摘 要:钟姑铁矿田是长江中下游成矿带上的重要铁矿区。矿田内地层三叠系下统青龙组、中统周冲村组、上统黄马青组,侏罗系下统向山群、上统下火山岩组,白垩系下统姑山组、下火山岩组、上统浦口组及第四系地层;铁矿与三叠系中统周冲村组、上统黄马青组地层密切相关;构造主要有钟姑复式背斜、北西西向断裂;岩浆岩主要是闪长岩。矿床构造受次级背斜、向斜和岩拱、岩穹控制,铁矿体主要赋存在闪长岩体与三叠系中统周冲村组地层的接触带上。
关键词:钟姑复式背斜 接触带 铁矿床
长江中下游地区是我国铁矿石资源的重要基地,而钟姑铁矿田在这一地区又占有十分显著的位置。新中国建立以来,矿田内的地质勘查工作从未间断,新的矿床不断发现,铁矿石资源量不断增加,到目前为止已累计探明铁矿石资源量超过七亿吨。矿田内已建设大型生产矿山二处、中小型生产矿山数处,为我国的钢铁工业提供了大量的铁矿石。与此同时,很多著名的教学单位、科研单位及专家学者们在矿床成因、成矿预测等各方面做了大量的科研工作并获得了丰硕的科研成果。笔者在此工作多年,对地质构造及矿床特征分析,为地质找矿工作的供参考。
一、区域特征
钟姑铁矿田位于中生代下扬子裂谷中段。下扬子裂谷带亦因火山岩系广布而称之为宁芜火山岩断陷盆地,又因盆地两侧在区域上出露地层较老而盆地中轴出露较新地层,被称之为宁芜复式向斜。钟姑铁矿田因处于这一特殊的区域地质背景中而拥有独特的铁矿成矿地质重要条件。
二、矿田地层分布
矿田内地表出露和钻孔揭露的地层由老至新依次为三叠系、侏罗系、白垩系和第四系。(图1)
1、三叠系(T)地层:根据沉积韵律和岩性可分为下统青龙组、中统周冲村组和上统黄马青组。
三叠系下统青龙组(T1q)由薄层灰岩、泥灰岩夹薄层钙质页岩组成,厚度大于300米,矿田内仅个别钻孔(年陡)深部见到。
三叠系中统周冲村组(T2z)根据岩性可分上、下两段。下段(T21)岩层以石膏、硬石膏为主,夹粉砂岩、页岩薄层,习惯上称膏盐层段,为铁矿体的赋存层位之一,主要见于龙山铁矿床、向阳铁矿床和年陡铁矿床深部。上段(T22)岩层以钙质页岩、粉砂岩、白云岩、白云质泥灰岩为主,习惯上称钙镁层段,为铁矿体的主要赋存层位,矿田内多数矿床均见到此层段。周冲村组总厚度大于350米。
三叠系上统黄马青组(T3h)下段为紫灰色、深灰色、黄绿色、灰绿色粉细砂岩、钙质粉砂岩夹粉砂质粘土岩及白云质泥灰岩,呈海陆交替相,因其颜色较杂,习惯上称杂色层段(T31)。该段下部为铁矿体赋存层位,上部夹薄层状、透镜状沉积型赤铁矿。上段为陆相沉积的紫红色粉砂岩、细砂岩,夹少量钙质结核粘土岩,底部为砖红色、紫红色粘土岩、粉细砂岩,夹数层泥灰岩砾石层,普遍有钙质结核,因岩层呈紫红色,习惯称为紫色层段(T32)。黄马青组地层在矿田内分布和出露面积较大,该层总厚度大于600米。
2、侏罗系(J)地层:矿田内分布为中下统象山群(J1-2)和上统下火山岩组(J3l)。
侏罗系中下统象山群(J1-2x)为一套河湖相沉积地层,其底部为底砾岩层,向上依次为石英砂岩、中粗粒长石石英砂岩夹数层含砾砂岩、细砂岩夹粉砂岩,接近底部有薄层炭质页岩或煤线,中部夹有粘土层。象山群地层与下伏黄马青组地层为假整合接触。该地层主要分布于矿田的东西边部,中南部偶有小面积出露,厚度大于500米。
侏罗系上统地层在矿田内命名为下火山岩组(J3l),相当于宁芜盆地内的龙王山组火山岩。该组地层岩性为安山质火山角砾岩、角砾凝灰岩、集块岩、凝灰岩间夹安山质熔岩,分布于矿田西部边缘,厚度大于269米,与下伏地层呈不整合接触。
3、白垩系(K)地层:矿田内白垩系下统分为下段姑山组(K11)和上段上火山岩组(K12),白垩系上统为浦口组(K2p)。白垩系地层与下伏地层呈不整合接触。
姑山组下部为复成分砾岩,内含铁矿砾石和闪长岩砾石,夹石膏层和赤铁矿层;上部为砖红色粉砂岩、泥岩及凝灰质粉砂岩夹石膏,总厚度90～200米。上火山岩组为安山岩、火山集块岩、角砾岩及凝灰岩等,总厚度185米。浦口组下部为粘土岩与砾岩互层,中部为赤红色粉砂岩夹砾岩层,上部为赤红色粉砂岩、细砂岩,总厚度309米。
第四系全新统(Q4)为亚粘土、亚砂土、粉细砂层,底部砂砾卵石层,覆盖于基岩之上。
