大冶式铁矿床成矿模式
一、区域地质环境
构造位置:鄂东南褶皱带大冶陆内裂谷。
主要含矿地层:中二叠统茅口组和栖霞组；下三叠统大冶组；中下三叠统嘉陵江组；中三叠世濮阴组。
控矿侵入岩:应时正长斑岩、花岗闪长斑岩、应时正长闪长岩和闪长斑岩。
成矿时代:156 ~ 115 Ma。
构造部位:大冶地台褶皱冲断裂谷和金牛大陆边缘裂谷。
主要控矿构造:近东西向的NWW褶皱断裂和北北东向的交叉褶皱断裂；复杂接触区。
控矿沉积建造:浅滩-潮坪颗粒岩相、萨布哈-潮坪脱胶微晶灰岩白云岩、白云岩相和泻湖含石膏白云岩相。
围岩蚀变:矽卡岩化和角闪石化；蚀变越强，矿化越好，蚀变带越宽，矿化带越宽。
石化成分:二氧化硅:5.8% ~ 68%；K2O+Na2O:7.6%~9.5%。
岩体规模:大型岩体。
二、区域成矿地质特征
大冶铁矿几个典型矿床的成矿地质特征如下。
(1)铁山铁(铜)矿床
侵入岩:正长岩闪长岩、斑状应时正长岩玢岩或黑云母透辉石闪长岩。
围岩:大冶组和嘉陵江组。
成矿年龄:K-Ar年龄:金云母132 ~ 149 Ma。岩体的同位素年龄为148 ~ 165 Ma。
构造:呈“S”形或凹凸弯曲的接触带矿化最好。
围岩蚀变:矽卡岩化和磁铁矿化。
温压条件:岩体成岩温度为950 ~ 1030℃，矽卡岩成岩温度为580 ~ 640℃。磁铁矿的爆裂温度分为三组:700 ~ 800℃，475 ~ 630℃，330 ~ 450℃。成岩压力(55 ~ 71) × 106 Pa。
矿体形态:大矿体6个，小矿体26个。六个大型矿体呈不规则的透镜状、层状和囊状。
矿物组合:磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、斑铜矿和白铁矿。
(2)铜绿山铜(铁)矿床
侵入岩:浅边缘相为应时正长岩闪长玢岩；中浅过渡相为斑状应时正长岩闪长岩；中浅中央相为不等粒应时正长岩闪长岩。
围岩:下三叠统大冶组和下三叠统嘉陵江组碳酸盐岩地层。
成矿年龄:K-Ar年龄:金云母和矿石为98 ~ 145 Ma，黑云母为143 ~ 150 Ma等。
控矿构造:褶皱变形和褶皱叠加明显，断裂具有多期活动的特点；裂缝-接触裂缝带。
成矿条件:岩体成岩温度为956 ~ 1040℃；矽卡岩中的均一温度为473 ~ 740℃，磁铁矿中的最高爆炸温度为506℃，大多在340 ~ 460℃之间。
蚀变:从岩体到围岩:(1)钾碱带；(2)类绿岩岩石带；(3)内部矽卡岩化带；(4)矽卡岩带；(5)外矽卡岩化带；(6)类绿岩建造带；(7)泥泞地带。
矿石:褐铁矿赤铁矿、褐铁矿(赤铁矿)和磁铁矿。
(3)灵乡铁矿
侵入岩:闪长玢岩。
围岩:三叠系碳酸盐岩地层。
成岩年龄:195 ~ 137±5ma。
控矿构造:断裂构造发育部位、接触带附近、岩体顶缘。
矿体形态:透镜状、扁豆状、层状。
矿石:磁铁矿-赤铁矿。
(4)王宝山铁矿
侵入岩:闪长玢岩和应时闪长玢岩。
成矿年龄:673～1375Ma。
围岩蚀变:绿泥石化、硅化和碳酸盐化，其次是矽卡岩化、附睾体化和黄铁矿化。
构造位置:灵香群底部砾岩。
矿物:磁铁矿，赤铁矿，黄铁矿，偶尔菱铁矿。
三。铁山铁(铜)矿床地质特征
以湖北省黄石市铁山铁(铜)矿为大冶铁矿的典型代表，简要介绍了其地质特征。
(1)矿床概况
铁山铁(铜)矿床为大型铁矿床，铁资源储量16291.6万吨，平均品位TFe48.79%%和Cu0.629%%。伴生铜金属为672，947吨，伴生钴金属为365，438+0，434吨。
(2)矿区地质
铁山铁矿地质图如图6-2所示。
图6-2铁山铁矿地质图
1.地层
与矿化有关的地层为下三叠统大冶组灰岩和白云石灰岩。第三岩性段主要为薄层微晶灰岩，含泥质条带；第四岩性段为厚层状灰岩和白云岩，顶部含石膏假晶和鲕状灰岩；第五岩性段薄白云岩与白云质灰岩之间有夹角的砾状白云岩，含石膏假晶；第六岩性段为薄层和厚层灰岩，含泥质条带；第七岩性段厚层和薄层、角砾白云岩和钙质白云岩。由于热变质作用，矿山附近的围岩变成大理岩和白云石大理岩，分布在矿体的南侧。
