新余铁矿田铁矿成矿地质特征与成因分析

曾书明, 周建廷, 王学平, 刘 川

(赣西地质调查大队,江西南昌 330201)

新余铁矿田铁矿成矿地质特征与成因分析

曾书明, 周建廷, 王学平, 刘 川

(赣西地质调查大队,江西南昌 330201)

新余铁矿田含铁岩系地层物质系统沉积的地球化学环境是一个氧化相—弱氧化相—弱还原相—还原相的演变过程。矿田经历了澄江—加里东构造旋回的多期次、多方向、多型式褶皱构造改造。新余铁矿田矿层和含铁岩系的各种成矿地质特征以及矿田东、中、西段构造特征是铁矿的沉积成岩作用以及构造演化历史的物质反映。应用系统分析方法和历史分析方法分析矿田成矿地质系统的内在规律,总结新余铁矿田矿层和含铁岩系变化特征,矿层顶板、底板和含铁岩系标志层特征以及矿田东、中、西段构造特征。解释新余铁矿田单层矿“红绸舞式”褶皱的成因,为铁矿勘查工作提供借鉴。

新余铁矿田;沉积作用;构造;成因分析

新余铁矿田位于江西省新余市南部 (图 1),处于华南加里东地槽褶皱带北缘之武功隆起区,区内出露地层主要为青白口系、震旦系和寒武系的浅变质岩,为一套火山碎屑硅铁质建造夹类复理石的泥砂质建造,含铁岩系的变质程度属绿片岩相,主要为一套千枚岩 -片岩 (图 2)。这套前寒武纪含铁变质岩系地层多年来具有不同的划分,本文采用《江西岩石地层》的震旦系地层划分方案 (江西地质矿产局,1984)。

图1 新余铁矿田交通位置图Fig.1 Traffic map of the Xinyu iron ore field

1 含铁岩系地层系统特征及成因分析

1.1 矿层厚度、品位及含铁岩系地层变化特征

新余铁矿田主要铁矿层位为震旦系下统杨家桥群下坊组下段,具有工业矿层一层。东起芳洲,西至枫树下,沿走向延展约 60余公里。铁矿层呈鳞片粒状变晶结构,条带状构造,矿层原始沉积厚度一般 2～8 m;地质矿层 (指含矿层位,包括绿泥磁铁石英岩、磁铁石英岩、磁铁镜铁石英岩)一般TFe 15%～35%,mFe 5%～30%;工业矿层 TFe平均品位 24%～28%,mFe平均品位 7%～18%(按TFe边界品位 20%、工业品位 25%圈定)。根据矿田内各个矿区的勘查资料统计,在矿田范围内,矿层原始沉积厚度在各个矿区并不相同,矿层厚度与含铁岩系地层厚度正相关 (图 3)①汤家富,朱家安.1980.江西省铁矿地质特征分布规律与找矿方向.南昌:江西地质科学研究所:42-65,95-108.,同时矿层厚度大全铁品位相对要高,矿层厚度薄全铁品位相对要底,而磁性铁品位和全铁品位也一般呈正相关关系。新余铁矿田中的磁性铁 (mFe)品位、全铁(TFe)品位、工业矿层厚度、地质矿层厚度和含铁岩系地层厚度可以看成是含铁岩系地层物质系统逐级放大的不同层次的子系统,本矿田含铁岩系地层物质系统铁(Fe)的分布具有全息效应 (周建廷等,1997),表现在:

(1)如果把矿层 (地质矿层)厚度与含铁岩系地层厚度的比值叫矿厚系数的话,新余铁矿田矿厚系数基本保持恒定(矿田范围内)。

(2)矿层原始沉积厚度与全铁平均品位正相关,但其比值稍有变化,一般全铁品位变化幅度没有沉积厚度变化幅度大(矿田范围内)。

(3)同一矿区的矿石磁性铁占有率 (TFe/mTe)变化不大,一般全铁含量高磁性铁含量也高 (矿区范围内,不包括氧化矿石)。

1.2 矿层顶板、底板及含铁岩系标志层特征

矿层顶板为含磁铁绿泥千枚岩,深绿色至墨绿色,靠近矿层含磁铁矿微晶,肉眼难以看见,远离铁矿层一般磁铁矿迅速减少。矿层底板为含磁铁绢云千枚岩,一般含似侵染状 (星点状)磁铁矿,肉眼可见。靠近矿层磁铁矿逐渐增多,和矿层磁铁镜铁石英岩过度接触。底板一般比顶板厚,另外含铁岩系标志层还包括白云质大理岩、次石墨质绢云千枚岩和含石英碳酸盐质假砾绢云千枚岩。矿田各区铁矿层顶板、底板及含铁岩系标志层特征详见表 1。

