藺朝暉，韓繁國(guó)

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云南東川包子鋪鐵礦礦床地質(zhì)特征及成因分析

藺朝暉，韓繁國(guó)

(云南泛亞勘探技術(shù)有限公司，云南 昆明 650300)

結(jié)合東川地區(qū)包子鋪鐵礦床生產(chǎn)勘探現(xiàn)狀和以往地質(zhì)工作成果，系統(tǒng)分析了東川包子鋪鐵礦床的成礦地質(zhì)背景和礦床地質(zhì)特征。研究結(jié)果表明，包子鋪鐵礦床的形成經(jīng)歷了早期同生沉積、后期變質(zhì)改造及表生風(fēng)化3個(gè)階段，屬沉積改造型鐵礦床。

礦床地質(zhì)特征；礦床成因；包子鋪鐵礦；東川地區(qū)

包子鋪鐵礦位于云南省昆明市東川區(qū)西北部，達(dá)中型規(guī)模。自20世紀(jì)50年代末以來(lái)，先后有多個(gè)地勘單位和院校在該區(qū)展開(kāi)過(guò)地質(zhì)調(diào)查、資源儲(chǔ)量核實(shí)、地質(zhì)研究等工作，但總體勘探和研究程度不高[1]。近年來(lái)，筆者參與組織了《東川包子鋪鐵礦生產(chǎn)勘探》項(xiàng)目的實(shí)施，揭露了一些新的地質(zhì)現(xiàn)象。本文綜合項(xiàng)目成果和已有資料，對(duì)該礦區(qū)成礦地質(zhì)條件和礦床特征進(jìn)行了總結(jié)，并進(jìn)一步討論了礦床的成因，為今后礦山的生產(chǎn)建設(shè)和找礦勘查提供地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

東川包子鋪鐵礦地處揚(yáng)子地臺(tái)西緣，康滇地軸中段小江斷裂與普渡河斷裂夾持的“東川塊狀隆起帶”內(nèi)，落雪?因民復(fù)式褶皺帶東側(cè)[1](見(jiàn)圖1)。

該區(qū)發(fā)育“東川塊狀隆起”基底和沉積蓋層，基底為為強(qiáng)烈褶曲成一系列緊密背斜和相對(duì)開(kāi)闊向斜的中元古界昆陽(yáng)群淺變質(zhì)巖，厚度逾萬(wàn)米，其上為震旦系和古生界地層，二者呈不整合接觸關(guān)系。蓋層僅在該區(qū)東側(cè)及南側(cè)局部地段出露，為上震旦統(tǒng)陡山陀組、燈影組白云巖，經(jīng)晉寧運(yùn)動(dòng)后呈緩傾斜不整合覆蓋于昆陽(yáng)群地層之上。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，發(fā)育有南北向、東西向、北東向和南西向構(gòu)造，以南北向構(gòu)造為主，由一系列南北向深大斷裂及隆起地塊構(gòu)成。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，巖漿巖分布范圍廣泛，火山巖、侵入巖類(lèi)發(fā)育齊全，礦產(chǎn)資源豐富，形成了東川落雪?因民銅、鐵、金多金屬成礦帶[1?2]。

圖1 東川包子鋪鐵礦區(qū)域構(gòu)造綱要

2 礦區(qū)及礦床地質(zhì)

2.1 地 層

礦區(qū)出露地層主要為中元古界昆陽(yáng)群美黨組(Pt2m)及少量的第四系(Q)殘坡積層。

昆陽(yáng)群美黨組(Pt2m)地層，系一套輕變質(zhì)的碎屑巖、粘土巖及碳酸鹽類(lèi)巖石，自上而下分為5個(gè)巖 性段：

(1)第五巖性段，白云巖段(Pt2m5)：為灰色中厚層砂、泥質(zhì)白云巖。該巖段分布于礦區(qū)東北部，厚0~ 60 m。

(2)第四巖性段，千枚板巖段(Pt2m4)：為灰色、淺灰色薄層狀千枚狀板巖，風(fēng)化后呈黃灰色，局部夾扁豆?fàn)畎自茙r。分布于礦區(qū)東部，北東延伸，南東或北傾，厚40~150 m。

(3) 第三巖性段，石英巖段(Pt2m3)：為乳白色、淺灰色中厚層狀、角斑狀、碎裂狀石英巖。石英呈顆粒狀、塊狀、碎裂狀、網(wǎng)脈狀，含量占50%以上。巖層由南往北部漸變?yōu)闇\黃色、淺灰色致密硅質(zhì)白云巖，風(fēng)化后呈灰褐色，硅質(zhì)含量較高，SiO2的含量在30%左右。分布于礦區(qū)中部，厚55~120 m。

