查岗诺尔式铁矿床成矿模式

作者&投稿:查彭 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
大西沟式铁矿床成矿模式~

一、矿床概况
大西沟铁矿位于陕西省柞水县,属海相沉积型铁矿床,查明资源储储量为3.52亿吨,铜资源储量14050 t,平均品位TFe28.01 %、Cu0.614%,属大型铁矿床。
二、矿床地质特征
(一)矿区地质
大西沟铁矿区地质图如图7-9所示。

图7-9 柞水县大西沟铁矿地质图

1.地层
矿区出露地层为中泥盆统青石垭组海相粘土质碎屑-碳酸盐岩含铁建造,具明显的复理石韵律特征。含矿岩系总厚度500 m左右,岩性以千枚岩为主,次为变质砂岩和碳酸盐岩夹硅质、砂质板岩。由老至新可分为3层:下部为钙质绢云母千枚岩及泥灰岩;中部为菱铁矿矿层,由条带状菱铁绢云千枚岩夹菱铁矿矿层组成;上部为磁铁矿、重晶石含矿层,主要为磁铁重晶石绢云千枚岩、磁铁重晶石岩、绢云千枚岩及少量菱铁绢云千枚岩。
含矿岩系具如下特征:(1)原岩为一套粘土质和碳酸盐类沉积岩,其上、下层主要为细屑-粘土质沉积岩。上部含炭质较高,普遍含铁的硫化物和硫酸钡,底部还见微量铅、锌硫化物及鲕状绿泥石等,铁的碳酸盐矿物少见;中部主要是粘土质岩石和菱铁矿。(2)岩相变化急剧,总体是中段以粘土质岩石和铁碳酸盐为主,东、西两侧粘土质岩石和铁质渐减,钙镁质岩石增多,菱铁矿层随之变薄至尖灭,沿倾向钙、镁质岩石明显增加,粘土质岩石减少,菱铁矿随之尖灭。(3)岩石具有明显的复理石韵律,主要由泥质、碳酸盐类沉积或钙质与铁白云质组成,韵律层厚数厘米至十余厘米。(4)含矿岩系中部厚,两侧变薄。
2.构造
矿区地处文公庙向斜南翼,基本构造形态为单斜层,走向280°~320°,倾向NE,倾角20°~45°。矿区中段见有一对平缓、不协调的向斜和背斜构造,波及深度不大,仅见于含矿层的中、上部地层。
断层不甚发育,有NW、NNE和近SN向3组。以NW向的斜正断层或斜逆断层为主,对矿体有破坏作用,断层走向295°~335°,倾向SW或NE,倾角60°~80°,垂直断距数米至30 m,水平断距数米至17 m,破碎带宽0.5~80 m。
3.岩浆岩
岩浆活动微弱,主要有煌斑岩脉,局部见二长岩和石英钠长岩细脉。煌斑岩多沿近SN向(倾向E)和NNE向(倾向NW)断裂充填,倾角一般大于70°,部分沿层理或片理充填,长度多在100 m以上,个别达1000 m以上,厚度1~2 m。
(二)矿体特征
矿体剖面如图7-10所示。已圈定和探明铁矿体17个,重晶石矿体5个,铜矿体2个。按铁矿体形态、产状和矿物共生组合关系可分为:层状菱铁矿矿体、层状重晶石磁铁矿矿体和脉状磁铁矿矿体,以前者为主,其储量占全区总储量的99%。

