吳金聯(lián)

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局325地質(zhì)隊(duì)，安徽淮北 235037）

0 引言

安徽省淮北市濉溪縣的鐵、銅、金等多金屬矽卡巖型礦床多位于三鋪巖體及其周圍，其中前常鐵銅金礦床、徐樓鐵礦床規(guī)模較大。根據(jù)成礦條件分析和典型礦床特征研究，本試驗(yàn)區(qū)總結(jié)為“徐樓式”鐵礦。筆者在此工作多年，通過(guò)對(duì)徐樓鐵礦地質(zhì)和地球物理特征進(jìn)行總結(jié)和分析，為該類型鐵礦勘查提供借鑒。

1 研究背景和意義

世界各在都分布著矽卡巖礦床，且礦藏豐富。該類型礦床對(duì)工業(yè)意義重大。此外它還是銅、鐵的主要成礦類型。但在中國(guó)，矽卡巖型鐵礦僅占富礦儲(chǔ)量的38.0%，從而導(dǎo)致鐵礦富礦含量較少。因此，通過(guò)矽卡巖型礦床的研究對(duì)于鐵礦的尋找具有指導(dǎo)意義。

徐樓地區(qū)鐵礦工區(qū)主體位于淮北市濉溪縣中北部，北起濉溪縣城南側(cè)，南至臨渙、宿州二鋪等地；西起岳集，東抵符離集—宿州城西一線。濉溪縣鄒樓、徐樓、前常等地均包含在工區(qū)范圍之內(nèi)，行政區(qū)劃屬濉溪縣、宿州市和淮北市管轄，地處安徽北部，屬于淮海平原區(qū)，一直作為我國(guó)銅鐵多金屬礦產(chǎn)的基地之一。

矽卡巖型礦床成礦規(guī)律的研究，對(duì)該區(qū)未來(lái)找礦勘查工作具有重要的指示意義。但到目前為止，由于該區(qū)礦床規(guī)模大小不一、研究重點(diǎn)不明確，導(dǎo)致本區(qū)矽卡巖型礦床的成礦機(jī)制問(wèn)題和成礦規(guī)律一直沒(méi)有明確的結(jié)論（圖1）。因此，利用綜合地球物理方法對(duì)研究區(qū)域徐樓鐵礦進(jìn)行探測(cè)具有一定的意義。

圖1 徐樓鐵礦礦床剖面Figure 1.Profile of the iron ore deposits in Xulou

2 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)況

徐樓式鐵礦大地構(gòu)造單元在徐蚌凹褶帶內(nèi)，屬于山東臺(tái)背斜。礦區(qū)由石樓、雙莊、史小樓3 個(gè)礦床組成。

第四系掩蓋了礦區(qū)地表，礦區(qū)東10km 蔡山處及北部烈山區(qū)域內(nèi)有寒武系、奧陶系和石炭系的出露，在區(qū)內(nèi)形成了一套標(biāo)準(zhǔn)的北相地層。上寒武統(tǒng)為白云質(zhì)鮞狀灰?guī)r和薄層角礫狀灰?guī)r。奧陶系為白云質(zhì)灰?guī)r夾中厚層灰?guī)r、薄層泥質(zhì)灰?guī)r，上部呈淺灰色，燧石結(jié)核灰?guī)r存在于個(gè)別地段內(nèi)。石炭系和二疊系為一套海陸交替相、三角洲相的碳酸鹽類、碎屑巖類和煤系。

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)地層與區(qū)域地層基本一致，以寒武系—奧陶系和石炭系—二疊系為主。地層分布、主要巖性等見圖2。

圖2 徐樓地區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造略圖Figure 2. Sketch of regional geology and structure in the Xulou area

寒武系以海相碎屑巖—碳酸鹽巖沉積為主，本區(qū)上、中、下統(tǒng)地層齊全。奧陶系為標(biāo)準(zhǔn)地臺(tái)型開闊臺(tái)地碳酸鹽類沉積，下統(tǒng)底部和中統(tǒng)有蒸發(fā)臺(tái)地相沉積。石炭系和二疊系為一套海陸交互相、三角洲相的碳酸鹽類、碎屑巖類和煤系。第四系分布甚廣，除本區(qū)東北部蕭縣背斜和皇藏峪復(fù)式背斜有基巖出露外，其余地區(qū)均被第四系覆蓋，厚度差異較大，以沖積為主，少量為山麓洪積，主要由黏土、亞黏土和砂層組成。

