大紅山式鐵銅礦床成礦模式

一、礦床概況大紅山礦床位于云南省新平縣，屬元古宙海相火山巖鐵銅礦床，以鐵、銅礦化為特征，查明鐵資源儲量為（礦石量）5.52億噸，平均品位TFe30.82％，共生Cu0.75％，屬大型鐵礦床。二、礦床地質(zhì)特征（一）礦區(qū)地質(zhì)大紅山礦區(qū)（東礦段）地質(zhì)圖如圖5－3所示。圖5－3 大紅山礦區(qū)地質(zhì)圖（東礦段）1.地層本礦區(qū)含礦地層為古元古界大紅山群，系一套富含鐵、銅的淺－中等變質(zhì)的鈉質(zhì)火山巖系，自下而上為：（1）大紅山群曼崗河組礦區(qū)僅見曼崗河組第三、四巖段。第三巖段：厚135 m。下部為深灰綠色石榴角閃片巖夾石榴角閃鈉長片巖、石榴黑云角閃白云石大理巖，上部為深灰色石榴黑云片巖、石榴黑云白云石大理巖、鈉長片巖（變鈉質(zhì)凝灰?guī)r）夾少量炭質(zhì)板巖，產(chǎn)銅鐵礦多層。此段巖性變化極大，礦石類型復(fù)雜。第四巖段：厚85 m。下部為厚層塊狀方柱石黑云母白云石大理巖，上部為灰白色薄層條紋條帶狀黑云長英白云石大理巖。頂部常見強烈褶皺的變形層理，底部0.5～1 m左右呈玫瑰紅色（含錳），此層較穩(wěn)定，視為標(biāo)志層。（2）大紅山群紅山組總厚約880 m，與上覆肥味河組為過渡接觸，其組成以火山熔巖（細(xì)碧－角斑巖）為標(biāo)志性特征。自下而上包括3個巖性段：第一巖段：厚320 m。底部見有火山角礫巖、集塊巖；下部為灰綠色角閃變鈉質(zhì)熔巖，杏仁狀、球狀構(gòu)造發(fā)育，其底見流紋構(gòu)造，產(chǎn)Ⅱ3鐵礦；中上部淺灰綠色條紋條帶狀角閃黑云白云石大理巖，呈透鏡狀，不穩(wěn)定。第二巖段：厚80 m。為灰綠色石榴綠泥角閃片巖，中下部夾含銅、鐵石榴白云石大理巖。底部產(chǎn)含石英巖條帶的Ⅲ號鐵銅礦。第三巖段：厚480 m。為暗綠色角閃變鈉質(zhì)熔巖（相當(dāng)于細(xì)碧巖），具變余交織結(jié)構(gòu)，杏仁構(gòu)造，片理發(fā)育，中部可見含鈉長石粗斑晶的斑狀含磁鐵角閃變鈉質(zhì)熔巖，局部夾石榴黑云角閃片巖、角閃白云石大理巖，頂部賦存透鏡狀、不規(guī)則狀磁鐵礦體（Ⅴ號鐵礦），下部產(chǎn)有透鏡狀、似層狀赤磁鐵礦（Ⅳ1、Ⅳ2號鐵礦）。（3）肥味河組厚度大于375 m，與其上覆坡頭組為整合接觸。全組分為兩個巖段：第一巖段：厚160 m。下部為灰色塊狀自云石大理巖夾變鈉質(zhì)火山巖透鏡體及炭質(zhì)板巖一層；中部為薄層條紋條帶狀白云石大理巖，呈薄板狀；上部為灰白色塊狀石英白云石大理巖。大理巖中普遍含石英、鈉長石及方柱石。第二巖段：厚215 m。為灰白色厚層塊狀含石英白云石大理巖夾炭質(zhì)板巖及條紋條帶狀炭質(zhì)白云石大理巖。在ZK137孔中炭質(zhì)板巖含黃鐵礦較多，經(jīng)分析含硫2％～5％，銅0.1％～0.2％。上層炭質(zhì)板巖硫含量可達(dá)8％，銅可達(dá)0.37％～0.77％，厚2.76～9.76 m。