铁山岩体东部矿床成矿建造及矿床成因和找矿方向

钟国绘，黄智辉

(湖北省鄂东南地质大队，湖北大冶 435100)

1 成矿建造

在对湖北省黄石市铁山岩体东部铁铜铅锌多金属矿成矿规律与成矿预测研究时，认识到本地区各类矿床，在时间上与三叠纪早中世沉积和燕山期岩浆热液活动有极为密切的联系，空间上与沉积古地理及构造岩浆活动形成的一定部位相依存。同类型矿床成矿的物质来源基本相同，成矿的环境基本近似，矿体的形态产状，矿石的有用组分和脉石矿物组合都有类似的特点，来自同生沉积或岩浆高温热液的成矿物质，在矿物种类、矿物组合和矿石结构构造上均有标型特征，不同成矿阶段和不同成矿作用形成的有用矿物堆积、交代、包裹、穿插关系较为明显，反映了不同环境和条件下岩矿石的自然组合关系及内在联系。矿床的矿石和地层围岩、岩浆岩在物质成分和形成的时间、空间上的自然联系，组成了一系列的成矿建造。

成矿建造是岩石和工业矿物的自然组合，反映了矿产和各种自然元素的直接联系，代表了一定的成岩和成矿环境。成矿建造类型的划分和分析，是矿床成因类型分析的基础，也是指导找矿的矿床原生标志。

铁山岩体东部各类矿床、矿点和岩石、矿石以及构造间反映出的诸种关系，说明了在成矿过程中它们的相互联系。根据这些成因关系，可划分几类成矿建造。

1．1 中酸性岩浆熔离矿浆贯入型磁铁矿成矿建造

这种成矿建造的确立是基于对矿床贯入成因铁矿的研究之上的。在区内铁山铁矿比较典型。在其它几个矿床中也有出现。这种成矿建造，除了矿石具有气孔状、杏仁状构造等特点外，最为重要的特征是成矿母岩为具有较强同化混染作用的燕山早期中—细粒透辉石闪长岩。以富钙(Ca2+)、镁(Mg2+)、低铁(Fe2+)矿物为特征，岩石化学成分高碱(K2O、Na2O)，低氧化铁(FeO)，并出现有气化高温阶段的含氟(F)矿物方柱石等，包体形成温度460～790℃。矿体与围岩的界线清楚，顶底板蚀变为高岭石化，矿石矿物主要为磁铁矿，其次有赤铁矿、黄铜矿，矿石以细粒为主，中粗粒结构兼而有之。矿石中含有围岩的岩屑捕虏体。矿体一般自上而下由厚变薄，矿石品位由高变低，全铁品位25% ～55%，伴生组分有钴，钴平均品位:0．013%。

对于这种成矿建造的共性认识是:矿浆由中酸性岩浆熔离作用而成，不同的是对矿浆成矿作用强度的认识。一种意见认为矿浆成矿作用只是本区矽卡岩铁矿成矿作用中的一个组成部分，或是一个阶段，不能将矿浆成矿作用形成的矿床独立出来，划分与矽卡岩矿床相并列的矿床类型;另一种意见认为成矿作用在岩浆—热液演化的各进程中，既有必然的联系，又有其自身的特点，与岩浆作用有关的各种成矿作用，其矿化强度不是均一的，取决于外部条件的涉入，即“内因固一，外因决定始变”。强烈的同化混染，促使中酸性岩浆中的矿浆形成和熔离，形成独立于或优势于矽卡岩型铁矿的矿床是可能的。

铁山杂岩体形成时复杂的岩浆演化和较强的同化混染作用，是促成中酸性岩浆熔离的重要因素。野外地质调查资料，愈来愈证明了这种同化混染作用对矿床形成的影响。透辉石岩相的圈定，是迄今为止在铁山主岩体中发现的最偏基性的岩相;岩浆岩中普遍发育的铁镁质矿物析离体，是中酸性岩浆岩熔离作用的有力佐证。

