廣東茅嶺鐵礦地質特征及礦床成因

摘 要： 茅嶺鐵礦位于廣東省東源縣，侵入巖體為黑云母花崗巖。該礦床主要產于三疊系地層中，礦體賦存于矽卡巖中，由磁鐵礦和透輝石兩種礦石組成。通過地質特征綜合分析，該礦床屬于接觸交代—熱液鐵礦床。

關鍵詞： 茅嶺鐵礦； 矽卡巖； 磁鐵礦； 透輝石； 接觸交代—熱液鐵礦床

Geological features and metallogenic genesis of the Maoling iron deposit， Dongyuan County in Guangdong Province

Zou Guanshi

Institute of Geological Exploration of No. 292 Team， Bureau of Geology of Nuclear Industry of Guangdong Province， Heyuan 517001， Guangdong， China

Abstract： The Maoling iron deposit located in Dongyuan County in Heyuan City is related to the biotite granite. This deposit occurs mainly in the Triassic System with its ore body occurred in skarn rocks， and its ores are composed of magnetite and diopside. According to a comprehensive analysis of the geological characteristics of the deposit， it is believed that the Maoling iron deposit is a contact metasomatic-hydrothermal deposit.

Keywords： Jinling iron ore； skarn； magnetite； diopside； contact metasomatic hydrothermal ore bed

1. 地質背景[1]

礦區位于東源縣城335°方向，直距約35km處，屬東源縣半江鎮茅嶺村管轄。礦段距北東處的大頂鐵礦約4.0km。礦區位于紫（金）惠（陽）陷褶斷束燈塔盆地西側，貴東—九連山東西向構造和佛崗—河源東西向構造帶之間，石背巖體南東面（圖1）。

區域出露的地層從新至老有：第四系、白堊系、侏羅系及三疊系上統（圖1）。

第四系主要分布于石背河兩岸及山溝低洼地段，分布范圍較小，由黃灰色、褐紅色及土黃色砂、礫石及巖屑組成，厚度一般為1m～5m。

白堊系分為上統燈塔群下亞群和下統羊腦石群。前者小面積出露于本區南部復船嶂附近，主要巖性為紫紅色礫巖夾砂巖透鏡體，地層厚度30m～70m，與下伏地層呈不整合接觸。后者出露于本區南部復船嶂以南一帶，主要巖性：頂部為砂巖、泥質頁巖夾凝灰質粉砂巖、砂質泥巖；中部為紫色、黃色砂巖及長石石英砂巖；下部為紫紅色火山角礫巖、礫巖、砂巖夾凝灰巖。地層厚度180m～350m，與下伏地層呈不整合接觸。

侏羅系分為中統神石群和麻籠群以及下統將軍府段和上蘭坑段。神石群主要巖性為灰綠色、深綠色條帶狀泥質砂巖、砂質泥巖，灰白、黃灰色中細粒石英砂巖，地層厚度260m～450m；麻籠群主要巖性為灰白色、黃灰色中—粗粒石英砂巖，長石石英砂巖夾紫灰色凝灰巖、凝灰質砂巖，地層厚度200m～350m；將軍府段主要巖性為灰黑、灰白色石英砂巖，長石石英砂巖，粉砂巖與灰綠、灰黑色砂質泥巖、泥質頁巖互層，偶夾褐鐵礦扁豆體，地層厚度410m～580m；上蘭坑段主要巖性為灰白色石英砂巖，灰色含電氣石砂巖，紫色砂巖夾粉砂質泥巖。底部具基底式硅質礫巖；中上部常見有安山—輝綠質中基性次火山巖或淺成侵入巖，地層厚度130m～318m。

三疊系上統大頂群大面積出露于石背花崗巖體的周邊，分為大往段、群焦園段和大頂段。大往段主要巖性為灰綠、黑綠色泥巖，泥質頁巖，粉砂質頁巖夾中—細粒石英砂巖，綠泥石砂巖。本段賦存大往式鮞狀赤鐵礦、鮞綠泥石2層～5層，礦層與圍巖普遍含磷質，地層厚度180m～271m；群焦園段上部為灰綠、灰黑色粉砂質泥巖與泥頁巖互層，中部為灰黑色泥巖夾薄層粉砂巖，含碳質、凝灰質較多，下部為灰、淺灰色粉砂巖與砂質泥巖互層。地層厚度514m～890m；大頂段上部為灰色泥巖，粉砂巖夾透鏡狀鎂質碳酸鹽巖，泥質灰巖及薄層石英砂巖，局部見有玄武—安山巖夾層，本層普遍發生矽卡巖化、大理巖化，為大頂式鐵礦的主要賦存層位。中部為灰白色厚層石英砂巖夾薄層粉砂巖，砂質泥巖。下部為灰色、黃色泥質粉砂巖與石英砂巖互層夾薄層泥巖。本段中下部受低級變質作用，局部變為石英巖、角巖、板巖、變質砂質泥巖。地層厚度282m～530m。

