四川道孚縣佐莫那協鐵礦床地質特征及控礦因素

金燦海, 于遠山, 張 彬, 潘忠習, 唐發偉

(成都地質礦產研究所,成都 610082)

四川道孚縣佐莫那協鐵礦床地質特征及控礦因素

金燦海, 于遠山, 張 彬, 潘忠習, 唐發偉

(成都地質礦產研究所,成都 610082)

佐莫納協鐵礦產于爐霍-道孚構造帶葛卡花崗閃長巖與結晶灰巖接觸帶。礦區出露3條矽卡巖帶和3個鐵礦體,礦體均賦存于花崗閃長巖體與結晶灰巖接觸交代形成的矽卡巖帶中,礦體形態、產狀的變化與矽卡巖體具有一致性。研究認為碳酸鹽巖地層、花崗閃長巖的侵入、北西向鮮水河斷層的多次活動及其后期走滑剪切作用形成的北東向斷層是區內矽卡巖型鐵礦形成的重要控制因素。根據成礦條件分析及磁異常顯示,礦區深部及外圍尚有矽卡型鐵礦找礦潛力。

結晶灰巖 花崗閃長巖 矽卡巖型鐵礦 控礦因素 四川

Jin Can-ha i,Yu Yuan-shan,Zhang Bin,Pan Zhong-xi,Tang Fa-wei.Geological characteristics and ore-controlling factors of the Zuomonaxie iron deposit in Daofu County,Sichuan Province [J].Geology and Exploration,2010,46(3):0385-0391.

四川省道孚縣佐莫納協鐵礦系20世紀70年代由四川省地礦局402地質隊發現,1999年～2006年,四川省冶金地質勘查局成都地質調查所進行了礦區鐵礦勘查評價,經深部工程驗證發現了隱伏鐵礦體,找礦上取得了新的突破(夏德偉等,2006①)。2007年我所開展四川道孚地區礦產遠景調查工作,對該區進行了地質測量及1∶5萬高精度磁測,在礦區北部圈定了道孚地區強度和面積最大的磁異常,異常中心區位于如年各巖組結晶灰巖塊體與花崗閃長巖體接觸帶,矽卡化發育,見有細脈浸染狀銅礦化體,顯示出良好的找礦前景。本文系統總結了礦床地質特征及控礦因素,并結合成礦地質條件及磁異常分布特征分析了礦區深部及外圍找礦潛力,對道孚地區鐵礦勘查及找礦工作有指導意義。

1 礦區地質概況

1.1 地層

礦區地處松潘-甘孜造山帶中部,爐霍-道孚構造帶內(圖1)。出露地層主要為中-上三疊統如年各巖組(T2-3r),少量第四系(Q)(圖2)。如年各巖組(T2-3r)為一套裂谷環境沉積的火山-沉積混雜巖系,后經構造強烈改造而成為構造混雜巖(鄧永福,1983;辜學達等,1997;王小春,1999,2000;劉旗等,2003),巖性主要為變基性火山角礫巖、玄武巖、結晶灰巖、黑色板巖、砂巖,伴隨構造破壞,巖石發生綠泥石化、綠簾石化、大理巖化等綠片巖相變質。第四系主要為殘坡積及崩積物。

1.2 構造

礦區斷裂發育,主要有北西向及北東向兩組斷層。

北西向斷裂:為鮮水河斷層(F1)及其次級斷層(F4、F8)。鮮水河斷層(F1)為礦區主要構造,北西-南東向穿過礦區,傾向45～55°,傾角45～70°,斷層破碎帶寬80～200m。該斷層形成于印支早期,以印支晚期最為強烈,引起大量基性火山噴發;燕山晚期～喜山早期再次強烈活動,導致中酸性巖侵入。鮮水河斷裂自中新世以來是青藏高原東緣一條重要的大型左行平移深大斷裂(馬杏垣等,1987;許志琴等,1992;王宗秀等,1996;張岳橋等,2004;唐文清等,2005)。礦區北東的F4、F8為其次級斷層。

北東向斷層:礦區發育2條,分別為F2、F3,是鮮水河斷層后期走滑剪切作用形成的高角度正斷層。F2出露長度370m,總體產狀135°∠62°,為Ⅰ、Ⅲ號鐵礦體控礦構造;F3出露長度70m,總體產狀285°∠65°,為Ⅱ號鐵礦體控礦構造。