2.2 巖漿作用

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈，分布范圍較廣，絕大部分為隱伏巖體。徐樓巖體為燕山中期第一次巖漿活動(dòng)形成的閃長(zhǎng)（玢）巖及含石英閃長(zhǎng)（玢）巖（160～115Ma）[4]，以閃長(zhǎng)（玢）巖為主。巖體位于徐樓背斜與符離集斷層交匯區(qū)北側(cè)，規(guī)模較大，分布較廣，為一大型巖床，其上接觸帶外帶奧陶系碳酸鹽巖中有似層狀巖枝1～3 層，與成礦關(guān)系密切，具有多層成礦、重疊產(chǎn)出的特點(diǎn)，為矽卡巖型“徐樓式”鐵礦的主要成礦母巖。

3 徐樓鐵礦成礦模式

“徐樓式”鐵礦為本區(qū)單一鐵礦成礦類型，華北地區(qū)“邯邢式”鐵礦[5]與其極為相似，屬于淮北地區(qū)與前常多金屬鐵礦不同的一類矽卡型鐵礦床。鐵礦體產(chǎn)于奧陶系下統(tǒng)蕭縣組（次為馬家溝組）碳酸鹽巖（大理巖）與閃長(zhǎng)（玢）巖的接觸帶，是磁鐵礦交代大理巖、矽卡巖而成[6～7]。交代成礦大理巖主要為鈣鎂碳酸鹽巖。礦體受構(gòu)造控制明顯，在分叉入侵的強(qiáng)烈鈉化閃長(zhǎng)（玢）巖、含石英閃長(zhǎng)（玢）巖巖枝與蕭縣組鈣鎂質(zhì)碳酸鹽巖接觸帶上下兩側(cè)極易成礦，巖體頂部隆起時(shí)形成半月形凸鏡礦體。礦體與圍巖界線明顯，礦體呈似層狀、透鏡狀，傾角平緩；礦體個(gè)數(shù)較少，一般較集中；礦體成分單一，不含或少見銅、金。與成礦有關(guān)的閃長(zhǎng)（玢）巖鈉化強(qiáng)烈，退磁明顯，密度降低。巖石類型、組分及伴生元素較簡(jiǎn)單[8]。

邱圍子閃長(zhǎng)巖和徐樓閃長(zhǎng)巖屬于同一巖體，具有深部貫通、淺部起伏的特征。閃長(zhǎng)（玢）巖屬于閃長(zhǎng)巖的邊緣相，產(chǎn)出形態(tài)多為巖脈或巖床；層狀侵入在石樓礦床中，形成兩個(gè)巖床，在礦區(qū)邊緣分叉處巖床變?。▓D3）。

圖3 徐樓矽卡巖型鐵礦床成礦模式示意圖Figure 3. Metallogenic model of the Xulou iron ore deposit

本區(qū)“徐樓式”鐵礦有10個(gè)，徐樓礦區(qū)礦體特征明顯。石樓礦床為一中型矽卡巖型徐樓式鐵礦，是徐樓鐵礦區(qū)內(nèi)主要礦床。位于徐樓短軸背斜軸部（略偏東翼）附近，礦體產(chǎn)于徐樓巖體大型巖床上隆區(qū)上接觸帶，通過(guò)多個(gè)剖面分析，巖體分叉侵入的含石英閃長(zhǎng)（玢）巖巖枝與奧陶系下統(tǒng)蕭縣組鈣鎂質(zhì)碳酸鹽巖的接觸帶是鐵礦體最佳賦礦位置，具多層侵入、多層成礦、重疊產(chǎn)出、參差分布的特點(diǎn)。

3.1 接觸交代變質(zhì)作用和圍巖蝕變

巖體侵入到碳酸鹽地層，經(jīng)歷矽卡巖期、熱液期接觸交代變質(zhì)礦化階段，產(chǎn)生了矽卡巖、以磁鐵礦為代表的金屬氧化礦物及黃鐵礦為代表的金屬硫化物礦物和各種脈石礦物。接觸帶蝕變作用在空間上具有規(guī)律性的分布，由內(nèi)向外依次分帶為：石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)（玢）巖帶→鉀長(zhǎng)石透輝石化石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)（玢）巖帶→方柱石矽卡巖帶→石榴石透輝石矽卡巖帶→金云母透輝石矽卡巖帶→透輝石矽卡巖帶→磁鐵礦石帶→黃銅礦、磁鐵礦石帶→硅鎂石英金云母鈣質(zhì)白云石大理巖帶。

