許 東, 尹光候

(云南省地質(zhì)調(diào)查局,昆明 650051)

滇西惠民式鐵礦找礦模型及預(yù)測(cè)

許 東, 尹光候

(云南省地質(zhì)調(diào)查局,昆明 650051)

惠民鐵礦產(chǎn)于雙江陸緣弧帶中元古代惠民巖組中部多旋回含銅鐵火山-沉積建造中。每個(gè)小旋回底部由火山巖始,頂部至鐵礦層終,構(gòu)成明顯的火山噴發(fā)-沉積韻律,鐵礦層的大小、分叉、尖滅等,與火山巖的多寡、厚薄直接有關(guān),受控于火山巖活動(dòng)及其中心。將其厘定為云南省云縣-瀾滄一帶區(qū)域性的中元古代海相火山-沉積型鐵礦典型礦床-惠民式鐵礦,并將與之成礦條件類似的雙江-瀾滄地區(qū)中元古代火山巖盆地作為惠民式鐵礦的預(yù)測(cè)工作區(qū),以MRAS定位定量方法,基于GIS礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行礦產(chǎn)預(yù)測(cè),優(yōu)選最小預(yù)測(cè)靶區(qū)13個(gè),估算鐵礦石資源量75億噸,做為今后尋找與勘查該類型礦床的依據(jù)。

惠民式鐵礦 海相火山-沉積型 典型礦床 找礦模型 最小預(yù)測(cè)區(qū) 云南惠民

Xu Dong,Y in Guang-hou.A prospecting model and prediction for iron-ore deposits of the Hu im in-type in western Yunnan Province[J].Geology and Exploration,2010,46(5):0765-0778.

瀾滄縣惠民鐵礦,為受中元古界瀾滄巖群惠民巖組變質(zhì)中基性火山巖建造控制的海相火山-沉積型前寒武紀(jì)鐵礦。礦區(qū)經(jīng)詳細(xì)普查,已探明鐵礦石量21.89億噸,平均品位30%左右,達(dá)超大型鐵礦床規(guī)模,其潛在的資源潛力及找礦勘查前景,曾引起國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注。礦床的基本特征和成因、成礦時(shí)代與控礦因素等,前人作了較多的研究討論與報(bào)道(馮本智等,1982;范承均,1982;曾群望, 1984;趙準(zhǔn),1993;羅君烈,1995等)。但以往工作及研究尚欠深入和系統(tǒng),尤其礦床產(chǎn)出構(gòu)造環(huán)境與屬性、含礦建造對(duì)比劃分及其時(shí)代依據(jù)較模糊,精細(xì)含礦巖性和控礦因素的解析、成礦系列與特征不明,礦床(體)深部及外圍區(qū)帶找礦潛力研究較缺乏等,成為區(qū)域找礦勘查的瓶頸。

在前人成果基礎(chǔ)上,通過(guò)“云南省鐵礦單礦種資源潛力評(píng)價(jià)”,結(jié)合有關(guān)勘查技術(shù)科技支撐課題的系統(tǒng)梳理與研究,進(jìn)一步明確了惠民鐵礦含礦建造的構(gòu)造屬性、礦床特征與成因機(jī)理,厘定為云南省鐵礦資源潛力評(píng)價(jià)中的典型礦床和礦產(chǎn)預(yù)測(cè)類型-惠民式火山-沉積型鐵礦,并將云縣-雙江-瀾滄-勐海一帶近南北向?yàn)憸鎺r群惠民巖組分布范圍,確定為惠民式鐵礦的預(yù)測(cè)研究區(qū)(圖1a),優(yōu)選和提供找礦勘查靶區(qū)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

惠民鐵礦位于云南瀾滄江結(jié)合帶西側(cè)臨滄-雙江陸緣弧帶西南緣,東鄰印支-燕山期臨滄花崗巖基,西接瀾滄俯沖增生雜巖帶。屬惠民-大勐龍鐵礦成礦帶①,帶內(nèi)有元古代瀾滄巖群、大勐龍(崇山)巖群及上三疊統(tǒng)3個(gè)含鐵火山巖建造。其中,惠民-西定地區(qū)鐵礦,含鐵建造屬瀾滄巖群;景洪大勐龍地區(qū)鐵礦,有兩個(gè)含礦層位:一是產(chǎn)于大勐龍(崇山)巖群,如大勐龍、國(guó)防、疆鋒,及崇山巖群中的賀別列鐵礦床等;二是產(chǎn)于上三疊統(tǒng)中,如曼養(yǎng)、曼南坎等鐵礦床。因此,進(jìn)一步劃分為:云縣-瀾滄中元古代火山-沉積型鐵礦成礦(西)帶和崇山-景洪古元古代、晚三疊世火山巖型鐵礦成礦(東)帶②③(圖1b)。本文僅討論與惠民式鐵礦相關(guān)的西成礦帶重要地段及其礦產(chǎn)預(yù)測(cè)。

圖1 惠民-大勐龍鐵礦帶綜合地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖(a-預(yù)測(cè)研究區(qū)位置)Fig.1 Sketch map showing geology and m ineral resources in the Hu im in-Damenglong iron-ore zone(a,prediction location)

西成礦帶除瀾滄巖群外,還出露古生界、晚三疊世-侏羅紀(jì)和第三紀(jì)紅層,巖石類型包括碎屑巖、火山巖、化學(xué)沉積巖等。其中,瀾滄巖群是帶內(nèi)鐵礦的賦礦層位與含礦建造②③。

