鄂西北地区海相火山岩型磁铁矿床成矿条件浅析

鄂西北地区海相火山岩型磁铁矿床成矿条件浅析
摘要：本文概略地论述了鄂西北地区海相火山岩及铁矿床（点）产出的区域地质背景。

根据地层对铁矿的控制，确认了成岩、成矿时代；通过岩石学研究，把耀岭河组和兰家饭组中的铁矿建造恢复为变角斑岩系；划分了火山喷发旋回，探讨了火山岩产出的大地构造环境以及与铁矿的时空关系；还简要分析了区内变质作用条件、地球物理场和地球化学场条件。

成果为铁矿成矿规律研究提供了良好的借鉴与参考。

关键词：贫磁铁矿类型基本特征湖北
一、引言
海相火山岩型磁铁矿是鄂西北地区最主要的铁矿类型之一，具有规模大、分布广的特点。

本文从地层（岩性）、岩浆岩、构造、变质作用、地球物理场和地球化学场等方面对该类型磁铁矿的成矿条件作简要分析与总结。

二、地层（岩性）条件
1．成矿时代
鄂西北地区海相火山岩型磁铁矿床比较集中地赋存于元古宙及早古生代地层中，均与海底火山--沉积岩系有关。

集中分布在新元古代--早古生代南秦岭再生优地槽演化阶段，是陆缘、大陆裂谷系发展早期裂解沉降时期海底火山喷发的产物。

火山岩具碱性岩类和高铝玄武岩浆系列特征，较其之前的中-新元古代武当期的裂陷槽环境下的钙碱性基性、酸性双峰式火山岩，岩浆来源更深，岩石碱性程度更高且更富含钠质。

一般认为，钠质或钠异常的岩浆岩对铁、钻、镍、钦等元素有成矿专属性。

该区海相火山岩型磁铁矿赋存在两个层位：一是新元古代南华纪耀岭河组上段，二是古生代早志留世兰家畈组下段。

2．地层对矿床的控制
该类型磁铁矿床包括新元古代南华纪耀岭河组变细碧角斑岩建造和古生代早志留世兰家畈组偏碱性玄武质火山岩中以磁铁矿为主的铁矿床。

该类铁矿（化）体赋存于火山岩建造的一定层位，并作为地层建造的组成部分，与围岩同步发生变形—变质作用。

(l）耀岭河组中的铁矿床
区内耀岭河组主要分布在丹江口市北部、郧县、郧西县及竹山县中北部，面积约4000平方公里。

与耀岭河组火山岩有关的铁矿化严格受地层（岩性）控制。

①产出层位
铁矿化均产于耀岭河组上段之上亚段，熔岩型铁矿（11矿化层）赋存于火山喷发韵律下组元变细碧岩中，凝灰岩型及火山热液改造型铁矿（I、m、W、V矿化层）则均赋存在各火山喷发韵律上组元变角斑质火山碎屑岩中（表1）。

②含矿岩性特征
铁矿化围岩为富钠的中、基性火山岩。

基性火山岩包括变细碧质和变细碧纷质火山岩，中性火山岩包括变角斑岩和变角斑质火山碎屑岩。

熔岩型铁矿赋存在变细碧（玢）岩中，岩石呈变余细碧、填间、变余斑状或交织结构，片状、杏仁及枕状构造由钠长石、阳起石、绿泥石、黑云母、绿帘石、白钦石、檐石、磁铁矿（0％～5%）及赤铁矿、褐铁矿、石英、磷灰石、黄铁矿、方解石等组成。

SiO2平均为46.29%，碱总虽（Na2O+K2O）平均为4.79%,Na20>K2O，δ占平均为6.8。

表l 郧县北部耀岭河组层序
注：▲（I)—凝灰岩型及火山热液型含（铁）矿层及编号；△〔11)—熔岩型含（铁）矿层及编号。

凝灰岩型及火山热液型铁矿赋存在变角斑质火山碎屑岩中，变角斑岩呈灰—灰白色，具变余斑状结构，基质为变余粗面或霏细交织结构，杏仁状构造。

由钠长石、石英、绢云母、磁铁矿（3％～10%）及黑云母、绿帘石和微量方解石、白钦矿、褐铁矿等组成。

SiO2平均为66.61%，碱总量（Na2O+K2O）平均为10.68%,Na2O> K2O，δ平均为4.8。

(2）兰家畈组中的铁矿床
兰家畈组变质火山岩集中分布于平利—竹溪褶皱束和随南褶皱束内。

①产出层位
兰家畈组为一套偏碱性玄武质—粗面质火山—侵入岩建造，分上、下两段：下段为变钠质辉斑玄武质火山熔岩及火山碎屑岩，上段则为变粗面（角斑）质火山熔岩及火山碎屑岩。

