大冶式铁矿床成矿模式

黄岗式铁矿为共伴生锡、钨、锌、铜的矽卡岩型矿床。
一、矿床概况
黄岗铁矿位于内蒙古自治区克什克腾旗，属矽卡岩型铁矿床，查明铁资源储量为1.81亿吨，属大型矿床。平均品位TFe40.87％、Mo0.073％、Zn0.172％、WO30.051％、Sn0.312％，Cu0.019％，BeO0.041％。共伴生锡金属量为292666.7吨；WO3量为52850.2吨；锌金属量为104658吨；铜金属量为14259吨。
二、矿床地质特征
（一）矿区成矿及控矿条件
黄岗铁矿区地质图如图6－11所示。
1.地层
在矿区范围内，除大面积分布第四系外，主要出露侏罗系上统白音高老组下段、侏罗系上统玛尼吐组、侏罗系中统新民组二段、二叠系上统林西组、二叠系下统黄岗梁组上段、二叠系下统大石寨组。矿体赋存于大石寨组和黄岗梁组中。
大石寨组下部为火山碎屑岩，向西相变为细碧岩、角斑岩夹凝灰岩、熔岩等海底火山喷发熔岩。上部的底部为火山碎屑岩夹粉砂岩、泥板岩和大理岩；顶部为火山熔岩夹火山碎屑岩。该组与钾长花岗岩接触，形成厚大的矽卡岩带和磁Ⅰ、Ⅵ、Ⅴ区南部矿体。厚约2000 m。

图6－11 黄岗铁矿区地质图

黄岗梁组主要分布在矿区中偏北部，由一套碳酸盐岩－火山碎屑沉积岩夹薄层火山熔岩组成。厚1120 m。该组下段和上段下部是控矿的有利层位，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区矿体赋存其内。
2.岩浆岩
岩体主要为燕山早期第二阶段第二次侵入的钾长花岗岩、少量黑云母钾长花岗岩。脉岩不发育，有花岗斑岩、伟晶岩脉、流纹斑岩、闪长岩、细晶闪长岩及闪长玢岩和煌斑岩脉岩等，均呈脉状不同方向分布于矿区南侧的中生代地层中，与成矿关系不大。
3.构造
矿区位于黄岗梁复式背斜北西翼，属单斜构造，与区域构造线基本一致，总体倾向NW，倾角50°～82°。区内断裂构造发育，根据断裂走向分(1)NE向压性兼扭性断裂，该组断裂长期多次活动，为本区成岩、成矿提供了有利条件，所以是控矿、导矿、容矿的主要构造。(2)NW向张性为主兼扭性断裂，该组断裂由于围岩条件不利，所以控矿性能不如NE向断裂。(3)近EW向正断层、NNE向平推断层，这两组断裂属成矿晚期断裂，但对矿体影响不大。
（二）矿体特征
矿体产于钾长花岗岩与大石寨组上部火山岩和黄岗梁组下部大理岩、上部含钙凝灰质粉砂岩接触带矽卡岩中。
矿床呈NE向展布，总体走向NE，倾向NW，倾角20°～80°。含矿带长19 km，宽0.2～2.5 km，划分为7个矿段，圈出铁矿体67个，铁锡矿体84个，铁锡钨矿体24个，锡矿体64个，其中Ⅰ矿段和Ⅲ矿段矿体最集中，且规模大。
矿体剖面如图6－12所示。矿体呈似层状、透镜状、马鞍状及楔状。矿体一般长300～400 m，最长达1475 m，厚几米至数十米。矿体多集中分布在海拔1000～1400 m之间，分段成群出现。矿体产出形式：(1)产于矽卡岩化安山岩中，与安山岩产状一致；(2)产于花岗岩与大理岩、安山岩接触带，矿体多卧伏于花岗岩顶部的界面上，矿体厚度大，局部可达100 m；(3)花岗岩与凝灰岩接触带附近的与凝灰岩产状一致的薄层小矿体。另有一些小矿体产于远离接触带的安山岩中。矿体产出部位以(1)、(2)类为主。