图7-10 柞水县大西沟铁矿区58号勘探线剖面图

层状菱铁矿矿体主要产于含矿岩系中部层位,延伸较稳定,产状与围岩一致,二者呈渐变过渡关系。有6、7号主矿体及8、9、25、27、32等小矿体,其中,6号矿体长1850 m,最大斜深1375 m,最大厚度133.20 m,平均26.82 m;7号矿体长2000 m,最大斜深870 m,最大厚度181.38 m,平均51.40 m。
层状重晶石磁铁矿矿体(10、11、14、17号等矿体),产于含矿岩系上部磁铁重晶石绢云千枚岩中,产状与围岩一致,二者呈渐变过渡关系。矿体长200~500 m,斜深100~400 m,厚度3.50~24.12 m。
脉状磁铁矿矿体(20、18、12、1号等矿体),产于断层裂隙中,个别沿片理产出,矿体走向120°~160°,个别为243°,倾向NE,倾角25°~50°。呈脉状或细脉带产出,与围岩界限明显,个别呈渐变过渡关系,近矿围岩常发育绿泥石化。矿体长80~400 m,最大斜深330 m,—般几十米至100 m,厚度1.46~24.90 m。
(三)矿石特征
金属矿物主要为菱铁矿(占铁矿物总量的70%~75%),次为磁铁矿,常见穆磁铁矿、镜铁矿、黄铁矿、褐铁矿。另有微量黄铜矿、方铅矿、磁黄铁矿、毒砂、锆石、孔雀石、蓝铜矿、辉铜矿、胆矾、黄钾铁矾、叶绿矾、斜方铁矾、假像赤铁矿等。脉石矿物主要为绢云母和石英,次为重晶石、鳞绿泥石、铁白云石、黑云母以及少量方解石、鲕状绿泥石、蠕绿泥石、钡冰长石、钠长石、电气石、叶蜡石、高岭石等。
矿石结构以变余砂状、鳞片状花岗变晶结构和变余砂状花岗变晶结构为主,另有斑状变晶、变嵌晶(筛状)等结构。矿石构造以条带状为主,其次为致密块状和浸染状,另有少量片麻状、块-团块状等构造。氧化矿石有网状、树枝状、皮壳状和环带状等构造。
根据矿石结构、构造和矿物共生组合,可分为:条带状菱铁矿矿石,分布广泛,约占总资源储量的40%,是组成层状菱铁矿矿体的主要矿石类型;块状菱铁矿矿石,约占总资源储量的15%~20%,主要分布于7号矿体中部和6号矿体深部厚度膨大的部位;浸染-条带状磁铁矿菱铁矿矿石,约占总资源储量的30%~50%,主要分布于6、7、9、14号矿体,分布不均匀,地表比深部多,东部比西部多;浸染状磁铁矿矿石,约占总资源储量的7%,主要分布于10、11、14号矿体,偶见于6、7号矿体浅部;块状-团块状磁铁矿矿石,主要分布于1、12、18、20号脉状磁铁矿矿体,在6、7号层状菱铁矿矿体中也常见,但量很少。
绿泥石化见于磁铁矿脉周围。
铁矿石平均品位TFe28.01%。其他组分有:S1.45%,P0.04%,CaO0.88%,MgO2.37%,Al2O337.88%,SiO229.93%,BaSO41.26%。(CaO+MgO)/(Al2O3+SiO2)=0.06~0.14,属酸性矿石。
伴生铜矿体(B7、B4及两个表外小矿体B5、B8)呈似层状产于7号铁矿体顶板围岩或7号矿体中,与围岩呈整合接触。矿体长70~400 m,厚3.96~8.11 m。矿石类型以含铜磁铁重晶石岩为主,矿石矿物以黄铜矿为主,另有少量黝铜矿、蓝铜矿、辉铜矿和闪锌矿等。矿石铜品位0.29%~1.049%,平均0.61%;铜矿石含银2.97~26.28g/t,平均9.33g/t;伴生重晶石含量较高,BaSO4在40%以上,平均42.44%。均可综合回收利用。
伴生重晶石矿体(B1 、B17及3个小矿体)呈层状产于B7号铜矿体上盘磁铁重晶石绢云千枚岩中,与围岩呈整合接触。矿体长200~380 m,延深400~450 m,厚度3.90~39.10 m。矿石中含BaSO410.60%~71.14%,平均41.17%;TFe7.15%~30.12%,平均15.81%,可综合回收。
三、矿床成因及成矿模式
中泥盆世时期,柞水-山阳一带为一裂陷半封闭的沉积海槽。青石垭期,由于盆地南北两侧断裂的继承性活动,海盆长期持续振荡式下沉。沉积了巨厚的类复理式建造,沉积环境相对稳定,有利于来自陆源物质的分解和缓慢聚集。而与此同时可能还有部分富含成矿物质的气液通过海底的同生断裂,以喷流(溢)方式进入海盆洼地的底部形成富含金属组分(铅锌铜银)的卤水池,并在不同的部位和成矿物理化学条件的有序变化中分别沉积成矿。其成矿过程大致为:在菱铁沉积阶段,介质中(海水)特别富铁,并有铜铅锌银钡等元素共存,在弱碱性条件下,CO2与Fe+结合形成Fe(HCO3)2重碳酸盐,并向海水深处聚集,在还原环境中分解为菱铁矿沉积下来,形成菱铁矿层。随着菱铁矿的沉积,海水中铁质成分和CO2大大减少,而铅锌银等元系相对富集,当介质转变为中性-弱碱性还原环境时,它们便和海水中的硫结合成硫化物沉淀下来。其后,由于海水中Ba、Cu等元素相对富集,介质也由弱碱性转变为弱酸性以及由于海水变浅,海水中氧含量增加形成重晶石-含铜磁铁矿层,至此,整个矿床的沉积过程完成。综合矿床的地质特征考虑矿床中硅质岩、重晶石岩等特殊岩类的存在,认为矿床属于产于海相复理建造中与化学沉积-海底喷气作用有关的铁-多金属矿床。
矿床形成之后曾受到区域变质作用,特别是印支期板块碰撞造山作用的影响,产生了元素的局部富集、重组,形成了后期似脉状磁铁矿矿体。其成矿模式见图7-11。

