福建大田华溪矿区铁多金属矿地质特征及成因探讨

黄惠森

(福建省闽西地质大队，三明，365001)

1 区域地质背景

华溪铁多金属矿区成矿构造位于闽西南成矿带(Ⅲ2)大田—龙岩成矿亚带(Ⅳ23)的北部。位于太华—长塔复式背斜的西翼，也是太华岩体的西边缘接触带。出露有石炭纪和中二叠世—早三叠世地层，前者为林地组浅变质石英砂岩、石英砂砾岩；后者为中二叠世含铁多金属矿-石灰岩-(含煤)碎屑岩建造。矿体主要贮存于中二叠世石灰岩-硅质岩建造中。燕山期侵入岩与铁矿关系密切，为区内成矿提供热力与热液，并使含矿层位的矿质形成矽卡岩型矿床[1]，形成鹧鸪崎、汤泉、华溪等铁多金属矿(图1)。

2 矿区地质特征

2.1 地层

地层主要有早石炭世林地组，中二叠世栖霞组、文笔山组、童子岩组，晚二叠世翠屏山组，早三叠世溪口组(图2)。

林地组：呈条带状北东向展布。受局部弱变质影响为一套浅变质岩系，岩性为浅灰、灰白色变质石英砂岩、砂砾岩组合，呈厚层状-块状，碎屑成分以石英为主。

栖霞组：断续出露于断层F0之上，呈北北东向长条状、透镜状展布，出露宽为10～40 m。岩性以硅质岩、石灰岩、结晶灰岩为主，夹有变质粉砂岩、角砾岩等，局部矽卡岩化，见有钙铁辉石、钙铁石榴石、透闪石等交代矿物。为区内主要的含铁多金属矿层位，厚度不均，一般小于100 m。岩层产状较缓，层理不清，局部地段直接出露褐铁矿或磁铁矿体。矿区深部ZK45401、ZK50601等皆有揭露栖霞组，岩性为灰色层状结晶灰岩、微晶灰岩。经钻孔岩芯取样分析，有用组分为CaO，品位为49.63%；主要有害成分为MgO、fSiO2，含量分别为1.74%、4.46%。

文笔山组：岩性以灰色泥岩、粉砂岩为主，局部夹细砂岩，呈薄层状，水平层理发育。该地层以断块形式出现，其下伏为栖霞组，上覆为童子组。

童子岩组：分布在区内中部，可分三个段，第一、三段为含煤段，第二段为泥岩段，常含磷铁质结核。第一段岩性为深灰、灰黑色粉砂岩，砂质泥岩互层夹泥岩、细砂岩和煤层，较稳定可采煤层3层，不稳定局部可采煤层7层；第二段为灰色薄层砂质泥岩、泥岩、粉砂岩夹细砂岩，局部含透镜状黄铁矿结核，含较丰富海相动物化石，不含煤；第三段岩性为深灰色、灰色薄层砂质泥岩、粉砂岩夹细砂岩及煤层,其中底部有1层煤层为较稳定可采煤层，2层煤层为局部可采。与下伏文笔山组呈断层接触。

翠屏山组：覆盖于童子岩组之上。下部岩性以泥质岩为主，夹少量砂质岩。泥质岩呈浅灰色，风化后呈土黄色，呈中厚层状，局部见水平层理，含少量大羽羊齿、瓣轮叶、蕉羊齿、栉羊齿、楔叶化石，及少量植物碎片、碎屑化石，其中见有较多椭球状结核，含较多星散状、团块状菱铁质鲕粒。砂质岩呈薄-中层状，主要成分为石英，硅质胶结。上部岩性以中-细粒石英砂岩为主，主要成分为石英，碎屑呈次棱角状。风化后呈灰白色，中-中厚层状，分选性中等，硅质胶结为主，岩石致密坚硬，地貌上常形成陡壁。与下伏童子岩组第三段呈断层接触。

