鄂西北地区丹江口银洞山铁矿床地质特征及成矿作用.doc

1、1鄂西北地区丹江口银洞山铁矿床地质特征及成矿作用摘要：通过银洞山铁矿床地质特征、矿体特征、矿石矿物特征及成矿作用等综合研究认为该铁矿床属同源基性-超基性岩浆分异晚期分凝作用成因。矿体呈层状、透镜状产出，钛磁铁矿化严格受辉石岩岩相控制，成矿时代推测为早古生代。矿床中矿石矿物以钛磁铁矿、钛铁矿及白钛石为主，脉石矿物主要为辉石、普通角闪石等。 Abstract： Through the comprehensive study of the characteristics of geology， ore body， ore mineral and mineralization of Yindongsh

2、an iron ore deposit， it is found that this iron ore deposit is caused by segregation of homologic basic-ultrabasic magma in the late differentiation. The ore body is layered， lenticular； the titanium magnetite mineralization is strictly controlled by pyroxenite lithofacies； the metallogenic epoch is

3、 presumed to be the early Paleozoic era. In the deposit， ore minerals mainly include titanium magnetite， ilmenite and leucoxene； gangue minerals are mainly pyroxene， hornblende and so on. 关键词：地质特征；成矿作用；岩浆分凝矿床；银洞山铁矿床 Key words： geological characteristics；mineralization；magmatic ore 2deposit；Yindongsh

4、an iron ore deposit 中图分类号：P548 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）21-0156-03 0 引言 鄂西北地区黑色金属类资源丰富，随着经济及选冶技术的发展，区内的贫磁铁矿、钛磁铁矿得到开发利用，区内找矿工作有所突破，但还有许多有远景的地区需要进一步工作。银洞山铁矿床位于湖北省丹江口土观垭北东 2km 的大成庵、银洞山、兴隆观一带，是典型的含钛贫磁铁矿岩浆岩型矿床1。近年来，各地勘单位对此矿床进行了一定的研究。本文详细分析了银洞山铁矿床的地质特征及成矿作用特征，为该区后续找矿工作提供一定思路。 1 区域地质背景 矿床大地构造位置处于南秦岭-淮阳褶

5、皱带之北大巴山-随南褶皱亚带，以曾家坝-红椿坝断裂为界，以北为平利-竹溪褶皱束，以南为镇平-岗皋褶皱束2-3。区内总体构造线呈北西向展布，北以竹山断裂为界，东抵青峰断裂，褶皱束内出露地层为武当岩群-中志留系中统竹溪组，紧密线性褶皱发育，轴面多近直立，略向北倾。区内断裂构造发育，以北西向断裂为主，规模一般较大。区内岩浆岩广泛分布，主要集中在武当复背斜核部及西缘，具活动型地壳岩浆组合特征，侵入岩包括基性-超基性岩，中性、酸性及偏碱性-碱性岩类，其中以基性岩类最为发育，中酸性岩类较为少见。本区岩浆活动以加里东期最为强烈，与区域构造线一致，岩体以顺层侵入为主，亦有斜切地层现象，大多具浅成、超浅成侵3入

6、岩特征，是区内金属、放射性矿床的重要岩浆源。 2 矿区地质概况 区内出露地层主要为中上元古界武当岩群变沉积岩组及少量第四系残坡积物。武当岩群变沉积岩组主要分布于含钛磁铁矿变辉石岩岩体两侧，由深灰色绢云石英片岩、含碳质绢云石英片岩、绢云石英钠长片岩等组成。岩石普遍发育片理化及韧-脆性剪切网结系统，常见白云质大理岩透镜体及石英石香肠体。第四系残坡积物出露面积小，零星分布于区内沟谷及洼地，主要由洪积物和坡积物组成，厚度 010m。 矿区位于龙河向斜北翼，核部为耀岭河组，两翼均为拦渔河组，中东段见古生代变基性岩和碱性岩侵位，北东翼旁侧见北西向走滑型脆韧性剪切带。北东翼产状 2065，南西翼产状 356