图7-11 大西沟铁矿成矿模式图

我国重点金属成矿区带中有3个成矿带分布在新疆地区。北部是阿尔泰成矿带,包括阿尔泰山区和准噶尔北缘及西北缘一带,属西伯利亚板块阿尔泰陆缘活动带和哈萨克斯坦板块准噶尔微板块区;已划分8个重点成矿远景区,力争成为我国重要铜、镍、铅、锌和黄金基地;已探明有资源储量的铜、铁、铬、金等矿种49种,大中型矿近100处,只铁矿一种就达2亿t。中部是天山成矿带,位于中亚腹地,是古亚洲成矿域的重要组成部分,包括18个成矿远景区;已发现各类矿种136种,主要有铜、镍、金等金属矿,而铁矿被列为主攻矿种之一。南部是西昆仑-阿尔金成矿带,位于古亚洲成矿域与特提斯-喜马拉雅构造域重叠处,包括11个Ⅳ级成矿远景区;主攻铜、铅锌、铁、钨等矿,只铁矿一种其预期新增资源储量为4亿t。
这一广大区域恶劣的自然地理环境和野外工作条件制约着物化探方法技术有效运用。这里有2个不利条件和1个有利条件:①海拔高(3500~6000m)、高差大(千米以上),地质构造复杂、高寒区、地形切割强烈,地面物化探方法无法进行;②根据现有规范规定,“航磁飞行高度一般不大于线距的一半”,可见该类地区为1∶5万航磁禁区;③地质成矿条件十分优越,区域航磁异常明显,寻找大中型金属矿具备良好前提,备受国内主管部门和找矿人的高度重视。当前,新疆的深部找矿正从区域展开转向条件较合适,但仍属高寒山区的中低山地区(西天山、昆仑-阿尔金等)进行综合找矿。
在这种情况下,新疆地矿局和中国国土资源航空物探遥感中心有关专家在大量典型矿床模型磁测正演模拟的基础上,选择典型矿床开展了不同飞行高度的对比飞行。结果显示,在较高飞行高度条件下异常重现性较好。在当前航空磁测仪器精度、补偿技术、定位精度极大提高的基础上,高寒山区1∶5万高精度航磁将提供重要的信息。从2007~2010年新疆维吾尔自治区财政专项资金投资,选择西天山阿吾拉勒、喀喇昆仑、西昆仑、阿尔金—祁曼塔格等不同地貌景观、不同成矿地质背景和地球物理条件区开展了1∶5万航磁测量,累计完成面积110000km2,获得了丰富的异常信息,区域异常得到有效分解,在多个项目中实现了“当年飞行、当年查证、当年见矿”的找矿成果。
一、典型矿床对比试验
分别选择西天山查岗诺尔大型以上火山沉积型铁矿、祁漫塔格迪木那里克大型沉积变质型铁矿、蟠龙峰矽卡岩型铁铜多金属矿点开展了不同高度的对比飞行测量。结果显示(图2-3-1),在小于800m飞行高度条件下,航磁对于一定埋深大中型磁性矿产和磁性地质体具有较好的反映能力。
(一)查岗诺尔铁矿
查岗诺尔铁矿位于西天山西段阿吾拉勒晚古生代裂谷带中,含矿岩为石炭系一套火山碎屑岩建造。矿区地表圈定11个铁矿体,铁矿层底部常见铜矿化。FeI主矿体长2835m,厚41~120m,控制最大斜深320m,全铁品位30%~35%,属海相火山岩型沉积矿床。
在查岗诺尔铁矿进行了400m(可控最低飞行高度)、600m(安全飞行高度)、800m、1000m、1200m、1500m6个不同高度的试飞,剖面方位接近矿体走向(图2-3-1)。结果显示不同飞行高度异常区背景平稳,局部异常明显,具有南西正、北东负的特点,具体指标见表2-3-1。异常强度随航高逐渐降低,其中从地表到400m高度衰减最快,从大于10000nT衰减至950nT,而从400m到800m仅衰减42%;从400m到800m零值点宽度从3500m增加至3750m、半极值点宽度从1150m增加至1500m。结合其他地区定量模拟结果,对于大型及以上铁矿,飞行高度800~1000m、顶面埋深400m条件下具有可分辨的磁异常。