另外，在西礦段和礦區(qū)深部，還有三疊系干海子組和曼崗河組其他巖段。2.構(gòu)造礦區(qū)為一EW向的向斜構(gòu)造，鐵（銅）礦主要分布于向斜的北翼。地層產(chǎn)狀平緩。區(qū)內(nèi)斷裂較發(fā)育，以高角度正斷層為主，逆斷層次之，但對礦體均無明顯破壞。（二）礦體特征大紅山鐵（銅）礦床剖面如圖5－4所示。大紅山礦區(qū)以F3斷層為界，劃分為東、西兩個礦段，即F3斷層以東為東礦段，以西為西礦段。東礦段又可劃分為淺部鐵礦、深部鐵礦、東段Ⅰ號鐵銅礦、曼崗河北岸鐵礦和哈母白祖鐵礦5個礦帶12個礦組71個礦體（圖5－3）。西礦段可劃分為Ⅰ號鐵銅礦、魯格鐵礦、二道河鐵礦?，F(xiàn)將東礦段的礦體特征介紹如下。1.淺部礦體淺部礦體分布于F2斷層以北，曼崗河以南地段。西自A27線，東至A40線，東西長1.4 km，南北寬0.5 km，面積0.7 km2。按其產(chǎn)出層位由下而上共劃分為6個礦組（群），即Ⅱ3礦組、Ⅱ4礦組、Ⅱ5礦組、Ⅲ2礦組、Ⅳ2礦組、Ⅴ礦帶（含F(xiàn)2斷層以南V1、V2礦），大小共有30個礦體。2.深部鐵礦深部鐵礦分布于曼崗河南岸A25—A45線F1與F2兩斷層之間，東西長2660 m，南北寬400～750 m，面積1.3 km2。由上而下共有Ⅳ1、Ⅲ1、Ⅱ1、Ⅱ2四個礦組（群），大小27個礦體，其中以Ⅱ1礦組的Ⅱ1－4、Ⅱ1－3礦體規(guī)模最大、質(zhì)量最好，為一大型富鐵礦體，其余為中小規(guī)模的礦體。3.Ⅰ礦帶礦體礦帶分布西起F3斷層，東至A49線，東西延長達(dá)4.5 km，南北寬1.5 km，面積6.75 km2。為一走向近EW、向南傾斜的單斜構(gòu)造，傾角20°～30°左右。礦體埋深0～978 m，埋藏標(biāo)高－146～903m。礦帶位于曼崗河組第三巖段石榴黑云角閃片巖夾變鈉質(zhì)凝灰?guī)r段的中上部。為一鐵銅含礦帶，鐵銅礦體共生。按銅工業(yè)指標(biāo)從上而下可圈出Ⅰ3、Ⅰ2、Ⅰ1三層平行的含鐵銅礦體；銅不夠工業(yè)品位要求時，再按鐵工業(yè)指標(biāo)從上而下又可圈出位于上述銅礦體上下相間的Ⅰc、Ⅰb、Ⅰa、Ⅰo4層含銅鐵礦體。各礦體規(guī)模：Ⅰ3為銅金屬量大于50萬噸的大型銅礦體，Ⅰ2為銅金屬量近于50萬噸的中型銅礦體，Ⅰ1為銅金屬量近于5萬噸的小型銅礦體。Ⅰc、Ⅰb為鐵礦石量2000～3000萬噸的中型鐵礦體，Ⅰa、Ⅰo為鐵礦石量500～1000萬噸的小型鐵礦體。圖5－4 大紅山礦區(qū)剖面圖4.曼崗河北岸礦體礦體分布于A30～A36線。出露地表有4個礦體，即Ⅱ5－3、Ⅱ5－4、Ⅲ2－3、Ⅲ2－4。5.哈母白祖礦體礦體分布于A39線以東地段，地表零星出露小礦體較多，但規(guī)模很小，形態(tài)復(fù)雜，多呈透鏡狀、扁豆?fàn)?，多?shù)不具工業(yè)價值。（三）礦石特征1.