瀾滄巖群沿臨滄-勐?；◢弾r基西側(cè)出露分布,北起鳳慶、云縣,經(jīng)雙江、瀾滄、勐海,向南延入緬甸境內(nèi)。南北長(zhǎng)約370km,寬10km。主要由片巖夾變質(zhì)中-基性火山巖組成。對(duì)其劃分,目前尚未統(tǒng)一(云南省區(qū)域地質(zhì)志,1993;云南省巖石地層, 1996)。本次采用第五地質(zhì)大隊(duì)(1985)方案③:自上而下劃分為西定巖組、惠民巖組及勐滿巖組,總厚>2500m。

1.西定巖組(Pt2x):主要分布在西定地區(qū),惠民礦區(qū)僅小范圍出露。為石英片巖、千枚巖及少量沉凝灰?guī)r,夾4～5層透鏡狀綠泥磁鐵褐鐵礦。厚470m。

2.惠民巖組(Pt2h):以惠民地區(qū)最發(fā)育,大南婆、南甸、吉量、西定等地也有分布,但規(guī)模、厚度、含礦性均不如惠民地區(qū)。主要由中-基性火山巖、鐵礦層及少量含鐵硅質(zhì)巖、千枚巖、片巖、大理巖等組成?？偤?00～800m。劃分為三個(gè)火山-沉積旋回,即惠民巖組上、中、下三段(見(jiàn)后述)。其綠片巖Sm-Nd等時(shí)線與模式年齡的一致性,表明原巖形成于2000～1700Ma;還得到1064Ma、533Ma、300～200Ma以及小于180Ma和小于50Ma的Rb-Sr、K -Ar、40Ar/39Ar年齡,應(yīng)視為重要的構(gòu)造變質(zhì)事件。變質(zhì)中、基性火山巖-沉積巖石組合,系硅鐵巖石建造,產(chǎn)出惠民鐵礦。

3.勐滿巖組(Pt2m):廣泛出露于勐?；◢弾r體西側(cè),以勐滿地區(qū)出露較全。主要由石英片巖、云母片巖、片麻巖等組成,夾1～2層厚1～2m的透鏡狀菱鐵礦(褐鐵礦)。原巖為泥質(zhì)巖、粉砂巖,含少量火山物質(zhì),是活動(dòng)帶初期形成的一套海相復(fù)理石建造。厚>1582m。

帶內(nèi)還見(jiàn)零星小規(guī)模超基性-基性雜巖出露。構(gòu)造活動(dòng)歷經(jīng)加里東期、華力西期、印支期、燕山期等多期次疊加,褶皺和斷裂均十分發(fā)育,對(duì)地層和沉積建造及礦床的完整性,有強(qiáng)烈的破壞作用。

2 典型礦床研究

如前述,惠民鐵礦產(chǎn)于三江造山系東南緣臨滄-雙江陸緣弧帶之惠民巖組(Pt2h)變質(zhì)中、基性火山巖-沉積巖石組合中。與世界前寒武紀(jì)含鐵建造-硅鐵巖石建造(Cloud,1973;Kirkhamet al.,1993),并沿古大陸邊緣成帶分布的特征相似,且惠民鐵礦(圖2)兼具含條帶狀含鐵建造(Banded Iron For mation,簡(jiǎn)稱B IF)和粒狀含鐵建造(Granular Iron For mation,簡(jiǎn)稱GIF)的特點(diǎn),可與印度蘇必利爾湖型巨型鐵礦對(duì)比,說(shuō)明屬于具有規(guī)模相對(duì)比較大的特點(diǎn)的鐵礦床。世界90%的鐵礦石即產(chǎn)于此含鐵建造、類型及構(gòu)造環(huán)境。

圖2 瀾滄縣西丁公路邊惠民巖組中鐵礦露頭素描圖Fig.2 Sketch of cropping iron-ore deposit in Hu im in Formation beside Xid ing highway in Lancang county

2.1 含礦火山-沉積旋回特征

惠民巖組(Pt2h)含礦建造,總體由3個(gè)火山-沉積旋回構(gòu)成(圖3)。

第三旋回:由V礦層頂至Ⅶ礦層頂,平均厚108.65m,變化較大,礦區(qū)南部發(fā)育較好。

Ⅵ礦層以下,一般為中性火山巖類巖石(凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r),常含有斑點(diǎn)狀磁鐵礦或鈦氧化物的礦屑(0.1～0.5mm),巖層顯示由方解石、石英、火山物質(zhì)等相間組成的揉皺狀層理,為本旋回的特征標(biāo)志。Ⅵ礦層至Ⅶ礦層間,為不甚穩(wěn)定的含碳石英片巖(上含碳層),含古藻類化石,是本旋回標(biāo)志之一。本旋回含Ⅵ、Ⅶ兩層不穩(wěn)定鐵礦層。

第二旋回:從I礦層下部含碳層的底界至V礦層頂界,平均厚376.73m。

本旋回地層在惠民礦區(qū)最發(fā)育,主要集中于礦區(qū)中部,表現(xiàn)為中厚(約500m)邊薄(125～131m)的變化規(guī)律。火山巖大多為結(jié)晶較細(xì)的基性熔巖、凝灰?guī)r,Ⅱ號(hào)主礦層之下有結(jié)晶較粗的蝕變輝綠巖,肉眼能見(jiàn)到125mm大小的輝石斑晶,特征明顯。旋回底部的I礦層之下,為一層不穩(wěn)定的含碳石英片巖,厚約10m。

