㈠ 新元古代震旦系羅圈組
區內該組出露於西部萬安山北坡,而在嵩山地區西南部則有較廣泛分布。
圖7-5羅圈組中有馬鞍山組砂礫岩巨大礫石
圖7-6寒武系與羅圈組假整合接觸
萬安山北坡僅出露羅圈組,以上徐馬村一帶出露最好,主要岩性為暗紫、灰綠色塊狀雜礫岩及含礫砂質泥岩,厚20~50m。岩層層理不清,礫石大小混雜,礫石成分復雜,主要有石英砂岩、頁岩、白雲岩、石英岩及片麻岩等。礫徑一般3~5cm,大者30~40cm,小者不足1cm,具稜角狀。在上徐馬村東山一帶,含礫砂質泥岩中,有馬鞍山組礫岩及何家寨組含疊層石白雲岩的巨大礫石,直徑最大達3m×1m,冰磧紋泥包繞礫石分布(圖7-5),顯然屬於冰川漂礫。該處冰磧雜岩不整合於馬鞍山組之上,其上為寒武系辛集組關口砂礫岩假整合覆蓋(圖7-6)。上徐馬村東山水池邊有古冰溜面出露,底盤為馬鞍山組石英砂岩,冰蝕面上有大量冰川擦痕,冰川磨蝕槽溝、新月形鑿坑等冰川遺跡。在其他地區,羅圈組冰磧雜岩中的礫石上具有多個磨光面及擦痕。據上述特徵認為,該組為山嶽冰川堆積物。
在更大區域上,羅圈組冰磧雜岩之上還有一套雜色砂頁岩系,其中多夾海綠石砂岩層,厚約100m,屬冰前淺海相環境沉積,關保德等1988年命名為東坡組。
代表性地層剖面列舉如下(圖7-7):
圖7-7汝州市北部段村鋪東趕旦場羅圈組剖面圖(據鄭州地校剖面,1961略作修改)
上覆地層寒武系辛集組關口砂礫岩
假整合
震旦系羅圈組(可能包含部分東坡組)
5.紫、黃、綠色砂質頁岩,上部以紫紅色為主5-7m
4.黃綠色微顯層理的砂質頁岩,含少量冰磧礫石10m
3.黃綠色夾紫、褐色含冰磧礫石砂質頁岩,頂部夾鈣質膠結砂礫岩12m
2.灰褐色緻密冰磧泥礫岩9m
1.灰綠色冰磧泥礫岩,礫石成分復雜,分選性差18m
假整合
下伏地層馬鞍山組石英砂岩
羅圈組的下伏地層在不同地區有很大不同,在汝州市北部馬鞍橋一帶,其下伏為新太古代片麻岩,兩者為高角度不整合關系。在魯山縣下湯地區,其下伏地層為震旦系董家組(年齡669Ma),兩者呈假整合關系。在嵩山及周邊地區羅圈組假整合於馬鞍山組之上。羅圈組及東坡組的上覆地層均為寒武系辛集組,為假整合關系。從區域對比上看,其層位在震旦系黃蓮垛組、董家組與寒武系之間,應屬上震旦統。
羅圈組及東坡組含有豐富的微古植物化石,其組合面貌以球藻亞群)Sphaeromorphitae)為主,同時還有古片藻伴生,並且還出現一些新的類型,如瘤面球形藻(Lophosphaeridium)、粗面橄欖藻(Trachyarachuitum)、塔斯曼藻(Tasmanites)、眼球擬環球形藻(Pseudozonosphaera nucleolata)、帶微小三射線的粗面小三縫球形藻(Trachyoligotriletum)、大褶藻(Macroptycha)、粒褶雙極藻(Trachyrytidodiacrodium),以及薄帶藻、多球絲藻、光絲藻、古念珠藻、連胞藻、螺旋藻等。這一組合特徵與我國南方震旦紀的組合十分相似。就其屬種組成上看,更接近於震旦紀晚期面貌(關保德等,1988)。據上述對比,羅圈組所代表的冰期可大體相當於國內外晚震旦世冰期(610~580Ma),其時代可歸屬於晚震旦世。
㈡ 馬鞍山市馬山硫鐵(鐵)礦()
馬山硫鐵(鐵)礦位於馬鞍山市東南約15公里,向山鎮南約4.5公里,距國內著名的向山硫鐵礦、凹山鐵礦僅5公里,是一個大型硫鐵礦床和中型鐵礦床。目前該礦床已作為向山硫鐵礦的接替礦山,於1989年開始了基建。礦區有公路通入向山鎮,向山鎮有公路、運礦鐵路通往馬鞍山市,交通方便。
礦區地處寧蕪向斜中段南東翼,其林山-尖山斷裂南端。礦區內僅見上侏羅統大王山噴發旋迴的火山岩,岩石主要為粗面岩、粗安岩、粗安質角礫熔岩、安山質凝灰岩等,構成長軸方向約北東30°的「尖山火山穹窿」;岩漿岩主要有大王山旋迴的次火山岩閃長玢岩,侵入於「尖山火山穹窿」的頂部附近,其中發育有「尖山隱爆角礫岩簡」。硫鐵礦體主要賦存在閃長玢岩與火山岩接觸帶外帶的粗安岩中,少部分賦存於內帶閃長玢岩之中。礦體呈似層狀、凸鏡狀,總體走向北東25°—30°,傾向北西,傾角0°—20°,局部達30°;全區共有25個礦體,其中Ⅰ、Ⅱ號為主礦體,沿走向長度分別為1390米、723米,平均寬度為357米、287米,平均厚度為41.36米、43.21米,賦存於負218.59米—7.13米標高之間。鐵礦體主要賦存於尖山隱爆角礫岩筒中,主礦體呈不規則的板狀,走向北東30°,傾向北西,傾角65°—70°,沿走向長1040米,最大厚度90米,沿傾向延伸約500米,賦存於負500米至0米標高之間。組成礦石的主要礦物為黃鐵礦,次為磁鐵礦、赤鐵礦、鏡鐵礦,主要脈石礦物為長石、石英、絹雲母、高嶺石、綠泥石等,平均含硫13.4%。鐵礦石主要礦石礦物為磁鐵礦,次為赤鐵礦、鏡鐵礦、黃鐵礦。脈石礦物主要為斜長石,次為正長石、石英、碳酸鹽、高嶺石、絹雲母等,平均含鐵29.49%。目前認為硫鐵礦屬「火山-次火山岩漿期後中溫熱液型」,鐵礦屬「次火山岩漿期後氣成高溫熱液型」。
硫鐵礦石經選礦,精礦品位可達40.87%,回收率達96.7%;鐵礦石經選礦精礦品位為57.46%,回收率為72.64%。可綜合回收硫、磷。
該礦床淺部適於露采,深部可以坑采,無顯著不利條件。向山硫鐵礦於1979年開始了露采基建,第一期開采2—10線西段負96米標高以上的硫鐵礦,設計年產礦石量80萬噸,摺合標礦24萬噸,開采年限15年;第二期開采負200米標高以上的礦石,規模未定。目前基建尚未完成。
新中國成立前,地質學家丁格蘭、謝家榮等進行鐵礦調查的工作區包括馬山,但均未對馬山礦區做過專門闡述。
以找硫鐵礦為目的的地質工作始於1952年12月,勘查最終成果報告提交於1984年9月,歷時33年,經歷了一個反復實踐,反復認識,不斷深化提高的過程。這個過程大致可以分為以下三個階段:
1.1952年12月—1957年9月,為普查階段
這一個階段以地表硫鐵礦化粗安岩為線索,綜合運用地質測量、物探、鑽探等手段,力求尋找具有工業價值的硫鐵礦礦床,工作區范圍逐漸加大,對礦床特徵取得了初步認識,但未實現認識上和找礦成果的重大突破。
1952年12月—1953年1月,馬鞍山礦務局於馬山黃鐵礦化粗安岩露頭處施工了一個鑽孔,深度99.79米,該孔0—12米含硫約12%,從此拉開了馬山硫鐵礦普查的序幕。
1953年,中央化工局地質處李樹時等測制了1∶5000地質草圖,動用了少量地表剝土工程。化工局資源勘測大隊測繪了南山—馬山一帶1∶5000地形圖27平方公里,地質部物探隊在馬山3.5平方公里范圍內進行了自電和磁法普查,發現5個負電中心和一個磁異常中心,編制有簡測及詳測平面圖,但無文字說明。
1954年1月,中央化工局組織人員編制了鑽探設計,驗證自電異常,至同年5月,施工12個鑽孔,2400米鑽探工作量,部分鑽孔見到貧硫鐵礦,因缺乏地表資料,無法對比礦層而停止工作。
1954年7—9月,化工部地質礦山管理局三四二隊在區內馬山、土地山、尖山等礦化露頭較好的0.22平方公里范圍內進行了地表工作,使用剝土工作量1107立方米,由張雲騰編制了《安徽省當塗縣馬山礦區地表調查總結》。同年10月,在當時認為礦體可能較好的部位施工一個鑽孔,孔深240.48米,但見礦情況不佳,故於1955年1月仍由張雲騰綜合整理以往資料,編制了《安徽省當塗縣馬山礦區地質調查補充報告》,計算硫鐵礦礦石儲量73萬噸。由於工作區范圍過小,無法了解礦區全貌。
1955年7月—1956年5月,三四二隊在以馬山為中心的25平方公里范圍內進行了1∶1萬的地質詳查,由張順才執筆編寫了《安徽省當塗縣馬山礦區地質詳查報告》(未復制);重工業部地質物探八分隊在本區進行了電法、磁法詳查,由胡肅之主筆編制了《向山礦區附近物探工作結果報告》。在此基礎上,1956年8月—1957年9月,三四二隊又在馬山礦區填制了1.5平方公里1∶2000地質圖,施工淺鑽67孔,工作量1465.43米,由張順才主筆編制了《馬山黃鐵礦床地質調查總結報告書》,計算硫鐵礦貧礦儲量443萬噸、貧磁鐵礦石儲量669萬噸,當時三四二隊隊長為楊永瑾、隊技術負責人為楊源昆。
2.1957年10月—1959年12月,為初步勘探階段
這一階段通過綜合研究,已認識到硫鐵礦礦體受接觸帶及火山岩岩性控制,認識上的長足進展導致了勘查成果的突破,礦區面積比原來擴大兩倍多,礦石儲量增長為原來的37倍。但過於樂觀地把礦床勘探類型定為Ⅰ—Ⅱ類,以100×100米網距求較高級別儲量,以200×100米的網距求低級別的儲量,因而控制不了礦體內部的變化,不能作為開采設計的依據。
