吉南土湖溝鐵銅礦床地質(zhì)特征及成因

土湖溝鐵銅礦床位于鴨綠江多金屬成礦帶南部，鴨綠江斷裂以北。是吉南地區(qū)近期發(fā)現(xiàn)的重要礦床之一,總結(jié)該礦床地質(zhì)特征,并確定其找礦標(biāo)志對在鴨綠江成礦帶尋找鐵銅及多金屬礦產(chǎn)有重要指導(dǎo)意義。1成巖帶分布特征土湖溝鐵銅礦床大地構(gòu)造位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)北緣東段,老嶺復(fù)式背斜南東翼。自太古代以來地層變質(zhì)變形強(qiáng)烈,斷裂構(gòu)造發(fā)育,巖漿活動(dòng)頻繁,為本區(qū)鐵及其它金屬礦產(chǎn)富集提供了豐富的物質(zhì)來源、成礦空間和熱動(dòng)力源。地質(zhì)發(fā)展史上,本區(qū)經(jīng)歷了由太古代陸核形成、新太古代大陸增生—陸核邊緣裂陷、古元古代陸核活化增生—裂陷、新元古代—古生代陸核穩(wěn)定發(fā)展、中新生代陸核活化改造長期發(fā)展歷程,形成了新太古代大陸增生—陸核邊緣裂陷綠巖建造(鴨綠江綠巖帶)。下元古界集安群變質(zhì)巖系是區(qū)域出露主要地層和賦礦層位,其上覆蓋了中生代火山巖火山碎屑巖建造和新生代松散沉積物。土湖溝鐵銅礦床即產(chǎn)出于集安群螞蟻河組與中生代花崗巖體接觸部位。區(qū)域斷裂構(gòu)造主要為鴨綠江斷裂及其次級構(gòu)造,主要有北東向、北西向兩組。北東向斷裂形成最早,在大青溝鐵礦區(qū)中南部發(fā)育兩條,具有多期次長期活動(dòng)的特點(diǎn),構(gòu)造性質(zhì)為壓扭性斷裂,區(qū)域上控制著太古代綠巖體、中生代中酸性侵入體及多金屬礦產(chǎn)的分布方向,是重要的導(dǎo)礦構(gòu)造。北西向斷裂形成晚于北東向構(gòu)造并切割前者,構(gòu)造規(guī)模明顯要小,斷裂性質(zhì)以張扭性為主,與北東向斷裂交匯復(fù)合部位是良好的的容礦空間,土湖溝鐵銅礦床賦存部位即是北西向斷裂與北東向斷裂交匯處。本區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁而強(qiáng)烈,既有侵入活動(dòng),又有噴出活動(dòng)。太古代巖漿活動(dòng)為鎂鐵質(zhì)基性、中基性火山巖、酸性火山碎屑巖火山活動(dòng),具雙峰式特征,變質(zhì)變形后組成綠巖帶一部分。元古代巖漿巖活動(dòng)為雙峰式中基性、酸性火山活動(dòng)。中生代是大陸邊緣活化時(shí)期,斷裂作用導(dǎo)致大規(guī)模火山~巖漿活動(dòng),形成火山-巖漿巖帶,控制著鴨綠江成礦帶形成和分布。此外,礦區(qū)內(nèi)中生代脈巖較發(fā)育,常充填早期形成的斷裂構(gòu)造,主要有閃長巖、閃長玢巖、石英斑巖、花崗斑巖等,與金屬礦產(chǎn)的成礦作用關(guān)系密切。2礦床的地質(zhì)特征2.1礦物資源性巖源該區(qū)賦礦地層為集安群螞蟻河組,為元古代地臺(tái)裂槽內(nèi)濱淺海相—陸相碳酸鹽—長英質(zhì)碎屑—火山碎屑沉積物經(jīng)長期變質(zhì)作用形成,主要巖石組合:蛇紋石化大理巖、透輝透閃大理巖、黑云變粒巖,淺粒巖等。該組地層區(qū)域上以非金屬礦產(chǎn)為主,如硼、石棉、金云母滑石、安綠石等,在集安大青溝一帶則富集銅、鐵、鉛、鋅等金屬礦產(chǎn)。矽卡巖主要發(fā)育在礦區(qū)中部螞蟻河組與中生代花崗巖體接觸部位,其它地段亦有零星分布,是侵入體與碳酸鹽類巖石發(fā)生接觸交代作用形成。矽卡巖帶寬度30~50m,走向北西,長約800m。帶內(nèi)主要發(fā)育黃銅礦化、黃鐵礦化、方鉛礦化、閃鋅礦化以及矽卡巖化、碳酸鹽化等2.2磁異常土湖溝2號(hào)礦體t、t通過物性分析,區(qū)內(nèi)出露的集安群地層,中生代花崗巖屬極弱磁性,故形成的磁場較低,構(gòu)成了△T多為100~300nT的背景場;由于巖石磁性的差異,局部形成了波動(dòng)的背景場;侏羅系林子頭組由于巖性較均一,整個(gè)層位顯示極弱磁性,因此形成了平穩(wěn)的0~100nT的磁場。通過1/5千磁法測量圈出8處磁異常,△T多為1000~3000nT,局部峰值可達(dá)5000nT。土湖溝1、2號(hào)礦體即賦存于C-1磁異常內(nèi),礦體走向與異常長軸方向基本一致。其它異常經(jīng)驗(yàn)證均由磁鐵礦化地質(zhì)體引起。2.3增銅鐵越深剖面礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)和控制了8條礦體,編號(hào)為1~8號(hào)礦體。1號(hào);2號(hào)礦體控制程度高,是本區(qū)主要礦體,其余礦體規(guī)模小,控制程度相對較低(見圖1)。1號(hào)礦體:礦體為銅鐵伴生,以銅為主。呈似層狀,走向北西,傾向南西,傾角15°~45°,礦體長180m,最大延深110m。礦體平均厚度6.73m,Cu平均品位0.84%,TFe平均品位23.73%。2號(hào)礦體:伏于1號(hào)礦體下,主要為磁鐵礦體,底部伴生銅礦。