石碌式(赤鐵礦型)富鐵礦床成礦模式

石碌鐵礦床是我國著名的沉積變質(zhì)型赤鐵礦富礦床。最近有人認(rèn)為其是IOCG（Iron Oxide Copper Gold）礦床。一、礦區(qū)成礦及控礦條件石碌鐵礦床礦區(qū)地質(zhì)圖如圖3－15所示。1.地層青白口系石碌群是一套變質(zhì)程度達(dá)低綠片巖相、局部達(dá)到角閃巖相的淺海相、淺海－瀉湖相含鐵火山－碎屑沉積巖和碳酸鹽巖建造，由海相沉積的泥巖、粉砂巖、碳酸鹽巖和鐵、銅、鈷礦層經(jīng)區(qū)域變質(zhì)和接觸變質(zhì)作用，變?yōu)榘鍘r－千枚巖、變粉砂巖－石英巖、大理巖－白云巖和透輝透閃石巖等。區(qū)內(nèi)巖石可劃分為7個分層，石碌鐵礦礦體主要賦存于石碌群第6層。此外，上覆震旦系石灰頂組的局部地段亦出現(xiàn)條帶狀薄層鐵錳質(zhì)巖。石碌群含礦層自上而下可分為4個巖性段：第4段：變質(zhì)粉砂巖、石英巖和千枚巖，下部有8～10 m厚的鐵礦層；第3段：厚層白云巖夾薄層結(jié)晶灰?guī)r、薄層炭質(zhì)板巖、千枚巖、含透輝石透閃石白云巖、塊狀透輝透閃石巖；第2段：石英巖、含鐵變粉砂巖、透輝透閃石巖、千枚巖，上部和中部各有一層鐵礦層，底部見石膏、硬石膏巖；第1段：白云巖、透輝透閃石巖，鈷、銅礦層。圖3－15 石碌鐵礦地質(zhì)圖2.構(gòu)造礦區(qū)褶皺構(gòu)造發(fā)育。褶皺總體為一軸向近EW、向東10°～42°傾伏、西端緊密、東端寬緩的復(fù)式向斜。由北而南，有北一向斜、紅房山背斜、石灰頂向斜、楓樹頂背斜、楓樹下向斜等5個次級褶皺。近EW向褶皺形成后，有NE向褶皺疊加。已發(fā)現(xiàn)斷層8條，可分為NW和近SN向兩組。生成順序大致是NW向的在先，均為成礦后斷層。斷層長數(shù)百米至數(shù)千米，斷距一般100～200 m，最大700 m以上，常錯斷礦體，沿走向使礦體埋深由西而東逐漸增大；傾向上使礦體重復(fù)、加厚，受F3影響，楓樹下礦體北翼全部錯失。3.巖漿巖礦區(qū)南、北、西三面有大片巖漿巖出露，屬儋縣巖體，主要為花崗巖，具片麻狀、條帶狀、眼球狀和塊狀構(gòu)造，可能為老巖體，但鉀－氬法年齡值為80～249 Ma，屬印支期和燕山期，以印支期為主，因此巖體的時代還不能確定。此外尚有少量花崗斑巖、輝綠巖、煌斑巖等巖脈沿構(gòu)造裂隙侵入。二、礦體三度空間分布特征1.分布、規(guī)模及形態(tài)截至2008年底，石碌礦區(qū)共圈定鐵礦體38個，大致分為北一、南礦、楓樹下、保秀、正美－大英山5個礦段。主要礦體的分布、規(guī)模及形態(tài)產(chǎn)狀（圖3－16）如下：圖3－16 羊角山－石碌嶺地質(zhì)剖面圖（1）北一礦體礦體地表出露于北一礦段一帶，經(jīng)過危機(jī)礦山接替資源的勘查，基本控制了北一礦體于深部的延伸，致使礦體向南延伸至楓樹下村東側(cè)，全長約2.6 km。地表見礦長度達(dá)1.1 km，寬0.32 km。礦體總體沿著北一向斜的槽部呈層狀、似層狀展布，分布連續(xù)，且與圍巖成整合接觸并同步褶皺。在E13勘探線以北礦體較厚且具有多層特點(diǎn)，在E13勘探線以南礦體較薄，形態(tài)主要為單層為主。（2）楓樹下礦體位于北一礦體東南2 km左右，呈NWW－SEE之狹長型，走向長度約1400 m，寬度約200 m。共揭露鐵礦2層，主礦層賦存標(biāo)高－450.5～－483.5 m，厚度33 m。礦體處于石灰頂向斜的槽部，與圍巖整合接觸并同步褶皺，礦體呈層狀產(chǎn)出，走向分布連續(xù)。（3）楓樹頂?shù)V體分布于楓樹下礦體的東部，原為楓樹下礦體的東延部分，被F2正斷層錯開后呈NW－SE之狹長型，走向長度約500 m，寬度約50 m。主礦層賦存標(biāo)高－142.5～－175.7 m。