㈠ 新元古代震旦系罗圈组
区内该组出露于西部万安山北坡,而在嵩山地区西南部则有较广泛分布。
图7-5罗圈组中有马鞍山组砂砾岩巨大砾石
图7-6寒武系与罗圈组假整合接触
万安山北坡仅出露罗圈组,以上徐马村一带出露最好,主要岩性为暗紫、灰绿色块状杂砾岩及含砾砂质泥岩,厚20~50m。岩层层理不清,砾石大小混杂,砾石成分复杂,主要有石英砂岩、页岩、白云岩、石英岩及片麻岩等。砾径一般3~5cm,大者30~40cm,小者不足1cm,具棱角状。在上徐马村东山一带,含砾砂质泥岩中,有马鞍山组砾岩及何家寨组含叠层石白云岩的巨大砾石,直径最大达3m×1m,冰碛纹泥包绕砾石分布(图7-5),显然属于冰川漂砾。该处冰碛杂岩不整合于马鞍山组之上,其上为寒武系辛集组关口砂砾岩假整合覆盖(图7-6)。上徐马村东山水池边有古冰溜面出露,底盘为马鞍山组石英砂岩,冰蚀面上有大量冰川擦痕,冰川磨蚀槽沟、新月形凿坑等冰川遗迹。在其他地区,罗圈组冰碛杂岩中的砾石上具有多个磨光面及擦痕。据上述特征认为,该组为山岳冰川堆积物。
在更大区域上,罗圈组冰碛杂岩之上还有一套杂色砂页岩系,其中多夹海绿石砂岩层,厚约100m,属冰前浅海相环境沉积,关保德等1988年命名为东坡组。
代表性地层剖面列举如下(图7-7):
图7-7汝州市北部段村铺东赶旦场罗圈组剖面图(据郑州地校剖面,1961略作修改)
上覆地层寒武系辛集组关口砂砾岩
假整合
震旦系罗圈组(可能包含部分东坡组)
5.紫、黄、绿色砂质页岩,上部以紫红色为主5-7m
4.黄绿色微显层理的砂质页岩,含少量冰碛砾石10m
3.黄绿色夹紫、褐色含冰碛砾石砂质页岩,顶部夹钙质胶结砂砾岩12m
2.灰褐色致密冰碛泥砾岩9m
1.灰绿色冰碛泥砾岩,砾石成分复杂,分选性差18m
假整合
下伏地层马鞍山组石英砂岩
罗圈组的下伏地层在不同地区有很大不同,在汝州市北部马鞍桥一带,其下伏为新太古代片麻岩,两者为高角度不整合关系。在鲁山县下汤地区,其下伏地层为震旦系董家组(年龄669Ma),两者呈假整合关系。在嵩山及周边地区罗圈组假整合于马鞍山组之上。罗圈组及东坡组的上覆地层均为寒武系辛集组,为假整合关系。从区域对比上看,其层位在震旦系黄莲垛组、董家组与寒武系之间,应属上震旦统。
罗圈组及东坡组含有丰富的微古植物化石,其组合面貌以球藻亚群)Sphaeromorphitae)为主,同时还有古片藻伴生,并且还出现一些新的类型,如瘤面球形藻(Lophosphaeridium)、粗面橄榄藻(Trachyarachuitum)、塔斯曼藻(Tasmanites)、眼球拟环球形藻(Pseudozonosphaera nucleolata)、带微小三射线的粗面小三缝球形藻(Trachyoligotriletum)、大褶藻(Macroptycha)、粒褶双极藻(Trachyrytidodiacrodium),以及薄带藻、多球丝藻、光丝藻、古念珠藻、连胞藻、螺旋藻等。这一组合特征与我国南方震旦纪的组合十分相似。就其属种组成上看,更接近于震旦纪晚期面貌(关保德等,1988)。据上述对比,罗圈组所代表的冰期可大体相当于国内外晚震旦世冰期(610~580Ma),其时代可归属于晚震旦世。
㈡ 马鞍山市马山硫铁(铁)矿()
马山硫铁(铁)矿位于马鞍山市东南约15公里,向山镇南约4.5公里,距国内著名的向山硫铁矿、凹山铁矿仅5公里,是一个大型硫铁矿床和中型铁矿床。目前该矿床已作为向山硫铁矿的接替矿山,于1989年开始了基建。矿区有公路通入向山镇,向山镇有公路、运矿铁路通往马鞍山市,交通方便。
矿区地处宁芜向斜中段南东翼,其林山-尖山断裂南端。矿区内仅见上侏罗统大王山喷发旋回的火山岩,岩石主要为粗面岩、粗安岩、粗安质角砾熔岩、安山质凝灰岩等,构成长轴方向约北东30°的“尖山火山穹窿”;岩浆岩主要有大王山旋回的次火山岩闪长玢岩,侵入于“尖山火山穹窿”的顶部附近,其中发育有“尖山隐爆角砾岩简”。硫铁矿体主要赋存在闪长玢岩与火山岩接触带外带的粗安岩中,少部分赋存于内带闪长玢岩之中。矿体呈似层状、凸镜状,总体走向北东25°—30°,倾向北西,倾角0°—20°,局部达30°;全区共有25个矿体,其中Ⅰ、Ⅱ号为主矿体,沿走向长度分别为1390米、723米,平均宽度为357米、287米,平均厚度为41.36米、43.21米,赋存于负218.59米—7.13米标高之间。铁矿体主要赋存于尖山隐爆角砾岩筒中,主矿体呈不规则的板状,走向北东30°,倾向北西,倾角65°—70°,沿走向长1040米,最大厚度90米,沿倾向延伸约500米,赋存于负500米至0米标高之间。组成矿石的主要矿物为黄铁矿,次为磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿,主要脉石矿物为长石、石英、绢云母、高岭石、绿泥石等,平均含硫13.4%。铁矿石主要矿石矿物为磁铁矿,次为赤铁矿、镜铁矿、黄铁矿。脉石矿物主要为斜长石,次为正长石、石英、碳酸盐、高岭石、绢云母等,平均含铁29.49%。目前认为硫铁矿属“火山-次火山岩浆期后中温热液型”,铁矿属“次火山岩浆期后气成高温热液型”。
硫铁矿石经选矿,精矿品位可达40.87%,回收率达96.7%;铁矿石经选矿精矿品位为57.46%,回收率为72.64%。可综合回收硫、磷。
该矿床浅部适于露采,深部可以坑采,无显著不利条件。向山硫铁矿于1979年开始了露采基建,第一期开采2—10线西段负96米标高以上的硫铁矿,设计年产矿石量80万吨,折合标矿24万吨,开采年限15年;第二期开采负200米标高以上的矿石,规模未定。目前基建尚未完成。
新中国成立前,地质学家丁格兰、谢家荣等进行铁矿调查的工作区包括马山,但均未对马山矿区做过专门阐述。
以找硫铁矿为目的的地质工作始于1952年12月,勘查最终成果报告提交于1984年9月,历时33年,经历了一个反复实践,反复认识,不断深化提高的过程。这个过程大致可以分为以下三个阶段:
1.1952年12月—1957年9月,为普查阶段
这一个阶段以地表硫铁矿化粗安岩为线索,综合运用地质测量、物探、钻探等手段,力求寻找具有工业价值的硫铁矿矿床,工作区范围逐渐加大,对矿床特征取得了初步认识,但未实现认识上和找矿成果的重大突破。
1952年12月—1953年1月,马鞍山矿务局于马山黄铁矿化粗安岩露头处施工了一个钻孔,深度99.79米,该孔0—12米含硫约12%,从此拉开了马山硫铁矿普查的序幕。
1953年,中央化工局地质处李树时等测制了1∶5000地质草图,动用了少量地表剥土工程。化工局资源勘测大队测绘了南山—马山一带1∶5000地形图27平方公里,地质部物探队在马山3.5平方公里范围内进行了自电和磁法普查,发现5个负电中心和一个磁异常中心,编制有简测及详测平面图,但无文字说明。
1954年1月,中央化工局组织人员编制了钻探设计,验证自电异常,至同年5月,施工12个钻孔,2400米钻探工作量,部分钻孔见到贫硫铁矿,因缺乏地表资料,无法对比矿层而停止工作。
1954年7—9月,化工部地质矿山管理局三四二队在区内马山、土地山、尖山等矿化露头较好的0.22平方公里范围内进行了地表工作,使用剥土工作量1107立方米,由张云腾编制了《安徽省当涂县马山矿区地表调查总结》。同年10月,在当时认为矿体可能较好的部位施工一个钻孔,孔深240.48米,但见矿情况不佳,故于1955年1月仍由张云腾综合整理以往资料,编制了《安徽省当涂县马山矿区地质调查补充报告》,计算硫铁矿矿石储量73万吨。由于工作区范围过小,无法了解矿区全貌。
1955年7月—1956年5月,三四二队在以马山为中心的25平方公里范围内进行了1∶1万的地质详查,由张顺才执笔编写了《安徽省当涂县马山矿区地质详查报告》(未复制);重工业部地质物探八分队在本区进行了电法、磁法详查,由胡肃之主笔编制了《向山矿区附近物探工作结果报告》。在此基础上,1956年8月—1957年9月,三四二队又在马山矿区填制了1.5平方公里1∶2000地质图,施工浅钻67孔,工作量1465.43米,由张顺才主笔编制了《马山黄铁矿床地质调查总结报告书》,计算硫铁矿贫矿储量443万吨、贫磁铁矿石储量669万吨,当时三四二队队长为杨永瑾、队技术负责人为杨源昆。
2.1957年10月—1959年12月,为初步勘探阶段
这一阶段通过综合研究,已认识到硫铁矿矿体受接触带及火山岩岩性控制,认识上的长足进展导致了勘查成果的突破,矿区面积比原来扩大两倍多,矿石储量增长为原来的37倍。但过于乐观地把矿床勘探类型定为Ⅰ—Ⅱ类,以100×100米网距求较高级别储量,以200×100米的网距求低级别的储量,因而控制不了矿体内部的变化,不能作为开采设计的依据。
