安徽省当涂县九连山铁矿地质特征与找矿标志

杨龙帅

(华东冶金地质勘查研究院，合肥 230088)

0 引言

长江中下游地区是我国重要的铜、铁、金矿产资源生产基地，其中的宁芜铁矿矿集区聚集了大、中、小型铁矿床(点)170余处，铁矿的探明总资源量达27×108t[1-2]。基于宁芜火山岩盆地铁矿成矿规律建立的“玢岩铁矿”成矿模式[3]，不仅对宁芜地区铁矿勘查工作发挥了积极的指导作用，同时也将与铁矿地质相关的地质科学研究引向深入。随着实验技术的进步，人们在岩浆岩成因[4-6]、成岩-成矿年代学[7-10]、成矿流体性质[11-14]、成矿物质来源[15]、区域成矿系统及成矿大地构造背景[16-17]等方面的研究都取得进展。关于“玢岩铁矿”的成因机制主要有3种认识：矿浆成因观点[18-19]、热液交代成因观点[20]和矿浆-热液过渡成因观点[21]。

钟姑铁矿田位于宁芜中生代陆相火山岩盆地的南段。钟姑矿田内构造发育，岩浆活动广泛，目前已经发现多处大中型铁矿床[22-28](图1a)。华东冶金地质勘查研究院近年在钟姑矿田的九连山一带发现铁矿床(图1b)，本文将阐述九连山矿床地质特征及找矿标志，以便为进一步研究玢岩铁矿提供帮助。

图1 钟姑地区基岩构造略图(据文献[23, 25]，修编)Fig.1 Map showing tectonics of base rock in Zhonggu areaa.钟姑铁矿田铁矿床分布图；b.钟姑地区基岩构造略图1.浦口组；2.火山杂岩；3.磨山组；4.黄马青组；5.闪长玢岩；6.闪长岩；7.地质界线；8.实测/推测断裂；9.火山角砾；10.背斜；11.向斜构造；12.剖面线①钟姑背斜；②云龙背斜；③白象山背斜；④九连山向斜；⑤向阳向斜；⑥龙曹向斜

1 区域地质概况

1.1 区域地层

区域地层(从老至新)依次为：中三叠统周冲村组(T2z)和黄马青组(T2h)、上三叠统范家塘组(T3f)、下-中侏罗统象山群(J1-2X)、下白垩统大王山组(K1d)和姑山组(K1g)、上白垩统浦口组(K2p)、第四系全新统(Qh)等。其中，中三叠统的周冲村组和黄马青组为铁矿床的主要赋矿层位[29]。

1.2 区域构造

区域主要发育燕山期的褶皱构造。在象山群沉积之后，构造活动使火山岩地层产生褶皱，形成了宽缓的陶公山—年陡复式背斜，次级褶皱发育。背斜构造是区域的主要控岩-控矿构造，区内的铁矿体多位于背斜的轴部或翼部。

区域断裂以火山-侵入活动之前的基底性断裂为主，它们作为中生代岩浆活动的通道，同时也控制了与岩浆作用有关的矿化活动。矿田断裂主要有4组，其中规模较大的2组为NNE向的挤压性断裂带和NWW向的张扭性断裂带，其他2组为NW向和NE向的剪切性断裂。不同方向的断裂形成了格状的构造格局，在断裂的交汇部位有利于岩浆、矿液活动及成矿。沿断裂带有带状磁异常和闪长岩体呈NWW向展布，并控制着白象山、钟九、和睦山等铁矿床的分布。

1.3 区域岩浆岩

区域侵入岩主要产于钟姑铁矿田的中部，火山岩则分布于矿田的西部及南部，矿田中岩浆岩的面积占比约为28%。区域岩浆岩主要为富钠的安山玄武质火山-侵入岩系，除岩脉外，区域岩浆岩主要为燕山中-晚期形成，它们是同源岩浆在燕山期不同阶段形成的陆相火山-次火山岩，与区域内生金属成矿具有成因联系。