表1 矿层顶板、底板及含铁岩系标志层特征表Tab.1 The character of the bed top and the bed floo r and the guide seam of the iron ore-bearing rock series

1.3 铁质的来源、沉积和铁矿的生成(成因分析)

殷鸿福等(1999)特提斯多岛洋模式认为,华南是特提斯多岛洋体系的一部分,在早古生代期间它们相互间以小洋盆及古特提斯洋分开。在震旦纪和早古生代期间,扬子板块与华夏板块之间在加里东期拼合之前存在一个洋盆——南华洋。这个洋盆主要存在于中元古代和新元古代早期,晋宁运动使扬子和华夏在北段拼接形成北东向的江 (山)绍(兴)缝合带,但中、南段并未闭合,成为残留盆地。至震旦纪时,南华残留盆地又拉张为小洋盆,估计当时宽800余千米。加里东期华夏与扬子由北东向南西发生三次幕式拼合,南华小洋盆最终变为加里东造山带 (殷鸿福等,1999)。

该区在前震旦纪处于地槽阶段,晋宁运动使北部(相当于杨子准地台)各江南元古代地体增生,拼贴到扬子古陆边缘形成江南古岛弧 (江南古陆)。但在该岛弧的南东,大致在宜春 -铅山深断裂之南,仍然是一个海盆——南华洋,继续接受晚元古代到早古生代的地槽型沉积(图 4)。

晚元古代青白口纪 (南华纪)是在中元古代早期地槽沉降的基础上进一步发展和继承性沉降的,因而形成了一套厚约数千米的以复理石建造为主的神山组。神山组不仅赋存有大量的凝灰物质。而且具有清晰的韵律层,并发育有水动力拖曳所形成的微细水平纹理和浊流早期阶段所形成的序粒层,同时还见有滑塌作用所形成的泥粒,属典型浊流沉积。澄江运动(雪峰运动)是加里东地槽发育过程中的一次较强烈的地壳上升运动,在深断裂以北,江南古岛弧继续隆起,深断裂以南,导致区域性海退,出现震旦系早世古家组与青白口系上施组之间的假整合。该区受澄江运动的影响,虽未强烈褶皱形变,但海底地形变化较大,可能形成一东西向倾向南的水下隆起,加里东地槽发育之初,地壳处于强烈沉陷阶段,伴随深断裂(大致与俯冲带平行的断裂带)产生的强烈差异运动,导致幔源物质大规模喷溢。

图4 赣中北早震旦世冰期地层古地理略图Fig.4 Stratigraphic paleogeographic map in early sinian epoch ice age in the m iddle and no rth part of J I ANGXIprovince

全球板块构造理论的创始人之一 Morgan(证明地球表面存在绕极旋转运动)于 1971年首次提出热幔柱的概念,现在认为地球深部核幔边界附近的高温低粘度层(D″层)可以产生柱状上升的热物质体。热物质体在经过地幔达到冷的岩石圈时,顶部常呈喇叭形张开,形成一个具有球状顶冠和狭窄尾柱的热物质体构造——热幔柱构造。热幔柱巨大的球状顶冠在上升过程中可以引起地壳上隆和大规模溢流玄武岩火山作用(形成大陆或大洋溢流玄武岩),并且可以造成区域变质作用,地壳熔融作用及不同规模地壳伸展。随上覆板块运动,热幔柱狭窄的尾柱会产生一系列热点火山链。地质历史时期中全球气候变暖问题,原来一直用大陆的重新配置即古地理位置因素予以解释,但计算模拟表明,仅用古地理因素不足以解释古温度异常的幅度,但如果将古地理和周期热幔柱释放的 CO2所引起的温室效应因素综合考虑,可使温度上升 7.6～12.54℃。地幔柱强烈活动所引起的全球气候变暖的一个结果是海平面明显上升,故认为,海平面明显上升是同期全球超级热幔柱活动的间接效应。