圖1 廣東東源縣茅嶺鐵礦礦床區域地質圖[1]

Fig.1 Regional geological map of the Maoling iron deposit， Dongyuan County in Guangdong Province

礦區外圍斷裂、褶皺構造較發育（圖1）[1，2]。斷裂構造主要分布于礦區東部礦山頭到船底窩一帶以東地段，按斷裂的走向主要可分為NE、NW、近EW三組。NE向組主要分布于本區的南東部，以船底窩—鴨角坑斷裂為代表，該斷裂出露全長7.5km，區內出露長約4km，東西兩端分叉，為壓扭性逆斷層，總體走向N58°E，傾向NW，傾角70°左右，出露寬1m～4m，主要充填物為碎裂巖，糜棱巖及圍巖碎屑等。其下盤發育一組與其大致平行的張扭性正斷層，出露長1.5km～2.0km，寬5m～40m，主要充填物為中基性脈巖（閃長巖）。NW向組以巖鷹嘴斷裂為代表，為張性正斷層，主要充填物為閃長巖，其產狀形態變化較大，總體走向N17°W，出露長4.8km，出露寬10m～150m。近EW向組主要分布于嶺坳與深坑之間，以張性、張扭性正斷層為主。

褶皺構造位于石背穹窿構造的南東側。①石背穹窿：以石背花崗巖體為中心，形成軸線為N66°～75°E的背斜，背斜長約20km～22km，寬約12km～16km。穹窿中心部位的南東側形成一組近東西向的張性斷裂構造，北西側形成一組NEE向的小背斜、小向斜。鐵礦主要產于上述兩構造體系之間的巖體外接觸帶。②茅嶺背斜：軸線穿過茅嶺村，總體走向N68°E。背斜長約3km，寬約0.3km～1.0km，兩翼傾角10°～40°。其兩翼和核心均為三疊系上統大頂群大頂組地層組成。③爐形地向斜：位于爐形地514高地北東約0.5km以東，軸線走向N56°E。向斜長約2.0km，寬約0.2km～0.8km，其兩翼和核心均為三疊系上統大頂群園田段地層組成。④復船嶂—轎子頂向斜出露于本區的南部復船嶂—轎子頂一帶，軸線方向近南北，由白堊系燈塔群、羊石腦群地層組成。

本區燕山期巖漿活動強烈，受近東西向的基底斷裂控制[1]。北西部出露的巖漿巖為燕山旋回第三期的侵入體，屬石背巖體的一部分，巖性主要為似斑狀黑云母花崗巖。

2. 礦區地質特征

2.1 地層

礦區內出露地層簡單，只有第四系和三疊系上統大頂群大頂組（圖2）。

第四系沖積層分布于礦區北部溝谷低洼處，巖性為黃灰色、灰褐色砂、亞粘土、粘土、礫石等，厚度為1m～4m。

三疊系上統大頂群大頂組，根據巖性特征自上而下將其劃分為三個巖性段：

①第三巖性段出露于礦區的南部，是本區的主要含礦層。巖性為深灰色泥質鈣質粉砂巖、灰白色白云質泥灰巖、淡黃色石英砂巖。地層產狀：一般傾向155°～170°，傾角14°～25°。礦點附近地層產狀較緩，傾向162°～168°，傾角14°～17°。本段厚度大于100m，與第二巖性段呈整合接觸。②第二巖性段呈條帶狀出露于礦區中部，出露寬60m～150m，西寬東窄。地層產狀：西部傾向160°，傾角14°～18°，東部傾向252°，傾角23°～32°。主要巖性為灰白色中—粗粒石英砂巖，夾細粒石英砂巖，泥質砂巖，成互層狀產出，夾層厚度0.12m～15.0m。本段厚度29m～35m，與第一巖性段呈整合接觸。③第一巖性段出露于礦區的北部，出露寬24m～420m，呈NWW向展布。地層產狀：西側傾向163°，傾角13°～18°；東側傾向247°，傾角19°～26°。主要巖性為灰色、灰白色粉砂巖，夾薄層石英砂巖。石英砂巖風化后呈淡黃、褐黃、紫紅色。粉砂巖中石英含量80%左右，泥質膠結，泥質含量10%左右，見有少量絹云母。本段厚度105m～121m。與似斑狀黑云母花崗巖呈侵入接觸。

