福建安溪潘田矿区铁矿地质特征及找矿标志

黄建平

(福建省闽东南地质大队, 泉州, 362011)

潘田铁矿是潘洛铁矿田的重要组成部分，是福建省重要的铁矿山，前人从矿床的地质构造、地球化学、同位素年代学等方面进行了研究[1-4],但对矿体地质特征及找矿标志研究较少，通过对潘田矿区铁矿地质特征进行研究、总结找矿标志、探讨矿床成因，对该区域寻找类似隐伏-半隐伏矿床具有指导意义。

1 区域地质概况

矿区位于永梅晚古生代凹陷带的东南缘，政和—大埔大断裂的东南侧[5]。区域上出露地层较齐全，有新元古代马面山(岩)群变质岩系、二叠—三叠纪沉积岩系及中生代火山岩系[6]。区内褶皱、断裂发育，地质构造复杂。以北西向构造为主，主要有剑斗—飞新北西向断裂带和香菇园背斜、石门堪向斜；北北东向断裂和东西向褶断构造遍及全区。

区域上岩浆活动频繁，主要为晚侏罗世、早白垩世。晚侏罗世主要为南园组火山岩，早白垩世侵入岩主要有石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩等，其中铁矿形成与钾长花岗岩关系最为密切(图1)。区域内的内生金属矿产与侵入岩有着密切的内在成因联系。岩石蚀变较普遍，主要有矽卡岩化、硅化、黄铁矿(褐铁矿)化、绿泥石化、硅灰石化等。

区域矿床(点)主要有铁、多金属、稀土和高岭土、石灰石、煤等，形成了潘田—洛阳矿集区。

图1 安溪潘田矿区区域地质地质简图Fig.1 Regional geological map of Pantian deposit in Anxi area1—第四系；2—晚侏罗世南园组第三段；3—晚侏罗世南园组第二段；4—晚侏罗世南园组第一段；5—晚侏罗世长林组；6—早侏罗世下村组上段；7—早侏罗世下村组下段；8—晚三叠世文宾山组上段；9—晚三叠世文宾山组下段；10—早三叠世溪口组；11—中二叠世童子岩组；12—中二叠世栖霞组；13—早石炭世林地组；14—新元古代马面山(岩)群龙北溪(岩)组；15—新元古代马面山(岩)群大岭(岩)组；16—新元古代马面山(岩)群东岩(岩)组；17—早白垩世石英闪长岩；18—早白垩世钾长花岗岩；19—石英二长斑岩；20—次流纹斑岩；21—花岗斑岩脉；22—石英岩脉；23—压性断层及产状；24—张性断层；25—实测、推测力学性质不明断层；26—断层挤压带；27—不整合界线；28—流面产状；29—地层产状

2 矿床地质

2.1 地层

矿区出露地层有上元古界和上古生界。前者有龙北溪(岩)组，属推覆构造的外来岩系，推覆于原地岩系古生界之上，主要岩性为角闪片岩、黑云石英片岩和白云石英片岩。后者有早石炭世林地组和中石炭世黄龙组—中二叠世栖霞组，林地组主要岩性：下部以变质含砾粗砂岩、中粗粒砂岩为主，夹变质粉砂岩、泥岩；上部以变质粉砂岩、泥岩和长英质角岩类为主，夹中细粒砂岩，其顶常为铁多金属矿体。中石炭世黄龙组—中二叠世栖霞组岩性以巨厚层状大理岩为主，夹硅化、矽卡岩化大理岩、薄层状粉砂岩、砂质泥岩、泥灰岩，上部燧石结核、燧石条带含量较多，下部含量较少,其底部为矽卡岩及铁多金属矿体。晚三叠世文宾山组划分为上、下两段。下段岩性以厚层状变质砂砾岩为主，底部为角砾岩夹粉砂岩，被后期热液交代成角岩或为矿化矽卡岩；上段岩性下部为粉砂岩夹炭质泥岩及煤线，上部以中细粒长石石英砂岩为主，夹粉砂岩。早侏罗世下村组上段岩性为炭泥质粉砂岩、石英砂岩、长石石英砂岩、含砾石英砂岩，局部夹煤线。晚侏罗世长林组岩性为粉砂岩、粉砂质泥岩夹中细粒长石石英砂岩，底部为中粗粒含砾石英砂岩。