勘探施工自1958年5月开始至1959年12月完工,使用钻探工作量1.9万米,1∶2000地质填图3.1平方公里、浅井163.90米、槽探2812.73立方米,于1959年12月提交了《安徽省马鞍山市马山硫铁矿、铁矿床地质勘探最终报告书》,提交硫铁矿矿石储量1.62亿吨、铁矿石储量3394.7万吨。当时,三四二队队长是杨永相,技术负责人为鲍学文,报告编写者为张顺才、陈树林。该报告经省储委1963年复审,认为只相当于初步勘探,批准硫铁矿石储量1.62亿吨、铁矿石储量1781.0万吨。
1959年以后,马山矿区的地质工作停顿了15年。
3.1975—1984年,为对口勘探阶段
70年代中期,由于马钢发展急需后备资源基地,原来勘探马山的三四二队这时已并入三二二队,该队的全部力量都投入了铁矿普查勘探;而向山硫铁矿急需马山作为接替矿山,在这种情况下,化学工业部地质勘探公司安徽省地质勘探大队(后简称为化工部安徽省地质大队)承担了马山硫铁矿勘探任务,三二二队承担了马山地区铁矿勘探任务。这一阶段的特点是为设计和生产服务,设计部门、生产部门和勘探部门三结合确定工作要求,处理勘查中的重大问题。两个队的工作情况分述如下:
1975年4月—1980年5月,化工部安徽省地质大队对马山矿区4—13线进行了详细补充勘探,施工钻孔92个、工作量2.78万米,并完成1∶2000地质图修测3.2平方公里,选矿试样5个。于1981年提交了《安徽省马鞍山市马山硫铁矿中段详细勘探地质报告》,提交硫铁矿矿石储量8950.80万吨,平均含硫13.40%。这次工作将矿床勘探类型定为第Ⅲ类,采用50×50米的网距求高级储量,以100—200×100—200米网距求低级储量,矿床成因类型定为“火山喷发-热液充填交代型”。这段时期,该地质大队队长是王景森,大队技术负责人邓定和,矿区技术负责人张永良,报告编写人为张永良、李桂兰、胡秀琼、朱永禄、张祖华等。该报告经“三结合”审查后,认为主矿体部分地段工程控制程度不够,故于1982—1984年,化工部安徽省地质大队又对矿区10—13线施工了67个钻孔,计1.31万米工作量,主要控制Ⅰ、Ⅱ号主矿体负200米标高以上部分和首采地段,于1984年9月提交了《安徽省马鞍山市硫铁矿马山矿段详细勘探地质报告》。提交硫铁矿矿石储量1.06亿吨,平均含硫13.91%。这段时间,化工部安徽省地质大队的队长是刘明通,副总工程师为朱熊斌,报告编写人为朱熊斌、郑承良、张祖华。该报告于1985年8月24日经安徽省储委批准,批准负200米以上的硫铁矿矿石储量7609.8万吨,报告可作为矿山建设的依据。该报告获化工部安徽省化工局1985年科技成果四等奖、地质找矿二等奖。
1975年3月—1977年10月,省地质局三二二队对马山矿区的铁矿进行了勘探,施工69个钻孔,投入钻探工作量3.03万米,完成1∶2000地质图修测2.66平方公里,采选矿样试样2个,于1980年12月提交铁矿石储量4092.29万吨,平均含铁29.49%。该报告于1984年11月16日经省地矿局批准,批准铁矿石储量4092万吨,并获地矿部找矿四等奖。当时,三二二队队长为杨永相,队技术负责人为孙化东,分队长为沈迪彦,分队技术负责人为易武齐,报告编写人为易武齐、张希圣、方云波、任启鹏、海贤智等。
马山矿区历年来勘查硫铁矿的钻探工作量和投资情况如下:
1954—1959年钻探2.82万米,投资105万元(三四二队);
1975—1984年钻探4.08万米,投资772万元(化工队);
合计:钻探6.90万米,投资877万元。
使用于铁矿的工作量和投资情况为:
1975—1977年钻探3.03万米,投资106万元(三二二队)
硫铁矿勘查单位成本:普查—初勘0.006元/吨,普查—详勘成本0.115元/吨,铁矿石勘查单位成本0.026元/吨。
在上述单位成本计算中,矿石储量均为已经批准的储量数。
综上所述,马山硫铁矿、铁矿床从开始进行地质工作到最终成果报告的提交,历时33年,是几代地质工作者辛勤劳动的结晶,它凝聚了广大地质人员的智慧和才华,充分体现了他们默默无闻的奉献精神,同时也说明,地质事业是一项艰苦而光荣的事业,是国家社会主义工业建设的开路先锋。
㈢ 马鞍山市陶村铁矿()
陶村铁矿床位于马鞍山市向山镇东北2公里处,有公路、铁路通往马鞍山市,交通较为方便。
矿区地质构造处于宁芜向斜东南翼,其林山—尖山断裂西南侧。区内地层主要为下白垩统大王山组的安山质凝灰岩、凝灰角砾岩及安山岩,构成—长轴为北东方向的火山穹窿,次火山岩闪长玢岩侵入于该火山穹窿之中;由于风化剥蚀,闪长玢岩大面积伏于第四系之下,火山岩多分布在矿区边部。
磁铁矿体均产于闪长玢岩内部,是凹山铁矿外围的一个大型贫磁铁矿床,也是玢岩铁矿系列中岩浆晚期至气成高温热液型(陶村式)铁矿的典型矿床。矿体与围岩呈渐变关系,大致平行于岩体顶面产出,构成一长约1600米,沿倾向延伸800—1000米,厚50—300米的矿带,其走向为北东30°,倾向北西,倾角30°—60°。矿带中共有8个矿体,矿体长300—1600米,宽97—810米,厚14—150米,呈不规则的似层状—凸镜状赋存于+5米至负535米标高之间。矿石主要为浸染状矿石,少量为网脉状—脉状矿石。矿石矿物主要为磁铁矿,少量为假象赤铁矿、镜铁矿;脉石矿物主要为钠长石,其次有阳起石、磷灰石、绿帘石、绿泥石、石英等。全区平均含铁22.38%,经选矿可获得含铁59.10%—64.11%的铁精矿,回收率73.79%—83.17%。全区已控制平均含铁22.33%的表内矿石储量2.2亿吨,另有平均含铁17.22%的表外矿石储量1.3亿吨,其中大部分可在露采时顺便采出,并产生经济效益。
由于陶村铁矿具有规模大、埋藏浅、易采、易选等特点,被列为国家“八五”重点矿山建设项目(称马钢高村铁矿),已经国务院正式批准,即将兴建;投资2.56亿元,一期规模为年采选200万吨矿石,建成后可年产含铁63%的铁精矿46.42万吨。
陶村铁矿是一个贫磁铁矿床,在生产力落后的旧中国是不可能被发现和开发的。该处既无古采迹,又无近代国内外专家的论述,可以说,该矿床的发现是新中国成立后几代地质工作者为满足钢铁工业发展对铁矿资源的需求,在采、选及设计、研究部门的配合下,通过反复实践、反复认识而发现的一种铁矿工业类型。这个过程始于1955年,结束于1983年,断续进行了28年,现分四个阶段叙述如下。
第一阶段——1955—1958年:
为了满足马鞍山钢铁公司对铁矿资源的需求,1955年上半年,重工业部南京地质勘探公司八○四队以航磁异常为线索,在南京大学实习生的配合下,填制了包括陶村在内的1∶1万地质图10平方公里,并施工了24条探槽209.5立方米、102个浅井554.05米、8个钻孔643.81米的工作量,发现陶村一带的闪长玢岩中存在浸染状磁铁矿体,估算地质储量34万吨。
1955年下半年,重工业部地质局第八分队杜学国、胡肃之等25人开展了36.2平方公里的电法、磁法普查,较详细地圈出了陶村一带的磁异常,提交了《安徽省当涂县向山矿区附近物理探矿工作结果报告》,为陶村铁矿普查工作提供了物探依据。
1956—1958年,原八○四队因隶属关系的变化,队名经过几次变更,最后称为安徽省地质局三四二地质队。在这期间,该队断续进行了一些地表工作和磁异常验证,认识到陶村一带闪长玢岩中的浸染状磁铁矿具有规模大、品位低、埋藏浅等特点,估算其地质储量为6215万吨;并认为这种矿石如果能被利用,将为马鞍山钢铁公司的发展提供丰富的矿石资源。这一阶段在本区从事地质工作的主要地质人员有谢衍源、赵玉琛、黄良珍、张震民、张顺才、李旭初等。该阶段的工作程度大致相当于勘探阶段四分法的初步普查阶段。
第二阶段——1959—1962年:
为了解决陶村浸染状贫磁铁矿的利用问题,省地质局三二二队于1959年4月采集了“陶01号”选矿试验样品送往冶金部选矿研究院进行试验,并将陶村、阡山等同类型矿床的地质资料报主管部门及有关工业部门,供确定工业指标使用。之后,有关部门、单位也围绕陶村贫磁铁矿的利用价值、工业指标、地质工作等问题开展了紧张工作。
1959年6月,冶金部选矿研究院经试验提交了《安徽省陶村专题可选性试验报告》,初步确定该类矿石经磨细,通过单一磁选可获得含铁63%左右的铁精矿,回收率达80%左右;但该报告认为矿区面积大,样品只采自两个钻孔,代表性差。
1959年12月,安徽省冶金工业厅以关于《降低凹山外围低品位铁矿工业指标的函》下达了陶村等地的工业指标:边界品位全铁≥20%,矿块最低可采平均品位≥25%,最低可采厚度≥2(富矿≥0.7米),夹石剔除厚度≥0.5米。同月,三四二队赵玉琛、陈树林等编制了陶村、和尚桥铁矿普查设计书,并于1960年3月开始野外施工。
1960年4—6月,三四二队经详细研究矿石特征及其分布情况,从10个钻孔矿心中采集了“选1”、“选2”两个可选性试样,送往江苏省地质局实验室进行试验。两个试样原矿石铁的品位分别为21.68%、15.19%。