圖1 佐莫納協鐵礦區域地質圖Fig.1 Regional geologicalmap of Zuomonaxie iron deposit 1-第四系;2-上三疊統新都橋組;3-上三疊統侏倭組;4-上三疊統雜谷腦組;5-中-上三疊統如年各巖組;6-燕山晚期花崗閃長巖;7-結晶灰巖塊體;8-角巖化;9-矽卡巖化;10-逆沖推覆斷層;11-逆斷層及其產狀;12-平移斷層;13-性質不明斷層;14-地質界線;15-鐵礦

1.3 巖漿巖

礦區位于葛卡巖體北西傾伏端(圖1),該巖體為侵位于爐霍-道孚構造帶南緣如年各巖組(T2-3r)的小巖株,平面上呈反“S”形扁豆狀,長軸近南北向,出露面積37km2,巖石類型為花崗閃長巖。

葛卡巖體同位素年齡108.3Ma(K-Ar法)(王滋洋等,1981②),結合地質背景,認為本巖體侵位時間為燕山晚期,是大規模推覆造山之后,由陸殼重熔形成的“S”型花崗巖。

在礦區東北部及南部巖體與如年各巖組結晶灰巖接觸部位,接觸交代變質作用強烈,形成了3條矽卡巖帶及少量角巖。矽卡巖呈似層狀或透鏡狀,整體與地層產狀基本一致,與結晶灰巖接觸面多呈港灣狀,長120～800m,寬20～100m,局部可達140m。矽卡巖的礦物成分主要為透輝石、透閃石、石榴子石、陽起石,為鈣鐵質矽卡巖。

圖2 佐莫納協鐵礦地質圖Fig.2 Geologicalmap of Zuomonaxie iron deposit

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

礦區已發現3個礦體,編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,均賦存于花崗閃長巖體與結晶灰巖接觸交代形成的矽卡巖帶中。各礦體主要特征如下:

I號礦體:位于礦區南部,分為I-1、I-2、I-3三個小礦體。I-1礦體產于矽卡巖與花崗閃長巖的接觸部位,呈透鏡狀產出,產狀變化較大,地表為135°∠62°,深部平硐為325°∠53°,礦體長88m,厚1.09～19.16m,品位TFe:26.62%～42.91%;I-2礦體產于矽卡巖帶中部,呈透鏡狀產出,總體產狀127°∠73°,礦體長70m,厚1.03～1.75m,品位TFe:28.34%～36.37%;I-3為PD39內所見盲礦體,呈透鏡狀產出,總體產狀142°∠63°,礦體厚度2.81m,品位TFe:25.87%。

Ⅱ號磁鐵礦體:位于礦區東北部,礦體呈透鏡狀產出,產狀285°∠65°,礦體長25m,厚6.06～16.40m。品位TFe:19.64%～63.26%。

Ⅲ號礦體:位于礦區南部,是礦區主要礦體,為盲礦體,呈厚大透鏡狀產出,礦體北西側與矽卡巖接觸面產狀285°∠82°,南東側與花崗閃長巖接觸面產狀103°～137°∠60°～85°,控制礦體長度85m,厚度17.73～51.94m,品位TFe:15.46%～61.97%。

2.2 礦石特征

礦石結構構造:礦石以致密塊狀,稠密浸染狀構造為主,少量條帶狀構造;礦石結構主要為纖柱狀自形粒狀變晶結構。

礦物成分:礦石礦物主要為磁鐵礦,呈自形等軸粒狀,粒經0.10～1.50m,少量褐鐵礦、黃鐵礦,以及極少量的黃銅礦、方鉛礦、假象赤鐵礦;脈石礦物主要為石榴石、透輝石、陽起石及方解石等。

2.3 礦體圍巖

I號礦體頂板為花崗閃長巖,底板為石榴子石、透輝石、陽起石矽卡巖及結晶灰巖;Ⅱ號礦體頂板為透輝石、透閃石、陽起石矽卡巖,底板為結晶灰巖;Ⅲ號礦體頂板為矽卡巖及花崗閃長巖,底板為矽卡巖、結晶灰巖。

近礦圍巖蝕變類型主要有矽卡巖化、綠泥石、綠簾石、絹云母化。

3 控礦因素

佐莫納協鐵礦是典型的矽卡巖型鐵礦床。矽卡巖型鐵礦是構造、巖漿活動與碳酸鹽巖地層三個基本因素在特定地質和物理化學條件下相互作用的結果(許國建等,1990)。巖漿和含礦熱液與圍巖產生接觸交代作用,致使圍巖蝕變。