上述各时代地层，除晚三叠世文宾山组与早侏罗世下村组、早侏罗世下村组与晚侏罗世长林组呈不整合接触外，其他多呈断层接触(图2)。

图2 潘田矿区铁矿地质简图Fig.2 Geological map of the iron ore in Pantian deposit1—晚侏罗世长林组；2—早侏罗世下村组上段；3—晚三叠世文宾山组上段；4—晚三叠世文宾山组下段；5—中石炭世黄龙组至中二叠世栖霞组；6—早石炭世林地组；7—新元古代马面山(岩)群龙北溪(岩)组；8—早白垩世钾长花岗岩；9—流纹岩；10—矽卡岩；11—铁矿体；12—断层破碎带；13—实测、推测断层及编号；14—地质界线；15—不整合界线；16—剖面位置及编号

2.2 构造

矿区位于感德—长坑复式背斜北端之西翼，区内主体地层构成走向北西、倾向北东的正常单斜构造。断层十分发育，以北西向、北北西向为主，北东向、北北东向次之，呈现多期次活动的特点。

F1逆冲断层：马面山(岩)群龙北溪(岩)组变质岩推覆于中石炭世黄龙组至中二叠世栖霞组灰岩之上，倾向北东或南东，沿走向及倾向均呈不规则的“波浪型”、倾角变化大，一般为15°～25°，最陡可达70°，最缓近于水平。破碎带宽2～41.50 m，充填物有片岩、大理岩、石英等碎块，泥砂质及铁质胶结。

F3正断层：走向北西，倾向北东。倾角一般是地表陡、近于直立，往深部变缓。南段沿倾斜方向成一不对称的“波浪型”，倾角变化较大。破碎带宽窄不一，最宽108 m，其中普遍见有透镜体状的闪锌矿和矽卡岩；可见宽达46.23 m的溶洞，最窄1 m至尖灭。主矿体沿断层下盘分布，形态和产状与它基本一致。可见破碎的粉砂岩角砾被磁铁矿胶结等现象，此断层形成于成矿之前；而破碎带中又见大量的假像赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、矽卡岩等角砾。该断层是主要控矿构造。

F5正断层：断层面向北东倾斜，倾角陡(72°～87°)。断层切割龙北溪(岩)组、石炭—二叠纪、侏罗纪等，破碎带中主要有砂岩、次为石英等角砾、泥质胶结。此断层是控制该区矿与非矿界限的构造，形成于成矿之前，成矿后继续活动。

F14正断层：把铁矿体切断，走向82°，倾向南，倾角80°，平推断距为40 m，垂直断距为50 m。

F16正断层：切断主矿体，走向70°，倾向南东或南西，倾角40°～55°。有8～44 m宽的破碎带，断距不大，平面位移10 m，斜断距40 m，使矿体产状发生变化。

F17逆断层：走向310°～345°，向南西倾、倾角10°～65°。斜断距20～105 m，水平断距20～30 m。有明显的破碎角砾带，宽5～30 m，成分有砂岩、硅质岩等碎块，泥砂质胶结、松散。使Fe1主矿体产生显著的位移，上盘矿体产状平缓，下盘矿体倾向北东，倾角上陡(67°)下缓(8°左右)。

2.3 侵入岩

早白垩世钾长花岗岩是矿区内的主要侵入岩。以区域内长坑钾长花岗岩体的边缘相为主，花岗岩由东南方向贯入矿区，向西北方向倾伏，形态较规则。沿倾斜方向岩体产状与矿体产状基本一致，走向北西，倾向北东，倾角25°左右。南部矿可见呈明显的“波浪型”起伏，与围岩接触处普遍可见宽几米至十几米的同化混染岩带，矿体常出现在混染岩带中。

早白垩世钾长花岗岩：主要具花岗结构、他形晶粒状结构，局部具文象结构，块状构造，主要矿物成分钾长石，含量20%～60%；斜长石含量10%～38%；石英含量22%～37%；黑云母大小1.5～2 cm，个别大于2.5cm，含量8%；少量白云母、角闪石。

