福建省安溪县霞春矿区硫铁矿矿床成因分析

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  摘要 安溪霞春硫铁矿区处于漳平洛阳—安溪剑斗东西向的金属成矿带中部,矿区内主要控矿构造为一走向近东西、倾覆于南东的霞春向斜。其南部的长坑花岗岩体向北侵入于该向斜脆弱的顶端,为岩浆期后热液、矿液的上升、活动、富集创造了良好的空间通道。本区硫铁矿体在空间分布上具有一定层位,多产于栖霞组石灰岩层内;硫铁矿形成经历矽卡岩阶段→磁铁矿阶段→硫化物阶段,为高~中温热液交代的矽卡岩型矿床。
  关键词硫铁矿;矿床地质特征;矿床成因
  中图分类号:U492.6+4 文献标识码:A 文章编号:
  1引言
  矿区位于安溪县城北西感德镇霞春村一带,处于漳平洛阳—安溪剑斗东西向的金属成矿带中部,该条带西部为漳平洛阳铁矿区,中部有安溪潘田铁矿区和新田铁矿区,东部有剑斗铁矿区,是福建省主要铁矿成矿区。霞春硫铁矿紧邻潘田铁矿,研究其成矿成因,对指导该区带的找矿具有重要意义。
  2成矿地质背景
  本区处于闽西南凹陷带,龙漳复式向斜之东南,属东西向构造系南岭带的东延部分。
  霞春矿区位于周宁—华安断隆带南端,永安—晋江大断裂南西侧,阳山—剑斗背斜西翼,感德——长坑背斜之东翼、长坑花岗岩侵入体东北缘。背斜轴线呈北北西向,轴心由前泥盆系变质岩组成。由于多期次的构造及岩浆活动结果,造成区域地层出露零乱,残缺不全(插图1)。
  矿区出露地层由老至新有泥盆系上统(D3)、二叠系下统栖霞组(P1q),文笔山组(P1w),童子岩组(P1t)及第四系松散堆积物(Q)。上述各组地层因受岩浆侵入接触变质的影响,均遭受不同程度的角岩化、矽卡岩化及大理岩化。矽卡岩、含矿矽卡岩与栖霞组的地层层位有密切的成因联系。
  矿区内主要控矿构造为一走向近东西、倾覆于南东的霞春向斜。由于受到成矿前期和后期之北西~南东向及近东西向三组断层切割,致使完整的向斜被切割得支离破碎。其南部的长坑花岗岩体向北侵入于该向斜脆弱的顶端,造成了一条长约500m的凹陷状的侵入构造接触带。为岩浆期后热液、矿液的上升、活动、富集创造了良好的空间通道。
  
  
   霞春矿区构造纲要图插图1
  矿区主要围岩蚀变有矽卡岩化、角岩化、大理岩化。尤其是矽卡岩与岩浆期后热液矿床的形成有密切的联系。次要的围岩蚀变有绢云母化、绿帘石化、滑石化及硅化等,呈零星分布。矿床内所见矽卡岩以钙铝石榴石矽卡岩、钙铝~钙铁石榴石矽卡岩、透辉石矽卡岩三种为主;次要的矽卡岩有石榴石透辉石矽卡岩、透辉石硅灰石矽卡岩、硅灰石矽卡岩、黑云母绿帘石岩等。前述三种是后期矿液交代形成矿床的主要含矿围岩。
  3矿床地质特征
  3.1矿体的形态、产状、规模
  区内矿化带赋存于二叠系下统栖霞组地层之矽卡岩 (SK) 中(插图2)。呈近东西走向,延伸长度约180 m,倾向南、倾角大于45°,矿化带最宽120 m。其中东部尖灭,西部被F2断层切割,最厚35 m,中间有夹石(见于ZK4钻孔),矿体受接触带产状控制,呈透镜状等产出。该矿化带内见三条硫铁矿体(脉)(自上而下编号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。
  