由于后期熱水溶液的作用，使圍巖發(fā)生了蝕變。圍巖蝕變有綠泥石化、蛇紋石化、透輝石化、陽(yáng)起石化、碳酸鹽化。

3.2 礦石類型和氧化物化學(xué)組分

徐樓礦區(qū)的氧化物組分主要包括三氧化二鋁、二氧化硅、氧化鈣和氧化鎂。其中，在造渣氧化物中二氧化硅含量最高，徐樓礦床造渣氧化物化學(xué)組分如下（表1）。

表1 徐樓礦區(qū)造渣氧化物含量Table 1. Contents of slagging oxides in the Xulou mining area

由于表生作用不甚明顯，僅在靠近第四系的礦體，遭受強(qiáng)烈的氧化作用和淋濾作用，硫化物被溶解、遷移、流失，磁鐵礦變成假象赤鐵礦、褐鐵礦及少量輝銅礦、銅藍(lán)等。主要礦石類型有磁鐵礦、黃鐵礦及少量赤鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦[9]。其中，鈣、鎂、硅造渣氧化物含量較高，鋁造渣氧化物含量較低，礦石質(zhì)量較好。

4 地球物理特征

4.1 CSAMT法電阻率異常特征

CSAMT 法首先是通過(guò)尋找捕虜體，提供捕虜體形態(tài)（蘑菇狀、島狀異常類型），從而圈定隱伏巖體及其接觸帶產(chǎn)狀（蘑菇狀、梯級(jí)帶狀異常類型）。它提供巖體接觸圍巖蝕變強(qiáng)弱信息（組合帶狀異常類型），利用巖面起伏形態(tài)，為巖體隆起形成重磁異常提供解釋，根據(jù)塊狀鐵銅礦體異常信息（局部低阻異常）來(lái)確定斷裂構(gòu)造帶產(chǎn)生的產(chǎn)狀位置（陡傾梯級(jí)帶狀異常類型）來(lái)進(jìn)行礦體識(shí)別。使用CSAMT 法電阻率異常特征進(jìn)行描述，共施工CSAMT 法剖面50 條，通過(guò)研究分析，發(fā)現(xiàn)五類電阻率異常情況，主要為陡傾梯級(jí)帶異常（斷裂構(gòu)造帶、巖體邊界）、水平層狀異常（新生界與基巖分界線、巖體與圍巖接觸帶界線）、蘑菇狀異常（巖體、圍巖捕虜體構(gòu)造）、高阻孤島狀異常（大理巖捕虜體）、組合帶異常（巖體與圍巖接觸帶、不同巖性層分界）。重點(diǎn)對(duì)其中徐樓式鐵礦區(qū)CSAMT 法剖面進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)大地電磁法對(duì)認(rèn)識(shí)地質(zhì)體及其空間構(gòu)造有一定的幫助，但對(duì)礦體的查找與解釋有點(diǎn)復(fù)雜。

徐樓礦區(qū)CSAMT 法電阻率異常類型為：蘑菇狀異常和變形層狀異常。存在低阻異常或電阻率減低異常區(qū)，表現(xiàn)為多種形式的低阻異常。地球物理異常組合特征為重梯磁高，電阻率異常復(fù)雜。地球物理綜合模式如圖4所示。

圖4 徐樓式鐵礦地球物理綜合模式Figure 4.Comprehensive geophysical model of the Xulou type iron deposit

通過(guò)CSAMT 法電阻率異常特征，可知CSAMT法蘑菇狀和島狀電阻率異常是三鋪地區(qū)大理巖捕虜體存在的表現(xiàn)。徐樓礦區(qū)CSAMT法電阻率異常類型復(fù)雜，主要為蘑菇狀異常和不規(guī)則島狀異常；在低阻異?；螂娮杪蕼p低異常區(qū)成礦較好，表現(xiàn)為多種形式的低阻異常[10]。

4.2 重力場(chǎng)特征

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內(nèi)有工業(yè)價(jià)值的徐樓式鐵礦共有9 個(gè)，分布于北東向鄒樓-徐樓-王場(chǎng)重力梯級(jí)帶上，具體位置多數(shù)位于局部重力高異常邊部或剩余重力高異常區(qū)內(nèi)，而大面積重高異常區(qū)則是隱伏巖體或碳酸鹽區(qū)。所以“徐樓式”鐵礦重力異常特征是：位于重力梯級(jí)帶上或梯級(jí)帶附近而偏于重力低一側(cè)[11]（圖5）。

