赫章县菜园子热液菱铁矿床地质特征及控矿条件浅析

矿区内发育的地层主要为泥盆系，其次为下志留统、下石炭统和下二叠统，后三者仅分布在矿区北东、南西边缘。构成一个走向北西-南东，倾向南西，倾角15～35°的单斜构造。其中，泥盆系发育较全，化石丰富，为一套滨—浅海近岸海湾台地相碳酸盐岩(生物灰岩、白云岩发育)夹碎屑岩沉积。中泥盆统碳酸盐岩层为菱铁矿主要赋存层位。

1.2 构造

矿区位于垭都-蟒洞断层中段南西侧。垭都断层为垭都-紫云深断裂(逆冲推覆构造)的前缘带。F17断层为该逆冲推覆构造带的组成部分，位于矿区北东，长约15km，断面倾向南西，倾角25～75°，断层破碎带宽1-5m，具先压后张性质，断层破碎带仅有菱铁矿化和少量小矿体赋存。断层南西盘的分枝断层(与F17断层组成入字型构造)，岩层层间剥离空间及层间破碎带等低级构造是控制主要矿体产出的构造。

矿区褶皱较发育。主要褶皱有北东向的K5包包背斜、雄雄戛背斜，以及位于F17断层上盘的北西向隐伏背、向斜。它们对菱铁矿均有一定的控制作用。

2. 矿床地质特征

菱铁矿主要赋存于中泥盆统独山组鸡泡段下部白云岩和龙洞水组泥质白云岩中。与菱铁矿关系密切的近矿围岩蚀变主要是菱铁矿化和铁白云石化，次有白云石化、黄铁矿化、硅化等。

矿床呈北西-南东向展布，长2200m，宽400-600m，矿体主要呈脉状及似层状产出，少量呈不规则状产出。已探明有大小矿体100余个，均呈隐伏矿产出，其中规模较大的主要矿体有4个，即1号和2号脉状矿体及Ⅱ2和Ⅱ3似层状矿体。1号和2号脉状矿体，倾向南西，倾角5～35°，与地层有10～20°交角。矿体呈北西向延长1000-1600，宽150-300m，厚度变化大，一般为5-12m，最后可达56m。Ⅱ2和Ⅱ3似层状矿体，倾向南西，倾角5～30°。矿体延长600-1360m，宽100-400m，厚度一般为2-7m，最后可达14m。

矿物成分较简单，原生矿物以镁菱铁矿为主，次为黄铁矿、铁白云石、石英。此外，尚有少量黄铜矿、黝铜矿、白云石，偶见方铅矿、闪锌矿、毒砂、重晶石等。镁菱铁矿按颜色可分为“灰矿”和“黄矿”;单纯的“灰矿”矿体和“黄矿”矿体都较少见，大量分布的乃是斑杂状矿石。菱铁矿具网状交代、斑状交代、残晶状交代等结构及块状、条带状、晶洞、缝合线、脉状等构造。氧化带不发育，仅分布在2200m以上的地段，主要有褐铁矿、水赤铁矿及锰褐铁矿组成。

菱铁矿中含砂、泥、炭质等杂质，其含量随矿石颜色由浅变深逐渐增多。“黄矿”全铁含量较“灰矿”高3-6%。矿石中有用组分主要为铁、锰。原生矿石全铁含量一般为26.52-42.71%，平均34.83-39.74%，氧化矿石全铁含量一般为40-55%，最高为60%;氧化锰含量一般为0.93-2.20%，平均1.30-1.50%。有害组分SiO2、S、P等含量均在允许范围之内。

3. 成矿控制条件浅析

3.1 构造条件对菱铁矿的控制作用

本区区域上发育北西向的构造带，其规模大，形成时间长，对本区的构造形态、地层沉积、矿产生成都具有重要的控制作用。区域内已知的菱铁矿，基本上都沿该构造带分布。

北北东向的构造带在本区表现较为微弱，生成和定型时间较北西向构造带晚，其各组结构面常以不同型式和北西向构造带的结构面发生交接和归并。组成北北东向构造带的背斜，常横跨在先期生成的北西向背斜之上，形成“鼻状”、“穹状”等半背斜构造，而北北东向构造带的张性结构面，则常追踪或部分斜切北西向构造中的压性断层。在这些断层的破碎带中，既有角砾岩分布，破碎带两侧岩层又常见压性劈理，充分表明它们是经历了两次不同的构造变动的产物。

北西向的构造带和北北东向构造带的复合部位，对菱铁矿床的分布起了主要的控制作用。因为这些部位，一方面常分布经过两次构造变动先压后张的北西向断层，作为矿液运移、循环的良好通道;另一方面由于这里构造变动剧烈，北西向的再次、低级断层和北东向半背斜或北西次级褶皱中的岩层层间剥离空间较为发育，从而为矿液的运移、沉淀提供了良好的空间条件。

本区以交代作用为主的菱铁矿，均呈似层状、透镜状产出，垂直方向上常重叠平行排列，其分布受缓倾斜的岩层层间剥离空间控制，矿体的膨大、富集多位于北东向半背斜构造和北西向次级背斜的核部，以及这些背斜与断层的交汇部位。这是由于这些地段易于形成较为宽阔的层间剥离空间，加之有利于成矿作用进行的碳酸盐类岩石存在所致。因此，在这些地段常形成规模较大的工业矿体。