3.1 地層控制因素

礦區矽卡巖的形成,與中-上三疊統如年各巖組關系密切。如年各組為一套裂谷環境沉積的火山-沉積混雜巖系,與巖體直接接觸的巖石有火山角礫巖、玄武巖、結晶灰巖、板巖、砂巖,其中結晶灰巖以似層狀、透鏡狀或不規則條塊狀等巖塊嵌入于變基性火山角礫巖、玄武巖中。本區結晶灰巖為厚層狀,質純,主要礦物成分為方解石,化學性質活潑,容易分解,物理性質較脆,受后期構造影響,較破碎,滲透性強,有利于巖漿熱液及含礦溶液流通,結晶灰巖在熱液作用下,又因產生物質交換,發生大理巖化致使巖石的孔隙度增多、變大,從而為成礦提供了條件(周旭信,2002;王瑜等,2007),是礦區主要控礦圍巖。礦區巖體與結晶灰巖接觸部位常形成寬窄不等的矽卡巖帶,已發現的I、Ⅱ、Ⅲ號鐵礦體均賦存于矽卡巖帶中。而巖體與火山角礫巖、玄武巖、板巖、砂巖的接觸部位沒有形成礦化,矽卡巖化也少見。因此礦區礦體的形成與如年各巖組結晶灰巖較為活潑的化學性質有著直接的成因聯系。

3.2 巖漿巖控制因素

巖漿活動是本區鐵礦床成礦的主要控制因素。巖漿控制成礦主要有兩種方式:①巖漿提供礦質和成礦流體,在巖漿及其流體的分異演化過程中成礦,②原有礦源層受巖漿熱能和熱液疊加改造而形成層控一矽卡巖礦床(翟裕生等,1983)。礦區鐵礦床主要以上述第一種方式形成。

礦區巖漿巖為葛卡巖體,巖石類型為花崗閃長巖,細中粒半自形粒狀結構,塊狀構造,礦物成分主要為斜長石、鉀長石、石英、角閃石、黑云母、磁鐵礦。礦區鐵礦體均產于巖體與結晶灰巖接觸交代形成的矽卡巖帶中,花崗閃長巖為礦區很好的成礦母巖。巖石化學成分見表1。巖體Fe2O3+FeO含量4.89%～5.60%,高于中國花崗閃長巖(4.38%) (黎彤,1962),SiO2含量61.47%～64.03%,略低于中國花崗閃長巖(64.98%)(黎彤,1962);Al2O3含量14.5%～15.00%,略低于中國花崗閃長巖(16.33%);在CIPW標準礦物組合中,其石英含量16.41%～21.76%,較高,為S iO2過飽和類巖石; K2O+Na2O含量5.70%～6.41%,巖石富堿;里特曼指數δ<3.3,屬于鈣堿性巖;賴特堿度率(AR)為1.80～2.11,K2O+Na2O/Al2O3比值為0.49～0.56 <0.9,固結指數(SI)為21.09～27.21,分異指數(D I)為55.71～64.83,表明巖石酸性程度及巖漿分異程度較高。與我國著名的矽卡巖型礦床大冶鐵礦的成礦母巖石英閃長巖的巖石地球化學特征相似(表1)(楊峰華,2001),巖漿成礦具有專屬性。巖漿溶液的酸度增高,迫使酸性組分在溶液中的溶解度降低,引起堿性組分的溶解度增大(王書鳳, 1981),巖石堿質集中不僅使成礦母巖產生強烈的自變質作用強烈的鈉化,而且還起著另外兩個重要作用,一是使巖漿巖中的含鐵礦物發生溶解,即所謂去鐵作用,二是堿質的集中使含礦溶液具有堿性特征,有利于鐵質的沉淀(吳進甫等,2004)。

表1 葛卡巖體花崗閃長巖巖石化學成分Tabele 1 Chem ical composition of Geka gran ite

礦區位于爐霍-道孚構造帶,鮮水河斷裂從燕山晚期～喜山早期多次強烈活動,葛卡巖體是沿鮮水河斷裂向上侵位的產物,其巖漿活動具有多次脈動特點,利于巖體對圍巖的滲透及交代,為Fe成礦多次提供了豐富的礦質來源和多次遷移富集的動力與有利的介質。因此,巖體的侵位是本區矽卡巖體和鐵成礦作用的先導。

