吉林省柳河縣野豬溝鐵礦地質特征及成礦模式探討

趙久悅，王澤明，曹 健，李先先

1.吉林省第四地質調查所，吉林 通化 134000；2.吉林省地質礦產勘查開發局，吉林 長春 130061

0 引言

野豬溝鐵礦位于吉林省柳河縣，行政區劃隸屬吉林省柳河縣安口鎮，礦區地處長白山系龍崗山脈西南部的北側支脈地帶。

野豬溝鐵礦賦存于太古宙表殼巖中，屬穩定陸塊區太古宙海相火山噴流—沉積變質作用產物。變質表殼巖系長期以來被認為屬于“龍崗復背斜”核部太古宙地質體，系前人按傳統變質地層觀建立的新太古界龍崗巖群。由于多期構造運動疊加改造，礦區構造特征復雜。本文通過地質特征研究，探討該礦床成礦模式。

1 區域地質背景

本區大地構造位置處于華北板塊(Ⅰ級)、膠遼陸塊(Ⅱ級)、龍崗古陸塊(Ⅲ級)[1]西南端。

地層主要為華北板塊內新太古代克拉通基底深變質火山-沉積巖系、新元古代—古生代蓋層沉積巖系以及中—新生代火山斷陷盆地的未變質火山-沉積巖系。

區域上出露基底地層為新太古代表殼巖，巖石組合以斜長角閃巖、角閃斜長變粒巖為主，次為黑云變粒巖、淺粒巖類及磁鐵石英巖。巖石被新太古代巖漿巖侵位，呈孤島狀、不規則狀殘留體形式殘存于廣泛分布的太古代(變質)深成侵入巖中[2]。

區內所見斷裂構造以北東向最為發育，其它方向斷裂規模較小。北東向斷裂形成時間較早，斷裂性質多為先張后壓，并具長期活動特點。

區內巖漿巖可分為新太古代遷西期前川變基性巖，阜平期Ⅰ幕英云閃長巖(變質后形成英云閃長質片麻巖)和阜平期Ⅱ幕奧長花崗巖(變質后形成奧長花崗質片麻巖)、輝長巖(變質后形成斜長角閃巖)；古元古代五臺期德興屯變二長花崗巖、三岔河變鉀長花崗巖、老嶺巖墻(變質輝綠巖)；中生代燕山期輝綠玢巖脈、閃長巖脈和白堊紀金家屯多斑安山巖等(圖1)。

圖1 吉林省柳河縣野豬溝鐵礦區域地質簡圖Fig.1 Regional geologic sketch of Yezhugou iron mine in Liuhe County,Jilin Province1.第四系；2.Ⅰ級階地；3.小南溝組；4.亨通山組；5.大沙灘組；6.侯家屯組；7.表殼巖組合；8.英云閃長巖；9.奧長花崗巖；10.磁鐵礦；11.實測斷層；12.地質界線；13.角度不整合界線；14. 礦區位置及范圍

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區內地層出露單一，主要為新太古代表殼巖(Aray)，為重要含礦地質體。

該巖石組合以斜長角閃巖、斜長角閃變粒巖為主，次為黑云變粒巖、淺粒巖、磁鐵石英巖。其原巖為基性至中基性火山巖及鐵硅質沉積巖類。

2.2 構造

礦區內主要發育一條北西向脆性斷裂構造(F201)，分布于礦區中西部，延長大約3.3 km，寬0.3～1.5 m不等，北西走向，傾向238°,傾角60°～65°。該斷裂性質為張扭性，形成時間較晚，對礦體無直接影響。