表2-3-1 查岗诺尔铁矿不同高度试验曲线对比表


续表


图2-3-1 查岗诺尔铁矿不同飞行高度航磁对比曲线

(二)迪木那里克铁矿
迪木那里克铁矿位于西昆仑地区、塔里木板块塔里木南缘活动带祁曼塔格复合沟弧带,主要出露地层为中—上奥陶统滩涧山群,为一套浅变质的碎屑岩、泥质岩及少量火山岩,是沉积变质型铁矿的含矿岩系。地表圈出37个矿体,Fe36、Fe37为主要矿体。其中Fe37号矿体已控制长度2200m,宽度6~100m,累计视厚度18.5~59m,品位全铁含量25.3%~39.18%,主矿体控制斜深90~450m。
地面磁异常发育,为北西—南东走向,长约4000m,宽约100~500m,最高强度10000nT以上。在该矿区垂直矿体走向进行了500m、700m、900m、1200m四个不同高度的试验(图2-3-2)。局部异常清晰,背景稳定,为以正磁异常为主体的正负伴生异常。500m飞行高度时强度为210nT,逐渐降低为170nT、120nT、100nT,异常宽度没有随飞行高度加大而明显增加。
(三)蟠龙峰铁多金属矿
蟠龙峰铁多金属矿床位于迪木那里克铁矿东南,赋矿地层为古元古界白沙河组,岩性为黑云母斜长片麻岩、黑云母斜长角闪片岩夹石英岩及大理岩,其原岩为泥砂质沉积碎屑岩+基性火山岩+碳酸盐岩建造。蟠龙峰铁矿含矿带共分为西段、中段、北段、东北段、伊阡巴达段等5个铁矿化带(段),其中西段铁矿化带(即试验区)近东西长460m,宽30~120m,主要分布在二长花岗岩与大理岩、片麻岩的外接触带中。规模属于矿点。
1∶2.5万地面磁测在蟠龙峰铁矿区圈出零星局部异常共8个。局部磁异常反映为曲线尖锐、窄而变化大,连续性差,规模一般在100m以内,强度最高达10000nT以上。磁异常与铁矿及矽卡岩化有关。经400m、650m、800m3个不同高度的对比飞行,400m高度异常清晰,3个叠加异常特征明显,最高强度180nT;650m、800m异常形态相似,属于叠加程度高的低缓异常,可以识别(图2-3-3)。该异常与含矿地质体及接触交代的矿化蚀变带有关。
二、方法技术运用
(一)主要技术措施与异常分解
新疆高山区1∶5万航磁工作由中国国土资源航空物探遥感中心承担,采用安Ⅱ飞机大致随地形起伏的方式飞行,配备HC-2000光泵磁力仪、SC1软补偿及收录仪一体机、GG24双星座GPS导航仪、BG3.0高度计等观测系统。针对地形地貌特点和成矿有利部位对飞行方案(尤其是飞行方向)进行优化,线距500m,采样率10次/s,磁测总精度优于±3.0nT,定位精度优于10m。

图2-3-2 迪木那里克铁矿不同飞行高度航磁对比曲线

飞行高度是制约高寒山区1∶5万航磁推广的主要因素。在结合工作区地貌因素和根据飞机安全飞行高度的试验成果的基础上,采用专门软件在数字地形图上进行飞行高度设计的技术措施。4个测区平均飞行高度639~756m,最高飞行高度超过1200m,其中低于800m的测点比例为74%~86%。航磁成果显示,背景磁场干净,区域磁场特征明显,局部异常分解较好,已知铁矿及中基性—超基性火山岩等引起的局部异常清晰,对1∶100万航磁异常进行了细致分解,异常与已知磁性地质体空间对应性好。各测区地貌条件与飞行高度、异常分解能力见表2-3-2。

