安徽淮北徐楼铁矿地质地球物理特征

吴金联

（安徽省地质矿产勘查局325地质队，安徽淮北 235037）

0 引言

安徽省淮北市濉溪县的铁、铜、金等多金属矽卡岩型矿床多位于三铺岩体及其周围，其中前常铁铜金矿床、徐楼铁矿床规模较大。根据成矿条件分析和典型矿床特征研究，本试验区总结为“徐楼式”铁矿。笔者在此工作多年，通过对徐楼铁矿地质和地球物理特征进行总结和分析，为该类型铁矿勘查提供借鉴。

1 研究背景和意义

世界各在都分布着矽卡岩矿床，且矿藏丰富。该类型矿床对工业意义重大。此外它还是铜、铁的主要成矿类型。但在中国，矽卡岩型铁矿仅占富矿储量的38.0%，从而导致铁矿富矿含量较少。因此，通过矽卡岩型矿床的研究对于铁矿的寻找具有指导意义。

徐楼地区铁矿工区主体位于淮北市濉溪县中北部，北起濉溪县城南侧，南至临涣、宿州二铺等地；西起岳集，东抵符离集—宿州城西一线。濉溪县邹楼、徐楼、前常等地均包含在工区范围之内，行政区划属濉溪县、宿州市和淮北市管辖，地处安徽北部，属于淮海平原区，一直作为我国铜铁多金属矿产的基地之一。

矽卡岩型矿床成矿规律的研究，对该区未来找矿勘查工作具有重要的指示意义。但到目前为止，由于该区矿床规模大小不一、研究重点不明确，导致本区矽卡岩型矿床的成矿机制问题和成矿规律一直没有明确的结论（图1）。因此，利用综合地球物理方法对研究区域徐楼铁矿进行探测具有一定的意义。

图1 徐楼铁矿矿床剖面Figure 1.Profile of the iron ore deposits in Xulou

2 矿区地质简况

徐楼式铁矿大地构造单元在徐蚌凹褶带内，属于山东台背斜。矿区由石楼、双庄、史小楼3 个矿床组成。

第四系掩盖了矿区地表，矿区东10km 蔡山处及北部烈山区域内有寒武系、奥陶系和石炭系的出露，在区内形成了一套标准的北相地层。上寒武统为白云质鲕状灰岩和薄层角砾状灰岩。奥陶系为白云质灰岩夹中厚层灰岩、薄层泥质灰岩，上部呈浅灰色，燧石结核灰岩存在于个别地段内。石炭系和二叠系为一套海陆交替相、三角洲相的碳酸盐类、碎屑岩类和煤系。

2.1 地层

矿区内地层与区域地层基本一致，以寒武系—奥陶系和石炭系—二叠系为主。地层分布、主要岩性等见图2。

图2 徐楼地区区域地质构造略图Figure 2. Sketch of regional geology and structure in the Xulou area

寒武系以海相碎屑岩—碳酸盐岩沉积为主，本区上、中、下统地层齐全。奥陶系为标准地台型开阔台地碳酸盐类沉积，下统底部和中统有蒸发台地相沉积。石炭系和二叠系为一套海陆交互相、三角洲相的碳酸盐类、碎屑岩类和煤系。第四系分布甚广，除本区东北部萧县背斜和皇藏峪复式背斜有基岩出露外，其余地区均被第四系覆盖，厚度差异较大，以冲积为主，少量为山麓洪积，主要由黏土、亚黏土和砂层组成。

2.2 岩浆作用

区内岩浆活动较强烈，分布范围较广，绝大部分为隐伏岩体。徐楼岩体为燕山中期第一次岩浆活动形成的闪长（玢）岩及含石英闪长（玢）岩（160～115Ma）[4]，以闪长（玢）岩为主。岩体位于徐楼背斜与符离集断层交汇区北侧，规模较大，分布较广，为一大型岩床，其上接触带外带奥陶系碳酸盐岩中有似层状岩枝1～3 层，与成矿关系密切，具有多层成矿、重叠产出的特点，为矽卡岩型“徐楼式”铁矿的主要成矿母岩。