因此早震旦世晚期,气候转暖 (原因之一为火山活动喷发之CO2导致的温室效应),冰雪消融,海水量大大增加,从而形成早震旦世晚期的广泛海侵,在这一高低起伏不平的海盆地中,沉积了厚达数千米以复理石建造为主的下坊组和大沙江组(形成了含铁硅质建造)。据其富含有机物质和发育条纹状构造分析,应为沉积于古陆边缘潮坪和浅海静水条件下的沉积产物。这种环境,不仅有利于生物的大量繁殖,而且也是铁锰物质易于沉淀富集的主要场所。在其海盆北部的边缘地区,尚有少许来自北侧大陆的冰水沉积,因而在武功山地区下坊组底部,可见冰川海洋沉积的含砾板岩,并由西向东,由北向南递减和消失。

所谓南华洋应为南部与原特提斯洋相连、深入内陆的弧后裂谷盆地,为弧后盆地 -岛弧 -海沟型的敛合型板块俯冲边界(是地球表面最重要构造活动带)。其应力状态是挤压的,故地壳强烈变形,伴有大量岩浆活动,幔源物质大规模喷溢。新余式铁矿系变质火山 -沉积成因,前人根据含铁岩系地层特征和物质组份的各项分析结果判定其铁质来源主要为海底火山喷发活动,证据有:

(1)据江西省地矿局 902队资料,80个含铁岩系的分析数据,按尼格里计算并作图解,大部分岩样投影入岩浆岩区。少部分落入粘土沉积岩区。

(2)在新余良山铁矿层上下岩系均含较多凝灰质成份,同时在铁矿层层位之下不远,还见有层状或似层状的变玄武玢岩。

(3)吉水井头等地铁矿层位之下浅变质岩系中夹有中基性熔岩和火山碎屑岩。火山岩含铁量很高,多数大于 10%,矿物成分中也含有较多的褐铁矿、赤铁矿和火山玻璃。

(4)铁矿层含氟较高,如杨家桥、良山等地铁矿含氟0.8%。

(5)化学成分比值:SiO2/Al2O3为 9.8～19.92;TiO2/V2O5为 8.3～24.56;TFe/(CaO+MgO)为 4.89～12.20;Na2O/K2O为 3。

(6)磁铁矿单矿物光谱分析成果:Ni 89×10-6～227×10-6,Cu 24×10-6～90×10-6,Pb 36×10-6～50×10-6,Zn 70×10-6～148×10-6,Ge 3.3×10-6～4×10-6,Ga 7×10-6～16×10-6;磁铁矿单矿物激光光谱分析成果(%)Ni 8.02,Co 2.93,Cr 2.10,Fe 49.2,Mg 1.006,Mn 1.08,Ti 0.38,Ca 3.84(江西地质矿产局,1984)。

铁质的运移方式可能通过火山物质的水解、火山热液和火山喷气作用、火山雨的淋漓作用或通过火山作用生成的铁质直接进入沉积物中。火山物质被水解出的铁质及火山喷气作用所带来的铁质为铁矿沉积区提供了大量的铁质和硅质来源,同时火山喷出的大量酸性气体,使海水酸化,pH值可达4以上,从而使溶铁量极低的正常海水变成溶解有大量铁质的良好载体,海水中的铁主要以胶团的胶体溶液形式与 SiO2的溶液一起共存和迁移,因此铁矿石中普遍出现似侵染状构造、条带中的石英粒状镶嵌结构就是其原始胶团变质重结晶的证据。当然也有极少量的铁质以磁铁矿碎屑的形式出现,直接进入较近火山源的矿层中(杨家桥矿区),也有少量陆源铁质呈溶液及微粒悬浮状态,混同陆源碎屑粘土物质迁移到沉积海盆地。

铁硅进入溶液后,含铁量较高的酸性海水由海盆区向陆源区运移,特别是遇上了新鲜海水时,两者就产生了较大的浓度梯度、氧化还原电位梯度及酸碱性梯度。物质的相对平衡条件就被破坏,于是大量的铁硅就被析离出来。铁硅凝聚沉淀时,硅是以硅胶形式(含水二氧化硅)沉淀,铁可以高价氧化物 Fe(OH)3形式出现,也可以含水的 Fe2+和 Fe3+胶团形式出现。还可以铁的硅酸盐、碳酸盐、硫化物形式出现,实际上铁的硅酸盐、碳酸盐、硫化物在含铁岩组均有出现。铁矿物与 SiO2胶体基本上是同时沉积,所以磁铁矿、镜铁矿、和原生黄铁矿在石英中呈似侵染状构造。磁铁石英岩中铁、硅密切伴生,多成连体及筛状结构,但未发现石英与磁铁矿、磁铁矿与镜铁矿之间互相交代现象,这也说明铁矿物与 SiO2胶体基本上是同时沉积。