1.4 区域矿产

区域矿产十分丰富，钟姑矿田至目前止已发现姑山、白象山、杨庄等3个大型铁矿床，钟九、龙山、和睦山、曹家港、太平山、周家、云楼等7个中型铁矿床，近年又在白象山的外围深部取得了找矿突破，钟姑矿田已成为长江中下游最重要的铁矿成矿区之一。钟姑铁矿田中的铁矿床主要有2种成因类型，接触交代(广义层控型)铁矿和充填型铁矿。九连山铁矿位于和睦山铁矿与钟九铁矿之间，矿区的主要地质特征与和睦山铁矿类似，有证据显示，其深部岩体与和睦山岩体的地质特征基本一致，主要成矿地层也与和睦山铁矿区类似，但与钟九铁矿的地质特征具有显著差别。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内大多地段被第四系覆盖，出露的地层只有黄马青组和象山群(图2)。钻孔资料表明，矿区地层由下至上有中三叠统周冲村组和黄马青组，下-中侏罗统象山群、下白垩统姑山组和第四系全新统。

图2 九连山矿区基岩地质简图Fig.2 Map showing geology of base rock of Jiulianshan Fe deposit1. 上侏罗统—下白垩统；2.中-下侏罗统象山群；3.中三叠统黄马青组；4.中三叠统周冲村组；5.闪长岩；6.硅质岩；7.铁矿体；8.断裂及编号；9.以往钻孔及编号；10.本次钻孔及编号；11.探矿权范围；12.勘探线及编号

(1)中三叠统周冲村组(T2z)

矿区地表未见出露。岩性以灰岩、泥灰岩、大理岩化灰岩、白云质灰岩为主，夹钙质粉砂岩和膏盐层，下部见有灰白色石膏化灰岩夹角砾状灰岩。后期的岩体侵入和断裂活动造成岩石出现大理岩化、硅化、绿泥石化等蚀变，岩石脆性加大、硬度增强，并出现普遍的矿化现象，岩石中常可见到小溶孔或溶洞。

(2)中三叠统黄马青组(T2h)

在矿区内局部出露。上部以紫红-砖红色含钙质结核黏土岩夹薄层状灰白-黄褐色粉砂质页岩为主体，具有清晰的层理，砖红-紫红色黏土岩夹薄层泥灰岩砾岩；下部为灰白-青灰-浅肉红色厚层状粉砂岩、细砂岩夹薄层状粉砂质灰岩，底部为黄绿-灰绿色含钙质粉砂岩与粉砂质页岩互层。局部受到岩浆热液影响而产生强烈蚀变，蚀变类型为硅化、角岩化和绿泥石化。本组下段是矿区主矿体的赋存层位。

(3)下-中侏罗统象山群(J1-2X)

出露在矿区的中南部，上部地层为灰白色石英细砂岩夹浅灰白色中-中粗粒长英灰岩和粉砂岩，下部为灰白色石英粗砂岩与含砾石英粗砂岩互层，夹有石英细砂岩和粉砂岩，底部为硅质砾岩。与下伏黄马青组呈假整合接触。

(4)下白垩统姑山组(K1g)

姑山组是一套火山岩系。矿区内仅在靠近钟九矿区的ZK203孔深部见到，主要岩性为碎裂状强蚀变安山质晶屑凝灰岩，该岩石产于构造破碎带中，岩石碎裂，裂隙发育，沿裂隙充填有大量碳酸盐和氧化铁网脉，局部岩石被磨散。

2.2 构造

矿区位于常龙背斜和钟姑次级背斜之间过渡部位的向斜构造中，向斜核部为黄马青组，局部出现象山群，向斜的翼部多见闪长(玢)岩体，并残留部分周冲村组岩石。向斜的东翼地层产状为倾向W，倾角10°～20°；西翼的地层产状为倾向E，倾角10°～30°，在靠近接触带或断裂的部位地层产状变化明显，局部倾角近70°。九连山铁矿的主矿体位于向斜东翼并接近核部的部位，矿体的产状主要受到接触界面的控制。

矿区的断裂构造分为2组。一组为压性断裂(F1)，是由钟九铁矿区延伸至本矿区的断裂，断裂走向NE向，延伸到本矿区后断裂走向转为近SN向；另一组为张扭性断裂(F2)，走向为NW向。在本矿区以东靠近钟九矿区的ZK203孔深部，见到黄马青组的下部先后有周冲村组灰岩和姑山组火山岩，钻孔中的岩石较为破碎，岩石多为角砾岩或具有碎裂状构造，角砾的成分及其产状显示岩石为断裂成因的构造角砾岩，推测角砾岩带属于次一级的断裂构造。