早三叠世溪口组：岩性为浅海相钙质泥岩、粉砂岩、细砂岩夹泥灰岩、硅质岩。呈灰色、青灰色，风化后呈浅黄色、褐黄色。呈薄-中层状，水平层理发育，含有真形蛤、海扇、克氏蛤等海相动物化石。与下伏翠屏山组呈断层接触。

2.2 构造

2.2.1 褶皱

区内褶皱较发育，主要为太华—长塔复式背斜[2]，呈北北东向10°延展，枢纽向南西倾伏。核部以林地组-童子岩组为主，局部见有桃子坑组、船山组、栖霞组、文笔山组等，两翼依次出露有翠屏山组、长兴组、溪口组等。核部北端为燕山期岩体侵入。两翼地层倾角一般为20°～30°，其两翼次级褶曲发育，常见倒转现象，个别转折端呈尖棱状延伸数十米。该背斜对煤、石灰岩及铁多金属矿等控制较为明显。

2.2.2 断层

区内主要发育4条拆离构造，分别表现为林地组与栖霞组、栖霞组与童子岩组、童子岩组与翠屏山组、童子岩组第二和第三段与童子岩组第一段，各条拆离构造均表现为地层界线不协调及地层缺失。

F0断层：走向北西，倾向南西，倾角21°～59°，贯穿整个矿区，该断层宽度一般为40～80 m，最宽可达125 m，局部具归并、分叉现象，是该区主要控矿构造(图3)。断层主要由褐铁矿化矽卡岩、褐铁矿化构造角砾岩组成，角砾成分以泥岩、粉砂岩、硅质岩为主，胶结物为次生微粒石英、褐铁矿等。此外还见矽卡岩、硅质岩、石英岩等成分的碎裂岩。角砾具一定的定向排列。

F1断层：地表出露于矿区西部，断层倾向西，倾角15°～35°，断面具波状起伏。断层上盘为童子岩组，下盘为栖霞组、文笔山组。由于地层缺失，常常与F0断层交并出现。

F2断层：地表出露矿区西部及北部。断层总体倾向南南西，倾角35°～50°，局部较陡，断面具波状起伏。断层上盘为翠屏山组，下盘为童子岩组。

F3断层：地表出露于矿区西部，断层总体倾向西，倾角10°～35°，断面具波状起伏。断层上盘为童子岩组第三段、第二段，下盘为童子岩组第二段、第一段。该断层对煤系和主要煤层影响较大。

逆断层主要见于矿区西北部，经ZK50601在深部揭露证实逆断层的存在，主要表现为F0断层的断面具波状起伏，即为地表未出露F4断层，深部归并于F2断层。断层总体倾向西，倾角30°～40°。断层上盘为栖霞组、林地组，下盘为文笔山组、栖霞组。并错开F0断层，出现了栖霞组、林地组及含矿层位在ZK50601的重复现象，对铁多金属矿有着错动、破矿作用。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩活动主要为燕山期，并持续整个燕山期，东部出露有太华岩体，东北部出露汤泉岩体，岩性分别为燕山早期正长花岗岩和燕山晚期花岗闪长岩[3]。区内地表岩浆岩不甚发育，仅零星出露透镜状花岗斑岩，深部偶见辉绿岩，沿断层带呈脉状产出。

太华岩体：见于矿区的东部，主要岩性为中-细粒黑云母正长花岗岩，存在边缘相及过渡相。边缘相为细粒结构，并见有硅化等蚀变，代表了侵入体经历了冷凝结晶过程；过渡相为中-细粒花岗结构，并见少量斑晶。

汤泉岩体：见于矿区的东北部，主要岩性为中-细粒花岗闪长岩，有边缘相及过渡相。边缘相为细粒结构，并见有硅化等蚀变，代表了侵入体经历了冷凝结晶及蚀变过程。过渡相为中-细粒花岗结构，见少量斑晶。岩体边缘见强烈定向排列形成的原生片麻状构造。

