江西乌石山沉积型铁矿地质特征及成矿过程

李胤，胡立，许宏铭，赵成，周敏娟



江西乌石山沉积型铁矿地质特征及成矿过程

李胤1，胡立2，许宏铭1，赵成1，周敏娟3

（1.江苏省地质调查研究院，南京 210018；2.江西省物化探大队，南昌 330002；3.赣西地质调查大队，南昌 330002）

乌石山沉积型铁矿产于泥盆系锡矿山组粗碎屑岩内，属于“宁乡式”沉积型铁矿，矿体呈条带状展布，顺层产出，矿石矿物主要为鲕状赤铁矿、菱铁矿，脉石矿物主要为石英、绿泥石及少量碳酸盐。依据区内成矿特征及区域成矿规律研究，表明铁的物源来自于武功古陆，其成矿过程可划分为原始铁矿质矿源层富集阶段、铁矿层固结成岩阶段、铁矿层变形改造阶段。

铁矿；地质特征；成矿过程；乌石山

“宁乡式”铁矿是我国最重要的沉积型铁矿，广泛分布于南部的鄂、湘、赣、川、滇、黔、桂诸省以及甘南地区，其中以鄂西-湘西北成矿区矿床最为集中、储量最大，次为湘-赣成矿区[1-2]，含矿建造主要为中上泥盆统海相碎屑岩-碳酸盐岩，成矿时代以晚泥盆世为主，层位、品位较为稳定，占全国沉积铁矿资源量80%以上[3]。

乌石山沉积型铁矿行政区划属于江西省永新县所辖，为一中型富矿床，是赣西地区典型的“宁乡式”铁矿类型。本文旨在通过对其成矿地质背景、地质特征及成矿过程的阐述，对区域性同一层位、相邻矿区的找矿工作有所启示及思考。

1 成矿地质背景

研究区位于武功山-北武夷前缘褶冲隆起带中西部，受浙赣沉积坳陷带及其晚泥盆世海侵范围的控制。

区内出露石炭系杨家源组（C1）主体为细晶质-微晶质灰岩，局部夹细脉状石膏层、黑色泥岩，与下伏地层呈整合接触，与成矿关系不密切；泥盆系见有锡矿山组（D3）、麻山组（D3）、嶂岽组（D3），三者之间呈整合接触，其中锡矿山组（D3）与成矿关系密切，麻山组（D3）为细层状-薄层状泥灰岩夹大量泥岩、钙质粉砂岩，嶂岽组（D3）为厚层状中-粗粒石英砂岩，层面见有大量云母，这两者与成矿关系不密切。

图1 研究区区域地质图（a）及矿区地质略图（b）

区内岩浆岩不发育。

矿层所赋存泥盆系锡矿山组（D3）上部黑色粗粉砂岩、细砂岩及黑色泥岩及薄层细砂岩，局部含钙质黄铁矿团块，底层夹绿泥石砂岩及劣质赤铁矿一层；中部深灰色、灰黑色粗粉砂岩夹大量薄层及条带状细砂岩、泥岩，产腕足类、海百合茎，底层见紫红色、钢灰色鲕状赤铁矿两层；下部灰白色石英砂岩，局部见绿色细砂岩及浅绿色粗粉砂岩。

区内中、新生代经历了较为强烈构造运动，发生了轻微的区域变质作用，一部分沉积的赤铁矿和鲕绿泥石变质交代成磁铁矿，使铁质进一步富集。区内永新复向斜由一系列近东西向宽缓的褶皱组成，具有南翼陡以至倒转，北翼比较平缓的特点。紧闭褶曲造成铁矿层重复多次出现，尤其是复向斜南翼褶皱很发育，同一铁矿层出现多次；由于褶皱使铁矿层处于向斜部位，在褶皱轴部比两翼的厚度大，褶皱强烈地段矿层揉褶、加厚、变薄或尖灭等现象较为常见，本区西部矿层的构造形态比东部较为复杂。断裂很发育，以走向正断层的规模比较大，破坏矿层的连续性。

2 矿体特征

铁矿层均呈近东西向条带状展布，断续延伸长达2km，南北宽约1.8km，面积约4km2。主要（工业）铁矿有下铁矿层、上铁矿层两层，大致呈平行状产出，相距1～2m，其间夹有绿泥石细砂岩夹层，倾向南，倾角30°～50°；矿层呈层状，透镜状展布，矿层内常夹杂薄层砂岩，总平均厚度1.29～1.38m，单层最大厚度3.56m。两层铁矿在厚度均无大的变化，厚度变化系数为43.17%～52.8%，但上层矿比下层矿稳定一些，下层矿有缩小、膨胀或局部消失及再起的现象。

图2 乌石山铁矿区8号勘探线地质剖面图

矿区下铁矿层，东西走向长1 800m，厚度0.13～12.47m，平均厚度1.65m，主要为稳定至较稳定层状或似层状矿层。直接顶板为含绿泥石粉砂岩，间接顶板为黑色泥岩，其中含少量菱铁质和绿泥石鲕粒与大量的腕足类化石；底板（即夹层）为绿泥石细砂岩或绿泥石粉砂岩。

矿区上铁矿层，东西走向长2 000m，在海拔0m标高以上为稳定至较稳定层状或似层状矿层，在海拔0m标高以下变化较大仅局部地段可采；矿层厚度0.34～6.40m，平均厚度1.51m。底板为绿泥石粉砂岩、砂岩，含铁质或铁质团块；顶板为绿泥石细砂岩或绿泥石粉砂岩。

