龍塘沿鐵礦區角礫巖地質特征及形成機制探討

梁增輝，張軍強

（五礦礦業控股有限公司，安徽 合肥 230088）

地質巖石類型中，角礫狀結構巖石是一種常見巖石結構類型，其分類尚不系統，可按地質作用與成巖連續性分為：原生構造角礫狀結構巖石，如火山角礫巖；成巖后期改造為角礫狀構造巖石，如構造角礫巖；以及在熱液或熔漿貫入成巖過程中，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型，角礫的形狀、大小、分選、排列方式等與角礫的膠結物成分是判斷角礫巖成因的重要根據。通過確定角礫巖的形成時間和形成機制，進而可以判斷相關礦床的成因和形成過程?，F代礦床學與找礦勘探學中重點提出的結構面成礦理論，更是將其作為重點研究對象。據統計，角礫巖與熱液成礦關系密切，80%以上的金屬礦床中均存在不同類型的角礫巖，因此角礫巖被視為熱液礦床中分布最為廣泛的巖石結構。因此，角礫巖是地質學家、礦床學家研究的重點。

1 礦床地質背景

龍塘沿礦區位于蕪湖市鳩江區沈巷鎮境內，大地構造位置屬揚子準地臺下揚子臺坳、沿江拱斷褶帶之安慶凹斷褶束，寧蕪繁兩個中生代火山盆地接壤部位西緣。除第四系覆蓋層外，該區出露的地層為中生界三疊系中統徐家山組和黃馬青組，這兩套地層呈整合接觸關系。賦礦地層主要為徐家山組，下部以淺灰、灰白色白云質灰巖、灰質白云巖、硬石膏白云巖為主，頂部有一薄層～中厚層灰綠色鈣質泥巖或泥灰巖。區內主要為一背斜構造，系裕湯復背斜次一級金龍背斜，核部地層為三疊系中統徐家山組，兩翼為黃馬青組。背斜軸部位于礦區南部，隨下部巖漿巖頂面的隆起和凹陷，地層產狀有相應變化。礦體主要產于背斜的北西翼[1]。

礦體空間分布主要受巖凹構造控制，主礦體主要賦存于鈉質石英閃長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，形態為一卷曲透鏡體。目前已發現37個礦體，礦體總體走向北東，沿走向波褶起伏較大，向巖凹中心內傾，傾向北西，傾角一般10°～30°，最大53°。

礦體頂板圍巖為陽起石鈉長石角巖、鈉長石角巖、白云質大理巖，底板為鈉質石英閃長巖、陽起石鈉長石角巖，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、陽起石、方解石、黑云母。

2 角礫巖的基本特征

龍塘沿礦區角礫巖較為發育，特征明顯，通過巷道揭露的角礫巖宏觀特征，結合角礫巖膠結物鏡下鑒定特征，提出角礫巖膠結物為混染巖化巖石[2-5]。

2.1 角礫巖的角礫宏觀構造特征

礦區內礦體接觸帶部位角礫巖較為發育，特別是在構造發育處，如復式背斜軸部或巖凹部位，角礫巖尤為發育，向凹緣、巖凸急劇變薄以致消失。

角礫巖發育在閃長巖與礦體之間，閃長巖類一般呈完整巖體結構，主要巖性為燕山晚期中酸偏堿性“鈉質石英閃長巖類雜巖體”，主礦體為塊狀、稠密浸染狀、條帶狀浸染狀結構磁鐵礦石，具有完整巖體結構?？拷W長巖體一端，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，角礫巖發育越不明顯，只見局部發育少量角礫巖，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、粉砂巖呈不規則棱角狀。

磁鐵礦角礫發育帶較為相對集中，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，似香腸構造斷開，邊緣薄層狀大理巖呈不規則的韌性變形（見圖1，照片及素描圖）。

圖1 磁鐵礦角礫邊緣粉砂巖香腸狀構造排列

相對較小的磁鐵礦角礫多為條帶狀構造，邊緣發育細小徐家山組巖石角礫，而一般遠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，呈浸染狀條帶狀構造，其顏色與膠結物顏色接近，且膠結物具有一定的片狀結構構造或似定向流動構造，界線不太明顯，但是在鏡下巖礦鑒定顯示較為清楚。因為膠結物的特征是角礫巖成因的關鍵，根據手標本接觸帶膠結物的野外地質特征及鏡下巖礦鑒定特征，確定該接觸帶膠結物為混染巖特征。