2.3 侵入岩

矿区内侵入岩分布较广，和睦山岩体出露于矿区的西部，钟山岩体分布在矿区的东部。钻孔资料表明，深部的闪长岩体实为和睦山岩体自然延伸的部分。而东部由于受F1断裂的制约，钟山岩体与本矿区侵入岩并未直接相连。矿区的闪长岩体为燕山晚期侵入的浅成相岩株，岩体与铁矿成矿关系密切，是九连山铁矿的成矿岩体。晚期有辉绿岩呈脉状侵入，穿插于闪长岩体边部与围岩接触带附近的的岩石裂隙中。

和睦山岩体其岩石多呈灰—深灰色，具有斑状及细粒不等粒结构，块状构造；岩石矿物成分主要有斜长石、石英、钾长石和少量暗色矿物，副矿物为磷灰石及磁铁矿；发生蚀变时岩石颜色复杂多变；岩石的钙碱指数为53.5，里特曼组合指数为5.73，属碱钙性岩石。和睦山岩体与钟姑矿田的云楼闪长岩和龙山闪长岩的岩石化学特征基本一致。

2.4 磁异常

矿区内圈定了2个磁异常，自南向北分别编为M8和M9。

M8异常位于勘查区的南部，该异常形态规则，平面呈长椭圆形，总体走向近SN向，长约350 m，宽约120 m，长、短轴之比3∶1。ΔT异常峰值1100 nT左右，叠加在正背景场上，正背景场500 nT，局部异常相对值600 nT。

M9异常位于勘查区的北部，分布在8线—10线间。异常由4个次一级异常组成，编号为M9-1至M9-4。M9-1异常为最大的一个局部异常，形态规则，ΔT异常峰值2500 nT左右；M9-2异常位于九连山北侧，呈长椭圆形，总体走向近SN向，异常幅值约900 nT；M9-3异常呈长椭圆形，形态规则，总体走向NW向，异常幅值约1000 nT；M9-4异常呈长椭圆形，形态规则，总体走向NW向，异常幅值约1000 nT。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿化以磁铁矿化为主，赤铁矿化次之，并有少量镜铁矿化。矿化主要发生于闪长岩侵入体与黄马青组底部及周冲村组顶部的接触带附近，其次是外接触带的沉积岩层间裂隙或近接触带的蚀变岩中(图3)。表1为九连山铁矿床矿体特征数据。

图3 6号勘探线和10勘探线地质剖面示意图Fig.3 Schematic section of exploration line 6 and 101.第四系全新统；2.中三叠统黄马青组；3.正长岩脉；4.闪长岩；5.赤铁矿体；6.磁铁矿体；7.硅质岩；8.实测/推测地质界线

表1 九连山铁矿矿体特征Table 1 Geological characteristics of Jiulianshan Fe deposit

九连山铁矿现已发现了10个铁矿体，矿体位于2线—10线间和9线—11线间，磁铁矿矿体8个，赤铁矿矿体2个。通过资源量估算，全区累计获得332+333类铁矿石资源量769.21×108t，全铁平均品位35.30%。其中，磁铁矿石(FeM)753.26×104t，全铁平均品位35.35%，磁性铁占有率平均85.60%。

1号铁矿体为主矿体，其资源储量占全矿床的68.34%。铁矿体位于地层与岩体的接触界面上，沿接触带分布，并与接触带的产状一致，矿体倾向100°，倾角2°～22°，北段10线附近矿体产状最缓，近似水平，中部6线附近矿体产状西部缓，东部稍陡，南段至2线附近，矿体产状缓倾斜。纵向沿走向则表现为中部(6线)埋深较大，而两端呈“翘起”状，显示出纵向呈“向形”的特点。

2号铁矿体的资源储量占全矿床的22.70%。铁矿体位于接触外带的地层中，矿体与地层产状一致，近似水平，总体倾向100°，倾角0°～5°。矿体沿走向往S侧伏，侧伏角近于30°。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石组构

矿石结构：主要为半自形晶结构和他形晶结构，其次有自形晶结构、交代残余结构和填隙结构(图4)。

基于视觉注意机制，在D+W模型基础上加入区域对比度特征，建立了一种包含视差、宽度及对比度信息的立体图像客观评价模型.根据显著信息及视差信息提取感兴趣区域划分前后景.提取相应的视差信息、宽度信息及对比度信息，定量分析这些特征对视觉舒适度的影响.并通过最小二乘法做曲线拟合分析得出舒适度模型，并检验模型的性能.实验结果表明本文方法较好地反映了人眼的视觉感受，性能较原模型有大幅度提升.