圖2 廣東東源縣茅嶺鐵礦礦床地質圖

Fig.2 Landform and geological map of the Maoling iron deposit， Dongyuan County in Guangdong Province

（1）構造

①褶皺構造：礦區位于石背穹窿構造的南東側，區內地層總體呈撓曲狀單斜結構。西部地層產狀：傾向155°～163°，傾角13°～18°；中部產狀：傾向180°，傾角18°～21°；東部產狀：傾向247°～252°，傾角20°～30°。

②斷裂構造：礦區內未見較大的斷裂構造，礦床附近南北向的節理裂隙較為發育，部分裂隙被石英細脈所充填。白色石英脈寬2cm～10cm，長1m～5m不等。石英脈產狀：傾向100°或240°，傾角63°～76°，沿走向及傾向其產狀及寬度變化較大，為張性、張扭性裂隙。

（2）巖漿巖

礦區北部有燕山三期侵入的似斑狀黑云母花崗巖出露，呈巖株狀產出，為石背巖體的一部分，與大頂組地層呈侵入接觸關系。

似斑狀黑云母花崗巖：灰白色、淺肉紅色，為粗粒、中粒似斑狀花崗巖。斑晶以鉀長石為主，自形板狀，粒徑6mm～12mm，含量8.55%左右?；|粒徑1mm～3.5mm，主要為石英（33%），他形等軸粒狀，有時呈鑲嵌狀集合體，個別包裹有蠕蟲狀綠泥石；鉀長石（39%）以顯微條紋微斜長石為主，次為顯微條紋正長石；斜長石（22%），板狀、寬板狀、聚片雙晶發育，主要為更長石；黑云母（5%），細片狀，有不同程度的綠泥石化，白云母化；副礦物（0.1%）為鋯石、磷灰石、磁鐵礦、滑石等，都以細微包體形式分布在黑云母中。

巖漿的侵入成巖過程所帶來的熱力、熱液使大頂組地層中的泥質灰巖、白云質泥灰巖發生變質作用，形成白云巖化、矽卡巖化、磁鐵礦化，為礦床的生成提供了必要條件及物質基礎。

3. 礦體地質特征

3.1 礦體規模、形態及產狀

①圈定礦體一個，大部分出露地表，分布于高程405m～432m之間。

礦體東西長150m；沿傾向延伸125m，厚度8m～26m。

②礦體在平面上呈似橢圓狀，在勘探剖面上呈上寬下窄的楔形。

③礦體呈似層狀產出，產狀：傾向164°～167°，傾角14°～16°；礦體頂界面較陡，傾角17°～21°，底界面較緩，傾角6°～14°；礦體自地表向深部有變緩的趨勢。

3.2 賦礦巖石（近礦圍巖）

①礦體賦存于三疊系上統大頂群大頂組第三巖性段（T3dd3）白云質泥灰巖底部的矽卡巖中。

②矽卡巖呈暗黃綠色、灰黃綠色，為花崗巖侵入體同白云質泥灰巖通過滲濾交代等變質作用而形成的巖石。組成矽卡巖的主要礦物為透輝石、次為符山石、蛇紋石、綠泥石、綠簾石、白云母、石英、方解石等。