礦石礦物成分及結(jié)構(gòu)（1）鐵礦礦石金屬礦物主要由磁鐵礦、次為赤鐵礦組成，尚有少量假象赤鐵礦（磁赤鐵礦）、鈦鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦，偶見斑銅礦。脈石礦物主要由鈉長石、石英組成，次為白云母（絹云母）、碳酸鹽（以白云石為主，次為方解石，少量鐵白云石或菱鐵礦）和含鐵硅酸鹽礦物（以綠泥石為主）。磷灰石、電氣石雖含量甚少，但分布廣泛，偶見金紅石、鋯石、綠簾石、角閃石等。礦石結(jié)構(gòu)以粒狀結(jié)構(gòu)為主，板狀、葉片狀結(jié)構(gòu)為次。部分為斑狀結(jié)構(gòu)，常見交代狀結(jié)構(gòu)，局部具粒狀變晶結(jié)構(gòu)。粒狀結(jié)構(gòu)為磁鐵礦、他形粒狀結(jié)構(gòu)為赤鐵礦的結(jié)構(gòu)特征；板狀、葉片狀結(jié)構(gòu)屬赤鐵礦所具有；斑狀結(jié)構(gòu)的混合型礦石中磁鐵礦呈斑晶；交代狀結(jié)構(gòu)系赤鐵礦交代磁鐵礦而成，常見赤鐵礦沿磁鐵礦顆粒邊緣、解理或裂隙充填交代，呈針狀、格狀、網(wǎng)格狀或網(wǎng)脈狀，乃至磁鐵礦被交代呈孤島狀殘留或全部被交代而成假象赤鐵礦（磁赤鐵礦）；粒狀變晶結(jié)構(gòu)僅見于條紋條帶狀磁鐵礦石中。礦石構(gòu)造有浸染狀、條紋條帶狀、花斑狀、角礫狀、斑點狀、斑塊狀、塊狀和致密塊狀等。（2）鐵銅礦礦石Ⅰ、Ⅲ礦帶的含鐵銅礦體及含銅鐵礦體的礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征極為相似。金屬礦物主要由黃銅礦、磁鐵礦組成，次為斑銅礦、菱鐵礦，少量鈦鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、輝鈷礦、輝鉬礦，偶見銅藍(lán)、白鐵礦、磁黃鐵礦、輝銅礦、方鉛礦等。脈石礦物則主要由石英、鈉長石、碳酸鹽（以白云石為主）、黑云母及綠泥石組成。次為鐵鋁榴石、角閃石（普通角閃石、陽起石、透閃石）、白云母，少量綠簾石、磷灰石、電氣石、金紅石、炭質(zhì)碎屑等。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單。主要為粒狀結(jié)構(gòu)或粒狀變晶結(jié)構(gòu)，各種礦石中主要金屬礦物黃銅礦、磁鐵礦及次要金屬礦物菱鐵礦均為粒狀或粒狀變晶；常見固溶分離結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)，前者系斑銅礦在黃銅礦中呈乳滴狀、不規(guī)則狀固溶分解體或輝鈷礦在黃鐵礦中呈乳滴狀、透鏡狀、葉片狀、格狀及不規(guī)則狀固溶分解體；后者則為黃銅礦交代磁鐵礦、鐵鋁榴石、鈉長石、黑云母等礦物。礦石構(gòu)造為浸染狀、條紋條帶狀。前者為黃銅礦、磁鐵礦呈浸染狀分布；后者由磁鐵礦、菱鐵礦聚集成不規(guī)則的條紋條帶而與脈石礦物鈉長石、石英、白云石或黑云母、綠泥石等相間組成。2.