構(gòu)造上處于石灰頂向斜的西南翼部，礦體呈層狀產(chǎn)出，礦體總體走向305°，傾向NE，傾角陡達(dá)85°。（4）南六礦體位于北一礦體西南700 m處，地表為3個礦帶，呈NW－SE向，走向長度約800 m，厚度約60 m。礦體呈層狀產(chǎn)出，傾向NE，傾角40°。（5）石灰坑礦體位于楓樹下礦體之北，呈NWW－SEE向，東部寬大，西部狹窄而尖滅，長約400 m，最大寬度120 m。礦體呈層狀，向N傾斜，傾角30°，向下尖滅。2.分帶鐵礦床在上，鈷銅礦床在下，二者間距一般在10 m以上。鐵礦體中銅鈷礦化弱，而銅鈷礦體中僅見少量磁鐵礦化。整個礦區(qū)空間上從下而上呈現(xiàn)Cu、Co→Fe→Fe、Mn組合。三、礦石特征鐵礦體由單一的鐵礦石組成，鈷銅礦體由鈷礦石、銅礦石組成。鐵礦體的礦石特征如下。1.礦石礦物赤鐵礦：微晶狀、鱗片狀，少量呈板條狀及等軸狀。集合體呈塊狀、鱗片狀、鮞狀、板狀、內(nèi)碎屑狀或碎屑物間的膠結(jié)物，有時見葉片雙晶。鱗片大小均一，多為微粒級，以長度0.05～0.1 mm者最常見。鏡下見赤鐵礦鱗片集合體與石英呈不規(guī)則面連生及充填于石英裂紋現(xiàn)象，未見單個赤鐵礦晶體穿插石英生長，顯示兩者的同生關(guān)系。磁鐵礦：八面體晶形較完整，并以0.2 mm大小者居多，大部氧化成假象赤鐵礦，疏密不均地散布于赤鐵礦中。磁鐵礦與赤鐵礦為原生與次生、交代與被交代的關(guān)系。與磁鐵礦伴生的金屬礦物主要為黃鐵礦。此外，尚見磁鐵礦晶粒沿赤鐵礦鮞粒成環(huán)狀分布或與赤鐵礦組成鮞粒同心殼層。非金屬礦物：主要有石英和重晶石等脈石礦物。磁鐵礦與脈石礦物互為膠結(jié)，粒徑多與石英相當(dāng)，常被針鐵礦－石英脈及綠簾石脈穿插。2.礦石結(jié)構(gòu)礦石結(jié)構(gòu)有細(xì)鱗片－微鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)、致密狀結(jié)構(gòu)、變余砂狀－粉砂狀結(jié)構(gòu)、鮞狀結(jié)構(gòu)、斑點(diǎn)變晶結(jié)構(gòu)以及角礫結(jié)構(gòu)、壓碎砂狀膠結(jié)結(jié)構(gòu)。細(xì)鱗片－微鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)、致密狀結(jié)構(gòu)是富鐵礦石的主要結(jié)構(gòu)。變余砂狀－粉砂狀結(jié)構(gòu)及鮞粒結(jié)構(gòu)是貧礦、次貧礦的主要結(jié)構(gòu)。斑點(diǎn)變晶結(jié)構(gòu)是礦石后期生成的浸染狀磁鐵礦晶粒結(jié)構(gòu)。3.礦石構(gòu)造礦石構(gòu)造有層帶狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、鮞狀構(gòu)造、次生交錯脈－網(wǎng)脈構(gòu)造等。以致密塊狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造為主。4.含量本區(qū)有用礦產(chǎn)有鐵、鈷、銅、硫。鐵礦石品位富，全區(qū)平均達(dá)51.15％。其他有用元素平均品位：Cu1.58％，Co0.307％。銅鈷礦中伴生Ag6.80～13.95 g/t，Ni0.095％，S1.75％～13.95％。硫礦石中S14.85％ ～32.91％。鐵礦石中普遍含Ga、Ge、In，含量變化于0.0001％～0.003％之間。四、圍巖蝕變及分帶成礦物質(zhì)沉積后，經(jīng)受了區(qū)域變質(zhì)作用和熱接觸變質(zhì)作用。前者使礦石和巖石中片理普遍發(fā)育，石碌群下部、中部層位出現(xiàn)較多片巖，赤鐵礦重結(jié)晶為鱗片狀，并具定向排列。