宋 燕，劉鴻福，余傳濤

（太原理工大學 礦業(yè)工程學院，太原030024）

1 矽卡巖鐵礦礦床地質(zhì)特征

1.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)內(nèi)植被不發(fā)育，基巖出露較多，見奧陶系中統(tǒng)二組、三組和石炭系中統(tǒng)、上統(tǒng)的零星露頭，第四系多為殘坡積和沖洪積層。因受巖漿巖侵入的影響，奧陶系中統(tǒng)地層呈捕虜體形式漂浮于二長巖體之上和巖體之中。

奧陶系中統(tǒng)（O2mb）變質(zhì)成大理巖或結(jié)晶石灰?guī)r，泥灰?guī)r和角礫泥灰?guī)r多被巖體吞并或變質(zhì)成矽卡巖。O2mb（二組第三段）：地表僅出露該段中、上部的厚層大理巖夾薄層大理巖和薄層泥灰?guī)r。大理巖為灰白色、白色、青灰色，厚層狀，質(zhì)純，主要礦物成分是方解石，中～粗粒，局部有星散狀磁鐵礦顆粒和透輝石矽卡巖脈。弱變質(zhì)者為青灰色結(jié)晶石灰?guī)r，內(nèi)有方解石細脈穿插，局部呈條帶狀（似豹皮狀）構(gòu)造，可見0.5～1cm的溶蝕小洞。石灰?guī)r、大理巖經(jīng)風化后多呈松散砂粒狀，夾薄層大理巖和泥灰?guī)r。泥灰?guī)r為灰白色、黃色、質(zhì)軟，見有方解石細脈，局部有星散狀磁鐵礦和透輝石矽卡巖化。薄層大理巖和薄層泥灰?guī)r，層間構(gòu)造發(fā)育，礦液和巖漿液多沿此充填、交代，形成礦層和透輝石矽卡巖，為礦區(qū)的主要含礦層位。

1.2 礦區(qū)侵入巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿和區(qū)域的巖漿巖是一致的。常見的有主要為二長巖。二長巖早期分三相，中心相（即中深成相）是等粒狀二長巖，過渡相是似斑狀二長巖，邊緣相（即淺成相）是斑狀二長巖。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為以下兩種：第一種是似斑狀二長巖，成分和等粒狀二長巖相同，其間分布有較大的長石似斑晶，構(gòu)成似斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶的體積比一般為5%，個別達20%，定向排列不明顯；第二種是斑狀二長巖，灰白色、淡灰綠色、淺肉紅色、斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為全自形斜長石和正長石，具明顯的定向排列，斑晶占20%，基質(zhì)細，細粒狀結(jié)構(gòu)或細粒二長結(jié)構(gòu)，斜長石多為奧中長石，正長石斑晶具自形輪廓，常見卡氏雙晶，偶見石英，成分同等粒狀二長巖。

1.3 控礦構(gòu)造

巖體的凹部往往對成礦有利，這是由于凹部一般斷裂裂隙發(fā)育，圍巖易破碎，礦液常易于集中，并能與有利圍巖進行充分的交代作用而成礦。此外，在接觸帶上斷裂交錯部位、與不同巖性接觸部位以及早期脈巖和斷裂發(fā)育部位等均有利于礦化。

資料表明：由于受圍巖巖性、構(gòu)造和巖體多次侵入等因素的影響，接觸帶在深部的產(chǎn)狀往往比較復雜。接觸面時而向內(nèi)傾，時而向外傾，時而呈平蓋接觸，時而又呈超覆接觸，甚至出現(xiàn)在剖面上的多次分枝、或多次凸出又凹陷的復雜產(chǎn)狀，造成多層礦化現(xiàn)象。礦體既產(chǎn)在接觸帶上，又可順層或沿裂隙進行充填交代，形成似層狀或脈狀礦體。

在水峪貫西冶村的大溝山上在進行勘查時，在已被開采斷面，觀察到了一些礦床接觸帶的一些特征，還有接觸帶上的石榴石，透輝石，如圖1所示。

2 矽卡巖礦床的形成條件

接觸交代礦床常成群出現(xiàn)，多產(chǎn)在地槽及活動性較強的地臺邊緣或凹陷帶（一般稱為斷裂凹陷帶）。這些地帶在地質(zhì)歷史上曾經(jīng)過長期的大幅度沉降，堆積了巨厚的碳酸鹽，區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動頻繁，又常伴有巖漿活動。當中酸性巖漿（少量其它性質(zhì)的）與碳酸鹽類巖石相遇，產(chǎn)生有利的接觸帶構(gòu)造。當含礦熱液沿接觸帶或其附近發(fā)生交代作用時容易形成接觸交代礦床。巖漿巖、圍巖和構(gòu)造是形成接觸交代礦床的基本地質(zhì)條件。由于這類礦床的形成是侵入體產(chǎn)生的熱和含礦氣水溶液綜合作用的結(jié)果，因而溫度范圍可由超臨界的高溫到中低溫；壓力條件，依據(jù)深度分析主要是中深或中淺深，此種深度下侵入體的熱動力條件和揮發(fā)性組份的內(nèi)壓力等有利于在接觸帶附近進行充分的交代作用而成礦。因而溫度、壓力有利于礦床的形成。