③矽卡巖體受大頂組第三巖性段中的白云質泥灰巖控制，其頂板為白云質泥灰巖，底板為粉紅色泥質粉砂巖。

④工程控制的矽卡巖體長300m，分布高程398m～440m之間，沿傾向延伸150m，厚10m～28m。

⑤矽卡巖體在平面上呈條帶狀，在勘探剖面上呈上寬下窄的楔形。

⑥矽卡巖體呈似層狀產出，其產狀：傾向165°，傾角14°～16°。

⑦磁鐵礦呈浸染狀、星點狀、團塊狀、細脈狀、脈狀、似條帶狀不均勻分布于矽卡巖中，礦與非礦無明顯的界線，只能用取樣分析結果來確定礦與非礦界線。

4. 礦石特征

4.1 礦石的結構、構造

①礦石的結構以自形晶粒狀結構為主，次為半自形—它形晶粒狀結構、交代殘余結構。

②礦石的構造以致密塊狀構造為主，次為浸染狀、星點狀、細脈分散狀和似條帶狀構造。

4.2 礦石的礦物成分

根據野外觀察和鏡下鑒定，礦石中的礦物成分由金屬礦物和非金屬礦物組成。

金屬礦物主要為磁鐵礦，次為錫石、毒砂、褐鐵礦、白鎢礦、白鐵礦等。

非金屬礦物主要為透輝石，次為蛇紋石、符山石、石榴子石、綠泥石、綠簾石、白云母、石英、方解石等。

4.3 礦石的化學成分

礦石的化學成分見表1。

礦石中鐵主要賦存于磁鐵礦中。其次賦存于假象赤鐵礦、褐鐵礦、白鐵礦中，但所占的比例不大。

全礦全鐵平均品位42.44%，全鐵中可熔鐵占98%

有害雜質As、S、P含量在允許范圍內[3]。造渣組份：CaO+MgO/SiO2+Al2O3=0.37，小于0.5，屬酸性礦石。

4.4 礦石類型

①鐵礦石的自然類型

本礦床鐵礦石中的主要鐵礦物為磁鐵礦，主要脈石礦物為透輝石。礦石構造以致密塊狀為主。按組成礦石的主要鐵礦物分類，屬磁鐵礦石；按礦石中主要脈石礦物分類，屬透輝石鐵礦石；按礦石結構構造分為粉狀和致密塊狀鐵礦石。

②礦石的氧化程度

礦體裸露地表，各部位礦石的氧化程度不同，按TFe/FeO比值>3.5為氧化礦石，2.7～3.5為混合礦石，<2.7為原生礦石的要求，及對工程所揭示的礦石氧化程度觀察，全礦鐵礦石可分為氧化礦石、混合礦石及原生礦石三種。

A 氧化礦石：分布于礦體上部近地表部分，一般在地表以下2m～15m范圍內，厚度10m左右。風化強烈的礦石呈土狀，風化稍淺時礦石呈粉狀—碎塊狀，用鎬能挖動，錘擊之即松散呈土狀、粉狀、碎塊狀。

B 混合礦石：分布于氧化礦石下部，礦石呈塊狀、碎塊狀，為礦體中局部包含的富礦石，所占比例很小。

C 原生礦石：為礦體向傾向方向延伸，距地表垂深大于15m～20m部位，呈弱風化、微風化狀，新鮮或較新鮮的灰黑、暗黑色致密塊狀礦石，需爆破才能采出。

③ 礦石工業類型

礦體各塊段全鐵平均品位為41.32%～42.68%，全礦全鐵平均品位為42.44%，全鐵品位小于50%。礦石中主要鐵礦物為磁鐵礦，因此本礦床的礦石工業類型為需選鐵礦石。

5. 礦床成因

本區屬定南古陸的南西翼，早泥盆世以后，地殼運動使沉積環境發生變化，隨著地殼的緩慢下降，沉積了泥盆、石炭、二疊、三疊世的淺海相碎屑巖，碳酸鹽巖地層[4]。燕山運動，劇烈的構造運動導致大規模的巖漿侵入，晚侏羅世的燕山第三期的巖漿活動，侵位到三疊系上統大頂群大頂組地層上部，其帶來的熱力及熱液，使大頂組上部的鎂質碳酸鹽巖產生白云巖化、矽卡巖化、磁鐵礦化等，形成接觸交代—熱液鐵礦床。

參考文獻：

[1] 廣東省地礦局. 廣東省區域地質志 [M]. 北京： 地質出版社. 1988.

[2] 王瑞峰， 蔡會生， 李觀新. 廣東省連平縣大尖山鉛鋅礦區成礦構造初步研究 [J]. 廣東地質， 2004， 19（3）： 14-18.

[3] 陳國能， 曹建勁， 張珂. 原地重熔與元素地球化學場 [M]. 北京： 地質出版社. 1996.

[4] 廣東省地質勘查局. 中國主要成礦區（帶）研究報告（廣東省部分）[M].