鄂西北耀岭河组超贫磁铁矿地质特征及找矿前景

杨建中,肖应祖,石张纪,孙汉勇

(湖北省鄂西北地质矿产调查所,湖北襄樊 441057)

鄂西北耀岭河组超贫磁铁矿地质特征及找矿前景

杨建中,肖应祖,石张纪,孙汉勇

(湖北省鄂西北地质矿产调查所,湖北襄樊 441057)

通过近几年的工作所取得的资料及在系统收集整理、综合分析前人资料的基础上,归纳总结鄂西北地区南华系耀岭河组超贫磁铁矿分布规律及成矿地质条件,探讨耀岭河组超贫磁铁矿的找矿前景。耀岭河组上段含铁岩系与贫磁铁矿体产出受火山喷发沉积控制,同时矿体富集又受火山喷发中心控制。耀岭河组上段火山喷发沉积岩具有旋回韵律性,旋回开始以喷溢沉积铁为主,晚期以爆发沉积铁为主,火山中心、近火山喷溢—爆发沉积的富钠质基性火山喷溢亚相的基性熔岩和爆发亚相的富钾贫钠的凝灰岩具有铁的成矿专属性,Fe含量一般与SiO2含量呈反比例的关系,属火山喷发沉积铁矿,类似于中国大红山式铁矿。鄂西北地区分布广泛的耀岭河组变质火山岩系为寻找超贫磁铁矿提供了巨大的找矿前景。

耀岭河组;超贫磁铁矿;地质特征;找矿前景;鄂西北

0 引言

近年来,随着国民经济的发展,国内市场对钢铁的需求量逐年增加,探明的富铁矿和贫铁矿难以满足市场的需求,勘查超贫磁铁矿是缓解这一矛盾的有效途径之一。超贫磁铁矿是指低于现行铁矿地质勘查规范边界品位要求,在当前技术条件下可以开发利用的贫铁岩石,即是指矿石TFe<20%,需通过选矿工艺使其人为富集成为富矿后予以利用的贫矿❶河北省国土资源厅,超贫磁铁矿勘查技术规程,2005。。2004年以来,在鄂西北耀岭河组中含磁铁矿的岩石被视为可利用的资源,掀起新一轮勘查开发超贫磁铁矿的热潮。因此,研究鄂西北地区耀岭河组超贫磁铁矿的地质特征,探讨找矿前景,具有一定的地质意义和现实的经济意义。

1 区域地质背景

鄂西北地区位于南秦岭印支造山带的东段南缘。区内主要为中—新元古界武当岩群和南华系耀岭河组变质火山岩系,前者以基性、酸性火山岩为主,后者主体为基性火山岩,间夹少量角斑岩、粗面岩及流纹岩。盖层为震旦系及古生界的沉积地层。耀岭河组火山岩系西自陕西省平利县,东抵湖北省随州市境内,在鄂西北地区出露约200 km,在两郧和竹山一带最为发育,围绕武当岩群周边分布(图1)。耀岭河组为活动大陆边缘裂谷发展起来的弧后小洋盆地喷发沉积的一套细碧—角斑岩建造,超贫磁铁矿赋存于耀岭河组上段变细碧角斑岩系中。

2 耀岭河组岩石特征

2.1 耀岭河组岩相特征

耀岭河组是一套海相火山喷发形成的细碧—角斑岩建造,夹部分沉积碎屑岩和少量碳酸盐岩,伴生部分酸性火山岩类。据王寿琼、龙天才等[1]研究,火山岩共生组合属拉斑玄武岩—流纹岩套和碱性玄武岩—粗面岩套,这反映了耀岭河组火山岩生成环境为大陆边缘裂谷的一个特征。主要氧化物含量见表1。耀岭河组上段基性熔岩、基性火山碎屑岩富含铁质(见表2)。

2.1.1 耀岭河组主要变质岩类型

耀岭河组主要变质岩类型大体可分为十种:①绢云或绢云—白云母片岩类;②绿帘阳起长英片岩类;③绿帘阳起斜长绿泥片岩类;④石英绢云绿泥片岩类;⑤绿帘绿泥石英片岩类;⑥磁铁黑硬绿泥石英片岩类;⑦黑硬绿泥绢云长英片岩类;⑧钙质片岩+大理岩类;⑨变粗面岩类(包括粗面安山岩及变角斑岩);⑩变石英角斑岩和变流纹岩类等。

