福建馬坑鐵礦礦床成礦成巖淺析

石志華 錢鴻

摘 要：矽卡巖型鐵礦是一種重要的鐵礦類型，占我國已探明富鐵礦石的一半左右。福建省馬坑矽卡巖型磁鐵礦是我國華東地區最大的磁鐵礦床，本文結合前人文獻資料；分析礦石特征、圍巖蝕變、礦體構造背景等；對該礦石成礦演化模式作進一步整理研究，以對今后矽卡巖型鐵礦研究有一定參考意義。

關鍵詞：馬坑鐵礦；成礦成巖；矽卡巖型鐵礦

馬坑鐵礦是國內主要的富鐵礦床之一，是武夷山成礦帶上“馬坑式”鐵礦中最為典型的一個鐵礦床[1]。由于發現較早，前人對其研究程度相對較高，但就礦床成因問題一直沒有形成統一的認識，所以研究其成礦背景、控礦因素、礦床成因等對馬坑鐵礦的后續發展及在成礦帶中尋找“馬坑式”鐵礦有著指導作用，對當地依托馬坑鐵礦發展經濟有著重要意義。

地質概況

礦區位于華南大陸東南緣的武夷山造山帶，政和-大埔斷裂帶的西側，永梅凹陷帶的東南部。在地質演化歷史時期經歷過劇烈的地殼運動，構造活動頻繁，褶皺強烈，所以區內發育一系列性質不同的深大斷裂帶，它們對各個時期的沉積建造、巖漿活動、變質作用及成礦作用均有明顯的控制作用[2]。

區內斷裂十分發育，以近北東向、北西向及東西向斷裂構造為主，尤其以近北東向和東西向斷裂最為發育。各個方向斷裂相互交切，構成網格狀構造格局。此外，閩西南地區經厲了不同構造階段的演化，區內侵入巖分布廣泛，呈條帶狀展布，約占總面積的40%。

2礦床地質特征

2.1礦體形態產狀及規模

馬坑鐵礦床主礦體呈似層狀、透鏡狀賦存于上石炭統經畬組-下二疊統棲霞組大理巖與下石炭統林地組石英砂巖之間[3]。主礦體走向N48°E，與地層走向一致，傾向北西，礦體走向上延伸至少3. km，傾向上延伸0.62～1km，厚度不均，有的地段高達139m，礦體相對埋深80～600m，由南西至北東礦體埋深由深變淺。礦石類型主要以含石榴子石磁鐵礦和含石榴子石-透輝石磁鐵礦組成，另外有少量的硫化物礦石。礦石礦物主要為磁鐵礦，少量輝鉬礦、閃鋅礦、方鉛礦及黃鐵礦，脈石礦物主要為石榴子石、透輝石、鈣鐵輝石、鈣錳輝石、綠簾石及綠泥石，次為螢石、石英和方解石。

2.2礦石特征

該區域鐵礦礦石的金屬礦物成分相對比較單一，主要是以磁鐵礦為主，下面對該地區主要的礦石礦物類型特征進行分別分析：

首先是磁鐵礦，磁鐵礦金屬光澤比較明顯，主要呈現黑色和灰黑色，礦石鏡下主要呈現灰白色，同時和石英石以及碧玉共同存在的磁鐵礦大多數是他形細顆粒的致密巖塊，礦石顆粒粒徑基本上都在0.05mm以下，基本上都是以鑲嵌狀集合體為主分布在脈石中。該區域磁鐵礦脈石礦物主要有石英石、透閃石、鈣鐵榴石以及次透輝石等；其次是輝鉬礦，輝鉬礦整體粒徑比較小，通常都保持在0.05-0.1mm，礦石呈現淺灰色，主要是后期熱液疊加形成的礦物成分。

2.3圍巖蝕變與礦化階段

圍巖發育大量的矽卡巖化，根據矽卡巖礦物組合與礦化關系，可將礦化劃分為4個階段[4]：第一階段為無水矽卡巖階段，主要礦物為石榴子石、透輝石；第二階段為含水矽卡巖-磁鐵礦階段，主要礦物為綠簾石、綠泥石、陽起石及鈣鐵輝石、鈣錳輝石，這些礦物交代第一階段無水矽卡巖礦物，同時形成大量的磁鐵礦，為主要的礦化階段，該階段磁鐵礦主要以兩種形式產出：充填狀，多數磁鐵礦呈顆粒狀充填于石榴子石和透輝石顆粒間或沿石榴子石的生長帶分布或與鈣鐵輝石一起交代石榴子石；細脈狀，少數磁鐵礦呈細脈狀穿插石榴子石和透輝石；第三階段為硫化物階段，主要礦物為輝鉬礦、閃鋅礦、黃鐵礦、綠泥石、石英、螢石、方解石，交代第一階段和第二階段的矽卡巖礦物及磁鐵礦。在第三階段中，多數閃鋅礦、黃鐵礦等硫化物與石英、螢石、方解石及綠泥石一起共生，呈脈狀或浸染狀交代石榴子石、透輝石、鈣鐵輝石及磁鐵礦，也可見有少量石榴子石呈脈狀穿插磁鐵礦及鈣鐵輝石。另外，輝鉬礦多沿裂隙分布或充填交代于先期形成的矽卡巖或磁鐵礦粒間隙中。第四階段為無礦方解石脈、石英脈，穿插大理巖。

