矿石类型与结构构造

矿石成分及结构构造~

牦牛坪矿段矿石成分相当复杂，目前已发现包括氧化物、氟化物、硫化物、碳酸盐、氟碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐和钼酸盐等在内的各种矿物50多种（表5-2），其中主要含稀土矿石矿物为氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、硅钛铈矿、褐帘石、易解石、贝塔石、独居石、铈磷灰石、榍石和铀钍石等，主要脉石矿物为萤石、重晶石、方解石、霓辉石、钠铁闪石、长石、石英和黑云母等。矿段不同矿石类型的矿石矿物和脉石矿物的含量有较大的差别（表5-3）。

表5-2　冕宁稀土矿床矿物一览表

（据袁忠信等，1995）

表5-3　冕宁稀土矿床原生矿石类型及特征

注：据蒲广平（1993），将原表中的重晶石统一归入脉石矿物中，矿物含量“微”指小于0.1%。
从表5-3可见，冕宁稀土矿床不同矿石类型的结构构造也有较大差别，重晶石型和方解石型矿石多为自形—半自形粒状、伟晶、交代结构，斑杂状、条带状、团块状构造；细脉型矿石主要为半自形—他形粒状、镶嵌、交代残余结构，细脉状、细网脉状、浸染状构造。

铁矿石按自然类型分为原生矿和坡积矿两类。依据矿石的品位、结构、构造以及主要有用及有害组分含量，将原生铁矿石又分为5个工业品级，即平炉富铁矿(H1)、低硫高炉富铁矿(H2)、高硫高炉富铁矿(H3)、贫矿(H4)和表外次贫矿(H5)。H1的主要化学成分(wB)是:全铁含量大于58%、SiO2含量小于12%、S含量小于0.15%、P含量小于0.15%;H2和H3的全铁含量均大于45%，但H2中S含量小于0.3%、而H3大于0.3%;H4中全铁含量在30%和40%之间，平均大于30%;H5中全铁含量在20%和30%之间。其中，H1型平炉赤铁矿矿石最为重要，特别是在北一矿段，主要赋存于北一铁矿体的中心部位，贫矿则主要赋存在其他的小铁矿体及主矿体的边部。
根据矿相学观察和显微激光拉曼分析结果(详见第五章 )，富铁矿石主要由赤铁矿(约85%)和少量磁铁矿±镜铁矿(≤1%)组成，脉石矿物主要是石英(14%)和绢云母，以及少量的硬石膏和重晶石(约1%)。但贫铁矿成分(wB)较为复杂，主要由赤铁矿(20%～40%)、磁铁矿(20%～45%)、钙铁-钙铝榴石(20%～25%)、石英(约19%)，长石类(约5%)、透辉石和透闪石(约4%)、绿帘石、绿泥石、绢云母、方解石、白云石和重晶石(约1%)以及少量的黑云母和榍石组成。硬石膏、方解石、黄铁矿±磁黄铁矿多呈细脉充填于矿石中。全区铁矿石品位(wB)最高69%(全铁TFe)，平均为51.15%，而矿石中有害杂质S，P(P2O5普遍低于0.05%)等含量低，且含有镓、铟、锗等元素。有意义的是，铁矿石以片状构造为主，并表现三组片理(图3-18a)，次为条带状(图3-18b)及菱形块状，浸染状及角砾状少见(图3-15g，h)。因而矿石结构也以细鳞状变晶结构为主(图3-18c)，次为变余粉砂结构、鲕状结构等。矿相学观察还表明，在富矿石中赤铁矿交代残余的磁铁矿，显示典型的交代结构现象(图3-18d)，反映赤铁矿的形成时间相对磁铁矿稍晚。
钴铜矿矿石主要有含钴黄铁矿型钴矿石、含钴磁黄铁矿型钴矿石和黄铜矿型铜矿石等三种工业类型，并主要分布在北一矿段北一向斜的西段及南翼。主要矿石矿物为含钴黄铁矿、黄铜矿、含钴磁黄铁矿，局部出现少量的辉砷钴矿、斑铜矿、辉铜矿和蓝铜矿(图3-18e，g)。此外，北一矿段一号铜矿体西部近地表部位出现辉钴矿和氧化铜矿石(孔雀石等)(图3-18h)。脉石矿物则与贫铁矿矿石相似。结合电子探针分析结果(见第五章 )，约25%的金属钴以辉钴矿形式出现、约65%以类质同象赋存在含钴黄铁矿、含钴磁黄铁矿、辉砷钴矿和黄铜矿中，其他的赋存在赤铁矿、闪锌矿和脉石矿物(透闪石、方解石)中。铜则大部分以黄铜矿形式出现，少量呈辉铜矿和斑铜矿产出。另外，这些钴铜矿石中有害杂质如As，Zn，Sb，Hg含量普遍较低，但多伴生Ni，Ag，S等有用元素。矿石钴铜品位中等-富，品位变化总趋势是:浅部贫于深部、边缘贫于中心、北翼贫于南翼。
钴铜矿石类型结构构造也较为复杂，主要为条带状和致密块状构造，其次为不规则脉状-网脉状、小团块状及浸染状构造，局部为角砾状构造;矿石结构主要有胶状结构、隐晶(微晶)致密块状结构，其次为细粒、中粗粒晶粒结构及他形—半自形粒状结构(图3-16a和g、图3-17、图3-18e，f，g)。其中含钴黄铁矿呈胶状—隐晶状、细晶状、斑晶状和粗晶状结构;不含钴磁铁矿结晶粗大，呈脉状、浸染状分布于矿石及围岩裂隙中。