2.1.2 耀岭河组岩石主要组成矿物

(1)石英 广泛分布于大多数岩石中,均有明显六边棱晶,经受了静态重结晶作用的改造,为变晶石英;

图1 鄂西北地区耀岭河组分布区域地质简图Fig.1 Regional geological distribution diagram of Yaolinghe Formation in Northwestern Hubei

表1 鄂西北地区耀岭河组主要氧化物平均含量[1]Table 1 Average content ofmain oxide of Yaolinghe For mation in Northwestern Hubei

(2)长石类 包括斜长石和钾长石两类,前者多为细粒—微粒斜长石,呈板状、聚片双晶;后者一般呈微小板条或残斑及条纹长石,在流纹岩中除呈残斑外还见有格状双晶;

(3)方解石族矿物 仅见方解石、白云石、菱镁矿。在大理岩及钙质片岩中主要是方解石;

(4)角闪石类矿物 ①透闪石,为钙镁角闪石;②绿褐色普通角闪石,呈正延性;③兰色钠闪石,呈负延长;④阳起石,绿片岩广泛分布,在单偏光呈兰色,可能属钠交代结果;

表2 鄂西北地区耀岭河组主要岩石全岩化学成份表单位:%Table 2 Main whole lithification chemical constituents of Yaolinghe Formation in Northwestern Hubei

(5)绿泥石类矿物 为绿色片岩和变细碧岩中常见矿物;

(6)帘石类矿物 在绿片岩中一般粒度较大,有时呈圆形杏仁体,在绿色片岩和浅色片岩中粒度较小。

(7)云母类矿物 有绢云母、白云母和黑云母,其中绢云母与白云母有时呈过渡状态。黑云母主要为基性岩暗色矿物变质所致;

(8)铁矿物类 主要为磁铁矿、钛磁铁矿,少量赤铁矿、黄铁矿。钛磁铁矿周围常分布壳状的含水钛氧化物,或全部变为白钛石,偶见钙钛矿。磁铁矿在基性熔岩基质中和中基性火山碎屑岩中分布较多,富者在本区形成超贫—贫磁铁矿床。

2.1.3 主要矿物共生组合

耀岭河组常见矿物共生组合为:①绢云母+白云母+石英;②绿帘石+绿泥石+阳起石+斜长石+石英+磁铁矿(或白钛石)+方解石;③绿泥石+阳起石+绿帘石+方解石+白钛石+斜长石;④绢云母+绿泥石+石英;⑤绿帘石+绿泥石+石英;⑥黑硬绿泥石+石英+磁铁矿;⑦黑硬绿泥石+绢云母+长石+石英;⑧方解石+石英+白云母;⑨黑(白)云母+正长石+石英;⑩长石+石英+绢云母。

2.1.4 耀岭河组有关原岩的恢复

(1)层状构造的绿片岩大体可分为两种类型①岩石中斜长石和石英的含量低,矿物化学式中含Ca及(OH)-的热液蚀变矿物含量很高,它们来自海水和部分长石。暗色矿物全部转变为阳起石,玻璃质转变成绿泥石等,说明这些岩石结晶程度差,亦说明部分岩石属水下喷发的安山—玄武质熔岩;②除富含热液蚀变矿物外,石英和斜长石微晶—细晶含量相对较高,野外具杏仁构造和枕状构造,属于基性熔岩,应属细碧岩。

(2)绿色片岩类 原岩类型相对较多,其中斜长石少,石英含量较高而构成纹层状,其中绿色组分以绿泥石为主,绿帘石、阳起石次之。这一类原岩主要是短暂溢流凝灰形式的水下沉积凝灰岩,若黑硬绿泥石出现则表明有一定喷发间隙,其原岩为富铁的粘土类岩石。