表2-3-2 4个航磁勘查区异常分解结果表

(二)应用成果简介
1.阿吾拉勒铁矿成矿带
工作区位于西天山阿吾拉勒成矿带式可布台铁矿东—备战铁矿一带,20世纪70~80年代发现了查岗诺尔、备战等铁矿床 ( 点) ,但尚未成为新疆主攻铁矿带。进入 21 世纪,经初步普详查结果,查岗诺尔、智博冰川、备战铁矿均在大型以上,松湖铁矿在中型以上,属火山岩型。全区共选编航磁异常 474 处,其中新编号异常占 96. 2% ( 456 处) 。通过综合分析解释,其中有 10 处异常由已知查岗诺尔、智博冰川、备战、松湖等铁矿 ( 点) 引起,异常幅值大、梯度陡,并且吻合很好,显示良好的找矿前景。经异常查证新发现了敦德、尼新塔格、松湖南等中型以上远景的铁矿。至此该成矿带现已是新疆铁矿资源量最大的成矿带。
其中,查岗诺尔局部异常明显,为高磁背景中的尖峰异常,走向近东西向,剖面曲线对称,异 常 长 度 1. 6km,宽 度 1. 3km、强 度1215nT。高磁背景场与中基性火山岩有关,此局部异常则与已知查岗诺尔铁矿对应良好( 图 2 -3 -4) 。
2. 赞坎 - 苏巴什铁矿成矿带
工作区位于喀喇昆仑,是 21 世纪随着区域地质矿产调查和矿产评价,航磁发现和发展的、具有突出找矿前景的重要铁矿带,现有赞坎、老并、叶里克中型以上远景的铁矿,属沉积变质型铁矿。全区筛选航磁局部异常 373 处,其中新编航磁异常 362 处。其中 8 处异常由赞坎、老并等已知磁铁矿引起,赞坎东、叶里克、塔瞎尔等 6 处异常经过地面初步查证由磁铁矿引起。该区航磁成果进一步奠定了赞坎 - 苏巴什沉积变质型铁矿带的重要地位。
其中,赞坎铁矿位于塔什库尔干地块,出露古元古界布伦阔勒群 ( Pt1B ) 中 深 变 质 岩 系( 图 2 - 3 - 5c) ,也是铁矿的赋矿岩系。区内圈定 3 个铁矿化层、18 个矿体,其中 M1 矿体长度3600m,控制斜深 200 ~ 400m,单工程内矿体厚度 4. 28m,平均品位 TFe29. 5% ,属火山沉积变质型铁矿。在航磁 ΔT 剖面平面图上 ( 图 2 -3 -5a) ,该处反映为 2 个尖峰状强磁异常; 在航磁 ΔT 等值线平面图上 ( 图 2 -3 -5b) ,反映为两个长轴为北西西走向的椭圆形异常,北侧有明显的负值伴生( 图 2 - 3 - 5b) 。其中新 C - 2008 - 1258 号异常极大值点位于海拔 4250m 的山谷中,飞行高度 900m,异常强度为 615nT; 新 C -2008 -1259 号异常极大值点位于海拔 4980m 的山顶,飞行高度低于 400m,异常强度达 1444nT。在赞坎铁矿上异常明显,同时该结果显示在已控制的铁矿东部尚有良好的找矿前景,经 2008 年查证发现了新的矿体。

图 2 -3 -3 盘龙峰铁矿不同飞行高度航磁对比曲线

三、结论与建议
1) 1∶ 5 万航磁在高寒深切割山区较大飞行高度条件下采用现有方法技术有效,性价比高,成本上航磁是同比例尺地面磁法的 40% ~ 65%,且航磁受地形干扰小、测点密度高 ( 航磁点距相当于10 ~ 15m,地面磁测一般在 100m 或以上) ,资料完整、系统。建议将平均飞行高度小于 800 ~ 1000m的中高山区 1∶ 5 万航磁作为国家基础地质填图的组成部分,统一部署,分期实施。当前首先从高磁场区、变化磁场区及重要成矿带 ( 如新疆西天山地区、昆仑 - 阿尔金地区) 开始,逐步推广。