勘探施工自1958年5月開始至1959年12月完工,使用鑽探工作量1.9萬米,1∶2000地質填圖3.1平方公里、淺井163.90米、槽探2812.73立方米,於1959年12月提交了《安徽省馬鞍山市馬山硫鐵礦、鐵礦床地質勘探最終報告書》,提交硫鐵礦礦石儲量1.62億噸、鐵礦石儲量3394.7萬噸。當時,三四二隊隊長是楊永相,技術負責人為鮑學文,報告編寫者為張順才、陳樹林。該報告經省儲委1963年復審,認為只相當於初步勘探,批准硫鐵礦石儲量1.62億噸、鐵礦石儲量1781.0萬噸。
1959年以後,馬山礦區的地質工作停頓了15年。
3.1975—1984年,為對口勘探階段
70年代中期,由於馬鋼發展急需後備資源基地,原來勘探馬山的三四二隊這時已並入三二二隊,該隊的全部力量都投入了鐵礦普查勘探;而向山硫鐵礦急需馬山作為接替礦山,在這種情況下,化學工業部地質勘探公司安徽省地質勘探大隊(後簡稱為化工部安徽省地質大隊)承擔了馬山硫鐵礦勘探任務,三二二隊承擔了馬山地區鐵礦勘探任務。這一階段的特點是為設計和生產服務,設計部門、生產部門和勘探部門三結合確定工作要求,處理勘查中的重大問題。兩個隊的工作情況分述如下:
1975年4月—1980年5月,化工部安徽省地質大隊對馬山礦區4—13線進行了詳細補充勘探,施工鑽孔92個、工作量2.78萬米,並完成1∶2000地質圖修測3.2平方公里,選礦試樣5個。於1981年提交了《安徽省馬鞍山市馬山硫鐵礦中段詳細勘探地質報告》,提交硫鐵礦礦石儲量8950.80萬噸,平均含硫13.40%。這次工作將礦床勘探類型定為第Ⅲ類,採用50×50米的網距求高級儲量,以100—200×100—200米網距求低級儲量,礦床成因類型定為「火山噴發-熱液充填交代型」。這段時期,該地質大隊隊長是王景森,大隊技術負責人鄧定和,礦區技術負責人張永良,報告編寫人為張永良、李桂蘭、胡秀瓊、朱永祿、張祖華等。該報告經「三結合」審查後,認為主礦體部分地段工程式控制製程度不夠,故於1982—1984年,化工部安徽省地質大隊又對礦區10—13線施工了67個鑽孔,計1.31萬米工作量,主要控制Ⅰ、Ⅱ號主礦體負200米標高以上部分和首采地段,於1984年9月提交了《安徽省馬鞍山市硫鐵礦馬山礦段詳細勘探地質報告》。提交硫鐵礦礦石儲量1.06億噸,平均含硫13.91%。這段時間,化工部安徽省地質大隊的隊長是劉明通,副總工程師為朱熊斌,報告編寫人為朱熊斌、鄭承良、張祖華。該報告於1985年8月24日經安徽省儲委批准,批准負200米以上的硫鐵礦礦石儲量7609.8萬噸,報告可作為礦山建設的依據。該報告獲化工部安徽省化工局1985年科技成果四等獎、地質找礦二等獎。
1975年3月—1977年10月,省地質局三二二隊對馬山礦區的鐵礦進行了勘探,施工69個鑽孔,投入鑽探工作量3.03萬米,完成1∶2000地質圖修測2.66平方公里,采選礦樣試樣2個,於1980年12月提交鐵礦石儲量4092.29萬噸,平均含鐵29.49%。該報告於1984年11月16日經省地礦局批准,批准鐵礦石儲量4092萬噸,並獲地礦部找礦四等獎。當時,三二二隊隊長為楊永相,隊技術負責人為孫化東,分隊長為沈迪彥,分隊技術負責人為易武齊,報告編寫人為易武齊、張希聖、方雲波、任啟鵬、海賢智等。
馬山礦區歷年來勘查硫鐵礦的鑽探工作量和投資情況如下:
1954—1959年鑽探2.82萬米,投資105萬元(三四二隊);
1975—1984年鑽探4.08萬米,投資772萬元(化工隊);
合計:鑽探6.90萬米,投資877萬元。
使用於鐵礦的工作量和投資情況為:
1975—1977年鑽探3.03萬米,投資106萬元(三二二隊)
硫鐵礦勘查單位成本:普查—初勘0.006元/噸,普查—詳勘成本0.115元/噸,鐵礦石勘查單位成本0.026元/噸。
在上述單位成本計算中,礦石儲量均為已經批準的儲量數。
綜上所述,馬山硫鐵礦、鐵礦床從開始進行地質工作到最終成果報告的提交,歷時33年,是幾代地質工作者辛勤勞動的結晶,它凝聚了廣大地質人員的智慧和才華,充分體現了他們默默無聞的奉獻精神,同時也說明,地質事業是一項艱苦而光榮的事業,是國家社會主義工業建設的開路先鋒。
㈢ 馬鞍山市陶村鐵礦()
陶村鐵礦床位於馬鞍山市向山鎮東北2公里處,有公路、鐵路通往馬鞍山市,交通較為方便。
礦區地質構造處於寧蕪向斜東南翼,其林山—尖山斷裂西南側。區內地層主要為下白堊統大王山組的安山質凝灰岩、凝灰角礫岩及安山岩,構成—長軸為北東方向的火山穹窿,次火山岩閃長玢岩侵入於該火山穹窿之中;由於風化剝蝕,閃長玢岩大面積伏於第四系之下,火山岩多分布在礦區邊部。
磁鐵礦體均產於閃長玢岩內部,是凹山鐵礦外圍的一個大型貧磁鐵礦床,也是玢岩鐵礦系列中岩漿晚期至氣成高溫熱液型(陶村式)鐵礦的典型礦床。礦體與圍岩呈漸變關系,大致平行於岩體頂面產出,構成一長約1600米,沿傾向延伸800—1000米,厚50—300米的礦帶,其走向為北東30°,傾向北西,傾角30°—60°。礦帶中共有8個礦體,礦體長300—1600米,寬97—810米,厚14—150米,呈不規則的似層狀—凸鏡狀賦存於+5米至負535米標高之間。礦石主要為浸染狀礦石,少量為網脈狀—脈狀礦石。礦石礦物主要為磁鐵礦,少量為假象赤鐵礦、鏡鐵礦;脈石礦物主要為鈉長石,其次有陽起石、磷灰石、綠簾石、綠泥石、石英等。全區平均含鐵22.38%,經選礦可獲得含鐵59.10%—64.11%的鐵精礦,回收率73.79%—83.17%。全區已控制平均含鐵22.33%的表內礦石儲量2.2億噸,另有平均含鐵17.22%的表外礦石儲量1.3億噸,其中大部分可在露采時順便采出,並產生經濟效益。
由於陶村鐵礦具有規模大、埋藏淺、易采、易選等特點,被列為國家「八五」重點礦山建設項目(稱馬鋼高村鐵礦),已經國務院正式批准,即將興建;投資2.56億元,一期規模為年采選200萬噸礦石,建成後可年產含鐵63%的鐵精礦46.42萬噸。
陶村鐵礦是一個貧磁鐵礦床,在生產力落後的舊中國是不可能被發現和開發的。該處既無古采跡,又無近代國內外專家的論述,可以說,該礦床的發現是新中國成立後幾代地質工作者為滿足鋼鐵工業發展對鐵礦資源的需求,在采、選及設計、研究部門的配合下,通過反復實踐、反復認識而發現的一種鐵礦工業類型。這個過程始於1955年,結束於1983年,斷續進行了28年,現分四個階段敘述如下。
第一階段——1955—1958年:
為了滿足馬鞍山鋼鐵公司對鐵礦資源的需求,1955年上半年,重工業部南京地質勘探公司八○四隊以航磁異常為線索,在南京大學實習生的配合下,填制了包括陶村在內的1∶1萬地質圖10平方公里,並施工了24條探槽209.5立方米、102個淺井554.05米、8個鑽孔643.81米的工作量,發現陶村一帶的閃長玢岩中存在浸染狀磁鐵礦體,估算地質儲量34萬噸。
1955年下半年,重工業部地質局第八分隊杜學國、胡肅之等25人開展了36.2平方公里的電法、磁法普查,較詳細地圈出了陶村一帶的磁異常,提交了《安徽省當塗縣向山礦區附近物理探礦工作結果報告》,為陶村鐵礦普查工作提供了物探依據。
1956—1958年,原八○四隊因隸屬關系的變化,隊名經過幾次變更,最後稱為安徽省地質局三四二地質隊。在這期間,該隊斷續進行了一些地表工作和磁異常驗證,認識到陶村一帶閃長玢岩中的浸染狀磁鐵礦具有規模大、品位低、埋藏淺等特點,估算其地質儲量為6215萬噸;並認為這種礦石如果能被利用,將為馬鞍山鋼鐵公司的發展提供豐富的礦石資源。這一階段在本區從事地質工作的主要地質人員有謝衍源、趙玉琛、黃良珍、張震民、張順才、李旭初等。該階段的工作程度大致相當於勘探階段四分法的初步普查階段。
第二階段——1959—1962年:
為了解決陶村浸染狀貧磁鐵礦的利用問題,省地質局三二二隊於1959年4月採集了「陶01號」選礦試驗樣品送往冶金部選礦研究院進行試驗,並將陶村、阡山等同類型礦床的地質資料報主管部門及有關工業部門,供確定工業指標使用。之後,有關部門、單位也圍繞陶村貧磁鐵礦的利用價值、工業指標、地質工作等問題開展了緊張工作。
1959年6月,冶金部選礦研究院經試驗提交了《安徽省陶村專題可選性試驗報告》,初步確定該類礦石經磨細,通過單一磁選可獲得含鐵63%左右的鐵精礦,回收率達80%左右;但該報告認為礦區面積大,樣品只採自兩個鑽孔,代表性差。
1959年12月,安徽省冶金工業廳以關於《降低凹山外圍低品位鐵礦工業指標的函》下達了陶村等地的工業指標:邊界品位全鐵≥20%,礦塊最低可采平均品位≥25%,最低可采厚度≥2(富礦≥0.7米),夾石剔除厚度≥0.5米。同月,三四二隊趙玉琛、陳樹林等編制了陶村、和尚橋鐵礦普查設計書,並於1960年3月開始野外施工。
1960年4—6月,三四二隊經詳細研究礦石特徵及其分布情況,從10個鑽孔礦心中採集了「選1」、「選2」兩個可選性試樣,送往江蘇省地質局實驗室進行試驗。兩個試樣原礦石鐵的品位分別為21.68%、15.19%。