(3)浅色片岩类 主要为大量石英片岩,其原岩应是正常沉积岩。其中绿色矿物,如绿帘石、绿泥石、绢云母为原粘土矿物或部分火山碎屑组分,而常见方解石说明沉积仍处于滨海水下环境,部分钠闪石的出现表明有钠交代;另一种类型是变质中酸性晶屑凝灰岩,其玻屑组分已全部转变为微粒石英,晶屑组分主要是长石和石英晶屑,其排列具有方向性和不明显的显微纹带状,显然是变质的石英角斑岩和凝灰岩类岩石中有时残存有钠长石和石英斑晶等。

2.2 耀岭河组岩石化学特点

耀岭河组主要岩石化学成分列于表2中。从表2可看出,耀岭河组岩石化学成份特点为:

(1)细碧岩和细碧质凝灰岩富钠贫钾,变细碧岩Na2O一般为3.48%～4.64%,K2O<1%;变细碧质凝灰岩Na2O一般为2.13%～2.70%,K2O一般0.61%～2.26%。变角斑质凝灰岩及变凝灰岩(绢云片岩)富钾贫钠,这可能与混染正常沉积泥质物有关,K2O一般4.04%～5.55%,Na2O一般0.40%～2.62%。

(2)在基性熔岩和火山碎屑岩中富铁:细碧岩中Fe2O3+FeO一般9.83%～17.93%,与钠质成正相关;细碧质凝灰岩中Fe2O3+FeO一般12.21%～24.26%,与钠质成正相关;角斑岩中Fe2O3+FeO一般6.14%～13.66%;凝灰岩中Fe2O3+FeO一般13.45%～25.01%。Fe含量一般与S iO2含量呈反比例的关系。

(3)在基性熔岩和火山碎屑岩中富钛,而在酸性火山岩中钛含量很低。

3 耀岭河组超贫磁铁矿地质特征

3.1 含铁岩系及喷发特征

3.1.1 含铁岩系

鄂西北地区耀岭河组根据火山喷发特征和沉积旋回,可划分为上(吴家梁旋回)、中(石门沟旋回)、下(高庙旋回)三段,上中段为两个喷发旋回组成的海相细碧岩—角斑岩系,为一套陆源碎屑和火山碎屑组成的粗碎屑沉积岩和凝灰质碎屑岩,上段为含铁岩系。以下是依据郧县高庙地区而整理的耀岭河组剖面[2]:

上覆地层:陡山沱组(Z1d)变长石石英砂岩,钙质粉砂岩

——平行不整合接触——

耀岭河组:(Nhy)

上段(吴家梁旋回):(Nhy3)

19～27:由变细碧岩、含磁铁矿变角斑质凝灰岩、含磁铁矿变凝灰岩组成。一般有3～6个次级喷发—沉积韵律组成,次级韵律下部为变细碧岩、变细碧玢岩,上部为凝灰岩及角斑质凝灰岩或细碧质凝灰岩,部分地区凝灰岩之上见有少量酸性火山岩或正常碎屑沉积岩。

中段(石门沟旋回):(Nhy2)

7～18:由变细碧岩,变细碧玢岩,变凝灰岩,变石英角斑质凝灰岩,含磁铁矿变细碧岩、变角斑质凝灰岩,少量砂岩、粉砂岩组成,顶部一层正常碎屑沉积岩与上段分界。

下段(高庙旋回):(Nhy1)

1～6:主要由复成份砾岩夹泥质、凝灰质粉砂岩(局部含砾)、变细碧岩组成。

——平行不整合接触——

下伏地层:武当岩群(Pt2-3w)变石英角斑质凝灰岩。

从以上看出,下段反映出裂谷早期的沉积特征,中段为裂谷中期的火山沉积特征,上段为裂谷晚期火山沉积物,以富铁岩浆的大规模喷溢—喷发为特征。

经统计,耀岭河组上段含铁岩系中变细碧岩中含铁11.83%～17.93%,变角斑质凝灰岩含铁12.94%～28.15%。

3.1.2 喷发特征

耀岭河组火山岩形成环境属扬子板块陆缘裂谷环境,从小面积出露的火山集块岩(如郧西涧池、土门、党家沟及丹江口的鸡冠石等)和流纹岩(如双掌、高庙等地)的分布特征,以及广泛分布的基性熔岩流和间夹少量石英角斑岩和粗面岩等组合,耀岭河组火山喷发初期为中心式喷发,随着裂谷的发展,逐渐发展为裂隙式喷发,显示拉张环境下的岩浆喷发特点。在郧县高庙南部黑龙沟一带早期火山岩厚度相对较大,厚度为500～600 m,火山角砾岩很发育,可能是该时期的一个喷发中心。火山活动晚期,火山岩厚度变化较大,火山活动以中心式喷发为主,郧(县)丹(江口市)北部的鸡冠石西侧、香炉山、白石洼一带及竹山天池垭一带火山建造厚度比其它区段大,次级韵律多,火山角砾岩分布普遍(厚度在200 m左右),有熔岩型、火山热液再造型铁矿产出。