图6－12 5勘探线剖面图

（三）矿石特征
矿石矿物已查明约有60多种，金属矿物以磁铁矿、锡石、锡酸矿、闪锌矿、黄铜矿、斜方砷铁矿、白钨矿、辉钼矿为主，其次是毒砂、辉铜矿、斑铜矿、辉铋矿、方铅矿、黄铁矿。非金属矿物主要有石榴子石、透辉石、角闪石，其次为萤石、云母类、绿泥石、石英、方解石、符山石等。
矿石化学成分根据矿石化学全分析及光谱分析资料可知约有40余种元素，除铁、锡、钨为本区主要元素外，含量较高的伴生元素尚有：锌、砷、铅、铜、钼、铋以及稀有分散元素：镓、铟、镉、铍等。铁主要赋存于磁铁矿中，锡分布于铁锡矿及含锡矽卡岩中，主要矿物为锡石及锡酸矿（胶态锡）。钨为白钨矿，与萤石、闪锌矿伴生。锌呈闪锌矿产出。砷独立矿物有斜方砷铁矿及毒砂；此外镉铟在闪锌矿中富集。镓、铍、铟、镉、铋呈分散状态赋存于透辉石、普通角闪石、石榴子石等硅酸盐矿物中。
矿石工业类型：属需选矿石，进一步分为磁铁矿矿石、铁锡矿矿石、铁锡钨矿矿石，含锡矽卡岩矿石4种。
矿石自然类型：按脉石及金属矿物组合分7种类型：硅酸盐－磁铁矿矿石、锡石－磁铁矿矿石、硫化物－磁铁矿矿石、白钨矿－磁铁矿矿石、萤石－磁铁矿矿石、碳酸盐－磁铁矿矿石、锡石－矽卡岩矿石。按结构构造分5种类型：块状及致密块状矿石、浸染状及稠密浸染状矿石、条带状矿石、角砾状矿石、斑杂状矿石等。
矿石结构构造：根据磁铁矿结晶程度和粒级分自形粒状结构、半自形粒状结构、他形－半自形粒状结构；根据磁铁矿形成方式分交代残余结构、假像结构。构造有块状构造、浸染状构造、条带状构造、角砾状构造、斑杂状构造。
（四）围岩蚀变
区内矽卡岩化强烈，钠长石化广泛，角岩化普遍。其次有绿帘石化、绿泥石化、硅化、萤石化、碳酸盐化、蛇纹石化等多种蚀变。
三、矿床成因与成矿模式
1.成矿物质来源
黄岗梁矿床闪锌矿δ34S值为－1.5‰～＋2.2‰，黄铜矿δ34S为－4.0‰～＋3.4‰，方铅矿的δ34S值为－1.3‰～－0.2‰，黄铁矿δ34S值为＋3.4‰，毒砂δ34S为＋1.0‰，它们的δ34S值变化于－4.0‰～＋3.4‰范围，均值为＋0.33‰，接近零值，属深源硫，但其范围为－1.0‰～＋4.5‰，比幔源硫的范围宽，表现出经过改造的混合硫的特征。
磁铁矿的δ18O值为－1.7‰～3.9‰，锡石的δ18O为＋1.1‰，石英的δ18O值为＋6.8‰～＋9.6‰。长石石英锡石矿脉石英包裹体水的氢同位素值为－106‰，接近岩浆岩水的值，仅有少量地下水加入。而1号铁矿体矽卡岩蚀变矿物角闪石中水的氢同位素是大负值，为－182‰～－187‰，无疑来源于天水。这说明黄岗梁矿床成矿流体具有地层与岩浆的多来源性，即锡可能主要来自岩浆，而铁主要来自围岩。碳酸盐中氧同位素分析，1～4号铁矿体碳酸盐水的氧同位素值基本为小负值，从1～4号铁矿体，氧同位素减小。锡矿体碳酸盐（矽卡岩中的碳酸盐矿物）水的氧同位素为小的正值，可能说明锡矿体矽卡岩矿物中的水和1号铁矿体中的水相对更接近岩浆水，从1 ～4号铁矿体岩浆水的影响减小。
包裹体的气相分析结果表明，黄岗梁矿床铁矿体萤石中包裹体气相组分含非常丰富的CO2、N2、CO、H2S及C2H6、CH4等有机组分。锡矿脉石英中包裹体的气相组分与铁矿体萤石中包裹体气相组分的含量有很大差别，这可能是由于黄岗梁矿床铁主要来源于地层，这些气体组分参与了地层成矿物质的运移、沉淀，而锡石脉中的锡主要源于岩浆。
2.成矿物理化学条件
石英包裹体均一温度和压力：矽卡岩阶段：温度660～460℃，压力小于1000×105 Pa；氧化物阶段：温度504～303℃，硫化物阶段：温度370～210℃，压力600×105 Pa。成矿流体pH值为4.49～4.04。
矿区靠近岩体的1号铁矿体早期萤石中包括了多种类型包裹体，流体包裹体均一温度范围较广，是多期、多阶段流体叠加成矿的特征，远离岩体的4号矿体晚期萤石中气体包裹体消失，子矿物包裹体减少，成矿期次减少，流体包裹体温度、盐度降低，表明从近岩体到远岩体成矿流体活动减弱及花岗岩体对成矿影响的减弱。锡石的均一温度高达573℃，盐度达10.88％，是岩浆流体成矿的特点。2号、3号铁矿体的石英、碳酸盐、磷灰石等晚期蚀变矿物中的包裹体类型单一，气液比小，温度低，主要温度区间约为150 ～280℃，体现了晚期低温热液成矿流体的特征，也有可能有更晚的表生期流体的混入。
3.成矿时代
为燕山晚期，辉钼矿Re－Os年龄141.2±4.3 Ma（内蒙古地质调查院综合研究室，2009），岩体Rb－Sr等时线年龄140.7 Ma，87Sr/86Sr初始比值为0.7028，矽卡岩中角闪石的K－Ar年龄为140～122Ma（裴荣富等，1995）。
4.成矿机理及成矿模式
该矿床为钙矽卡岩型铁锡矿床。它的成矿作用分为二叠纪预富集和燕山期定型两个阶段。早二叠世海槽中的玄武质岩浆海底喷发过程中，形成与海相中基性火山喷发作用有关的贫铁矿层（品位低、厚度薄）。并且在下二叠统火山喷发沉积岩中锡、砷丰度较高（平均含锡7×10－6，含砷11.23×10－6，浓集系数锡为3.5，砷为6.2）。因此，早二叠世海底火山作用不仅为燕山期热液成矿作用准备了足够的铁质，也提供了一定的锡。燕山期陆壳强烈活化。在基底（二叠系）隆起区含锡花岗岩浆沿区域大断裂上升并侵入于早二叠世地层中。岩浆期后高温热流体与围岩交代形成钙矽卡岩，并改造或汲取早二叠世火山岩中的贫铁矿层及锡金属，形成铁锡多金属的富集。燕山期矽卡岩成矿阶段的矿成矿模式如图6－13所示，经历了矽卡岩阶段、高温热液阶段和硫化物阶段。
矽卡岩阶段：高温（660～460℃）、高盐度、偏碱性的热流体，与富钙质围岩反应，首先形成钙铁榴石、透辉石－钙铁辉石及少量磁铁矿。其后流体碱度降低，出现角闪石、阳起石、绿帘石，磁铁矿矿物组合，锡主要呈锡酸矿赋存于矽卡岩矿物及磁铁矿中。
高温热液阶段（氧化物阶段）：高温（504～303℃），盐度减小，形成石英、磁铁矿、锡石、萤石、毒砂（或斜方砷铁矿）组合，叠加于矽卡岩铁矿体上或它的外侧矽卡岩中。局部呈脉状，穿入离岩体较远的砂岩中，形成锡石石英脉。
硫化物阶段：随流体不断向外渗流，其温度降低（375～215℃），酸度增高（pH＝4.49～4.04），盐度降低，出现石英、方解石、闪锌矿、黄铜矿等矿物组合，主要叠加于外侧矽岩铁锡矿体上。成矿介质水主要来自岩浆（δ18OH＝10.8‰～5‰），只是在硫化物阶段有少量雨水渗入（δ18OH＝3.7‰～2.0‰）。因此，从某种意义上来说，矿床是一个复合成因的矽卡岩型铁锡多金属矿床。其铁质主要来自早二叠世海底火山作用，锡主要来自燕山期岩浆作用（地层也提供少量的锡）。