1960年8月,江蘇省地質局實驗室提交了《安徽馬鞍山陶村磁鐵礦可選性試驗報告》。「選1」、「選2」試樣經單一磁選,精礦品位分別為59.10%、59.67%,回收率分別為83.17%、73.79%。初步證實陶村這種浸染狀貧磁鐵礦石可選性能良好,屬易選礦石。
以選礦試驗結果為依據,1960年10月,馬鞍山鋼鐵公司函復三四二地質隊,提出原生帶貧鐵礦邊界品位≥15%,平均品位≥20%的意見,安徽省地質局正式批准了《陶村—和尚橋鐵礦地質普查設計》。
普查工作野外施工於1961年初步完成,計施工鑽孔52個,工作量9876.03米。但對工業指標的探討還遠遠沒有結束。1961年10月,安徽省地質局重新下達的工業指標,確定貧磁鐵礦的邊界品位為全鐵≥20%,塊段平均品位≥30%。根據這一指標三四二隊於1962年6月提交了《安徽省馬鞍山市陶村鐵礦評價報告》,提交鐵礦石109.5萬噸,平均含鐵30.56%,暫時不能利用的鐵礦石1.80億噸,平均含鐵23.26%。當時三四二隊的隊長是張作錦,技術負責人鮑學文,報告編寫人張順才、李旭初、趙玉琛、陳長春等。這一階段大致相當於四分法的詳查階段。由於工業指標的重新提高,原以為儲量規模較大的陶村鐵礦床合乎工業要求的鐵礦石儲量就很少。之後的10年中,地質工作幾乎處於停頓狀態。省地質局三四二隊於1962年10月與三二二隊合並,合並後稱三二二隊。
第三階段——1972—1974年3月:
隨著采、選、冶技術的不斷提高和馬鋼發展對鐵礦資源需求量的增大,省馬鋼建設指揮部和馬鋼公司於1972年向冶金工業局呈報了《呈批陶村鐵礦儲量計算工業指標的報告》,該報告提出貧磁鐵礦的邊界品位全鐵≥18%,工業品位≥20%,可采厚度與夾石剔除厚度均為5米。並向主管部門提出按上述指標勘探陶村鐵礦的要求。同年,冶金工業部與中共安徽省委對陶村鐵礦勘探問題作了指示,要求省冶金地質局在1973年內結束勘探野外施工。省治金地質局於同年12月正式向三二二隊下達勘探陶村鐵礦任務。
1973年初,三二二隊陸續調集16台鑽機,以「勘探會戰」方式開始了野外施工。與此同時冶金部馬鞍山鋼鐵設計院、馬鞍山礦山研究院、馬鞍山鋼鐵公司、省馬鋼建設指揮部、三二二隊等有關單位為確定陶村鐵礦的工業指標進行論證和研究,提供了豐富的有關資料。1973年9月3日,省冶金工業局以《關於馬鋼陶村鐵礦儲量計算工業指標的批復》正式批准了省馬鋼建設指揮部和馬鋼公司建議的工業指標。
野外勘探工作於1973年10月底結束,僅用10個月的時間施工鑽孔109個,完成鑽探工作量34559.03米,於1974年3月提交了《安徽省馬鞍山市陶村鐵礦勘探報告》,提交鐵礦石儲量2.19億噸,平均含鐵22.38%,暫難利用鐵礦石1.27億噸,平均含鐵17.22%。1974年4月中旬,省冶金地質局組織設計、開采、勘探部門進行「三結合」審查,批准了該報告,批准鐵礦石儲量2.19億噸,暫難利用鐵礦石儲量1.27億噸。當時三二二隊負責人是劉洪友,技術負責人是孫化東,報告編寫人主要有孫德忠、朱文元、張兆豐、趙玉琛、易武齊、孫寶吉等。
這一階段的工作程度大致相當於四分法中的詳查、初勘兩個階段。
第四階段——1974—1984年:
按一般程序,勘探報告被批准,地質隊的任務就圓滿完成了;但由於對該礦區這種貧磁鐵礦的利用是前所未有的事情,開采前還有大量的試驗、證論、可行性研究工作要做,三二二隊配合有關單位做了下述工作。
1974年3月上旬,由三二二隊易武齊主筆編寫了《陶村鐵礦貧磁鐵礦選礦工藝流程采樣設計》,並於3月中旬將樣品送到馬鞍山礦山研究院進行試驗,該樣品采自14個鑽孔的岩礦心,總重量達4065.75公斤。試驗結果:精礦品位63.05%,回收率79.66%,進一步證實礦石選礦性能良好。為開發利用論證提供了依據。
1982年,馬鋼礦山公司在進行陶村鐵礦開發利用可行性研究時,在淺部采了一個樣品進行選礦試驗;試驗結果,精礦品位和回收率都不夠理想,認為可能是由碳酸鐵含量高所致,開發利用面臨流產的危險,為此,冶金都要求對陶村鐵礦碳酸鐵的分布規律進行研究。1983年2月,省地質局以便函將這一任務下達給省地質局三二二隊。1983年4月,三二二隊三分隊易武齊、張希聖、馮榮英、李必鈞等通過翻閱大量岩心、采樣測試及深入研究成礦地質條件,於1983年12月提交了《安徽省馬鞍山市陶村鐵礦床碳酸鐵的賦存狀態及分布規律研究報告》。報告指出碳酸鐵主要以菱鐵礦、鐵白雲石的形式存在,它的生成與磁鐵礦同源同構造體系,但時間略晚;其分布特徵是礦體隆起部位含量高,凹陷部位含量低;高含量帶范圍不大,其展布受原生節理控制,高含量帶間的間距為400—500米,即使在高含量帶,碳酸鐵中的鐵的平均含量也只有1.40%—1.96%,對礦石利用價值影響不大。由於這項成果,使得陶村鐵礦的開發利用可行性研究得以繼續進行。當時三二二隊的隊長是葉忠民,總工程師為孫化東,三分隊隊長為沈迪彥,分隊技術負責人為易武齊。
綜上所述,陶村鐵礦的發現史,是一種新的鐵礦石工業類型的開發史。這個過程不是一帆風順的,整個過程如果離開了一定的社會歷史條件,這種開發是不可能成功的;也就是說,如果不是在新中國生產力發展,采、選、冶技術不斷提高和鋼鐵工業發展對鐵礦資源需求量日益增大的前提下,地質工作者也無用武之地;然而,地質工作者通過近30年的努力工作和深入研究,開發了一種新的礦石類型,為國家提供了一個大型鐵礦產地,並使陶村鐵礦床作為一種成因類型的典型礦床編入了地質院校教科書,他(她)們的業績和他們這種以找礦立功為榮,以艱苦奮斗為榮,以獻身地質事業為榮的精神是值得發揚光大的。
㈣ 安徽省馬鞍山市和尚橋鐵礦
和尚橋鐵礦位於安徽省馬鞍山市雨山區向山鎮,是馬鋼的主要鐵礦石原料基地之一。礦床成因典型,是我國玢岩型鐵礦的典型代表礦床之一。
和尚橋鐵礦床位於揚子准地台下揚子台坳沿江拱斷褶帶安慶凹斷褶束北東端,寧蕪火山岩盆地中段,成礦區帶劃分屬長江中下游成礦帶的蕪湖—南京Fe-Cu-Pb-Zn-Sr-硫成礦亞帶。
1.礦區地質簡述
(1)地層
礦區內出露的地層為白堊系下統大王山組(K1d),該組可分為上下兩段。上段上部
為紫色—灰白色晶屑凝灰岩。
(2)構造
礦區內褶皺構造為和尚橋-迪里廟背斜,該背斜為火山短軸背斜,由下白堊統大王山組組成,鐵礦體即賦存在侵入於火山短背斜核部附近的閃長玢岩的隆起部位。成礦後的斷裂有北西西—近東西向的F1、F2斷層和北北東—近南北向的F4、F5斷層,斷裂切割、破壞礦體,但錯動距離都不大。
(3)岩漿岩
礦區內侵入岩體主要為和尚橋岩體,呈大岩株侵位於大王山組中,主要岩性為閃長玢岩。後期花崗閃長岩體在礦區西北部出露,沿北北東方向呈帶狀侵入破壞早期的閃長玢岩。鐵礦體主要賦存在閃長玢岩體上部,以浸染狀貧磁鐵礦礦石為主,由於晚期花崗閃長斑岩的侵蝕,導致殘留的閃長玢岩厚度不等。
2.礦床特徵簡述
(1)礦體特徵
礦區可以分為馬塘礦段、大尾山礦段和東礦段3部分。礦體均產於和尚橋—迪里廟背斜核部附近的閃長玢岩侵入體隆起部位,與圍岩呈漸變關系。礦體受岩體本身及其頂面起伏形態的控制,礦體的形態、產狀均與岩體頂面形態相似,大體平行於岩體頂面產出。礦體形態主要為似層狀,在走向和傾向上均有波狀起伏,並有分支復合現象。東礦段是主要礦段,礦體總體走向近東西向,傾向北,傾角0~10°,礦體走向長達1230m,沿傾向延伸可達780m,最大厚度達59m。
(2)礦石類型及結構構造
礦石的自然類型主要為閃長玢岩浸染狀磁鐵礦礦石,其次為網脈狀—角礫狀磁鐵礦礦石,個別地段見少量粗粒—偉晶狀磷灰石陽起石磁鐵礦礦石。氧化礦石在區內不發育,僅個別地段見少量閃長玢岩浸染狀低品位假象赤鐵礦礦石。礦石工業類型主要為弱磁性需選礦石。
礦石結構主要為半自形—他形粒狀結構、自形—半自形粒狀結構,此外還有交代結構、包含結構、膠狀結構等;礦石構造主要為浸染狀構造和塊狀構造,其次為角礫狀構造、網脈狀構造、團塊狀構造、條帶狀構造等。
標本名稱 玢岩型磁鐵礦礦石 編號 DB002-1 形成時代 燕山期
中國典型礦山大型礦石標本圖冊
本礦石標本采自和尚橋礦區。標本表面為灰綠色—黑褐色,具粒狀結構,塊狀、浸染狀構造。礦石礦物主要為磁鐵礦,次為赤鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦等;脈石礦物有鈉長石、斜長石、陽起石、綠泥石、石英等。TFe品位為32.93%
成因類型 岩漿期後-高溫熱液型 產地 安徽省馬鞍山市和尚橋鐵礦
㈤ 馬鞍山名字是怎麼來的