3.1.3 超贫磁铁矿层位

鄂西北南华系耀岭河组上段(吴家梁旋回)火山岩,由变角斑岩、含磁铁矿变角斑质凝灰岩、变凝灰岩、变细碧岩等构成,普遍含有磁铁矿(见表3),从区内已详查的丹江口市陈家垭、郧县吴家梁及伏山—云彩山,郧西老龙庙和竹山得胜一带磁异常验证等资料分析,超贫—贫磁铁矿主要赋存于耀岭河组上段(吴家梁旋回)地层中,依据火山活动特征,一般可划分出3～6个韵律组(见图2),每个韵律组的下部为变细碧岩、变细碧玢岩,上部为含磁铁矿变角斑质凝灰岩,反映火山岩相为喷溢→爆发相的演化序列。韵律组上部变角斑质凝灰岩是火山喷发沉积凝灰岩型超贫磁铁矿的主要赋矿层位,韵律组下部的变细碧(玢)岩产熔岩型超贫磁铁矿。石门沟旋回中细碧岩、角斑质凝灰岩含铁较低,一般TFe 6%～13%,难以利用。

表3 郧县吴家梁地区耀岭河组吴家梁旋回火山岩含铁情况一览表Table 3 Schedule of Wujialiang cycle volcanic rock of Yaolinghe Formation inWujialiang district,Yunxian county

图2 鄂西北地区耀岭河组含铁建造区域柱状对比图Fig.2 Columnar contrast diagram of iron-bearing construction region of Yaolinghe For mation in Northwesten Hubei

3.2 含磁铁矿的岩石特征

吴家梁旋回根据含磁铁矿的岩石类型可分为凝灰岩型和熔岩型,前者包括含磁铁矿变凝灰岩(磁铁绢云片岩)、含磁铁矿变角斑质凝灰质、含磁铁矿变细碧质凝灰岩,后者有含磁铁矿变细碧岩和含磁铁矿变细碧玢岩。铁矿物以磁铁矿、赤铁矿为主(见表4),其周围常分布壳状的含水钛氧化物,或全部变为白钛石,偶见钙钛矿,以低磷低硫低砷为特征。

含磁铁矿变凝灰岩(磁铁绢云片岩):灰黑—灰白色,片状变晶结构,片状构造,成分为绢(白)云母、榍石、磁铁矿,少量赤铁矿、绿泥石等。磁铁矿:自形—半自形粒状,集合体沿片理方向定向分布,和数粒聚集呈堆,均匀分布于岩石中,局部见有富集的磁铁矿灰黑色条带与片理一致。全铁品位13%～39%。

含磁铁变角斑质凝灰岩:呈灰色—灰黑色,鳞片变晶结构,片状—浸染状—条带状构造,成分为绢(白)云母、绿泥石、磁铁矿、钠长石及少量白钛石,一般TFe为13%～28.15%,局部可相变为含磁铁矿条带绢云片岩和绢云钠长片岩,在丹江和竹山地区含有角斑质火山砾。

含磁铁矿变细碧质凝灰岩:灰黑色—灰绿色,变余碎屑结构,片状、条带状构造,成分以绢云母、绿泥石、磁铁矿、赤铁矿、白钛石、钠长石为主,TFe 9%～21.22%之间。

含磁铁矿变细碧(玢)岩:灰绿色—灰黑色,粒状变晶结构,浸染状—条带状—块状构造,成分以磁铁矿、钠长石、绿泥石、阳起石为主,见有石英脉、绿帘石脉及颗粒,TFe 9%～40%之间。

