楊建中,肖應(yīng)祖,石張紀(jì),孫漢勇

(湖北省鄂西北地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所,湖北襄樊 441057)

鄂西北耀嶺河組超貧磁鐵礦地質(zhì)特征及找礦前景

楊建中,肖應(yīng)祖,石張紀(jì),孫漢勇

(湖北省鄂西北地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所,湖北襄樊 441057)

通過近幾年的工作所取得的資料及在系統(tǒng)收集整理、綜合分析前人資料的基礎(chǔ)上,歸納總結(jié)鄂西北地區(qū)南華系耀嶺河組超貧磁鐵礦分布規(guī)律及成礦地質(zhì)條件,探討耀嶺河組超貧磁鐵礦的找礦前景。耀嶺河組上段含鐵巖系與貧磁鐵礦體產(chǎn)出受火山噴發(fā)沉積控制,同時(shí)礦體富集又受火山噴發(fā)中心控制。耀嶺河組上段火山噴發(fā)沉積巖具有旋回韻律性,旋回開始以噴溢沉積鐵為主,晚期以爆發(fā)沉積鐵為主,火山中心、近火山噴溢—爆發(fā)沉積的富鈉質(zhì)基性火山噴溢亞相的基性熔巖和爆發(fā)亞相的富鉀貧鈉的凝灰?guī)r具有鐵的成礦專屬性,Fe含量一般與SiO2含量呈反比例的關(guān)系,屬火山噴發(fā)沉積鐵礦,類似于中國大紅山式鐵礦。鄂西北地區(qū)分布廣泛的耀嶺河組變質(zhì)火山巖系為尋找超貧磁鐵礦提供了巨大的找礦前景。

耀嶺河組;超貧磁鐵礦;地質(zhì)特征;找礦前景;鄂西北

0 引言

近年來,隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,國內(nèi)市場對(duì)鋼鐵的需求量逐年增加,探明的富鐵礦和貧鐵礦難以滿足市場的需求,勘查超貧磁鐵礦是緩解這一矛盾的有效途徑之一。超貧磁鐵礦是指低于現(xiàn)行鐵礦地質(zhì)勘查規(guī)范邊界品位要求,在當(dāng)前技術(shù)條件下可以開發(fā)利用的貧鐵巖石,即是指礦石TFe<20%,需通過選礦工藝使其人為富集成為富礦后予以利用的貧礦?河北省國土資源廳,超貧磁鐵礦勘查技術(shù)規(guī)程,2005。。2004年以來,在鄂西北耀嶺河組中含磁鐵礦的巖石被視為可利用的資源,掀起新一輪勘查開發(fā)超貧磁鐵礦的熱潮。因此,研究鄂西北地區(qū)耀嶺河組超貧磁鐵礦的地質(zhì)特征,探討找礦前景,具有一定的地質(zhì)意義和現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂西北地區(qū)位于南秦嶺印支造山帶的東段南緣。區(qū)內(nèi)主要為中—新元古界武當(dāng)巖群和南華系耀嶺河組變質(zhì)火山巖系,前者以基性、酸性火山巖為主,后者主體為基性火山巖,間夾少量角斑巖、粗面巖及流紋巖。蓋層為震旦系及古生界的沉積地層。耀嶺河組火山巖系西自陜西省平利縣,東抵湖北省隨州市境內(nèi),在鄂西北地區(qū)出露約200 km,在兩鄖和竹山一帶最為發(fā)育,圍繞武當(dāng)巖群周邊分布(圖1)。耀嶺河組為活動(dòng)大陸邊緣裂谷發(fā)展起來的弧后小洋盆地噴發(fā)沉積的一套細(xì)碧—角斑巖建造,超貧磁鐵礦賦存于耀嶺河組上段變細(xì)碧角斑巖系中。

2 耀嶺河組巖石特征

2.1 耀嶺河組巖相特征

耀嶺河組是一套海相火山噴發(fā)形成的細(xì)碧—角斑巖建造,夾部分沉積碎屑巖和少量碳酸鹽巖,伴生部分酸性火山巖類。據(jù)王壽瓊、龍?zhí)觳诺萚1]研究,火山巖共生組合屬拉斑玄武巖—流紋巖套和堿性玄武巖—粗面巖套,這反映了耀嶺河組火山巖生成環(huán)境為大陸邊緣裂谷的一個(gè)特征。主要氧化物含量見表1。耀嶺河組上段基性熔巖、基性火山碎屑巖富含鐵質(zhì)(見表2)。

2.1.1 耀嶺河組主要變質(zhì)巖類型

耀嶺河組主要變質(zhì)巖類型大體可分為十種:①絹云或絹云—白云母片巖類;②綠簾陽起長英片巖類;③綠簾陽起斜長綠泥片巖類;④石英絹云綠泥片巖類;⑤綠簾綠泥石英片巖類;⑥磁鐵黑硬綠泥石英片巖類;⑦黑硬綠泥絹云長英片巖類;⑧鈣質(zhì)片巖+大理巖類;⑨變粗面巖類(包括粗面安山巖及變角斑巖);⑩變石英角斑巖和變流紋巖類等。