(4) 第二巖性段，含赤、褐鐵礦混合巖段(Pt2m2)：為黑褐色、鋼灰色、赤紅色中厚塊狀、角斑狀、網(wǎng)脈狀、碎屑狀含褐鐵、赤鐵礦角礫巖、硅質(zhì)巖、板巖混合巖帶。風(fēng)化后為塊狀、碎屑狀、粉末狀。該巖段中見(jiàn)有干裂紋現(xiàn)象，顯沉積特征，礦體與圍巖接觸界線一般清晰，局部地段鐵礦層與石英巖、板巖呈過(guò)渡漸變關(guān)系，即呈板巖?鐵質(zhì)板巖?鐵礦體?鐵質(zhì)石英巖?石英巖組合。厚度30~120 m。

(5) 第一巖性段，板巖段(Pt2m1)：頂部整合于含鐵礦巖段之下，上部為暗紫色灰綠色的鐵質(zhì)板巖，層理清楚，風(fēng)化后呈暗綠色；中部為淺灰黑色硅質(zhì)板巖，由于擠壓作用，巖層面出現(xiàn)彎曲；下部及底部，均為淺黃色褐色千枚狀板巖，風(fēng)化后呈淺灰色。分布于礦區(qū)西部，厚150~550 m。

2.1 構(gòu) 造

礦區(qū)位于落因背斜東側(cè)隆起構(gòu)造帶上，受區(qū)域構(gòu)造影響，區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育。

(1) 褶皺。礦區(qū)整體為兩個(gè)寬緩向斜組成的單斜構(gòu)造，北東延伸，南東側(cè)伏。由西向東地層由老到新，依次為昆陽(yáng)群美黨組(Pt2m)第一至第五巖性段。

(2) 斷層。區(qū)內(nèi)斷層構(gòu)造及次級(jí)節(jié)理裂隙中等發(fā)育，產(chǎn)出性質(zhì)不同、規(guī)模各異，有3條成礦期后斷層：F1為壓扭性平移斷層，位于礦區(qū)東端，走向北西?南東向，傾向南西，傾角82°，錯(cuò)距約140 m；F2為壓扭性平移斷層，位于礦區(qū)東部，走向近南?北向，傾向南西，傾角70°。約錯(cuò)距70 m；F3為壓扭性平移斷層，產(chǎn)于中部，走向近南?北向產(chǎn)狀近于直立，錯(cuò)距40 m。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)出露巖漿巖主要為輝長(zhǎng)輝綠巖，分布于礦區(qū)北西、北東部，呈巖脈、巖墻、巖瘤狀、巖株產(chǎn)出。K-Ar法測(cè)得年齡為801，575，453 Ma，最年輕的輝綠玢巖為122 Ma，多為晉寧期及以后形成。

輝長(zhǎng)輝綠巖多產(chǎn)于不整合面之下，局部地段切穿分割了礦體，巖體與礦體接觸部位礦石類(lèi)型多為品位較高塊狀赤鐵礦，表明其對(duì)原沉積鐵礦具有蝕變、活化富集作用。

2.4 變質(zhì)作用

礦區(qū)內(nèi)的板巖屬淺變質(zhì)巖，礦區(qū)西部及南部近巖體(ω)侵入部位，礦體短距離內(nèi)由赤鐵礦變?yōu)楹骤F礦，赤鐵礦中局部有鏡鐵礦脈穿插于赤鐵礦中。說(shuō)明包子鋪鐵礦區(qū)經(jīng)歷了廣泛的區(qū)域變質(zhì)、動(dòng)力變質(zhì)和接觸變質(zhì)作用，屬一般輕度變質(zhì)。

2.5 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變現(xiàn)象普遍，主要有硅化、綠泥石化、絹云母化等，其中以綠泥石化較發(fā)育。輝長(zhǎng)輝綠巖、硅質(zhì)巖均有明顯的綠泥石化，綠泥石含量較高，一般為14%～15%。

3 礦床(層)特征

3.1 礦體分布規(guī)律

包子鋪鐵礦賦存于昆陽(yáng)群美黨組(Pt2m)中下部板巖與石英巖之間，含赤、褐鐵礦角礫巖、硅質(zhì)巖、板巖混合巖帶中。礦體總體呈北東走向，傾向南東或北西，傾角較緩，最大傾角35°，最小傾角5°，平均18°，受巖體和構(gòu)造影響局部較陡。經(jīng)工程進(jìn)一步加密控制，有如下明顯的產(chǎn)出分布規(guī)律及特點(diǎn)：

(1) 垂向上厚大礦體主要產(chǎn)與中部，頂、底板巖層與礦體互為消長(zhǎng)；

(2) 延伸方向上中南部含礦厚大，向外礦體變薄尖滅；

(3) 平面分布上以礦區(qū)南部北東?南西走向溝谷為界，劃分為北山、南山2個(gè)礦段，南山礦段以赤鐵礦為主，褐鐵礦較少；北山礦段以褐鐵礦為主，局部為赤鐵礦。