化學(xué)成分及變化（1）鐵礦富鐵礦石：TFe平均47.69％～59.17％，其中Ⅲ2－3富鐵礦石單工程TFe41.25％～54.13％，平均47.69％；Ⅱ5－3富鐵礦石單工程TFe41.95％～64.35％，平均54.14％；Ⅱ1礦體富鐵礦石單孔單層TFe45.00％～67.18％，平均50.77％；Ⅳ1－2富鐵礦石TFe平均48.40％。貧鐵礦石：TFe平均25.44％～42.15％。其中淺部各礦體TFe一般26.00％～36.00％；深部各礦體TFe32.62％～41.72％；Ⅱ1礦體TFe平均34.65％，Ⅳ1－2礦體TFe38.90％。低品位鐵礦石：TFe平均20.35％～25.57％，其中淺部鐵礦TFe20.35％～24.80％；深部鐵礦TFe21.80％～28.75％；Ⅱ1礦體中低品位礦石TFe平均24.54％。深部Ⅱ礦帶各礦體TFe較淺部高。其中Ⅱ1礦體TFe總平均40.04％。鐵礦石中含Cu甚微，一般在0.01％～0.07％。主要鐵礦體Ⅱ1、Ⅱ5－3含Cu0.01％～0.03％，平均0.02％；Ⅱ5－4礦體因頂板為Ⅲ2鐵銅礦，礦體頂部局部有銅礦化，因此Cu含量略高，平均為0.07％。次要小礦體除Ⅱ2－1礦體個別工程點含Cu達(dá)0.26％外，其余鐵礦體含Cu均未超過千分之一。（2）含鐵銅礦單工程平均含Cu0.30％～1.92％，總平均0.50％～1.20％。礦石中含SFe總平均9.30％～22.99％。其中富銅礦石單工程含Cu1.01％～2.10％，平均1.17％～1.20％，單工程含SFe17.39％～36.05％，平均19.91％～25.82％。（3）含銅鐵礦Ⅰ號礦帶含銅鐵礦石單工程SFe18.29％～35.85％，總平均24.21％ ～28.05％。礦石中含Cu0.15％～0.17％。淺部Ⅲ2－3礦體也為含銅的鐵礦石，富鐵礦石含Cu0.24％，貧鐵礦石含Cu0.27％。Ⅳ2、Ⅲ2－4次要鐵礦體含Cu0.23％～0.37％。（四）圍巖蝕變礦體圍巖主要蝕變作用及分期：巖漿晚期自變質(zhì)階段主要是鈉化（早期），時間早于區(qū)域變質(zhì)；火山氣液期有硅化（早期）、絹云母化、電氣石化；區(qū)域變質(zhì)期主要是出現(xiàn)新生礦物白云母、黑云母、角閃石及鐵礦物的重結(jié)晶；晚期蝕變主要有鈉長石化（晚期）、碳酸鹽化、綠泥石化、黑云母化等。石榴子石、透閃石、陽起石、方柱石等可能是火山氣液期的類矽卡巖化產(chǎn)物，而不是淺變質(zhì)的產(chǎn)物。三、礦床成因及成礦模式大紅山鐵（銅）礦床是海相火山巖型礦床。其成礦經(jīng)歷了海相火山沉積和火山熱液交代改造兩個階段。1.火山沉積成礦（圖5－5A）新太古代末期，紅山運動使哀牢山群褶皺升起形成古陸核。進入古元古代，本區(qū)復(fù)又裂陷下沉，海底火山噴發(fā)侵入活動十分強烈，生成了一套巨厚的細(xì)碧角斑巖、綠色片巖、混雜大理巖及砂板巖的火山－沉積建造，即大紅山群。老廠河組沉積初期，本區(qū)處在濱海到淺海狀態(tài)，堆積長英質(zhì)為主的陸源碎屑；隨后地殼逐漸下降，生成了砂泥質(zhì)堆積及富砂質(zhì)的碳酸鹽巖建造，并夾有薄層炭泥質(zhì)沉積。