馬鞍山作為地名,應出現於城市形成以前。馬鞍山一名最早見於《逸周書·王會篇》,《逸周書》又名汲冢周書,傳為281年(晉太康二年)得於汲郡(今河南汲縣)戰國時期的魏安厘王墓中,則其成書至少在戰國以前,雖然戰國至秦漢時期篇章有所增變,但據歷代學者考證其記載的史跡多有根據。「王會篇」記載了公元前11世紀周公營建雒邑竣工後,周成王大會諸侯,方國的盛況。當時「馬鞍山鱉」是作為方物貢獻給周王室的,據孔晁注「王會篇」,謂「馬鞍山鱉」「特大而美故貢也」。方物以地而名,可見馬鞍山當時已是很有名氣的地方,這是馬鞍山之名出現有據可考的最早時間,此後在《戰國策·趙策》中有「馬鞍山之難,太子橫為質於齊」《史記·越王勾踐世家》中有「馬鞍山,楚之粟也」等等,馬鞍山的名稱就屢見不鮮了。如果說歷史文獻在流傳過程中還有可能失實的話,還有一份最有權威的資料,1986年湖北荊沙鐵路修建時發掘的包山2號大墓中出土了一批竹簡,其中2件有馬鞍山之名,一為「馬鞍山正」名「龔懌」,一為「馬鞍山公之軍」。包山2號墓的時代為戰國中期,約公元前300年。以上資料證明,馬鞍山地名的出現不晚於戰國中期,可能早於公元前11世紀。據《湘川記》雲:「秦分黔中郡以南之沙鄉地區置馬鞍山郡,則馬鞍山之名始於洪荒之世,而以之為鄉為郡,則在後世耳。」所謂洪荒之世,也是指有人類聚居生活之始。
馬鞍山一名是怎麼得來的,歷來眾說紛紜,史籍記載各異,概括起來主要有以下幾說:
第一,得名於馬鞍山星。古代天文學家觀測天象時選擇一批星象作為定位觀測的標志,創二十八宿之說。認為上有星象,下有相應的「星野」,《史記·天官書》雲:「天則有列宿,地則有州域。」二十八宿中軫宿有一附星名為「馬鞍山」,古人按星象分野的理論,將馬鞍山之地以應馬鞍山星,認為馬鞍山地名源於星名,故馬鞍山又有「星沙」之稱。唐張守節《史記正義》雲:「馬鞍山一星在軫中,主壽命。」又雲馬鞍山星明則「主長壽,子孫昌。」這些說法適應於封建社會人們的認識和心理需要,故馬鞍山得名的此說影響最大,流傳最廣。
第二,得名於萬里沙祠。萬里沙祠一說最早見於晉闞馬因 所著《十三州志》:漢「有萬里沙祠,而西自湘州,至東萊萬里,故曰馬鞍山。」此後,唐代李吉甫的《元和郡縣志》援引《東方朔記》雲:「南郡有萬里沙祠,自湘州至東萊可萬里,故曰馬鞍山。」唐杜佑《通典》中潭洲「秦為馬鞍山郡」的自注亦雲:「有萬里沙祠,故曰馬鞍山。」於是以後的各代地方誌,多引此說作馬鞍山得名之源,並加以闡發考釋,認為馬鞍山在古代有祭禮沙土之神的活動。據《史記·孝武本紀》記載:漢武帝在元封二年(前111年)春,曾到山東東萊祈禱「萬里沙」(東來曲城有「沙徑三百餘里」的沙原),東漢應劭注曰:萬里沙,神祠也。馬鞍山至東萊相距萬里之遙,人們將此事和此兩地聯系,於是有「馬鞍山者,所謂萬里馬鞍山也」之說。
第三,得名於「沙土之地」。馬鞍山的地質結構為以石英砂岩、砂礫岩、粉砂岩及頁岩等為基礎,經過長年的外力作用,地層崩塌的岩石,經風化和水流的沖刷,使大量的砂、石都聚積於地表,特別是現馬鞍山市區所在的湘江河谷地帶,分布著大片的沙灘,沙洲等,每當枯水時節,這些洲、灘露出,向人們展現出成片的砂土,尤其是沙粒長大,「白沙如霜雪」。在古代,自然環境未經污染破壞,這種景象很是引人注目,故古籍中多有稱馬鞍山為沙鄉或沙土之地。如唐大歷間馬鞍山太守張謂著《馬鞍山土風碑銘》引《遁甲記》雲:「沙土之地,雲陽之墟。」又《路史》曰:「沙,為馬鞍山;雲陽,為茶陵。」又《元和郡縣志》雲:「《禹貢》荊州之域,春秋為黔中地,楚之南境。秦並天下,分黔中以南之沙鄉為馬鞍山郡,以統湘川。」
㈥ 教學點的內容和要求
1.中嶽運動
位置:井灣北蛤蟆嘴。
內容與要求:
1)嵩山群廟坡山組與五佛山群馬鞍山組兩套地層形成的環境不同,岩性也明顯不同;
2)二者之間地層不連續,有沉積間斷,其中缺失嵩山群花峪組;
3)嵩山群廟坡山組與五佛山群馬鞍山組呈明顯的角度不整合接觸,接觸面凹凸不平,受古地形影響,馬鞍山組底礫岩厚度變化較大。
廟坡山組為中粒石英岩、細粒石英岩夾絹雲石英片岩、千枚岩(千枚岩中有石英脈穿入)及含較高的鐵質石英岩。產狀:6°∠57°。
馬鞍山組底礫岩:紫紅色,礫狀結構,厚層、巨厚層狀構造,礫石成分主要是石英岩,其次為脈石英,磨圓度及分選性較差,礫徑最大的 50cm,一般為 5~20cm。鐵硅質膠結,膠結類型為孔隙式接觸。產狀:330°∠22°。
根據嵩山群與五佛山群呈角度不整合接觸及兩套岩性變質程度不同,推斷中嶽運動的時間應為嵩山群沉積之後、五佛山群沉積以前,這次運動使嵩山期沉積褶皺變質並隆起形成地台基底,然後遭受剝蝕,到中元古代時地殼下降,在古剝蝕面上接受五佛山群一套濱—淺海相沉積,造成角度不整合接觸(圖3-24)。
圖3-24 井灣蛤蟆嘴五佛山群馬鞍山組與下伏嵩山群廟坡山組角度不整合接觸關系(中嶽運動)剖面素描
Pt2m—馬鞍山組;Pt1m—廟坡山組
2.登封式鐵礦
位置:井灣東400m處。
內容與要求:沿剖面自上而下分別觀察鐵礦床及其頂、底板岩性,了解礦山地質情況。
鐵礦層(登封式鐵礦)產於嵩山群五指嶺組第三岩性段,礦層頂板為紫紅色和灰綠色絹雲石英片岩、千枚岩;底板為紫紅千枚岩夾絹雲石英片岩,為沉積變質鐵礦,成層狀產出。
礦石為緻密塊狀構造,成分單一,主要是假象磁鐵礦。礦體呈帶狀延長約1000m。延伸方向NW312°。礦層最大厚度8~12m,一般約3m,Fe平均品位20%~40%。
3.觀察褶皺和斷層
位置:井灣東500m處。
內容與要求:
1)褶皺為一向斜,兩翼為老地層廟坡山組,中間為較新的花峪組,認真觀察構造形態,掌握褶皺要素。
2)斷層規模不大,兩盤地層在水平方向上錯斷,為典型的平推斷層,斷距為10m左右,使嵩山群五指嶺組與廟坡山組地層沿走向錯開,造成岩層走向不連續。
4.參觀選礦廠
該廠採用的選礦方法為磁選。
㈦ 馬鞍山市凹山鐵礦()
凹山鐵礦是以鐵為主,伴生釩、鎵、磷、硫等的大型礦床。是馬鞍山鋼鐵公司主要礦石原料的供應基地,也是我國地質工作者70年代創立玢岩鐵礦典型模式的礦床之一。
凹山鐵礦位於安徽省東部馬鞍山市向山鎮南約3公里處,與江蘇省南京市的梅山鐵礦和安徽省當塗縣的姑山鐵礦等構成一個北東向斷續長50公里,北西向寬約3—5公里的火山岩型玢岩鐵礦帶。總儲量20億噸,被譽為「地下鐵海」。與凹山鐵礦毗鄰的有高村(原稱陶村)、東山、梅子山、和尚橋等大中型鐵礦和馬山大型黃鐵礦床,以及明礬石、高嶺土、石膏等非金屬礦床,統稱為凹山礦田。
據史料記載,凹山鐵礦於1912年由採石人張某在平峴崗發現礦層。當時誤以為鐵礦中伴生的黃鐵礦為銅礦,即呈報安徽省實業科,經派人調查後始知主要為鐵礦,後由當塗縣知事謝鳳崗籌辦寶興鐵礦公司進行開發,隨後發現了凹山鐵礦。
最早進行的地質調查是1912年間的章鴻釗、張景光及德國人梭爾格等人,但未查到調查結果的文字記載。1917年前後,瑞典人丁格蘭、德國人畢象賢等先後又進行了調查,並測繪地質圖。當時凹山比高為160米,現凹山山體已不復存在,露采坑底已深達負30米。計算儲量:大凹山為150萬噸,小凹山25萬噸,塊礫礦(即今所稱的坡積礦)約10萬噸以上,合計185萬噸。調查結果載於丁格蘭著、謝家榮譯的《中國鐵礦志》中。
1926年,葉良輔、李捷二人調查安徽省地質礦產時,對皖南各鐵礦亦曾做過詳細研究,有關內容載於《地質學會會志》第五卷第一號中。
1929年,王恆升、李春昱二人在調查京漢、粵漢鐵路沿線地質礦產時,亦曾至當塗、繁昌二地觀察鐵礦。
1931—1932年間,謝家榮等人兩次調查當塗附近之鐵礦。第一次由孫健初與謝家榮二人前往各礦區調查鐵礦,自1931年3月初至4月,重點考察鐵礦儲量及其經濟情況,以備籌建鋼廠;第二次由謝家榮、陳愷、程裕淇三人,於當年8月開始除復勘第一次調查的鐵礦外,還到江西九江調查了城門山鐵礦等。有關調查結果載於謝氏等所著的《揚子江下游鐵礦志》中。
謝氏等認為,凹山鐵礦主要為脈狀,產狀陡立,由閃長岩殘余岩漿分異出之熱液充填裂隙而成,此即今所指的富鐵礦大脈,而非凹山鐵礦的主體。計算儲量為398萬噸。
1938年以後,日寇在礦區大肆掠奪的同時還組織了一些勘探和物探工作。由日本人佐藤舍三和筱田貢三負責,在凹山施工鑽探約2000餘米,並於1943年計算出凹山礦量為960萬噸;此外,筱田貢三還對鐵礦中的磷礦組分進行了專門研究。
凹山鐵礦及其附近各礦山由於發現較早,礦石質量好且出露地表,極易開采,加之交通方便,所以很早就有開採的記載,先後在礦區開採的有寶興公司、福利民公司和益華公司。寶興公司成立於1912年,1917年開始開采礦區西部相距13公里的平陽崗鐵礦,至1920年采盡;1924年改采凹山鐵礦,但因其鐵礦含磷較高而同時開采東山鐵礦互相摻合使用,年產量達15萬噸,礦石含鐵量均在60%以上。當時全礦工人300名左右,公司資本為45萬元,礦石價格為每噸7—8元。
上列公司均屬半官、半商性質,他們聯合於1922年築成了通往馬鞍山長江邊的輕便鐵路,總長約20公里。所采礦石全部經長江運銷日本,僅10餘年,送往日本廉價的好鐵礦石達130餘萬噸。
1938年,礦區為日寇佔領並著手恢復工作,將佔領前拆毀的運礦鐵路修復通車,並於1939年又成立了華中鐵礦股份有限公司(也稱華中礦業股份有限公司)。擁有資本約2000萬元,僱用礦工等約2000餘人,1939年年產量即達54萬噸,此後更多,企圖掠奪整個華中及華東的鐵礦資源。至抗戰勝利前,以其年產量推算,至少掠奪凹山鐵礦石近1000萬噸。