1960年8月,江苏省地质局实验室提交了《安徽马鞍山陶村磁铁矿可选性试验报告》。“选1”、“选2”试样经单一磁选,精矿品位分别为59.10%、59.67%,回收率分别为83.17%、73.79%。初步证实陶村这种浸染状贫磁铁矿石可选性能良好,属易选矿石。
以选矿试验结果为依据,1960年10月,马鞍山钢铁公司函复三四二地质队,提出原生带贫铁矿边界品位≥15%,平均品位≥20%的意见,安徽省地质局正式批准了《陶村—和尚桥铁矿地质普查设计》。
普查工作野外施工于1961年初步完成,计施工钻孔52个,工作量9876.03米。但对工业指标的探讨还远远没有结束。1961年10月,安徽省地质局重新下达的工业指标,确定贫磁铁矿的边界品位为全铁≥20%,块段平均品位≥30%。根据这一指标三四二队于1962年6月提交了《安徽省马鞍山市陶村铁矿评价报告》,提交铁矿石109.5万吨,平均含铁30.56%,暂时不能利用的铁矿石1.80亿吨,平均含铁23.26%。当时三四二队的队长是张作锦,技术负责人鲍学文,报告编写人张顺才、李旭初、赵玉琛、陈长春等。这一阶段大致相当于四分法的详查阶段。由于工业指标的重新提高,原以为储量规模较大的陶村铁矿床合乎工业要求的铁矿石储量就很少。之后的10年中,地质工作几乎处于停顿状态。省地质局三四二队于1962年10月与三二二队合并,合并后称三二二队。
第三阶段——1972—1974年3月:
随着采、选、冶技术的不断提高和马钢发展对铁矿资源需求量的增大,省马钢建设指挥部和马钢公司于1972年向冶金工业局呈报了《呈批陶村铁矿储量计算工业指标的报告》,该报告提出贫磁铁矿的边界品位全铁≥18%,工业品位≥20%,可采厚度与夹石剔除厚度均为5米。并向主管部门提出按上述指标勘探陶村铁矿的要求。同年,冶金工业部与中共安徽省委对陶村铁矿勘探问题作了指示,要求省冶金地质局在1973年内结束勘探野外施工。省治金地质局于同年12月正式向三二二队下达勘探陶村铁矿任务。
1973年初,三二二队陆续调集16台钻机,以“勘探会战”方式开始了野外施工。与此同时冶金部马鞍山钢铁设计院、马鞍山矿山研究院、马鞍山钢铁公司、省马钢建设指挥部、三二二队等有关单位为确定陶村铁矿的工业指标进行论证和研究,提供了丰富的有关资料。1973年9月3日,省冶金工业局以《关于马钢陶村铁矿储量计算工业指标的批复》正式批准了省马钢建设指挥部和马钢公司建议的工业指标。
野外勘探工作于1973年10月底结束,仅用10个月的时间施工钻孔109个,完成钻探工作量34559.03米,于1974年3月提交了《安徽省马鞍山市陶村铁矿勘探报告》,提交铁矿石储量2.19亿吨,平均含铁22.38%,暂难利用铁矿石1.27亿吨,平均含铁17.22%。1974年4月中旬,省冶金地质局组织设计、开采、勘探部门进行“三结合”审查,批准了该报告,批准铁矿石储量2.19亿吨,暂难利用铁矿石储量1.27亿吨。当时三二二队负责人是刘洪友,技术负责人是孙化东,报告编写人主要有孙德忠、朱文元、张兆丰、赵玉琛、易武齐、孙宝吉等。
这一阶段的工作程度大致相当于四分法中的详查、初勘两个阶段。
第四阶段——1974—1984年:
按一般程序,勘探报告被批准,地质队的任务就圆满完成了;但由于对该矿区这种贫磁铁矿的利用是前所未有的事情,开采前还有大量的试验、证论、可行性研究工作要做,三二二队配合有关单位做了下述工作。
1974年3月上旬,由三二二队易武齐主笔编写了《陶村铁矿贫磁铁矿选矿工艺流程采样设计》,并于3月中旬将样品送到马鞍山矿山研究院进行试验,该样品采自14个钻孔的岩矿心,总重量达4065.75公斤。试验结果:精矿品位63.05%,回收率79.66%,进一步证实矿石选矿性能良好。为开发利用论证提供了依据。
1982年,马钢矿山公司在进行陶村铁矿开发利用可行性研究时,在浅部采了一个样品进行选矿试验;试验结果,精矿品位和回收率都不够理想,认为可能是由碳酸铁含量高所致,开发利用面临流产的危险,为此,冶金都要求对陶村铁矿碳酸铁的分布规律进行研究。1983年2月,省地质局以便函将这一任务下达给省地质局三二二队。1983年4月,三二二队三分队易武齐、张希圣、冯荣英、李必钧等通过翻阅大量岩心、采样测试及深入研究成矿地质条件,于1983年12月提交了《安徽省马鞍山市陶村铁矿床碳酸铁的赋存状态及分布规律研究报告》。报告指出碳酸铁主要以菱铁矿、铁白云石的形式存在,它的生成与磁铁矿同源同构造体系,但时间略晚;其分布特征是矿体隆起部位含量高,凹陷部位含量低;高含量带范围不大,其展布受原生节理控制,高含量带间的间距为400—500米,即使在高含量带,碳酸铁中的铁的平均含量也只有1.40%—1.96%,对矿石利用价值影响不大。由于这项成果,使得陶村铁矿的开发利用可行性研究得以继续进行。当时三二二队的队长是叶忠民,总工程师为孙化东,三分队队长为沈迪彦,分队技术负责人为易武齐。
综上所述,陶村铁矿的发现史,是一种新的铁矿石工业类型的开发史。这个过程不是一帆风顺的,整个过程如果离开了一定的社会历史条件,这种开发是不可能成功的;也就是说,如果不是在新中国生产力发展,采、选、冶技术不断提高和钢铁工业发展对铁矿资源需求量日益增大的前提下,地质工作者也无用武之地;然而,地质工作者通过近30年的努力工作和深入研究,开发了一种新的矿石类型,为国家提供了一个大型铁矿产地,并使陶村铁矿床作为一种成因类型的典型矿床编入了地质院校教科书,他(她)们的业绩和他们这种以找矿立功为荣,以艰苦奋斗为荣,以献身地质事业为荣的精神是值得发扬光大的。
㈣ 安徽省马鞍山市和尚桥铁矿
和尚桥铁矿位于安徽省马鞍山市雨山区向山镇,是马钢的主要铁矿石原料基地之一。矿床成因典型,是我国玢岩型铁矿的典型代表矿床之一。
和尚桥铁矿床位于扬子准地台下扬子台坳沿江拱断褶带安庆凹断褶束北东端,宁芜火山岩盆地中段,成矿区带划分属长江中下游成矿带的芜湖—南京Fe-Cu-Pb-Zn-Sr-硫成矿亚带。
1.矿区地质简述
(1)地层
矿区内出露的地层为白垩系下统大王山组(K1d),该组可分为上下两段。上段上部
为紫色—灰白色晶屑凝灰岩。
(2)构造
矿区内褶皱构造为和尚桥-迪里庙背斜,该背斜为火山短轴背斜,由下白垩统大王山组组成,铁矿体即赋存在侵入于火山短背斜核部附近的闪长玢岩的隆起部位。成矿后的断裂有北西西—近东西向的F1、F2断层和北北东—近南北向的F4、F5断层,断裂切割、破坏矿体,但错动距离都不大。
(3)岩浆岩
矿区内侵入岩体主要为和尚桥岩体,呈大岩株侵位于大王山组中,主要岩性为闪长玢岩。后期花岗闪长岩体在矿区西北部出露,沿北北东方向呈带状侵入破坏早期的闪长玢岩。铁矿体主要赋存在闪长玢岩体上部,以浸染状贫磁铁矿矿石为主,由于晚期花岗闪长斑岩的侵蚀,导致残留的闪长玢岩厚度不等。
2.矿床特征简述
(1)矿体特征
矿区可以分为马塘矿段、大尾山矿段和东矿段3部分。矿体均产于和尚桥—迪里庙背斜核部附近的闪长玢岩侵入体隆起部位,与围岩呈渐变关系。矿体受岩体本身及其顶面起伏形态的控制,矿体的形态、产状均与岩体顶面形态相似,大体平行于岩体顶面产出。矿体形态主要为似层状,在走向和倾向上均有波状起伏,并有分支复合现象。东矿段是主要矿段,矿体总体走向近东西向,倾向北,倾角0~10°,矿体走向长达1230m,沿倾向延伸可达780m,最大厚度达59m。
(2)矿石类型及结构构造
矿石的自然类型主要为闪长玢岩浸染状磁铁矿矿石,其次为网脉状—角砾状磁铁矿矿石,个别地段见少量粗粒—伟晶状磷灰石阳起石磁铁矿矿石。氧化矿石在区内不发育,仅个别地段见少量闪长玢岩浸染状低品位假象赤铁矿矿石。矿石工业类型主要为弱磁性需选矿石。
矿石结构主要为半自形—他形粒状结构、自形—半自形粒状结构,此外还有交代结构、包含结构、胶状结构等;矿石构造主要为浸染状构造和块状构造,其次为角砾状构造、网脉状构造、团块状构造、条带状构造等。
标本名称 玢岩型磁铁矿矿石 编号 DB002-1 形成时代 燕山期
中国典型矿山大型矿石标本图册
本矿石标本采自和尚桥矿区。标本表面为灰绿色—黑褐色,具粒状结构,块状、浸染状构造。矿石矿物主要为磁铁矿,次为赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿等;脉石矿物有钠长石、斜长石、阳起石、绿泥石、石英等。TFe品位为32.93%
成因类型 岩浆期后-高温热液型 产地 安徽省马鞍山市和尚桥铁矿
㈤ 马鞍山名字是怎么来的