1．2 中酸性岩浆热液作用有关的成矿建造

成岩演化系列与成矿系列的相互关系，前人做过许多的研究。用岩浆演化来论述成矿的专属性，应注意内因和外因两个方面。岩浆演化，特别是成岩的异常演化系列的“成矿专属性”，除了岩浆内因外，与成岩的地质环境及外在的因素有十分重要的关系，这就是同样的岩浆演化、同样的成分岩浆，在某地成矿、在某地不成矿或形不成工业矿体的原因［1］。

铁山岩体中—中酸性岩浆岩的成矿，不仅与岩石的成分(如碱度)有一定的关系，而且对成矿环境的外因条件有较强的选择性。根据岩浆在一定环境下的成矿作用与成矿方式的不同，铁山岩体东部地区与中酸性岩浆热液作用有关的成矿建造，有几个亚类型:

(1)钠硅质异常岩浆岩热液充填型磁铁矿—赤铁矿建造 岩石主要为闪长岩、石英闪长岩类，Na2O+K2O在8%以上，其中Na2O在5% ～7．5%。成矿以热液充填为主，受断裂破碎带控制，地层围岩多为三叠系下统大冶群第三段、第五段及三叠系中统陆水河组含酸不溶物较高的碳酸盐岩石，围岩蚀变以钠长石化、硅化、透辉石化较典型。

(2)钠硅质异常岩浆岩热液交代型磁铁矿—黄铜矿建造 成矿母岩与(1)相同，K2O略有升高，为3．5%，成矿作用以热液渗滤交代作用为主，矿体主要产于岩浆岩与地层围岩的接触带。地层围岩主要为大冶群第四、六段灰岩，围岩蚀变多为矽卡岩化，分带较清楚，矿石以铁为主，铜次之。

(3)钾硅质异常岩浆岩热液交代型黄铜矿—磁铁矿(黄铁矿)建造 由于铁山岩体岩浆岩演化的一种局部异常，岩石中Na2O+K2O比8%略高一些，Na2O＜5%、K2O ＞3．5%，Na2O/K2O 一般≤1．5。成矿作用以交代作用为主，围岩蚀变以钾长石化、透辉石化、金云母化较普遍。矿体围岩为大冶群上部质纯灰岩者，矿石一般为黄铜矿—磁铁矿组合，围岩为陆水河组含泥质白云岩时，矿石为黄铜矿—黄铁矿组合。

(4)斑岩型斑铜矿—辉铜矿建造 这种成矿建造成矿母岩为斑状石英正长闪长岩、斑状花岗闪长岩、花岗闪长斑岩小岩体，岩石中多出现钾化、硅化、高岭石化。主要矿石矿物为斑铜矿、辉铜矿，其次有辉钼矿、黄铜矿、自然金，呈星点状、细脉浸染状赋存在斑岩中，脉石矿物主要为石英、钾长石、斜长石。这种成矿建造在铁山岩体东部仅为一些小矿体或矿化体，尚未发现工业规模较大的矿床，但却是一个极有找矿前景的成矿建造。

1．3 岩浆期后热液硅化角砾岩型含金建造

含矿岩石多为破碎的粉砂岩、灰岩及闪长玢岩，岩石呈角砾状、碎裂状，多产于接触破碎带、背斜轴部断裂破碎带和层间滑动破碎带，矿化一般不均匀，含Au0．1 ～2．8 g/t，金的富集与构造因素有关，围岩蚀变为硅化。

1．4 沉积改造碳酸盐岩型方铅矿—闪锌矿建造

母岩为三叠系下统大冶群第四段、五段灰岩、生物碎屑灰岩、白云岩，中统陆水河组含泥质白云岩。由化学及生物化学作用在高能环境下同生沉积，加上后期的构造热液叠加改造作用形成。矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿，局部伴生有金、银贵金属。矿石为细粒结构、胶状结构，偶见方铅矿、闪锌矿呈贝壳状、放射状、球粒状、鲕状结构。矿石构造为角砾状、团块状、细脉浸染状构造，层纹状构造，致密块状构造，矿体中常伴生有脉状、团块状方解石、重晶石、天青石、萤石等。