2.结构
矿区位于扬子准地台下扬子坳陷褶皱带的大冶坳陷褶皱束中。地质力学上属于淮阳山形构造前弧西翼。
与矿化有关的构造是一系列NWW-南东东向挤压构造带，褶皱和断层发育。铁山岩体沿铁山背斜北翼的次级褶皱构造——断裂带侵入。成矿前的断裂、接触构造或其复合构造控制着矿体的形成。主要矿体均产于铁山岩体南缘中部闪长岩与大理岩的接触带。大理岩与石英闪长岩接触带形成的舌状接触构造的前缘和下缘是最有利的成矿部位。
3.岩浆岩
铁山岩体是燕山早期的产物，属于深源同熔中酸性岩石，由花岗闪长岩、石英闪长岩、辉石闪长岩和正长岩闪长岩组成。石英闪长岩的K-Ar同位素年龄为143 ~ 138 Ma。铁山岩体主要由闪长岩(内相)和石英闪长岩(边缘相)组成。由于钙镁的同化混染，透辉石透辉石和黑云母透辉石透辉石出现在边缘，接触带附近的石英透辉石常有透辉石和细钠长石化，而黑云母辉石透辉石常有钾长石和红柱石。
(3)矿体特征
矿床长约5公里，宽500米，面积2.5平方公里。* * *有6个大型矿体，自西向东依次为铁门坎、龙洞、建林山、象鼻山、狮子山、尖山。所有矿体均产于闪长岩与大理岩的接触带，受断层和接触带控制(图6-3)。除建林山矿体外，其他矿体均出露地表。
除尖山矿体产于捕虏体接触带外，其他矿体均产于正接触带。
矿体的形态和产状受接触带、断层及其派生的低阶横向断层和大理岩舌形接触带控制。不同地段的矿体形态和产状差异很大。在大理岩舌的末端，矿体厚而扁平，多为透镜状，如尖林山、象鼻山矿体。在急倾斜接触带，矿体呈层状，其产状陡而延伸，如狮子山中段、龙洞、铁门坎矿体。在与地层走向斜交的接触带，矿体的形态和产状更为复杂。多为囊状，有分支和复合现象，如尖山矿体。
矿体的规模和品位变化很大。单个矿体走向延伸360~872 m，倾角20 ~ 550 m，厚度10 ~ 180 m，铁门坎矿体铁矿石品位最高，建林山矿体最低。龙洞矿体铜矿石品位最高，狮子山矿体铜矿石品位最低。
当矿体与大理岩或石英闪长岩接触时，边界清晰。当矿体与矽卡岩接触时，透辉石矽卡岩呈条带状、条带状，逐渐转化为条带状磁铁矿矿体。矿体与白云石大理岩接触时呈浸染状，接触带中常出现含菱铁矿和赤铁矿的不同厚度的混合贫矿体。
(4)矿石特征
磁铁矿是主要矿石，其次是赤铁矿。氧化带中主要有假晶赤铁矿、赤铁矿、含铜褐铁矿、孔雀石、黄铜矿和黄铜矿，其次是磁铁矿、黄铜矿、青铜矿、蓝铜矿和软锰矿。在原生带中，磁铁矿、黄铜矿和黄铁矿是主要矿物，其次是赤铁矿、菱铁矿、白铁矿、玢岩和磁黄铁矿。脉石矿物有绿泥石、透辉石、金云母、方解石、高岭石、蛋白石和石膏。
伴生组分铜以单一矿物存在，包括黄铜矿、斑铜矿、孔雀石和黄铜矿；Co以类质同象存在于黄铁矿中；金主要赋存于黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物中，以包裹金和裂隙金形式存在。
铁矿石的天然类型有磁铁矿、赤铁矿和混合矿。根据矿物组成和化学成分，矿石可分为六种工业类型:高铜低硫氧化矿、高铜高硫氧化矿、低铜高硫氧化矿、高铜磁铁矿、低铜磁铁矿和含铜贫铁矿。
铁矿石主要为异形粒状结构，其次为交代残余骨架晶体结构，半自形-自形颗粒状、晶格状、图形纹理状结构少见。块状、杂色构造为主，蜂窝状、土状构造次之，角砾状、杂色、条带状构造少见。伴生的黄铜矿和黄铁矿呈条带状或浸染状分布于块状磁铁矿中。
铁矿石化学成分富铁、高硫、低磷，并伴有铜、钴、金等有益元素，是一种具有较高经济价值的铁铜矿床。
(5)围岩蚀变
岩体与碳酸盐岩接触带两侧发育矽卡岩化、金云母、绿帘石、绿泥石化、碳酸盐化和高岭土。从闪长岩到大理岩的蚀变分带为:轻度蚀变钠长石闪长岩→细钠长石闪长岩→红柱石钠长石闪长岩→透辉石(次透辉石)矽卡岩→透辉石硅化大理岩→大理岩和白云石大理岩；或轻微钾(钠)长石石化黑云母辉石闪长岩→网状石榴石-红柱石黑云母辉石闪长岩→石榴石-红柱石-钾(钠)长石石化矽卡岩→含铁金云母透辉石(次透辉石)矽卡岩→大理岩。