图3-18 石碌矿区北一矿段铁矿石和钴铜矿石类型、结构构造的野外和显微照片

呷村矿床的矿石类型，可按其形成环境和产出方式分为两大类：①在海底之上沉积形成的同生矿石和②在海底之下水-岩反应交代和开放空间充填形成的脉状矿石。

1.同生矿石

形成于海底之上的同生矿石，按其构造特征可细分为如下4种类型：

（1）致密块状矿石：主要发育于块状硫化物矿带的下部和中部，包括块状黄铁矿石、块状多金属矿石和块状含硫化物重晶石矿石，均以典型的块状构造为特征（图4-17，照片7）。块状黄铁矿石主要发育于块状矿带的底部，规模不大，呈小透镜体产出。块状多金属矿石是块状矿带的主体，集中出现于硫化物堆积体的中央。块状含硫化物重晶石矿石主要发育于块状矿带的顶部和边缘，厚度不等，变化于1～15m之间。这些矿石代表了金属硫化物和硫酸盐在海底凹地快速堆积的产物。

（2）条带状-纹层状矿石：主要发育于块状硫化物矿带的中上部和边缘，包括条带状Pb-Zn矿石、条带状Cu-Pb-Zn矿石和条带状硫化物-重晶石矿石，是块状矿带的主要矿石类型之一。这些矿石具有典型的沉积构造，如条带状构造、纹层状构造（图4-17，照片3）、粒序层理、斜层理等。条带状构造由薄层状重晶石层与金属硫化物层相间平行产出，或由重晶石内的黑色与白色重晶石互层组成（图4-17，照片2）。纹层状构造或者由硫化物与重晶石多寡变化构成，或者由不同的金属硫化物集合体相间排布构成（图4-17，照片6），层纹宽窄不一，一般为数毫米至数厘米。粒序层理则主要是由单一硫化物或硫化物集合体粒度递变而引起，类似于沉积岩系的鲍马序列（图4-17，照片7）。斜层理构造系由金属硫化物层纹斜交而成，主要见于Zn-Pb矿石。上述构造特征证实，这些金属硫化物矿石和硫酸盐矿石主要是通过化学沉积作用在海底形成的。