  
  霞春矿区硫铁矿1线地质剖面图 插图2
  其中Ⅰ号矿体(脉)出露于地表4线与6线之间的露天采场,该矿体(脉)大部分已开采;而Ⅱ、Ⅲ号矿体为隐伏的盲矿体,为ZK4、 ZK5钻孔所控制,CD1生产硐也已经揭露。Ⅰ、Ⅱ号矿体(脉)间距70~80 m;Ⅱ、Ⅲ矿体(脉)间距5~14 m。
  3.1.1 Ⅱ号硫铁矿体:该矿体赋存于二叠系下统栖霞组地层之矽卡岩(SK)中,为隐伏矿体,在ZK4、ZK5及生产硐(CD1)均有揭露。走向近东西,控制长度138m;倾向南,倾角25~37°,平均29°,倾向延伸约99m;控制厚度2.96~15.54m,平均9.90 m;矿体在剖面上呈透镜状;主要矿种为硫铁矿,平均品位(TFe)34.27%,平均品位(S)12.33%。
  3.1.2 Ⅲ号硫铁矿体:该矿体赋存于二叠系下统栖霞组地层之矽卡岩(SK)中,为隐伏矿体,在ZK4、生产硐(CD1)均有揭露。走向近东西,控制长度89m;倾向南,倾角18~21°,平均20°,倾向延伸约54m;控制厚度7.89~10.68m,平均9.29 m;矿体在剖面上呈透镜状;主要矿种为硫铁矿,TFe平均品位36.98%,S平均品位13.87%。
  3.2矿石的品质
  3.2.1矿石的矿物成份:矿石矿物成份较为简单,金属矿物主要以磁黄铁矿为主,少量磁铁矿黄铁矿、闪锌矿等。脉石矿物主要以透辉石、石榴石为主,少量绿帘石、石英、方解石及阳起石等。矿体的矿石主要有用矿物为磁黄铁矿。
  3.2.2矿石的主要化学成份:Ⅱ、Ⅲ号矿体各主要化学成份平均值见下表。
  从分析的化学成份看,有益分散元素Ga、Ge含量在0.001%左右,值得注意;矿石中有害杂质As、F等微量。
  矿石化学元素分析表单位:%
  
  
  