图6-3 16线铁山铁矿剖面图
四。矿床成因及成矿模式
1.成矿阶段
根据铁铜矿化与岩浆岩的关系、矿化蚀变强度的分布和矿体的空间分布，铁山铁铜矿床的成矿期次和阶段可划分为:
(1)矽卡岩阶段
该阶段矽卡岩由透辉石、石榴石、红柱石、硅灰石、钠长石等矿物组成，一般沿接触带呈带状分布，明显受接触面形状和产状控制，也与早期断裂构造有关。在这一阶段，矽卡岩表现为岩体一侧的内带相对发育，大理岩一侧的外带相对薄弱。内带矽卡岩多为网状和囊状，分别为囊状透辉石矽卡岩→网状和囊状(硅灰石)石榴石透辉石矽卡岩→网状石榴石红柱石透辉石矽卡岩→稀疏网状和脉状钠长石透辉石红柱石矽卡岩。主要分布在尖山矿体东部、狮子山矿体中部、龙洞矿体东部和铁门坎矿体东部中部。
对矽卡岩中石榴石和透辉石的测温表明，该阶段的形成温度较高，为580 ~ 680℃。
(2)磁铁矿阶段
这一阶段的特征是磁铁矿的大量发育和含水矽卡岩矿物的存在。主要由磁铁矿、透辉石、金云母、阳起石、绿帘石、磷灰石、透闪石、钠长石、石榴石、蛇纹石等矿物以及镜铁矿、硬石膏、菱铁矿、黄铁矿组成。大多数矿石呈浸染状、带状、块状和脉状。这一阶段的透辉石粒度较前一阶段大，自同构程度高。该阶段的透辉石、阳起石和磁铁矿在狮子山矿体中与早期铁矿共生或与早期磁铁矿角砾岩胶结。在铁门坎矿体和陇东矿体中，由石榴石、透辉石、绿帘石等矿物组成的矽卡岩在岩体中呈脉状，脉中发育晶洞结构，晶洞中产出六方柱状磷灰石和八面体磁铁矿。块状磁铁矿在矽卡岩囊中更为常见。在铁门坎和龙洞矿体中，粗粒透辉石和阳起石晶簇也嵌布在块状粗粒磁铁矿中。
根据测温数据，该阶段矿物的形成温度在320 ~ 560℃之间，形成温度范围较大。这说明这个阶段持续时间长，过程复杂。
(3)应时硫化物阶段。
该阶段的特点是矿物组合复杂，黄铜矿含量高，无定向排列。主要矿物成分为黄铁矿、黄铜矿、白铁矿、磁黄铁矿、斑铜矿、闪锌矿、应时、萤石和绿泥石。它们常常以细脉和团块的形式叠加在上述阶段上。在这一阶段，硫化物广泛分布于所有矿体中，尤其是矽卡岩发育区和深部。常伴有膜状绿泥石化现象。当硫化物与岩浆岩形成脉状时，脉侧有钾长石蚀变。
该阶段矿物形成温度不高，黄铁矿和黄铜矿测温结果在200 ~ 245℃之间。
(4)碳酸盐阶段
在这个阶段，碳酸盐矿物主要是方解石、铁白云石、菱铁矿等。，且多为磁铁矿胶结破碎成细脉或网脉，或沿磁铁矿裂隙延伸，有时渗入闪长岩和大理岩中。这种细脉中发育晶洞结构，方解石常以完整的自形晶体生长在溶洞壁上。此外，还有应时、蛋白石、玉髓、针铁矿、黄铁矿等。被视为叠加在方解石上的晶体簇。
铁白云石和应时中包裹体的测温结果分别为174 ~ 194℃和164 ~ 171℃，形成温度低于以上各期。
2.矿床成因及成矿模式
大冶型铁矿是矽卡岩型铁矿。成矿模式可概括为图6-4所示。
1)来自深部的中酸性岩浆侵入三叠系大冶灰岩等碳酸盐岩围岩，岩浆交代形成的高温热液与围岩和岩体，形成各种矽卡岩及其分带。早期矽卡岩由石榴石、透辉石等无水矽卡岩矿物组成，称为干矽卡岩阶段；随后，随着气液的增多和温度的降低，干燥的矽卡岩矿物被含有水的透闪石、阳起石、绿帘石等矿物所取代，称为湿矽卡岩阶段。
2)矽卡岩形成后，流体发生氧化，热液中的大量铁沉淀形成磁铁矿。这个阶段称为氧化阶段，也称为磁铁矿阶段，是矽卡岩型铁矿形成的最重要阶段。在侵入体与围岩接触带的矽卡岩中，形成了铁山、光面脑、铁子山、一弄青、刘岱山、铜坑、巷子口、张福山、李村、王宝山、新乌峡等铁矿床。
3)随着热液温度的进一步降低，环境变得还原，大量硫化物和应时析出，称为应时硫化物阶段。
4)成矿作用接近尾声，热液温度降低，形成少量细小的碳酸盐网脉，称为碳酸盐阶段。
图6-4大冶铁矿成矿模式