图6－13 黄岗铁锡矿床模式图

莱芜式铁矿是山东莱芜地区产于燕山期中酸性侵入体与奥陶系碳酸盐岩接触带附近的矽卡岩型铁矿床。
一、成矿地质环境
该类型矿床主要与中生代燕山期中－基性侵入岩有关，成矿岩体的岩石类型以闪长岩类为主，包括辉石闪长岩、正长闪长岩、似斑状闪长岩，有少量的辉长岩类。岩体侵位于奥陶纪中统石灰岩和石炭—二叠系砂页岩中，多为复式岩体。岩体的产状、规模对矿床的定位和矿床规模，具有明显的控制作用，一般岩体为岩盖、岩床且规模较大时形成规模较大的矽卡岩型矿床。矿床受区域EW向断裂构造和NW向断裂构造控制明显。控矿围岩为奥陶纪马家沟组五阳山段和八陡段，次为北庵庄段；阁庄段中也有少量铁矿存在。铁矿体的形态、产状和规模与接触带的形态、产状密切相关，矿体主要赋存于灰岩与页岩的层间不整合面和闪长岩与灰岩的接触带上。
二、典型矿床特征
莱芜式铁矿以山东省莱芜市张家洼铁矿床为典型代表。
（一）矿床概况
张家洼铁矿床查明铁资源储量为28930万吨，平均品位TFe43.26％、Cu0.101％、Zn0.038％、Co0.019％，属大型矿床。
（二）矿区成矿及控矿条件
张家洼铁矿区地质图如图6－8所示。