3成礦研究

3.1磁鐵礦礦化化機理

關于矽卡巖型鐵礦磁鐵礦化的機理，目前有以下幾類觀點：（1）流體混合作用導致磁鐵礦化形成；（2）流體沸騰作用導致磁鐵礦化形成；（3）流體先經歷混合再發生沸騰作用。與磁鐵礦共生的鈣鐵輝石中包裹體巖相學及顯微測溫結果表明馬坑鐵礦磁鐵礦化并不是由流體混合作用或流體先混合再沸騰引起。這里給出三條證據：（1）富氣相和含子晶包裹體具有一致的均一溫度（500～560℃）和相差很大的鹽度（分別為2.4～6.9 wt% NaCl equiv.和26.5～48. wt% NaCl equiv.）；（2）富氣相和含子晶包裹體同時出現在單顆粒鈣鐵輝石中；（3）富氣包裹體均一為氣相，而含子晶包裹體均一為液相。因此，這些證據表明在含水矽卡巖-磁鐵礦階段成礦流體發生沸騰作用，并且促使磁鐵礦沉淀。

3.2馬坑鐵礦礦化流體演化

在含水矽卡巖-磁鐵礦階段，馬坑鐵礦成礦流體形成于很高的溫度范圍（集中于500～560℃），該階段流體明顯發生沸騰作用[5]，造成兩端員組分流體的鹽度分別為26.5～48. wt% NaCl equiv.和2.4～6.9 wt% NaCl equiv.。此后，流體的溫度（集中于200～300℃）和鹽度（0～10 wt% NaCl equiv.）明顯降低，形成了晚期硫化物階段。馬坑鐵礦流體演化特征與世界其它典型的矽卡巖型鐵銅金礦床礦化流體有所差別，關于矽卡巖-磁鐵礦階段到硫化物階段礦化流體的演化，歸納起來有以下三種趨勢：（1）早階段磁鐵礦化流體為巖漿流體冷卻成的高鹽度流體，而流體沸騰作用出現在晚期硫化物階段；（2）兩階段礦化流體均發生流體沸騰作用；（3）兩階段礦化流體呈現流體混合趨勢。

4結論

馬坑鐵礦的成因一直以來存在著爭議，綜合來看，包括以下內容：1）馬坑鐵礦床具有層控特征，控礦層位主要為棲霞組碳酸鹽巖層，侵入體主要是大洋-莒舟花崗巖類與輝綠閃長巖類。矽卡巖礦物與礦化關系可分為無水矽卡巖階段、含水矽卡巖-磁鐵礦階段、硫化物階段及碳酸鹽巖階段等四個階段。3）鐵礦具有大量沉積礦床的特征。4）流體沸騰導致了馬坑鐵礦床磁鐵礦化的形成。5）馬坑鐵礦應屬于典型矽卡巖型鐵礦床，明顯不同于火山沉積型鐵礦床。

所以本文將共性的認識以成礦模型的形式表達出來，將馬坑鐵礦歸為層控矽卡巖的模型范疇。

參考文獻

[1]張振杰. 閩西南馬坑式鐵礦床成因研究及定量預測與評價[D]. 武漢：中國地質大學，2015.

[2]張承帥. 福建馬坑鐵礦床地質與地球化學[D]. 北京：中國地質大學（北京），2012.

[3]李林，倪培，楊玉龍等. 馬坑鐵鉬鉛鋅多金屬礦成礦流體演化及礦床成因類型[J]. 高校地質學報，2016，22（3）：401-412.

[4]康叢軒，宗雯，劉曉文. 福建馬坑矽卡巖型鐵礦床成礦模式[J]. 有色金屬（礦山部分），2013，65（2）：44-49.

[5]王森，張達，宇騰達等. 福建馬坑式鐵礦找礦地質模型[J]. 礦物學報，2015，（1）：66-67.

作者簡介

石志華（1995—），男，漢族，福建武平人，在讀碩士，成都理工大學，礦物、巖石、礦床及地質找礦方向。

（作者單位：成都理工大學地球科學院）