3.3 耀岭河组超贫磁铁矿床地质特征

3.3.1 矿床类型及特征

按河北省国土资源厅发布的《超贫磁铁矿勘查技术规程(暂行)》要求及鄂西北地区和河北承德地区已有矿山现行指标,当岩石中TFe≤20%,其中边界品位MFe≥6%,最低工业品位MFe≥8%,为可利用的超贫磁铁矿体,鄂西北地区南华系耀岭河组上段(吴家梁旋回)火山岩就可以构成较多的超贫磁铁矿,具有巨大的找矿前景。鄂西北地区耀岭河组岩石种类较多,经历区域变质作用,受构造运动的影响,使各类岩石原岩遭受不同程度的变质、蚀变和改造。但大多数岩石原岩的原始结构构造仍保持清晰,特别是耀岭河组上段吴家梁旋回含矿火山岩系成层性明显,旋回韵律清楚。其间的熔岩、凝灰岩相互平行,交替产出。与成矿关系密切的是基性熔岩和凝灰岩,旋回开始以喷溢沉积铁为主,晚期以爆发沉积铁为主,为海相火山喷发沉积岩型超贫铁矿床,类似于中国“大红山式”铁矿。变质火山沉积岩是含矿母岩及围岩,火山热液对矿体起活化迁移、改造作用。据其发育特点和相互过渡特征,结合其成岩作用方式和结构构造特征,可分为熔岩类、凝灰岩类、火山热液再造铁矿床三个亚类。各亚型的基本特征分述如下:

表4 郧西县袁家坡超贫磁铁矿区组合样物相分析结果表Table 4 Phase analysis result of composite sample of Yuanjiapo ultralow-grade magnetite district,Yunxi county

(1)火山喷发沉积铁矿床 亦称为“凝灰岩型”。产于变(角斑质、细碧质)凝灰岩中,矿体呈层状、似层状产出,沿走向、倾向变化小;矿体厚几米至十余米,局部达20～30余米,TFe一般9.4%～28.15%,富集地段可达39%,磁铁矿6%～24%,以普遍含榍石—白钛石为主要特征。矿床属层控,无明显蚀变。郧县吴家梁铁矿、丹江口市陈家垭矿区该类型铁矿规模最大。

(2)熔岩型铁矿床 产于变细碧岩中,与围岩无明显界线,呈似层状、透镜状产出,厚度一般0.5～3 m;TFe在8%～28.17%左右,富集地段可达28.17%以上,磁铁矿4%～16.2%;矿石矿物成分以磁铁矿、赤铁矿、绿泥石、绿帘石、钠长石为主,见绿泥石化、绿帘石化。丹江口市陈家垭矿区Ⅱ矿体是该类型铁矿的典型代表。

(3)火山热液再造铁矿床 矿体产于含铁变角斑质凝灰岩中,沿走向和倾向相变为含铁变角斑质凝灰岩。矿石矿物成分复杂,主要金属矿物为磁铁矿、赤铁矿,脉石矿物有钠长石、石英、绿帘石、角闪石—阳起石及绿泥石、绢云母等;矿石中见有大小不等的角斑质和磁铁矿“砾”,“砾”被拉长;蚀变现象明显,主要有角闪石—阳起石化、绿帘石化、硅化等。郧县吴家梁矿区及其外围赋存该类型铁矿,在郧西县马鞍镇一带超贫磁铁矿区也见有此类型铁矿。

3.3.2 矿石组构

(1)矿石结构构造 超贫磁铁矿石经历了多期次变形变质作用的改造,形成了以塑性变形为主的褶曲构造形态,形成了复杂多样的结构构造类型。矿石构造大致可分为条带状、小揉皱状、块状、细脉状、石香肠状、浸染状构造、条带—浸染状构造,见有晶粒块状构造等。其中条带状构造:黑色磁铁矿富集条带及磁铁矿和绿帘石条带与脉石矿物绿泥石呈颜色深浅不同的条带,韵律清晰,与片理一致,原生沉积的特征显著。矿石结构主要有自形一半自形结构和他形粒状结构、浸染状结构、交代残余结构、少量格状结构等,以自形一半自形结构和他形粒状结构为主。①浸染状结构:磁铁矿呈星点状浸染于岩石中,或呈条带平行于片理分布;②自形—半自形晶结构:矿石中稠密状或稀疏磁铁矿呈自形晶及半自形晶和叶片状晶形赤铁矿,粒度不均;③格状结构:磁铁矿和钛铁矿规则连晶,在磁铁矿颗粒中心由片状钛铁矿组成三角形、平行四边形的格子,这可能说明岩浆在喷发前有结晶分异作用发生。