图6－8 张家洼铁矿地质图

1.地层
区内地表被第四系和较厚的第三纪红色砂砾岩、粘土岩等覆盖，其下基岩地层有侏罗系、石炭—二叠系、中奥陶统马家沟组、寒武系和太古宇泰山群地层。与成矿作用有关的地层主要是中奥陶统马家沟组上部六段至四段的一部分。岩石受热变质作用变为各种大理岩。六段灰岩以纯灰岩为主，夹泥质白云质灰岩，厚90～120 m；五段灰岩以泥质白云质灰岩为主，夹薄层纯灰岩，厚80～100 m；四段灰岩仅揭露其上部100 m左右，主要为纯灰岩。与成矿关系最密切的是六段灰岩。
2.构造
矿床受矿山弧形背斜控制，分布于背斜倾没端。矿体赋存部位又受中石炭统本溪组砂页岩与中奥陶统马家沟组灰岩之间的假整合面层间剥离构造或闪长岩体与中奥陶统马家沟组灰岩的接触带构造制约，两者复合时更有利于储矿。
3.岩浆岩
与成矿有关的岩浆岩为燕山期矿山闪长岩。该岩体沿矿山弧形背斜轴部侵入，构成背斜核部，南北长15 km，东西宽4 km，面积约32 km2，为一不规则的岩盖。其顶部平缓，大致与围岩呈整合接触；深部稍陡，斜切岩层。岩性为闪长岩，中心相为辉石闪长岩、黑云母辉石闪长岩，边缘相为正长闪长岩、似斑状闪长岩。同位素年龄101～120 Ma。
（三）矿体特征
矿床包括张家洼、小官庄、港里3个矿段。矿体赋存于中奥陶统马家沟组与燕山期闪长岩体的接触带内，主要受假整合面的层间构造和接触带构造控制。
本矿床的矿体总体走向为NNE17°，倾向NW，倾角一般为10°～30°，多顺层产出，与围岩产状基本一致。埋深在400～1000 m之间，一般多在500～700 m，即标高－300～－500 m之间（图6－9）。沿走向长1600余米，Ⅰ、Ⅱ矿段与Ⅲ矿段以F1断层为界，呈断层接触；沿倾向最宽800 m，一般300～500 m；控制最大深度为1000 m。