（2）頒布專項法規(guī)。針對煤礦關(guān)閉，各國均頒布了專項法律法規(guī)，并成立專門機構(gòu)，處理煤礦關(guān)閉的各項問題。在國內(nèi)，由于區(qū)分不嚴格，缺乏相應的專項法律，沒有清晰的安置規(guī)定，易出現(xiàn)員工期望過高和安置政策的沖突。

2.1 巖漿巖條件

圖1 礦床接觸帶特征

矽卡巖礦床形成的首要條件是在巖漿演化過程中含礦溶液的分出。有利于形成接觸交代礦床的巖漿巖，大多數(shù)是中酸性巖漿巖。與接觸交代礦床關(guān)系最密切的為鈣堿性系列：如花崗巖、斜長花崗巖、花崗閃長巖、石英閃長巖、閃長巖，它們常由幾種不同巖相的巖石組成雜巖體。從總的看來，與矽卡巖礦床有關(guān)的侵入巖的化學成分與中國同類巖石平均值比較，鉀、鈉含量明顯偏高，鎂、鐵及鈣的含量偏低。巖石酸度與礦化的關(guān)系是：鐵礦床往往與閃長巖、二長巖有關(guān)；鉛、鋅礦床主要與花崗巖類，其次與花崗閃長巖類有關(guān)。

從巖體的產(chǎn)狀看，一般是侵位于中深到淺成環(huán)境是最有利于接觸交代礦床的形成。從中深至淺成的巖相特征是：具中細粒結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)，斜長石的環(huán)帶構(gòu)造明顯，角閃石具輝石的殘余，構(gòu)成反應邊結(jié)構(gòu)，微斜長石被正長石代替等。通過對某些接觸交代礦床中侵入體頂板的蓋層厚度測算，一般都在1～4.5km的深度內(nèi)形成。

與接觸交代礦床有關(guān)的侵入體多為中小型的，出露面積一般小于50km2，大多數(shù)在2～10km2。它們常呈巖株、巖瘤等產(chǎn)出。

從巖體的形成時代看，我國大多數(shù)與接觸交代礦床有關(guān)的侵入體，在東部以燕山期為主，而西部則主要為海西期。從世界范圍看，大多數(shù)接觸交代礦床是中生代的或更年輕的，有少數(shù)鎢、錫礦床是中生代的。

2.2 圍巖條件

圍巖巖性對成礦的礦物質(zhì)成分、方式、規(guī)模具有一定的影響作用，它是礦床形成的決定性條件。碳酸鹽巖石以及火山巖為成礦的有利圍巖，碳酸鹽巖石主要包括石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r和鈣質(zhì)頁巖等，火山巖主要有安山巖、英安巖和凝灰?guī)r等。而不利于成礦的圍巖，一般是厚層的灰?guī)r。圍巖的節(jié)禮、裂隙及空隙度（大小、性質(zhì)結(jié)構(gòu)、開放程度、形態(tài)）對礦化富集及礦體的形狀、產(chǎn)狀也有重要影響。

2.3 其它條件

由于構(gòu)造在一定程度上制約了含礦溶液運輸?shù)耐ǖ?，從而為成礦提供了空間。具體控礦構(gòu)造有以下幾種：侵入體與圍巖的接觸帶構(gòu)造、圍巖層理層間破裂帶及構(gòu)造裂隙、以及褶皺構(gòu)造。

矽卡巖礦床形成的溫度范圍很廣，從簡單的礦化開始到結(jié)束，溫度在逐漸減小。通常認為矽卡巖礦物的形成在800～300℃的溫度段內(nèi)。大量研究資料表明，接觸交代礦床中的形成金屬氧化物的溫度一般是600～350℃溫度段內(nèi)，金屬硫化物（如黃鐵礦、閃鋅礦等）一般是450～100℃之間（主要在300℃）?？偟膩碚f硅酸鹽結(jié)晶溫度較高，而金屬氧化物和硫化物形成的溫度較低。

礦床形成的壓力與礦床的深度相關(guān)，大量研究資料表明矽卡巖礦床主要是在淺深及中等深度。一般情況下，接觸交代礦床形成于1～4.5km。

3 二長巖與矽卡巖鐵礦的關(guān)系

3.1 提供容礦空間

在構(gòu)造變動中中奧陶統(tǒng)灰?guī)r形成薄弱帶，為礦體的形成提供有利空間。覆盆狀、筒狀、多層狀等的巖體，對礦體的形態(tài)和范圍具有一定的控制作用。巖體邊部發(fā)生鈉化，而矽卡巖化主要發(fā)生在碳酸鹽巖內(nèi)，與鐵礦關(guān)系最密切的是金云母透輝石矽卡巖化和透輝石矽卡巖化。