实践证明,Si O2的凝胶在水体中沉淀过程非常缓慢,而铁的沉积却迅速得多,可想而知,这种铁首先迅速沉积形成了相对富铁的黑色条带,而 Si O2持续沉积则形成了 SiO2相对集中的白色条带。两者因时间稍有差异而相间出现,但为什么黑白相间条带周期性地重复出现呢,笔者认为这是溶液中的铁、硅在沉积后又被周期性地补给所决定的。而周期性的补给条件又取决于多期次的火山喷发和由沉积海盆区的地壳震荡运动所造成的沉积介质条件变化。上述沉积作用发生的同时,陆源物质可以平行地进入沉积物,参与形成以胶体铁硅质为主的原始沉积。

随着沉积作用的持续进行,上覆岩层的压力越来越大,又因地热增温作用,所处的环境温度也越来越高,原始沉积物质中的一些流体(主要为水份)大量流失。含水的 Fe2+和 Fe3+胶团脱水后直接形成磁铁矿,高价铁的氢氧化物变成针铁矿,针铁矿经脱水作用变成赤铁矿,其他的原生铁矿物还有少量的菱铁矿、黄铁矿、铁硅酸盐。由于温度上升(一般小于 200℃)和压实作用,挥发份 (一些气体)也基本逸出,岩石由此形成。

根据含铁岩组所反映的火山沉积旋回、地球化学旋回比较完整,岩性系列、原生铁矿相系列稳定,铁矿呈稳定层状延伸和厚度、品位变化不大等特征,说明沉积时,地壳处于相对稳定阶段,虽然地壳仍有多次颤动(火山喷发),但并未引起边缘海盆区质的变化。当时大洋中应该存在热点火山链或孤立火山岛屿(热幔柱作用的结果),边缘海盆区复杂的古地理面貌,在不同的古地理单元,有不同的沉积特征。

(1)在近古岛弧区 (板块俯冲带)水动力条件较强,氧化势能较高,其含铁岩组、矿层厚度变化较大,岩性岩相系列不明显,以原生氧化铁矿相为主,并见有交错层理(萍乡)。

(2)在火山机构附近,可能是水下隆起区,含铁岩组中有厚层火山熔岩,但凝灰岩、含铁岩组、铁矿层较薄(吉水井头、分宜长富)。

(3)在两者之间,处于平缓和半封闭的有相对平静的水体的浅海海盆,则沉积了延伸较大,厚度稳定,较厚的条带状铁矿(安福杨家桥、洋源)。

(4)在海盆区边缘,物源 (火山源)较少,补给又不充分,含铁岩组、铁矿层较薄、品位相对较低(宜春枫树下、江下)。

在铁矿形成之后,地壳活动渐趋平静,火山活动减弱,致使铁矿层上部出现较多的正常沉积夹层,沉积物中的火山碎屑物质也逐渐减少,晚震旦世后到下古生代基本上均为陆源沉积。

图5 铁矿沉积环境演化示意图Fig.5 The evolvem ent sketch map of the iron ore sedi mentary environm ents

综上所述,早震旦世,地壳缓慢下降,气候转暖,冰雪消融,海水量大大增加,从而形成中震旦世的广泛海侵,沉积了一套以浅海相泥硅质和碳酸盐建造为主的正常的海水沉积硅铁建造。在沉积过程中,海水不断加深,迅速由氧化—半氧化环境转变为还原环境,致使矿层厚度不大,品位不高 (图5)。沉积地球化学环境演变过程为氧化相—弱氧化相—弱还原相—还原相。由此可见新余铁矿田含铁岩系物质系统的多层次重演,其内在本质是成矿物质来源和成矿作用方式大体受相同因素所控制,即受同沉积时的地壳运动,盆地 (古洋壳)沉降,物质供给,铁质运移方式,沉积古地理及古气候条件,物理化学条件以及区域变质作用方式等控制。新余铁矿田含铁岩系物质系统的多层次重演是其成矿作用系统多层次重演的必然结果。

