各50%(體積)的石英-鏡鐵礦片巖，石英主要呈中粗粒粒狀，鐵氧化礦物主要是粗粒片狀鏡面赤鐵礦、中粗粒單一赤鐵礦顆粒及細粒土狀赤鐵礦--褐鐵礦。③Sokoman組巖石組合有鏡鐵礦石英片巖、石英鏡鐵礦片巖、石英--粒狀鏡鐵赤鐵礦巖、石英--粒狀赤鐵礦巖、含鐵白色石英巖、細粒燧石赤鐵礦、石英--鏡鐵礦--硅酸鹽和粗粒石英--鏡鐵礦，條帶狀部分由兩個及以上單位構成，石英--鏡鐵礦單位的含錳段部分再活化。

2.2 其他地區鐵礦

Saglek灣南岸有太古代條帶狀Algoma型含鐵建造產出，其形成與附近的斜長角閃巖和麻粒巖有關，這些高級變質的巖石構造復雜，具有較大的成礦潛力[17]。Grand河盆地發育有大面積火成巖(斜長巖、輝長閃長巖等)，廣泛含有一定量的鐵氧化物礦物，勘探資料證明沖積砂和古海灘沉積中的鐵氧化物富集具有普遍性[18]。

Nain成礦省北部Kiglapait層狀侵入體上部發育有橫向連續的富磁鐵礦層，研究發現其中含有大量的鈦和釩，初步認為具有一定的Fe-Ti-V富集潛力[19]。Grenville成礦省南部的斜長巖侵入體也具有類似的地質環境，可能也具有Fe-Ti-V富集潛力。

3 勘查模型

拉布拉多地區含鐵建造根據其構造地質背景、相關巖石與沉積環境，可分為兩個類型：與海底侵位的火山巖(尤其是綠巖帶中的)有關的Algoma型和與火山巖沒有直接關系的形成于大陸邊緣的Superior型含鐵建造，拉布拉多地槽鐵礦以Superior型含鐵建造為主(1.90～1.85 Ga)[14]。

Superior型含鐵建造形成機制是原始含鐵建造在古元古代期間發生褶皺、斷裂和弱變質后，發生與大氣降水循環有關的次生淺成富集(向斜構造或斷陷地塊)作用，即石英和碳酸鹽被淋出，形成了脆性、粒狀鐵礦石和沉積在孔隙空間的次生褐鐵礦、針鐵礦；淋濾帶跨斷層明顯偏移的一方說明其在富集過程中有構造活動參與；局部存在含白堊紀植物和昆蟲化石的碎石和巖堆沉積表明，至少在中生代還有一些富集作用發生(高品位表生礦型)。據此建立Superior型鐵礦床勘查模型(表2)，為尋找同類型礦床提供參考。

表2 Labrador地區Superior型鐵礦勘查模型地質特征

4 結論

(1)拉布拉多鐵礦勘查和開采主要集中在“拉布拉多地槽”的拉布拉多城—Wabush和Schefferville兩個區域，礦床賦存于下元古界Kaniapiskau群Sokoman組內，主要為Superior型含鐵建造。

(2)鐵礦類型有高品位表生礦型(又稱DSO型，赤鐵礦、針鐵礦和褐鐵礦)、變質的粗粒的(鏡鐵礦、磁鐵礦)含鐵建造型和弱變質的含鐵建造或鐵燧巖型，以前兩者工業經濟價值較大。

(3)Julienne湖鐵礦床為區域上Superior型含鐵建造的典型代表，據其成礦條件和成礦特征建立區域上的同種類型鐵礦床的勘查找礦模型，為中國鐵礦企業參與拉布拉多鐵礦的勘探和開發提供科學依據。