日寇主要掠奪開采富礦石,並試圖開采副產品——磷灰石,曾於礦體中部開挖運輸巷道一條,長約500米,開采及采礦坑道總長近千米,又從鐵礦中手選磷灰石,全部盜運至日本。
抗日戰爭勝利後,礦山為國民政府接管,但未能及時恢復生產,而且在解放戰爭中將所余的機器、廠房等不動產劫走或破壞。
新中國成立後,百廢待興。1953年馬鞍山鐵廠鑽探隊成立(即凹山鐵礦的主要勘探隊伍。安徽省地質礦產局三二二隊的前身),進入礦山進行鑽探,完成主要工作量為:槽探約8000立方米,淺井1209米,坑探約1607米,鑽探進尺1.10萬米。探明鐵礦石儲量約1.4億噸、硫鐵礦約3萬噸。五氧化二釩37萬噸。總投資約120萬元,摺合每噸礦石的勘探成本為0.0133元。
1955年下半年轉入正式勘探,是為第一階段,歷時約3年,於1958年3月提交了《凹山最終地質報告》。當時隊長為楊永瑾,總工程師為楊源昆,報告主要編寫人為鮑學文、畢庶甲、陳樹林及蔣維鏞等。該報告於1958年10月9日由全國礦產儲量委員會批准。
在此期間,先後還有地質部三二一隊、南京大學地質系55屆畢業生及重工業部地質局物理探礦隊胡肅之等分別進行過尋找銅礦、填制區域地質圖及物探掃面等工作。
1957年,凹山鐵礦開始恢復生產。當時的設計目標是首采125米水平以上的富礦體,計劃1958年產礦石25萬噸,以後陸續達到年產50—100萬噸,總投資為673萬多元,在冊職工393人,主要設備有推土機2台、挖土機2台、鑽機2台、運輸汽車9輛。
1958年末,馬鞍山鋼鐵公司成立,並計劃在1959年建成大型鋼鐵聯合企業。而1958年提交的勘探報告僅涉及凹山主礦體,對一些次要礦體尚未工作,因此,又繼續進行了以龍虎山、蘿卜山鐵礦體為主的補充勘探工作;結果增加鐵礦儲量約1000萬噸,總儲量上升為1.5億噸,每噸勘探成本降低到0.9分。1959年3月提交了《凹山鐵礦最終地質報告(補充報告)》。報告編者為鮑學文。1959年11月該報告經安徽省礦產儲量委員會審查批准。
1962年初,安徽省儲委根據地質部指示,對1958年以後所審批的報告進行全面復查,省儲委認為凹山勘探報告在儲量計算方面尚存在問題,經復算將凹山鐵礦總儲量降低到約1.3億噸,地下水面以下儲量在未補充水文工作前作降級處理。為此,1963年5月又提交了《凹山鐵礦儲量重算說明書》。鑒於凹山礦山勘探時水文地質資料不足而使大部分工業儲量降級,1963年8月又進行了凹山礦區及外圍水文地質調查,完成1∶5萬水文地質測量面積540平方公里,斷裂構造調查范圍187平方公里,水文普查鑽探390米,抽水15層、15次。結論是強富水帶只出現在礦體附近,因圍岩透水性差,大規模開采不會有充沛的補給量。於1964年2月提交了《凹山磁鐵礦區及外圍1∶5萬水文地質測量報告》,當時隊長為李恩國,總工程師王東爵,報告編寫人員有全望永、郭懷羔、孫寶吉、趙玉琛、張良才、孫庭芳等。
此後到1970年的8年間,凹山鐵礦除礦山生產勘探外,沒有進行過大規模的地質勘探工作。
1971年前後,為適應新的發展形勢,確保馬鋼有足夠的鐵礦資源,延長礦山服務年限,結合凹山礦體受隱爆角礫岩體復雜構造控制而未能充分查明,加之鐵礦石工業邊界品位降低等因素,又進行了凹山主礦體及其外圍的補充勘探。該階段共完成鑽探約1.2萬米,獲鐵礦石儲量2600餘萬噸、五氧化二釩0.4萬噸,於1972年7月提交了《凹山鐵礦外圍補充勘探報告》,當時隊長為劉洪友,報告主要編寫人為朱文元、易武齊、趙玉琛、全望永、孫庭芳等。該報告於1972年11月由安徽省冶金地質局審查批准。
由於凹山鐵礦先後進行過五次工作、四次計算儲量,工業指標前後也不統一,不便生產部門使用,根據上級指示,於1973年1—3月,又進行了凹山鐵礦儲量總算,結果鐵礦總儲量約為1.8億噸,其中富礦2400萬噸;五氧化釩38萬噸;黃鐵礦為210萬噸,其中富礦65萬噸。參加儲量總算的主要人員有朱文元、孫化東、張希聖、呂忠業、呂開之、徐繼鳴等。
1981年5月,鑒於采選水平的提高,以往對礦石中硫、磷元素均作為有害雜質處理,未進行儲量計算,經馬鞍山礦山研究院及南山鐵礦的選礦回收試驗,證明在鐵礦選礦中進行硫、磷回收利用是既方便又經濟的,能大幅度提高礦山開發綜合效益。據省地質局下達任務,在1973年凹山鐵礦儲量總算的基礎上,又進行了磷、硫伴生組分的儲量計算,結果為:硫儲量約77萬噸,摺合含硫35%標礦為221萬噸;磷儲量約155萬噸,摺合含磷為30%標礦量約1200萬噸。參加計算人員為黃明貴、李必鈞、周利飛等。至此,凹山鐵礦的勘探工作基本結束。
三二二隊在馬鞍山地區普查找礦中,發現、查明了一大批主要礦產地,對馬鞍山鋼鐵發展做出了重要貢獻,1980年地質部授予三二二地質隊為「地質找礦功勛單位」榮譽稱號。
㈧ 「塘上組」的層位問題
「塘上組」被認為是 「新構造亞層」的根本原因是因為有些地區其底部有一套礫岩,並將之視作 「底礫岩」,因而認為其與下伏層之間有個 「不整合面」。開始時曾將所有火山岩均 劃歸 「塘上組」,但有人指出有 「底礫岩」的剖面不多,另一些剖面明顯可見與下伏地層為整合接觸 ( 如天台九里坪、縉雲電視台轉播站等地) ,這也是事實。為了維護「塘上組」及其上層位 ( 合稱 「天台群」) 為 「新構造亞層」的認識,《浙江省岩石地層》的編者遂將無 「底礫岩」的火山岩層改稱 「小平田組」,仍置於永康群中,歸屬於下白堊統。
從上述可知, 「塘上組」與 「小平田組」的關系以及 「永康群」與 「天台群」的關系,乃至於浙江省白堊系層序認識分歧的關鍵在於火山岩之下這套礫岩的性質。如果確實是底礫岩,那麼 《浙江省岩石地層》所建立的白堊系地層系統是正確的; 如果不是底礫岩,那就要重新認識和調整。
筆者曾對 「塘上組」底礫岩進行了研究,發現有兩種類型: ①直接位於下火山岩系不整合面之上,屬於湖泊扇三角洲亞相或河流相礫岩。這是真正的底礫岩,其典型代表是「塘上組」建組剖面———天台水南剖面和縉雲縣電視轉播台剖面; ②覆於上火山岩系不同層位之上,屬湖泊重力流亞相礫岩,乃洪暴事件沉積的層間礫岩,其典型代表是麗水市西緣採石場剖面。
筆者在麗水盆地龍泉—麗水公路 154 ~155 km 路段的邊坡上和麗水市西緣麗水少數民族師范學校西側採石場西公路邊坡上,都曾見 「塘上組」角礫凝灰岩之下,有厚約 6 m 的湖成重力流亞相礫岩。這套礫岩,不論厚薄,其共同的特點是無分選性,礫徑中部大,上、下部較小,以此不同於底礫岩礫徑向上變細且分選性較好的特徵。
「塘上組」底部的湖成重力流沉積礫岩,與火山爆發有密切的成因聯系。根據現代火山研究所總結的規律,火山爆發有一定的預兆,首先是地震,這是岩漿氣液膨脹沖擊圍岩,引起斷層活動所致。火山地震為淺源地震,震源淺,常小於 10 km,所以震級雖然不高,而烈度卻不低,破壞力極強,常常引起山崩地裂。1988 年日本福島縣舊磐梯山火山爆發,山的北半部千餘立方千米的岩塊崩落山麓,將河道堵塞,形成三個堰塞湖。島源火山地震和美國聖海倫斯火山爆發亦有類似情況。此外,火山爆發可將上覆蓋層掀掉,造成大量岩塊,如 1980 年聖海倫斯火山爆發後,山體比以前低了 400m; 1883 年印度喀拉喀托火山爆發,使爆發處形成深 300m 的海。就本區而言,多數盆地為斷陷盆地,火山爆發前的地震會使湖邊斷崖發生坍塌,為水下重力流沉積准備了物質條件; 爆發時掀起的火山頂蓋為其另一來源; 剝蝕區的殘積坡積層為第三個物源。
另外,火山爆發之前及初期,往往噴出巨大的煙柱,煙柱沖向數千米至數十千米的高空。如 1822 年維蘇威火山噴出的白色水蒸氣柱高達 13 km,20 h 內高度保持不變; 喀拉喀托火山的煙柱竟高達 70 ~80 km。火山噴氣以每秒立方千米的數量級沖出。美國阿拉斯加半島的卡特邁火山 1912 年大爆發,四年後仍繼續噴氣,無數股蒸汽不斷湧出,人們稱之為 「萬煙谷」。這是火山活動的餘波,據估計,這里每秒鍾就要噴出 2 300 萬 L 的水蒸氣,主噴期可能就遠不是這個數字了。這么巨量的水蒸氣沖到高空後,遇冷凝聚成水珠滴落地表便形成傾盆大雨,引發洪水,將地表風化產物、斷崖上的鬆散石塊、火山爆發引起山崩、掀頂的岩塊席捲而下,形成水下重力流。由於發洪初期水量小,攜帶能力較低,所以重力流的下部礫石較小; 發洪高峰期,洪水的攜帶能力增大,大塊的礫石也被帶入湖中;後期洪水漸弱,重力流上部礫徑隨之變小,乃至於變為含礫砂岩。這與野外所見實際情況完全相符。國外學者研究了海底扇推進式相序,認為由下向上為變厚變粗層序。假若扇的補給來源漸趨中斷或發生海進,此時有可能出現向上變細層序。這一研究結果與本區的湖泊重力流沉積 ( 即湖底扇) 層序完全一樣。國內學者研究了東營凹陷和東濮凹陷的湖底扇,不論陡岸還是緩岸扇,其垂向層序也都表現為推進式復合疊置的向上變厚變粗層序( 馮增昭,1994) 。由於湖泊重力流本身具有較強的下切能力,所以底部沖刷面有時相當清楚。而底礫岩往往是底部為水流帶不動的滯留礫石,礫徑較大,向上礫徑較小; 底礫岩屬推移型沉積,多少有分選和平行疊置現象; 重力流為懸移型高密度流,基本上無分選性和平行排列現象。因此,「塘上組」底部的礫岩是與火山作用有成因聯系的湖泊重力流沉積,不是底礫岩。 「塘上組」本身及其下的礫岩,都是火山事件所形成的岩套,本書稱之為「爆發岩套」。火山爆發猶如一石激起千層浪,引起環境突變; 火山平息後,又回到湖泊沉積環境,所以永康群與 「天台群」除去火山岩套後,剖面結構和層序完全相同就是這一原因。「塘上組」是疊加在永康群中的火山事件沉積,與上、下地層無成因聯系。「塘上組」火山岩套多見於朝川組中,所以 「塘上組」之下為暗棕褐色淺湖亞相粉砂岩為主的朝川組; 其上仍為暗棕褐色的淺湖亞相粉砂岩正常性的朝川組,不管你稱之為 「賴家組 a 段」還是 「兩頭塘組」,反正就是這套濱淺湖亞相的紅層,背景依舊。
