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莱芜地区铁矿成矿地质特征及成因

发表时间：2021/7/2 来源：《中国科技信息》2021年8月作者：张峰周锴谢飞

[导读] 矽卡岩型铁矿属于热液接触交代成因矿床，一般认为与矽卡岩铁矿关系密切的侵入岩都发育强烈的蚀变，其蚀变程度与成矿规模成正比，铁质的来源主要是受高温富挥发性流体影响而使得围岩中暗色矿物等分解后析出大量铁质。

中化地质矿山总局山东地质勘查院地质调查分院工程师山东济南张峰周锴谢飞 250013

摘要：矽卡岩型铁矿属于热液接触交代成因矿床，一般认为与矽卡岩铁矿关系密切的侵入岩都发育强烈的蚀变，其蚀变程度与成矿规模成正比，铁质的来源主要是受高温富挥发性流体影响而使得围岩中暗色矿物等分解后析出大量铁质。莱芜地区铁矿是一个较为典型的“邯邢式”矽卡岩铁矿，初步判断其形成于早白垩世，与华北克拉通破坏峰期时间基本一致，属于克拉通破坏的产物。本文在前人勘查工作的基础上，详细介绍了莱芜地区铁矿地质特征，并对其矿床成因进行了初步探讨。
关键词：铁矿；矿床特征；成矿期次；矿床成因；莱芜地区
        在华北克拉通范围内的鲁中、冀西南、豫东北、晋东南等地区，广泛分布着矽卡岩型铁矿床，如河北白涧、山西狐堰山、河南大王庄、山东淄博、莱芜、济南、齐河禹城等。铁矿主要赋存于燕山期闪长岩、二长岩和奥陶纪碳酸盐岩的接触带内部及其附近。因这类铁矿在河北邯郸邢台地区分布较为集中，又称为邯邢式铁矿。本文在前人勘查工作基础上介绍了莱芜地区铁矿成矿地质背景，从地层、岩浆岩、矿体特征、矿石特征、围岩蚀变等方面详细介绍了矿床地质特征、划分了成矿期次、初步探讨了成矿时代和矿床成因。研究区域铁矿形成于早白垩世，与中生代侵入岩矿山岩体关系密切，属于克拉通破坏的产物。
        1、矿石特征
        1.1矿物成分
        矿石矿物主要为磁铁矿，其次为赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿，少量黄铜矿、硫铜钴矿、辉铜矿、自然铜等。磁铁矿多为半自形粒状，次为自形或他形粒状，晶体大小多在0.05-0.30mm间，最大可达1mm，最小0.004mm，主要呈块状或条带状集合体产出，其次呈颗粒状与脉石矿物相间产出，少量呈包体状分布于蛇纹石、金云母内，为主要矿石矿物。沿裂纹常有方解石、金属硫化物充填，在氧化条件下常被赤铁矿交代而形成假象赤铁矿。含量25%-80%，一般50%左右。赤铁矿系交代磁铁矿或磁铁矿氧化而成，其分布基本与磁铁矿一致，一般顺磁铁矿的间隙、裂隙、解理产出，出现在氧化矿石中。氧化不彻底时呈赤铁矿假象与磁铁矿相伴产出。一般含量3%左右，仅研究区西部的个别钻孔假象赤铁矿含量较高，如Ⅰ矿体局部含量达3%左右，Ⅲ 矿体局部含量约20%。
        1.2矿石的结构、构造
        矿石结构主要为他形—半自形粒状结构，矿石构造以致密块状构造为主，主要矿石矿物磁铁矿、赤铁矿呈致密块状分布，这种构造的矿石一般品位较高。
        2、矿体围岩及蚀变特征
        2.1矿体围岩
        矿体的顶板围岩主要为大理岩、矽卡岩，闪长岩，偶见泥质白云质灰岩和角砾岩；底板围岩多为矽卡岩，偶见大理岩。矿体与围岩产状基本一致，界线较清晰。局部矽卡岩中铁质含量较高，矿体与围岩呈渐变关系。大理岩：灰—灰白色，中—细粒花岗变晶结构，层状、块状构造。主要矿物成分为方解石。常因发生蛇纹石化、绿泥石化、透辉石化等蚀变而带绿色色调。闪长岩：灰白色，中—细粒结构，块状构造。主要矿物成分为斜长石、角闪石。常见透辉石化、绿帘石化、绿泥石化、碳酸岩化等岩石蚀变。矽卡岩：暗绿色或灰绿色，花岗变晶结构或变嵌晶结构，块状构造。矽卡岩矿物主要有透辉石、钙铁石榴子石、方柱石，少量橄榄石、绿帘石等。当矿体有分支现象，矽卡岩同时作为围岩与夹石存在时，常含浸染状、条带状磁铁矿，可称为含铁矽卡岩。灰岩：灰—深灰色，中细粒结构，块状构造，主要由方解石组成，多含泥质、白云质。由于受侵入岩影响，常见重结晶现象，使矿物颗粒变粗。