2.1.2 耀嶺河組巖石主要組成礦物

(1)石英 廣泛分布于大多數(shù)巖石中,均有明顯六邊棱晶,經(jīng)受了靜態(tài)重結(jié)晶作用的改造,為變晶石英;

圖1 鄂西北地區(qū)耀嶺河組分布區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.1 Regional geological distribution diagram of Yaolinghe Formation in Northwestern Hubei

表1 鄂西北地區(qū)耀嶺河組主要氧化物平均含量[1]Table 1 Average content ofmain oxide of Yaolinghe For mation in Northwestern Hubei

(2)長石類 包括斜長石和鉀長石兩類,前者多為細(xì)?！⒘Ｐ遍L石,呈板狀、聚片雙晶;后者一般呈微小板條或殘斑及條紋長石,在流紋巖中除呈殘斑外還見有格狀雙晶;

(3)方解石族礦物 僅見方解石、白云石、菱鎂礦。在大理巖及鈣質(zhì)片巖中主要是方解石;

(4)角閃石類礦物 ①透閃石,為鈣鎂角閃石;②綠褐色普通角閃石,呈正延性;③蘭色鈉閃石,呈負(fù)延長;④陽起石,綠片巖廣泛分布,在單偏光呈蘭色,可能屬鈉交代結(jié)果;

表2 鄂西北地區(qū)耀嶺河組主要巖石全巖化學(xué)成份表單位:%Table 2 Main whole lithification chemical constituents of Yaolinghe Formation in Northwestern Hubei

(5)綠泥石類礦物 為綠色片巖和變細(xì)碧巖中常見礦物;

(6)簾石類礦物 在綠片巖中一般粒度較大,有時(shí)呈圓形杏仁體,在綠色片巖和淺色片巖中粒度較小。

(7)云母類礦物 有絹云母、白云母和黑云母,其中絹云母與白云母有時(shí)呈過渡狀態(tài)。黑云母主要為基性巖暗色礦物變質(zhì)所致;

(8)鐵礦物類 主要為磁鐵礦、鈦磁鐵礦,少量赤鐵礦、黃鐵礦。鈦磁鐵礦周圍常分布?xì)畹暮佈趸?或全部變?yōu)榘租伿?偶見鈣鈦礦。磁鐵礦在基性熔巖基質(zhì)中和中基性火山碎屑巖中分布較多,富者在本區(qū)形成超貧—貧磁鐵礦床。

2.1.3 主要礦物共生組合

耀嶺河組常見礦物共生組合為:①絹云母+白云母+石英;②綠簾石+綠泥石+陽起石+斜長石+石英+磁鐵礦(或白鈦石)+方解石;③綠泥石+陽起石+綠簾石+方解石+白鈦石+斜長石;④絹云母+綠泥石+石英;⑤綠簾石+綠泥石+石英;⑥黑硬綠泥石+石英+磁鐵礦;⑦黑硬綠泥石+絹云母+長石+石英;⑧方解石+石英+白云母;⑨黑(白)云母+正長石+石英;⑩長石+石英+絹云母。

2.1.4 耀嶺河組有關(guān)原巖的恢復(fù)

(1)層狀構(gòu)造的綠片巖大體可分為兩種類型①巖石中斜長石和石英的含量低,礦物化學(xué)式中含Ca及(OH)-的熱液蝕變礦物含量很高,它們來自海水和部分長石。暗色礦物全部轉(zhuǎn)變?yōu)殛柶鹗?玻璃質(zhì)轉(zhuǎn)變成綠泥石等,說明這些巖石結(jié)晶程度差,亦說明部分巖石屬水下噴發(fā)的安山—玄武質(zhì)熔巖;②除富含熱液蝕變礦物外,石英和斜長石微晶—細(xì)晶含量相對(duì)較高,野外具杏仁構(gòu)造和枕狀構(gòu)造,屬于基性熔巖,應(yīng)屬細(xì)碧巖。

(2)綠色片巖類 原巖類型相對(duì)較多,其中斜長石少,石英含量較高而構(gòu)成紋層狀,其中綠色組分以綠泥石為主,綠簾石、陽起石次之。這一類原巖主要是短暫溢流凝灰形式的水下沉積凝灰?guī)r,若黑硬綠泥石出現(xiàn)則表明有一定噴發(fā)間隙,其原巖為富鐵的粘土類巖石。

(3)淺色片巖類 主要為大量石英片巖,其原巖應(yīng)是正常沉積巖。其中綠色礦物,如綠簾石、綠泥石、絹云母為原粘土礦物或部分火山碎屑組分,而常見方解石說明沉積仍處于濱海水下環(huán)境,部分鈉閃石的出現(xiàn)表明有鈉交代;另一種類型是變質(zhì)中酸性晶屑凝灰?guī)r,其玻屑組分已全部轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒘Ｊ?晶屑組分主要是長石和石英晶屑,其排列具有方向性和不明顯的顯微紋帶狀,顯然是變質(zhì)的石英角斑巖和凝灰?guī)r類巖石中有時(shí)殘存有鈉長石和石英斑晶等。

2.2 耀嶺河組巖石化學(xué)特點(diǎn)

耀嶺河組主要巖石化學(xué)成分列于表2中。從表2可看出,耀嶺河組巖石化學(xué)成份特點(diǎn)為:

(1)細(xì)碧巖和細(xì)碧質(zhì)凝灰?guī)r富鈉貧鉀,變細(xì)碧巖Na2O一般為3.48%～4.64%,K2O<1%;變細(xì)碧質(zhì)凝灰?guī)rNa2O一般為2.13%～2.70%,K2O一般0.61%～2.26%。變角斑質(zhì)凝灰?guī)r及變凝灰?guī)r(絹云片巖)富鉀貧鈉,這可能與混染正常沉積泥質(zhì)物有關(guān),K2O一般4.04%～5.55%,Na2O一般0.40%～2.62%。

(2)在基性熔巖和火山碎屑巖中富鐵:細(xì)碧巖中Fe2O3+FeO一般9.83%～17.93%,與鈉質(zhì)成正相關(guān);細(xì)碧質(zhì)凝灰?guī)r中Fe2O3+FeO一般12.21%～24.26%,與鈉質(zhì)成正相關(guān);角斑巖中Fe2O3+FeO一般6.14%～13.66%;凝灰?guī)r中Fe2O3+FeO一般13.45%～25.01%。Fe含量一般與S iO2含量呈反比例的關(guān)系。

(3)在基性熔巖和火山碎屑巖中富鈦,而在酸性火山巖中鈦含量很低。

3 耀嶺河組超貧磁鐵礦地質(zhì)特征

3.1 含鐵巖系及噴發(fā)特征

3.1.1 含鐵巖系

鄂西北地區(qū)耀嶺河組根據(jù)火山噴發(fā)特征和沉積旋回,可劃分為上(吳家梁旋回)、中(石門溝旋回)、下(高廟旋回)三段,上中段為兩個(gè)噴發(fā)旋回組成的海相細(xì)碧巖—角斑巖系,為一套陸源碎屑和火山碎屑組成的粗碎屑沉積巖和凝灰質(zhì)碎屑巖,上段為含鐵巖系。以下是依據(jù)鄖縣高廟地區(qū)而整理的耀嶺河組剖面[2]:

上覆地層:陡山沱組(Z1d)變長石石英砂巖,鈣質(zhì)粉砂巖

——平行不整合接觸——

耀嶺河組:(Nhy)

上段(吳家梁旋回):(Nhy3)

19～27:由變細(xì)碧巖、含磁鐵礦變角斑質(zhì)凝灰?guī)r、含磁鐵礦變凝灰?guī)r組成。一般有3～6個(gè)次級(jí)噴發(fā)—沉積韻律組成,次級(jí)韻律下部為變細(xì)碧巖、變細(xì)碧玢巖,上部為凝灰?guī)r及角斑質(zhì)凝灰?guī)r或細(xì)碧質(zhì)凝灰?guī)r,部分地區(qū)凝灰?guī)r之上見有少量酸性火山巖或正常碎屑沉積巖。

中段(石門溝旋回):(Nhy2)

7～18:由變細(xì)碧巖,變細(xì)碧玢巖,變凝灰?guī)r,變石英角斑質(zhì)凝灰?guī)r,含磁鐵礦變細(xì)碧巖、變角斑質(zhì)凝灰?guī)r,少量砂巖、粉砂巖組成,頂部一層正常碎屑沉積巖與上段分界。

下段(高廟旋回):(Nhy1)

1～6:主要由復(fù)成份礫巖夾泥質(zhì)、凝灰質(zhì)粉砂巖(局部含礫)、變細(xì)碧巖組成。

——平行不整合接觸——

下伏地層:武當(dāng)巖群(Pt2-3w)變石英角斑質(zhì)凝灰?guī)r。

從以上看出,下段反映出裂谷早期的沉積特征,中段為裂谷中期的火山沉積特征,上段為裂谷晚期火山沉積物,以富鐵巖漿的大規(guī)模噴溢—噴發(fā)為特征。

經(jīng)統(tǒng)計(jì),耀嶺河組上段含鐵巖系中變細(xì)碧巖中含鐵11.83%～17.93%,變角斑質(zhì)凝灰?guī)r含鐵12.94%～28.15%。

3.1.2 噴發(fā)特征

耀嶺河組火山巖形成環(huán)境屬揚(yáng)子板塊陸緣裂谷環(huán)境,從小面積出露的火山集塊巖(如鄖西澗池、土門、黨家溝及丹江口的雞冠石等)和流紋巖(如雙掌、高廟等地)的分布特征,以及廣泛分布的基性熔巖流和間夾少量石英角斑巖和粗面巖等組合,耀嶺河組火山噴發(fā)初期為中心式噴發(fā),隨著裂谷的發(fā)展,逐漸發(fā)展為裂隙式噴發(fā),顯示拉張環(huán)境下的巖漿噴發(fā)特點(diǎn)。在鄖縣高廟南部黑龍溝一帶早期火山巖厚度相對(duì)較大,厚度為500～600 m,火山角礫巖很發(fā)育,可能是該時(shí)期的一個(gè)噴發(fā)中心。火山活動(dòng)晚期,火山巖厚度變化較大,火山活動(dòng)以中心式噴發(fā)為主,鄖(縣)丹(江口市)北部的雞冠石西側(cè)、香爐山、白石洼一帶及竹山天池埡一帶火山建造厚度比其它區(qū)段大,次級(jí)韻律多,火山角礫巖分布普遍(厚度在200 m左右),有熔巖型、火山熱液再造型鐵礦產(chǎn)出。