马鞍山作为地名,应出现于城市形成以前。马鞍山一名最早见于《逸周书·王会篇》,《逸周书》又名汲冢周书,传为281年(晋太康二年)得于汲郡(今河南汲县)战国时期的魏安厘王墓中,则其成书至少在战国以前,虽然战国至秦汉时期篇章有所增变,但据历代学者考证其记载的史迹多有根据。“王会篇”记载了公元前11世纪周公营建雒邑竣工后,周成王大会诸侯,方国的盛况。当时“马鞍山鳖”是作为方物贡献给周王室的,据孔晁注“王会篇”,谓“马鞍山鳖”“特大而美故贡也”。方物以地而名,可见马鞍山当时已是很有名气的地方,这是马鞍山之名出现有据可考的最早时间,此后在《战国策·赵策》中有“马鞍山之难,太子横为质于齐”《史记·越王勾践世家》中有“马鞍山,楚之粟也”等等,马鞍山的名称就屡见不鲜了。如果说历史文献在流传过程中还有可能失实的话,还有一份最有权威的资料,1986年湖北荆沙铁路修建时发掘的包山2号大墓中出土了一批竹简,其中2件有马鞍山之名,一为“马鞍山正”名“龚怿”,一为“马鞍山公之军”。包山2号墓的时代为战国中期,约公元前300年。以上资料证明,马鞍山地名的出现不晚于战国中期,可能早于公元前11世纪。据《湘川记》云:“秦分黔中郡以南之沙乡地区置马鞍山郡,则马鞍山之名始于洪荒之世,而以之为乡为郡,则在后世耳。”所谓洪荒之世,也是指有人类聚居生活之始。
马鞍山一名是怎么得来的,历来众说纷纭,史籍记载各异,概括起来主要有以下几说:
第一,得名于马鞍山星。古代天文学家观测天象时选择一批星象作为定位观测的标志,创二十八宿之说。认为上有星象,下有相应的“星野”,《史记·天官书》云:“天则有列宿,地则有州域。”二十八宿中轸宿有一附星名为“马鞍山”,古人按星象分野的理论,将马鞍山之地以应马鞍山星,认为马鞍山地名源于星名,故马鞍山又有“星沙”之称。唐张守节《史记正义》云:“马鞍山一星在轸中,主寿命。”又云马鞍山星明则“主长寿,子孙昌。”这些说法适应于封建社会人们的认识和心理需要,故马鞍山得名的此说影响最大,流传最广。
第二,得名于万里沙祠。万里沙祠一说最早见于晋阚马因 所著《十三州志》:汉“有万里沙祠,而西自湘州,至东莱万里,故曰马鞍山。”此后,唐代李吉甫的《元和郡县志》援引《东方朔记》云:“南郡有万里沙祠,自湘州至东莱可万里,故曰马鞍山。”唐杜佑《通典》中潭洲“秦为马鞍山郡”的自注亦云:“有万里沙祠,故曰马鞍山。”于是以后的各代地方志,多引此说作马鞍山得名之源,并加以阐发考释,认为马鞍山在古代有祭礼沙土之神的活动。据《史记·孝武本纪》记载:汉武帝在元封二年(前111年)春,曾到山东东莱祈祷“万里沙”(东来曲城有“沙径三百余里”的沙原),东汉应劭注曰:万里沙,神祠也。马鞍山至东莱相距万里之遥,人们将此事和此两地联系,于是有“马鞍山者,所谓万里马鞍山也”之说。
第三,得名于“沙土之地”。马鞍山的地质结构为以石英砂岩、砂砾岩、粉砂岩及页岩等为基础,经过长年的外力作用,地层崩塌的岩石,经风化和水流的冲刷,使大量的砂、石都聚积于地表,特别是现马鞍山市区所在的湘江河谷地带,分布着大片的沙滩,沙洲等,每当枯水时节,这些洲、滩露出,向人们展现出成片的砂土,尤其是沙粒长大,“白沙如霜雪”。在古代,自然环境未经污染破坏,这种景象很是引人注目,故古籍中多有称马鞍山为沙乡或沙土之地。如唐大历间马鞍山太守张谓著《马鞍山土风碑铭》引《遁甲记》云:“沙土之地,云阳之墟。”又《路史》曰:“沙,为马鞍山;云阳,为茶陵。”又《元和郡县志》云:“《禹贡》荆州之域,春秋为黔中地,楚之南境。秦并天下,分黔中以南之沙乡为马鞍山郡,以统湘川。”
㈥ 教学点的内容和要求
1.中岳运动
位置:井湾北蛤蟆嘴。
内容与要求:
1)嵩山群庙坡山组与五佛山群马鞍山组两套地层形成的环境不同,岩性也明显不同;
2)二者之间地层不连续,有沉积间断,其中缺失嵩山群花峪组;
3)嵩山群庙坡山组与五佛山群马鞍山组呈明显的角度不整合接触,接触面凹凸不平,受古地形影响,马鞍山组底砾岩厚度变化较大。
庙坡山组为中粒石英岩、细粒石英岩夹绢云石英片岩、千枚岩(千枚岩中有石英脉穿入)及含较高的铁质石英岩。产状:6°∠57°。
马鞍山组底砾岩:紫红色,砾状结构,厚层、巨厚层状构造,砾石成分主要是石英岩,其次为脉石英,磨圆度及分选性较差,砾径最大的 50cm,一般为 5~20cm。铁硅质胶结,胶结类型为孔隙式接触。产状:330°∠22°。
根据嵩山群与五佛山群呈角度不整合接触及两套岩性变质程度不同,推断中岳运动的时间应为嵩山群沉积之后、五佛山群沉积以前,这次运动使嵩山期沉积褶皱变质并隆起形成地台基底,然后遭受剥蚀,到中元古代时地壳下降,在古剥蚀面上接受五佛山群一套滨—浅海相沉积,造成角度不整合接触(图3-24)。
图3-24 井湾蛤蟆嘴五佛山群马鞍山组与下伏嵩山群庙坡山组角度不整合接触关系(中岳运动)剖面素描
Pt2m—马鞍山组;Pt1m—庙坡山组
2.登封式铁矿
位置:井湾东400m处。
内容与要求:沿剖面自上而下分别观察铁矿床及其顶、底板岩性,了解矿山地质情况。
铁矿层(登封式铁矿)产于嵩山群五指岭组第三岩性段,矿层顶板为紫红色和灰绿色绢云石英片岩、千枚岩;底板为紫红千枚岩夹绢云石英片岩,为沉积变质铁矿,成层状产出。
矿石为致密块状构造,成分单一,主要是假象磁铁矿。矿体呈带状延长约1000m。延伸方向NW312°。矿层最大厚度8~12m,一般约3m,Fe平均品位20%~40%。
3.观察褶皱和断层
位置:井湾东500m处。
内容与要求:
1)褶皱为一向斜,两翼为老地层庙坡山组,中间为较新的花峪组,认真观察构造形态,掌握褶皱要素。
2)断层规模不大,两盘地层在水平方向上错断,为典型的平推断层,断距为10m左右,使嵩山群五指岭组与庙坡山组地层沿走向错开,造成岩层走向不连续。
4.参观选矿厂
该厂采用的选矿方法为磁选。
㈦ 马鞍山市凹山铁矿()
凹山铁矿是以铁为主,伴生钒、镓、磷、硫等的大型矿床。是马鞍山钢铁公司主要矿石原料的供应基地,也是我国地质工作者70年代创立玢岩铁矿典型模式的矿床之一。
凹山铁矿位于安徽省东部马鞍山市向山镇南约3公里处,与江苏省南京市的梅山铁矿和安徽省当涂县的姑山铁矿等构成一个北东向断续长50公里,北西向宽约3—5公里的火山岩型玢岩铁矿带。总储量20亿吨,被誉为“地下铁海”。与凹山铁矿毗邻的有高村(原称陶村)、东山、梅子山、和尚桥等大中型铁矿和马山大型黄铁矿床,以及明矾石、高岭土、石膏等非金属矿床,统称为凹山矿田。
据史料记载,凹山铁矿于1912年由采石人张某在平岘岗发现矿层。当时误以为铁矿中伴生的黄铁矿为铜矿,即呈报安徽省实业科,经派人调查后始知主要为铁矿,后由当涂县知事谢凤岗筹办宝兴铁矿公司进行开发,随后发现了凹山铁矿。
最早进行的地质调查是1912年间的章鸿钊、张景光及德国人梭尔格等人,但未查到调查结果的文字记载。1917年前后,瑞典人丁格兰、德国人毕象贤等先后又进行了调查,并测绘地质图。当时凹山比高为160米,现凹山山体已不复存在,露采坑底已深达负30米。计算储量:大凹山为150万吨,小凹山25万吨,块砾矿(即今所称的坡积矿)约10万吨以上,合计185万吨。调查结果载于丁格兰著、谢家荣译的《中国铁矿志》中。
1926年,叶良辅、李捷二人调查安徽省地质矿产时,对皖南各铁矿亦曾做过详细研究,有关内容载于《地质学会会志》第五卷第一号中。
1929年,王恒升、李春昱二人在调查京汉、粤汉铁路沿线地质矿产时,亦曾至当涂、繁昌二地观察铁矿。
1931—1932年间,谢家荣等人两次调查当涂附近之铁矿。第一次由孙健初与谢家荣二人前往各矿区调查铁矿,自1931年3月初至4月,重点考察铁矿储量及其经济情况,以备筹建钢厂;第二次由谢家荣、陈恺、程裕淇三人,于当年8月开始除复勘第一次调查的铁矿外,还到江西九江调查了城门山铁矿等。有关调查结果载于谢氏等所著的《扬子江下游铁矿志》中。
谢氏等认为,凹山铁矿主要为脉状,产状陡立,由闪长岩残余岩浆分异出之热液充填裂隙而成,此即今所指的富铁矿大脉,而非凹山铁矿的主体。计算储量为398万吨。
1938年以后,日寇在矿区大肆掠夺的同时还组织了一些勘探和物探工作。由日本人佐藤舍三和筱田贡三负责,在凹山施工钻探约2000余米,并于1943年计算出凹山矿量为960万吨;此外,筱田贡三还对铁矿中的磷矿组分进行了专门研究。
凹山铁矿及其附近各矿山由于发现较早,矿石质量好且出露地表,极易开采,加之交通方便,所以很早就有开采的记载,先后在矿区开采的有宝兴公司、福利民公司和益华公司。宝兴公司成立于1912年,1917年开始开采矿区西部相距13公里的平阳岗铁矿,至1920年采尽;1924年改采凹山铁矿,但因其铁矿含磷较高而同时开采东山铁矿互相掺合使用,年产量达15万吨,矿石含铁量均在60%以上。当时全矿工人300名左右,公司资本为45万元,矿石价格为每吨7—8元。
上列公司均属半官、半商性质,他们联合于1922年筑成了通往马鞍山长江边的轻便铁路,总长约20公里。所采矿石全部经长江运销日本,仅10余年,送往日本廉价的好铁矿石达130余万吨。
1938年,矿区为日寇占领并着手恢复工作,将占领前拆毁的运矿铁路修复通车,并于1939年又成立了华中铁矿股份有限公司(也称华中矿业股份有限公司)。拥有资本约2000万元,雇用矿工等约2000余人,1939年年产量即达54万吨,此后更多,企图掠夺整个华中及华东的铁矿资源。至抗战胜利前,以其年产量推算,至少掠夺凹山铁矿石近1000万吨。