磁铁矿化赋存在该组下段玄武质火山岩中，层位相当于两竹地区下志留统中部（下志留统梅子垭组下段，下伏地层为下志留统大贵坪组）。

②含矿岩性特征
兰家畈组磁铁矿产于下段杏仁状玄武岩和玄武质凝灰岩界面间或磁铁玄武岩。

火山岩岩性组合显示岩浆喷溢→爆发→正常沉积的活动机制。

含矿的玄武岩呈灰绿、深绿色，微片状构造，斑状、变余斑状结构，斑晶为普通辉石和钛辉石，少量斜长石。

矿物成分主要为普通辉石（20%）、阳起石（5%～10%）、绿泥石和黑云母（10%～20%）、钠长石（10%～25%）、绢云母（15%～30%)，次为绿帘石（2%～5%）、褐铁矿（1%～3%）。

副矿物有檐石、磷灰石、磁铁矿、钦铁矿、钦磁铁矿。

檐石、白钦矿含量较高，一般达5%～10%。

岩石基质约占80%。

兰家畈组火山岩以其富钠（Na2O>K2O）和较高的碱度（占值在2.33～13.34区间，一般在4～6之间），岩性类似于细碧—角斑岩建造，具有裂谷系高铝玄武岩浆岩特征；平利—竹溪褶皱束内，兰家畈组除相当于梅子垭组下段外，区内大部分沿构造线展布的是作为侵入体的玻基辉石岩、玻基辉石岩质碎屑岩、粗面岩、粗面质火山碎屑岩等，归至兰家畈组较为恰当。

对于该火山－侵人杂岩体与围岩的复杂关系，推测是由于裂谷环境下杂岩体与围岩呈高角度超覆接触关系、之后造山阶段又经历了挤压－推覆构造挤压缩减所致。

兰家畈组的铁矿化集中赋存在下段玄武质火山岩中。

随南地区含矿岩性以杏仁状玄武岩为主，平利－竹溪地区则以玻基辉石角砾岩和玻基辉石岩质含砾凝灰岩为主。

铁矿化可见3种矿石类型，分别是磁铁矿矿石、磁赤铁矿矿石和赤铁矿矿石，显示出氧化－半氧化环境下火山成矿作用铁矿化的一般特征。

该类型的铁矿化与其他时代的火山岩型矿床具有共同的赋存特点，即同时兼有外生沉积矿床和内生岩浆矿床的基本特征。

就本区兰家畈组的铁矿化而言，铁矿化的规模和富集程度，既依赖于含矿地层建造的发育程度、分布广度，也取决于同期裂谷系演化早期阶段幔源玄武岩浆的分异程度。

三、岩浆岩条件
鄂西北地区海相火山岩型磁铁矿的成矿作用，不仅取决于原始岩浆的性质和分异程度，还与火山岩浆喷发－沉积条件有关。

与海相火山作用有关的铁矿化具有内生外成（沉）的特征，即成矿物质主要由火山作用从深部提供，而矿石又是通过沉积作用在海底形成的，该类矿床的成矿演化特点在一定程度上可以反映地球演化（深部物质不断向表壳物质调整转化）的历史轨迹。

1．耀岭河组火山岩浆条件
耀岭河组含铁火山岩建造Fe203+FeO含量普遍大于11%，其中变角斑质火山岩Fe203+Feo含量总平均值在巧％以上。

一则反映火山岩系的原始岩浆本身就有较高的铁元素丰度，二则说明火山岩浆分异相对完善，使非硅酸铁的铁质通过岩浆分异发生进一步富集。

据《湖北省郧均北部震旦系下统耀岭河群变质火山岩铁矿地质特征及找矿方向》报告提供的资料，将耀岭河组55个中-基性火山岩岩石化学分析结果投点到KZO+Na20与SiO2关系图中，出现在高铝玄武岩平均值点周围成群集中分布、在拉斑玄武岩平均值点周围则稀疏离散分布的情况，说明耀岭河组含铁火山岩系原始岩浆属（扬子）陆缘裂谷环境下的高铝玄武岩浆系列，来源较深（15～35公里），铁的丰度也较高。