1．5 沉积叠加改造型赤铁矿—磁铁矿建造

由沉积作用，在三叠系中统陆水河组和中上统蒲圻群下部形成的结核状赤铁矿、黄铁矿，经后期热液叠加改造作用形成的一种成矿建造，常与钠硅质异常岩浆岩热液充填型磁铁矿—赤铁矿建造共生，构成工业矿体。这种成矿建造层位性较强，所形成的矿体均产于原层位上或燕山早期中细粒闪长岩与原层位岩层相侵的接触带上。矿石矿物主要为磁铁矿和赤铁矿，伴生有黄铁矿、黄铜矿。矿体形态呈似层状、长透镜状，矿体产状与地层产状一致。

2 成矿建造地球化学场

铁东地区成矿建造，无外乎与两大地质体有关:即燕山期岩浆岩和三叠系沉积岩。不同成矿建造倚重于不同的母岩体。这两大地质体形成的地球化学场，以及岩石中成矿元素的迁移富集过程，也就是该区成矿建造的成矿地球化学场。

2．1 沉积建造岩石中成矿元素分配特征

铁东地区三叠系地层沉积岩中的成矿元素的分配具有以下两点特征:

(1)三叠系下统大冶群碳酸盐相沉积建造岩石中，成矿元素的平均值都高于同类岩石中的克拉克值，与整个鄂东南地区三叠系地层岩石中的成矿元素比较分析(表1)，其成矿元素的含量也是较高的，特别是铅锌含量，为整个鄂东南区最高的地球化学背景区，具十分明显的富集特征。

(2)区内三叠系中—上统蒲圻群碎屑岩沉积建造岩石中铁的同生含量平均值为4．03%，是全区地层岩石中铁含量最高的，远远高于三叠系下统大冶群铁的含量(0．1% ～0．26%)。在蒲圻群中，局部富含赤铁矿、褐铁矿结核，铁的同生含量高11% ～17%，表明该层位岩石中铁有局部富集的趋势。

表1 铁东地区及鄂东南三叠系下统大冶群碳酸盐岩中部分元素含量对比表(单位:10-6)Table 1 Content comparison of some elements in carbonate rock of Daye Group of Lower Triassic strata

2．2 沉积地球化学相

沉积岩的沉积地球化学相，代表了一定时期的沉积成矿地球化学场，它是由沉积介质的物理—化学特性的不同所反映的不同的地球化学环境［2，3］。从铁东地区三叠系地层岩石中成矿元素的分布及岩石的沉积特征分析，至少可划分以下几个地球化学相。

(1)强还原相 三叠纪早世 T1dy4时，狮子立山—风梨山一带障壁岛后潮坪环境，富含硫化氢，沉积物富含有机质和黄铁矿、闪锌矿等硫化物，方铅矿较少，岩石中Pb/Zn值＜1。

(2)还原相 三叠纪早世T1dy5时，狮子立山—风梨山一带季节性泻湖环境，含硫化氢，沉积物中含有黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等硫化物，方铅矿增多，闪锌矿减少，岩石中Pb/Zn值增大，矿石中Pb/Zn值较大，一般 ＞或 =1。

(3)弱还原相 三叠纪早世T1dy4、T1dy5时，黄荆山障壁岛后边滩环境，由于水动力状态变化较大，沉积物中常有暴露和半暴露地表，其还原性相对狮子立山、风梨山一带较弱，一般不含有机质，沉积物中的硫化物以方铅矿为主，闪锌矿、黄铁矿少见，并有菱锌矿、白铅矿生成，岩石中Pb/Zn值更大，矿石中Pb/Zn值一般都＞1。