图6－9 张家洼铁矿第12勘探线剖面图

矿床中部的F3断层及与其走向一致的闪长岩凸起带，将矿床分为东西两部分，中间为一狭长无矿带。矿体的层数较多，共划分7个矿体，最大单层厚度39.87 m，薄者1～2m，主矿体单层厚度一般为15～20 m。
（四）矿石特征
组成矿石的金属矿物比较简单，主要为磁铁矿，次为赤铁矿，少量水赤铁矿、自然铜、褐铁矿，微量的黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿。脉石矿物主要为蛇纹石、方解石、白云石、绿泥石、透辉石，少量的皂石、沸石、石英、尖晶石等。
矿石中主要有益元素为铁，可供综合利用的元素有Cu；有害元素有S、P、Zn、As、Sn等，但含量均很低；其他微量元素有Mn、Ni、V、Ti、Mo、Zr、Cr、Ga、Ba、Co、Na、K等。
Fe元素主要赋存于磁铁矿中，次为赤铁矿、水赤铁矿等矿物；少量组成褐铁矿；极少量含在铁镁或铁铝硅酸盐矿物中，如绿泥石、蛭石、透辉石等。
矿石全铁（TFe）的最高含量为68.59％，平均含量为46.42％，其中磁性铁（mFe）占90％以上，磁铁矿与全铁含量呈共消长关系。
Cu元素主要呈自然铜出现，少量组成辉铜矿、黄铜矿等铜的硫化物。矿石中铜的品位变化很大，最高达2.407％，而一般均＜0.1％，平均品位为0.071％，达到伴生组分要求。
Co元素主要以类质同象赋存于磁铁矿的晶格中，通过对脉石矿物的分析，其Co的含量均很低，在0.0016％～0.006％之间。利用显微光谱及电子探针测定全部金属矿物，发现钴主要（占94％～96％）赋存于Fe的氧化物中，这部分钴目前无法回收；另一部分钴赋存于铁的硫化物中，约占6％左右，这部分钴能够回收。
矿石中Co的含量，最高达0.414％，一般在0.01％左右，平均含量0.015％。含量比较稳定。
矿石结构：半自形晶粒状结构或他形粒状结构：矿石中磁铁矿多为半自形晶粒状，少数为他形，而脉石矿物多为他形。
矿石构造：主要为致密块状、块状、浸染状、蜂窝状、角砾状、条带状及松散状，其中以致密块状、块状及浸染状构造最常见。
原生矿石的自然类型按其构造大致可分为致密块状矿石、块状矿石、浸染状矿石、蜂窝状矿石、角砾状矿石、条带状矿石、松散状矿石7种。
（五）围岩蚀变
从岩体到围岩可分为7个蚀变带：
1）蚀变闪长岩带：各种蚀变沿闪长岩裂隙发育，蚀变强度与裂隙发育程度有关。
2）矽卡岩化闪长岩带：包括矽卡岩化似斑状闪长岩、矽卡岩化正长闪长岩等，多沿裂隙发育，叠加有其他热液蚀变。
3）石榴子石透辉石矽卡岩带：包括石榴子石透辉石矽卡岩、透辉石方柱石矽卡岩、绿帘石透辉石矽卡岩等。此带不发育，常缺失。
4）透辉石矽卡岩带：主要是透辉石矽卡岩，其次有绿泥石透辉石矽卡岩等。该带常构成矿体底板。
5）蛇纹石化大理岩带：主要为蛇纹石化大理岩，其次有大理岩化及金云母化、蛭石化、绿泥石化等。该带常夹多层薄矿体，矿体与围岩之间常呈过渡关系。
6）大理岩带：主要是中奥陶统马家沟组大理岩，在假整合面部位常见顺层侵入的闪长玢岩岩床，并有充填交代的磁铁矿体。
7）板岩角岩带：主要由中石炭统本溪组砂页岩经热变质作用而成，局部的薄层矿体系交代薄层灰岩而成。
三、矿床成因及成矿模式
莱芜式铁矿为矽卡岩型铁矿，其成矿模式如图6－10所示。来自深部的偏中性岩浆侵位到奥陶系碳酸盐岩中就位，分异出的岩浆热液与围岩碳酸盐发生接触交代作用，形成矽卡岩，并在矽卡岩退化蚀变过程中发生磁铁矿化，形成莱芜式铁矿。

图6－10 莱芜式铁矿成矿模式图

大冶式铁矿是鄂东南大冶－黄石一带产于燕山期中酸性侵入体与二叠系—三叠系碳酸盐岩接触带附近的矽卡岩型铁矿，是我国重要的富铁矿类型。

一、区域地质环境

大地构造位置：鄂东南褶冲带大冶陆内裂谷。

主要赋矿地层：中二叠统茅口组、栖霞组；下三叠统大冶组；中下三叠统嘉陵江组；中三叠统蒲圻组。

控矿侵入岩：石英正长闪长玢岩、花岗闪长斑岩、石英正长闪长岩、闪长玢岩。

成矿时代：156～115 Ma。

构造部位：大冶台地褶冲带裂谷、金牛大陆边缘裂谷。

主要控矿构造：NWW－近EW向的褶皱、断裂及NNE向横跨褶皱、断裂；复杂形态的接触带。

控矿沉积建造：浅滩－潮间坪颗粒岩相、萨布哈－潮上坪去膏化微晶灰质白云岩、白云岩相、泻湖含膏白云岩相。

围岩蚀变：矽卡岩化、角岩化；蚀变越强，矿化越好，蚀变带越宽，矿化带越宽。

岩石化学成分：SiO₂：5.8％～68％；K₂O＋Na₂O：7.6％～9.5％。

岩体规模：大岩体。

二、区域成矿地质特征

大冶式铁矿中几个典型矿床的成矿地质特征如下。

（一）铁山铁（铜）矿床

侵入岩：正长闪长岩、细斑石英正长闪长玢岩或黑云母透辉石闪长岩。

围岩：大冶组及嘉陵江组。

成矿时代：K－Ar年龄：矿石中金云母132～149 Ma。岩体同位素年龄148～165 Ma。

构造：接触面呈“S”形或凹凸弯曲的接触带转折处成矿最好。

围岩蚀变：矽卡岩化、磁铁矿化。

温压条件：岩体成岩温度950～1030℃，矽卡岩成岩温度580～640℃。磁铁矿爆裂温度为3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。6个大矿体呈不规则透镜体状、似层状及囊状。