3.3 構造控制因素

3.3.1 斷層的控礦作用

礦區位于爐霍-道孚構造帶內,斷層發育,以北西向為主,北東向次之(圖1)。

北西向斷層主要為鮮水河斷層(F1),斷層傾向45°～55°,傾角45°～70°,破碎帶寬80～200m,是一條長期活動的區域性深大斷裂,控制著印支期基性火山巖的分布及燕山晚期葛卡巖體侵入,進而控制了矽卡巖帶及鐵礦體形成和分布。該斷層是礦區導礦構造。

北東向F2、F3斷層是鮮水河斷層后期走滑剪切作用形成的高角度正斷層,具上緩下陡特點,利于巖漿及含礦熱液侵入及其對圍巖的交代,形成矽卡巖體及鐵礦體,并對前期形成的礦化起著疊加富集作用。值得重視的是:在斷層產狀變化處礦化富集作用尤為明顯,如礦區Ⅰ號礦體分布在F2斷層走向由北北東向北東方向變化處,Ⅲ號礦體為隱伏礦體,分布在F2斷層傾向方向上傾角由緩變陡處。F2斷層控制了礦區Ⅰ、Ⅲ號鐵礦體的產出與分布,F3斷層控制了Ⅱ號鐵礦體的產出與分布。F2、F3斷層具有導礦、容礦雙重特性。

區內北西向F1斷層雖然表現為導礦構造,北東向F2、F3斷層具有導礦、容礦雙重特性,但在北西、北東向斷裂的交匯處,賦礦矽卡巖及鐵礦體規模增大,礦化增強,說明這些斷裂活動的疊加可促進矽卡巖體的充分發育和鐵的成礦。

3.3.2 接觸帶構造的控礦作用

不平整接觸帶:巖體與圍巖接觸帶不平整,呈凹陷狀態時利于成礦,如礦區Ⅰ、Ⅲ號礦體產于接觸帶走向及傾向變化的凹陷區。一方面是凹陷區封閉程度較高,阻止巖漿及含礦熱液的快速流動,利于其對圍巖的充分交代及鐵的富集成礦;另一方面凹陷接觸帶構造復雜,巖石破碎,易于礦液環流,從而為礦質的交代、沉淀提供了有利條件。平直接觸帶構造簡單,封閉條件差,若無其它構造因素復合,難以形成厚大礦體。

超覆接觸:巖體超覆于圍巖之上利于成礦,如礦區Ⅰ、Ⅲ號礦體處,花崗閃長巖體超覆于圍巖之上。

接觸帶、斷裂復合構造:鐵礦體多數情況下不僅僅是由簡單斷裂或接觸帶構造控制,而是斷裂、接觸帶構造復合控制。接觸帶受成礦期斷裂構造改造,形成成礦熱流體活動及礦體儲存空間,礦區主要鐵礦體均受此種構造控制,如礦區Ⅰ、Ⅲ號鐵礦體產于接觸帶走向及傾向變化的凹陷處,又受F2斷層的復合控制,形成了礦區最大的礦體,與湖北大冶鐵礦主礦體主要受北西西向接觸斷裂復合構造帶控制相似(劉玉成等,2006)。

3.4 蝕變控制因素

礦區圍巖蝕變類型主要有矽卡巖化、綠泥石、綠簾石、絹云母化,其中矽卡巖化與成礦關系最為密切,已發現的3個礦體均產于巖體與結晶灰巖接觸帶形成的矽卡巖帶中。

礦區出露了3條矽卡巖帶,矽卡巖帶長120～800m,寬一般20～100m,局部可達140m。矽卡巖具有明顯分帶特征,由巖體向結晶灰巖分為4個帶:①透輝石透閃石矽卡巖帶,含磁鐵礦;②鐵礦帶,主要為磁鐵礦,少量透輝石、透閃石、鈣石榴石等矽卡巖礦物;③石榴石透輝石矽卡巖帶,含少量磁鐵礦;④石榴石透輝石陽起石矽卡巖帶。礦區鐵礦化均靠近花崗閃長巖體,與透輝石透閃石矽卡巖關系密切,礦體規模與矽卡巖化強弱多呈正相關。以石榴子石為主的矽卡巖帶礦化較弱。