矿区中部，矿层结构比较稳定，一般为两层矿；向矿区边缘则矿层相变为铁质砂岩或绿泥石砂岩而尖灭。上、下铁矿层间有绿泥石砂岩、粉砂岩夹层，厚度一般0.3～3.3m，最小厚度为0.14m，最大厚为9.71m；上、下铁矿层中部夹层厚度薄，边缘地段夹层厚些。

3 矿石特征

矿石中主要含铁矿物为赤铁矿、菱铁矿，表生氧化带有褐铁矿。鲕绿泥石鲕状赤铁矿矿石中金属矿物为鲕状赤铁矿（75%～90%），脉石矿物主要是鲕状绿泥石、绿泥石及少许碳酸盐矿物；石英绿泥石鲕状赤铁矿矿石中主要金属矿物为鲕状赤铁矿（45%～65%），脉石矿物主要为石英、绿泥石及少量碳酸盐；碳酸盐鲕状赤铁矿矿石中金属矿物为鲕状赤铁矿（75%～80%），脉石矿物主要为碳酸盐、绿泥石。上铁矿层赤铁矿含量为75%～98%，平均84%，无石英玻屑，大多为含绿泥石赤铁矿、碳酸盐赤铁矿。下铁矿层赤铁矿含量50%～94%，平均75%，含石英玻屑多，大多为含石英绿泥石赤铁矿。

矿石结构主要为鲕状结构(个别地段出现豆状结构)，次为隐晶-他形微粒状结构、鳞片变晶自形粒状结构，局部为球粒结构。矿石构造主要为块状构造，其次为条带状构造和由风化作用形成的网脉状构造。

铁矿石品位较高，全区矿石平均品位TFe 52.39％，平均近于富矿，品位变化系数为16.7%～26.71%，表明了矿层品位变化具极均匀和均匀性。有害组分磷较高，平均P 0.468 8％，为高磷矿石；其他有害组分硫、砷、二氧化硅含量一般均在允许范围以内。

图3 乌石山铁矿床成矿模式图

4 成矿过程

综合上述成矿的铁质来源、成矿时的岩相、古地理环境，以及成矿作用和方式，认为乌石山铁矿床的成因，属陆源滨海-滩间泻湖相沉积赤铁矿型铁矿床。

根据区内成矿特征及区域成矿规律，可划分以下三个过程图3：

原始铁矿质矿源层富集阶段：赣西宁乡式铁矿是晚泥盆世-早石炭世初海水自南西向北东往加里东古陆进侵过程中，在半封式海湾内盆地沉积形成的。成矿物质来自陆源（包括区内南华纪新余式铁矿），铁矿层主要形成于海侵初期，在垂直方向处于砂岩向粉砂岩、泥岩或泥灰岩过渡的相序中，在水平方向处于陆源碎屑向碳酸盐掺合作用弱的部位，多次的海进和海退，多层铁矿则形成于海进序列岩系的底部或下部。本矿区以生成赤铁矿石为主，表明是处于氧化电位低、缺少碳酸盐的弱氧化环境。由于海水介质的扰动，形成鲕粒状赤铁矿或赤铁矿与绿泥石交互相间出现，以及鲕粒状赤铁矿颗粒再积现象表现较明显，对铁矿层聚积局部起到一定的再集加厚和富化作用。

铁矿层固结成岩阶段：在成岩阶段已沉淀于鲕状赤铁矿、粉砂岩、鲕绿泥石岩孔隙中的菱铁质，进行分异、凝聚、淀晶成矿。

铁矿层变形改造阶段：当铁矿沉积后，经历了区域轻微的变质作用，使铁质进一步富集。

5 结论

1）乌石山铁矿产于泥盆系锡矿山组（D3）粗碎屑岩内，铁矿层呈近东西向条带状展布，顺层产出，分上下两层顺层产出，矿石矿物主要为鲕状赤铁矿、菱铁矿及褐铁矿，脉石矿物为鲕状绿泥石、绿泥石及少许碳酸盐矿物，矿石品位富且稳定。

2）根据铁质来源、古地理环境分析，乌石山属陆源滨海-滩间泻湖相沉积赤铁矿型铁矿床，其成矿过程可分为原始铁矿质矿源层富集阶段、铁矿层固结成岩阶段、铁矿层变形改造阶段。

[1] 赵一鸣，毕承思．宁乡式沉积铁矿床的时空分布和演化[J]．矿床地质，2000，19（4）：350-361．

[2] 周家云，郑荣才，等．华南泥盆纪古地理环境对宁乡式铁矿床时空分布、矿石特征的制约[J]．地质科技情报，2009，28（1）：93-97．

[3] 彭三国．湘鄂桂地区“宁乡式”铁矿成矿地质特征与找矿前景[J]．矿床地质，2010，29：101-102．

Geological Features and Ore-forming Process of the Wushishan Fe Deposit in Jiangxi

LI Yin1HU Li2XU Hong-ming1ZHAO Cheng1ZHOU Min-juan3

(1-Jiangsu Institute of Geologoical Survey, Nanjing 210018; 2- Jiangxi Geophysical and Geochemical Exploration Brigade, Nanchang 330002; 3-Ganxi Geological Survey, Nanchang 330002)

The Wushishan Fe deposit is confined to clastic rock of the Devonian Xikuangshan Formation. The deposit belongs to Ningxiang type. The Fe orebodies are bedded. Main ore minerals are hematite, siderite and main vein minerals are quartz, chlorite and a small of carbonate minerals. The study indicates that ore material was derived from the Wugong ancient land. The ore-forming processes may be divided into source bed formation stage, ore enrichment stage and deformation transformation stage.

Wushishan; Fe deposit; ore-formation; Jiangxi

P618.31

A

1006-0995（2017）03-0393-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.03.009

2016-11-25

李胤（1986-），女，湖南娄底市人，工程师，从事矿床地质工作