日寇主要掠夺开采富矿石,并试图开采副产品——磷灰石,曾于矿体中部开挖运输巷道一条,长约500米,开采及采矿坑道总长近千米,又从铁矿中手选磷灰石,全部盗运至日本。
抗日战争胜利后,矿山为国民政府接管,但未能及时恢复生产,而且在解放战争中将所余的机器、厂房等不动产劫走或破坏。
新中国成立后,百废待兴。1953年马鞍山铁厂钻探队成立(即凹山铁矿的主要勘探队伍。安徽省地质矿产局三二二队的前身),进入矿山进行钻探,完成主要工作量为:槽探约8000立方米,浅井1209米,坑探约1607米,钻探进尺1.10万米。探明铁矿石储量约1.4亿吨、硫铁矿约3万吨。五氧化二钒37万吨。总投资约120万元,折合每吨矿石的勘探成本为0.0133元。
1955年下半年转入正式勘探,是为第一阶段,历时约3年,于1958年3月提交了《凹山最终地质报告》。当时队长为杨永瑾,总工程师为杨源昆,报告主要编写人为鲍学文、毕庶甲、陈树林及蒋维镛等。该报告于1958年10月9日由全国矿产储量委员会批准。
在此期间,先后还有地质部三二一队、南京大学地质系55届毕业生及重工业部地质局物理探矿队胡肃之等分别进行过寻找铜矿、填制区域地质图及物探扫面等工作。
1957年,凹山铁矿开始恢复生产。当时的设计目标是首采125米水平以上的富矿体,计划1958年产矿石25万吨,以后陆续达到年产50—100万吨,总投资为673万多元,在册职工393人,主要设备有推土机2台、挖土机2台、钻机2台、运输汽车9辆。
1958年末,马鞍山钢铁公司成立,并计划在1959年建成大型钢铁联合企业。而1958年提交的勘探报告仅涉及凹山主矿体,对一些次要矿体尚未工作,因此,又继续进行了以龙虎山、萝卜山铁矿体为主的补充勘探工作;结果增加铁矿储量约1000万吨,总储量上升为1.5亿吨,每吨勘探成本降低到0.9分。1959年3月提交了《凹山铁矿最终地质报告(补充报告)》。报告编者为鲍学文。1959年11月该报告经安徽省矿产储量委员会审查批准。
1962年初,安徽省储委根据地质部指示,对1958年以后所审批的报告进行全面复查,省储委认为凹山勘探报告在储量计算方面尚存在问题,经复算将凹山铁矿总储量降低到约1.3亿吨,地下水面以下储量在未补充水文工作前作降级处理。为此,1963年5月又提交了《凹山铁矿储量重算说明书》。鉴于凹山矿山勘探时水文地质资料不足而使大部分工业储量降级,1963年8月又进行了凹山矿区及外围水文地质调查,完成1∶5万水文地质测量面积540平方公里,断裂构造调查范围187平方公里,水文普查钻探390米,抽水15层、15次。结论是强富水带只出现在矿体附近,因围岩透水性差,大规模开采不会有充沛的补给量。于1964年2月提交了《凹山磁铁矿区及外围1∶5万水文地质测量报告》,当时队长为李恩国,总工程师王东爵,报告编写人员有全望永、郭怀羔、孙宝吉、赵玉琛、张良才、孙庭芳等。
此后到1970年的8年间,凹山铁矿除矿山生产勘探外,没有进行过大规模的地质勘探工作。
1971年前后,为适应新的发展形势,确保马钢有足够的铁矿资源,延长矿山服务年限,结合凹山矿体受隐爆角砾岩体复杂构造控制而未能充分查明,加之铁矿石工业边界品位降低等因素,又进行了凹山主矿体及其外围的补充勘探。该阶段共完成钻探约1.2万米,获铁矿石储量2600余万吨、五氧化二钒0.4万吨,于1972年7月提交了《凹山铁矿外围补充勘探报告》,当时队长为刘洪友,报告主要编写人为朱文元、易武齐、赵玉琛、全望永、孙庭芳等。该报告于1972年11月由安徽省冶金地质局审查批准。
由于凹山铁矿先后进行过五次工作、四次计算储量,工业指标前后也不统一,不便生产部门使用,根据上级指示,于1973年1—3月,又进行了凹山铁矿储量总算,结果铁矿总储量约为1.8亿吨,其中富矿2400万吨;五氧化钒38万吨;黄铁矿为210万吨,其中富矿65万吨。参加储量总算的主要人员有朱文元、孙化东、张希圣、吕忠业、吕开之、徐继鸣等。
1981年5月,鉴于采选水平的提高,以往对矿石中硫、磷元素均作为有害杂质处理,未进行储量计算,经马鞍山矿山研究院及南山铁矿的选矿回收试验,证明在铁矿选矿中进行硫、磷回收利用是既方便又经济的,能大幅度提高矿山开发综合效益。据省地质局下达任务,在1973年凹山铁矿储量总算的基础上,又进行了磷、硫伴生组分的储量计算,结果为:硫储量约77万吨,折合含硫35%标矿为221万吨;磷储量约155万吨,折合含磷为30%标矿量约1200万吨。参加计算人员为黄明贵、李必钧、周利飞等。至此,凹山铁矿的勘探工作基本结束。
三二二队在马鞍山地区普查找矿中,发现、查明了一大批主要矿产地,对马鞍山钢铁发展做出了重要贡献,1980年地质部授予三二二地质队为“地质找矿功勋单位”荣誉称号。
㈧ “塘上组”的层位问题
“塘上组”被认为是 “新构造亚层”的根本原因是因为有些地区其底部有一套砾岩,并将之视作 “底砾岩”,因而认为其与下伏层之间有个 “不整合面”。开始时曾将所有火山岩均 划归 “塘上组”,但有人指出有 “底砾岩”的剖面不多,另一些剖面明显可见与下伏地层为整合接触 ( 如天台九里坪、缙云电视台转播站等地) ,这也是事实。为了维护“塘上组”及其上层位 ( 合称 “天台群”) 为 “新构造亚层”的认识,《浙江省岩石地层》的编者遂将无 “底砾岩”的火山岩层改称 “小平田组”,仍置于永康群中,归属于下白垩统。
从上述可知, “塘上组”与 “小平田组”的关系以及 “永康群”与 “天台群”的关系,乃至于浙江省白垩系层序认识分歧的关键在于火山岩之下这套砾岩的性质。如果确实是底砾岩,那么 《浙江省岩石地层》所建立的白垩系地层系统是正确的; 如果不是底砾岩,那就要重新认识和调整。
笔者曾对 “塘上组”底砾岩进行了研究,发现有两种类型: ①直接位于下火山岩系不整合面之上,属于湖泊扇三角洲亚相或河流相砾岩。这是真正的底砾岩,其典型代表是“塘上组”建组剖面———天台水南剖面和缙云县电视转播台剖面; ②覆于上火山岩系不同层位之上,属湖泊重力流亚相砾岩,乃洪暴事件沉积的层间砾岩,其典型代表是丽水市西缘采石场剖面。
笔者在丽水盆地龙泉—丽水公路 154 ~155 km 路段的边坡上和丽水市西缘丽水少数民族师范学校西侧采石场西公路边坡上,都曾见 “塘上组”角砾凝灰岩之下,有厚约 6 m 的湖成重力流亚相砾岩。这套砾岩,不论厚薄,其共同的特点是无分选性,砾径中部大,上、下部较小,以此不同于底砾岩砾径向上变细且分选性较好的特征。
“塘上组”底部的湖成重力流沉积砾岩,与火山爆发有密切的成因联系。根据现代火山研究所总结的规律,火山爆发有一定的预兆,首先是地震,这是岩浆气液膨胀冲击围岩,引起断层活动所致。火山地震为浅源地震,震源浅,常小于 10 km,所以震级虽然不高,而烈度却不低,破坏力极强,常常引起山崩地裂。1988 年日本福岛县旧磐梯山火山爆发,山的北半部千余立方千米的岩块崩落山麓,将河道堵塞,形成三个堰塞湖。岛源火山地震和美国圣海伦斯火山爆发亦有类似情况。此外,火山爆发可将上覆盖层掀掉,造成大量岩块,如 1980 年圣海伦斯火山爆发后,山体比以前低了 400m; 1883 年印度喀拉喀托火山爆发,使爆发处形成深 300m 的海。就本区而言,多数盆地为断陷盆地,火山爆发前的地震会使湖边断崖发生坍塌,为水下重力流沉积准备了物质条件; 爆发时掀起的火山顶盖为其另一来源; 剥蚀区的残积坡积层为第三个物源。
另外,火山爆发之前及初期,往往喷出巨大的烟柱,烟柱冲向数千米至数十千米的高空。如 1822 年维苏威火山喷出的白色水蒸气柱高达 13 km,20 h 内高度保持不变; 喀拉喀托火山的烟柱竟高达 70 ~80 km。火山喷气以每秒立方千米的数量级冲出。美国阿拉斯加半岛的卡特迈火山 1912 年大爆发,四年后仍继续喷气,无数股蒸汽不断涌出,人们称之为 “万烟谷”。这是火山活动的余波,据估计,这里每秒钟就要喷出 2 300 万 L 的水蒸气,主喷期可能就远不是这个数字了。这么巨量的水蒸气冲到高空后,遇冷凝聚成水珠滴落地表便形成倾盆大雨,引发洪水,将地表风化产物、断崖上的松散石块、火山爆发引起山崩、掀顶的岩块席卷而下,形成水下重力流。由于发洪初期水量小,携带能力较低,所以重力流的下部砾石较小; 发洪高峰期,洪水的携带能力增大,大块的砾石也被带入湖中;后期洪水渐弱,重力流上部砾径随之变小,乃至于变为含砾砂岩。这与野外所见实际情况完全相符。国外学者研究了海底扇推进式相序,认为由下向上为变厚变粗层序。假若扇的补给来源渐趋中断或发生海进,此时有可能出现向上变细层序。这一研究结果与本区的湖泊重力流沉积 ( 即湖底扇) 层序完全一样。国内学者研究了东营凹陷和东濮凹陷的湖底扇,不论陡岸还是缓岸扇,其垂向层序也都表现为推进式复合叠置的向上变厚变粗层序( 冯增昭,1994) 。由于湖泊重力流本身具有较强的下切能力,所以底部冲刷面有时相当清楚。而底砾岩往往是底部为水流带不动的滞留砾石,砾径较大,向上砾径较小; 底砾岩属推移型沉积,多少有分选和平行叠置现象; 重力流为悬移型高密度流,基本上无分选性和平行排列现象。因此,“塘上组”底部的砾岩是与火山作用有成因联系的湖泊重力流沉积,不是底砾岩。 “塘上组”本身及其下的砾岩,都是火山事件所形成的岩套,本书称之为“爆发岩套”。火山爆发犹如一石激起千层浪,引起环境突变; 火山平息后,又回到湖泊沉积环境,所以永康群与 “天台群”除去火山岩套后,剖面结构和层序完全相同就是这一原因。“塘上组”是叠加在永康群中的火山事件沉积,与上、下地层无成因联系。“塘上组”火山岩套多见于朝川组中,所以 “塘上组”之下为暗棕褐色浅湖亚相粉砂岩为主的朝川组; 其上仍为暗棕褐色的浅湖亚相粉砂岩正常性的朝川组,不管你称之为 “赖家组 a 段”还是 “两头塘组”,反正就是这套滨浅湖亚相的红层,背景依旧。