圖3 惠民含礦建造及火山-沉積旋回柱狀圖Fig.3 Column of ore-bear ing formation and volcan ic eruption-sed imentation cycle of Hu im in iron deposit

本旋回是礦區(qū)最強(qiáng)烈的一個(gè)旋回,細(xì)分為9個(gè)由基性熔巖-基性凝灰?guī)r-鱗綠泥千枚巖-鐵礦層(主要為菱鐵礦石和菱鐵磁鐵礦石)組成的火山-沉積韻律。在每個(gè)韻律的頂部或直接于火山巖之上,分別形成了I1、I2、I3、I4、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ九層鐵礦,其中以Ⅱ1、Ⅱ和Ⅳ礦層為主要礦層。旋回內(nèi)火山巖占60%,鐵礦層占33.5%,其它僅6.5%?；鹕綆r層厚度越大則成礦越好,是主要成礦期。

第一旋回:從勐滿組含碳石英片巖頂界至I礦層以下,平均厚205.58m。分布于礦區(qū)四周,幾乎全由富鈉質(zhì)的中性火山巖組成,往往由熔巖(鈉長(zhǎng)斑巖)-凝灰?guī)r-沉凝灰?guī)r構(gòu)成十余個(gè)韻律,底部常有一層呈透鏡狀不穩(wěn)定的0號(hào)礦層。

上述惠民巖組3個(gè)旋回中,火山巖巖石特征、化學(xué)成分及含礦性有顯著差異。第一、三旋回屬富含鈉質(zhì)的中性巖類,基本不含礦或少量含礦。第二旋回火山巖屬于基性火山巖,熔巖往往與凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r相伴出現(xiàn),呈過(guò)渡關(guān)系,變質(zhì)后為綠片巖類,含大量主礦層。

火山巖化學(xué)全分析成果,從FeO+Fe2O3-Na2O +K2O-MgO圖解及CaO-Na2O-K2O圖解得出,第一、三旋回火山巖大多投在細(xì)碧巖區(qū)域內(nèi),屬正常系列中性巖與堿性系列過(guò)渡的火山巖;第二旋回的火山巖大多投在拉斑玄武巖或堿性橄欖玄武巖區(qū)域內(nèi),基性火山巖大多屬正常系列的基性巖(劉增池, 1985)。

第一旋回與第二旋回火山巖基性程度的差別,與原始巖漿分異、演化有關(guān),推測(cè)分異作用在深部巖漿源進(jìn)行,形成上部偏酸性,下部偏基性的巖漿?；鹕交顒?dòng)先噴出上部巖漿,形成第一旋回火山巖,后隨著斷裂的加深,噴發(fā)出下部偏基性的巖漿,形成第二旋回火山巖,繼后噴發(fā)強(qiáng)度降低,巖漿繼續(xù)演化、分異而形成第三旋回中性火山巖(馮本智等,1982)。

惠民礦區(qū)火山巖為海底噴發(fā)、溢流而成。熔巖中未見(jiàn)枕狀及氣孔狀構(gòu)造,亦未發(fā)現(xiàn)火山彈及火山角礫巖,從熔巖的厚度變化和火山巖在水平方向上的分帶性確定火山通道(口)。第一旋回火山巖在礦區(qū)西北部發(fā)育較好,熔巖多、厚度亦大,到礦區(qū)南部變?yōu)橐阅規(guī)r和沉凝灰?guī)r為主,因而推測(cè)其噴發(fā)中心位于礦區(qū)西北部。第二旋回火山巖的噴發(fā)、溢流,則沿兩條古斷裂帶(F5、F2)進(jìn)行,斷裂帶熔巖最厚,如F5斷裂帶,最厚達(dá)98m;F2斷裂帶,最厚達(dá)142m。據(jù)此,推測(cè)火山噴發(fā)中心,一在礦區(qū)西北部,另一在礦區(qū)南東部。

火山巖具一定水平分帶,火山中心為熔巖,向外依次為凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r,也是一定的佐證。

2.2 礦床特征

2.2.1 礦體特征

礦床成NW～SE向展布,長(zhǎng)11km,寬3～5km,面積約40km2。共有14層鐵礦,其中可采礦層10層(圖4、圖5)。主要產(chǎn)于惠民巖組中段(Pt2h2),呈火山巖-鐵硅質(zhì)巖-鐵礦層互層組合。以Ⅰ3、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅳ礦層規(guī)模最大,長(zhǎng)度4～7km,平均厚度10～36m,Ⅳ號(hào)礦層最厚可達(dá)127.32m,為礦區(qū)主礦層,資源儲(chǔ)量占85.12%。0、Ⅰ2、Ⅰ4、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ礦層規(guī)模較小,長(zhǎng)1150～6500m,平均厚3.51～12.62m。Ⅰ1、Ⅲ、Ⅶ、Ⅷ礦層不可采。礦體形態(tài)呈似層狀、透鏡狀,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,產(chǎn)于寬緩背、向斜內(nèi),產(chǎn)狀與頂、底板圍巖產(chǎn)狀一致,走向NW～S W,傾角10°～30°。埋藏深度一般在500m以內(nèi),F13-F16之間0、Ⅰ3、Ⅰ4、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ等礦層裸露地表,可露天開(kāi)采②③。