花岗斑岩：主要出露于矿区中部，呈透镜状产出，具斑状结构，块状构造。斑晶成分主要为长石、石英，粒径为1～5 mm，基质为长英质，呈微细粒结构。

2.4 蚀变特征

围岩蚀变主要有两类，即矽卡岩化和岩体有关的蚀变。蚀变主要有矽卡岩化、硅化等。矽卡岩化分布较广泛，具有明显的分带性，自内而外为矽卡岩化花岗闪长岩带→绿帘石矽卡岩带→透辉石矽卡岩带→矽卡岩化大理岩带(或矽卡岩化钙质粉砂岩带)→大理岩或钙质粉砂岩带。交代矿物主要为透辉石、透闪石等，局部有阳起石、绿帘石等。硅化见于汤泉岩体的外接触带，硅化以石英细脉或较大的脉体分布为主。

2.5 1∶1万高精度磁异常

区内大致可分为3个磁场带13个磁异常。西北部为正磁场带，磁场ΔT变化范围50～100 nT；南部为负磁场带，磁场ΔT变化范围为-100～0 nT；矿区东部沿F0、F1断裂带分布的磁异常带，磁场ΔT变化范围为-300～300 nT，磁场表现杂乱，多呈锯齿状跳跃。

对矿区磁异常进行化极延拓处理，经上延200 m剥离浅部异常后，可见测区中部有一等轴状正负异常带，其走向分布与F0断裂带基本一致。从磁测上延结果看，推测F0断裂具有较大的倾向延伸，显示深部具有较好找矿前景。经ZK50601对磁异常进行深部验证，在孔深684.71～689.22 m处见一层铁多金属矿体(图4)。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

华溪矿区目前发现矿体2个，编号分别为Ⅱ-4低品位铁矿体、Ⅱ-2磁铁矿矿体。矿体总体产于F0破碎带中，剖面上呈透镜-似层状，总体走向北西310°～346°，倾向南西，倾角21°～49°。其顶板岩性为栖霞组碎裂岩或灰岩，底板为林地组变质石英砂(砾)岩。矿体形态特征(表1)。

表1 华溪矿区铁矿体形态、产状、规模

3.2 矿石特征

磁铁矿矿石呈粒柱状结构，块状构造。矿石由脉石矿物和金属矿物组成。金属矿物成分主要为磁铁矿，呈团块-稠密浸染状分布在脉石矿物中。并交代溶蚀脉石矿物或沿脉石矿物裂隙充填。脉石矿物成分主要为透辉石，其次为绿帘石，透辉石呈柱状、粒状，被磁铁矿、绿帘石交代。

4 矿床成因初探

4.1 成矿地质条件

区内出露地层自老到新有石炭世林地组，二叠世栖霞组、文笔山组、童子岩组、翠屏山组。其中石炭世—中二叠世沉积的含铁多金属矿物质，经区内岩浆岩主要为燕山期岩浆活动作用，即为燕山期侵入岩太华岩体及汤泉岩体。岩体与铁矿关系密切，为成矿提供热力与热液[4]，使F0及其矽卡岩的矿质形成铁多金属矿床。

4.1.1 围岩条件

矿体贮存于林地组与栖霞组的接触带(矽卡岩)，栖霞组的岩性以石灰岩为主，石灰岩化学成分钙含量高，镁含量低，经过接触交代，形成石榴石、透辉石矽卡岩。据国内矽卡岩铁矿床的研究，铁矿与镁矽卡岩(透辉石矽卡岩等)关系密切。

4.1.2 构造条件

该区成矿构造受区域北东向构造控制，与成矿关系密切的汤泉花岗闪长岩体沿北北东向的太华背斜轴部附近侵入，形态、产状受背斜轴部及次级裂隙控制。铁多金属矿体产状受林地组与栖霞组石灰岩接触面控制。矿体底板界面与接触面产状基本一致。