(2)有用矿物的嵌布特征 磁铁矿一般自形程度较好,多为自形—半自形晶粒疏散或条带状分布于脉石矿物之间,顺片理浸染状富集或密集呈脉状连生,在致密块状矿石中,脉石矿物则在磁铁矿集合体中,脉石矿物与围岩一致。磁铁矿具有明显的层理和条带状的韵律构造,与层状含铁岩石的形态相一致,矿石中的磁铁矿部分粒屑颗粒,呈次棱角、次圆状及磨圆状,显示出磁铁矿是经过了搬运、磨蚀和落沉。

(3)矿石组分 熔岩型铁矿与凝灰岩型铁矿矿石矿物均以磁铁矿、赤铁矿为主,但脉石矿物成分有较大差异。凝灰岩型铁矿石中脉石矿物以普遍含榍石—白钛石为主要特征。熔岩型铁矿石脉石矿物则以绿帘石、钠长石为主。

3.4 耀岭河组贫磁铁矿赋存规律

3.4.1 成矿地质条件

(1)含铁围岩是成矿的基础 耀岭河组吴家梁旋回火山岩富含铁质,变细碧岩、变细碧玢岩Fe2O3+FeO 11.83%～17.93%,均高于F.w.Clark和H.S.Washington统计的平均值,而凝灰岩更高。

(2)有利的岩层位置是成矿的外部条件 分析本区资料,凡火山堆积物厚度大、火山碎屑粒度粗则铁矿化强烈;反之火山堆积物厚度小、火山碎屑物越细则矿化差。这种现象说明矿化强度及离火山活动中心的远近及火山活动条件有密切关系。

(3)区域变质作用是促使铁矿物改造的因素 本区普遍区域变质作用,属低变质区,变质作用使含铁火山岩中铁矿重新组合成浸染状磁铁矿,局部更积聚成富矿透镜体。

超贫磁铁矿的区域分布与耀岭河组火山岩系的区域分布相一致,主要集中分布在郧(县)—丹(江口市)北部、郧西县香口—夹河、竹山县西北部,即武当隆起的北缘、西北缘及西南缘。

3.4.2 火山活动与铁矿的关系

耀岭河组火山岩以裂隙喷发为主,伴有中心式喷发。火山活动的形式、强度与铁矿有着密切的关系。

(1)火山活动对含矿层的控制 火山喷发韵律晚期(即耀岭河组上段韵律组上部组元)的凝灰岩是主要含矿层,喷发韵律愈发育,含矿层就越多,矿化强度也相对较高。如陈家垭铁矿靠近鸡冠石喷发中心,含矿层有8层之多,吴家梁小型铁矿靠近白石洼火山喷发中心,含矿层有5层。一般的规律是火山喷发韵律厚度大小与含矿层厚度呈正相关关系。此外,岩浆岩分异程度好坏,也直接影响着火山岩的含矿性。本区耀岭河组火山岩系中,规模较大的含矿层和磁铁矿体大多赋存在与基性火山岩交互产出的酸度较高的角斑质火山岩中,表明磁铁矿化主要在基性岩浆分异形成的钠质中性岩中富集。

(2)古火山活动中心对矿化类型和富集程度的控制 通过对已有地质矿产勘查成果分析研究后发现,耀岭河期古火山机构对火山岩型铁矿的矿化类型和矿化强度有明显控制作用。区内与耀岭河组火山岩有关的各类型铁矿,与古火山喷发中心均呈现密切的空间关系。如发育熔岩型、凝灰岩型铁矿的陈家垭铁矿位于鸡冠石古火山机构的南侧,竹山天池垭古火山机构区形成7 km×(0.8～1)km的C(126)4航磁异常,分布着长岭沟等火山岩型铁矿点,吴家梁火山热液再造型铁矿分布在白石洼古火山机构的东侧,伏山—云彩山凝灰岩型及火山热液再造型则分布在香炉山古火山机构的东侧。

