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探讨矿区辉绿岩与成矿的关联性

2020-07-13 502 上传者：管理员

摘要：福建马坑铁矿为一大型铁、钼多金属矿床。本文主要从矿区辉绿岩特征和辉绿岩形成时期等方面着手，结合前人研究成果，探讨矿区辉绿岩与成矿关系。

关键词：
形成时期
成矿关系
特征
矿物学
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马坑铁矿是一个由大型铁矿、中型钼矿，并有镓、锗等伴生组分组成的大型矿床。本文主要从辉绿岩特征和辉绿岩形成时期等方面着手，结合前人研究成果，探讨矿区辉绿岩与成矿关系及其意义。

1、矿床地质特征

1.1矿床简介

马坑铁矿区分为三个矿段:东矿段、中矿段以及西矿段。西矿段位于71线西南方向，71线～F11是中矿段，而东矿段位于F11的东北方向，该矿区的主矿体主要赋存在中石炭统经畲组（C2j）层位中，它们有一定的特征，如具有连续性，并且矿体的产状为层状及似层状。

该矿区东部、西部和南部分别以内降外升的天山凹断层、溪马河断层以及F1断层为边界。北部下延的边界仅局部是已控制的，深度可达-410m。

该矿区主要发育上古生界地层（C1l-P2t），从北东不断延伸到南西方向，并且倾向于北向。该矿区地层从南东向北西方向，新老地层逐层分布，由此组成了马坑背斜的北西翼。只有在北东边界的外边缘，才会偶然发现奥陶志留系罗峰溪群（O-S）。

1.2矿床赋存状态

磁铁矿的主矿体主要赋存在中石炭世经畲组-早二叠世栖霞组的底部。矿体的产状与顶、底板地层基本一致，并且与地层的褶皱具有同步性。从总体的形态来看，其呈现为东北向不对称的背斜和向斜，背斜的轴部具有紧密的特点，而向斜则与之相反，轴部相对展开。其两翼部分的产状不相同,背斜的北西翼相对较宽展,通常倾角为30°～50°之间。而褶皱的南东翼部分由于受F2断层的影响，通常倾角为50°～70°之间，在部分地方有地层直立以及倒转的现象。向斜南东翼有着变化较大的产状，通常倾角为40°～60°之间，接近地表的矿体常表现为急剧上翘，通常倾角为70°～80°之间。主矿体的控制长度约为3300m，西矿段的主矿体长度约为1650m，延伸的深度为490～1300m，平均为1016m，其厚度总体趋势表现为中间矿体较厚，两侧矿体较为薄;断层F2下盘矿体较薄，上盘矿体较厚。单工程见主矿体最大厚度为231.16m，最小厚度为2.02m，平均厚度为54.04m，主矿体的埋藏深度为197m～808m，平均为536.63m。

在西矿段发现了153个磁铁矿的小矿体，中矿段仅发现23个。小矿体主要赋存在船山组-栖霞组灰岩中，部分赋存于文笔山组与栖霞组的接触带，只有极少的在林地组顶部。小矿体的形状多为透镜状的，其中一些形状为似层状，它们与地层的产状具有一致性。小矿体的长度通常为50～100m(最长285m)，延伸平均长度为171.5m，厚度通常是2～10m,局部可达10～25m。小矿体的厚度和品位在不同的矿段变化较大，在倾向上通常没有连续出现，分布相对分散。

2、矿区辉绿岩特征

该矿区的辉绿岩较常见，在地表及井下巷道均有揭露。通过对矿区辉绿岩的观察及分析，发现其侵入具有多期次的特点。原岩呈现的颜色为墨绿色，褪色之后，主要呈灰色、灰白色，因蚀变强烈，多为变余辉绿结构。主要矿物有：斜长石（中、拉长石为主，有时见少量更长石和基性斜长石）、透辉石、普通辉石、纤闪石；次要矿物有石.英、绿.泥石、方.解石、绿.帘石等；副.矿物有榍.石、磁铁.矿、钛.铁矿、黄.铁矿、磷.灰石。

辉绿岩在基性中浅层侵入岩中是具有典型性的，辉绿岩中的辉绿结构几乎都发育较好，与较早结晶的斜长石相比，具有较好的自形程度，它形粒状的辉石充填在搭成的三角板架中间。当侵入深度改变时，辉绿岩的结构同时也会相应发生改变。辉石与长石形成相当的自形成程度和粒度，形成辉长结构或自形等粒结构。辉绿岩类的组成矿物主要为辉石和基性斜长石，之所以原有的深绿色辉绿岩褪色，其原因在于矿区活跃的流体常以带状的形式蚀变。