進入曼崗河組生成階段，沿本區(qū)EW向的F1古老斷層開始了中心式火山噴發(fā)－沉積的序幕。初期（Pt1dm1）：以堿基性噴發(fā)為主，底部產(chǎn)生了薄的含銅貧鐵礦體（Ⅶ號礦），頂部出現(xiàn)了短暫的噴發(fā)間斷，生成了富含火山碎屑的碳酸鹽巖沉積；中期（Pt1dm2）：海底火山轉(zhuǎn)為以堿中性噴發(fā)為主，并在其中形成了兩個薄貧鐵礦體（Ⅵ1及Ⅵ2號礦）。接著噴發(fā)間斷，海水加深，形成了少量富含鈉質(zhì)的碳酸鹽巖；后期（Pt1dm3）本區(qū)又以基偏堿性凝灰質(zhì)噴發(fā)為主，并夾少量碳酸鹽薄層。此時由于海水中鐵銅硫等成礦物質(zhì)豐富，并且處于弱氧化→還原的條件下，海水的pH值適宜，因而沉積了巨大的含銅鐵礦床（Ⅰ號礦帶）；末期（Pt1dm4）：因火山噴發(fā)停息，形成了含火山碎屑的碳酸鹽巖層。進入紅山組（Pt1dh）的發(fā)展階段，火山活動再度加劇，開始了本區(qū)第二、第三火山噴發(fā)－沉積旋回。第二火山旋回早期（Pt1dh1）：開始表現(xiàn)為爆發(fā)式的噴發(fā)和堿基性的巖漿溢出，對下伏曼崗河組產(chǎn)生了強烈的刻蝕，形成了明顯的火山不整合，堆積了數(shù)米至數(shù)十米的火山角礫、火山集塊及塊狀、杏仁狀與球狀深灰色變鈉質(zhì)熔巖，與之同時生成了一些透鏡狀貧鐵礦（如Ⅱ3礦體）；隨后，噴發(fā)短暫中斷，在礦區(qū)中部生成了不純碳酸鹽巖夾層（即中大理巖）。接著海底火山處于寧靜溢出階段，在其中上部堆積了大量富含鐵質(zhì)的堿中性鈉質(zhì)熔巖（即角斑巖），并呈現(xiàn)著3個噴溢韻律，在每個韻律的頂部，同時形成了一些似層狀及透鏡狀具有杏仁構(gòu)造的富鐵質(zhì)熔漿及礦漿成因的鐵礦床（Ⅱ5－1、Ⅱ5－2、Ⅱ5－3鐵礦體）；最后，又為堿中性凝灰質(zhì)噴發(fā)，并在其頂部形成了Ⅱ5－4鐵礦；晚期（Pt1dh2）：.火山作用減弱，且噴發(fā)物的性質(zhì)也發(fā)生了從堿中性到堿基性的轉(zhuǎn)變，正常的沉積作用也相應(yīng)加強，因而生成了以基性凝灰質(zhì)為主體的夾有石英巖條帶綠色片巖及不純薄層白云石大理巖，且在其中沉積了多層含銅鐵礦體（Ⅲ號礦帶）。紅山組的形成后期（Pt1dh3）：進入本區(qū)第三火山旋回，此時基性巖漿溢出占了壓倒優(yōu)勢，生成了大量的塊狀、杏仁狀角閃變鈉質(zhì)熔巖和Ⅳ號鐵礦帶。2.火山氣液交代成礦（圖5－5B）在火山活動的后期，富鐵火山氣液，從火山管道上升，沿火山筒周圍，對已成的鐵礦帶及含鐵變鈉質(zhì)火山巖，由近而遠(yuǎn)大致沿層進行充填、交代、加富，形成了富鐵礦，同時產(chǎn)生強烈的硅化、鈉化及絹云母化，碳酸鹽巖發(fā)生類矽卡巖化形成石榴子石、透閃石和陽起石等蝕變。圖5－5 大紅山式鐵（銅）礦床成礦模式
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。