3.1.3 超貧磁鐵礦層位

鄂西北南華系耀嶺河組上段(吳家梁旋回)火山巖,由變角斑巖、含磁鐵礦變角斑質(zhì)凝灰?guī)r、變凝灰?guī)r、變細(xì)碧巖等構(gòu)成,普遍含有磁鐵礦(見表3),從區(qū)內(nèi)已詳查的丹江口市陳家埡、鄖縣吳家梁及伏山—云彩山,鄖西老龍廟和竹山得勝一帶磁異常驗(yàn)證等資料分析,超貧—貧磁鐵礦主要賦存于耀嶺河組上段(吳家梁旋回)地層中,依據(jù)火山活動(dòng)特征,一般可劃分出3～6個(gè)韻律組(見圖2),每個(gè)韻律組的下部為變細(xì)碧巖、變細(xì)碧玢巖,上部為含磁鐵礦變角斑質(zhì)凝灰?guī)r,反映火山巖相為噴溢→爆發(fā)相的演化序列。韻律組上部變角斑質(zhì)凝灰?guī)r是火山噴發(fā)沉積凝灰?guī)r型超貧磁鐵礦的主要賦礦層位,韻律組下部的變細(xì)碧(玢)巖產(chǎn)熔巖型超貧磁鐵礦。石門溝旋回中細(xì)碧巖、角斑質(zhì)凝灰?guī)r含鐵較低,一般TFe 6%～13%,難以利用。

表3 鄖縣吳家梁地區(qū)耀嶺河組吳家梁旋回火山巖含鐵情況一覽表Table 3 Schedule of Wujialiang cycle volcanic rock of Yaolinghe Formation inWujialiang district,Yunxian county

圖2 鄂西北地區(qū)耀嶺河組含鐵建造區(qū)域柱狀對(duì)比圖Fig.2 Columnar contrast diagram of iron-bearing construction region of Yaolinghe For mation in Northwesten Hubei

3.2 含磁鐵礦的巖石特征

吳家梁旋回根據(jù)含磁鐵礦的巖石類型可分為凝灰?guī)r型和熔巖型,前者包括含磁鐵礦變凝灰?guī)r(磁鐵絹云片巖)、含磁鐵礦變角斑質(zhì)凝灰質(zhì)、含磁鐵礦變細(xì)碧質(zhì)凝灰?guī)r,后者有含磁鐵礦變細(xì)碧巖和含磁鐵礦變細(xì)碧玢巖。鐵礦物以磁鐵礦、赤鐵礦為主(見表4),其周圍常分布?xì)畹暮佈趸?或全部變?yōu)榘租伿?偶見鈣鈦礦,以低磷低硫低砷為特征。

含磁鐵礦變凝灰?guī)r(磁鐵絹云片巖):灰黑—灰白色,片狀變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造,成分為絹(白)云母、榍石、磁鐵礦,少量赤鐵礦、綠泥石等。磁鐵礦:自形—半自形粒狀,集合體沿片理方向定向分布,和數(shù)粒聚集呈堆,均勻分布于巖石中,局部見有富集的磁鐵礦灰黑色條帶與片理一致。全鐵品位13%～39%。

含磁鐵變角斑質(zhì)凝灰?guī)r:呈灰色—灰黑色,鱗片變晶結(jié)構(gòu),片狀—浸染狀—條帶狀構(gòu)造,成分為絹(白)云母、綠泥石、磁鐵礦、鈉長石及少量白鈦石,一般TFe為13%～28.15%,局部可相變?yōu)楹盆F礦條帶絹云片巖和絹云鈉長片巖,在丹江和竹山地區(qū)含有角斑質(zhì)火山礫。

含磁鐵礦變細(xì)碧質(zhì)凝灰?guī)r:灰黑色—灰綠色,變余碎屑結(jié)構(gòu),片狀、條帶狀構(gòu)造,成分以絹云母、綠泥石、磁鐵礦、赤鐵礦、白鈦石、鈉長石為主,TFe 9%～21.22%之間。

含磁鐵礦變細(xì)碧(玢)巖:灰綠色—灰黑色,粒狀變晶結(jié)構(gòu),浸染狀—條帶狀—塊狀構(gòu)造,成分以磁鐵礦、鈉長石、綠泥石、陽起石為主,見有石英脈、綠簾石脈及顆粒,TFe 9%～40%之間。