图 2 -3 -4 查岗诺尔铁矿航磁异常综合图


图 2 -3 -5 赞坎磁铁矿综合平面图

2) 航磁异常筛选和查证是深化航磁异常认识的关键过程,采用地质、磁法、化探和其他针对性强的有效方法组合是取得找矿突破的关键。航空物探与地面物探、物探与地质结合和加大查证工作量是深化异常、开发异常的不二法宝。
3) 为了保证取得独特的地质效果,需要对飞行区进行前期成矿预测和靶区优选。对重要找矿靶区采用特殊的飞行方案 ( 如多剖面套飞或斜交飞行) 以达到降低飞行高度突出异常的目的。为此,在技术设计中专门要求经费预算中需要增加特别飞行费用。
4) 鉴于在较高飞行高度条件下所获得的磁场异常强度变低、范围略有加大,异常识别难度加大的情况下,需要进一步建立在不同地质环境下异常识别准则,研发中高山区专用数据处理软件,尤其突出向下延拓、弱异常提取等软件,并注意单线异常的识别和提取、处理技术的研制。
5) 鉴于高山区飞行以高原、高山及山腰为重点测区,对山谷、部分低山区兼顾不够 ( 一般低于25% ) 特殊情况,应设法补充地面磁法工作量。
6) 由于磁测连续测量信息量大,投资增加不多,现已有可进行连续定位与测量的地面设备 ( 如G - 858 高精度质子磁力仪) ,建议在勘查技术规范中和商业性地质勘查中倡导地面磁法连续测量,在限定测线密度的前提下吸收航磁成功经验,淡化不同比例尺的点距概念,扩大磁测信息量,提高磁法应用地质效果。
致谢: 新疆高寒山区 1∶ 5 万航磁勘查得到了新疆维吾尔自治区人民政府主席助理田建荣、新疆地矿局总工程师董连慧的支持,国土资源部高级咨询中心专家孙文珂、中国国土资源航空物探遥感中心主任王平和总工程师熊盛青、中国地质调查局贺颢处长在技术上给予了具体的帮助,勘查区项目组负责人郑广如、周道卿、宋燕兵及新疆物探小分队成员等付出了极大的劳动,共同的努力推动了新疆高寒山区 1∶ 5 万航磁勘查持续进行并取得良好的找矿成果。在此仅对前期成果从方法技术层面进行简要总结,一并致谢。
参考文献和参考资料
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( 本节供稿人: 庄道泽 周坚鑫 兰 险)

一、矿床概况

查岗诺尔铁矿位于新疆和静县,属石炭纪海相火山岩型铁矿床,查明资源储量为5318.7万吨,平均品位TFe47.00%、Cu0.055%、Co0.02%,属中型矿床。

二、矿床地质特征

(一)矿区地质

查岗诺尔铁矿区地质图如图5-15所示。矿区地层为中石炭统伊什基里克组和下石炭统大哈拉军山组。赋矿地层为下石炭统大哈拉军山组,出露第二和第三亚组,其中第二亚组自下而上分为3个岩性段,第一岩性段由灰绿色暗绿色安山质晶屑凝灰岩、安山质晶屑岩屑凝灰岩、安山质含细角砾晶屑凝灰岩等组成;第二岩性段由浅灰色层状安山质晶屑凝灰岩、安山质火山灰凝灰岩组成,以层状特征区别于第一岩性段;第三岩性段由灰白色浅灰色透闪石透辉石大理岩、石榴子石大理岩夹层状钠长斑岩质火山灰凝灰岩组成,以矽卡岩化为特征,磁铁矿体产于矽卡岩化大理岩与钠长斑岩质火山凝灰岩的界面中,该界面是主要的含矿层位。上部出露的上石炭统伊什基里克组第一亚组第二段安山质凝灰岩等与下石炭统大多为断裂接触。

图5-15 查岗诺尔铁矿区地质图

矿区整体构造格架为一轴向SN的短轴背斜构造,受火山机构的影响北侧向东弯曲,环形及放射状断裂发育,代表性断裂为F2和F8,对矿床的形成有一定的控制作用。

矿区岩浆活动主要为火山喷发形成的中-酸性火山岩系,为一套沉积-火山碎屑岩建造,为两次喷发旋回的产物,每个喷发沉积旋回均以爆发-溢流-沉积的一次或多次交替出现为特征;其次是华力西中期的次火山岩相辉石闪长玢岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩和华力西晚期的中深成侵入体斜长花岗岩、花岗斑岩等,对成矿有叠加和富集改造作用。

(二)矿体特征

查岗诺尔铁矿,以察汗乌苏河为界,分为东、西两个矿带,隔河遥相对应,两者相距约1.5 km。目前勘查显示东侧矿带规模大,呈SN-EN向环状展布,在长约3 km、宽100~200 m的石榴子石矽卡岩、透闪石矽卡岩带中,共发现大小矿体11个,其中Fe Ⅰ矿体规模最大,长约2130 m,产在大理岩与钠长斑岩质火山凝灰岩的界面或石榴子石矽卡岩带中,顶板为石榴子石矽卡岩,底板为磁铁矿化阳起石岩、大理岩等,在18勘探线以南出露地表,向北大部被第四系坡积、冰碛物所覆盖(通过工程施工M3高磁异常中铁矿体与Fe Ⅰ矿体相连,是Fe Ⅰ矿体向北东向的继续延伸)。Fe Ⅰ A4:矿体长约600 m,在18、22线呈枝状,向北东又复合成厚板状,分布在18—28勘探线之间。FeA3矿体出露在中部,呈一板状产出,长380 m,东高西低,剖面上呈锥形状。其他矿体长300~40 m,厚2~10 m不等。矿体总体形态呈厚板状、板状、似层状、透镜状,矿体产状与顶、底板围岩产状基本一致,走向SN-NE向,倾向105°~153°,倾角15°~36°(图5-16)。