副矿物见榍石、锆石、金红石、独居石、磷灰石、白钛石、萤石、方解石、绿帘石、褐帘石等均微量。金属矿物为磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、赤铁矿均微量，呈浸染状分布。

钾长花岗岩中Zn、Cu、Pb等微量元素的含量较高，是该区铁矿体中Zn、Pb、S等有害元素含量高的主要原因，尤其深部更为明显。认为钾长花岗岩与铁矿的生成有密切联系。

2.4 变质作用

2.4.1 热变质作用

新元古代龙北溪(岩)组泥砂质建造，经区域变质作用，形成变粒岩、云母石英片岩。其他各时代地层均遭受不同程度的热变质作用，表现在岩石矿物的重新组合、重结晶现象和红柱石、堇青石、白(绢)云母等变质矿物及矽卡岩矿物的形成。泥质岩石经受热变质作用，形成红柱石、堇青石、白(绢)云母泥岩(或炭质泥岩)、角岩、板岩；砂质岩石经受热变质作用，形成变质砂岩、长英质角岩、石英岩；砂泥质岩石经受热变质作用，形成上述两系列岩石的混合、过渡类型的岩石；碳酸盐岩石经受热变质作用，形成结晶灰岩、大理岩化灰岩、大理岩。钾长花岗岩体提供热液产生热变质作用，在近接触带的100～200 m范围内比较明显，同时与岩体接触处往往形成宽窄不一的混染岩带，南部矿的东南端尤其显著，远离接触带热变质作用渐弱，矿体往往贮存于接触带内。

2.4.2 围岩蚀变

由于岩浆的侵入和岩浆期后热液活动的作用，区内围岩普遍发生蚀变，主要蚀变是矽卡岩化，在地表或深部、矿体或顶底板围岩中均发育。矽卡岩带宽度一般2～10 m，最宽20～30 m。矽卡岩矿物组合比较简单，成分较单一，以钙铁、钙铝石榴石矽卡岩为主，且与磁铁矿化关系密切。石榴石矽卡岩及透辉石矽卡岩中普遍见到矿化，矿体与围岩界线主要依据基本化学分析结果圈定，其次是绿泥石化矽卡岩与黄铁矿、磁黄铁矿化的生成关系较密切。次生氧化致使磁铁矿赤铁矿化、褐铁矿化；黄铁矿，矽卡岩褐铁矿化，硫化物流失。其他的围岩蚀变如角岩化、碳酸盐化与矿的生成关系不大。

3 矿体地质特征

3.1 矿体形态规模

铁矿体贮存于林地组和黄龙组—栖霞组地层接触带界线及其附近，产于角岩化粉砂岩及矽卡岩中，其形态、产状受地层和断层所控制。目前地表有Fe1主矿体、东Ⅰ、Ⅱ、西矿体4个铁矿体，共伴生的闪锌矿(7个矿体)和硫铁矿(10个矿体)。

Fe1主矿体：地表呈北西、南东走向展布，受北东向的F14、F16、 F12断层错断，长约1.5 km，沿倾向地表厚、深部变薄，且变化较大，地表厚度为16.55～18.63 m，深部磁铁矿假厚度为1.18～21.27 m，铁矿真厚度为0.98～19.26 m，平均品位TFe 42.76%，沿倾向断续延伸840～1 057 m。呈似层状、透镜状，倾向北东，倾角变化较大。矿层形态沿走向呈开阔的凹盆，沿倾斜方向则呈明显的不对称“波浪型”起伏(图3)，尤其南部矿体更明显。反映在水平断面上，矿体的形态也是不规则，以南部矿体为例，自860 m水面断面往下至560 m水平断面，矿体逐渐变小，呈一向北西倾斜的楔形体。810 m、750 m、710 m3个水平断面矿体完整连续，东侧被F2断层截切，西侧被F12断层切断。710 m水平断面在6线中未见矿体，矿体尖灭于6～7线。660 m水平断面的矿体尖灭于7线，860～710 m水平断面的矿体的连续性较好。