3.2 岩性条件对菱铁矿的控制作用

菜园子菱铁矿矿床从志留系到石炭系各个层位不同岩性中，均可见到菱铁矿化。但主要

矿体则都赋存于化学性质活泼、孔隙度大、性脆或脆、塑相间，易于产生断裂及层间剥离，因而利于交代成矿的碳酸盐岩层中。岩性控矿的特点表现在：a.脉状矿体的形态、规模、厚度及贫富的变化，严格受交代成矿前原岩岩性的制约。沿F23、F24断层破碎带产出的1、2号脉状矿体，当围岩(代表成矿前原岩)为中泥盆统独山组(D2d)细微晶白云岩时，矿体膨大变富;而当其向下进入中泥盆统不利于交代的邦寨组(D2dh)碎屑岩层中，则急剧变贫、变薄、尖灭或成为细脉穿插于砂、粉砂岩中;再向下，断层进入中泥盆统龙洞水组(D2l)泥质白云岩中后，矿体复又膨大增厚而成3、7号脉状矿体。b.主要似层状矿体赋存于龙洞水组泥质白云岩地层中,龙洞水组泥质白云岩，层间常夹多层砂、泥质岩层，脆性和塑性岩石共处，软硬岩层相间，在构造应力作用下，首先导致多层层间剥离产生，为含矿溶液运移和交代原岩成矿提供了场所，因而在其中形成了多个似层状矿体。

3.3 构造、岩性条件综合控制作用

①构造与岩性两因素是彼此联系的，它们相互配合，共同控制了菱铁矿体富厚部位的产出。②容矿断层与有利交代的白云岩层交切部位形成了脉状菱铁矿体的主体部分，尤其在断层由陡变缓地段矿体更为富厚。由于容矿断层F23、F24为一组逆断层，其上盘上冲，在断层变缓部位产生局部张应力，使其拉开一个空间，矿液在此空间内有充分停集、沉淀的机会，利于其向周围的碳酸盐围岩渗透更远交代更充分，因而导致矿体在这一地段膨大、增厚、变富。沿F23，断层产出的1号脉状矿体，其厚度大于20米的富厚带，即位于断层由陡变缓部位。③短轴背斜核部的层间剥离带控制了主要似层状矿体的主体富厚部位,由于短轴背斜作为构造复合作用的产物经受过两次挤压，必然在岩层层间产生较多的垂厚大、面积较宽的剥离空间，其核部因受力更为强烈，产生的剥离空间垂厚相对更大，这就使得成矿溶液在这一地段有充分机会停集并对碳酸盐围岩进行充分渗透和交代，致使矿体膨大，富厚。Ⅱ31矿体厚度大于9米的富厚部分均分布在K5包包背斜核部地带，就是这种控矿作用的明显例证。

3.4 物质来源问题

3.4.1 硫同位素组成特征-硫质来源

1976年贵州省地矿局科研所对该矿床及区域同类型其他矿床矿体及其围岩采集了同位素样品，对其伴生金属硫化物进行硫同位素测定(贵阳地化所测定)[2]，结果表明，其伴生金属硫化物的硫是生物成因的，与国内外沉积硫的稳定硫同位素组成基本相同。因此，该矿床的硫来自沉积地层。

3.4.2 铁质来源

矿区中泥盆统大河口组中的沉积铁矿(鲕状赤铁矿及鲕绿泥石菱铁矿，全铁含量33-36%)，分布广，储量大。根据有关地质资料：“菱铁矿脉穿过沉积铁矿时，均见有褪色蚀变带，该带保存着原岩的鲕状结构，而原岩矿物赤铁矿、菱铁矿、鲕绿泥石则被菱铁矿、石英、水云母等热液蚀变矿物代替，即三种沉积铁矿物转化为单一的菱铁矿，说明沉积铁矿中的铁质被大量带出，形成菱铁矿”。上述可以理解为沉积铁矿在一定的物理化学条件下，受热水热液的影响，从沉积铁矿里，吸收和带出一部分铁造成。因为浅部褪色带已说明铁质被带出。但由于沉积铁矿的褪色蚀变规模不大(一般只在几米内)，分布不普遍，不可能提供所有的铁质，所以，铁可能还有其他来源。

4. 结论

综上所述：(1)菜园子菱铁矿矿床赋矿层位为泥盆系、下志留统、下石炭统和下二叠统，但岩性条件对菱铁矿的控制作用较明显，矿体主要赋存于中泥盆统碳酸盐岩层中。(2)地质构造是控制矿体形成和分布的主导因素。(3)成矿物质除来自沉积铁矿外，可能还有其他来源。

[参考文献]

[1]贵州省地质矿产局。贵州区域地质志[M]。北京：地质出版社，1987。

[2]韩至钧等。贵州省志-矿产志[M]。

[3] 陈宗义。赫章县菜园子菱铁矿床构造应力场分析。贵州地质，1987，14(3)，63-68。

[4] 陈小华。梅山铁矿床菱铁矿的地质特征及成因探讨。江苏地质，2003，27(2)，-78-82

[5] 黄丽萍。论龙永煤田童子岩组菱铁矿及其岩相意义。中国煤田地质，2004,16(B05)，35-37。