圖5 徐樓式鐵礦重力異常平面分布圖Figure 5.Planar distribution of the Bouguer gravity anomalies of the Xulou type iron ore deposit

通過(guò)重力場(chǎng)分析，根據(jù)重力異常特征和重磁組合以及CSAMT 的異常類型來(lái)綜合判斷，推測(cè)出可能的礦區(qū)規(guī)模以及出現(xiàn)的低緩重磁異常（表2）。

表2 徐樓地區(qū)礦床（點(diǎn)）物探異常以及未驗(yàn)證低緩重磁異常特征一覽表Table 2.Features of geophysical anomalies of ore deposits(occurrences) and non-tested low gravity and magnetic anomalies in the Xulou area

重力場(chǎng)以重力高為基本特征，北側(cè)為重力低值區(qū)，南西側(cè)為北西向重力低值帶，南東為重力負(fù)值區(qū)，東側(cè)重力場(chǎng)銳減，與徐樓重力場(chǎng)相接形成鞍部重力場(chǎng)。區(qū)內(nèi)有重磁同高異常區(qū)1 個(gè)，已知3 個(gè)小型鐵礦床位于其中。

4.3 磁異常特征

從石樓鐵礦、雙莊鐵礦等徐樓式鐵礦床來(lái)看均有磁異常存在，強(qiáng)度不一。無(wú)論是強(qiáng)磁異常（強(qiáng)度≥1000nT，異常梯度≥400nT／100m），還是中磁異常（強(qiáng)度500～1000nT，異常梯度≥200nT／100m）。礦致異常礦面積一般不大，小于0.5km2，形態(tài)短軸圓形或橢圓形。如果異常面積較大，一般是由巖體引起。

在鐵佛寺→百善一帶存在一條北西西向低緩磁異常帶，采用5000m搜索半徑計(jì)算的剩余磁異常更為明顯。解釋為前寒武紀(jì)隆起構(gòu)造。是尋找沉積變質(zhì)型鐵礦的有利地區(qū)。前寒武系隆起構(gòu)造呈北西向分布，表明本區(qū)基底構(gòu)造格架也為北西向。

通過(guò)磁異常特征可知，區(qū)內(nèi)大部分巖體均具有明顯的磁異常，依據(jù)△T化極局部磁異常和△T化極磁剩余（R=5000m）異常邊界線確定巖體邊界，隱伏巖體往往伴有重力低異常存在，形成重低磁高異常組合。其重磁場(chǎng)特征是：磁異常強(qiáng)弱分布不均勻，存在磁異常集中區(qū)，重力異常在巖體分布區(qū)有相對(duì)重力低存在。

5 結(jié)論

基于淮北市徐樓鐵礦地質(zhì)地球物理特征進(jìn)行歸納，在三鋪地區(qū)剩余重力異常和重力梯級(jí)帶常相伴出現(xiàn)，反映出了具有圍巖捕虜體，是該區(qū)找礦的重要標(biāo)志，先前發(fā)現(xiàn)的礦床（點(diǎn)）都與此類異常有關(guān)。

礦床地質(zhì)物探模式概括為：“一帶二集中”。“一帶”為處于區(qū)域重磁異常帶上，礦體位于磁高重梯電阻低組合異常區(qū)?！岸小睘榫植看女惓＜泻丸F礦床分布集中。礦床產(chǎn)于閃長(zhǎng)巖體與奧陶系接觸帶，單一鐵礦體[12]。

徐樓鐵礦地質(zhì)物探模式概括為:總體處于區(qū)域重磁異常帶上，礦體位于重力梯級(jí)帶高磁異常區(qū)及低電阻組合異常區(qū)，局部磁異常集中和鐵礦床分布集中[13]。鐵礦體成分單一，不含或少見銅、金。徐樓式鐵礦在磁異常梯級(jí)帶上，礦致異常形態(tài)短軸圓形或橢圓形、梯度大（≥200nT／100m）、面積?。ㄐ∮?.5km2）。異常值高低都有，強(qiáng)磁異常有礦體，低緩異常也成礦[14]，但礦體規(guī)模不同，工業(yè)價(jià)值不同。徐樓式鐵礦CSAMT 法電阻率異常類型復(fù)雜，為蘑菇狀異常和島狀異常，在低阻異?；螂娮杪蕼p低異常區(qū)成礦較好。