3.4.3 典型矿床实例

陈家垭铁矿 矿区位于高庙穹窿东南侧的次级背斜内,出露地层主要为南华系耀岭河组上段,耀岭河组上段为一套海底喷发的火山岩,由变细碧岩、变细碧玢岩、变角斑岩、变角斑质凝灰岩、火山角砾凝灰岩、凝灰砾岩及层凝灰岩组成,火山岩组合显示由喷溢→爆发的岩浆活动机制。按基性→中性的岩浆演化模式,该岩性段可进一步划分为7个喷发韵律,铁矿化赋存于喷发韵律上部组元变角斑质凝灰岩中(称凝灰岩型铁矿),由下而上有7个含矿层,加上第四韵律下部组元变细碧岩中赋存的熔岩型铁矿,共计8个含矿层位。

全矿区共圈定16个矿体,其中熔岩型铁矿4个。熔岩型铁矿层(体)产于变细碧岩中,呈似层状、透镜状产出,长度为400～1 200 m,平均厚度为1.65～3.52 m,全铁平均品位为17.12%～31.68%。凝灰岩型铁矿是矿区主要矿层(体),呈似层状分布,长度在400～3 000 m之间,平均厚度3.04～8.74 m,平均品位17.47%～21.16%。可见,熔岩型铁矿体虽较富,但其规模远不及凝灰岩型铁矿体。

4 找矿前景

4.1 找矿标志

(1)耀岭河组上段上部的变细碧质火山岩夹互变角斑质火山岩建造是寻找该类型铁矿的先决条件,变角斑质凝灰岩是主要的含矿岩石;

(2)据陈家垭[3]、吴家梁矿区及外围铁矿资料分析[4,5],扭动构造的收敛部位与撒开部位之间的过渡地带是铁矿富集的有利地段。背斜构造的弧顶部位或者倒转背斜的倒转翼、倾伏部位,以及蛇形褶皱的弯曲部位,控制了矿体的形态、厚度与富集程度;

(3)熔岩型铁矿和火山热液再造型铁矿,大多分布在喷发中心数千米之内;

(4)在地层、构造有利部位见到明显的蚀变,是较富矿体存在的标志。主要蚀变有角闪石化、绿帘石化、绿泥石化、硅化、褐帘石化;

(5)磁异常可作为寻找耀岭河群铁矿的简捷标志,凡有超贫—贫磁铁和较富磁铁矿的地方均有磁异常存在;

(6)1∶20万水系沉积物Ni、V、Co组合异常与航磁异常叠置区是寻找火山岩型铁矿的有利地区。

4.2 找矿前景

鄂西北地区广泛分布着南华系耀岭河组,找矿前景良好。根据已掌握的资料和该类矿床的主要控矿条件及找矿标志,采用综合信息找矿模型进行初步预测,认为圈定本区火山岩型磁铁矿找矿远景的基本思路是:耀岭河组上段发育较好的区段,尤其是古火山机构的周围数千米范围内是最佳远景区,郧(县)丹(江口市)北部的鸡冠石西侧、香炉山、白石洼一带及竹山天池垭一带颇有找矿前景。除此之外,还应注意耀岭河组火山岩分布区其它区段还存在古火山机构(含矿建造厚度较大、喷发韵律较多,并有火山角砾岩、集块岩的分布,如果存在,这些区段又有航磁异常分布,则应优先圈定找矿靶区。此外,还应在古火山机构的外围寻找火山喷发沉积型(即凝灰岩型)铁矿,这类铁矿品位一般较高,矿体在走向上和倾向上厚度、品位稳定。

5 鄂西北超贫磁铁矿经济意义

5.1 选矿工艺

据《郧县唐二沟铁矿区磁铁矿石选矿半工业试验报告》[6],工业试验采用一段磨矿(-200目70%)磁选抛尾、磁选精矿再磨后进入磁选机一次粗选、一次精选流程,取得了较好的试验指标:精矿品位TFe60.42%,产率12.45%,回收率50.05%(见表5)。