7、0，转折端紧闭且较圆滑，故属陡倾紧闭同斜褶皱。矿区中部的脆性断裂主要为北东向正断层 F1，倾向南东，倾角 7885，该断层未切割区内矿体，对矿体形态没有影响。此外，武当岩群变沉积岩组内及岩组与侵入岩体之间发育脆-韧性剪切带，主要特征为岩石强烈片理化。 区内主要出露基性岩体和基性-超基性杂岩体。基性岩体为变辉绿岩，分布于矿区中部，侵位于武当岩群及武当岩群与基性-超基性侵入岩接触带之间，受区域构造控制明显，呈条带状沿北西至南东方向贯穿全区，时代归属为晚元古代，出露总面积为 1.37km2。田家沟基性-超基性杂岩体主要分布于区内中东部，呈枝状向西延伸，矿区内出露面积为3.71km2。 3 田家沟基性

8、-超基性杂岩体特征 43.1 岩体特征 该杂岩体属于银洞山主岩体的一部分，为早古生代侵入体，是矿区含钛磁铁矿的含矿母岩。岩体呈北西-南东向延伸，与区域构造线方向基本一致，形态为喇叭状，呈岩株体产出，向北东陡倾，与围岩接触带产状较稳定，向深部趋于扩大。岩体内原生构造少见，局部可见流线构造，表现为蚀变辉石与斜长石两者相间排列，次生构造主要为球状风化，常见于含铁辉石岩中。岩体中节理裂隙较为发育，北西-南东走向，倾角一般大于 65。根据 15 万化探及区调资料，整个岩体形成一个以La、Nb、Au、Ag、As、Cr 等 7 个元素组成的综合异常，异常浓集中心明显且强度大，Cr、Ni 元素含量高于变辉绿岩

9、中的含量，反映该岩体具有超基性的特征4。 3.2 岩石特征 田家沟基性-超基性杂岩体按岩浆分异活动顺序及矿物成分，划分为两种主要岩石类型：含钛磁铁矿辉石岩、辉长岩。其中含钛磁铁矿辉石岩为早期岩浆活动产物，是该岩体的主要岩石类型，也是区内含钛磁铁矿的赋矿岩石。岩石呈暗绿色-灰绿色，中粗粒自形-半自形结构，局部见海绵陨铁结构，块状构造。根据薄片观察，岩石主要由透辉石（46%） 、透闪石+阳起石（27.5%） 、钠长石（10%）和绢云母（9.5%）组成，次为绿泥石（2.5%） 、绿帘石（1.5%） 、黑云母（1%）以及少量的褐铁矿+磁铁矿（0.6%） 、黄铁矿（0.3%） 、白钛石（榍石） （0.3

10、%）和黄钾铁钒（0.3%）等矿物组成，主要副矿物有：钛磁铁矿、白钛石、磷灰石、榍石等。 岩石化学成分及微量元素含量见表 1。从岩石化学成分看，反映该类5岩石中铁镁矿物含量较高，岩石色率高，基性程度高，属富铁质超基性岩。其微量元素含量与维氏丰度值相比，Pb、Zn、Cu、Ga、V、Ti 等具明显富集特征。 4 矿床地质特征 4.1 矿体特征 矿区内按 TFe13%的品位圈定了四个铁矿体（、号） 。号矿体位于区内北西田家沟-后沟一带，长 1300m，地表出露最大宽度164.84m，最窄 59.96m，呈北西-南东向延伸。矿体最大铅直厚度大于175.4m，水平厚度变化系数 27.72%，平均品位 TF

11、e 14.46%、TiO2 5.43%，品位变化系数 TFe 1.70%。因此，该矿体品位变化均匀，厚度变化较均匀。矿体形态规整，在横剖面上呈厚层状，在纵剖面上底部呈不规则宽条带状，矿体在三度空间上呈大的不规则“长透镜体”状。号矿体位于区内南东贾家湾一带，长 1380m，地表出露最大宽度 99.75m，最窄 15.48m，呈北西-南东向展布。平均品位 TFe 14.56%，TiO2 5.60%，品位变化系数 TFe 24.68%、TiO2 13.07%，水平厚度变化系数57.41%。该矿体品位变化较小，但厚度变化较大。矿体形态规整，在横剖面上呈厚层状，在纵剖面上呈宽条带状。号矿体位于区内南东贾