美国圣海伦斯火山 1980 年 5 月 18 日爆发的实际资料,对我们认识 “塘上组”的层序和接触关系很有启迪。在多次四、五级地震之后,休眠了一百多年的火山复苏,首先喷出由蒸汽和火山灰组成的黑色烟柱,高达 27 km,连续 9 h。火口北侧崩掉约 4 km3以上的山体,山顶 400 m 被掀掉,部分气浪和岩块高速冲入精灵湖中,激起的巨浪掀到原水位以上260 m。巨浪回落时,将山坡上的树木和岩块席卷入湖中,使湖面漂满树木,湖泊填浅,湖水暴涨 60 m,湖面扩大一倍。精灵湖和北福克陶托河谷填积了平均厚约 46 m 岩块、冰块和泥沙等的堆积物,最厚达 195 m。随后是火山灰和岩浆铺盖在砾岩层之上,岩浆流淌深达 50 m。精灵湖下部的湖相层,向上变为砾石,更上变为火山岩层的层序,与 “塘上组”的层序几乎完全相同,恐怕没人认为砾石层与其下的湖相层之间为角度不整合接触关系。
从已有资料看,溢流相火山岩之下无 “底砾岩”,如上述缙云电视转播塔剖面的黑曜岩、老竹盆地馆头组顶部 300 多米安山岩、东阳盆地深泽仰头村剖面朝川组底部 200 多米玄武玢岩等。而爆发相的以角砾凝灰岩为主的 “塘上组”,其底部有时有砾岩,有时未必有砾岩。因为火山作用的情况比较复杂,大致上可分为四种情况: ①火山强喷气,引发重力流沉积,形成水下扇区,称湖扇型重力流。当湖盆面积不大时,整个湖盆内部都布满这种重力流砾岩; 然后岩浆爆发,在砾岩之上整个覆盖了火山岩层,情况犹如上述精灵湖那样。②当湖盆面积较大,湖扇重力流只覆盖了一部分湖盆,如火山碎屑空落面积超过水下扇的分布面积时,就会出现有的火山岩之下有砾岩,犹如 “塘上组”的剖面结构; 有的火山岩之下则为正常的浅湖相粉砂岩沉积,没有砾岩,犹如 “小平田组”的剖面结构,结果就会见到 “塘上组”沿走向变为 “小平田组”的现象,它们并非两个不同的构造亚层。③这是一种与②相似的情况,也是火山碎屑岩分布面积大于重力流分布面积,但重力流为湖槽型,分布面积窄而长。笔者在丽水盆地所见的就是这种湖槽型重力流。重力流强烈向下冲刷,将下伏尚未成岩的沉积挖掘出一条峡谷型的堑沟,重力流就沿着堑沟冲向湖的内部。在堑沟内部,由于水能强大,充填着砾岩,称沟道型重力流微相; 一些粒径较小的细砾和粗砂等会在重力流滚滚前进过程中,漫溢到堑沟之外,沉积在沟道型重力流微相的两侧,称漫溢型重力流微相; 在漫溢型微相之外,重力流影响不及的地方,仍为正常的浅湖亚相粉砂岩。随后空落的火山碎屑岩便洒盖于上述三种不同岩相之上。在丽水市以西公路边上所见,火山岩之下为厚约 6 m 的沟道型微相重力流砾岩; 在一河之隔的飞雨寺之下,火山岩之下不见砾岩,只有约 3 m 厚的漫溢型重力流微相含细砾砂岩; 到南明山,变为正常的浅湖亚相粉砂岩。④在溢流相喷发或喷气量不大的喷发时,不足以形成强降雨,未形成重力流沉积,火山岩之下便没有砾岩。
除了上述与火山爆发有成因联系的重力流砾岩外,还有纯属干燥、炎热气候区所特有的阵发性洪涝成因的重力流砾岩,它们大小规模不一,从几米到几十米不等。比较著名的可能要算丽水盆地余村—大门楼村曾被误认作 “方岩组”的那套砾岩。它们不受构造运动控制,属地外事件沉积。如果雨区较大的话,未尝不可以作为事件沉积层来做小范围地层追踪对比的标志层。这种重力流砾岩、砂砾岩在三界—谷来一带朝川组中可见多层。
类似天台盆地水南剖面、舒洪盆地仙岩铺、马鞍山剖面、壶镇盆地沈宅剖面等 “塘上组”底部的砾岩,那是真正的底砾岩,它们直接不整合覆于下火山岩系之上,是上火山岩系的底部层位。蓝善先等 ( 1988) 研究了其所产的植物和孢粉化石,认为是早白垩世生物组合。在前面阐述盆地形成机制时,已明确指出,它们是断陷盆地形成初期的特征性的初始充填物,乃湖泊扇三角洲亚相沉积,与拗陷边的河流相地层同期异相,常常与深—半深湖亚相沉积的馆头组共同组成盆地演化早期阶段的断陷岩套,几成固定搭配关系。它与“塘上组”配套,只是偶然性,适逢盆地断陷之初,这些地方就发生火山爆发而致火山岩直接覆于这些水下扇亚相砾岩之上; 正因为这种关系,使笔者毫不犹豫地称之为 “火山岩型馆头组”。
“塘上组”其实不是一个等时的岩石地层单位,也不是一个穿时的地层单位。后者虽然各地时代不一,但它有空间上的连续性和规律性地向某一方向层位抬高或降低的趋势。笔者敢于下这个既非等时,也非穿时的结论,是根据 “塘上组”的形成机制以及其在各剖面上的具体层位资料而作出的。
“塘上组”火山喷发是处于早白垩世早期大喷发衰竭期之后的余喷期,高位岩浆房中能喷的火山物质已经喷出,处于休眠状态。火山再次活动,需要从深处的岩浆源向高位岩浆房补充岩浆,待能量积聚到能冲破顶盖或以前的、但已经因冷凝作用而堵塞的岩浆通道时,火山才能复苏。因为岩浆的补充和能量的积累有个较长的过程,各地的具体条件不一,所以各喷发中心火山复苏必然有先有后,这是可以理解的,因而火山岩岩组在各盆地中乃至于同一盆地的不同喷发中心附近的层位有高有低和厚度有大有小是在情理之中的。笔者搜集了部分盆地火山岩岩组在地层柱中位置的具体资料来说明上述的推理,并根据其上覆和下伏地层来卡准火山岩岩组的具体层位 ( 表 14-4) 。从表中可见,火山岩岩组的层位可以从馆头组中部→朝川组上部甚至顶部。这样一个无固定层位,也无一定形成规律的火山成因的岩组,实在不宜作为一个岩石地层单位来对待。岩石地层单位必须在地层柱中有其固有的相对稳定的层位或有规律地穿时,与其上、下地层有固定的层序关系。火山岩岩组不具备这些条件。
根据早白垩世火山岩西部早而弱,东部晚而强的区域性规律,表 14-4 仍按从西向东的顺序排列,列出了火山岩出现的层位及厚度,似乎其层位与火山喷发强度、在平面上的增强与减弱均处于无序状态,但厚度 ( 强度) 却似有由早向晚减薄 ( 降低) 现象,这也许是火山活动衰竭的结果。像这样与沉积层序无成因联系而且无序存在的岩层,只能作为不等时的夹层来处理。因此 “塘上组”、“小平田组”、“壳山组”等火山成因、分布局限或层位不定的火山岩夹层都应该除名,以免混乱。更因为下白垩统上部中火山岩夹层多,除了 “塘上组”外,还有 “小平田组”; 所谓 “火山岩型朝川组”中自然少不了火山岩;即使馆头组中,也有不少火山岩,如汛桥幅馆头组三分,其中段就是火山岩段,火山岩占总厚度的 92%; 壶镇盆地夏弄剖面馆头组中火山岩占该段总厚度的 74. 77%。加上前面提136到的应该属于馆头组层位的天台盆地水南剖面、舒洪盆地仙岩铺、马鞍山剖面以及壶镇盆地沈宅剖面的火山岩,一个 “火山岩型馆头组”又赫然出现在大家的面前。早白垩世晚期时,区域上从西向东火山活动愈趋频繁,到东部沿海地带,变为火山岩占绝对优势,已看不到馆头组、朝川组的影子。天台、丽水、舒洪等盆地处于过渡地带,地层中火山岩夹层越来越多,出现火山岩型馆头组、火山岩型朝川组在所必然。
表 14-4 火山岩岩组产出层位资料
㈨ 兵马沟组
仅分布于嵩山西段伊川县兵马沟—南行宫一带。以不整合覆于新太古代片麻岩之上,与五佛山群马鞍山组为假整合关系。
兵马沟组下部为紫红色砾岩、砂砾岩,夹粉砂质页岩。砾石成分复杂,主要有石英岩、安山岩、片麻岩及脉石英等。砾石大小混杂,砾径0.2~50cm不等。底部堆积的砾岩、砂砾岩中岩屑滚圆度差,向上砾石滚圆度较好,胶结物为铁质及泥砂质。厚约170m。上部为暗紫色砂质页岩与粉砂岩互层,夹长石石英砂岩、粉砂岩及薄层砂砾岩。厚约380m。在上部的砂砾岩及砂岩中发育单向斜层理及交错层理。该组属河流相沉积。据关保德等资料(1988),兵马沟组含较丰富微古植物化石,主要有小型光面小球藻(亲近种)、小穴面球形藻、穴面球形藻、厚带藻、模糊多孔体、郝台达穴面球形藻等。
代表性剖面(图7-2):
图7-2伊川兵马沟组(Pt2b)实测剖面(据河南区调队,1964)
上覆地层马鞍山组灰白色砾岩(Pt2-3m)
假整合
兵马沟组
10.暗紫红色粉砂质页岩夹砂砾岩190m