礦體呈似層狀,走向北西向,傾向南西,傾角15°~43°。礦體長240m,最大延深160m。礦體平均厚度6.96m,,TFe平均品位31.27%。伴生銅平均品位0.49%。2.4礦石及其類物相礦石種類:銅礦石、鐵礦石、銅鐵共生礦石。礦石礦物成分:金屬礦物主要有黃銅礦、磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦及含方鉛礦、閃鋅礦。非金屬礦物主要有斜長石、角閃石、石英、綠泥石、石榴子石、方解石、蛇紋石等。礦石化學(xué)成分中有益組分以Fe、Cu為主,其余伴生有益組分均低于綜合利用工業(yè)指標(biāo),無工業(yè)利用價(jià)值(見表1)。有害組分:根據(jù)礦石組合分析,S質(zhì)量分?jǐn)?shù):0.046%~0.96%;P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù):0.07%~0.08%;均低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),對礦石的工業(yè)利用無影響。造渣組分:主要為酸性氧化物SiO2、堿性氧化物Na2O、CaO、MgO和兩性氧化物Al2O3、TiO2,總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59.59%,(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.14,屬酸性礦石。物相分析:從表2、表3可以看出,本區(qū)銅礦以硫化銅為主,占有率91.06%;鐵礦以磁性鐵為主,占有率97.96%,具備磁選條件。礦石結(jié)構(gòu):中細(xì)粒粒狀變晶結(jié)構(gòu),接觸交代結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造:主要為浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造。礦石自然類型按脈石礦物分為:石榴子石-蛇紋石-黃銅礦-磁鐵礦型;斜長石-角閃石-石英-石榴子石-磁鐵礦型。按結(jié)構(gòu)構(gòu)造分為:浸染狀黃銅礦-磁鐵礦型;致密塊狀磁鐵礦型。本區(qū)黃銅礦化、磁鐵礦化與矽卡巖化關(guān)系密切,生成順序?yàn)槲◣r→磁鐵礦→金屬硫化物。礦石磁鐵占有率達(dá)97.96%,為磁性鐵,鐵平均品位(TFe%)小于50%,為貧鐵礦石。綜合分析,礦石工業(yè)類型確定為硫化銅礦與磁性需選貧鐵礦共生矽卡巖型。2.5粗選、再磨后優(yōu)選采用先浮選銅再磁選鐵的試驗(yàn)流程,銅回收采用一次粗選,三次精選,二次掃選的試驗(yàn)流程;磁選鐵工藝流程,經(jīng)一次粗選,粗精礦再磨后精選試驗(yàn)流程,試驗(yàn)結(jié)果表明,銅精礦品位23.55%,銅回收率90.10%;鐵精礦品位67.25%,鐵回收率96.93%。2.6土湖溝銅鐵礦床成礦作用元古代早中期,本區(qū)為大陸邊緣裂陷,形成濱淺海相—陸相碳酸鹽-長英質(zhì)碎屑沉積,疊加火山碎屑沉積,此后遭受長期變質(zhì)變形作用改造。中生代受印支、燕山運(yùn)動(dòng)作用,大陸邊緣活化,巖漿火山活動(dòng)頻繁。中—酸性侵入體侵蝕了早期形成的地層,汽水熱液攜帶成礦物質(zhì)與地層巖石發(fā)生接觸交代反應(yīng)(矽卡巖化),使地層中原有的銅、鐵等金屬元素隨熱液活化遷移,并在構(gòu)造有利部位形成礦體。多期次的的巖漿-火山活動(dòng)又使已形成的礦體進(jìn)一步富集。土湖溝銅鐵礦床具有以下特點(diǎn):(1)產(chǎn)出于矽卡巖化巖石中,有益組分平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于其它層位。(2)本區(qū)為區(qū)域北東向成礦構(gòu)造帶的一部分,成礦背景與區(qū)域其它礦床(點(diǎn))相似。礦體受集安群螞蟻河組與燕山期花崗巖體接觸帶控制,與接觸界線近于平行。(3)礦床周圍為侏羅紀(jì)及白堊紀(jì)侵入體及火山巖體,成礦熱源豐富。(4)礦化蝕變主要有:黃銅礦化、黃鐵礦化、磁鐵礦化、矽卡巖化、蛇紋石化、透閃石化、碳酸鹽化等。(5)礦石中非金屬成份為透輝石、透閃石、石榴子石、綠簾石、石英,金屬礦物為磁鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等,是高溫汽水熱液交代作用的產(chǎn)物。綜合以上因素認(rèn)為,本礦床應(yīng)為高溫汽水熱液接觸交代作用形成的矽卡巖型礦床。3中酸性脈巖與成礦的關(guān)系通過對土湖溝鐵銅礦床地質(zhì)特征的研究,初步總結(jié)出本區(qū)該類型礦床的找礦標(biāo)志。(1)中生代侵入體、次火山巖與集安群地層接觸部位易發(fā)生接觸交代作用,是重要的找礦標(biāo)志;(2)沿構(gòu)造侵入的中酸性脈巖常伴隨在礦體附近,尤其是發(fā)育礦化蝕變的脈巖與成礦關(guān)系密切,是重要的找