12、家湾一带，长 320m，地表出露宽度 15.57m，呈北西-南东向展布。单工程控制，品位 TFe 14.49%、TiO2 5.53%。矿体形态为小“透镜状” 。号矿体位于区内南东候家洼一带，长 400m，地表出露宽度 78.22m，呈北西-南东向展布。单工程控制，品位 TFe 14.12%、TiO2 5.77%。矿体形态为小“透镜状”5。 64.2 矿石矿物特征 4.2.1 矿石类型及结构构造 主要为钛磁铁矿矿石，即为 TFe13%的含钛磁铁矿辉石岩。呈暗绿-深灰绿色，中粗粒自形-半自形结构、海绵陨铁结构，致密块状、稀疏浸染状构造。主要矿物为单斜辉石、钛磁铁矿、钛铁矿，蚀变矿物为透闪石、阳起石

13、、纤闪石、蛇纹石等。 4.2.2 矿物组分 根据镜下鉴定和野外观察，矿石矿物主要以钛磁铁矿、钛铁矿及白钛石为主，少量褐铁矿、赤铁矿。脉石矿物主要为辉石、普通角闪石，其次为透闪石、阳起石、蛇纹石、绿泥石、白云石、方解石等。主要矿物钛磁铁矿含量为 1015%，钛铁矿 25%，白钛石 11.5%，黄铁矿00.15%。 钛磁铁矿：呈细-中粒半自形结构，在岩石中含量约占 820%，最大粒经达 2.5mm，一般 0.250.125mm，晶体中见粒径小于 0.006mm 的单相TiO2 固溶分解物，具乳浊状结构及格状结构。钛铁矿：呈它形颗粒状、页片状或长条状晶体，通常与钛磁铁矿呈连晶结构。矿石中含量约占28

14、%，最大粒经 1.5mm，一般为 0.070.125mm。白钛石：呈以隐微晶质的榍石为主的集合体，为钛磁铁矿及钛铁矿蚀变而成，粒径为0.030.2mm。因此，可知钛磁铁矿及钛铁矿从岩浆中晶出晚于辉石，它们蚀变之后则生成白钛石，三者往往为共生关系。单斜辉石：自形-半自形粒状结构，在岩石中含量一般为 7080%，粒径 1mm 左右，常被透闪石、阳起石、绿泥石、蛇纹石等交代，形成不同程度的交代残余结构、反应7边结构。 4.2.3 主金属赋存状态 铁主要以单矿物的形式（钛磁铁矿、钛铁矿及少量赤铁矿、褐铁矿等）赋存于矿石中。其中钛磁铁矿纯度达 85%时，TFe 含量为14.32%，TiO2 含量为 5.

15、8%。辉石岩中钛磁铁矿分布较均匀，MFe 与 TFe相关系数为 0.85，矿体磁性铁占有率平均为 58.20%。 钛主要以单矿物的形式出现，含钛矿物为钛铁矿、白钛石，其次钛磁铁矿及脉石矿物含部分钛。TiO2 含量变化不大，变化系数为 10.51%。一般含量为 48%，平均含量 5.47%。 4.3 矿体围岩及夹石 矿体围岩为铁含量较低的辉石岩，与矿体呈渐变过渡关系。其岩性特征及矿物成分与矿石矿物成分基本一致。夹石主要为岩脉及含铁较低（TFe13%）的辉石岩。岩脉主要为辉长岩脉及闪长岩脉等。 5 成矿作用特征 5.1 成矿要素特征 通过银洞山铁矿床地质特征、矿体特征、矿石特征及成矿规律、控矿因素

16、等综合研究的基础上，总结出该典型矿床成矿要素，成矿要素表如表 2 所示。 5.2 成矿作用及成矿机制 据分析研究，银洞山钛磁铁矿床具有岩浆晚期分异矿床的基本特征。矿床产于基性-超基性岩体中，岩体分异良好，相带明显，显示“主侵体”的基本特征，隶属辉长-辉石岩-橄辉岩型岩相组合类型，钛磁铁矿化严8格受辉石岩岩相控制，反映成矿作用发生于超镁铁质岩浆晚期分异阶段6。从含矿岩体的岩石化学成分来看，该矿床是与铁质、富铁质基性、超基性岩浆侵入活动有关的铁矿床。矿石中主要金属矿物以钛磁铁矿为主，且钛磁铁矿主要充填于早期生成的辉石间隙中，从而使矿石具有海绵陨铁结构，该结构是岩浆晚期分异矿床矿石的典型结构。此外，