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        2.2围岩蚀变特征及分带
        蚀变矿物的种类、化学成分及共生组合，能反映围岩、热液流体的性质及形成条件。研究区围岩蚀变主要有磁铁矿化、黄铁矿化、碳酸盐化、钠长石化、蛇纹石化、金云母化、绿泥石化等。上述蚀变现象，可能反映了成矿流体对围岩的交代作用是一个连续变化过程。晚期蚀变一般叠加在早期蚀变之上，导致形成的岩石类型及矿物组合较为复杂，分带性并不明显。根据钻孔编录资料分析矿物组合规律和围岩蚀变特征，大致划分了5个蚀变带。（1）蚀变大理岩带：蚀变大理岩为灰白色，中—细粒花岗变晶结构或变嵌晶结构。常见蚀变为蛇纹石化、绿泥石化、透辉石化、橄榄石化等。蚀变大理岩常作为矿层的顶板出现，厚3-5m左右。（2）矽卡岩带：包括外带的蛇纹石金云母岩带和内带的透灰石矽卡岩带与方柱石矽卡岩带。各种矽卡岩均呈暗灰色或灰绿色，具花岗变晶结构或变嵌晶结构。由矿物组合看，本区矽卡岩类型多属钙镁质。早期矽卡岩多受后期热液蚀变作用的叠加和改造，而形成具有复杂矿物组合的矽卡岩。该岩带为主要含矿带。（3）钠化矽卡岩化闪长岩带：岩石一般呈肉红色，略带紫色色调。钠长石化的表现形式是：斜长石牌号降低，有中更长石或中拉长石变为更钠长石，钠长石在斜长石四周呈反应边或充填其粒间；普通角闪石褪变并被黑云母、绿泥石等矿物交代而析出铁质；作为原岩的副矿物磁铁矿含量降低，部分消失。（4）矽卡岩化闪长岩带：灰绿色，半自形粒状结构或变余半自形粒状结构。本带为矽卡岩到蚀变闪长岩的过渡带，与蚀变闪长岩的界线较为清晰，而与矽卡岩呈渐变关系。闪长岩的残留部分肉眼尚可辨认。本带分布较普遍但厚度不大。（5）蚀变闪长岩带：一般常见的蚀变有透辉石化、绿泥石化、碳酸盐化，他们分别交代岩浆期形成的斜长石、普通角闪石、辉石等矿物。本带厚度较大，与闪长岩呈渐变关系。
        3、矿床成因
        郝俊杰认为，邯邢式铁矿的成因模式可能不是传统的接触热液交代成因矿床，矽卡岩型铁矿的铁质应该来源于深部含矿流体。数据显示角闪石斑晶在15-20km深部岩浆房内结晶，岩浆侵位到7-10km形成浅部岩浆房时角闪石等褐色基质结晶，此时岩浆房接近固结—半固结状态。随着外来碱性富铁流体注入使得岩浆房发生活化，随后岩浆快速侵位并在1-3km处浅地表定位，此时因压力迅速降低而使的成矿流体发生出溶现象，绿色角闪石也随之形成。因此，外来碱性富铁流体的注入促使岩浆快速侵位，高含水量和高氧逸度条件下成矿流体大量出溶，这些因素共同促进了矽卡岩铁矿的形成。基于对张家洼铁矿蚀变闪长岩中的三种角闪石进行的岩石矿物化学分析，金子梁认为两种岩浆成因角闪石的成分差异揭示了岩浆演化后期富Fe、富Cl流体的出溶现象，第三种角闪石为热液成因的阳起石，其形成指示岩体中的铁质在其遭受热液流体交代过程中会向流体中迁移。此外唐超等通过研究张家洼矿区富铁矿石、新鲜闪长岩和蚀变闪长岩的全岩Fe同位素特征，指出成矿铁质主要来源于岩浆大规模出溶的流体及后期流体对岩体的碱质交代作用。结合区内中生代侵入岩产出相关特征和前人研究成果，分析认为莱芜铁矿集区牛泉铁矿属于典型的“邯邢式”矽卡岩铁矿，矿床形成于早白垩世（130-134Ma），其形成于华北克拉通破坏背景下的岩石圈减薄峰期，属于克拉通破坏的产物。矿床的铁质应该来源于岩浆大规模出溶的流体及后期流体对岩体的碱质交代，但不排除直接来源于深部含矿流体的可能，成矿流体在浅地表因混染了围岩中的膏岩层物质，其铁质在有利部位运移和沉淀。
        4、结论
        结合区内中生代侵入岩产出相关特征和前人研究成果，分析认为莱芜铁矿集区牛泉铁矿形成于早白垩世，其形成于华北克拉通破坏背景下的岩石圈减薄峰期，属于克拉通破坏的产物。矿床的铁质应该来源于岩浆大规模出溶的流体及后期流体对岩体的碱质交代，成矿流体在浅地表因混染了围岩中的膏岩层物质，其铁质在有利部位运移和沉淀。
参考文献
[1]赵一鸣，丰成友，李大新．中国矽卡岩矿床找矿新进展和时空分布规律[J]．矿床地质，2017，36（3）：519-543.
[2]马明，常洪华，李亚东，等．淄博—莱芜地区矽卡岩型铁矿成矿规律和成矿模式探讨[J].山东国土资源，2020,36（7）:9-15.
作者简介：张峰?1993.1男?汉族?中化地质矿山总局山东地质勘查院地质调查分院工程师?山东?济南?250013