Ⅰ3礦層呈層狀-似層狀,頂?shù)装鍘r性多為變基性火山巖。長(zhǎng)6500m,寬1350m,平均厚27.41m。平均含夾石率14.76%。

Ⅱ1礦層呈層狀產(chǎn)出,頂板巖性為絹云千枚巖、變基性火山巖,底板巖性為變基性火山巖、石英絹云千枚巖。長(zhǎng)6000m,寬2000m,平均厚28.99m。平均含夾石率23.26%。

Ⅱ2礦層位于Ⅱ1礦層之上數(shù)米,呈層狀,頂板巖性為變基性火山巖,底板巖性為千枚巖。長(zhǎng)4000m,寬1900m,平均厚28.7m。平均含夾石率16.51%。

Ⅳ礦層呈似層狀,頂、底板巖性均為結(jié)晶較粗的變輝綠巖。長(zhǎng)7000m,寬1100m,平均厚29.74m。平均含夾石率13.94%。

圍巖蝕變有鈉長(zhǎng)石化、綠泥石化。鈉長(zhǎng)石化為海相噴發(fā)火山巖自變質(zhì)作用形成,主要發(fā)育在惠民巖組下段,其析出的鐵質(zhì)為礦床下部礦層形成提供了部分鐵質(zhì);綠泥石呈脈狀產(chǎn)出或交代鐵蛇紋石,主要出現(xiàn)于礦層及頂?shù)装寰植康囟巍?/p>

2.2.2 礦石特征

惠民鐵礦礦石類型較復(fù)雜,以菱鐵礦石、菱鐵磁鐵礦石、硅質(zhì)菱鐵礦石、綠泥菱鐵礦石、鐵蛇紋菱鐵礦石為常見(jiàn),原生礦石占84%,具有硅高、硫高、磷高、品位低、粒度細(xì)等特點(diǎn),屬難選用礦石。

礦石自然類型主要有菱鐵磁鐵礦石、菱鐵礦石,其次為硅質(zhì)菱鐵礦石、綠泥菱鐵礦石、鐵蛇紋菱鐵礦石,分別占總儲(chǔ)量的24.4%、40%、15%、15%和4%。

菱鐵磁鐵礦石是礦區(qū)質(zhì)量最好的礦石,Ⅲ、Ⅳ礦層中分布最多分別為48%、52%,其它礦層為17%～25%。上述各礦石類型除鐵蛇紋菱鐵礦石只出現(xiàn)在Ⅱ、Ⅳ等厚大礦層中一定部位外,其它各類型在每層礦中都或多或少存在,但無(wú)論在走向上還是在傾向上變化都很大,在較近范圍內(nèi),一種礦石類型即被另一種礦石類型所取代。

礦石礦物組分復(fù)雜,以菱鐵礦、磁鐵礦為主,其次有鱗綠泥石、黑硬綠泥石、鐵蛇紋石、透閃石,少量石英、玉髓,微量膠磷礦、磷灰石、黃鐵礦。礦床氧化帶還有大量水針鐵礦、針鐵礦及少量硬錳礦、軟錳礦、假象赤鐵礦、絹云母、高嶺石等。

圖4 惠民礦區(qū)地質(zhì)與含礦建造圖Fig.4 Map showing geology and ore-bearing formation of the Hu im in m ine area

圖5 惠民礦區(qū)23號(hào)勘探線剖面圖Fig.5 Cross section of exploration line 23 in Hu im in m ine area

鐵礦石品位(TFe)以菱鐵磁鐵礦石最高,平均36.30%;鐵蛇紋菱鐵礦石次之,平均31.07%;菱鐵礦石平均28.21%;硅質(zhì)菱鐵礦最低,平均22.75%。礦層全鐵品位與所含礦石類型有關(guān),Ⅵ礦層最高,平均為33.26%,Ⅰ2礦層最低,平均為26.12%。Ⅰ3、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅳ四個(gè)主要礦層分別為27.41%、28.99%、28.70%、29.74%。原生帶礦石平均含全鐵29.15%,氧化帶礦石平均含全鐵35.41%,其中含全鐵>45%的富礦僅占本類礦石的15%,且分布零星。

礦石有益組分除鐵外,還有少量錳,錳在氧化帶中平均含量為1.79%,以軟錳礦、硬錳礦形式存在;原生帶中平均含量為2.44%,以類質(zhì)同象進(jìn)入菱鐵礦晶格中。礦層中錳的含量以Ⅱ1礦層最高,為2.71%;Ⅵ礦層最低,為1.32%。

礦石結(jié)構(gòu)有變膠狀結(jié)構(gòu)、顯微粒狀結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、鱗片狀結(jié)構(gòu)、齒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)、變凝灰結(jié)構(gòu)、顯微鱗片針柱狀結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。后兩者為氧化帶褐鐵礦石所特有。

礦石常見(jiàn)構(gòu)造有條紋條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、流紋狀構(gòu)造。礦床氧化帶還有多孔狀構(gòu)造、土狀構(gòu)造、皮殼狀構(gòu)造。

2.3 礦區(qū)物化遙特征概述

2.3.1 磁場(chǎng)特征

惠民礦區(qū)礦石以菱鐵礦為主,雖不具磁性,但“惠民式”鐵礦特有的菱鐵礦與磁性鐵礦呈互層產(chǎn)出的規(guī)律性彌補(bǔ)了它的不足,菱鐵礦往往與磁鐵礦共生在一起,兩者占比為1∶1.64,這樣在用物探磁法尋找磁鐵礦時(shí)亦可間接確定菱鐵礦存在與否。