17、矿床以铁为主，并伴有 Ti、V、Co、Pd、Pt、Au 等可综合利用矿产，是岩浆晚期分异成矿作用专属的成矿元素组合。 矿床的成矿作用及成矿机制：在南秦岭再生优地槽演化阶段7的晚期（加里东期晚期） ，该区在南北向拉张环境下，产生一系列近东西向的深断裂，并与深部幔源镁铁质岩浆房相连通，导致富铁质镁铁质岩浆发生上移侵入活动，并就位于中-新元古代武当期双峰式火山沉积岩系上部的复理石建造中。随着岩浆结晶分异作用的发展，先后结晶的硅酸盐矿物因比重差异按重力关系占据各自的位置，而富矿质残浆通过粒间空隙向下运移，较晚结晶的比重较小的硅酸盐矿物晶体则上浮，通过此阶段冷凝结晶，则形成了受控于辉石岩相的层状铁矿体。

18、矿区岩体中钛磁铁矿、磁铁矿晶出晚于辉石，使矿石具有晚期岩浆分结矿床的组构特征。根据区域上含钛磁铁矿辉石岩、变辉长岩侵位地层层位的关系，推测其岩体形成时代为早古生代，矿床属岩浆分凝作用8-9成因，成矿模式如图 1 所示，成矿时代即为岩体形成时代早古生代。 6 结论 区内深断裂为富铁质镁铁质岩浆上涌提供了必要的通道，并就位于中-新元古代武当期双峰式火山沉积岩系上部，矿质通过冷凝结晶形成9受控于辉石岩相的层状、透镜状铁矿体，矿床应属同源基性-超基性岩浆分异晚期分凝作用成因。 根据区域上含钛磁铁矿辉石岩、变辉长岩侵位地层层位的关系，其成矿时代应为岩体形成时代，即早古生代。 7 建议措施 该区的钛磁铁矿

19、化严格受辉石岩岩相控制，因此，应加强对辉石岩的岩相学研究，对辉石岩的岩石成分、结构等进行细致分析； 该区年代学的研究尚未有足够的证据进行支撑，下步工作应从年代学方面进行研究，以确定其准确的成岩时代，为该矿区找矿提供重要科学依据。 参考文献： 1王玉往，王京彬，王莉娟.东天山地区两类钒钛磁铁矿型矿床含矿岩石对比J.岩石学报，2006，22（05）：1425-1436. 2李厚民，王登红，李立兴，等.中国铁矿成矿规律及重点矿集区资源潜力分析J.中国地质，2012，39（03）：559-580. 3董云鹏，查显峰，付明庆，等.秦岭南缘大巴山褶皱-冲断推覆构造的特征J.地质通报，2008，27（09）

20、：1493-1508. 4蔡志勇，饶邦良，杨斌，等.武当地块银洞山岩体特征及成因探讨J.资源环境与工程，2006， （03）：232-237. 5徐立中，王小敏，黄家凯，等.对丹江口市银洞山超贫（钛）磁铁矿床工业指标的建议J.资源环境与工程，2014，28（02）：220-224. 106简玉兵，江为民，周少东，等.湖北省铁矿资源分布及开发利用现状J.资源环境与工程，2013，27（05）：720-723. 7许天良.鄂西北地区海相火山岩型磁铁矿床成矿条件浅析J.国土资源情报，2010（5）：50-53. 8王玉往，王京彬，王莉娟，等.新疆尾亚钒钛磁铁矿一个岩浆分异-贯入-热液型复成因矿床J.矿床地质，2005，24（04）：349-360. 9杨福新，李为民，陈岱，等.内蒙古小红山钒钛磁铁矿床成矿特征及成因探讨J.西北地质，2010，43（3）：66-74.