3.2 礦體特征

據(jù)區(qū)內(nèi)礦體產(chǎn)出位置劃分的北山、南山2個(gè)礦段，分別產(chǎn)Ⅰ、Ⅱ號(hào)2個(gè)礦體(見(jiàn)圖2)。

3.2.1 Ⅰ號(hào)礦體

Ⅰ號(hào)礦體分布于礦區(qū)南東部，隨著由地表向深部延伸，礦體變?yōu)?個(gè)分支。Ⅰ號(hào)礦體整體呈似層狀、條帶狀、扁豆?fàn)町a(chǎn)出，局部呈透鏡狀、短脈狀分布，總體走向?yàn)楸睎|?南西向，礦體長(zhǎng)約400 m，傾向最大延伸約150 m，傾向南東，平均傾角18°，礦體產(chǎn)狀與圍巖基本一致。沿走向，中部淺表富厚，南北兩端貧、薄分枝以至尖滅。平面圖上為2個(gè)分支礦體，上部匯合部位已被剝采。沿傾向，礦體逐漸變薄，自然尖滅。礦體單工程最大厚度為37.59 m，最小厚度為1.21 m，平均厚度為17.84 m，單工程厚度變化系數(shù)為123.71%；礦體單樣最高品位TFe54.08%，最低品位TFe25.17%，平均品位TFe35.13%，品位變化系數(shù)為27.79%。該礦體品位變化屬穩(wěn)定，厚度變化屬較不 穩(wěn)定。

3.2.2 Ⅱ號(hào)礦體

Ⅱ號(hào)礦體分布于礦區(qū)中北部，為區(qū)內(nèi)主要礦體，呈條帶狀、似層狀、豆夾狀產(chǎn)出，局部呈嚢狀、透鏡狀、不規(guī)則狀產(chǎn)出，空間上，為一寬緩向斜，地表總體呈“U”形沿山腰向南東側(cè)伏，由于受地層分布及斷層錯(cuò)移影響，局部產(chǎn)狀變化較大，總體呈近東西向延展，北翼南東傾，平均傾角25°；南翼北西傾，平均傾角11°。東西延伸長(zhǎng)約1200 m，南北寬約496 m。礦體產(chǎn)狀與圍巖基本一致。沿走向，中南部礦體相對(duì)富厚，產(chǎn)出穩(wěn)定，東西兩端礦體呈若干個(gè)分枝小礦體，分枝礦體品位較低，呈尖滅狀。沿傾向，從南至北，中間厚，南北兩側(cè)薄，經(jīng)鉆孔及地表探槽控制，往東部延伸，礦體變薄，逐漸尖滅。礦體單工程最大厚度為79.99 m，最小厚度為2.14 m，平均厚度為30.70 m，厚度變化系數(shù)為135.54%。礦體單樣最高品位TFe52.50%%，最低品位TFe25.58%，平均品位TFe36.00%，品位變化系數(shù)為27.45%。總之，該礦體品位屬較穩(wěn)定，厚度變化屬不穩(wěn)定。

圖2 東川包子鋪鐵礦礦體分布

3.3 礦石化學(xué)成分

本次生產(chǎn)勘探，根據(jù)整個(gè)礦區(qū)礦體和見(jiàn)礦工程分布情況，進(jìn)行了系統(tǒng)的多元素分析、組合分析和物相分析。

(1) 多元素分析。根據(jù)分析結(jié)果，有益組分為錳、釩、鎳、鉻、鈦等，含量較低，沒(méi)有工業(yè)利用價(jià)值。有害組分為磷、硫、砷、硅、鉛、鋅等，其中，磷、硅偏高，其它較低。

(2) 組合分析。據(jù)分析結(jié)果，SiO2平均含量為32.28%、P平均含量為0.89%、S平均含量為0.028%，與鐵礦石一般工業(yè)指標(biāo)對(duì)比，該鐵礦床中的SiO2、P的含量大大高于工業(yè)指標(biāo)的要求，而S的含量則低于工業(yè)指標(biāo)[3]。因此，該鐵礦床為一貧鐵、高磷、高硅的鐵礦床。

(3) 物相分析。據(jù)分析結(jié)果，鐵元素主要賦存于褐鐵礦、赤鐵礦礦物中，磁鐵礦、磁黃鐵礦、菱鐵礦、硅酸鐵中的鐵含量都很低，其中赤鐵礦、褐鐵礦中可利用的鐵品位為32.72%~47.86%，平均為39.46%[4]。