(4)氧化相 三叠纪中—晚世蒲圻期，处于氧化条件，沉积物中铁的氢氧化物和氧化物较高，有“红土相”特征，沉积的金属矿物有赤铁矿、褐铁矿，呈结核状、团块状出现。

2．3 岩浆建造中成矿元素分配和富集的地球化学场特征

铁东地区岩浆岩中成矿元素含量(表2)普遍较高，具有提供部分成矿物质的条件，特别是燕山早期岩浆岩中铁铜含量，多高于同类岩石的克拉克值。

铁的含量在燕山早期岩浆岩中平均为4%以上，局部地段高达15%，特别是在同化混染作用较强的岩石中，含量更高。在透辉石闪长岩中，有大量的副矿物磁铁矿晶出，每吨岩石中含量都在上万克以上，最高达68 005 g/t。这说明岩浆岩中铁的含量是很高的，铁矿形成的地球化学场有利。

表2 铁东地区岩浆岩中成矿元素统计表Table 2 Statistical table of ore-forming elements in magmatic rock

铜的含量，岩浆岩中一般较高，最高达200×10－6，在矿床分布范围内的岩浆岩中，铜的含量偏高，越往矿体或接触带越高。一般铜的高背景区，也是矿床分布区。说明岩浆岩中，铜有局部富集的特点，成矿地球化学场特征较明显。

从铁东地区化探综合成果图中可以看出，该区有六个成矿元素高背景带。这些高背景带，也是重要的成矿带，它们与一定的岩浆构造成矿带吻合。异常分布带、异常中心常常就是矿体或矿床分布点。高背景带成矿元素的分布西部铜为主，东部铅锌为主，由西往东依次为铜—铜铁—硫—铁—铅锌。从上述高背景带的分布和矿化分带中，可以总结出铁东地区岩浆建造成矿地球化学场的几个基本特点。

(1)成矿元素的富集趋势往往是由岩浆岩体的中心趋向接触带或隐伏构造带。

(2)区内含矿岩体的矿化富集都在岩体的边缘，而岩体由内向外，CaO+MgO和 Na2O+K2O含量逐渐增加，FeO+Fe2O3含量逐渐减少，这说明岩浆岩中矿质迁移与岩体边缘的同化混染作用，钾、钠化作用有关。

(3)矿化的迁移有时间性和方向性。在由南往北的一定距离内，岩浆岩期次由早变晚，矿化由强变弱;在东西方向上，矿化分带随着岩浆岩期次的演化，依次表现为铜—铜铁—硫—铁—铅锌。

3 矿床成因类型

通过对铁山岩体东部矿床成矿建造的分析，不难看出该地区矿床成因有岩浆热液作用、同沉积作用、构造作用多因素共同作用的特点，它们本身既能形成一定的矿化范围，又有相互联系形成多类型成矿建造组合的工业矿体。其成因类型主要有两类七型(见表3)。

表3 铁山岩体东部铁铜铅锌多金属矿床成因分类简表Table 3 Simple table of polymetallic deposit of eastern Tieshan rock mass

层控类矿床:层控因素突出，矿床依一定的层位产出，受一定的岩性和层位控制，主要与同沉积作用和沉积岩有关，又具有热液叠加改造成矿作用的特征，成矿物质一部分肯定来自受控层位，矿床(体)的产出，主要受层位控制，而与岩浆岩体的空间形态无密切关系。这类矿床包括层状矿床和层控矿床，主要成矿建造有沉积改造碳酸盐岩型方铅矿—闪锌矿建造、沉积叠加改造型赤铁矿—磁铁矿建造。层控类矿床的两种形式:一是沉积热液叠加型，主要产于岩体与围岩接触带附近的围岩中，具多种热液蚀变;二是沉积改造型，产于远离岩浆岩体的地层褶皱构造翼部及层间滑动破碎带中，围岩蚀变种类较单一。层控类矿床热液叠加改造的时间都较晚，多在燕山晚期或稍后。

