福建龙岩马坑铁矿床深部找矿远景分析

谢家松

(福建省第八地质大队，龙岩，364012)

马坑铁矿勘探工作期间，众多专家、学者进行了诸多的专题研究与科研工作，“马坑式”铁矿在找矿理念上，形成了地层及沉积建造、岩浆岩建造、(航)磁异常三位一体找矿模型。笔者主要通过深部远景控制取得的地质成果，对马坑铁矿区出露的地层、岩浆岩、磁异常等成矿地质特征综合分析*福建省第八地质大队，福建省龙岩市马坑矿区铁矿资源储量核实报告，2007。，结合前期深部远景验证控制钻孔，对矿床深部找矿潜力进行分析和预测。

1 区域地质概况

矿区位于武夷成矿带以南武夷晚古生代坳陷区一级构造单元中心地带。区内构造运动频繁，主要以加里东-印支期的造山作用、华力西-印支期的沉积作用、华力西期海底火山活动为特征，晚侏罗(燕山期)岩浆喷发与侵入活动、断裂活动强烈，断裂构造以北东-北北东向为主，次为北西向、东西向和近南北向。

区内出露地层较完整，是泥盆纪—早三叠世地层的主要分布区，石炭—二叠纪发育最为完整，组成该区基底地层是早古生代浅变质岩系。在石炭—二叠纪碎屑岩与碳酸盐岩界面附近和火山岩夹层中，常形成“马坑式”的铁、锰、铜、铅、锌、银、硫铁矿等矿产，是闽西南地区的重要含矿层位，也是省内最为重要的成矿位置。

2 矿区地质特征

2.1 地层

区内主要分布晚古生代地层，呈北东—南西向展布，一般倾向北西，石炭纪林地组、经畲组，二叠纪船山组、栖霞组、文笔山组、童子岩组、翠屏山组等从东南往西北，从老至新依序展布，仅在东北边缘，出露寒武—奥陶系浅变质岩系(图1)。

晚石炭世经畲组—中二叠世栖霞组为该区的主要含矿层位，地表仅在马坑矿区东、东南部出露，沉积物以碳酸盐岩为主，少量火山碎屑岩、中基性火山岩和碎屑岩。

晚石炭世经畲组：以浅海相硅铁和钙铁沉积建造为主。下部发育石英磁铁矿，中上部主要为透闪石磁铁矿、透辉石磁铁矿和石榴石磁铁矿。矿体中见有石英岩化砂岩、硅质岩、蚀变泥岩、流纹质凝灰质砂质泥岩、安山玄武岩等夹层。

早二叠世船山组：以灰白色大理岩化石灰岩为主，底部为主矿体上部的部分石榴石型磁铁矿贮存层位，常见透镜状磁铁矿小矿体。石灰岩中常见缝合线构造、黑色炭(泥)质条带、水平层理发育。底部石灰岩常蚀变为矽卡岩化大理岩。

中二叠世栖霞组：该石灰岩以色深、含燧石结核和黑色泥岩杂质较多，与色浅、质较纯的船山组区分。

2.2 构造

矿区位于苦坑—崎濑向斜的东南翼。区内发育一组较紧密的不对称次级背、向斜褶皱。褶皱轴向和断裂走向主要呈北东或北北东向展布，控制主矿体贮存的形态和产状。矿区的中西部，近南北向断裂也较发育。

2.3 岩浆岩

燕山早期莒舟—大洋花岗岩体分布于矿区的东南和西部边界之外，矿区正位于岩体的下凹处。分布较广泛的辉长辉绿岩和辉绿闪长岩，穿插于主矿体及各时代地层中。

2.4 变质作用

区内蚀变矿化极为普遍，主要以矽卡岩化、磁铁矿化为主，其次有大理岩化、角岩化、硅灰石化、黄铁矿化、磁黄铁矿化等。

2.5 磁异常特征

矿区1∶10 000高精度磁测圈定出△T磁异常大致以官僚坑—崎獭村北东向为界(图2)，在测区的西北段表现为正平稳场，幅值在0～100 nT。在测区的东南段则表现为规模较大的正负伴生异常，大致以官寮坑—太保林为界，东南为正异常，西北为负异常。异常为北东走向的带状异常，南西端未闭合。△T磁异常长度大于3 200 m，宽度800～2 300 m。