2.3 巖漿巖

礦區內巖漿巖主要有新太古代英云閃長巖、奧長花崗巖、南岔巖墻(Arn)(斜長角閃巖)和中生代燕山期輝綠玢巖。

英云閃長巖和奧長花崗巖主要為變質深成侵入巖(TTG巖系)，呈巖基狀產出，與前述特征一致。

阜平期Ⅱ幕南岔巖墻(Arn)巖性為斜長角閃巖(變質輝長巖)多呈巖墻狀截切了英云閃長巖(英云閃長質片麻巖)，現巖貌特征表現為斜長角閃巖，局部出現變余輝長巖。

中生代燕山期巖漿巖主要為輝綠玢巖，其展布方向為北東向，呈脈狀產出，一般長幾百米至數百米，寬幾米至數十米，多沿構造裂隙充填。

2.4 礦體特征

野豬溝鐵礦共發現 11 個礦組，具有工業價值的鐵礦體29條。礦體賦存于斜長角閃巖夾黑云變粒巖、石英巖中，平行疊置產出，成群出現。礦體形態較簡單，呈單斜似層狀，產狀穩定，在單斜層面上稍有波動。礦體以地表出露型為主，個別為半隱伏型及隱伏型，說明成礦后期剝蝕強烈。

其中 1 礦組的1-4號礦體為主礦體，地表沿走向控制工程間距為 25～110 m；深部沿走向控制工程間距為 72～ 124 m，沿傾向控制工程間距為 112～180 m。礦體走向最大長度645 m，傾向最大延深 496 m，賦存標高 692～289 m，埋藏深度 0～403 m；礦體形態較簡單，呈單斜似層狀產出，膨大縮小和分枝可見，產狀穩定，走向 110°～121°，傾向南西，傾角 34°～60°。礦體最大厚度14.32 m，最小厚度1.02 m，平均厚度 4.98 m，厚度變化系數為 87.01%，厚度變化中等；全鐵最高品位35.95%，最低品位22.40%，平均品位 28.51%，品位變化系數為 14.01%，品位分布均勻。

其它礦體呈似層狀、 透鏡狀，具體特征見表1(1)李鑄泰，李先先,等. 吉林省柳河縣野豬溝鐵礦普查報告[R]. 2018.。

表1 野豬溝鐵礦其它礦體特征一覽表Table 1 Characteristics of other ore bodies in Yezhugou iron mine

礦石均具有粒狀變晶結構、交代結構和包含結構，構造特征以條帶、條紋狀和浸染狀為主(圖2)，其中條帶、條紋狀構造由暗色礦物磁鐵礦、輝石、角閃石集合體與淺色礦物石英集合體呈平行或近于平行相間排列構成(2)李鑄泰，李先先,等. 吉林省柳河縣野豬溝鐵礦普查報告[R]. 2018.。

圖2 礦石照片Fig.2 Photos of ore自形晶—半自形晶黃鐵礦(Py)連生磁鐵礦(Mag)已蝕變為褐鐵礦(Li)中間殘留黃鐵礦

礦體直接圍巖主要為斜長角閃巖、黑云角閃片麻巖和黑云變粒巖。圍巖與礦體間為整合接觸，界線清楚。礦體產狀與圍巖片麻理基本一致。值得注意的是，局部地段礦體直接圍巖為奧長花崗巖或英云閃長巖，根據前人的研究成果可以解釋為早期受變質硅鐵建造(礦體)被奧長花崗巖和英云閃長巖侵入破壞，礦體與其直接接觸。

3 成礦模式

3.1 礦床成因討論

采自野豬溝鐵礦礦石全分析樣品，SiO2質量分數在42%～46.86%之間，平均值為44.43%；Fe2O3質量分數在21.70%～33.94%之間，平均值為28.13%，SiO2和Fe2O3質量分數之和占主量元素總量的66.92%～75.94%。此外，樣品的Al2O3質量分數介于2.30%～3.50%，平均值為2.90%；MgO質量分數在1.80%～2.50%之間，平均值為2.11%；CaO質量分數介于2.05%～2.20%，平均值為2.12%。樣品其他氧化物組分含量均很低，說明了大陸碎屑物質加入極少。礦石化學全分析結果詳見表2(3)李鑄泰，李先先,等. 吉林省柳河縣野豬溝鐵礦普查報告[R]. 2018.。