岩控类矿床:主导控制因素是中性—中酸性中浅成侵入岩，成矿物质出于同一岩浆源，具共同的岩浆演化和成矿地质背景，产出的地质部位具有相同性，甚至是同一岩体不同部位相伴出现的一组矿床或一系列矿体群。以岩浆晚期和岩浆期后含矿气液的物理化学性质及成矿作用方式来划分，这一成矿系列的矿床有:矿浆贯入型、接触交代型、接触交代—高中温热液充填型、斑岩型。在空间上，矿浆贯入型和斑岩型产于岩体内部裂隙中，一般无明显的围岩蚀变;接触交代型产于接触带;其它各型均位于接触带及附近的断裂和裂隙内，有明显的围岩蚀变交代现象。在时间关系上，矿浆贯入型和接触交代型要稍早一些。

成矿建造的概念在前苏联地质界应用比较广泛，它和沉积建造、岩浆建造一样，属地质建造的一类，与沉积建造、岩浆建造不同的是:成矿建造把矿石形成在时间和空间上有密切联系的各种岩石天然组合和构造环境看成了一个天然的共生体，即矿石是在一定的自然、地质环境下形成，并是地壳发展一定阶段的各种地质体的特殊的自然组合［4］。因此成矿建造的划分及研究，对于指导成矿预测，寻找不同矿床有着重要的指导意义。

4 找矿方向

4．1 富铁矿的勘查方向

富磁铁矿，这是铁东地区找铁的主要对象。这类矿床多为中酸性岩浆熔离矿浆贯入型磁铁矿—赤铁矿建造和钠硅质异常岩浆热液充填交代型磁铁矿—赤铁矿建造复合构成的富磁铁矿矿床，储量多在中型以上。铁山—铁子垴构造岩浆成矿带，是寻找这类矿床的主攻方向。这条带上除铁山大型铁矿床外，还有铁子垴等一系列小型铁矿床和矿化点。矿石品位高，埋藏浅，受接触带构造控制。这一带磁异常相当多，以低缓磁异常成串成带出现，异常形态规则与接触构造带吻合。通过对资料的分析，这些异常多是磁铁矿和矿化所引起，值得进一步系统分析研究。如这一带上的詹本陆、管山、铁子垴等地是有成矿条件的，应加强勘查工作。如果将矿浆作为岩浆分异的一个“岩相”来考虑，在铁山—铁子垴这一条成矿带上，构造条件一致，岩浆岩条件一样，地层围岩条件多处地段一致，在其西段有矿浆贯入于铁山接触带，形成多位一体的大型矿床，那么在它的东段，这种岩浆的“分熔物”也有可能出现在适合的构造部位，和其它内生成矿作用一起，形成大而富的磁铁矿矿床。笔者认为，在同样的构造环境中，矿浆的熔离贯入应当有其相对的“共结点”，其不可能厚此薄彼。

传统观点认为中酸性岩浆不可能出现矿浆熔离作用，或者是不可能形成独立的、较大的矿床，但具有强烈同化混染作用的岩浆的演化，是极有可能发生这种熔离作用的。在这一带找矿要对磁异常重新认识，重新解释和评价，要把低缓磁异常的研究和深部构造及接触带产状的研究结合起来①胡惠明，内生金属矿床隐伏矿预测理论与方法，1987。。

4．2 铜矿或铜硫矿的勘查方向

钾硅质异常岩浆岩热液交代型黄铜矿—磁铁矿(黄铁矿)建造，是铁东地区铜矿床、铜硫矿床的主要成矿建造，也是主要找矿对象之一。铜坑—巷子口、谢华伍—虞家湾构造岩浆成矿带是寻找这类矿床的有利地段。