图3 潘田矿区铁矿9线地质剖面图Fig.3 Diagram showing the geological profile in the No.9 exploration line in Pantian iron deposit1—第四系；2—中石炭世黄龙组至中二叠世栖霞组；3—早石炭世林地组；4—新元古代马面山(岩)群龙北溪(岩)组；5—早白垩世钾长花岗岩；6—大理岩化灰岩；7—泥质灰岩；8—变质中粗粒砂岩；9—变质泥岩；10—白云石英片岩；11—黑云石英片岩；12—石英片岩；13—钾长花岗岩；14—断层及编号；15—构造破碎带；16—同化混染带；17—矽卡岩；18—铁矿体及编号；19—锌矿体及编号；20—硫矿体及编号；21—地质界线；22—浅井及编号；23—钻孔编号、孔深；24—基本分析样位置

东Ⅰ矿体：总体走向西段近东西方向，向东变为70°，倾向北，倾角10°～22°，F9断层把矿体分成上下2块，形态似层状。矿体断续长120 m，延伸24～34 m，厚度1～6 m，平均厚度为3.25 m。

东Ⅱ矿体：在东I矿体北部，总体走向290°，倾向北东，倾角50°，F7断层沿矿体底部通过。形态似层状。矿体断续长127 m，延伸25 m，厚度为1～16 m，平均厚度为7.00 m。

西矿体：总体走向300°，倾向北东，倾角7°～28°，形态似盖层。矿体长约100 m，延伸10～45 m，厚度为2～9 m，平均厚度为4.20 m。

共伴生的闪锌矿层和硫铁矿层呈不规则的透镜状、楔状嵌布于矿带中，一般分布在磁铁矿层的顶底板和围岩中，或与磁铁矿层呈渐变过渡关系。闪锌矿层主要分布于南矿体上部，共有7个矿体。硫铁矿分布于南部矿体下部或底板矽卡岩中，共有10个矿体。如Zn2矿体呈透镜状，长约95 m，平均厚度为2.40 m，总体走向北西，倾向北东，倾角24°，平均品位Zn 1.36%、Pb 0.43%，与Fe1主矿体共生。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石的结构、构造

矿石结构以他形-自形状、晶粒状结构为主。交代结构、交代假象结构、乳滴结构其次。少量针状结构、放射状结构、叶片状结构。偶见文象结构、髓晶结构。

矿石构造以块状构造、斑杂状-块状构造、稠密浸染-块状构造为主。条带状构造、斑点状构造、稀疏浸染状构造其次，少量片状构造。

3.2.2 矿石的矿物组成

金属矿物以磁铁矿为主，穆磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿次之，少量磁赤铁矿、菱铁矿、镜铁矿等。

脉石矿物以石榴石、透辉石为主；方解石、石英、黑云母、绿泥石、萤石次之；阳起石、透闪石、角闪石、次透辉石、粒硅镁石为次：少量黑柱石、次闪石、金云母、玉髓、锰硅灰石、硅灰石、斜长石、钾长石、绢云母、钙铁辉石；微量绿帘石、白云母、磷灰石、锆石等。

3.2.3 矿石的化学成分

矿区铁矿体平均品位TFe 43.92%；101线至18线间铁矿体组合样分析结果(表1)，光谱分析表明，矿石中P、F、Sn、Cu、As等有害杂质的含量绝大多数均低于炼铁用铁矿石的工业要求。

选矿试验原矿化学多项分析成果(表2)。其中(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)比值为0.61，矿石为半自熔性矿石。

表1 潘田矿区铁矿组合样分析结果

表2 潘田矿区原矿化学分析结果

3.3 矿石类型

矿石地表自然类型分为磁铁矿石、含磁铁矿赤铁矿石、赤铁矿石、含褐铁矿赤铁矿石、褐铁矿石、含赤铁矿褐铁矿石。按地表矿石的工业类型矿石品级划分为炼钢用铁矿石，炼铁用铁矿石、需选(贫)铁矿石3个品级。深部铁矿石品级都是需选矿石。矿石自然类型主要由磁铁矿石组成铁矿的主体，部分赤铁矿石和褐铁矿石。共生的硫铁矿石自然类型有黄铁矿石和磁黄铁矿石。共生锌矿的矿石自然类型主要是闪锌矿矿石。