从高精度△T磁异常形态来看，磁性体规模较大，磁性体往深部延伸的可能性较大。深部验证的ZK7521、ZK7922等见矿钻孔位于该磁异常的负异常中。说明磁异常基本为矿致异常。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

马坑矿区有大型规模的铁矿床和后期叠加到中型规模的钼矿2种。该次只论述铁矿床。铁矿由磁铁矿主矿体(下称主矿体)和小矿体组成。磁铁矿主要贮存在晚石炭世经畲组-中二叠世栖霞组中。

3.1.1 主矿体

主矿体呈层状、似层状产出，沿倾向延伸方向连续性较好，产状较稳定。主矿体的形态特征与地层相吻合，仅局部受后期岩脉等破坏影响，贮存于晚石炭世经畲组中。主体矿目前控制总长度约4 000 m，沿倾向延伸已控制至标高-550 m附近；其宽度、延伸均数百米至一千多米，平均厚度数十米。矿体规模大，矿体由北东往南西埋深更大，沿走向从北东往南西略有倾伏。

经验证，主矿体在正负零米标高以下沿走向、倾向延伸连续稳定，具有较好的连续性。矿体走向北东40°～45°，倾向北西，倾角35°～40°。主矿体厚度沿走向、倾向均有变化，F2断层上盘(南东)厚、下盘(北西)薄，背、向斜轴部厚，翼部薄。沿走向自北东81～61线，厚度逐渐增大，南西61～54线由厚变薄至尖灭趋势，84～95线稍有增厚；沿倾向自南东往北西总的趋势是由厚变薄。

3.1.2 小矿体

区内小矿体有近170个，多以透镜状或似层状贮存于船山—栖霞组石灰岩中，其顶底板一般为大理岩、石灰岩，或交代这类岩石的矽卡岩。长度一般数十米至二百米，宽度、延伸(倾向)数十米至五百多米，厚度数米至十几米。

3.2 磁铁矿贮存层位

马坑矿区磁铁矿体主要产于晚石炭世经畲组—中二叠世栖霞组中。主矿体产于晚石炭世经畲组中，其底板多为林地组；小矿体贮存层位主要在主矿体之上的船山组下部的石灰岩中，少量贮存于栖霞组石灰岩中(图3)。

3.3 矿物组合及矿石类型

矿石的金属矿物成分较单一，以磁铁矿为主，次为赤铁矿和后期热液叠加的辉钼矿等硫化物。脉石矿物主要为石英、次透辉石-钙铁辉石、钙铁榴石、透闪石等。

根据矿石的矿物组合特征，主矿体自下而上可划分为4种主要矿石自然类型，石英型磁铁矿、透闪石型磁铁矿、透辉石型磁铁矿、石榴石型磁铁矿。小矿体以透辉石型、石榴石型的磁铁矿为主。上述各类型磁铁矿所包括的各种主要、次要矿石(表1)。

3.4 矿石结构、构造

马坑铁矿的矿石结构、构造种类虽然繁多，但主次分明，规律性较明显。各类型矿石的结构、构造(表2)。

3.5 成矿作用及成矿物质来源

3.5.1 成矿作用

(1)该区经历短暂的海退过程，以林地组碎屑岩顶部的风化剥蚀，完成地表含铁质成分岩石风化剥蚀的初步富集。之后是海侵过程，开始接受沉积，接受了海底火山喷发所带来的铁质和地表含铁质成分的风化剥蚀物的沉积。

表1 马坑铁矿矿石类型归类

(2)完成上述铁矿原始沉积后，遭遇花岗岩类及辉绿岩类的多次侵入带来的大量热液，使原始沉积的岩(矿)层发生强烈的热力变质作用。

(3)莒舟—大洋花岗岩的侵入，带来了大量Mo、Pb、Zn、 Sn等元素，岩(矿)石再次发生蚀变、矿化作用，矿石矿物进一步叠加改造，铁质进一步活化、转移、富集成矿。