美國聖海倫斯火山 1980 年 5 月 18 日爆發的實際資料,對我們認識 「塘上組」的層序和接觸關系很有啟迪。在多次四、五級地震之後,休眠了一百多年的火山復甦,首先噴出由蒸汽和火山灰組成的黑色煙柱,高達 27 km,連續 9 h。火口北側崩掉約 4 km3以上的山體,山頂 400 m 被掀掉,部分氣浪和岩塊高速沖入精靈湖中,激起的巨浪掀到原水位以上260 m。巨浪回落時,將山坡上的樹木和岩塊席捲入湖中,使湖面漂滿樹木,湖泊填淺,湖水暴漲 60 m,湖面擴大一倍。精靈湖和北福克陶托河谷填積了平均厚約 46 m 岩塊、冰塊和泥沙等的堆積物,最厚達 195 m。隨後是火山灰和岩漿鋪蓋在礫岩層之上,岩漿流淌深達 50 m。精靈湖下部的湖相層,向上變為礫石,更上變為火山岩層的層序,與 「塘上組」的層序幾乎完全相同,恐怕沒人認為礫石層與其下的湖相層之間為角度不整合接觸關系。
從已有資料看,溢流相火山岩之下無 「底礫岩」,如上述縉雲電視轉播塔剖面的黑曜岩、老竹盆地館頭組頂部 300 多米安山岩、東陽盆地深澤仰頭村剖面朝川組底部 200 多米玄武玢岩等。而爆發相的以角礫凝灰岩為主的 「塘上組」,其底部有時有礫岩,有時未必有礫岩。因為火山作用的情況比較復雜,大致上可分為四種情況: ①火山強噴氣,引發重力流沉積,形成水下扇區,稱湖扇型重力流。當湖盆面積不大時,整個湖盆內部都布滿這種重力流礫岩; 然後岩漿爆發,在礫岩之上整個覆蓋了火山岩層,情況猶如上述精靈湖那樣。②當湖盆面積較大,湖扇重力流只覆蓋了一部分湖盆,如火山碎屑空落面積超過水下扇的分布面積時,就會出現有的火山岩之下有礫岩,猶如 「塘上組」的剖面結構; 有的火山岩之下則為正常的淺湖相粉砂岩沉積,沒有礫岩,猶如 「小平田組」的剖面結構,結果就會見到 「塘上組」沿走向變為 「小平田組」的現象,它們並非兩個不同的構造亞層。③這是一種與②相似的情況,也是火山碎屑岩分布面積大於重力流分布面積,但重力流為湖槽型,分布面積窄而長。筆者在麗水盆地所見的就是這種湖槽型重力流。重力流強烈向下沖刷,將下伏尚未成岩的沉積挖掘出一條峽谷型的塹溝,重力流就沿著塹溝沖向湖的內部。在塹溝內部,由於水能強大,充填著礫岩,稱溝道型重力流微相; 一些粒徑較小的細礫和粗砂等會在重力流滾滾前進過程中,漫溢到塹溝之外,沉積在溝道型重力流微相的兩側,稱漫溢型重力流微相; 在漫溢型微相之外,重力流影響不及的地方,仍為正常的淺湖亞相粉砂岩。隨後空落的火山碎屑岩便灑蓋於上述三種不同岩相之上。在麗水市以西公路邊上所見,火山岩之下為厚約 6 m 的溝道型微相重力流礫岩; 在一河之隔的飛雨寺之下,火山岩之下不見礫岩,只有約 3 m 厚的漫溢型重力流微相含細礫砂岩; 到南明山,變為正常的淺湖亞相粉砂岩。④在溢流相噴發或噴氣量不大的噴發時,不足以形成強降雨,未形成重力流沉積,火山岩之下便沒有礫岩。
除了上述與火山爆發有成因聯系的重力流礫岩外,還有純屬乾燥、炎熱氣候區所特有的陣發性洪澇成因的重力流礫岩,它們大小規模不一,從幾米到幾十米不等。比較著名的可能要算麗水盆地余村—大門樓村曾被誤認作 「方岩組」的那套礫岩。它們不受構造運動控制,屬地外事件沉積。如果雨區較大的話,未嘗不可以作為事件沉積層來做小范圍地層追蹤對比的標志層。這種重力流礫岩、砂礫岩在三界—谷來一帶朝川組中可見多層。
類似天台盆地水南剖面、舒洪盆地仙岩鋪、馬鞍山剖面、壺鎮盆地沈宅剖面等 「塘上組」底部的礫岩,那是真正的底礫岩,它們直接不整合覆於下火山岩系之上,是上火山岩系的底部層位。藍善先等 ( 1988) 研究了其所產的植物和孢粉化石,認為是早白堊世生物組合。在前面闡述盆地形成機制時,已明確指出,它們是斷陷盆地形成初期的特徵性的初始充填物,乃湖泊扇三角洲亞相沉積,與拗陷邊的河流相地層同期異相,常常與深—半深湖亞相沉積的館頭組共同組成盆地演化早期階段的斷陷岩套,幾成固定搭配關系。它與「塘上組」配套,只是偶然性,適逢盆地斷陷之初,這些地方就發生火山爆發而致火山岩直接覆於這些水下扇亞相礫岩之上; 正因為這種關系,使筆者毫不猶豫地稱之為 「火山岩型館頭組」。
「塘上組」其實不是一個等時的岩石地層單位,也不是一個穿時的地層單位。後者雖然各地時代不一,但它有空間上的連續性和規律性地向某一方向層位抬高或降低的趨勢。筆者敢於下這個既非等時,也非穿時的結論,是根據 「塘上組」的形成機制以及其在各剖面上的具體層位資料而作出的。
「塘上組」火山噴發是處於早白堊世早期大噴發衰竭期之後的余噴期,高位岩漿房中能噴的火山物質已經噴出,處於休眠狀態。火山再次活動,需要從深處的岩漿源向高位岩漿房補充岩漿,待能量積聚到能沖破頂蓋或以前的、但已經因冷凝作用而堵塞的岩漿通道時,火山才能復甦。因為岩漿的補充和能量的積累有個較長的過程,各地的具體條件不一,所以各噴發中心火山復甦必然有先有後,這是可以理解的,因而火山岩岩組在各盆地中乃至於同一盆地的不同噴發中心附近的層位有高有低和厚度有大有小是在情理之中的。筆者搜集了部分盆地火山岩岩組在地層柱中位置的具體資料來說明上述的推理,並根據其上覆和下伏地層來卡准火山岩岩組的具體層位 ( 表 14-4) 。從表中可見,火山岩岩組的層位可以從館頭組中部→朝川組上部甚至頂部。這樣一個無固定層位,也無一定形成規律的火山成因的岩組,實在不宜作為一個岩石地層單位來對待。岩石地層單位必須在地層柱中有其固有的相對穩定的層位或有規律地穿時,與其上、下地層有固定的層序關系。火山岩岩組不具備這些條件。
根據早白堊世火山岩西部早而弱,東部晚而強的區域性規律,表 14-4 仍按從西向東的順序排列,列出了火山岩出現的層位及厚度,似乎其層位與火山噴發強度、在平面上的增強與減弱均處於無序狀態,但厚度 ( 強度) 卻似有由早向晚減薄 ( 降低) 現象,這也許是火山活動衰竭的結果。像這樣與沉積層序無成因聯系而且無序存在的岩層,只能作為不等時的夾層來處理。因此 「塘上組」、「小平田組」、「殼山組」等火山成因、分布局限或層位不定的火山岩夾層都應該除名,以免混亂。更因為下白堊統上部中火山岩夾層多,除了 「塘上組」外,還有 「小平田組」; 所謂 「火山岩型朝川組」中自然少不了火山岩;即使館頭組中,也有不少火山岩,如汛橋幅館頭組三分,其中段就是火山岩段,火山岩占總厚度的 92%; 壺鎮盆地夏弄剖面館頭組中火山岩占該段總厚度的 74. 77%。加上前面提136到的應該屬於館頭組層位的天台盆地水南剖面、舒洪盆地仙岩鋪、馬鞍山剖面以及壺鎮盆地沈宅剖面的火山岩,一個 「火山岩型館頭組」又赫然出現在大家的面前。早白堊世晚期時,區域上從西向東火山活動愈趨頻繁,到東部沿海地帶,變為火山岩占絕對優勢,已看不到館頭組、朝川組的影子。天台、麗水、舒洪等盆地處於過渡地帶,地層中火山岩夾層越來越多,出現火山岩型館頭組、火山岩型朝川組在所必然。
表 14-4 火山岩岩組產出層位資料
㈨ 兵馬溝組
僅分布於嵩山西段伊川縣兵馬溝—南行宮一帶。以不整合覆於新太古代片麻岩之上,與五佛山群馬鞍山組為假整合關系。
兵馬溝組下部為紫紅色礫岩、砂礫岩,夾粉砂質頁岩。礫石成分復雜,主要有石英岩、安山岩、片麻岩及脈石英等。礫石大小混雜,礫徑0.2~50cm不等。底部堆積的礫岩、砂礫岩中岩屑滾圓度差,向上礫石滾圓度較好,膠結物為鐵質及泥砂質。厚約170m。上部為暗紫色砂質頁岩與粉砂岩互層,夾長石石英砂岩、粉砂岩及薄層砂礫岩。厚約380m。在上部的砂礫岩及砂岩中發育單向斜層理及交錯層理。該組屬河流相沉積。據關保德等資料(1988),兵馬溝組含較豐富微古植物化石,主要有小型光面小球藻(親近種)、小穴面球形藻、穴面球形藻、厚帶藻、模糊多孔體、郝台達穴面球形藻等。
代表性剖面(圖7-2):
圖7-2伊川兵馬溝組(Pt2b)實測剖面(據河南區調隊,1964)
上覆地層馬鞍山組灰白色礫岩(Pt2-3m)
假整合
兵馬溝組
10.暗紫紅色粉砂質頁岩夾砂礫岩190m