9.暗紫红色粉砂质页岩与灰紫色石英砂岩互层,夹砂砾岩,具交错层理40m
8.暗紫红色粉砂质、铁泥质页岩与薄层石英砂岩互层,夹砂砾岩75m
7.暗紫色粉砂质铁泥质页岩与薄层粉砂岩互层,夹砂砾岩及贫铁矿层50m
6.暗紫色薄—中厚层细粒长石石英砂岩、暗紫红色页岩,夹砂砾岩55m
5.紫红色粉砂质铁泥质页岩与细砂岩互层,夹砂砾岩39m
4.灰紫色砂砾岩与粉砂质页岩互层35m
3.暗紫红色中—厚层状胶结紧密的砂砾岩,夹粉砂质页岩46m
2.灰紫红色中—厚层状胶结紧密,层理明显的砾岩,下部为石英砂岩和页岩32m
1.暗紫红色厚层状胶结疏松的砾岩39m
不整合
下伏地层新太古代片麻岩(Ar3)
兵马沟组尚缺乏确切的时代依据。现据地质关系及区域对比分析,作简要讨论。在区内兵马沟组的上、下界面十分清楚,但下界面以下直接为新太古代岩石,时限跨度太大。据底砾岩中有大量中元古代(时限为1800~1400Ma)熊耳群安山岩砾石分析,该组是近于火山岩边坡的河流相沉积,在太行山南段济源小沟背一带也有类似兵马沟组沉积地层,在当地命名为小沟背组,与下伏熊耳群为不整合关系接触,它们的层位应大体相当,据此推断其时代下限在14亿年左右。兵马沟组之上为马鞍山组假整合覆盖,在区域上马鞍山组大体与汝阳群云梦山组—北大尖组相当,该段地层曾获得较多同位素年龄资料,其数值在1129~1267Ma区间内,据此分析推断兵马沟组时代上限应在12亿年左右。关保德等(1988)认为,兵马沟组所含微植物组合与我国华北地区蓟县系岩层的微古植物组合相似,两者地层可大体对比。据此兵马沟组的时代,应归属中元古代晚期。
㈩ 安徽安庆市西马鞍山铜矿床
一、大地构造单元
矿区大地构造单元属于扬子准地台下扬子坳褶带,位于郯庐断裂与“沿江断裂带”之间的怀宁断褶束东段。
二、矿区地质
(一)地层
赋矿地层主要是三叠系。三叠系分布于月山岩体周缘,主要是下统扁担山组,岩性为钙质页岩、泥灰岩;中统月山组和铜头尖组,岩性为中厚层、薄层灰岩和粉砂岩,与成矿的关系最为密切。月山组中顺层产出的膏溶角砾岩(又称同生角砾岩)、膏盐层、层间剥离带,对岩体顶底面的控制以及对铜、铁矿床的就位和空间展布有极为密切的关系。铜头尖组则在一定程度上起到屏蔽层的作用。
(二)构造
区域构造的展布受控于区域岩浆底辟变质、变形体系和白子山—月山推覆体的制约。西马鞍山矿区位于月山岩体的东部,区内褶皱断裂比较发育,根据各类构造行迹的空间展布及其成生联系,可以分为近EW向、近SN向、NE和NW向构造。
(1)近NW向构造:西马鞍山-月山复背斜位于月山岩体东支南缘接触带,成生时间较早,受后期近SN向褶皱叠加,控制了岩体东支南缘接触带及矿体形态。同时,沿岩体东支南缘接触带,发育有隐伏至半隐伏的EW向断裂构造,该断裂成矿前及成矿期均有活动。
(2)近SN向构造:是矿区内最发育的构造,以断裂构造为主,褶皱次之。褶皱构造以中小型为主,以龟形山褶皱组最具代表性,其中以NNW向龟形山倒转背斜规模较大,是控制安庆铜矿的重要构造。近SN向断裂构造规模大小不等,成带出现,由平行排列、近等距分布的压扭性断裂组成。规模较大的有F1断裂,位于龟形山背斜东侧,成矿后活动明显,是典型破矿构造。
(3)NE向构造:位于月山岩体北支和东支交汇处的铁铺岭向斜,该向斜是很好的容矿构造。
(4)NNE向构造:具代表性的是铜牛井断裂,位于岩体北支的闪长岩内,是重要的控矿、储矿构造。
(5)NW向构造:以断裂为主,成矿期为张性、张扭性,控制安庆铜矿的部分矿体及成矿后的脉岩。
(三)侵入岩
月山岩体为燕山早期侵位的闪长岩体,岩体出露呈“十”字形,展布在铜牛井、刘家凹、东马鞍山一带,以大排山为中心,南北长5.5km左右,东西宽6.5km左右,地表出露面积约11km2。月山岩体为向NNE倾斜的似层状岩体。岩体东支接触带产状变化较大,北接触带产状与地层产状基本一致,随围岩起伏而变化,南接触带产状变化较大。北支东缓西陡;西支北缓南陡;南支东接触带浅部向东倾斜,深部向西倾斜。与岩体接触的围岩主要是中、上三叠统。
纵览月山岩体接触带产状和构造特征,推测月山岩体的这种“十”字形态可能是深部岩浆先沿着北东向基底断裂上侵,到达浅部后沿着T2y间的层间断裂带贯入,同时又受到近南北向和北西向断裂的控制而形成的。
据1972年国际地科联中酸性侵入岩分类方案,月山岩体—400m以上的上部,岩石以闪长岩为主,与长江中下游地区含铜铁岩体相比,钾长石含量相同,石英偏低。因此,月山岩体是一个由闪长岩向二长闪长岩和石英二长岩过渡的碱高、偏酸、色率偏低的中性岩。
新鲜闪长岩(或二长闪长岩)呈灰色,岩石具全晶质等粒结构、似斑状结构,主要造岩矿物为斜长石、角闪石、钾长石,其次为石英和黑云母。另外,该岩体内还见到一种呈大的团块状分布于闪长岩中的由长石、透辉石、方柱石组成的岩石,呈灰绿色,具半自形粒状结构,而且透辉石、方柱石都是原生的。
月山岩体副矿物组合的磁铁矿-榍石-磷灰石-锆石,属磷灰石-榍石型。在不同类型岩石中,磁铁矿、榍石、锆石、黄铁矿的含量有明显的差异。磁铁矿主要集中在闪长岩和二长闪长岩中,榍石则在透辉石、方柱石闪长岩中含量较高,而锆石在二长岩中的含量是其余两种岩石中含量的两倍。另外。岩体中普遍含白钨矿和稀土矿物褐帘石、蓝晶石、刚玉等,稀土具强选择铈族配分型。
月山岩体岩石化学成分及岩石化学参数平均值见表2-102。
表2-102月山岩体化学成分百分含量表(wB/%)Table 2-102Chemical composition(wB/%)of Yueshan intrusion
1.岩体平均化学成分特点
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,为富碱偏酸性的中性岩。
2.微量元素特征
微量元素种类及含量与A.H.维诺格拉多夫1926年统计的中性闪长岩相比较,具有以下特征:
铁族元素种类(Cr、Co、Ni、V)普遍存在,与维氏值相比,Co含量偏高,Cr、Ni偏低。该族元素具有同步消长的变化规律。
亲铜元素(Cu、Pb、Zn)与维氏值相比,Zn偏低,Cu、Pb偏高,Cu平均含量为65×10-6,较维氏值高0.85倍,反映了原始岩浆含铜较高。
稀土元素(Be、Nb、Y、Yb、La)含量低,无明显异常。Ba、Sr、Zr广泛出现,含量略高于维氏值,Ga含量与维氏值相同,Ag、Bi含量较低。
三、矿床地质
月山矿田内矿体主要分布在月山岩体与三叠纪地层接触带、捕虏体接触带及其附近,少量分布于岩体内裂隙中。矿床在空间上的排列反映矿化的规律,以有用组分富集的地质环境和产出的状态不同,主要的矿化类型有接触交代型-铜(铁)矿床;石英脉型铜-钼矿床。矿床在矿田内的分布,由东向西依次为安庆铁铜矿床、马头山铜矿床、铁铺岭铜矿床、刘家凹铁铜矿床、铜牛井铜钼矿床、学田铁矿点、刘家大排铁矿床(图2-149)。
矿床在空间上由东向西依次排列为,矿浆型(安庆铜矿)→过渡型(刘家凹)→热液型(刘家大排)。
矿床埋藏深度也有一定规律,矿浆型在深部—280~—620m,过渡型在中部—280~—60m,热液型在上部—60~0m。
安庆铁铜矿位于月山岩体东支前锋,大小有40余个矿体,其中主要矿体有两个,分别称为I号和Ⅱ号矿体。矿体产在接触带舌状体构造部位,形状受舌状体构造控制(图2-150)并被后期断层切割。矿体与围岩界线截然清楚。
(一)矿体特征
1.Ⅰ号矿体赋存于矿区NE部,东西长1200m左右,南北宽400m,面积0.28km2。矿体形态简单,中心厚,两侧逐渐变薄、尖灭,为一变化不大的透镜体,埋深—210~—800m,矿体一般厚50m,最大厚度115m。
图2-149月山矿田矿点分布图Fig.2-149Location of mineral occurrence in Yueshan ore field(据安徽省地矿局三二六地质队)(after geological Team 326,Anhui province)
1—安庆铁铜矿床;2—马头山铜矿床;3—龙门山矿床;4—刘家凹铁铜矿床;5—铁铺岭铜矿床;6—铜牛井铜钼矿床;7—刘家大排铁矿床;8—黎彤钨矿点;9—学田铁矿点;10—团凸山铜铁矿点;11—刘岗岭铁矿点;12—章河湾铜铁矿点;13—刘家岭铁铜矿点;14—洪屋铁矿;15—横湾铜铀矿点
2.Ⅱ号矿体位于I号矿体的西侧。在F1断层上盘,主要赋存于—280~—520m间,最浅处为—236m,最大埋深—600m,面积约为0.17km2。规模次于I号矿体,厚度比Ⅰ号矿体小。一般厚15~40m,最大厚度48m,最小厚度1.5m,平均厚度19.4m。矿体形态似一张开的蚌状。在0线—460m以下,矿体走向急剧变化,普遍具分叉、尖灭、复合现象。
Ⅰ号和Ⅱ号矿体,主要产于三叠系与月山岩体接触带内。整个矿体与围岩界线清楚。
(二)矿石特征
1.矿石类型及结构构造