3.5.2 成矿物质来源

(1)闽西南地区地层至今未发现富含铁质的层位，不可能在一段时期内风化剥蚀，并提供大量铁质，所以说陆源提供的铁质应该是很少的。此外，辉绿岩类有矽卡岩化、褪色，局部磁铁矿化。经褪色及矽卡岩化可提供小部分铁质。

(2)马坑铁矿主矿体严格受层位控制，在时空分布上与火山岩密切伴生，主矿体附近有火山岩存在，或在主矿体中夹火山岩夹层，同时在火山岩中普遍存在细碎屑状、尘埃状磁铁矿，一般呈定向排列，构成条带状构造。在磁铁矿中出现团块状碧玉残留等。所以说火山喷发作用是马坑铁矿成矿物质的主要来源。

(3)海底火山喷发活动不仅从深部带来大量的成矿物质——铁质，还带来大量热能和化学性质活泼的流体，使分散在岩石中的物质发生活化、转移、富集，为铁矿形成提供一定的物质来源[1-4]。

3.6 矿床成因及找矿标志

3.6.1 矿床成因

通过该次工作，结合分析前人研究成果，认为马坑铁矿是在漫长的海底火山活动中在火山喷发的间歇期大量喷气(液)热泉活动，带出富含铁的成矿元素的挥发混合物(FeCl3、FeCl2、FeF3、FeF2、CO2、FCl、H2O)，并改变了海水的Eh值、pH值，使铁在特定的古地理环境、构造条件中沉积成矿。

(1)马坑铁矿体无论是主矿体还是小矿体，其空间分布(产于一定层位)、形态(层状)、产状(与围岩一致)、矿石矿物组合、结构、构造、矿石化学组分、成矿沉积建造等特征和变化规律均显示出明显的沉积(火山沉积)成矿特征。

(2)马坑矿区华力西期火山岩的形成时间、空间分布、岩性特征与铁矿床的形成具明显的一致性。铁矿主要物质来源于火山作用，此规律不是局部的，在区域上也一致，说明火山岩与铁矿床形成有着不可分割的关系。

(3)石英型磁铁矿中的黑色、绿色团块状碧玉残留中铁含量3%～10%，铁质以极细小的云雾状磁铁矿分布于玉髓中，见胶环状构造。前人在ZK615提取的碧玉样品经提纯做化学分析结果，也证实是火山沉积产物。

(4)海相火山沉积型铁矿与海相陆源沉积型铁矿的矿石物质组分有明显的差别。海相陆源沉积型铁矿SiO2明显偏低，P2O5、Al2O3含量高，低硅、高铝、高磷是海相陆源沉积型铁矿的特征；相反，海相火山沉积型铁矿SiO2含量较高，海相火山沉积型铁矿Al2O3与P2O5含量比海相陆源型低得多，马坑铁矿与海相火山沉积型铁矿一样具高硅、低铝、低磷特点。

(5)陆源沉积型铁矿中Ti与V的含量比值一般为1.33～10.9，火山沉积建造中Ti与V的含量比值则高达25～85。马坑铁矿比值大于56，也反映其具海相火山沉积。研究表明火山沉积型磁铁矿的标型元素为Ge，马坑铁矿磁铁矿单矿物Ge平均含量为0.001 2%～0.001 26%，表明其与海底火山沉积有关。

综上所述，认为“马坑式”铁矿床为海相火山的物质来源(铁)，化学沉积的方式成矿，后期的热液叠加改造。即海相火山沉积-改造型矿床。

3.6.2 找矿标志

(1)马坑矿区铁矿床中矿体严格受地层层位的控制。含矿层位主要为晚石炭世经畲组，次为船山组、栖霞组。因此，石炭纪—二叠纪地层是主要的找矿标志。

(2)主矿体与华力西期的火山岩关系密切。因此，石炭纪地层中火山岩的存在也是很好的找矿标志，尤其是碎屑岩夹火山岩、灰岩透镜体沉积建造的相带是矿体贮存极为有利的地段。