9.暗紫紅色粉砂質頁岩與灰紫色石英砂岩互層,夾砂礫岩,具交錯層理40m
8.暗紫紅色粉砂質、鐵泥質頁岩與薄層石英砂岩互層,夾砂礫岩75m
7.暗紫色粉砂質鐵泥質頁岩與薄層粉砂岩互層,夾砂礫岩及貧鐵礦層50m
6.暗紫色薄—中厚層細粒長石石英砂岩、暗紫紅色頁岩,夾砂礫岩55m
5.紫紅色粉砂質鐵泥質頁岩與細砂岩互層,夾砂礫岩39m
4.灰紫色砂礫岩與粉砂質頁岩互層35m
3.暗紫紅色中—厚層狀膠結緊密的砂礫岩,夾粉砂質頁岩46m
2.灰紫紅色中—厚層狀膠結緊密,層理明顯的礫岩,下部為石英砂岩和頁岩32m
1.暗紫紅色厚層狀膠結疏鬆的礫岩39m
不整合
下伏地層新太古代片麻岩(Ar3)
兵馬溝組尚缺乏確切的時代依據。現據地質關系及區域對比分析,作簡要討論。在區內兵馬溝組的上、下界面十分清楚,但下界面以下直接為新太古代岩石,時限跨度太大。據底礫岩中有大量中元古代(時限為1800~1400Ma)熊耳群安山岩礫石分析,該組是近於火山岩邊坡的河流相沉積,在太行山南段濟源小溝背一帶也有類似兵馬溝組沉積地層,在當地命名為小溝背組,與下伏熊耳群為不整合關系接觸,它們的層位應大體相當,據此推斷其時代下限在14億年左右。兵馬溝組之上為馬鞍山組假整合覆蓋,在區域上馬鞍山組大體與汝陽群雲夢山組—北大尖組相當,該段地層曾獲得較多同位素年齡資料,其數值在1129~1267Ma區間內,據此分析推斷兵馬溝組時代上限應在12億年左右。關保德等(1988)認為,兵馬溝組所含微植物組合與我國華北地區薊縣系岩層的微古植物組合相似,兩者地層可大體對比。據此兵馬溝組的時代,應歸屬中元古代晚期。
㈩ 安徽安慶市西馬鞍山銅礦床
一、大地構造單元
礦區大地構造單元屬於揚子准地台下揚子坳褶帶,位於郯廬斷裂與「沿江斷裂帶」之間的懷寧斷褶束東段。
二、礦區地質
(一)地層
賦礦地層主要是三疊系。三疊系分布於月山岩體周緣,主要是下統扁擔山組,岩性為鈣質頁岩、泥灰岩;中統月山組和銅頭尖組,岩性為中厚層、薄層灰岩和粉砂岩,與成礦的關系最為密切。月山組中順層產出的膏溶角礫岩(又稱同生角礫岩)、膏鹽層、層間剝離帶,對岩體頂底面的控制以及對銅、鐵礦床的就位和空間展布有極為密切的關系。銅頭尖組則在一定程度上起到屏蔽層的作用。
(二)構造
區域構造的展布受控於區域岩漿底辟變質、變形體系和白子山—月山推覆體的制約。西馬鞍山礦區位於月山岩體的東部,區內褶皺斷裂比較發育,根據各類構造行跡的空間展布及其成生聯系,可以分為近EW向、近SN向、NE和NW向構造。
(1)近NW向構造:西馬鞍山-月山復背斜位於月山岩體東支南緣接觸帶,成生時間較早,受後期近SN向褶皺疊加,控制了岩體東支南緣接觸帶及礦體形態。同時,沿岩體東支南緣接觸帶,發育有隱伏至半隱伏的EW向斷裂構造,該斷裂成礦前及成礦期均有活動。
(2)近SN向構造:是礦區內最發育的構造,以斷裂構造為主,褶皺次之。褶皺構造以中小型為主,以龜形山褶皺組最具代表性,其中以NNW向龜形山倒轉背斜規模較大,是控制安慶銅礦的重要構造。近SN向斷裂構造規模大小不等,成帶出現,由平行排列、近等距分布的壓扭性斷裂組成。規模較大的有F1斷裂,位於龜形山背斜東側,成礦後活動明顯,是典型破礦構造。
(3)NE向構造:位於月山岩體北支和東支交匯處的鐵鋪嶺向斜,該向斜是很好的容礦構造。
(4)NNE向構造:具代表性的是銅牛井斷裂,位於岩體北支的閃長岩內,是重要的控礦、儲礦構造。
(5)NW向構造:以斷裂為主,成礦期為張性、張扭性,控制安慶銅礦的部分礦體及成礦後的脈岩。
(三)侵入岩
月山岩體為燕山早期侵位的閃長岩體,岩體出露呈「十」字形,展布在銅牛井、劉家凹、東馬鞍山一帶,以大排山為中心,南北長5.5km左右,東西寬6.5km左右,地表出露面積約11km2。月山岩體為向NNE傾斜的似層狀岩體。岩體東支接觸帶產狀變化較大,北接觸帶產狀與地層產狀基本一致,隨圍岩起伏而變化,南接觸帶產狀變化較大。北支東緩西陡;西支北緩南陡;南支東接觸帶淺部向東傾斜,深部向西傾斜。與岩體接觸的圍岩主要是中、上三疊統。
縱覽月山岩體接觸帶產狀和構造特徵,推測月山岩體的這種「十」字形態可能是深部岩漿先沿著北東向基底斷裂上侵,到達淺部後沿著T2y間的層間斷裂帶貫入,同時又受到近南北向和北西向斷裂的控制而形成的。
據1972年國際地科聯中酸性侵入岩分類方案,月山岩體—400m以上的上部,岩石以閃長岩為主,與長江中下游地區含銅鐵岩體相比,鉀長石含量相同,石英偏低。因此,月山岩體是一個由閃長岩向二長閃長岩和石英二長岩過渡的鹼高、偏酸、色率偏低的中性岩。
新鮮閃長岩(或二長閃長岩)呈灰色,岩石具全晶質等粒結構、似斑狀結構,主要造岩礦物為斜長石、角閃石、鉀長石,其次為石英和黑雲母。另外,該岩體內還見到一種呈大的團塊狀分布於閃長岩中的由長石、透輝石、方柱石組成的岩石,呈灰綠色,具半自形粒狀結構,而且透輝石、方柱石都是原生的。
月山岩體副礦物組合的磁鐵礦-榍石-磷灰石-鋯石,屬磷灰石-榍石型。在不同類型岩石中,磁鐵礦、榍石、鋯石、黃鐵礦的含量有明顯的差異。磁鐵礦主要集中在閃長岩和二長閃長岩中,榍石則在透輝石、方柱石閃長岩中含量較高,而鋯石在二長岩中的含量是其餘兩種岩石中含量的兩倍。另外。岩體中普遍含白鎢礦和稀土礦物褐簾石、藍晶石、剛玉等,稀土具強選擇鈰族配分型。
月山岩體岩石化學成分及岩石化學參數平均值見表2-102。
表2-102月山岩體化學成分百分含量表(wB/%)Table 2-102Chemical composition(wB/%)of Yueshan intrusion
1.岩體平均化學成分特點
Al2O3、SiO2、K2O、Na2O+K2O含量比黎彤值略高,FeO、Fe2O3、MgO、Na2O、CaO含量比黎彤值低,為富鹼偏酸性的中性岩。
2.微量元素特徵
微量元素種類及含量與A.H.維諾格拉多夫1926年統計的中性閃長岩相比較,具有以下特徵:
鐵族元素種類(Cr、Co、Ni、V)普遍存在,與維氏值相比,Co含量偏高,Cr、Ni偏低。該族元素具有同步消長的變化規律。
親銅元素(Cu、Pb、Zn)與維氏值相比,Zn偏低,Cu、Pb偏高,Cu平均含量為65×10-6,較維氏值高0.85倍,反映了原始岩漿含銅較高。
稀土元素(Be、Nb、Y、Yb、La)含量低,無明顯異常。Ba、Sr、Zr廣泛出現,含量略高於維氏值,Ga含量與維氏值相同,Ag、Bi含量較低。
三、礦床地質
月山礦田內礦體主要分布在月山岩體與三疊紀地層接觸帶、捕虜體接觸帶及其附近,少量分布於岩體內裂隙中。礦床在空間上的排列反映礦化的規律,以有用組分富集的地質環境和產出的狀態不同,主要的礦化類型有接觸交代型-銅(鐵)礦床;石英脈型銅-鉬礦床。礦床在礦田內的分布,由東向西依次為安慶鐵銅礦床、馬頭山銅礦床、鐵鋪嶺銅礦床、劉家凹鐵銅礦床、銅牛井銅鉬礦床、學田鐵礦點、劉家大排鐵礦床(圖2-149)。
礦床在空間上由東向西依次排列為,礦漿型(安慶銅礦)→過渡型(劉家凹)→熱液型(劉家大排)。
礦床埋藏深度也有一定規律,礦漿型在深部—280~—620m,過渡型在中部—280~—60m,熱液型在上部—60~0m。
安慶鐵銅礦位於月山岩體東支前鋒,大小有40餘個礦體,其中主要礦體有兩個,分別稱為I號和Ⅱ號礦體。礦體產在接觸帶舌狀體構造部位,形狀受舌狀體構造控制(圖2-150)並被後期斷層切割。礦體與圍岩界線截然清楚。
(一)礦體特徵
1.Ⅰ號礦體賦存於礦區NE部,東西長1200m左右,南北寬400m,面積0.28km2。礦體形態簡單,中心厚,兩側逐漸變薄、尖滅,為一變化不大的透鏡體,埋深—210~—800m,礦體一般厚50m,最大厚度115m。
圖2-149月山礦田礦點分布圖Fig.2-149Location of mineral occurrence in Yueshan ore field(據安徽省地礦局三二六地質隊)(after geological Team 326,Anhui province)
1—安慶鐵銅礦床;2—馬頭山銅礦床;3—龍門山礦床;4—劉家凹鐵銅礦床;5—鐵鋪嶺銅礦床;6—銅牛井銅鉬礦床;7—劉家大排鐵礦床;8—黎彤鎢礦點;9—學田鐵礦點;10—團凸山銅鐵礦點;11—劉崗嶺鐵礦點;12—章河灣銅鐵礦點;13—劉家嶺鐵銅礦點;14—洪屋鐵礦;15—橫灣銅鈾礦點
2.Ⅱ號礦體位於I號礦體的西側。在F1斷層上盤,主要賦存於—280~—520m間,最淺處為—236m,最大埋深—600m,面積約為0.17km2。規模次於I號礦體,厚度比Ⅰ號礦體小。一般厚15~40m,最大厚度48m,最小厚度1.5m,平均厚度19.4m。礦體形態似一張開的蚌狀。在0線—460m以下,礦體走向急劇變化,普遍具分叉、尖滅、復合現象。
Ⅰ號和Ⅱ號礦體,主要產於三疊系與月山岩體接觸帶內。整個礦體與圍岩界線清楚。
(二)礦石特徵
1.礦石類型及結構構造