从原始岩浆类型的角度考虑，就比较容易解释武当岩群变基性火山岩为何规模比耀岭河组中基性火山岩大，而磁性强度远弱于后者，且基本不引起航磁异常的现象。

武当岩群变质火山岩系为典型的双峰式火山岩，其基性火山岩与酸性火山岩不具同源性，且基性火山岩的碱量、碱度均低于耀岭河组同类火山岩，属陆间裂陷槽环境下的拉斑玄武岩浆类型，岩浆来源较浅（＜15公里）,铁的丰度也较低，加之岩浆分异程度低（岩石中仅见钠长石岩条带），不利于铁质富集。

2．兰家畈组火山岩浆条件
兰家畈组火山岩富钠（Na20含量1.54％～4.15%）并具较高的碱度（占值为2.33～13.34，平均值在5左右），岩性类似于细碧-角斑岩建造，具有大陆裂谷系高铝玄武岩系特征。

对于该火山-侵入杂岩体与围岩的复杂关系，推测是由于裂谷环境下杂岩体与围岩呈高角度超覆接触关系、之后造山阶段又经历了挤压一推覆构造压缩所致。

兰家畈组的铁矿化集中赋存在下段玄武质火山岩中，系火山岩浆基性端元控矿，推测铁质在原火山岩浆中就较为富集。

随南地区含矿岩性以杏仁状玄武岩为主，北大巴山地区则以玻基辉石角砾岩和玻基辉石岩质含砾凝灰岩为主。

铁矿化可见3种矿石类型，分别是磁铁矿矿石、磁赤铁矿矿石和赤铁矿矿石，显示出氧化—半氧化环境下火山成矿作用铁矿化的一般特征。

四、构造条件
1．大地构造条件
就鄂西北地区所处的主体大地构造单元—南秦岭—淮阳印支褶皱带而言，因南秦岭优地槽发展阶段，尤其是（南华纪—志留纪）再生优地槽阶段，呈脉动式裂陷—隆升升愈合的模式发展演化，相应的岩浆岩均显示出地槽早期阶段拉张构造环境下的组合属性，并直接控制着相应的（火山）岩浆矿床。

南华纪耀岭河组火山岩为较典型的细碧角斑岩系，它是南秦岭（Nh—T）再生地槽第一幕陆缘裂谷中心部位的火山岩组合，明显受制于武当隆起北、南两侧近东西向展布的区域性张性（正）深断裂（岩浆岩）带，分别与两郧褶皱束北缘和平利—竹溪、随南褶皱束原始位置相对应。

当然，这些断裂带现今不可能直接见到，只能根据相关地质建造的组合特征去推断。

早志留世兰家畈组火山岩是南秦岭再生地槽第二幕大陆裂谷中心部位的火山岩组合，为一套偏碱性玄武质—粗面质火山岩组合，同期侵人相为超基性—基性杂岩体—正长（斑岩）—碱性岩—碳酸岩杂岩体组合。

该幕岩浆岩建造特征反映出控制裂谷系的断裂带切深较第一幕更大、岩浆来源更深。

该幕控制裂谷系的断裂带的位置与第一幕断裂带有一定继承性，亦出现在武当隆起的南、北两侧，二者不同点在于，武当隆起南侧第二幕断裂带活动强度较北侧大，而第一幕断裂带则相反，武当隆起北侧断裂带活动强度较南侧大。

2．构造变形条件
本区南秦岭地槽在优地槽阶段曾经历了多期次的“开”、“合”史，在再生冒地槽阶段（华力西期）曾发生区域性的伸展顺层滑脱构造，印支造山运动导致地槽最终封闭，并发生强烈的区域变质-变形作用（挤压-逆冲推覆构造形式为主）。

由于本区含磁铁矿的地质建造均形成于前华力西期，而构造变形事件又均发生在华力西期及以后时期，显然这些成矿后构造主要对已经形成的磁铁矿体及含矿母岩产生改造和破坏作用。