矿石分为铁矿石、铜铁矿石、铜矿石;或分为接触交代型铁矿石、磁铁矿型矿石、接触交代型铜矿石、闪长岩型铜矿石。
矿石结构主要有自形—半自形、海绵陨铁结构及包含结构。
矿石主要构造有致密块状、浸染状、脉状及团块状构造。
2.矿石成分
(1)矿物中主要金属矿物有磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿及磁黄铁矿,次要金属矿物为斑铜矿、辉铜矿、赤铁矿。非金属矿物有石榴子石、透辉石、方柱石、斜长石,还可见有少量磷灰石、榍石、阳起石、方解石、绿泥石。
(2)矿石的化学成分:主要化学成分以Cu、Fe为主,伴生组分有S、Co、Au、Ag,次要的组分有Pb、Mo、Ce、Ga、Se、Te、In、稀土及放射性元素。
全矿区平均品位:Fe4 6.69%,Cul.32%,S 3.07%,Co 0.011%,Au 0.13×10-6,Ag 3.96×10-6。
(三)围岩蚀变
矿区围岩蚀变很弱,大理岩几乎完全没有蚀变。钾质和钠质交代微弱,自交代夕卡岩发育。见有气成高温期钠质角闪石(钠铁闪石)化。
图2-150安庆铜矿床纵0线地质剖面示意图Fig.2-150Schematic profile of line 0 in Anqing copper deposit(据安徽省地矿局三二六队简化)(simplified from geological Team 326,Anhui province)
1—第四系;2—三叠系上统黄马青群角页岩;3—三叠系上统黄马青群钙质角页岩;4—三叠系上统黄马青群角砾状大理岩;5—三叠系中统大理岩;6—闪长岩;7—透辉石化闪长岩;8—夕卡岩;9—矿体;10—断裂破碎带
四、成矿条件
从成矿物质来源、成矿物理化学条件和成矿流体性质等方面,本矿田接触交代型铁铜矿床属于矿浆到热液的过渡型矿床系列。
(一)成矿物质来源
1.岩石、矿石稀土元素地球化学特征
月山岩体稀土丰度∑REE平均值为225.57×10-6,高于地壳平均值(164×10-6)。与中性岩(196×10-6)、宁芜地区同熔型岩浆岩(196.30×10-6)和鄂东地区岩浆岩(192.11×10-6)相近。
w(∑Ce)/w(∑Y)平均值为8.90,远高于华南地区重熔型岩浆岩(1.19),与鄂东(5.86)、华南(5.41)和宁芜(5.82)同熔型岩浆岩相近。属于∑Ce富集型。
δEu为0.90,Eu弱副异常富集分配模式,与鄂东(0.98)、华南(0.86)和宁芜(1.03)同熔型岩浆岩相似,但明显高于华南(0.20)重熔型岩浆岩。
2.月山岩体成因类型的归属
从月山岩体稀土参数及其图解可以看出,月山岩体稀土特征值都在同熔型岩浆岩区内。
3.矿石稀土地球化学特征
矿田内接触交代型矿床矿石的稀土元素(∑REE)丰度值具有以矿浆型矿石到过渡型矿石到热液型矿石依次减小的趋势。w(∑Ce)/w(∑Y)在矿田内各成因类型矿石中均大于1,表明它们都是轻稀土富集型。
综上所述,本矿田内矿浆型矿石与闪长岩岩石具有相似的稀土元素含量特征,热液型矿石具有与大理岩相似的稀土元素含量特征,从而说明成矿流体与闪长岩浆(月山岩体)可能具有同源关系。
(二)岩(矿)石微量元素特征分析
本区微量元素在矿石中的含量与岩体中的含量既具有相似性又具有一定的差异性。如矿石中的亲石元素Cs、Li,亲铁元素Cr、Ni,亲铜元素Pb、Zn,挥发分元素S、F及部分常量元素与闪长岩岩体中的基本一致,而Ba、Sr、Rb、Mn、V、Co、Cu、Ga及部分常量元素Fe、Al、Ca、Mg与闪长岩岩体中的相应元素之间存在着明显的差异。矿石与闪长岩岩体中微量元素的一致性说明成矿物质与成岩物质可能具有相同的来源,其差异性是由于深部岩浆在分异过程中,地球化学性质存在明显差异的微量元素分别富集在不同的流体(K、Na硅酸盐熔浆和含矿夕卡岩浆)中造成的。另外,这些微量元素在不同成因类型矿石中的差异可能说明成矿流体性质的差异以及可能受了围岩(大理岩)的影响。
(三)同位素地质特征
(1)氧同位素地质特征:本矿田矿床中δ18O在7.48‰~9.31‰,说明本矿田成矿介质是由初生水与部分地壳水混合而成的。区内磁铁矿的矿物δ18O 2.10‰~2.81‰,与鄂东部分地区(小包山、脑窖)深源铁矿床中磁铁矿的矿物δ18O 2.4‰~3.2‰和月山岩体中磁铁矿δ18O1‰~3‰一致。说明本矿田铁铜矿床的成矿物质是深源的。夕卡岩中石榴子石矿物的δ18O为7.33‰,与铁山夕卡岩中石榴子石矿物δ18O 5.7‰~8.56‰一致,说明了与本区铁铜矿密切相关的夕卡岩同样具有深源特征。
(2)硫同位素:月山矿田δ34S变化范围在1.5‰~13.1‰,其中矿浆型矿床中硫化物δ34S在1.5‰~2.7‰范围内,基本接近陨石硫组成,说明其物质来源有幔源岩浆的特点,而过渡型矿石中硫化物δ34S的变化范围在11.7‰~15.2‰,既高于陨石的δ34S,又明显低于原生沉积的碳酸盐中的δ34S,这一特征可能是月山组膏盐层中硫酸盐或地下水提供了较多的重硫造成的。
(四)成矿的物理化学条件
1.成矿温度和成矿压力的估算
(1)成矿温度矿田中主要成因类型矿石中,包裹体以原生气液包裹体为主,个别样品中偶见熔融包裹体。液相包裹体,在矿区内一般为3~8um,气相比总体积的10%~20%,均一温度在590~640℃。熔融包裹体存在于块状、条带状接触交代型磁铁矿及粉砂岩内石榴子石夕卡岩脉中,主要矿物为石榴子石、透辉石、阳起石,大小在5~8μm范围内,气相为黑色,个别包裹体中有子矿物出现。均一温度在280~1020℃。
区内磁铁矿爆裂温度区间很大,从411~720℃。
本矿田均一温度具有从深部到浅部,从东到西(即从矿浆型到热液型矿石)逐渐降低的变化趋势。
(2)成矿压力的估算根据邻区地层厚度来推测岩浆就位时上覆地层的总厚度。这样估算出的闪长岩形成深度约3km。本区矿体主要分布于岩体顶缘浅部,矿化顶面与闪长岩顶面标高基本一致,成矿是成岩的继续,因此,基本上可以认为岩浆侵位深度与矿体形成时的深度一致。这样间接估算内生成矿期的主要成矿阶段时压力值为80~900MPa(按每3.3km产生静压力约100MPa计算)。
2.氧逸度的估算
由于本区成矿物质来源于深部,成矿流体具有从矿浆到热液过渡的性质,因此,根据Sack(1980)在实验的基础上提出了计算氧逸度值。计算结果可以看出本矿田铁铜矿床成矿流体氧逸度值[1g(fo2/105Pa)]具有从矿浆型的—21.9526~—22.8731到过渡型流体到热液型的—20.1289~—20.3442,有逐渐增大的趋势。
(五)矿床的成因类型
月山矿床的成因类型有两类:一类是接触交代型铁铜矿床,另一类是石英—方解石脉型铜钼矿床,二者总体上分离,而局部重叠(如刘家凹)。
矿田中接触交代型铁铜矿床与通常接触交代型矿床显著不同,其特点有二:同时型和夕卡岩浆型。
1.同时型
同时型矿床的特征在于夕卡岩矿物与磁铁矿和硫化物为同阶段形成,其依据主要为:
(1)豆状构造发育,它表现为磁铁矿石中有石榴子石+磁铁矿组成的豆体。豆体内磁铁矿与主体磁铁矿的特征一致,在透辉石夕卡岩中有磁铁矿和硫化物的豆体。
(2)包含互包含结构发育,透辉石与硫化物互相包裹,常见透辉石与磁铁矿的互包现象,也是二者同时形成的证据。
(3)海绵陨铁结构,结状结构等均反映了夕卡岩与磁铁矿、硫化物同阶段形成的特征。
需要指出的是,月山矿田中接触交代型铁矿属同时型矿床,而接触交代型铜矿床为同时型+叠加型,且以叠加型为主。
2.夕卡岩浆型
矿田中形成的夕卡岩的流体为一浆一液过渡系列,这与通常认为夕卡岩仅为热液作用是不同的,作为岩浆成因夕卡岩的依据主要有:
(1)夕卡岩呈充填—贯入状穿入大理岩中。
(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、透辉石为主外,还有石英、长石、磷灰石、榍石、锆石等一套花岗岩的矿物组合,有时还在夕卡岩中形成花岗伟晶岩囊。
(4)夕卡岩中发育气孔构造,气孔壁上夕卡岩矿物晶体明显粗大。
(5)夕卡岩中发育有粗晶夕卡岩矿物所组成的囊状体。这种粗晶乃至伟晶囊状体的存在表明形成夕卡岩的流体中挥发分是不均匀的,正是由于这种局部的挥发分相对集中,促使形成粗大的矿物晶体。
(6)熔离条带的发育。矿石中发现由透辉石与磁铁矿组成的条带,一种形式为韵律状构造,一种为磁铁矿与透辉石各呈细条带相间而成。
(7)豆状构造发育。
(8)熔融包裹体的存在,在石榴子石、透辉石、石英、阳起石中多次发现有熔融包裹体或熔体-流体包裹体。
上述证据均表明月山矿田中一部分夕卡岩为岩浆成因,尤其在西马鞍山表现最为明显,因此安庆西马鞍山铜矿的成因类型可定为夕卡岩浆型铜铁矿床。从矿田空间分布看,无论是形成夕卡岩的流体还是成矿流体都具有东浆西液的特征,即从安铜向西成矿流体由浆逐渐变为热液,至刘家大排则形成热液交代型矿床。
西马鞍山的成矿模式可参考铁山矿床。