图5-16 查岗诺尔铁矿勘探线剖面图

(三)矿石特征

矿石自然类型按构造分为浸染状矿石、角砾状矿石、网脉状矿石、块状矿石;按矿物成分主要为石榴子石磁铁矿石、黄铁矿-阳起石磁铁矿石,次为阳起石磁铁矿石;矿石工业类型为磁铁富矿、磁铁贫矿、赤磁铁富矿和赤磁铁贫矿。

主要的含铁矿物为氧化物类,有磁铁矿、赤铁矿、假像赤铁矿,穆磁铁矿、磁赤铁矿、纤铁矿、褐铁矿、钛磁铁矿、镜铁矿、钛磁铁矿。硫化物、砷化物类:有黄铁矿、含钴黄铁矿、黄铜矿、毒砂。

脉石类矿物包括:

碳酸盐类:有白云石。

硅酸盐类:有阳起石、绿帘石、绿泥石、黑云母、辉石、角闪石、绿钠闪石、钙铁铝榴石、铁铝榴石、透闪石、透辉石等。

铁矿石品位:富矿占总资源量的20%,其中FeⅠ矿体矿石TFe平均品位为35.61%,MFe平均品位为25.98%,沿走向和倾向变化不大,矿体品位变化系数11.02%,属有用组分分布均匀矿化连续的矿体。FeⅠA4矿体矿石TFe平均品位为38.14%,MFe平均品位为29.64%,FeA3矿体矿石TFe平均品位为39.4%,MFe平均品位为31.17%,其矿体中的变化规律和品位变化系数与Fe矿体大致相似。

矿石结构主要为他形-半自形微粒结构、半自形-自形粒状结构、粒状-纤维状变晶结构、交代假像结构;矿石构造主要为浸染状构造、块状构造、角砾状构造、对称条带状构造等,自上而下出现角砾为磁铁矿的磁铁矿体、角砾是围岩的磁铁矿体和浸染状磁铁矿体等。

(四)矿化蚀变带划分及分布

矿化蚀变有绿帘-阳起石化、石榴子石化、透辉石-石榴子石化、钠长石化、钾长石化、黄铁矿化、绿泥石化、绢云母化、高岭土化及碳酸盐化等,以前3者为主。矿化蚀变存在着明显的分带现象,在火山热液成矿过程中,由矿体中心向外依次为石榴子石-阳起石带、阳起石-绿帘石带、青磐岩(绿帘石、绿泥石、石英、黄铁矿)化带和粘土(高岭土、绢云母)化带,其中下盘发育较全,影响范围涉及大哈拉军山组第二和第三亚组;上盘发育较弱,仅限于伊什基里克组第一亚组的第一、二岩性段中,但石榴子石带范围较大,强度较高,说明交代作用主要发生在石榴子石带的底板,在成矿过程中起着一定的屏蔽作用。在岩浆热液成矿过程中,由岩体向外依次为浅色(K、Na)带、深色(Fe、Ca、Mg)带和浅色(Al、Si)带,矿体主要产在深色(阳起石-绿帘石化)带内。

整个蚀变过程实际上是元素的再分配过程,从Fe Ⅰ矿体统计数据(表)可看出,与Fe、Ca等元素带出紧密相伴的是K、Na、Si等元素的带入,说明整个成矿过程是在交代作用下进行的,在升温阶段,元素被活化转移,降温阶段,元素富集沉淀成矿。

三、矿床成因与成矿模式

1.成矿物理化学条件

根据前人在矿区所采的38个矿物包裹体测温数据:早期喷溢沉积期蚀变作用的温度应高于325℃;火山热液期矿化蚀变作用的温度大致在260℃~515℃之间,其中石榴子石、阳起石、绿帘石、磁铁矿晶出温域:390℃~515℃,青磐岩化及金属硫化物晶出温度:260℃~315℃;而岩浆期叠加蚀变温度为180℃~345℃。