表2 礦石化學全分析結果表Table 2 Results of complete chemical analysis of ores %

(1)從巖石組合觀察，礦體賦存于斜長角閃巖夾黑云變粒巖、石英巖中,嚴格受層位控制。其原巖應是以基性—中基性火山噴發的玄武質巖—安山質巖為主，中酸性巖次之的火山巖系，其中夾有泥砂質巖和多層含鐵硅質巖，產出環境應為海底火山噴發及沉積作用形成的火山沉積建造，后經區域變質作用形成鐵礦床。

(2)礦體具有一定層位，多層成層平行分布，與圍巖呈整合接觸，界線清楚，礦石條帶、條紋與圍巖片理、片麻理產狀一致，這反映了礦床成因本質性的特征，目前所見礦體未發現鐵礦交代圍巖和穿插圍巖的現象，說明其與圍巖經歷了長期相同的變形變質作用過程。

(3)礦石類型簡單均為磁鐵礦石，礦物成分基本相同，主要由磁鐵礦、石英及角閃石、輝石組成。SiO2質量分數 42.00%～53.26%，S、P 含量很低。

(4)礦體及圍巖中有時夾有石英巖薄層，界線清晰，礦體圍巖主要為角閃質巖石，反映了原巖水下沉積特點。

根據上述特征，認為該礦床成因屬于海底火山噴發—沉積變質鐵礦，即受變質鐵硅建造礦床。

3.2 控礦因素討論

3.2.1 地層控礦

野豬溝鐵礦賦存在太古宙鞍山群楊家店組中，嚴格受層位控制，鐵礦石主要類型為磁鐵礦型，其次為角閃石英磁鐵礦型，它們呈厚度不等的透鏡狀、條帶狀、鉤狀斷續分布在斜長角閃類巖石中。原巖為一套中基性-超基性火山巖-沉積巖，火山巖含鐵、金較多，又經區域中級以上變質作用，使其原巖中鐵質變質分異、遷移、富集成礦。

3.2.2 構造控礦

斷裂構造對區內鐵礦的就位起到破壞性作用，造成礦體的不連續性。深大斷裂為巖漿活動提供上升通道，巖漿侵位造成礦體被吞噬。

3.2.3 巖漿活動控礦

野豬溝鐵礦巖漿巖以新太古代晚期奧長花崗巖-英云閃長巖為主，其次是少量印支—燕山期輝綠玢巖脈，對鐵礦影響不大。

綜上所述，野豬溝鐵礦成礦期為新太古代，沉積之后經歷了長期、多期次復雜的變質變形改造作用。沉積期形成含礦地質體，成礦物質主要來源于此階段；變質變形期是成礦的重要時期，對成礦作用貢獻巨大。變質程度的升高使礦物粒度變粗，但物質組分分異不明顯。褶皺構造控制了礦體形態，使成礦物質向核部塑流集中成礦，褶皺樞紐空間有利于熱液活動改造成礦[3]。

在區域變質作用發展到一定階段，發生了強烈混合巖化和花崗質巖侵位，使變質變形作用形成的含礦表殼巖體以浮島狀分布于花崗質巖-深成侵入巖中(李厚民等，2012)[4]。

進入變質變形階段，該類礦床受構造尤其是褶皺構造控制，其在變質過程中易發生塑性流變及疊加流重力作用，在向斜軸部形成厚大礦體。成礦后又經歷多期構造改變產生疊加褶皺，使礦體原有產狀發生強烈改造，形成今天我們所看到的空間形態(圖3)(4)陳爾臻，彭玉鯨，韓 雪，等. 中國主要成礦區(帶)研究(吉林省部分)[R].2001.。

圖3 野豬溝鐵礦成礦模式圖Fig.3 Metallogenic model of Yezhugou iron deposit1.中基性火山巖；2.碎屑巖；3.斜長角閃巖類；4.礦體