3、矿区辉绿岩形成时期

根据对矿区辉绿岩的观察及结合前人研究的资料，矿区内的辉绿岩大致可以分为两个阶段：海西期和燕山期。可以在地表观察到早期的花岗岩被较晚的辉绿岩脉侵入，并且还可以观察到辉绿岩脉直接在太保林区域切穿褐铁矿化的矽卡岩。在井下300的中段东部和F2下盘的175分段可以观察到辉绿岩脉切穿石榴子石磁铁矿和矽卡岩的现象（如图1），而较早的辉绿岩被较晚的花岗岩脉切穿并且紧挨着矿体。一些学者通过对于辉绿岩进行测试，可以获得的地质数据如下：

韩发等（1983）所采用的Rb-Sr法和K-Ar法能够获得该地区矿体中辉绿岩的年龄为330Ma和102Ma；张承帅（2012）测得辉绿岩的锆石U-Pb年龄为303±2.Ma和64.±1Ma；闫鹏程、王森（2013，未刊）测得辉绿岩锆石206Pb/238U年龄141.33±0.96Ma和315.5±1.2Ma。之后将所获得的数据进行对比测试，我们能够获得结果与设想的有所差距，但可以确定的是存在两期的辉绿岩。

图1辉绿岩脉切穿磁铁矿

4、辉绿岩成矽卡岩型磁铁矿床的可能性

马坑铁矿区磁铁矿主要以石榴石、透辉石等矽卡岩共生，因此有学者用石榴石Sm-Nd等时线年龄来确定马坑铁矿的成矿年龄，得出其成矿期时间为157+15与161+5Ma左右。

通过岩体年代方面的数据我们可以得到，花岗岩的年龄主要集中在燕山期的120Ma至150Ma，尤其聚集在130Ma，相对于花岗岩，辉绿岩的年龄分布就比较分散了，基性的岩浆活动可能一直发生于海西期、燕山期到喜山期，即64Ma～330Ma，虽然没有测出与成矿年龄相对应的辉绿岩，但并不能代表那个时代没有进行基性岩浆的活动。矿浆的注入和沉积有可能在160Ma或之前就已经完成，因此马坑铁矿区磁铁矿的形成在花岗岩侵入之前，花岗岩属于后期的产物，根据地质年代学辉绿岩成矿的可能性比较大，并且由此推测马坑铁矿的成矿年龄约为160Ma。

5、矿区辉绿岩对成矿的意义

根据辉绿岩所测试的地质年代数据，马坑铁矿床中赋存的的辉绿岩脉中锆石的年龄分布具有多阶段的特性，表明锆石形成起源的复杂性。因此，对辉绿岩的研究不仅可以确定岩脉的年龄，而且可以掌握区域构造和岩浆活动的事件整体过程，从而为区域构造演化和成矿过程的发生提供依据。根据上述测年结果，可以得出马坑铁矿床的形成下限年龄为160Ma，矿区内的磁铁矿应该在这年龄之前就已经形成了。辉绿岩是热能的驱动体和携带者，因此能够对磁铁矿起到改造和叠加的作用，并促进了矿化的进一步富集。此外，辉绿岩岩体本身具有矿化现象，对磁铁矿的富集也能起一定作用。从马坑铁矿区的辉绿岩形成年龄表明，马坑磁铁矿在160Ma左右存在一期明显的富集、运移与沉淀作用。

参考文献：

[1]福建省龙岩市马坑铁矿区中矿段详细勘探地质报告[R].福建省一二一煤田地质勘探队三中队,1976.

[2]韩发,葛朝华.马坑铁矿-一个海相火山热液-沉积型矿床[J].中国科学,1983,(5):438-446.

[3]张承帅,毛景文,谢桂青,等.福建马坑矽卡岩型铁-钼-矿床地质特征及辉钼矿Re-Os同位素年龄[J].吉林大学学报（地球科学版）,2012,42(增刊1):224-236.

[4]闫鹏程.福建马坑铁矿成因探讨[D].中国地质大学（北京）硕士学位论文，2013.

[5]王登红,陈郑辉,陈毓川,等.我国重要矿产地成岩成矿年代学研究新数据[J].地质学报,2010,7:1030-1040.

邓霞南.浅谈马坑铁矿区辉绿岩形成时期与成矿关系[J].福建冶金,2020,49(04):9-10+15.