  3.2.3矿石矿物的共生关系
  根据以往光薄片鉴定资料,按共生矿物的生成先后顺序划分为三个组:
  ①硅灰石、石榴石、透辉石是最早生成的矿物,它们由围岩(含钙、铁、硅)与岩浆侵入体接触变质而成。因此,矿区内之矽卡岩化石英岩、石榴石矽卡岩、透辉石矽卡岩、硅灰石大理岩、角岩等广泛分布。这一阶段基本上为无矿化阶段。
  ②磁铁矿、绿帘石、阳起石矿物是矽卡岩阶段的晚期产物。这一阶段磁铁矿的出现与绿帘石、阳起石有一定的关系。该组矿物要比上组矿物形成较晚,在矿石标本上可以看到磁铁矿交代石榴石矽卡岩现象。
  ③黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、石英矿物是后期热液硫化物之产物。它们的形成往往要晚于上述二组矿物,在矿石标本上可以看到磁黄铁矿、黄铁矿交代磁铁矿及矽卡岩现象。在光片坚定中普遍发现磁黄铁矿形成要早于闪锌矿。另外,同一矿物也可以形成于不同期,如脉状磁黄铁矿要晚于条带状细粒磁黄铁矿。
  综合上述现象,可以说明成矿的多期性。
  3.3矿石的结构、构造及矿石类型
  3.3.1矿石结构:磁黄铁矿的矿石以他形晶粒结构为主。磁黄铁矿呈他形晶粒状存在于脉石中,或交代磁铁矿。其次为磁黄铁矿被闪锌矿交代溶蚀边,而形成溶蚀结构。
  3.3.2矿石构造:矿区内矿石以稠密条带状构造、团块状构造为主,次为致密块状构造、稠密浸染状构造及文象构造。
  稠密条带状构造--磁铁矿、磁黄铁矿与透辉石矽卡岩呈紧密条带相间,磁铁矿及磁黄铁矿沿层理面交代,因此,矿石条带往往是相互平行的。
  团块状构造--磁黄铁矿呈团块状交代矽卡岩或磁铁矿磁铁矿。
  致密块状构造—主要由致密状磁黄铁矿组成。
  稠密浸染状构造—由细粒状磁黄铁矿稠密浸染交代矽卡巖。
  3.3.3矿石类型:本矿区矿石中金属矿物主要为磁黄铁矿。磁黄铁矿作为主要原生矿石,按其矿石构造划分矿石自然类型有:稠密条带状矿石、团块状矿石、致密块状矿石及稠密浸染状矿石。其中以稠密条带状矿石、团块状矿石为主。
  根据硫ω(S)平均品位12.59%,在8~14%之间,矿区矿石工业类型应为Ⅲ级品贫矿石以下的表外硫铁矿石。
  氧化带不发育,根据地表采场资料,氧化深度小于3.0m(沿倾向)。
  3.4矿体围岩及夹石
  矿体顶、底板围岩主要是矽卡岩。从矽卡岩的矿物组合来看,由以下三种矽卡岩组成矿体的主要围岩:
  ①钙铝石榴石矽卡岩:花岗变晶结构。岩石主要由钙铝石榴石组成。其次为方解石(10%)、透辉石(10%)、石英(5~10%),见少量硅灰石。
  ②钙铝~钙铁石榴石矽卡岩:花岗变晶结构。岩石主要由钙铝~钙铁石榴石组成。其次为透辉石(10%)、绿帘石(18%),少量石英、磁铁矿、磁黄铁矿。
  ③透辉石矽卡岩:花岗变晶结构。岩石主要成分为透辉石,钙铝石榴石(20~30%)、石英(10~20%),少量方解石、磁铁矿、磁黄铁矿。
  矿体内部夹石,主要是由于矿化不均匀,局部含硫量低于工业指标要求的矽卡岩。常见的有钙铝~钙铁石榴石矽卡岩和透辉石矽卡岩两种。
  4矿床成因分析
  4.1控矿成因分析
  4.1.1岩性、层位的控矿:本区矿床的形成是由于矿液选择性交代矽卡岩的结果。矿体在空间分布上具有一定层位,多产于栖霞组石灰岩层内,矿液主要是沿着栖霞组石灰岩层位选择性交代透辉石矽卡岩、透辉石石榴石矽卡岩、局部富集形成矿体。矽卡岩体边缘周围的岩石,仅是微弱的磁黄铁矿化,没有形成矿体。很明显是受岩性、层位的控制。如难于交代的角岩、石英岩及近矿体的蚀变花岗闪长岩,只是轻微的磁黄铁矿化。由此,说明矿液的沉淀富集与围岩成分有着密切的关系。
  4.1.2构造控矿:从空间分布看,在成矿有利的倒转向斜两翼近轴部的弯曲处,正是矿区内主矿体赋存的部位,矿体走向与褶皱轴向基本一致,从5线剖面看,矿体形态亦受地层褶皱控制,矿体产于倒转向斜近轴部的两翼,亦构成一个倒转向斜形态。矿体近轴部厚度较大,远离褶皱轴部的两翼上矿体很快地尖灭。由此,可以看出褶皱构造对矿体的分布及其形状起着主要的控制作用。
  从矿石结构看出,磁黄铁矿体的富集,明显亦受裂隙构造控制。磁黄铁矿主要沿裂隙呈细脉状、团块状地交代矽卡岩,交代作用极不均匀,裂隙发育的矽卡岩,则易被交代富集形成矿体;反之,完整致密块状的矽卡岩,则不易被交代。节理发育的角岩、石英岩被磁黄铁矿充填交代较明显,但不能富集形成矿体。
  4.1.3侵入岩控矿:长坑花岗闪长岩体的侵入构造,也受到地层褶皱构造形态的影响。常使侵入体超复于栖霞组地层之上,形成弯曲的侵入构造接触带。由于侵入体的超复,从而限制了成矿作用的向上发展,而有利在下伏岩层中,形成缓倾斜的透镜状的隐伏矿体。由此看来,花岗岩体的侵入与矿床的成因也有密切关系。
  4.2矿床成因类型分析
  从上述资料分析,本人认为本区硫铁矿形成经历以下三个阶段:
  4.2.1矽卡岩阶段:花岗闪长岩体形成以后,部分挥发性物质携带了硅、氧、铁等元素进入围岩,与石灰岩交代作用,形成矽卡岩。
  4.2.2磁铁矿阶段:矽卡岩形成以后,继之铁矿液活动交代矽卡岩,形成少量的磁铁矿,未能形成有价值的矿床。
  4.2.3硫化物阶段:铁矿液终止后,硫化物开始大量活动,此期生成之矿物为黄铁矿~磁黄铁矿~闪锌矿。硫化物主要交代矽卡岩及磁铁矿。磁黄铁矿、闪锌矿局部富集处形成有工业价值的矿体。
  综上所述,本区磁黄铁矿应为高~中温热液交代的矽卡岩型矿床。
  5结语
  通过对本区矿床地质特征的研究,认为本区硫铁矿体在空间分布上具有一定层位,多产于栖霞组石灰岩层内;在成矿有利的倒转向斜两翼近轴部的弯曲处,正是矿区内主矿体赋存的部位,矿体走向与褶皱轴向基本一致。硫铁矿形成经历矽卡岩阶段→磁铁矿阶段→硫化物阶段。该矿床应为高~中温热液交代的矽卡岩型矿床。为下一步在这一地区找矿提供了找矿依据。
  
  参考文献
  [1]《福建省安溪县霞春含铜磁黄铁矿地质详细普查报告》,福建省地质大队二中隊,1973.02.
  [2]《福建省安溪县霞春矿区硫铁矿资源储量核实报告》,福建省197煤田地质勘探队,2008.07.
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