F0断层为该区重要的控矿构造，其上盘主要为栖霞组，是矽卡岩和铁多金属矿体的贮存空间，下盘主要为林地组。

4.1.3 岩体条件及铁质来源

燕山期岩体与矿化关系密切，为成矿母岩。岩体中碱质尤其是Na2O含量较高，而铁质(Fe2O3+Fe3O4)含量较低，和国内与铁矿有关的侵入岩富钠贫铁的特征相似，表明铁矿与花岗闪长岩体有内在的成因联系。自岩体中心往接触带，铁质含量有规律地递减，至矽卡岩显著增高，在石灰岩地段明显降低。说明岩石在变质交代过程中，铁质向矽卡岩方向迁移，是铁矿形成的主要铁质来源。

4.2 矿床成因

通过对比华溪、鹧鸪崎和汤泉铁多金属矿区地质特征和成矿地质条件分析对比(表2)，笔者认为华溪铁多金属矿区属于矽卡岩型矿床[5]。与汤泉铁矿床基本一致，即矿体贮存于岩体与栖霞组石灰岩接触带矽卡岩中，在燕山期的岩浆构造作用过程中形成矿体，总体产状与接触面产状基本一致。铁矿体与矽卡岩在成因、时间、空间上关系密切[6]。在成因上，燕山期岩体为成矿母岩，在成岩过程中，尤其是在碱质交代过程中，铁质大量析出，向矽卡岩方向迁移，是铁矿最重要的铁质来源。在时间上，铁矿化是矽卡岩形成过程中的一个阶段，形成时间略晚于透辉石、石榴石。铁矿的交代结构极发育，常呈浸染状、细脉状，不规则网脉状交代矽卡岩，随着矿化强度的增大，铁矿在矽卡岩中所占比例增加，矽卡岩矿物相应减少，逐渐过渡为致密块状的铁多金属矿石。矿体形成后，尚有少量石榴石、透闪石、绿帘石、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、方解石等晚期矽卡岩-热液期矿物生成，构成了完整的矽卡岩矿化阶段。在空间上，铁矿体是矽卡岩的一个组成部分。综上所述，认为矿床属与燕山期岩体有关的矽卡岩型矿床。

表2 汤泉、鹧鸪崎和华溪矿区矿床特征对比

注：华溪矿区选择506线进行定量反演，推测300～500 m有磁性体存在。

5 结语

华溪矿区出露早石炭—中二叠世地层，燕山期岩体(太华岩体)发育于矿区东部，拆离断层(F0)纵贯整个矿区，中二叠世栖霞组石灰岩(矽卡岩)见于(F0)构造带上。其次磁异常主要表现为低缓正负异常，与汤泉、鹧鸪崎等矿区具有相似的成矿地质条件。经过前期地质找矿工作，区内地表圈定2个矿体，并在倾向延伸上均有钻孔深部验证控制，具有较好找矿前景。

本文是福建省大田汤泉外围铁矿调查评价项目的成果之一，是集体劳动成果，在成文过程中得到邱盛安、李昭升两位高级工程师悉心指导，承蒙福建省地质调查研究院陈润生高级工程师审阅并提出宝贵的修改意见，在此一并表示感谢!

1 石礼炎，朱熙道，叶允钧，等.福建省主要矿产的成矿特征与分布规律.福建地质，1991，10(2).

2 地矿部福建地质矿产勘查开发局.福建省地质图(1∶500000)说明书．福州：福建省地图出版社，1998.

3 郑声俭，严炳铨，黄泉祯，等.福建省侵入岩岩石谱系单位划分.厦门大学出版社，2000.

4 石礼炎，高天均，张克尧，等.福建省与岩浆活动有关的矿床成矿系列研究.福建地质，1996，15(1).

5 翟裕生，彭润民，王建平，等.成矿系列的结构模型研究.高校地质学报，2003，9(4).

6 陈毓川，王登红，朱裕生，等.中国成矿体系与区域成矿评价.北京：地质出版社，2007.