2 矿田构造系统特征、演化历史和区域变质作用

2.1 矿田东、中、西段构造特征

经过多年的勘查实践和研究工作,该区已经树立了地层柱,统一了区内地层层序,即井头至良山区段,属倒转层序,冶源至洋源之区段,属正常层序,单层矿“红绸舞式”的褶皱观点已被普遍接受。矿田东、中、西段构造特征见表 2。

新余铁矿田中岩石标本的显微构造、手标本、露头小构造与该区的宏观大构造形态具有相似性。小构造与大型构造的褶皱变形规律,表现在形态的相似性、方位的一致性(轴面力图保持平行,脊线趋向一致)、构造形迹组合的规律性和空间展布的等间距性等方面。以地质系统律和地质全息律为理论依据,运用系统论思想和系统分析方法,可通过对矿体小构造和标志层的精细研究,来推测矿区大型构造和矿体厚度特征,对隐伏矿体进行预测 (王子贤,1989):

(1)矿区大构造是背斜 (或背形)还是向斜 (或向形),可从露头小构造来进行判断。同期多级组合褶皱群,其包络面和褶皱轴面夹角的锐角指向,显示由背斜 (形)两翼向转折端收敛,由向斜 (形)转折端处向两翼撤开。究其本质是因为小构造(小系统)与大构造(大系统)的应力作用方式,物质运动方式和变形机制的一致性(周建廷等,2007)。

(2)小型褶皱脊线和轴面产状的优选方位和中至大型褶皱基本相同,小型褶皱群的组合及等间距特征,亦与中至大型褶皱具有相似特征,这样不仅可推测大型褶皱构造型式,还可推测矿层在三度空间内的展布格局,对深部矿体进行预测②许温复.1981.褶皱幅宽比相似律[C].江西省地质协会论文集(构造地质专集),8∶5.。

(3)可根据比奥特粘性介质中的粘性平板变形模式主波长公式预测变形岩体的相对粘度和褶皱变形主波长,从而为变质变形环境提供参考数据(周建廷等,2007)。

2.2 构造演化和区域变质作用

按大陆边缘演化观点,华南分为扬子、华夏、江南陆壳改造区。晋宁运动 (早期 1 050Ma、晚期800 Ma)使得扬子古大陆边缘隆起、固结。加里东运动(寒武纪末的郁江运动、奥陶纪末的古浪运动、和志留纪末的广西运动)使得华南地区除钦防残余海槽外均露出海面。重要的地质事件之一是奥陶纪晚期赣中南洋壳海槽被沉积填充和挤压褶皱回返,加里东运动过程就是南华洋消亡(盆地消亡)、南华造山带形成过程。华南盆地的消亡与华夏板块向北西漂移、扬子板块随加里东期秦祁洋的消亡向东运动产生的区域应力作用有关。加里东期华夏与扬子由北东向南西发生三次幕式拼合,南华小洋盆最终变为加里东造山带。

表 2 新余铁矿田构造特征一览表Tab.2 The geological structural character in the Xinyu iron ore field

铁矿沉积时的岩相古地理。北为江南古陆,南为沉积海盆——南华洋。前已论述该区受澄江运动的影响,虽未强烈褶皱形变,但海底地形变化较大,可能形成一总体北东东向倾向南面的水下隆起,所以含铁岩系地层沉积成岩之后,其整体产状向南缓倾(图 6)。

2.2.1 郁江运动 (加里东运动第一阶段 (幕))本区变质变形特征

图 6 新余铁矿田构造演化示意图Fig.6 The evolvement sketch m ap of the geologic structure in the Xinyu iron ore field

由于本区处于加里东期板块俯冲带,晚寒武世至早奥陶世之间的郁江运动时期,在古板块俯冲提供的巨大应力(接近南北向持续的挤压力)作用下,铁矿层发生褶皱变形,主轴方位不变,轴面作顺时针方向自上而下旋转,形成由直立—斜歪—倒转的连续变形,从而神山倒转背斜由此产生(属弯褶皱到弯滑褶皱)。