3 徐楼铁矿成矿模式

“徐楼式”铁矿为本区单一铁矿成矿类型，华北地区“邯邢式”铁矿[5]与其极为相似，属于淮北地区与前常多金属铁矿不同的一类矽卡型铁矿床。铁矿体产于奥陶系下统萧县组（次为马家沟组）碳酸盐岩（大理岩）与闪长（玢）岩的接触带，是磁铁矿交代大理岩、矽卡岩而成[6～7]。交代成矿大理岩主要为钙镁碳酸盐岩。矿体受构造控制明显，在分叉入侵的强烈钠化闪长（玢）岩、含石英闪长（玢）岩岩枝与萧县组钙镁质碳酸盐岩接触带上下两侧极易成矿，岩体顶部隆起时形成半月形凸镜矿体。矿体与围岩界线明显，矿体呈似层状、透镜状，倾角平缓；矿体个数较少，一般较集中；矿体成分单一，不含或少见铜、金。与成矿有关的闪长（玢）岩钠化强烈，退磁明显，密度降低。岩石类型、组分及伴生元素较简单[8]。

邱围子闪长岩和徐楼闪长岩属于同一岩体，具有深部贯通、浅部起伏的特征。闪长（玢）岩属于闪长岩的边缘相，产出形态多为岩脉或岩床；层状侵入在石楼矿床中，形成两个岩床，在矿区边缘分叉处岩床变薄（图3）。

图3 徐楼矽卡岩型铁矿床成矿模式示意图Figure 3. Metallogenic model of the Xulou iron ore deposit

本区“徐楼式”铁矿有10个，徐楼矿区矿体特征明显。石楼矿床为一中型矽卡岩型徐楼式铁矿，是徐楼铁矿区内主要矿床。位于徐楼短轴背斜轴部（略偏东翼）附近，矿体产于徐楼岩体大型岩床上隆区上接触带，通过多个剖面分析，岩体分叉侵入的含石英闪长（玢）岩岩枝与奥陶系下统萧县组钙镁质碳酸盐岩的接触带是铁矿体最佳赋矿位置，具多层侵入、多层成矿、重叠产出、参差分布的特点。

3.1 接触交代变质作用和围岩蚀变

岩体侵入到碳酸盐地层，经历矽卡岩期、热液期接触交代变质矿化阶段，产生了矽卡岩、以磁铁矿为代表的金属氧化矿物及黄铁矿为代表的金属硫化物矿物和各种脉石矿物。接触带蚀变作用在空间上具有规律性的分布，由内向外依次分带为：石英二长闪长（玢）岩带→钾长石透辉石化石英二长闪长（玢）岩带→方柱石矽卡岩带→石榴石透辉石矽卡岩带→金云母透辉石矽卡岩带→透辉石矽卡岩带→磁铁矿石带→黄铜矿、磁铁矿石带→硅镁石英金云母钙质白云石大理岩带。

由于后期热水溶液的作用，使围岩发生了蚀变。围岩蚀变有绿泥石化、蛇纹石化、透辉石化、阳起石化、碳酸盐化。

3.2 矿石类型和氧化物化学组分

徐楼矿区的氧化物组分主要包括三氧化二铝、二氧化硅、氧化钙和氧化镁。其中，在造渣氧化物中二氧化硅含量最高，徐楼矿床造渣氧化物化学组分如下（表1）。

表1 徐楼矿区造渣氧化物含量Table 1. Contents of slagging oxides in the Xulou mining area

由于表生作用不甚明显，仅在靠近第四系的矿体，遭受强烈的氧化作用和淋滤作用，硫化物被溶解、迁移、流失，磁铁矿变成假象赤铁矿、褐铁矿及少量辉铜矿、铜蓝等。主要矿石类型有磁铁矿、黄铁矿及少量赤铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿[9]。其中，钙、镁、硅造渣氧化物含量较高，铝造渣氧化物含量较低，矿石质量较好。

4 地球物理特征

4.1 CSAMT法电阻率异常特征

CSAMT 法首先是通过寻找捕虏体，提供捕虏体形态（蘑菇状、岛状异常类型），从而圈定隐伏岩体及其接触带产状（蘑菇状、梯级带状异常类型）。它提供岩体接触围岩蚀变强弱信息（组合带状异常类型），利用岩面起伏形态，为岩体隆起形成重磁异常提供解释，根据块状铁铜矿体异常信息（局部低阻异常）来确定断裂构造带产生的产状位置（陡倾梯级带状异常类型）来进行矿体识别。使用CSAMT 法电阻率异常特征进行描述，共施工CSAMT 法剖面50 条，通过研究分析，发现五类电阻率异常情况，主要为陡倾梯级带异常（断裂构造带、岩体边界）、水平层状异常（新生界与基岩分界线、岩体与围岩接触带界线）、蘑菇状异常（岩体、围岩捕虏体构造）、高阻孤岛状异常（大理岩捕虏体）、组合带异常（岩体与围岩接触带、不同岩性层分界）。重点对其中徐楼式铁矿区CSAMT 法剖面进一步分析，发现大地电磁法对认识地质体及其空间构造有一定的帮助，但对矿体的查找与解释有点复杂。