铜坑—巷子口成矿带成矿条件好，矿床、矿点较为集中。像大洪山、巷子口这些地段，面积仅2 km2，集中有中、小型矿床7处，有数十个铜铁和铜硫矿体，在这里寻找到盲矿体可能性极大。此地段工作程度高，资料丰富，开展大比例尺的成矿条件对比，预测盲矿体，有充分的条件和科学的依据。这是因为在地球化学属性上，这么一个矿体群密集出现的地段，各块段是相似的，地球化学场是相同的，成矿条件的对比的可比性是可靠的，矿床成因、成矿机制之成矿期次、成矿物质的运移和富集是近似或一致的，因此对比预测的准确性也较高②薛迪康，鄂东南铜金矿床成矿模式与找矿模型，1997。。

谢华伍—虞家湾构造岩浆成矿带是寻找斑岩型斑铜矿—辉铜矿建造类型矿床的可能地段。按照中国某些典型的构造—岩浆成矿带的分布基本规律，在谢华伍、石桥水库斑岩体周缘应该出现斑岩建造铜钼、铜金矿带。此带目前尚未发现这类矿床，但地表出露的种种地质现象表明，这一带极有可能有这种类型的矿床赋存，值得引起注意。

4．3 铅锌矿的勘查方向

铁东地区铅锌矿主要集中在风梨山—狮子立山构造沉积成矿带，其次在黄荆山的窑坡一带。前者形成有一定规模的矿体，成矿建造为沉积改造碳酸盐岩型方铅矿—闪锌矿建造。

在铁东地区找大型铅锌矿床是有希望的。著名矿床地球化学学家涂光炽先生在研究超大型矿床时，认为有四条重要因素:

(1)多种成矿作用，特别是先有沉积成矿作用，后有岩浆热液或其它热液叠加成矿;

(2)封闭的聚矿盆地;

(3)同生构造发育;

(4)有热水沉积成矿作用。

对比上述四条超大型矿的成矿因素，似乎风梨山—狮子立山一带每每相应，无一有缺。

铁东地区铅锌多金属矿是多种成矿作用叠加的结果，沉积成矿作用、岩浆热液成矿作用和地下热卤水成矿作用等，多种成矿作用为矿质富集起了重要作用。大量的地质勘查资料和包体测温、包体成分分析资料及稳定同位素资料充分说明了这一点。

从中生代起，铁东的东部就处于一个封闭的聚矿盆地环境。早三叠世主要沉积成矿期就处于有障壁海的潮坪、泻湖环境，中、晚三叠世处于泻湖、内陆湖环境，特别是蒲圻群砂页岩的沉积覆盖，对矿质的保存起了遮盖作用。区内有同生断裂，湖北省地质科学研究所铅锌矿组在铁东地区划分了几条同生断裂，如狮子立山和风梨山之间的肖家铺断裂等①湖北黄石—广济地区中、下三叠统铅锌矿控矿地质条件与矿化富集规律的研究，湖北省地质科学研究所，1988。。

在此区进行铅锌矿的勘查应注意以下几方面:

(1)对控矿构造的认识。除了背斜构造外，向斜构造应注意。向斜构造往往有继承性，多是在原沉积盆地凹陷基础上发展形成的，它既是沉积时的聚矿盆地，又是热卤水改造的聚矿场所。

(2)岩浆热液叠加改造成矿作用的研究。对狮子立山岩体和燕山晚期各期次岩体的形态加以研究，寻找改造成矿的矿质赋存的有利部位。像狮子立山岩体的“蘑菇茎”接触带部位，应进行探索。

(3)地层岩相和沉积环保的研究，要特别注意沉积古地理环境和岩相的研究，从而确定成矿有利地段，结合其它矿化信息，予以验证评价。

［1］ 武汉地质学院岩石教研室.岩浆岩石学［M］.北京:地质出版社，1980.

［2］ 刘宝珺.沉积岩石学［M］.北京:地质出版社，1980.

［3］ 刘宝珺，曾允孚.岩相古地理基础和工作方法［M］.北京:地质出版社，1985.

［4］ 瓦·尼·科特利亚.成矿学及成矿预测［M］.林彻，译.北京:地质出版社，1985.