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、白铁矿。

（二）铜绿山铜（铁）矿床

侵入岩：浅成边缘相为石英正长闪长玢岩；中浅成过渡相为斑状石英正长闪长岩；中浅成中心相为不等粒石英正长闪长岩。

围岩：三叠系下统大冶组、三叠系中下统嘉陵江组碳酸盐岩地层。

成矿时代：K－Ar年龄：金云母和矿石98～145Ma，岩体黑云母等143～150 Ma。

控矿构造：褶皱变形和褶皱叠加作用明显，断裂具有多期活动的特征；断裂－接触破碎带。

成矿物化条件：岩体成岩温度956～1040℃；矽卡岩中均一温度473～740℃，磁铁矿中最高爆裂温度506℃，大都集中在340～460℃之间。

蚀变：岩体到围岩：(1)钾化带；(2)类青磐岩化带；(3)内矽卡岩化带；(4)矽卡岩带；(5)外矽卡岩化带；(6)类青磐岩化带；(7)泥化带。

矿石：褐铁矿赤铁矿矿石、褐铁矿（赤铁）、磁铁矿矿石。

（三）灵乡铁矿床

侵入岩：闪长玢岩。

围岩：三叠系碳酸盐岩建造。

成岩时代：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：呈透镜状、扁豆状、似层状。

矿石：磁铁矿－赤铁矿。

（四）王豹山铁矿床

侵入岩：闪长玢岩、石英闪长玢岩。

成矿时代：67±3～137±5 Ma。

围岩蚀变：绿泥石化、硅化、碳酸盐化，次为矽卡岩化，绿帘石化、黄铁矿化。

构造部位：灵乡群底部砾岩。

矿石：磁铁矿、赤铁矿、次为黄铁矿，偶见菱铁矿。

三、铁山铁（铜）矿床地质特征

以湖北省黄石市铁山铁（铜）矿床为大冶式铁矿的典型代表，简要介绍其矿床地质特征。

（一）矿床概况

铁山铁（铜）矿床查明铁资源储量为16291.6万吨，平均品位TFe48.79％、Cu0.629％，属大型铁矿床。伴生Cu金属量67.2947万吨，伴生Co金属量级31434吨。

（二）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

与成矿有关的地层为三叠系下统大冶群灰岩、白云质灰岩。主要为第3岩性段薄层状微晶灰岩，含泥质条带；第4岩性段厚层状灰岩、白云岩，其顶部含石膏假晶、鲕状灰岩；第5岩性段薄层状白云岩、白云质灰岩夹角砾状白云岩，含石膏假晶；第6岩性段薄层状、厚层状灰岩，夹泥质条带；第7岩性段厚层状及薄层状、角砾状白云岩，钙质白云岩。近矿围岩由于热变质作用，变成大理岩和白云质大理岩，分布于矿体南侧。

2.构造

矿区地处扬子准地台下扬子坳陷褶皱带的大冶坳陷褶皱束内。按地质力学观点，属淮阳山字型构造前弧西翼。

与成矿有关的构造是一系列NWW－SEE向的挤压构造带，褶皱、断裂发育。铁山岩体就是沿着次级褶皱构造——铁山背斜北翼断裂带侵入的。成矿前的断裂、接触构造或二者的复合构造，对矿体的形成起控制作用。主矿体均赋存在铁山岩体南缘中段闪长岩与大理岩的接触带内。在大理岩与石英闪长岩接触带形成的舌状接触构造的前缘及下缘，是成矿最有利的部位。

3.岩浆岩

铁山侵入体为燕山早期产物，属深源同熔型中酸性岩类，由花岗闪长岩、石英闪长岩、辉石闪长岩及正长闪长岩组成。石英闪长岩全岩钾－氩法同位素年龄为143～138 Ma。铁山岩体主要由闪长岩（内部相）和石英闪长岩（边缘相）组成。由于钙镁同化混染作用，边缘出现透辉石闪长岩和黑云母透闪石闪长岩，靠近接触带的石英闪长岩常有透辉石化和细粒钠长石化，而黑云母辉石闪长岩则常有钾长石化和方柱石化。

（三）矿体特征

矿床全长约5 km，宽约500 m，面积2.5 km²。共有6个大矿体，从西到东依次为铁门坎、龙洞、尖林山、象鼻山、狮子山和尖山等矿体。各矿体均产于闪长岩与大理岩接触带上，受断裂、接触带控制（图6－3）。除尖林山矿体为隐伏矿体外，其他矿体均露出地表。