徐楼矿区CSAMT 法电阻率异常类型为：蘑菇状异常和变形层状异常。存在低阻异常或电阻率减低异常区，表现为多种形式的低阻异常。地球物理异常组合特征为重梯磁高，电阻率异常复杂。地球物理综合模式如图4所示。

图4 徐楼式铁矿地球物理综合模式Figure 4.Comprehensive geophysical model of the Xulou type iron deposit

通过CSAMT 法电阻率异常特征，可知CSAMT法蘑菇状和岛状电阻率异常是三铺地区大理岩捕虏体存在的表现。徐楼矿区CSAMT法电阻率异常类型复杂，主要为蘑菇状异常和不规则岛状异常；在低阻异常或电阻率减低异常区成矿较好，表现为多种形式的低阻异常[10]。

4.2 重力场特征

经研究发现，矿区内有工业价值的徐楼式铁矿共有9 个，分布于北东向邹楼-徐楼-王场重力梯级带上，具体位置多数位于局部重力高异常边部或剩余重力高异常区内，而大面积重高异常区则是隐伏岩体或碳酸盐区。所以“徐楼式”铁矿重力异常特征是：位于重力梯级带上或梯级带附近而偏于重力低一侧[11]（图5）。

图5 徐楼式铁矿重力异常平面分布图Figure 5.Planar distribution of the Bouguer gravity anomalies of the Xulou type iron ore deposit

通过重力场分析，根据重力异常特征和重磁组合以及CSAMT 的异常类型来综合判断，推测出可能的矿区规模以及出现的低缓重磁异常（表2）。

表2 徐楼地区矿床（点）物探异常以及未验证低缓重磁异常特征一览表Table 2.Features of geophysical anomalies of ore deposits(occurrences) and non-tested low gravity and magnetic anomalies in the Xulou area

重力场以重力高为基本特征，北侧为重力低值区，南西侧为北西向重力低值带，南东为重力负值区，东侧重力场锐减，与徐楼重力场相接形成鞍部重力场。区内有重磁同高异常区1 个，已知3 个小型铁矿床位于其中。

4.3 磁异常特征

从石楼铁矿、双庄铁矿等徐楼式铁矿床来看均有磁异常存在，强度不一。无论是强磁异常（强度≥1000nT，异常梯度≥400nT／100m），还是中磁异常（强度500～1000nT，异常梯度≥200nT／100m）。矿致异常矿面积一般不大，小于0.5km2，形态短轴圆形或椭圆形。如果异常面积较大，一般是由岩体引起。

在铁佛寺→百善一带存在一条北西西向低缓磁异常带，采用5000m搜索半径计算的剩余磁异常更为明显。解释为前寒武纪隆起构造。是寻找沉积变质型铁矿的有利地区。前寒武系隆起构造呈北西向分布，表明本区基底构造格架也为北西向。

通过磁异常特征可知，区内大部分岩体均具有明显的磁异常，依据△T化极局部磁异常和△T化极磁剩余（R=5000m）异常边界线确定岩体边界，隐伏岩体往往伴有重力低异常存在，形成重低磁高异常组合。其重磁场特征是：磁异常强弱分布不均匀，存在磁异常集中区，重力异常在岩体分布区有相对重力低存在。

5 结论

基于淮北市徐楼铁矿地质地球物理特征进行归纳，在三铺地区剩余重力异常和重力梯级带常相伴出现，反映出了具有围岩捕虏体，是该区找矿的重要标志，先前发现的矿床（点）都与此类异常有关。

矿床地质物探模式概括为：“一带二集中”。“一带”为处于区域重磁异常带上，矿体位于磁高重梯电阻低组合异常区。“二集中”为局部磁异常集中和铁矿床分布集中。矿床产于闪长岩体与奥陶系接触带，单一铁矿体[12]。

徐楼铁矿地质物探模式概括为:总体处于区域重磁异常带上，矿体位于重力梯级带高磁异常区及低电阻组合异常区，局部磁异常集中和铁矿床分布集中[13]。铁矿体成分单一，不含或少见铜、金。徐楼式铁矿在磁异常梯级带上，矿致异常形态短轴圆形或椭圆形、梯度大（≥200nT／100m）、面积小（小于0.5km2）。异常值高低都有，强磁异常有矿体，低缓异常也成矿[14]，但矿体规模不同，工业价值不同。徐楼式铁矿CSAMT 法电阻率异常类型复杂，为蘑菇状异常和岛状异常，在低阻异常或电阻率减低异常区成矿较好。