(3)含矿层位及其附近岩浆岩的侵入，可以形成热液交代型的铁矿，围岩蚀变以矽卡岩化为特征，组合为透辉石-石榴石矽卡岩带等，在一定程度上是寻找矿体的有利标志。

(4)矿体形成后受后期改造作用，使原矿床产生错位、磁化、矽卡岩化于上覆地层成矿(铁帽)，也是很好的标志。

(5)磁异常表现为低背景中的高值异常等是寻找隐伏矿体标志。

4 深部找矿前景分析

(1)从深部远景控制工程成果看，区内童子岩组下覆盖的晚石炭世经畲组—中二叠世栖霞组的碳酸盐岩含矿层位保持完整，马坑矿区主矿体沿(北西)倾向延伸方向连续性较好，且具褶皱轴部变厚的特点。因受当时勘探技术的限制，勘探深度限于零米标高以上，对零米标高以下至矿体下延边界未作控制了解。

(2)该区1∶10 000高精度△T磁异常呈北东向(与控制矿体走向吻合)，异常规模大，正负伴生的异常平稳而连续。从△T磁异常形态来看，磁性体规模大，磁形态往深部延伸的可能性较大。验证见矿良好的ZK7521、ZK7922等都位于负异常中。基本上，可以认为矿体的富集、保存情况和磁异常分布的范围基本吻合。

(3)深部远景控制仍未直接控制到主矿体下延边界，受F21、F11断层的破坏影响，施工的ZK7529、ZK8721均揭露到晚石炭世经畲组—中二叠世栖霞组含矿层位。受构造影响，未直接揭露到磁铁矿体，但井中三分量磁测结果均显示其旁侧存在异常。ZK7529井中三分量磁测解译结果显示在孔深1 167 m往南35 m处有磁性体的存在；ZK8721井中三分量磁测推断在孔深730～760 m处可能为含磁性的矿化层，且破碎带中常有磁铁矿角砾。

(4)近期，天山矿业在F11断层东侧施工的ZK917揭露主矿体厚度达60.58 m，进一步证实了区内找矿潜力。

(5)从现有钻孔见矿情况，结合磁异常特征分析，目前区内深部找矿方向比较明朗的区域是以ZK7529、ZK8322(揭露厚30 cm的磁铁矿，其顶底板为辉绿岩，推测原磁铁矿体被辉绿岩脉侵蚀)为边界，延伸到93线的东南侧一带是矿体贮存最有利的地带。按磁异常强度推测，在负异常西北侧等值线-400 m以东南范围内，见矿可能性极大。

(6)正负地磁异常的零界值附近的ZK7924在孔深944.13 m处，石灰岩与下部黑云母花岗岩为断层接触，主要控矿层位经畲组被断失。因此，ZK7924西北侧大面积二叠纪煤系地层覆盖区下，有相同的晚石炭世经畲组—中二叠世栖霞组含矿层位，不能因ZK7924未揭露到矿体而给予否认(因断层致使目标层缺失)，下一步工作仍可考虑继续验证少量钻孔，可能取得突破性进展。

5 结语

利用“马坑式”铁矿在找矿理念上形成的地层及沉积建造、岩浆岩建造、(航)磁异常三位一体找矿模型。结合深部远景控制取得的地质成果，对区内地层、岩浆岩、磁异常等成矿地质特征综合分析，区内深部及近外围仍是寻找与海相(火山)沉积-改造型有关的“马坑式”铁矿的有利地区，找矿潜力较佳。今后勘查时，以官僚坑—崎獭村东北方向为界，在其东南侧开展勘查工作(北部仍可考虑继续验证少量钻孔)，见矿可能性极大，预期可新增资源量近亿吨。

本文是在省地勘专项资金项目“龙岩马坑外围铁矿石岩坑矿区普查”报告资料的基础上总结而成。

1 林东燕. 闽西南地区晚古生代—三叠纪构造演化与铁多金属矿成矿规律研究.中国地质大学(北京)博士论文， 2011.

2 王文斌，季绍新，邢文臣，等. 闽西南地区马坑式铁矿成因问题的探讨.中国地质科学院南京地质矿产研究所文集(3)，1981.

3 康丛轩，宗雯，刘晓文.福建马坑矽卡岩型铁矿床成矿模式.有色金属(矿山部分)，2013.

4 谢家亨，许超南，王文桂，等. 福建省龙岩市马坑铁矿床地质特征及成矿地质条件.矿床专著——黑色金属矿产， 1986，14.