礦區(qū)物性特征研究和磁法勘探表明,垂直磁測(cè)對(duì)尋找含磁性鐵礦最為有利,效果較好,但要區(qū)分礦異常與干擾異常尚需使用綜合方法。巖、礦石磁測(cè)分析結(jié)果,磁異常具有強(qiáng)度變化大、梯度大、正負(fù)交替等特征,在惠民礦區(qū)及外圍包括C11-C24共14個(gè)1∶5萬(wàn)地磁異常(圖6)。其中,惠民磁異常(C19)以強(qiáng)度大、范圍大、正負(fù)伴生為特點(diǎn),外圍異常則圍繞惠民異常呈零星分布之孤立異常,僅惠民東出現(xiàn)一范圍較大的低緩異常。

惠民磁異常(C19,包括大營(yíng)盤(pán)C14)為北北西向展布之不規(guī)則長(zhǎng)條狀,長(zhǎng)約8km,寬約1.5km。正、負(fù)異常強(qiáng)度均可達(dá)數(shù)千納特,個(gè)別上萬(wàn)納特,一般為200納特以上。異常南段梯度較小,較寬緩,東側(cè)出現(xiàn)負(fù)異常;北段梯度大,正負(fù)交替,峰值尖銳。

惠民磁異常分布區(qū)出露瀾滄巖群惠民巖組的三個(gè)火山-沉積旋回,結(jié)合地層巖性建造及其含礦性與礦石磁參數(shù)特征分析可知,磁鐵礦具有較強(qiáng)磁性,是區(qū)內(nèi)主要磁性地質(zhì)體,而磁鐵礦又往往與菱鐵礦共生,故菱鐵磁鐵礦、磁鐵礦是區(qū)內(nèi)引起磁異常的主要場(chǎng)源體。

2.3.2 地球化學(xué)特征

研究表明,惠民鐵礦區(qū)相對(duì)富集元素As、Sb、B、Pb、Zr、Sn、W、Al、Ag、K、La(富集系數(shù)大于1.2),接近克拉克值者Li、U、Ba、Zn、Th、Mn、Fe、Nb、Y(富集系數(shù)為0.8～1.2),其余呈現(xiàn)顯著虧損(富集系數(shù)小于0.8)。Fe元素在區(qū)內(nèi)總體不富集,在克拉克值附近,其它鐵族元素Co、Cr、Ni、Ti、V出現(xiàn)顯著虧損,且后期沉積、變質(zhì)等地質(zhì)作用對(duì)它們改變不大,說(shuō)明研究區(qū)內(nèi)鐵及鐵族元素不屬于高背景場(chǎng),而是來(lái)自深源巖漿作用,鐵的富集作用是與深源基性巖的侵入-噴出等系列活動(dòng)有關(guān)。從襯值異常特征參數(shù)及異常剖析圖(圖7),可識(shí)別出惠民鐵礦區(qū)有Fe、V、Co、Ti、Cr、Ni、Cu、P、Mn、Mo、Al等元素異常,除Al外其它元素襯值異常與惠民鐵礦位置套合比較好,其中Fe、V、Cr、Mn、Mo五個(gè)元素的異常強(qiáng)度較高。

圖6 惠民地區(qū)1∶5萬(wàn)磁測(cè)Δz等值線平面圖Fig.6 Contours of magnetic anomaliesΔz in the Hu im in area(map scale:1∶50000)

惠民地區(qū)39個(gè)元素R型聚類分析,在相關(guān)系數(shù)0.28的水平,元素分為三個(gè)大族群。

Ⅰ族群:Cr、Ni、Co、Fe、V、Ti、Cu、Mg、Mn、P、Sr、Nb、Mo、Ca等元素,Li與其關(guān)系密切,為區(qū)內(nèi)基性、超基性巖元素組合。

Ⅱ族群:Be、U、Y、Al、K、Sn、F、La、Zr、Ba等元素,Na與其關(guān)系密切,為區(qū)內(nèi)酸性巖元素組合。

Ⅲ族群:Pb、Ag、Zn、Bi、Cd、Th、Sb、Au、W、Hg等元素,As與其關(guān)系密切,為區(qū)內(nèi)含酸性物質(zhì)成分的中低溫?zé)嵋涸亟M合。

對(duì)礦區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析結(jié)果:Cr、V、Fe、Cu、Co、Ni、Mn、P、As、Ti、Ba、Th、Al、Pb為一大族,關(guān)系相對(duì)親密,應(yīng)為區(qū)內(nèi)基性火山巖活動(dòng)及一定鐵成礦作用指示;Cr、V、Fe、Cu又更親密一些,顯示Cr、V、Cu為鐵礦的共伴生元素,但成礦環(huán)境為弱氧化-還原環(huán)境,形成菱鐵礦、磁鐵礦,而Cr、V成礦要求更高的氧化環(huán)境、Cu要求更低的還原環(huán)境,所以Cr、V、Cu未見(jiàn)成礦,與礦區(qū)地質(zhì)情況相符。

圖7 惠民鐵礦區(qū)襯值異常剖析圖Fig.7 Map showing highlighted anomalies in the Hu im in iron-ore deposit area