从表5可见,该精矿有害元素S、P含量较低,SiO2经弱磁选别后,含量符合要求,属于优质铁精矿。

表5 郧县唐二沟铁矿选冶结果表Table 5 Result of beneficiation and metallurgy in Tangergou ore district,Yunxian county

5.2 开发简介

鄂西北地区耀岭河组超贫磁铁矿开采技术条件较好,设计开采的最低标高一般不超过矿区的最低侵蚀基准面,易采、易选,适合于露天大规模生产,采选生产成本较低,采选吨铁精粉的生产成本在230元左右,吨精矿的销售成本(含税费)为180～210元,在当前铁精矿产品的市场价格维持在650元/t以上条件下,超贫磁铁矿的采选加工业有利润空间。

6 小结

鄂西北地区超贫磁铁矿资源开发在取得经济效益的同时,由于开采技术条件相对较好的超贫磁铁矿资源含铁量低,只有在当前的铁矿高价位条件下才具有开采价值。如果错过这个机会,这类铁矿资源将毫无价值。因此,应当抓住时机,开采超贫磁铁矿资源,使得这类铁矿资源得以利用。地勘单位应投入适当经费,加大超贫磁铁矿资源储备。

致谢:本文所引用的基础资料数据来源于湖北省鄂西北地质矿产调查所老一代地质工作者的报告成果,为此特别感谢,是他们的辛勤劳动为本文提供了第一手资料,并诚挚感谢湖北省鄂西北地质矿产调查所高级工程师刘兴义的指导。

[1] 王寿琼,龙天才,等.鄂西北地区耀岭河群火山岩系含金银多金属矿产的控矿因素、成矿规律及找矿标志、成矿预测研究[R].襄樊:湖北省鄂西北地质矿产调查所,1996:6-26.

[2] 孙才良,张子才,等.湖北省郧阳地区地质图说明书[R].襄樊:湖北省鄂西北地质矿产调查所,1989:21-27.

[3] 黄仁,周骏华.均县陈家垭铁矿详查地质报告[R].丹江口:湖北省第五地质大队,1977:23-31.

[4] 曾高翔,何汝俊,等.郧县吴家梁矿区铁矿勘探地质报告[R].丹江口:湖北省第五地质大队,1977:27-33.

[5] 曾高翔,朱辛耀,等.湖北省郧县吴家梁矿区外围铁矿详查地质报告[R].丹江口:湖北省第五地质大队,1979:24-31.

[6] 郧县唐二沟铁矿区磁铁矿选矿半工业试验报告[R].郧县:湖北郧县盛丰矿业工贸有限公司,2008:1-10.

(责任编辑:张 娅)

Geological Characteristics and Prospecting Potential of Ultralow-grade Magnetite of Yaolinghe Formation in Northwestern Hubei

YANG Jianzhong,XIAO Yingzu,SH I Zhangji,SUN Hanyong
(Geological Survey of Northwstern Hubei,Xiangfan,Hubei441057)

The authors summarize metallogenic geological conditions and distribution law of Yaolinghe Formation of Nanhuan system and also discuss prospecting potential of ultralow-grade magnetite of Yaolinghe For mation.Iron-bearing rock series of the upper body in Yaolinghe group and occurrence of low-grade magnetite ore body are controlled by the volcanic eruption sediment,while ore enrichment also affected by the volcanic eruption center control.Volcanic eruption sedimentary rocks of the upper body in Yaolinghe group have periodicity and rhythmicility.The early stage is cycle of mainly extrusive sedimentary iron,the last stage is cycle with explosive sedimentary iron.have iron metallogenic specialization with an inverse proportion be tween iron content and the S iO2in general,It belongs to volcanic eruption sedimentary iron ore,similar to Dahongshan style ironmine in China.Metamorphic rocks in Yaolinghe group widely distributed in northwestern Hubei which provide great prospecting for finding ultra-low grade magnetite.Based on the widely and systematically collected infor mation in recent years and predecessor’s research,

YaolingheFormation;ultralow-grade magnetite;geological characteristics;prospectingPotential;Northwestern Hubei

P618.31

A

1671-1211(2010)02-0122-08

2009-06-10;改回日期:2010-04-09

杨建中(1971-),男,工程师,地质学专业,从事地质勘探与科研工作。E-mail:yjz9427@126.com