矿石构造：块状构造、浸染状构造、条带状构造和次块状构造。块状构造矿石约占60%，浸染状构造矿石约占20%。

3.2.2 矿石成分

矿石矿物：主要为磁铁矿、赤铁矿和少量的镜铁矿。铁的物相分析表明，铁矿石属于以磁铁矿为主、硫化铁次之的弱磁铁矿类型矿石。

脉石矿物：主要为高岭石、绿泥石、斜长石、石英和黄铁矿，其次为方解石、白云石、透辉石、阳起石和磷灰石等。

矿石的化学成分以1号矿体最为典型，单样全铁品位最高49.27%，一般为25%～40%，平均35.57%。有害组分含量较低，硫平均含量1.61%；磷平均含量0.15%；二氧化硅平均含量18.15%。

图4 矿石结构构造和围岩特征照片Fig.4 Photos of ore structure and texture and wall rocka.块状矿石显微照片；b.浸染状矿石显微照片；c.块状矿石手标本照片；d.黄马青组粉砂岩的岩心照片

3.2.3 矿石类型

按矿石结构构造特征划分，矿石自然类型可分为块状(弱)磁铁矿石、浸染状(弱)磁铁矿石、条带状(弱)磁铁矿石、次块状(弱)磁铁矿石；块状赤铁矿石、团块状赤铁矿石等6类。

3.3 围岩蚀变

在岩浆侵入后期发生的水岩作用过程中造成部分岩石发生显著的蚀变。主要的围岩蚀变类型有绿泥石化、硅化、碳酸盐化、高岭土化、石膏化、钠长石化和阳起石化等。围岩蚀变发育地段多位于岩体与地层的接触附近和矿体的顶底板岩石中。岩体的内带除了出现自变质外，围岩中的部分蚀变也常有发生。多种蚀变互相叠加，无明显的分带性，自地层至岩体仅可见地层蚀变与岩体蚀变稍有差异，但并无明显的变化规律。据矿体周围的蚀变特征来看，碳酸盐化、钠长石化、绿泥石化及阳起石化等蚀变与成矿最为密切。

4 矿床成因与找矿标志

4.1 矿床成因

矿床位于钟姑矿田内的九连山次级向斜靠近轴部的东翼，矿区内广布中三叠统黄马青组下段钙质砂页岩及周冲村组碳酸盐岩，矿区内侵入岩为燕山期富碱钠化闪长岩，矿体主要分布于闪长岩与黄马青组下段或周冲村组上部的接触带附近。故矿床的成因类型为接触交代型+热液充填型铁矿床。

4.2 找矿标志

(1)地层标志：中三叠统黄马青组下段及周冲村组钙质岩层化学性质活泼，容易发生水岩的交换作用和矿质的沉淀，是寻找本类型矿床的地层和岩性标志。

(2)构造标志：褶皱构造轴部及翼部、张性断裂带的附近、地层层间破碎带往往是成矿热液的主要通道和储矿空间，是找矿的显著的构造标志。

(3)岩浆岩标志：闪长岩体的内、外接触带附近是寻找本类型矿床的岩浆岩标志。

(4)围岩蚀变标志：矿区内的铁矿化地段均伴有显著的围岩蚀变，碳酸盐化、钠长石化、绿泥石化及阳起石化等蚀变是找矿的围岩蚀变的标志。

(5)物探异常标志：磁铁矿具有明显的磁性特征，所以具有一定规模的磁异常均可作为寻找磁铁矿床的物探异常标志。

5 结语

(1)九连山铁矿位于和睦山铁矿与钟山铁矿之间，具有良好的成矿地质条件，矿体主要产出在地层与岩体接触带和层间破碎带等部位。

(2)分析九连山铁矿的矿床成因，总结地层、构造、岩浆岩、蚀变、物探异常等不同方面的找矿标志，为在此类地区进一步开展找矿工作提供地质资料。

(3)九连山铁矿的矿床地质特征和成因与周边各矿床类似，其主矿体埋藏深度较大，具有一定的找矿难度，但通过一定的地质、物探等找矿手段，仍然能够取得较好的深部找矿效果。

致谢：感谢华东冶金地质勘查研究院的领导和同事们的关心、指导和帮助，对兴泰达公司的大力支持表示诚挚的谢意。感谢编辑部老师和审稿专家的辛勤工作。

注释：

① 杨龙帅, 卜保全, 韩贇, 等. 安徽省当涂县九连山铁矿详查地质报告[R]. 合肥华东冶金地质勘查研究院, 2015.