2.3.3 遙感異常

據(jù)美國(guó)陸地衛(wèi)星T M/ET M數(shù)據(jù),空間分辨率為30m/15m,格式為FST。影像顯示惠民地區(qū)線性構(gòu)造發(fā)育,區(qū)域上呈網(wǎng)格狀分布樣式,局部呈沿鐵礦礦帶的密集束狀分布樣式(線性帶),相互交織,且分布密度比較均勻,單條線性構(gòu)造一般大于3km,最長(zhǎng)者約達(dá)13km;環(huán)形構(gòu)造層次比較清楚,主要有2組,一組沿惠民以北呈串珠狀展布,另一組在惠民北西呈套環(huán)式影像構(gòu)造。每個(gè)小環(huán)均具有多層性質(zhì),環(huán)結(jié)構(gòu)造的成因很可能與多期次的巖漿活動(dòng)有關(guān),相互切割的NW向和NE向線性構(gòu)造也為巖漿的運(yùn)移提供了通道,對(duì)礦床形成起到了一定的控制作用(略)。

2.4 礦床成礦物理化學(xué)條件

1.礦床形成的總體環(huán)境是較還原條件下的中-堿性介質(zhì)環(huán)境,海盆相對(duì)封閉,磁鐵礦、菱鐵礦、綠泥石、鐵蛇紋石成為礦石主要共生礦物;

2.盆地還原環(huán)境從相對(duì)強(qiáng)還原-還原-弱還原、PH值在中性-堿性間、高CO2濃度與高O2濃度呈韻律性變化,硅質(zhì)、磁鐵礦、菱鐵礦、黑硬綠泥石、鐵蛇紋石韻律頻繁交替,形成礦石的條帶構(gòu)造;

3.火山噴氣與海水的反復(fù)作用,形成了礦石中膠磷礦、石髓的普遍共生;

4.盆地屬于水體不大,深度小于200m的潮下低能環(huán)境,因此在惠民巖組第二火山噴發(fā)旋回頂部含碳石英片巖中普遍含有古藻類化石;

5.礦石中黃鐵礦、磁黃鐵礦硫同位素:δS34‰值,介于-19.0～+1.4‰之間,與噴出巖和變質(zhì)巖的變化范圍近似。

2.5 成礦控制因素分析

惠民鐵礦為產(chǎn)于中元古界瀾滄巖群惠民巖組中,受變質(zhì)中基性火山巖建造控制的海相火山-沉積型鐵礦床。成礦物質(zhì)主要來(lái)自海底火山噴發(fā),礦化與火山活動(dòng)直接相關(guān)。礦床形成于中元古代島弧發(fā)展階段,在原巖沉積過(guò)程中,沿古斷裂帶伴隨有火山噴發(fā)、巖漿流溢,局部形成火山脊而圍限成半封閉的火山盆地。在火山噴發(fā)的間隙期,與基性火山活動(dòng)有成因聯(lián)系的鐵礦,于盆地內(nèi)沉積形成。因火山多期次、多旋回噴發(fā)而形成多層鐵礦。

圖8 惠民式火山-沉積型鐵礦綜合預(yù)測(cè)找礦模型Fig.8 Comprehensive prediction model for iron-ore deposits of Hu im in-type in volcan ic-sed imentary setting

可以初步歸納總結(jié)出鐵礦體的形成和分布,明顯受地層層位、巖性建造、火山-沉積旋回等因素綜合控制。

地層層位控礦:惠民鐵礦主要產(chǎn)于瀾滄巖群惠民巖組中部(中段),具有一定的層位。因此,地層層位是區(qū)域控礦重要因素之一。

巖性建造控礦:惠民巖組上、中、下三段中的火山巖,巖石特征及化學(xué)成份有明顯的差別。上、下段的火山巖為中性的富鈉質(zhì)的安山巖類;中段的火山巖屬基性火山巖。上段含少量礦,規(guī)模小,不穩(wěn)定,以菱鐵礦為主;下段基本不含礦,只底部有一層透鏡狀不穩(wěn)定礦層,為硅質(zhì)菱鐵礦、綠泥菱鐵礦;中段為主要含礦層,主要礦層規(guī)模巨大,呈層狀、似層狀穩(wěn)定產(chǎn)出,主要礦石類型為菱鐵磁鐵礦。

火山-沉積旋回控礦:惠民巖組劃分為三個(gè)火山-沉積旋回,鐵礦主體賦存于第二火山-沉積旋回內(nèi),可細(xì)分為九個(gè)由基性熔巖-基性凝灰?guī)r-鱗綠泥千枚巖-鐵礦層組成的次級(jí)旋回,在每個(gè)次級(jí)旋回的頂部或直接于火山巖之上,分別形成9層鐵礦。

3 成礦模式

由惠民鐵礦礦床特征與成礦時(shí)代、地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境、含礦建造、火山活動(dòng)等,及其綜合研究可知,該礦床是一類比較典型的前寒武紀(jì)含鐵建造中的火山-沉積型鐵礦床,可建立區(qū)域性的典型礦床成因類型-惠民式鐵礦。

礦床成因機(jī)制為中元古代揚(yáng)子地塊西緣南北向島弧帶地殼拉張,中-基性火山巖噴發(fā)形成火山盆地,盆地內(nèi)自下而上發(fā)育中性-基性-中性三個(gè)火山噴發(fā)-沉積旋回,富含鐵質(zhì)的基性火山巖,攜帶大量塵點(diǎn)狀磁鐵礦隨火山物質(zhì)一起進(jìn)入盆地,為鐵礦層形成提供了物質(zhì)來(lái)源。在火山活動(dòng)間歇期,由火山活動(dòng)帶來(lái)的Fe、Si、S、P、CO2等以噴氣、熱泉的形式進(jìn)入海盆,為沉積菱鐵礦、磁鐵礦礦層也提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。礦床多數(shù)礦層都在基性噴發(fā)旋回的噴發(fā)間歇期形成。在火山活動(dòng)中后期即基性噴發(fā)旋回后期,火山活動(dòng)達(dá)到高峰,大量基性熔巖噴溢,鐵礦熔漿也隨之溢出,在基性熔巖或輝綠巖前緣形成了部分礦層的富厚中心。