3.3 耀嶺河組超貧磁鐵礦床地質(zhì)特征

3.3.1 礦床類型及特征

按河北省國土資源廳發(fā)布的《超貧磁鐵礦勘查技術(shù)規(guī)程(暫行)》要求及鄂西北地區(qū)和河北承德地區(qū)已有礦山現(xiàn)行指標(biāo),當(dāng)巖石中TFe≤20%,其中邊界品位MFe≥6%,最低工業(yè)品位MFe≥8%,為可利用的超貧磁鐵礦體,鄂西北地區(qū)南華系耀嶺河組上段(吳家梁旋回)火山巖就可以構(gòu)成較多的超貧磁鐵礦,具有巨大的找礦前景。鄂西北地區(qū)耀嶺河組巖石種類較多,經(jīng)歷區(qū)域變質(zhì)作用,受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,使各類巖石原巖遭受不同程度的變質(zhì)、蝕變和改造。但大多數(shù)巖石原巖的原始結(jié)構(gòu)構(gòu)造仍保持清晰,特別是耀嶺河組上段吳家梁旋回含礦火山巖系成層性明顯,旋回韻律清楚。其間的熔巖、凝灰?guī)r相互平行,交替產(chǎn)出。與成礦關(guān)系密切的是基性熔巖和凝灰?guī)r,旋回開始以噴溢沉積鐵為主,晚期以爆發(fā)沉積鐵為主,為海相火山噴發(fā)沉積巖型超貧鐵礦床,類似于中國“大紅山式”鐵礦。變質(zhì)火山沉積巖是含礦母巖及圍巖,火山熱液對(duì)礦體起活化遷移、改造作用。據(jù)其發(fā)育特點(diǎn)和相互過渡特征,結(jié)合其成巖作用方式和結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征,可分為熔巖類、凝灰?guī)r類、火山熱液再造鐵礦床三個(gè)亞類。各亞型的基本特征分述如下:

表4 鄖西縣袁家坡超貧磁鐵礦區(qū)組合樣物相分析結(jié)果表Table 4 Phase analysis result of composite sample of Yuanjiapo ultralow-grade magnetite district,Yunxi county

(1)火山噴發(fā)沉積鐵礦床 亦稱為“凝灰?guī)r型”。產(chǎn)于變(角斑質(zhì)、細(xì)碧質(zhì))凝灰?guī)r中,礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出,沿走向、傾向變化小;礦體厚幾米至十余米,局部達(dá)20～30余米,TFe一般9.4%～28.15%,富集地段可達(dá)39%,磁鐵礦6%～24%,以普遍含榍石—白鈦石為主要特征。礦床屬層控,無明顯蝕變。鄖縣吳家梁鐵礦、丹江口市陳家埡礦區(qū)該類型鐵礦規(guī)模最大。

(2)熔巖型鐵礦床 產(chǎn)于變細(xì)碧巖中,與圍巖無明顯界線,呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出,厚度一般0.5～3 m;TFe在8%～28.17%左右,富集地段可達(dá)28.17%以上,磁鐵礦4%～16.2%;礦石礦物成分以磁鐵礦、赤鐵礦、綠泥石、綠簾石、鈉長石為主,見綠泥石化、綠簾石化。丹江口市陳家埡礦區(qū)Ⅱ礦體是該類型鐵礦的典型代表。

(3)火山熱液再造鐵礦床 礦體產(chǎn)于含鐵變角斑質(zhì)凝灰?guī)r中,沿走向和傾向相變?yōu)楹F變角斑質(zhì)凝灰?guī)r。礦石礦物成分復(fù)雜,主要金屬礦物為磁鐵礦、赤鐵礦,脈石礦物有鈉長石、石英、綠簾石、角閃石—陽起石及綠泥石、絹云母等;礦石中見有大小不等的角斑質(zhì)和磁鐵礦“礫”,“礫”被拉長;蝕變現(xiàn)象明顯,主要有角閃石—陽起石化、綠簾石化、硅化等。鄖縣吳家梁礦區(qū)及其外圍賦存該類型鐵礦,在鄖西縣馬鞍鎮(zhèn)一帶超貧磁鐵礦區(qū)也見有此類型鐵礦。

3.3.2 礦石組構(gòu)

(1)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造 超貧磁鐵礦石經(jīng)歷了多期次變形變質(zhì)作用的改造,形成了以塑性變形為主的褶曲構(gòu)造形態(tài),形成了復(fù)雜多樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)造類型。礦石構(gòu)造大致可分為條帶狀、小揉皺狀、塊狀、細(xì)脈狀、石香腸狀、浸染狀構(gòu)造、條帶—浸染狀構(gòu)造,見有晶粒塊狀構(gòu)造等。其中條帶狀構(gòu)造:黑色磁鐵礦富集條帶及磁鐵礦和綠簾石條帶與脈石礦物綠泥石呈顏色深淺不同的條帶,韻律清晰,與片理一致,原生沉積的特征顯著。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形一半自形結(jié)構(gòu)和他形粒狀結(jié)構(gòu)、浸染狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、少量格狀結(jié)構(gòu)等,以自形一半自形結(jié)構(gòu)和他形粒狀結(jié)構(gòu)為主。①浸染狀結(jié)構(gòu):磁鐵礦呈星點(diǎn)狀浸染于巖石中,或呈條帶平行于片理分布;②自形—半自形晶結(jié)構(gòu):礦石中稠密狀或稀疏磁鐵礦呈自形晶及半自形晶和葉片狀晶形赤鐵礦,粒度不均;③格狀結(jié)構(gòu):磁鐵礦和鈦鐵礦規(guī)則連晶,在磁鐵礦顆粒中心由片狀鈦鐵礦組成三角形、平行四邊形的格子,這可能說明巖漿在噴發(fā)前有結(jié)晶分異作用發(fā)生。