除尖山矿体赋存于捕虏体接触带外，其他矿体均产在正接触带上。

矿体形态、产状受接触带、断裂和其派生的低序次横断层及大理岩舌状体接触带控制。不同地段矿体形态产状变化较大。在大理岩舌状体端部，矿体厚大平缓，多呈透镜状，如尖林山和象鼻山矿体。在陡倾斜的接触带，矿体呈似层状，其产状陡直且延伸大，如狮子山、龙洞和铁门坎矿体中段。与地层走向斜交的接触带，矿体形态产状较复杂。多呈囊状，并具分枝复合现象，如尖山矿体。

矿体规模和品位变化较大。单个矿体走向延长360～872 m，倾斜延深20～550 m，厚度10～180m。铁矿石品位以铁门坎矿体最高，尖林山矿体最低；铜矿石品位以龙洞矿体最高，狮子山矿体最低。

矿体与大理岩或石英闪长岩接触时，界线清晰。当矿体与矽卡岩接触时，透辉石矽卡岩呈条带状、条纹状，并逐步过渡为条带状磁铁矿矿体。当矿体与白云质大理岩接触时，二者呈浸染状过渡，在接触带常出现厚度不等的含菱铁矿和赤铁矿的混合型贫矿体。

（四）矿石特征

矿石以磁铁矿为主，次为赤铁矿。在氧化带中主要为假像赤铁矿、赤铁矿、含铜褐铁矿、孔雀石、赤铜矿和黑铜矿等，次为磁铁矿、黄铜矿、铜蓝、蓝铜矿和软锰矿等。在原生带中主要为磁铁矿、黄铜矿和黄铁矿，次为赤铁矿、菱铁矿、白铁矿、斑铜矿和磁黄铁矿等。脉石矿物为绿泥石、透辉石、金云母、方解石、高岭石、蛋白石和石膏等。

伴生组分Cu以单矿物形式存在，有黄铜矿、斑铜矿、孔雀石和赤铜矿；Co以类质同像赋存在黄铁矿中；Au主要赋存在黄铁矿、黄铜矿和其他金属硫化物中，呈包裹体金和裂隙金存在。

铁矿石的自然类型为磁铁矿矿石、赤铁矿矿石和混合矿石。根据矿物组成和化学成分将矿石划分为6种工业类型：高铜低硫氧化矿石、高铜高硫氧化矿石、低铜高硫氧化矿石、高铜磁铁矿矿石、低铜磁铁矿矿石和含铜贫铁矿石。

铁矿石以他形粒状结构为主，次为交代残余骸晶结构，少见半自形－自形晶粒状、格状、似文象结构。以块状、花斑状构造为主，次为蜂窝状、土状构造，少见角砾状、斑杂状、条带状构造。伴生的黄铜矿和黄铁矿呈条纹状或浸染状分布于块状磁铁矿中。

铁矿石的化学组分特点是富铁、高硫、低磷，并伴生Cu、Co、Au等有益元素，是一个经济价值很高的铁铜矿床。

（五）围岩蚀变

在岩体与碳酸盐岩石接触带的两侧发育有矽卡岩化、金云母化、绿帘石化、绿泥石化、碳酸盐化和高岭土化等。由闪长岩体到大理岩岩石蚀变分带是：轻微蚀变的钠长石化闪长岩→细粒钠长石化闪长岩→方柱石化钠长石化闪长岩→透辉石（次透辉石）矽卡岩→透辉石化硅化大理岩→大理岩、白云质大理岩；或为轻微钾（钠）长石化黑云母辉石闪长岩→网脉状石榴子石－方柱石化黑云母辉石闪长岩→石榴子石－方柱石－钾（钠）长石化矽卡岩→含铁金云母透辉石（次透辉石）矽卡岩→大理岩。

图6－3 铁山铁矿床16线剖面图

四、矿床成因与成矿模式

1.成矿阶段

据矿床铁铜矿化与岩浆岩的相互穿插、包裹、捕虏关系，矿化、蚀变强度的分布，矿体的空间分布，铁山铁铜矿矿床的成矿期次及阶段可划分为：

（1）矽卡岩阶段

本阶段矽卡岩由透辉石、石榴子石、方柱石、硅灰石、钠长石等矿物组成，总体成带状沿接触带方向展布，受接触面形态、产状控制明显，与早期断裂构造也有一定的关系。本阶段矽卡岩以在岩体一侧的内带较为发育，大理岩一侧的外带相对较为微弱为特点。内带中矽卡岩多呈网脉状、囊状体分布，为囊状透辉石矽卡岩→网脉状、囊状（硅灰石）石榴子石透辉石矽卡岩→网脉状石榴子石方柱石透辉石矽卡岩→稀疏网脉状、脉状钠长石透辉石方柱石矽卡岩。主要分布在矿区的尖山矿体东段、狮子山矿体中段、龙洞矿体东侧，铁门坎矿体东段偏中间部位。