4 礦床成因

據(jù)本次生產(chǎn)勘探地質(zhì)填圖、工程揭露控制、巖礦測(cè)試分析等工作情況，結(jié)合以往地質(zhì)工作成果，綜合分析認(rèn)為，東川包子鋪鐵礦具有如下成礦地質(zhì)特征：

(1) 區(qū)內(nèi)含礦地層為前寒武紀(jì)(元古界)昆陽(yáng)群美黨組，巖性為變質(zhì)的碎屑巖、粘土巖及碳酸鹽巖。

(2) 含礦巖系夾持于板巖與石英巖之間的含赤、褐鐵礦角礫巖、硅質(zhì)巖、板巖混合巖帶中，為一套冒地槽隆起古風(fēng)化剝蝕沉積的鐵硅質(zhì)巖建造，呈層狀產(chǎn)出，礦體與接觸界線一般清晰，局部地段鐵礦層與石英巖、板巖呈過(guò)渡關(guān)系，即呈板巖?鐵礦體?鐵質(zhì)石英巖?石英巖組合。

(3) 區(qū)內(nèi)鐵礦體總體呈條帶狀、似層狀、豆夾狀產(chǎn)出，局部呈嚢狀、透鏡狀、短脈狀、不規(guī)則狀分布，斷續(xù)延伸分布，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。

(4) 礦層內(nèi)礦化不均勻，局部夾石較多。平面上分枝、復(fù)合、尖滅再現(xiàn)明顯，垂向上分層、復(fù)合明顯，較短間距厚度變化較大。

(5) 含礦地層硅質(zhì)含量較高，達(dá)13.41%~46.00%，礦石呈塊狀、角礫狀、網(wǎng)脈膠結(jié)狀、皮殼狀，其中脈石石英顆粒有集中現(xiàn)象，有些地方可見(jiàn)到為鐵礦物包裹的鐵質(zhì)石英巖、硅質(zhì)板巖碎塊等，參差交錯(cuò)，失去了原始成礦特征。

(6) 淺表鐵礦局部呈風(fēng)化剝蝕殘坡積狀，深部呈熱液膠結(jié)、密實(shí)充填塊狀，底部呈結(jié)核、干裂紋狀。部分深部鉆孔及淺表探槽揭露，含礦帶底部有一層灰黑、灰褐色粉狀褐鐵礦層，整體斷續(xù)分布，厚度不均，變化較大。

(7) 礦區(qū)內(nèi)輝長(zhǎng)輝綠巖體出露點(diǎn)較多，呈巖株、巖脈、巖墻成群出現(xiàn)，礦體與其接觸部位，礦石類(lèi)型多為塊狀高品位赤鐵礦，表明其對(duì)原沉積鐵礦具有蝕變、活化富集作用。

上述特征表明，東川包子鋪含礦地層較老，成礦演化歷史較長(zhǎng)，既有明顯的原始沉積特征，又有后期區(qū)域變質(zhì)、巖漿侵入改造及風(fēng)化淋漓特點(diǎn)。礦體主要以條帶狀、似層狀等產(chǎn)于穩(wěn)定的層位，表明其早期經(jīng)歷了剝蝕同生沉積，成礦物質(zhì)初步富集[1]。隨后，受東川運(yùn)動(dòng)的影響，該區(qū)發(fā)生了廣泛的區(qū)域變質(zhì)作用，含礦地層變質(zhì)隆起，形成一系列變質(zhì)巖，加之后期巖漿侵入作用，使成礦物質(zhì)進(jìn)一步活化遷移，導(dǎo)致礦體受到不同程度的改造和富集[4]。在表生環(huán)境下，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的風(fēng)化淋濾作用，大部分赤鐵礦氧化為褐鐵礦，形成了殘積型礦體。

綜上所述，包子鋪鐵礦的形成歷經(jīng)早期同生沉積，后期變質(zhì)、巖漿熱液改造及晚期風(fēng)化淋濾富集等3個(gè)階段，屬沉積改造型鐵礦床。

[1] 周 恒,李佑國(guó),金廷福.云南東川包子鋪鐵礦礦床地質(zhì)特征及成因[J].四川有色金屬,2016,6(2):42?44.

[2] 龍 飛.云南東川舍塊鉛鋅礦地質(zhì)特征及成因分析[J].中國(guó)金屬通報(bào),2017(8):82?83.

[3] 惠士成.某高磷赤鐵礦降磷新技術(shù)研究[D].昆明:昆明理工大學(xué),2009.

[4] 戴惠新,余 力,趙 偉,等.云南某含磷赤褐鐵礦選礦試驗(yàn)研究[J].金屬礦山,2011(9):113?115.

(2019?03?04)

藺朝暉(1969—)，男，云南鎮(zhèn)雄縣人，高級(jí)工程師，主要從事礦山地質(zhì)工作，Email: 873872325@qq.com。