表1 惠民式火山-沉積型鐵礦綜合預(yù)測(cè)找礦模型表Table1 Comprehensive prediction model for iron-ore deposits of Hu im in-type in volcan ic-sed imentary sett ing

因此,根據(jù)礦床成因機(jī)制,綜合各成礦地質(zhì)作用因素(陳毓川等,1993),建立惠民式鐵礦的區(qū)域成礦模式。

4 區(qū)域成礦與礦產(chǎn)預(yù)測(cè)找礦模型

惠民鐵礦處于臨滄-雙江陸緣弧帶,中元古代瀾滄巖群變質(zhì)基底是區(qū)內(nèi)的賦礦層位與含礦建造的承載變質(zhì)地體,下部為硅質(zhì)、泥質(zhì)建造;中部以多旋回含銅鐵火山-沉積建造為主,每個(gè)小的旋回底部都由火山巖開(kāi)始,至鐵礦層告終,構(gòu)成明顯的火山-沉積韻律,火山巖多寡、厚薄,與鐵礦層的厚薄、大小直接有關(guān),較多厚大鐵礦層都是處在火山巖最厚處的前緣,在火山巖變薄或消失處,鐵礦層也隨之分叉、尖滅與消失;上部為泥砂質(zhì)類復(fù)理石建造,目前區(qū)域內(nèi)除瀾滄惠民特大型鐵礦和勐海西定。小型鐵礦早期開(kāi)展過(guò)地質(zhì)普查外,其余尚有云縣頭道水、高井槽、曼窩、耿馬縣大寨河、火山、大窩鋪、大興山、力所、瀾滄縣倉(cāng)房、湖廣寨、下谷地、大小南婆、磨刀河、班佑、勐?？h南龍河、吉量、曼蚌、巴夜、南勒等38處,地質(zhì)找礦勘查及研究工作均極低。且區(qū)域上云縣-雙江-瀾滄-勐海等地近南北向地段均有分布的瀾滄巖群惠民巖組含礦建造,其中的部分鐵礦點(diǎn)礦化蝕變線索和信息較好,成礦地質(zhì)背景和找礦條件、礦化特征等與惠民礦區(qū)相同,有較強(qiáng)可比性,因而鐵礦找礦勘查前景和資源潛力還十分巨大,為礦產(chǎn)預(yù)測(cè)提供了前題條件。

表2 云南惠民式鐵礦礦產(chǎn)資源定量預(yù)測(cè)成果表Table2 Quantitative prediction of iron-ore resources of Hu im in-type in Yunnan province

圖9 云南惠民式鐵礦預(yù)測(cè)成果圖Fig.9 Map showing prediction to iron-ore deposits of Hu im in-type in Yunnan province

根據(jù)惠民式鐵礦的區(qū)域成礦模式和控礦要素,以及地質(zhì)和物化探、遙感找礦標(biāo)志等,結(jié)合區(qū)域成礦作用屬性,建立惠民式鐵礦綜合預(yù)測(cè)找礦模型列于表1(圖8)。

5 礦產(chǎn)預(yù)測(cè)方法概述

在上述典型礦床和區(qū)域成礦規(guī)律認(rèn)識(shí)依據(jù)基礎(chǔ)上,選取了產(chǎn)出有惠民式鐵礦的臨滄-雙江陸緣弧帶中成礦條件與惠民鐵礦區(qū)類似的雙江-瀾滄地區(qū)(段)開(kāi)展礦產(chǎn)預(yù)測(cè)工作,稱為云南省雙江-瀾滄惠民式火山-沉積型鐵礦預(yù)測(cè)工作區(qū)(葉天竺等, 2008),位于云南省西南部云縣-雙江縣-瀾滄縣-勐海縣一帶,近南北向條帶狀展布(參見(jiàn)圖1)。其范圍南北長(zhǎng)約350km,東西寬約20km,地理坐標(biāo)極值:東經(jīng)99°36′43″～100°36′46″,北緯21°27′57″～24°25′07″,面積約7600km2。

本次礦產(chǎn)預(yù)測(cè)采用比較成熟的MRAS定位定量方法(肖克炎等,2000;薛順榮等,2008;朱裕生等, 1997;王世稱等,2000),并借鑒一些預(yù)測(cè)實(shí)例(丁建華等,2009;馮京等,2009;馬曙光,2009)。軟件為基于GIS的礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)系統(tǒng),礦產(chǎn)預(yù)測(cè)工程空間評(píng)價(jià)中的綜合信息特征分析法模塊。依據(jù)建立的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)模型及研究確定的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)流程和方法,經(jīng)過(guò)礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)MRAS軟件運(yùn)行(李光明等,2009),由專家優(yōu)選后,在礦產(chǎn)預(yù)測(cè)工作區(qū)圈定、優(yōu)選和確定預(yù)測(cè)靶區(qū)數(shù)(最小預(yù)測(cè)區(qū)),確定成礦概率,并用地質(zhì)體積法為主、物探磁性礦產(chǎn)定量解釋法、類比法補(bǔ)充對(duì)比,進(jìn)行資源量定量估算(鑒于篇幅有限,僅簡(jiǎn)單提及預(yù)測(cè)方法,其流程和步驟等從略)。