后者使巖石重結(jié)晶形成大理巖，生成泥質(zhì)、長英質(zhì)、紅柱石角巖及不同礦物組合的透輝透閃石巖。銅、鈷礦體圍巖中，綠泥石化、滑石化、蛇紋石化等蝕變強(qiáng)烈。五、礦床成因及成礦模式1.穩(wěn)定同位素特征鐵礦的硫同位素δ34S值為＋5.5‰～13.5‰，氧同位素δ18O為＋2.4‰～＋8.8‰。2.成礦溫度包裹體爆裂測溫（華南富鐵科研隊(duì)，1986）：鐵礦由396℃→251℃、銅鈷礦由314℃→265℃、含鈷黃鐵礦由307℃→213℃。故石碌鐵礦床的成礦溫度屬中高溫。3.成礦時代張仁杰等（1992）獲得富赤鐵礦石840 Ma左右的Sm－Nd等時線年齡，其Nd的初始值（143 Nd/144Nd）i為0.511247±0.0000170（2σ）；許德如等（2007）推測石碌群沉積上限大約960 Ma，下限大約1300 Ma。故此，石碌鐵礦的主成礦時代為晉寧晚期。4.成礦物質(zhì)來源及成因鐵鈷銅成礦物質(zhì)直接來源于經(jīng)過殼內(nèi)分異的火山巖或火成雜巖體。石碌鐵礦下伏石碌群第5巖性段具有多層火山凝灰?guī)r和火山熔巖，賦礦的第6層亦分布有火山凝灰?guī)r。因此，石碌含礦建造與前寒武紀(jì)的鞍山式硅鐵建造類似。對石英和鐵礦物的顯微研究，發(fā)現(xiàn)赤鐵礦、石英均具有膠體成因特征。石英標(biāo)型研究表明大多為膠體沉積變質(zhì)石英，陸源石英罕見。掃描電鏡分析表明鐵礦石中有玉髓存在，還發(fā)現(xiàn)其中有似生物結(jié)構(gòu)。5.成礦模式根據(jù)石碌鐵礦床的地質(zhì)和地球化學(xué)特征，初步建立石碌鐵礦成礦模式如圖3－17所示。圖3－17 石碌沉積變質(zhì)型鐵礦成礦模式圖（1）青白口紀(jì)海底火山沉積成礦（圖3－17（a））青白口紀(jì)時期，石碌地區(qū)發(fā)生了海底火山活動，火山噴發(fā)形成石碌群第5巖性段火山凝灰?guī)r和火山熔巖；隨后雖然火山噴發(fā)減弱，但在巖漿熱力的作用下，海水下滲、對流、循環(huán)、萃取下伏地層中的成礦物質(zhì)，連同直接來自深部巖漿房的成礦物質(zhì)，沿海底同生斷裂噴氣到海底。此時在我國南方屬于“雪球地球事件”時期，海水缺氧，鐵等成礦物質(zhì)得以在海水中以二價鐵的形式大量溶解富集，然后在冰雪消融、海水氧化時，鐵以赤鐵礦的形式沉淀，形成石碌群第6層夾雜有火山凝灰?guī)r的鐵（銅鈷、石膏、重晶石、白云石）礦層。稍后，火山氣液對含礦建造中的白云巖進(jìn)行交代，形成透輝石巖、透閃石巖等類矽卡巖，同時對礦層改造加富。（2）后期變質(zhì)變形改造成礦（圖3－17（b））后期變質(zhì)變形作用（主要是加里東運(yùn)動）使石碌群發(fā)生變質(zhì)變形。伴隨著變質(zhì)變形作用，已形成的層狀、似層狀礦體或含礦建造進(jìn)一步發(fā)生構(gòu)造動力分異作用，使礦質(zhì)分異并在應(yīng)力梯度支配下向低應(yīng)力帶運(yùn)移富集。對鐵礦來說，使硅鐵分別集中，分異出來的鐵質(zhì)在應(yīng)力驅(qū)動下向向斜槽部聚集加厚或在彎流作用下機(jī)械加厚，鈷銅礦體則在層間破碎帶聚集或在產(chǎn)狀由陡變緩處、向斜褶曲的谷部加厚。大規(guī)模的花崗巖侵入可能是變質(zhì)變形同時形成的，也可能是變質(zhì)變形前就侵入就位的，其片麻狀構(gòu)造可能是變質(zhì)變形形成的。花崗巖侵入與成礦以及與礦區(qū)類矽卡巖化有無關(guān)系還需要深入研究。在后期變質(zhì)變形改造成礦過程中，原來沉積成因的赤鐵礦部分重結(jié)晶為磁鐵礦。在更晚的表生風(fēng)化淋濾過程中，磁鐵礦有部分氧化為假象赤鐵礦。
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。