倒转背斜形成稍后,在持续向南挤压情况下,由于地块边界条件发生变化,向南挤压的不均衡性,导致沿宜春 -铅山深断裂带发生近东西向扭动,形成了北北西向的强烈扭褶带,产生了一系列紧密同斜、多斜、共轭褶皱系(从磁铁石英岩中可以看出),褶曲脊线规律性地多向北北西向倾伏,轴面多向南西倾斜,随着扭动挤压的持续进行,局部地段轴面发生重褶,脊线被扭动进而发育应变滑劈理,并切割层理和片理,伴随“假砾石”的出现,物质发生塑性流动,向多重褶皱的转折复合构造部位聚集。有时会产生一些塑性断裂构造,导致矿层的缺失和地层的错动。另外此期褶皱形成之前,有一期石英脉的贯入,伴随着本期褶皱而变形。其褶皱形态和轴面产状与北北西向紧密褶皱规律相似。此期褶皱发育在神山倒转背斜的倒转翼上时,可规律地产生一系列小型背形和向形构造。褶皱是由弯流褶皱到滑劈褶皱,即由强烈压扁到塑性流变再到剪切滑动。岩石在此次构造运动中发生巨大的区域变质作用,层理被置换,形成了轴面片理,原来沉积的砂质、粘土质及铁镁质岩层变为砂质千枚岩、绢云千枚岩和绿泥石千枚岩,铁镁质粘土岩及硅铁质岩层则变为绿泥磁铁石英岩、磁铁石英岩和镜铁磁铁石英岩(磁性铁矿石)。变质过程中,燧石和铁氧化物(磁铁矿等)发生重结晶,并随着变质程度加深,各组分颗粒特别是石英颗粒显著加大。在化学成分基本不变的情况下,通过区域变质作用,赤铁矿可以完成向镜铁矿的转化,含铁岩系中绢云母系原岩中粘土质及火山灰等在区域变质作用下形成的,白云母系在绢云母基础上形成的。绿泥石由原含铁、镁较高的泥质物或火山尘变质形成,若温度略增,Te2+/Mg2+比值增高时,则可能变成黑云母。少量石榴石为含锰的粘土岩 (形成锰铝榴石)或含铁较高的火山凝灰质或变中基性熔岩及白云质岩石(形成铁铝榴石)经区域变质作用形成。少量斜长石系含钠的粘土岩、火山岩、火山碎屑岩变质形成(图 6,表 3)。

2.2.2 古浪运动 (加里东运动第二阶段 (幕))本区变质变形特征

第二期褶皱变形形成之后,相当于崇余运动(中晚奥陶世之间)或古浪运动 (晚奥陶到早志留世)时期,由于构造运动方向发生变化,自南西西向北东东方向发生挤压,形成以北西向为主,并向西斜歪至倒转褶带,且自东向西呈阶梯状下降,属弯褶皱。此期褶皱,褶轴方位与第二期褶皱变形方位相似,并明显叠加于第二期北北西向紧密同斜褶皱之上,褶皱规模多属中型至大型,一般长约 4～15 km,宽约 1～5 km,典型的有黄虎背形、松山向斜、江下 -山口向斜及枫树下背斜。地表表现为近南北 -北北西向展布的并向南东或向北西突出的弧形矿带(图 6,表 3)。

2.2.3 广西运动 (加里东运动第三阶段 (幕))本区变质变形特征

相当于广西运动 (中晚志留世到泥盆纪之间)时期,该区发生第四次形变,当时地壳运动方向,处于南北对扭 (即江西地壳东侧向北,西侧向南挤压扭动),形成一系列北东向,向南西倾伏,呈左形侧列分布的褶带和断裂带。叠加于近东西、北北西及北西褶带之上,褶皱规模较大宽大于 6 km,从铁矿展布格局上看,受北北西褶皱控制的矿带上,出现规律的向南西突出的弧形弯转和沿北东向出现的铁矿露头。和此期构造作用密切相关的是武功山混合岩穹隆(392～422 Ma),长轴呈北东向,片麻理向四周倾斜,交切第三期北北西向黄田、会口向斜,其轴部出现下寒武的残体(图 6,表 3)。

表 3 新余铁矿田基底构造变形期次与变质作用岩浆活动地壳运动关系表①Tab.3 The relationship between the basement structure deformation period of ti me and the m etamorphism and the magmatic activity and the crustalmovement in the Xinyu iron ore field