圖3 佐莫納協鐵礦及外圍地質礦產圖Fig.3 Geology and m ineralmap of Zuomonaxie Irondeposit and peripheral areas

4 找礦潛力分析

據1∶5萬高精度磁測,礦區位于C16強磁異常的西南邊緣(圖3)。

C16磁異常為道孚地區強度和面積均為最大的磁異常,異常面積約7km2,形態不規則,總體呈近南北向,異常中心區在佐莫納協鐵礦北約2km的結晶灰巖塊體與花崗閃長巖體接觸帶矽卡巖出露區,異常最強部位在該矽卡巖帶北部灰巖塊體內,強度極大值330 nT,且已發現有細脈浸染狀銅礦化體。位于礦區北西25 km,產于同一構造帶的同類型礦床菜子坡鐵礦上部含銅礦化,中下部為含銅鐵礦體(王公禮,1962③)(圖1),對比分析認為,該磁異常最強部位可能由“上銅下鐵”的較大隱伏含銅磁鐵礦體引起。同時,佐莫納協鐵礦南部經深部工程驗證發現了隱伏鐵礦體(Ⅲ號礦體),找礦上取得了突破。基于上述分析,礦區及外圍成礦地質條件較好,具有中型矽卡型鐵礦找礦潛力。

5 結語

(1)佐莫納協鐵礦是產于花崗閃長巖體與結晶灰巖接觸帶的矽卡巖型鐵礦。礦體均賦存于巖體外接觸帶石榴石、透輝石矽卡巖中,礦體形態、產狀的變化與矽卡巖體具有一致性。

(2)鐵礦體的形成與如年各巖組結晶灰巖較為活潑的化學性質有著直接的成因聯系,花崗閃長巖的侵入、北西向鮮水河斷層的多次活動及其后期走滑剪切作用形成的北東向斷層是區內矽卡巖型鐵礦形成的重要控制因素,這些成礦條件在成礦物質的聚集過程中互相聯系、相互作用、密切耦合才使礦床最終形成及其定位。

(3)礦區及外圍地層、構造、巖漿巖等成礦地質條件均對形成矽卡巖型鐵礦十分有利,1∶5萬高精度磁測異常顯示,礦區深部及北部有矽卡型鐵礦找礦潛力。

致謝 參加野外地質調查工作的還有:段志明、鄒光富、林仕良、熊國慶等,在此表示忠心感謝!

[注釋]

①夏德偉,葉小春.2006.四川省道孚縣佐莫納協礦區磁鐵礦詳查報告

②王滋洋,黃永昌.1981.1∶20萬丹巴幅區域地質調查報告

③王公禮.1962.四川道孚縣萊子溝磁鐵礦床詳查評價報告

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Geological Characteristics and Ore-Controlling Factors of the Zuomonaxie Iron Deposit in Daofu County,Sichuan Prov ince

J IN Can-hai,YU Yuan-shan,ZHANGBin,PAN Zhong-xi,TANG Fa-wei
(Chengdu Institute of Geology and M ineral Resources,Chengdu 610082)

The Zuomonaxie iron deposit lies at the contact between granodiorite and crystalline limestone in the Luhuo-Daofu structure belt.Three skarn bands,corresponding to three iron mineralization bodies,are exposed in the mining district.The ore bodies are all found in the contact of garnet, diopside skarns between granodiorite and crystalline limestone.The variation of the form and occurrence of ore bodies are in accordance with the hosting skarns.This study suggests that the nature of carbonate strata,the intrusion of granodiorite,the multiple activities of the NW trending Xianshuihe fault, and the NE fault caused by the effect of late-stage strike-slip shear-structure,are the factors that control jointly the formation of Skarn-type iron deposit.Analysis of ore-forming conditions and the magnetic anomalies indicates that there are still potential in finding skarn-type iron deposits in deep subsurface and periphery of thismine area.

crystalline limestone,granodiorite,skarn-type iron ore,ore-controlling factors,Sichuan

book=5,ebook=27

P618.31+P612

A

0495-5331(2010)03-0385-07

2010-04-14;[責任編輯]鄭 杰。

中國地質調查局四川道孚地區礦產遠景調查項目資助。

金燦海(1965年—)男,1985年畢業于中國地質大學,高級工程師,現主要從事礦產勘查評價及研究工作,E-mail:jcanhai@cgs.cn。