(2)有用礦物的嵌布特征 磁鐵礦一般自形程度較好,多為自形—半自形晶粒疏散或條帶狀分布于脈石礦物之間,順片理浸染狀富集或密集呈脈狀連生,在致密塊狀礦石中,脈石礦物則在磁鐵礦集合體中,脈石礦物與圍巖一致。磁鐵礦具有明顯的層理和條帶狀的韻律構(gòu)造,與層狀含鐵巖石的形態(tài)相一致,礦石中的磁鐵礦部分粒屑顆粒,呈次棱角、次圓狀及磨圓狀,顯示出磁鐵礦是經(jīng)過了搬運(yùn)、磨蝕和落沉。

(3)礦石組分 熔巖型鐵礦與凝灰?guī)r型鐵礦礦石礦物均以磁鐵礦、赤鐵礦為主,但脈石礦物成分有較大差異。凝灰?guī)r型鐵礦石中脈石礦物以普遍含榍石—白鈦石為主要特征。熔巖型鐵礦石脈石礦物則以綠簾石、鈉長石為主。

3.4 耀嶺河組貧磁鐵礦賦存規(guī)律

3.4.1 成礦地質(zhì)條件

(1)含鐵圍巖是成礦的基礎(chǔ) 耀嶺河組吳家梁旋回火山巖富含鐵質(zhì),變細(xì)碧巖、變細(xì)碧玢巖Fe2O3+FeO 11.83%～17.93%,均高于F.w.Clark和H.S.Washington統(tǒng)計(jì)的平均值,而凝灰?guī)r更高。

(2)有利的巖層位置是成礦的外部條件 分析本區(qū)資料,凡火山堆積物厚度大、火山碎屑粒度粗則鐵礦化強(qiáng)烈;反之火山堆積物厚度小、火山碎屑物越細(xì)則礦化差。這種現(xiàn)象說明礦化強(qiáng)度及離火山活動(dòng)中心的遠(yuǎn)近及火山活動(dòng)條件有密切關(guān)系。

(3)區(qū)域變質(zhì)作用是促使鐵礦物改造的因素 本區(qū)普遍區(qū)域變質(zhì)作用,屬低變質(zhì)區(qū),變質(zhì)作用使含鐵火山巖中鐵礦重新組合成浸染狀磁鐵礦,局部更積聚成富礦透鏡體。

超貧磁鐵礦的區(qū)域分布與耀嶺河組火山巖系的區(qū)域分布相一致,主要集中分布在鄖(縣)—丹(江口市)北部、鄖西縣香口—夾河、竹山縣西北部,即武當(dāng)隆起的北緣、西北緣及西南緣。

3.4.2 火山活動(dòng)與鐵礦的關(guān)系

耀嶺河組火山巖以裂隙噴發(fā)為主,伴有中心式噴發(fā)?；鹕交顒?dòng)的形式、強(qiáng)度與鐵礦有著密切的關(guān)系。

(1)火山活動(dòng)對(duì)含礦層的控制 火山噴發(fā)韻律晚期(即耀嶺河組上段韻律組上部組元)的凝灰?guī)r是主要含礦層,噴發(fā)韻律愈發(fā)育,含礦層就越多,礦化強(qiáng)度也相對(duì)較高。如陳家埡鐵礦靠近雞冠石噴發(fā)中心,含礦層有8層之多,吳家梁小型鐵礦靠近白石洼火山噴發(fā)中心,含礦層有5層。一般的規(guī)律是火山噴發(fā)韻律厚度大小與含礦層厚度呈正相關(guān)關(guān)系。此外,巖漿巖分異程度好壞,也直接影響著火山巖的含礦性。本區(qū)耀嶺河組火山巖系中,規(guī)模較大的含礦層和磁鐵礦體大多賦存在與基性火山巖交互產(chǎn)出的酸度較高的角斑質(zhì)火山巖中,表明磁鐵礦化主要在基性巖漿分異形成的鈉質(zhì)中性巖中富集。

(2)古火山活動(dòng)中心對(duì)礦化類型和富集程度的控制 通過對(duì)已有地質(zhì)礦產(chǎn)勘查成果分析研究后發(fā)現(xiàn),耀嶺河期古火山機(jī)構(gòu)對(duì)火山巖型鐵礦的礦化類型和礦化強(qiáng)度有明顯控制作用。區(qū)內(nèi)與耀嶺河組火山巖有關(guān)的各類型鐵礦,與古火山噴發(fā)中心均呈現(xiàn)密切的空間關(guān)系。如發(fā)育熔巖型、凝灰?guī)r型鐵礦的陳家埡鐵礦位于雞冠石古火山機(jī)構(gòu)的南側(cè),竹山天池埡古火山機(jī)構(gòu)區(qū)形成7 km×(0.8～1)km的C(126)4航磁異常,分布著長嶺溝等火山巖型鐵礦點(diǎn),吳家梁火山熱液再造型鐵礦分布在白石洼古火山機(jī)構(gòu)的東側(cè),伏山—云彩山凝灰?guī)r型及火山熱液再造型則分布在香爐山古火山機(jī)構(gòu)的東側(cè)。