2.2.4 后加里东构造旋回本区变质变形特征

本区在澄江 -加里东构造旋回中整个发展阶段,大致是弯→弯滑→弯流 (第一、二期变形,柔性递增系列)→弯滑→弯褶皱(第三、第四期变形,柔性递减系列)。四期褶皱控制了褶皱基底格局,并制约了泥盆纪沉积时的古地形和海陆界线,变形所形成的主要构造形迹,在相邻盖层地区都没有反映,说明褶皱基底形变形成于澄江 -加里东构造旋回中。本区处于晋宁期—加里东期板块俯冲带,多期次、多方向、多型式褶皱构造的形成,以及大规模向南 (向洋一侧)倒转和水平挤压,也正是古板块俯冲提供的巨大应力作用的结果。褶皱基底形成之后,在海西—印支构造旋回中,褶皱基底已经硬化,其中的断裂构造及其组合特征,却和盖层断裂型式及形成机制相似①。燕山和喜山构造旋回,以断裂作用为主。由于断裂切割,矿层完整性、连续性遭受破坏。沿冶源—井头方位存在多条深大沟谷,基本连成一线,两边地层层序相反,矿体被错断。野外观测也基本证实,从冶源—井头存在一个规模较大的断裂,把新余铁矿田一分为二,致使冶源—井头以西,为正常层序,冶源—井头以东,为倒转层序。在冶源—井头以西,由于地壳运动,神山倒转背斜(西部)轴面可能某种程度上的作逆时针方向自下而上旋转,致使该区地层层序正常。

后加里东构造旋回,还有各类后期岩体侵入,这样就破坏了矿体的完整性、连续性,并引发各类接触变质及动力变质作用,千枚岩多角岩化,矿层被切断分割破坏 (峡江砚溪、虹桥、分宜龙头坑)(图 6,表 3)。

综上所述,虽然矿田经历多期次、多方向、多型式褶皱构造改造,但在矿区范围内,岩石标本的显微构造、手标本、露头小构造与该区的宏观大构造所处的变形环境相同,小构造 (小系统)与大构造(大系统)的应力作用方式,物质运动方式和变形机制一致,所以新余铁矿田小构造与大型构造的褶皱变形规律,表现在形态的相似性、方位的一致性(轴面力图保持平行,脊线趋向一致)、构造形迹组合的规律性和空间展布的等间距性等方面。其本质在于新余铁矿田构造系统是在同一物质系统(震旦系含铁岩系地层)在同一成矿作用系统、同一动力作用方式相似变形机制下形成的有生成联系的全息体,究其本质是因为小构造 (小系统)与大构造 (大系统)的应力作用方式,物质运动方式和变形机制的一致性。

江西地质矿产局.1984.江西省区域地质志[M].北京:地质出版社:766-767.

王子贤.1989.地质哲学概论[M].武汉:中国地质大学出版社:55.

殷鸿福,吴顺宝.1999.华南是特提斯多岛洋体系的一部分[J].武汉:地球科学,(1):4-13.

周建廷,王学平,刘川.2007.新余铁矿田中的地质系统律和地质全息律[J].东华理工学院学报,30(3):211-216.

Iron Ore-Form ing Geological Characteristics and Analysis in Xinyu Iron Ore Field

ZENG Shu-ming, ZHOU Jian-ting, WANG Xue-ping, L I U Chuan
(West Jiangxi Geology Party,JiangxiBureau of Geology andMineral Resources,Nanchang 330201,China)

The geochemical sedimentary environment of the physical system of the the iron ore-bearing rock series is an oxide phase-weak oxidation-weak restore phase-restore phase of evolution in Xinyu iron ore field.Ore field has experienced transformation ofmultiple,directions,more type fold structure in the Chengjiang-Caledonian tectonic cycle.The various geological features of the iron ore bed and the iron ore-bearing rock series,aswell as the structural characteristics of the eastern,middle and western part of the Xinyu iron ore field,is the material reflection of the deposition and the diagenesis and the history of the tectonic evolution about the iron ore bed.thispaper explained the inherent law of the ore-forming geological system in the ore field by the application of systems analysismethods and historical analysismethods,summarizes the Changes of the characteristics of the iron ore bed and the iron ore-bearing rock series in Xinyu iron ore field,The character of the bed top and the bed floor and the guide seam of the iron ore-bearing rock series,aswell as the structural characteristics of the eastern,middle and western partof the Xinyu iron ore field.aimed at explained the single ore bed“Red SilkDance”type of fold in the Xinyu Iron ore field,provide reference for the iron ore exploration.

Xinyu iron ore field;deposition;structure;cause analysis

P618.31

A

1674-3504(2010)03-231-10

10.3969/j.issn.1674-3504.2010.03.04

2009-11-23

曾书明 (1956—),男,总工程师,高级工程师,研究方向:矿区与矿床的勘查及开发与评价、区域成矿规律、地质勘探的新技术与新方法。