2.成矿物质来源

根据岩石化学有关参数计算投影,岩石主要为钙碱系列,成矿物质主要由幔源型岩浆分异而成。

3.成矿阶段

成矿可划分为3个阶段。

(1)早期喷溢沉积阶段

由于岩浆在深部长期的演化分异作用,促使铁质预先富集,在有利的构造环境中形成了相对富铁的矿层或矿体。

(2)火山热液交代富集阶段

成矿从较高温交代作用开始,以较低温交代作用结束,经历了一个温度递增和递减的振荡变化过程。较高温阶段,在碱质交代(主要为钠化、钙化)作用下,早期矿化蚀变和围岩中的成矿元素不断被活化转移,Fe、Ca等离子不断的被带出进入含矿热液,产生透辉石化、石榴子石化,并在局部富集成矿;同时相对封闭的成矿环境促使气液大量聚集,在无法逸出的情况下局部产生隐爆,并在4、12、24、28等勘探线形成角砾状矿石。降温阶段,成矿环境逐渐由封闭转为开放,含矿热液随气液的不断逸出逐渐浓缩,并在阳起石、绿帘石交代石榴子石、透辉石、凝灰岩和大理岩的过程中,沿石榴子石带与凝灰岩和大理岩的接触界面以及角砾岩矿带等构造薄弱地段沉淀形成铁矿,在阳起石-绿帘石带与青磐岩化的过渡带形成铜矿;经过火山热液作用,改变了原矿层的基本面貌,生成的矿体有3类情况:一是呈层状、似层状产在阳起石-绿帘石化安山质凝灰岩中,即在矿化层中富集,矿石具浸染状构造特征;二是呈透镜状、囊状产在隐爆角砾岩矿带中,隐爆角砾分布的范围既为矿体范围,其基本特征是上部角砾状构造,下部块状构造;三是矿体在石榴子石带中沿裂隙交代充填,呈透镜状、脉状产出,矿石具条带状构造特征。

(3)次火山热液改造成矿阶段

产于华力西中期的次火山相石英闪长玢岩、闪长玢岩的外接触带,前期以碱交代(钾化、钠化)为主,岩体及安山质凝灰岩中的铁、钙等元素不断的被活化转移到热液中,形成含矿溶液,并产生石榴子石、透辉石等高温交代蚀变矿物;后期以阳起石、绿帘石化为主,通过交代石榴子石、透辉石、安山质凝灰岩等使含矿溶液浓缩进一步富集沉淀成矿。其主要依据是:FeⅡ矿体,顶、底板围岩为阳起石岩、阳起石-绿帘石化石英闪长玢岩及闪长玢岩;矿体地表无夹石,向深部逐渐出现安山质火山灰凝灰岩、石英闪长岩等。Fe Ⅰ矿体,形成粗晶状、伟晶状矽卡岩型蚀变矿物,由于未剥蚀,常呈脉状穿插于前期蚀变岩及矿体中。

4.成矿机理和成矿模式

该矿床为海相火山岩型铁矿床。早石炭世拉张期间,在查岗诺尔-智博破火口内,喷发沉积了大哈拉军山组火山岩、碳酸盐岩及贫铁矿层(图5-17A)。

图5-17 查岗诺尔铁矿成矿模式图

由于海底火山喷发作用导致内能大量消耗而处于负压状态,为了使负压区的压力达到平衡,经过岩浆加热的卤水携带着矿化剂和围岩交代后产生的大量铁等金属离子,一起被带入到岩浆房,进一步发展成矿浆,当内压过大时喷出,沿层间断裂和角砾岩带溢流成矿,形成部分角砾状矿石,并逐渐形成了半封闭的成矿环境;同时,又产生了新的负压效应,促使铁质元素不断的从围岩中析出,和交代过程中形成的大量气状物质一起进入到新的矿浆房,造成内压过大产生隐爆,使早期铁矿和围岩破碎形成角砾,经高浓度矿液的贯入形成了含磁铁角砾和围岩角砾的磁铁矿石,之后在开放环境下,随着交代作用的继续进行,围岩中的铁以离子状态被不断的转移到角砾矿石的底部沉淀富集成矿,形成了浸染状矿石;在成矿的同时,火山热液交代碳酸盐岩形成矽卡岩(图5-17B)。

在火山活动晚期,转入次火山岩浆侵入阶段,来自岩浆的含矿热液沿断裂构造上升并在局部加富,并交代碳酸盐岩形成矽卡岩(图5-17C)。

整个成矿过程是在矿浆房不断上升,成矿环境由封闭转为开放,成矿元素不断的交代置换作用下完成的,矿浆的形成有别于岩浆分异作用。




大兴安岭控矿条件
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