（3）角砾状和碎屑状矿石：角砾状矿石主要发育于块状硫化物矿带的底部，可分两种类型，即角砾状硫化物矿石（图4-17，照片8）和角砾状重晶石矿石（图4-17，照片1）。前者以硫化物为基质，硅质团块或流纹岩团块为角砾，其中硅质团块主要为海底喷流而沉积的硅质淀积物，脱水后常形成硅质岩。流纹岩团块主要为海底喷发的流纹岩强烈蚀变产物。自角砾状透镜体的下部至上部，角砾团块含量减少，粒度减小。角砾状重晶石矿石以块状重晶石为基质，团块状重晶石为角砾。这些角砾大小不一，砾径1～6cm，形态不规则，一般呈次棱角状和次圆状，多数角砾显示可拼性和复原性，为块状或层状重晶石破裂解体的产物。这些构造特征反映了在流体内压大于静水压力条件下发生了流体爆破作用，从而使近海底处的流纹岩和硅质层发生破裂解体，而后再被热水物质胶结。

碎屑状矿石主要发育于块状硫化物矿带的顶部和边缘，以典型的碎屑状构造为特征（图4-17，照片8）。碎屑物均为硫化物矿石，粒度粗细不一，杂乱堆积，基质也为硫化物，但粒度较细。碎屑状矿石宏观上常常呈层状或似层状，局部为斑杂状。这种构造现象揭示了较早沉积的硫化物矿石因重力不稳定而发生滑塌堆积的形成过程。

（4）胶状或莓球状矿石：在块状硫化物矿带，除上述典型的矿石结构构造外，一些矿石还具有典型的胶状构造和显微莓球状构造。前者主要为胶状黄铁矿与胶状方铅矿或胶状黄铜矿、闪锌矿、黝铜矿构成的菊花状和同心环带构造；后者主要由众多的显微草莓球粒成群分布于矿石中。

2.脉状矿石

在海底之下水-岩反应交代和开放空间充填形成的硫化物矿石，按其构造特征可分为如下两种主要矿石类型：

（1）脉状-网脉状矿石：系呷村矿床脉状-网脉状矿带的主要矿石类型之一。脉状矿石主要为金属硫化物沿强烈蚀变的流纹岩的裂隙充填交代而成。脉宽不等，介于1～20cm之间。总体上，矿带深部以大脉为主，脉体宽但间距较大；上部以脉状矿为主，脉体窄且间距较小。硫化物脉体常常近乎平行，脉内硫化物显示出开放空间充填作用的对称分带特征。网脉状矿石主要位于脉状-网脉状矿带顶部，产出在强烈硅化的流纹质蚀变岩中，与上部的含砾块状硫化物矿体呈不整合接触，向下渐变为脉状和大脉状矿。网脉矿空间上具层控特征，呈层带状展布，厚约5m，沿走向延长1600余米。矿石具典型的网脉状构造，硫化物脉边界平直，不规则交切，显示水力破碎裂隙的充填与交代特征。上述两种构造的发育可能与含矿岩系的渗透率以及流体压力、静水压力及静岩压力间的相互关系有关（Solomon et al.,1990）。当流体压力远大于静岩压力时，发育较大的开放空间充填脉体，但当流体压力接近于或稍大于静岩压力时，则发育大量水力破碎裂隙，导致网脉状矿石发育。

（2）浸染状矿石：主要产于远离热水流体排泄口或主排泄通道的近海底处，显示典型的浸染状构造。按硫化物稀疏程度，可分为稠密浸染状、中等浸染状和稀疏浸染状等3种矿石。其中，稠密浸染状和中等浸染状矿石常常与网脉矿带密切伴生，而稀疏浸染状矿石则主要发育于海底下部，与脉状矿石伴生。这些构造特征反映，流体压力大于静水压力但小于静岩压力，硫化物淀积以交代作用为主，而非裂隙充填，从而形成浸染状矿石。

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