3.4.3 典型礦床實(shí)例

陳家埡鐵礦 礦區(qū)位于高廟穹窿東南側(cè)的次級(jí)背斜內(nèi),出露地層主要為南華系耀嶺河組上段,耀嶺河組上段為一套海底噴發(fā)的火山巖,由變細(xì)碧巖、變細(xì)碧玢巖、變角斑巖、變角斑質(zhì)凝灰?guī)r、火山角礫凝灰?guī)r、凝灰礫巖及層凝灰?guī)r組成,火山巖組合顯示由噴溢→爆發(fā)的巖漿活動(dòng)機(jī)制。按基性→中性的巖漿演化模式,該巖性段可進(jìn)一步劃分為7個(gè)噴發(fā)韻律,鐵礦化賦存于噴發(fā)韻律上部組元變角斑質(zhì)凝灰?guī)r中(稱凝灰?guī)r型鐵礦),由下而上有7個(gè)含礦層,加上第四韻律下部組元變細(xì)碧巖中賦存的熔巖型鐵礦,共計(jì)8個(gè)含礦層位。

全礦區(qū)共圈定16個(gè)礦體,其中熔巖型鐵礦4個(gè)。熔巖型鐵礦層(體)產(chǎn)于變細(xì)碧巖中,呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出,長度為400～1 200 m,平均厚度為1.65～3.52 m,全鐵平均品位為17.12%～31.68%。凝灰?guī)r型鐵礦是礦區(qū)主要礦層(體),呈似層狀分布,長度在400～3 000 m之間,平均厚度3.04～8.74 m,平均品位17.47%～21.16%?？梢?熔巖型鐵礦體雖較富,但其規(guī)模遠(yuǎn)不及凝灰?guī)r型鐵礦體。

4 找礦前景

4.1 找礦標(biāo)志

(1)耀嶺河組上段上部的變細(xì)碧質(zhì)火山巖夾互變角斑質(zhì)火山巖建造是尋找該類型鐵礦的先決條件,變角斑質(zhì)凝灰?guī)r是主要的含礦巖石;

(2)據(jù)陳家埡[3]、吳家梁礦區(qū)及外圍鐵礦資料分析[4,5],扭動(dòng)構(gòu)造的收斂部位與撒開部位之間的過渡地帶是鐵礦富集的有利地段。背斜構(gòu)造的弧頂部位或者倒轉(zhuǎn)背斜的倒轉(zhuǎn)翼、傾伏部位,以及蛇形褶皺的彎曲部位,控制了礦體的形態(tài)、厚度與富集程度;

(3)熔巖型鐵礦和火山熱液再造型鐵礦,大多分布在噴發(fā)中心數(shù)千米之內(nèi);

(4)在地層、構(gòu)造有利部位見到明顯的蝕變,是較富礦體存在的標(biāo)志。主要蝕變有角閃石化、綠簾石化、綠泥石化、硅化、褐簾石化;

(5)磁異?？勺鳛閷ふ乙珟X河群鐵礦的簡捷標(biāo)志,凡有超貧—貧磁鐵和較富磁鐵礦的地方均有磁異常存在;

(6)1∶20萬水系沉積物Ni、V、Co組合異常與航磁異常疊置區(qū)是尋找火山巖型鐵礦的有利地區(qū)。

4.2 找礦前景

鄂西北地區(qū)廣泛分布著南華系耀嶺河組,找礦前景良好。根據(jù)已掌握的資料和該類礦床的主要控礦條件及找礦標(biāo)志,采用綜合信息找礦模型進(jìn)行初步預(yù)測,認(rèn)為圈定本區(qū)火山巖型磁鐵礦找礦遠(yuǎn)景的基本思路是:耀嶺河組上段發(fā)育較好的區(qū)段,尤其是古火山機(jī)構(gòu)的周圍數(shù)千米范圍內(nèi)是最佳遠(yuǎn)景區(qū),鄖(縣)丹(江口市)北部的雞冠石西側(cè)、香爐山、白石洼一帶及竹山天池埡一帶頗有找礦前景。除此之外,還應(yīng)注意耀嶺河組火山巖分布區(qū)其它區(qū)段還存在古火山機(jī)構(gòu)(含礦建造厚度較大、噴發(fā)韻律較多,并有火山角礫巖、集塊巖的分布,如果存在,這些區(qū)段又有航磁異常分布,則應(yīng)優(yōu)先圈定找礦靶區(qū)。此外,還應(yīng)在古火山機(jī)構(gòu)的外圍尋找火山噴發(fā)沉積型(即凝灰?guī)r型)鐵礦,這類鐵礦品位一般較高,礦體在走向上和傾向上厚度、品位穩(wěn)定。

5 鄂西北超貧磁鐵礦經(jīng)濟(jì)意義

5.1 選礦工藝

據(jù)《鄖縣唐二溝鐵礦區(qū)磁鐵礦石選礦半工業(yè)試驗(yàn)報(bào)告》[6],工業(yè)試驗(yàn)采用一段磨礦(-200目70%)磁選拋尾、磁選精礦再磨后進(jìn)入磁選機(jī)一次粗選、一次精選流程,取得了較好的試驗(yàn)指標(biāo):精礦品位TFe60.42%,產(chǎn)率12.45%,回收率50.05%(見表5)。