3.4 矿体围岩及夹石

矿体的直接顶板围岩主要是透辉石石榴石矽卡岩，次为长英质角岩，局部地段矿体的顶板为大理岩。底板围岩主要是长英角岩，次为透辉石矽卡岩，局部为钾长花岗岩。矿体与其直接接触的顶、底板围岩呈渐变过渡关系。在垂直分带上具明显的规律：矽卡岩—矿体—矽卡岩。

矿体中的夹石，主要是透辉石榴石矽卡岩，-般1～3层，厚度为1～3 m，呈细小透镜体状，分布不连续。次为长英角岩，-般1～2层，厚度不-，也呈透镜体状。由于夹石的存在，致使矿层的连续性差，形态不完整，矿体贫化。

3.5 矿床共生矿产

主要共生元素Pb、Zn、S含量的变化规律为Pb总体含量不高，呈南高北低趋势；Zn含量呈东高西低变化，且高含量地段主要位于南部矿体上部，局部可构成闪锌矿层；S高含量地段主要分布在北侧，垂向上表现为上低下高的特点，在南部矿体下部常构成单独的硫铁矿层。

4 矿床成因与找矿标志

4.1 矿床成因

(1)铁矿体贮存于林地组和黄龙组—栖霞组地层接触带界线及其附近，岩浆期后含矿热液沿地层接触带界线及其附近交代围岩先形成矽卡岩，而后矿液再选择性交代矽卡岩进一步富集成矿。

(2)铁矿体呈北西-南东走向展布，受F3断层明显控制，在纵、横方向上矿体的产状随着F3断层的产状变化而变化，F3断层为热液活动和成矿物质迁移、沉淀提供良好的通道和定位空间，是测区主要控矿、导矿及容矿构造。

(3)早白垩世钾长花岗岩与成矿关系密切，为成矿提供成矿热液，是成矿的物质、动力来源，在纵、横方向上矿体的产状变化随着钾长花岗岩体的起伏而起伏。

(4)从围岩蚀变特征看，由于岩浆的侵入和岩浆期后热液活动的作用，区内围岩普遍发生蚀变。矽卡岩化无论在地表或深部、矿体或顶底板围岩中均蚀变显著。矽卡岩种类以钙铁、钙铝石榴石矽卡岩为主，且与磁铁矿化关系密切。石榴石矽卡岩及透辉石矽卡岩中普遍见到矿化。矽卡岩体主要分布于矿体的顶和底，或与矿体呈互层状和透镜状。

(5)据成矿的地质构造条件，分析物质来源、成矿方式，矿物共生组合、矿石结构构造等特点，判断该矿床成因类型应为热液接触交代型磁铁矿床。

4.2 找矿标志及找矿前景分析

(1)地表采坑、有一定规模的硅化褐铁矿帽是直接的找矿标志。

(2)区域断裂及旁侧，特别是岩石强烈矽卡岩化蚀变地段。

(3)矿体产于早石炭世林地组—中二叠世栖霞组之间层位，主矿体产于早石炭世上部与早中石炭世接触带界面上，矿区周边有早白垩世花岗岩体出露，类似地质条件区域是寻找铁矿体的优选靶区。

5 结论

(1)潘田矿床为热液接触交代型磁铁矿床，铁矿体贮存于林地组和黄龙组—栖霞组地层接触带界线及其附近，产于角岩化粉砂岩及矽卡岩中，其形态、产状受地层和断层所控制。早白垩世钾长花岗岩为成矿母岩，北西-南东向断裂构造带对矿体具有控制作用。

(2)该区侵入岩找矿标志为钾长花岗岩，构造找矿标志为北西-南东向断裂构造带，地层找矿标志为早石炭世林地组-中二叠世栖霞组，同时注意矽卡岩化、硅化、褐铁矿化等蚀变等。

本文是在福建省闽东南地质大队编写“福建省安溪县潘田矿区铁矿资源储量核实暨水泥用大理岩矿详查地质报告”的基础上编制而成，系参加项目组工作同志集体劳动成果。