相關(guān)資料的三度空間表明，大理巖呈現(xiàn)大小規(guī)模不等的包裹體形式漂浮于二長巖體之中，而且二長巖體又呈現(xiàn)出順層貫入于大理巖之中的小巖枝和巖床形式成礦，有的不成礦，僅生成矽卡巖或是大理巖化。

巖體是順層貫入的，根據(jù)礦體在空間賦存的狀態(tài)，初步認為礦體成因是：巖漿期后充填交代磁鐵礦礦床。充填為主，交代為輔。礦液的來源是巖體本身，巖漿本身帶有礦液就可成礦；否則不能生成礦體，只能出現(xiàn)熱液蝕變或熱力變質(zhì)現(xiàn)象，如矽卡巖化、大理巖化。圍巖所起的作用有兩點，一是層位構(gòu)造，便于礦液充填；二是起到熔劑作用，使鐵漿液盡快的沉淀下來，所以礦體上下有矽卡巖化。充填為主的理由是：巖漿侵入，必然是輕物質(zhì)在先，重物質(zhì)在后，二者均找空間侵入，巖漿液侵入處便形成二長巖，鐵漿液侵入處便形成鐵礦層。

3.2 提供物質(zhì)來源

巖漿侵入到高鎂碳酸鹽巖之后，由于平衡狀態(tài)的破壞而發(fā)生物質(zhì)組分的擴散、運移和重新組合。

當巖漿侵入到高鎂碳酸鹽巖之后，巖漿是熔體，而與其相接觸的圍巖也處于半熔體狀態(tài)。白云石的晶格結(jié)構(gòu)可以被破壞而處于離子狀態(tài)。

MgCa（CO3）2→ Mg＋2＋Ca＋2＋2［CO3］－2.巖漿與圍巖相比，前者富Si、Al、K、Na等，而后者富Ca，Mg，高濃度向低濃度方向擴散和運移，圍巖中的Ca、Mg向巖漿中運移，而巖漿中的Si、Al、K、Na等向圍巖中運移。結(jié)果，打破了原來各自的平衡狀態(tài)，形成新的平衡，產(chǎn)生新的礦物共生組合。在圍巖中，由于 Si的加入，［SiO3］－2置換出白云巖的［CO3］－2而形成透輝石。

由于K，Al等的加入，在H和F等揮發(fā)組分的參與下，與白云石作用即可形成金云母。

Ca、Mg向巖漿中運移的結(jié)果即可與Si化合，組成內(nèi)矽卡巖帶中大量的透輝石和部分金云母，這樣就把巖漿中原來組成輝石和角閃石的大量Fe＋2和Fe＋3置換出來，造成巖漿中Fe＋2和Fe＋3的大量過剩。分析結(jié)果說明，未蝕化的等粒閃輝二長巖中Fe2O3和FeO總和比蝕變了的其它巖漿巖高出20%。

3.3 提供了成礦熱能

二長巖體不僅為矽卡巖鐵礦床提供了物質(zhì)來源，也為矽卡巖鐵礦的形成提供了足夠的成礦熱能。矽卡巖礦床形成的溫度范圍很廣，從簡單的矽卡巖化開始到礦化結(jié)果，溫度不斷下降。一般認為矽卡巖礦物的形成溫度在800～300℃之間?？偟膩碚f硅酸鹽結(jié)晶溫度較高，而金屬氧化物和硫化物形成的溫度較低。攜帶成礦物質(zhì)的介質(zhì)的性狀，在矽卡巖化作用早期的高溫條件下，超臨界流體的交代作用明顯，而晚期溫度較低的條件下，則以水為主的熱液作用明顯。

4 結(jié)論

通過對山西省交城縣水峪貫地區(qū)的矽卡巖鐵礦進行勘察，得出以下結(jié)論：

1）山西省交城縣水峪貫地區(qū)的矽卡巖鐵礦的成礦母巖是等粒狀閃輝二長巖，似斑狀及斑狀透輝二長巖是其邊緣相，是由鈣堿性系列的中性巖漿巖凝結(jié)而成的。

2）巖漿巖，圍巖和構(gòu)造是形成矽卡巖礦床的地質(zhì)條件，但又由于矽卡巖礦床的形成是侵入體產(chǎn)生的熱和含礦氣水溶液綜合作用的結(jié)果，因此，溫度和壓力也是矽卡巖礦床形成的重要條件。

3）二長巖體為矽卡巖鐵礦床的形成提供了物質(zhì)來源、提供了成礦所需的熱能及容礦空間。

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