6 結(jié)論

(1)典型礦床-惠民式鐵礦

產(chǎn)出惠民式海相火山-沉積型鐵礦的瀾滄巖群惠民巖組,成巖成礦時(shí)代為中元古代,其鐵礦容礦巖石具有細(xì)條帶狀的B IF結(jié)構(gòu)和粗條帶狀的GIF結(jié)構(gòu),表明惠民鐵礦屬規(guī)模相對(duì)較大的蘇必利爾湖型鐵礦。

惠民鐵礦產(chǎn)于元古代含鐵(硅鐵)建造,環(huán)揚(yáng)子陸塊西緣臨滄陸緣弧帶前寒武紀(jì)成礦,為海底火山噴發(fā)沉積成因,規(guī)模巨大,地質(zhì)工作控制研究程度較高,探明資源量21.89億噸,全鐵平均品位30%左右,達(dá)超大型鐵礦床規(guī)模。礦床滿足了控礦因素和成礦區(qū)帶劃分,以及代表性、完整性、特殊性和習(xí)慣性等的原則,將其厘定為中元古代(海相)火山-沉積型鐵礦的典型礦床-惠民式鐵礦。

(2)礦產(chǎn)預(yù)測(cè)最小預(yù)測(cè)區(qū)圈定、優(yōu)選結(jié)果

惠民式鐵礦預(yù)測(cè)工作區(qū),共圈出最小預(yù)測(cè)單元14個(gè),最終優(yōu)選確定預(yù)測(cè)靶區(qū)13個(gè),按A、B、C三類綜合評(píng)估,其中A類區(qū)5個(gè),找礦概率大于0.8;B類區(qū)7個(gè),找礦概率多在0.5～0.6間;C類區(qū)1個(gè),找礦概率小于0.3。分別以不同花紋區(qū)分表示(圖9)。

(3)資源量估算成果

應(yīng)用地質(zhì)體積法輔以物探方法校驗(yàn),對(duì)13個(gè)最小預(yù)測(cè)區(qū)進(jìn)行資源量估算,深度在400～500m內(nèi),合計(jì)估算鐵礦石資源量982337萬(wàn)噸,剔除惠民和西定兩礦區(qū)已探明資源量219134萬(wàn)噸,本次在惠民式鐵礦預(yù)測(cè)工作區(qū)內(nèi)實(shí)際估算尚有754523萬(wàn)噸鐵礦石的新增資源潛力,并進(jìn)行了地質(zhì)綜合評(píng)述及安排工作建議(圖9、表2)。

[注釋]

①高相平,徐德才.1977.西雙版納鐵礦特征,云南省地質(zhì)局第十七地質(zhì)隊(duì)資料

②云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊(duì).1982.云南省瀾滄縣惠民礦區(qū)鐵礦詳查地質(zhì)報(bào)告

③云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊(duì).1985.云南省瀾滄縣惠民鐵礦礦床地質(zhì)特征

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[附中文參考文獻(xiàn)]

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A ProspectingM odel and Prediction for Iron-Ore Deposits of the Hu im in-Type in W estern Yunnan Prov ince

XU Dong,Y IN Guang-hou
(Yunnan Institute of Geologica Survey,Kunm ing 650051)

The Huimin iron-ore deposit lies in the multi-cycle Cu-Fe bearing volcanic-sedimentary formation which is located in the the middle Huimin rock assemblage ofMiddle Proterozoic,in the Shuangjiang epicontinental arc zone.Everyminor cycle started from the bottom volcanic rock,and ended at top with iron-ore beds,for ming the evident volcanic eruption-sedimentation cyclothem.The size,branching off and thinning out,etc of iron -ore beds are directly related with the amount and thickness of volcanic rock,which are controlled by the volcanic activity and its center.We consider it as the typicalore depositofMiddle Proterozoic regionalmarine volcanic eruption-sedimentation type iron deposit in theYunxian-Lancang area of Yunnan Province,the Huimin type iron-ore deposit.And we regard the Middle Proterozoic volcanic rock basin of the Suangjiang-Lancang area with the similarmetallogenesis conditions as the prediction work area for the Huimin-type iron-ore deposits.We have carried out the prediction of mineral resources based on the GIS mineral resources evaluation system according to theMRAS location and quantitative method.We have deter mined the 13 optimum s mallestpredictoin targets,with estimated iron-ore resourcesof7.5 milliard tons,which can be considered as the evidenc in the future ore prospecting and exploration of ore deposits of this type.

Huimin-type iron-ore deposit,marine volcanic-sedimentation type,typical ore deposit,ore prospecting model,s mallest predictions area;Huimin,Yunnan

book=9,ebook=648

P618.31

A

0495-5331(2010)05-0765-14

2010-04-06;

2010-08-12;[責(zé)任編輯]鄭 杰。

“云南省礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)”(編號(hào):1212010813024),國(guó)家科技支撐課題“三江”中南段銅、鉛鋅、金、多金屬礦床綜合勘查評(píng)價(jià)技術(shù)研究(編號(hào):2006BAB01A07)資助。

許東(1968年-),男,碩士,高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事區(qū)域成礦研究與地質(zhì)礦產(chǎn)勘查,E-mail:ddy_xd@163.com。