相对而言，造山前的伸展型顺层滑脱构造对含矿地层建造的改造、影响较大。

主要表现为：含矿地层建造普遍发生片理化（C面理），基本上与层理（S。

）产状一致；顺层或地层单元间的韧性-韧脆性剪切带（断层）使包括含矿地层在内的部分地层变薄或缺失；叠加在含矿岩层中的顺层剪切带在局部地段可能产生构造－变质热液，对原磁铁矿（化）层进行蚀变改造而使磁铁矿化进一步富集。

对于该类蚀变改造矿化富集的现象，也有认为是火山热液蚀变交代改造的结果。

由于岩浆型磁铁矿的母岩-基性-超基性岩以及接触交代－热液磁铁矿母岩-正长斑岩的组构特征，而使其具有较高的能干性，这期构造只表现为岩体的微片理化。

印支造山时期形成的B型褶皱和断裂构造（包括韧性断层）使含矿的地层建造、侵人岩建造及磁铁矿体（层）产出形态复杂化。

一般来说，褶皱变形导致含矿地层建造及矿体（层）在水平方向上强烈压缩，在转折端、倾伏端部位厚度加大，在倒转翼部位厚度减小。

断裂构造（包括韧性断层）对含矿地质体及矿体的连续性起破坏作用，主要表现形式为走滑错位、逆冲错位、斜冲错位及滑脱错位等。

在矿产勘查工作中，应十分注意研究成矿后断层的类型、性质，以便准确地判定断层的错位方向、错位距离，追踪矿体。

五、变质作用条件
区内海相火山岩型磁铁矿床均分布在南秦岭-淮阳印支褶皱带内，由于该构造带为浅变质岩区（以绿片岩相为主），成矿后区域变质改造作用对含矿层及矿体影响较小，变质作用所产生的物理、化学环境不足以重新调整磁铁矿石的矿物、化学成分布局，产生的影响主要表现为部分高温矿物的退化变质作用。

当然，也不排除局部地段异常变质小环境的出现，导致磁铁矿等有用金属矿物发生重结晶，而使矿化进一步富集。

六、地球物理场条件
1．磁场
主要是两郧-丹江口强线性异常区和随州一枣阳地区规模较小或呈条带状分布的相对孤立的磁异常。

其中前者是本区强度最高、变化最大的线性异常带。

由线性短波异常和宽条带中波异常叠加而成，异常强度-200～300γ,，异常走向从东向西由北西西转为北西向。

中波异常在高庙呈舌状向北突出。

地质背景对应两郧复式背斜北翼，表明耀岭河组上段含磁铁矿片岩的出露和具有一定规模的延深。

中波场的舌状突出与高庙弯隆相对应。

该区是与耀岭河组变细碧角斑岩建造有关的海相火山岩型磁铁矿矿产地的集中分布区，矿产地达27处，已知矿床规模达中型。

2．重力场
区内剩余重力高异常大体与镁铁质-超镁铁质岩浆岩建造（火山岩、侵人岩）、微晶碳酸盐岩的分布范围相对应。

与航磁异常相比，重力高异常显得更加宽泛和具多解性。

重力资料虽然有其多解性，但无疑也为磁铁矿产的找矿预测工作提供了区域地质环境依据。

如剩余布格重力异常中重力高异常（带）是磁铁矿的重要远景地区等已为大家所共识。

七、地球化学场条件
鄂西北地区广泛分布的铁元素高值区或铁族元素组合异常区是岩浆型磁铁矿床、与耀岭河期变钠质中基性火山岩有关的磁铁矿床和沉积变质磁铁矿床的专属地化区，铁族元素组合异常与贵金属、有色金属元素等多组元素叠加异常区则是与兰家畈期变钠质玄武质－粗面质火山-侵人杂岩有关的磁铁矿床的专属地化区。

本文系根据湖北省鄂西北地质矿产调查所承担完成的《鄂西北地区低品位磁铁矿地质特征、成矿规律及潜力预测》专题成果总结而成，成文过程中得到期北省鄂西北地质矿产调查所总工程师毛雪生、退休反聘老专家王宗合的悉心指导与帮助，在此一并致谢。