從表5可見,該精礦有害元素S、P含量較低,SiO2經(jīng)弱磁選別后,含量符合要求,屬于優(yōu)質(zhì)鐵精礦。

表5 鄖縣唐二溝鐵礦選冶結(jié)果表Table 5 Result of beneficiation and metallurgy in Tangergou ore district,Yunxian county

5.2 開發(fā)簡介

鄂西北地區(qū)耀嶺河組超貧磁鐵礦開采技術(shù)條件較好,設(shè)計(jì)開采的最低標(biāo)高一般不超過礦區(qū)的最低侵蝕基準(zhǔn)面,易采、易選,適合于露天大規(guī)模生產(chǎn),采選生產(chǎn)成本較低,采選噸鐵精粉的生產(chǎn)成本在230元左右,噸精礦的銷售成本(含稅費(fèi))為180～210元,在當(dāng)前鐵精礦產(chǎn)品的市場價(jià)格維持在650元/t以上條件下,超貧磁鐵礦的采選加工業(yè)有利潤空間。

6 小結(jié)

鄂西北地區(qū)超貧磁鐵礦資源開發(fā)在取得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),由于開采技術(shù)條件相對(duì)較好的超貧磁鐵礦資源含鐵量低,只有在當(dāng)前的鐵礦高價(jià)位條件下才具有開采價(jià)值。如果錯(cuò)過這個(gè)機(jī)會(huì),這類鐵礦資源將毫無價(jià)值。因此,應(yīng)當(dāng)抓住時(shí)機(jī),開采超貧磁鐵礦資源,使得這類鐵礦資源得以利用。地勘單位應(yīng)投入適當(dāng)經(jīng)費(fèi),加大超貧磁鐵礦資源儲(chǔ)備。

致謝:本文所引用的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)來源于湖北省鄂西北地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所老一代地質(zhì)工作者的報(bào)告成果,為此特別感謝,是他們的辛勤勞動(dòng)為本文提供了第一手資料,并誠摯感謝湖北省鄂西北地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所高級(jí)工程師劉興義的指導(dǎo)。

[1] 王壽瓊,龍?zhí)觳?等.鄂西北地區(qū)耀嶺河群火山巖系含金銀多金屬礦產(chǎn)的控礦因素、成礦規(guī)律及找礦標(biāo)志、成礦預(yù)測研究[R].襄樊:湖北省鄂西北地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所,1996:6-26.

[2] 孫才良,張子才,等.湖北省鄖陽地區(qū)地質(zhì)圖說明書[R].襄樊:湖北省鄂西北地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所,1989:21-27.

[3] 黃仁,周駿華.均縣陳家埡鐵礦詳查地質(zhì)報(bào)告[R].丹江口:湖北省第五地質(zhì)大隊(duì),1977:23-31.

[4] 曾高翔,何汝俊,等.鄖縣吳家梁礦區(qū)鐵礦勘探地質(zhì)報(bào)告[R].丹江口:湖北省第五地質(zhì)大隊(duì),1977:27-33.

[5] 曾高翔,朱辛耀,等.湖北省鄖縣吳家梁礦區(qū)外圍鐵礦詳查地質(zhì)報(bào)告[R].丹江口:湖北省第五地質(zhì)大隊(duì),1979:24-31.

[6] 鄖縣唐二溝鐵礦區(qū)磁鐵礦選礦半工業(yè)試驗(yàn)報(bào)告[R].鄖縣:湖北鄖縣盛豐礦業(yè)工貿(mào)有限公司,2008:1-10.

(責(zé)任編輯:張 婭)

Geological Characteristics and Prospecting Potential of Ultralow-grade Magnetite of Yaolinghe Formation in Northwestern Hubei

YANG Jianzhong,XIAO Yingzu,SH I Zhangji,SUN Hanyong
(Geological Survey of Northwstern Hubei,Xiangfan,Hubei441057)

The authors summarize metallogenic geological conditions and distribution law of Yaolinghe Formation of Nanhuan system and also discuss prospecting potential of ultralow-grade magnetite of Yaolinghe For mation.Iron-bearing rock series of the upper body in Yaolinghe group and occurrence of low-grade magnetite ore body are controlled by the volcanic eruption sediment,while ore enrichment also affected by the volcanic eruption center control.Volcanic eruption sedimentary rocks of the upper body in Yaolinghe group have periodicity and rhythmicility.The early stage is cycle of mainly extrusive sedimentary iron,the last stage is cycle with explosive sedimentary iron.have iron metallogenic specialization with an inverse proportion be tween iron content and the S iO2in general,It belongs to volcanic eruption sedimentary iron ore,similar to Dahongshan style ironmine in China.Metamorphic rocks in Yaolinghe group widely distributed in northwestern Hubei which provide great prospecting for finding ultra-low grade magnetite.Based on the widely and systematically collected infor mation in recent years and predecessor’s research,

YaolingheFormation;ultralow-grade magnetite;geological characteristics;prospectingPotential;Northwestern Hubei

P618.31

A

1671-1211(2010)02-0122-08

2009-06-10;改回日期:2010-04-09

楊建中(1971-),男,工程師,地質(zhì)學(xué)專業(yè),從事地質(zhì)勘探與科研工作。E-mail:yjz9427@126.com