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45%，手標本磁性明顯。透明礦物主要為金云母、方解石，圍繞磁鐵礦發育。金云母呈長柱狀片狀，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～四級干涉色，圍繞磁鐵礦顆粒發育，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，塊狀構造。鏡下呈自形粒狀結構，一般粒徑0.05mm～0.1mm，邊界清楚高突起，閃突明顯，高級白干涉色，菱形兩組解理完全夾角60°。

粉砂巖：灰白色、淺粉白色，微層理，交錯斜層理發育，中厚層狀構造。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，為重結晶粒徑增大。干凈，低正突起，沒有解理，一級灰白～一級黃白，含量80%～90%，鈣質膠結。

膠結物：為混染巖，由輝石殘斑和粗晶體集合組成早期熔巖結晶體團粒，邊緣圍繞細粒斜長角閃巖或斑狀斜長閃長玢巖，或淺色礦物和暗色礦物分異集中呈球粒等，構成混染巖化巖石結構（詳見標本鏡下照片）。

圖2 混合巖在角礫巖中充當膠結物

3 角礫巖的成因

礦區角礫巖中粗大角礫仍為圍巖或磁鐵礦結構構造，膠結物中細小角礫粉砂巖發育似膠結結構、似角巖結構，而早期巖漿質發聚晶結構及斑雜構造，膠結物中角閃石含量占55%以上，斜長石含量占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。同化混染作用產物的一般特征為：似膠結結構、似角巖結構、聚晶結構及斑雜構造等特征。

根據同化混染作用產物的一般特征，判定礦區角礫巖膠結物為混染巖結構，即該角礫巖是同源巖漿分異分期結晶，后期巖漿混染圍巖角礫，并與早期巖漿結晶體形成角礫巖膠結物的混染結構構造。而角礫巖因圍巖角礫含量一般較多，角礫狀結構明顯，只是膠結物具有混染巖結構特點，因此，根據巖石定名原則，礦區角礫巖確定為混染質角礫巖，再根據混染巖定名特征，將礦區內進一步確定閃長混染質角礫巖。

4 角礫巖的形成機制

角礫巖的膠結物具有混染巖形成的復雜性，反應了礦區鐵礦床成因的復雜性。區域顯示，龍塘沿鐵礦發育在中基性～中性閃長巖侵入三疊系中統徐家山組和黃馬青組接觸帶上。閃長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型鐵礦成因特征，盡管礦區內圍巖表現為角巖特征，但是其接觸交代過程應該是在礦床形成中發生，之后被進一步巖漿上升侵蝕，達到徐家山組頂部形成熱接觸變質型鐵礦狀態，然而仍保持主要角巖圍巖特征。在這一過程中，閃長巖又分期分異上升侵入，早期巖漿分異析離鐵質并與早期侵入白云質地層發生接觸交代作用，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，局部發生滑塌形成角礫狀結構巖石，后期巖漿發生混染作用，形成閃長質混染質滑塌角礫巖。

由角礫巖膠結物判斷，具有閃長質混染特征的巖石為熱接觸變質交代型鐵礦的內接觸帶，而達到角巖和發生角巖化的圍巖為外接觸帶。

5 結論

（1）龍塘沿鐵礦區角礫巖雖然表現出原地破裂特征，角礫棱角分明，但膠結物成因復雜，不是脆性斷裂構造角礫巖和簡單的熱液膠結，而是同源巖漿分異分期結晶混染膠結的閃長質混染質滑塌角礫巖。

（2）角礫巖的形成過程包含著礦床成因信息，更為熱接觸變質型鐵礦的內外接觸帶劃分提供標志，詳查報告中提出角礫巖發育為該礦區找礦標志之一，通過本次工作，進一步驗證了該結論。

（3）混染化作用不僅成為角礫巖中膠結物，同時還膠結其他巖石礦物形成角礫巖，也存在單獨成巖的混染巖化閃長巖。由于本次分析針對的位置較為單一，對于整個礦區局限性較大，應在下一步工作中繼續強化該方面的研究。