矽卡岩石榴子石、透辉石测温表明本阶段形成温度较高，在580～680℃。

（2）磁铁矿阶段

本阶段以磁铁矿的大量发育和含水矽卡岩矿物的存在为特征。它主要由磁铁矿、透辉石、金云母、阳起石、绿帘石、磷灰石、透闪石、钠长石、石榴子石、葡萄石等矿物组成，以及镜铁矿、硬石膏、菱铁矿及黄铁矿等。矿石多呈浸染状、条带状、团块状及脉状。本阶段的透辉石粒度较前一阶段的大，自形程度高。在狮子山矿体中见本阶段透辉石、阳起石、磁铁矿成脉状穿插早期铁矿，或胶结早期磁铁矿角砾。在铁门坎矿体和龙洞矿体中，石榴子石、透辉石、绿帘石等矿物组成的矽卡岩在岩体中成脉状，脉内晶洞构造发育，且晶洞内有六方柱状磷灰石和呈八面体晶形的磁铁矿产出。团块状磁铁矿则多见于矽卡岩囊状体内。在铁门坎和龙洞矿体中还见粗晶透辉石、阳起石晶簇嵌布于块状粗晶磁铁矿中。

据测温资料表明本阶段矿物形成温度320℃～560℃之间，形成温度范围较大。这表明本阶段延续时间长，过程较为复杂。

（3）石英硫化物阶段

本阶段以矿物组合较为复杂、黄铜矿含量较高、不具定向排列为特征。主要矿物成分有黄铁矿、黄铜矿、白铁矿、磁黄铁矿、斑铜矿、闪锌矿、石英、萤石、绿泥石等。它们常呈细小脉状、团块状叠加于前述各阶段之上。本阶段硫化物分布广泛，在各个矿体中均有表现，尤以矽卡岩发育地段及深部更为突出。它常伴有薄膜状绿泥石化现象发生，当硫化物呈脉状穿插岩浆岩时，在脉侧有钾长石化蚀变。

本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

本阶段碳酸盐矿物主要为方解石、铁白云石、菱铁矿等，多呈细脉状或网脉胶结破碎的磁铁矿，或沿磁铁矿石的裂隙延伸，有时贯入闪长岩及大理岩中。这类细脉中晶洞构造发育，方解石常呈完好的自形晶生长在晶洞壁上，除此还见石英、蛋白石、玉髓、针铁矿、黄铁矿等呈晶簇叠生在方解石之上。

铁白云石和石英包体测温结果分别为174～194℃和164～171℃，形成温度均低于上述各阶段。

2.矿床成因及成矿模式

大冶式铁矿为矽卡岩型铁矿。其成矿模式可以总结如图6－4所示。

1）来自深部的中酸性岩浆侵入到三叠系大冶灰岩等碳酸盐岩围岩中就位，来自岩浆的高温热液与围岩及岩体发生交代作用，形成各种矽卡岩及其分带。早期的矽卡岩由石榴子石、透辉石等不含水的矽卡岩矿物组成，称为干矽卡岩阶段；随后，随着气液的增加和温度的降低，干矽卡岩矿物被含水的透闪石、阳起石、绿帘石等矿物交代，称为湿矽卡岩阶段。

2）在矽卡岩形成之后，流体变得氧化，热液中的大量铁质沉淀，形成磁铁矿。此阶段称为氧化物阶段，也称磁铁矿阶段，是形成矽卡岩型铁矿的最重要阶段，在侵入体与围岩接触带的矽卡岩中及其附近不同部位，分别形成了铁山、光面垴、铁子山、垴青、刘岱山、铜坑、巷子口、张福山、李村、王豹山、新屋下等铁矿床。

3）随着热液温度的进一步降低，环境变得还原，沉淀形成大量硫化物和石英，称为石英硫化物阶段。

4）成矿作用接近尾声，热液温度更低，形成少量碳酸盐细网脉，称为碳酸盐阶段。

图6－4 大冶式铁矿成矿模式图