礦石分為鐵礦石、銅鐵礦石、銅礦石;或分為接觸交代型鐵礦石、磁鐵礦型礦石、接觸交代型銅礦石、閃長岩型銅礦石。
礦石結構主要有自形—半自形、海綿隕鐵結構及包含結構。
礦石主要構造有緻密塊狀、浸染狀、脈狀及團塊狀構造。
2.礦石成分
(1)礦物中主要金屬礦物有磁鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦及磁黃鐵礦,次要金屬礦物為斑銅礦、輝銅礦、赤鐵礦。非金屬礦物有石榴子石、透輝石、方柱石、斜長石,還可見有少量磷灰石、榍石、陽起石、方解石、綠泥石。
(2)礦石的化學成分:主要化學成分以Cu、Fe為主,伴生組分有S、Co、Au、Ag,次要的組分有Pb、Mo、Ce、Ga、Se、Te、In、稀土及放射性元素。
全礦區平均品位:Fe4 6.69%,Cul.32%,S 3.07%,Co 0.011%,Au 0.13×10-6,Ag 3.96×10-6。
(三)圍岩蝕變
礦區圍岩蝕變很弱,大理岩幾乎完全沒有蝕變。鉀質和鈉質交代微弱,自交代夕卡岩發育。見有氣成高溫期鈉質角閃石(鈉鐵閃石)化。
圖2-150安慶銅礦床縱0線地質剖面示意圖Fig.2-150Schematic profile of line 0 in Anqing copper deposit(據安徽省地礦局三二六隊簡化)(simplified from geological Team 326,Anhui province)
1—第四系;2—三疊繫上統黃馬青群角頁岩;3—三疊繫上統黃馬青群鈣質角頁岩;4—三疊繫上統黃馬青群角礫狀大理岩;5—三疊系中統大理岩;6—閃長岩;7—透輝石化閃長岩;8—夕卡岩;9—礦體;10—斷裂破碎帶
四、成礦條件
從成礦物質來源、成礦物理化學條件和成礦流體性質等方面,本礦田接觸交代型鐵銅礦床屬於礦漿到熱液的過渡型礦床系列。
(一)成礦物質來源
1.岩石、礦石稀土元素地球化學特徵
月山岩體稀土豐度∑REE平均值為225.57×10-6,高於地殼平均值(164×10-6)。與中性岩(196×10-6)、寧蕪地區同熔型岩漿岩(196.30×10-6)和鄂東地區岩漿岩(192.11×10-6)相近。
w(∑Ce)/w(∑Y)平均值為8.90,遠高於華南地區重熔型岩漿岩(1.19),與鄂東(5.86)、華南(5.41)和寧蕪(5.82)同熔型岩漿岩相近。屬於∑Ce富集型。
δEu為0.90,Eu弱副異常富集分配模式,與鄂東(0.98)、華南(0.86)和寧蕪(1.03)同熔型岩漿岩相似,但明顯高於華南(0.20)重熔型岩漿岩。
2.月山岩體成因類型的歸屬
從月山岩體稀土參數及其圖解可以看出,月山岩體稀土特徵值都在同熔型岩漿岩區內。
3.礦石稀土地球化學特徵
礦田內接觸交代型礦床礦石的稀土元素(∑REE)豐度值具有以礦漿型礦石到過渡型礦石到熱液型礦石依次減小的趨勢。w(∑Ce)/w(∑Y)在礦田內各成因類型礦石中均大於1,表明它們都是輕稀土富集型。
綜上所述,本礦田內礦漿型礦石與閃長岩岩石具有相似的稀土元素含量特徵,熱液型礦石具有與大理岩相似的稀土元素含量特徵,從而說明成礦流體與閃長岩漿(月山岩體)可能具有同源關系。
(二)岩(礦)石微量元素特徵分析
本區微量元素在礦石中的含量與岩體中的含量既具有相似性又具有一定的差異性。如礦石中的親石元素Cs、Li,親鐵元素Cr、Ni,親銅元素Pb、Zn,揮發分元素S、F及部分常量元素與閃長岩岩體中的基本一致,而Ba、Sr、Rb、Mn、V、Co、Cu、Ga及部分常量元素Fe、Al、Ca、Mg與閃長岩岩體中的相應元素之間存在著明顯的差異。礦石與閃長岩岩體中微量元素的一致性說明成礦物質與成岩物質可能具有相同的來源,其差異性是由於深部岩漿在分異過程中,地球化學性質存在明顯差異的微量元素分別富集在不同的流體(K、Na硅酸鹽熔漿和含礦夕卡岩漿)中造成的。另外,這些微量元素在不同成因類型礦石中的差異可能說明成礦流體性質的差異以及可能受了圍岩(大理岩)的影響。
(三)同位素地質特徵
(1)氧同位素地質特徵:本礦田礦床中δ18O在7.48‰~9.31‰,說明本礦田成礦介質是由初生水與部分地殼水混合而成的。區內磁鐵礦的礦物δ18O 2.10‰~2.81‰,與鄂東部分地區(小包山、腦窖)深源鐵礦床中磁鐵礦的礦物δ18O 2.4‰~3.2‰和月山岩體中磁鐵礦δ18O1‰~3‰一致。說明本礦田鐵銅礦床的成礦物質是深源的。夕卡岩中石榴子石礦物的δ18O為7.33‰,與鐵山夕卡岩中石榴子石礦物δ18O 5.7‰~8.56‰一致,說明了與本區鐵銅礦密切相關的夕卡岩同樣具有深源特徵。
(2)硫同位素:月山礦田δ34S變化范圍在1.5‰~13.1‰,其中礦漿型礦床中硫化物δ34S在1.5‰~2.7‰范圍內,基本接近隕石硫組成,說明其物質來源有幔源岩漿的特點,而過渡型礦石中硫化物δ34S的變化范圍在11.7‰~15.2‰,既高於隕石的δ34S,又明顯低於原生沉積的碳酸鹽中的δ34S,這一特徵可能是月山組膏鹽層中硫酸鹽或地下水提供了較多的重硫造成的。
(四)成礦的物理化學條件
1.成礦溫度和成礦壓力的估算
(1)成礦溫度礦田中主要成因類型礦石中,包裹體以原生氣液包裹體為主,個別樣品中偶見熔融包裹體。液相包裹體,在礦區內一般為3~8um,氣相比總體積的10%~20%,均一溫度在590~640℃。熔融包裹體存在於塊狀、條帶狀接觸交代型磁鐵礦及粉砂岩內石榴子石夕卡岩脈中,主要礦物為石榴子石、透輝石、陽起石,大小在5~8μm范圍內,氣相為黑色,個別包裹體中有子礦物出現。均一溫度在280~1020℃。
區內磁鐵礦爆裂溫度區間很大,從411~720℃。
本礦田均一溫度具有從深部到淺部,從東到西(即從礦漿型到熱液型礦石)逐漸降低的變化趨勢。
(2)成礦壓力的估算根據鄰區地層厚度來推測岩漿就位時上覆地層的總厚度。這樣估算出的閃長岩形成深度約3km。本區礦體主要分布於岩體頂緣淺部,礦化頂面與閃長岩頂面標高基本一致,成礦是成岩的繼續,因此,基本上可以認為岩漿侵位深度與礦體形成時的深度一致。這樣間接估算內生成礦期的主要成礦階段時壓力值為80~900MPa(按每3.3km產生靜壓力約100MPa計算)。
2.氧逸度的估算
由於本區成礦物質來源於深部,成礦流體具有從礦漿到熱液過渡的性質,因此,根據Sack(1980)在實驗的基礎上提出了計算氧逸度值。計算結果可以看出本礦田鐵銅礦床成礦流體氧逸度值[1g(fo2/105Pa)]具有從礦漿型的—21.9526~—22.8731到過渡型流體到熱液型的—20.1289~—20.3442,有逐漸增大的趨勢。
(五)礦床的成因類型
月山礦床的成因類型有兩類:一類是接觸交代型鐵銅礦床,另一類是石英—方解石脈型銅鉬礦床,二者總體上分離,而局部重疊(如劉家凹)。
礦田中接觸交代型鐵銅礦床與通常接觸交代型礦床顯著不同,其特點有二:同時型和夕卡岩漿型。
1.同時型
同時型礦床的特徵在於夕卡岩礦物與磁鐵礦和硫化物為同階段形成,其依據主要為:
(1)豆狀構造發育,它表現為磁鐵礦石中有石榴子石+磁鐵礦組成的豆體。豆體內磁鐵礦與主體磁鐵礦的特徵一致,在透輝石夕卡岩中有磁鐵礦和硫化物的豆體。
(2)包含互包含結構發育,透輝石與硫化物互相包裹,常見透輝石與磁鐵礦的互包現象,也是二者同時形成的證據。
(3)海綿隕鐵結構,結狀結構等均反映了夕卡岩與磁鐵礦、硫化物同階段形成的特徵。
需要指出的是,月山礦田中接觸交代型鐵礦屬同時型礦床,而接觸交代型銅礦床為同時型+疊加型,且以疊加型為主。
2.夕卡岩漿型
礦田中形成的夕卡岩的流體為一漿一液過渡系列,這與通常認為夕卡岩僅為熱液作用是不同的,作為岩漿成因夕卡岩的依據主要有:
(1)夕卡岩呈充填—貫入狀穿入大理岩中。
(2)夕卡岩既可穿入大理岩,也可穿入砂岩中。
(3)夕卡岩除以石榴子石、透輝石為主外,還有石英、長石、磷灰石、榍石、鋯石等一套花崗岩的礦物組合,有時還在夕卡岩中形成花崗偉晶岩囊。
(4)夕卡岩中發育氣孔構造,氣孔壁上夕卡岩礦物晶體明顯粗大。
(5)夕卡岩中發育有粗晶夕卡岩礦物所組成的囊狀體。這種粗晶乃至偉晶囊狀體的存在表明形成夕卡岩的流體中揮發分是不均勻的,正是由於這種局部的揮發分相對集中,促使形成粗大的礦物晶體。
(6)熔離條帶的發育。礦石中發現由透輝石與磁鐵礦組成的條帶,一種形式為韻律狀構造,一種為磁鐵礦與透輝石各呈細條帶相間而成。
(7)豆狀構造發育。
(8)熔融包裹體的存在,在石榴子石、透輝石、石英、陽起石中多次發現有熔融包裹體或熔體-流體包裹體。
上述證據均表明月山礦田中一部分夕卡岩為岩漿成因,尤其在西馬鞍山表現最為明顯,因此安慶西馬鞍山銅礦的成因類型可定為夕卡岩漿型銅鐵礦床。從礦田空間分布看,無論是形成夕卡岩的流體還是成礦流體都具有東漿西液的特徵,即從安銅向西成礦流體由漿逐漸變為熱液,至劉家大排則形成熱液交代型礦床。
西馬鞍山的成礦模式可參考鐵山礦床。