从上述矿田内的地层分布特征可以看出:三叠纪早期,矿田地域处于浅海相沉积区,三叠纪中期处于海湾泻湖相沉积区,三叠纪晚期处于陆相沉积区,侏罗纪早中期一直处于陆相沉积区,侏罗纪晚期至白垩纪早期处于岩浆活动区。
三、矿田内构造
(一)矿田内的褶皱构造
钟姑铁矿田处于宁芜火山岩断陷盆地中段,为盆地中相对窿起区。矿田总体构造格局为一复式背斜,即钟姑复式背斜。钟姑复式背斜轴部位于火山—前、后钟山—姑山西一线上,轴向NNE,其南端扬起,向北端倾伏。复式背斜轴部出露地层为三叠系黄马青组,两翼为侏罗系象山群及火山岩地层。背斜西翼地层总体趋势向NWW方向倾斜,东翼向SEE方向倾斜。
钟姑复式背斜两翼分布一系列次级褶皱,西翼有龙山短背斜、长林短背斜、年陡背斜和荆山向斜、花山向斜等,东翼有白象山短背斜和船山小向斜等。
矿田褶皱构造为燕山运动的产物。
(二)矿田内的断裂构造
矿田内第四系覆盖层厚,断裂构造形迹出露少,现根据地表出露,钻探揭露和卫星影象解析判断,将矿田内的断裂构造分为三级:
一级断裂构造为北西西向断裂,主要有三条:和睦山—前钟山—青山街断裂带,向阳北—姑山南断裂带,年陡—查家湾断裂带。其中和睦山—青山街断裂带出露最清楚,研究确认为一张扭性断层,可代表其余二条NWW向断层的特征。上述三条断裂带将矿田分为北、中、南三段。
二级断裂为NW向断层,性质为扭性。三级断裂为近东西向断层。
矿田内一级断裂带切割了下白垩纪以前的地层和褶皱,走向延伸达十公里以上,对铁矿床的定位起着巨大的作用。一、二级断裂构造为燕山运动的产物,而三级断裂构造应属喜马拉雅运动期形成的。
(三)矿田内的岩浆岩及其构造
1、矿田内的岩浆活动与岩浆岩种属
矿田内从地表到位深部岩浆岩十分发育,这与地质历史上本区的岩浆侵入—火山喷发作用是一致的。根据矿田内各矿床中闪长岩岩石绝对同位素年龄测试,距今年龄为137.5～114.9百万年。从矿田地层分布得知,白垩系下统姑山组(K11)为火山喷发的间断期。由此可将本区岩浆侵入—火山喷发作用分为二期:第一期为晚侏罗纪时代(J3),第二期为早白垩纪晚期(K12)。
矿田内的岩浆岩均属闪长岩类,按矿物成分的差异可进一步划分为:辉石闪长岩(姑山),角闪闪长岩(白象山),钠长闪长岩(钟九),角闪钠长闪长岩(和睦山),石英闪长岩(钓鱼山),辉长岩(向阳)等。上述种属的岩体主要分布在矿田的中部和南部,属于第一期岩浆活动的产物。从岩性上看,由南往北,从深部到浅部,岩性由偏基性向偏碱性过渡。这可能是闪长岩岩浆在侵入过程中的分异作用和对围岩、特别是膏盐层的同化作用的结果。矿田内第二期岩浆活动的主要产物为石英二长斑岩,主要分布矿田中北部。此外,矿田内发育的脉岩主要是闪长玢岩脉、辉绿岩脉和正长细晶岩脉。
2、矿田岩体构造
矿田内基岩出露较少,但钻孔分布面广,且揭露较深,多数钻孔深度达-600米,部分钻孔深达-800米,个别钻孔达到-1000米,这有利于了解岩体的分布和构造。
矿田内闪长岩体属浅成和超浅成岩体。从矿田岩体顶面等深线图(图2)可以看出,岩体主要占据三叠系中、下统地层空间,形成与钟姑复式背斜协调的岩浆岩岩盖。岩盖的顶部岩体占据次级背斜核部形成岩拱、岩穹,在断裂破碎带上发育着岩株、岩枝和岩脉。据物探和钻孔资料推测,在青山街、姑山与钟山之间以及长林三个岩株的深部存在岩脖,岩浆沿三叠系中下统空间顺层侵入。
闪长岩岩浆的侵入过程既受到褶皱和断裂构造的控制,又反过来对围岩产生影响,在围岩中形成附生褶曲、附生单斜(较大岩株接触带)和附生张性断裂。
四、矿田内铁矿床特征
1、与火山喷发及其浅成侵入岩浆有关,如姑山矿、太平山铁矿床。
2、在超浅成闪长玢岩顶部附近形成的低品位铁矿体,磁铁矿以细粒状浸染于闪长玢岩的基质中,铁品位较低,但其分布范围较大,如新桥铁矿。
3、矿体产于岩体与三叠系中统地层接触带及其内、外带,其中与黄马青组下段(T2h1)富钙镁质岩性有关的矿床规模最大,数量最多,占已知矿床的近90%,如白象山铁矿床;与周冲村组(T2z)灰岩有关的矿床,如油坊村铁矿床。
4、铁矿床分布受钟姑复式背斜控制。次级褶皱控制矿床的构造,如常龙背斜的有龙山、和睦山、云楼、杨庄等铁矿床;钟姑背斜的有钟九、前钟山、钓鱼山、姑山等;白象山背斜分布的有白象山等铁矿床;向阳向斜有向阳铁矿床等。
钟姑铁矿田由钟姑复式背斜控制。铁矿床位于闪长岩与围岩接触的顶部和边部,受次级背斜、向斜和闪长岩接触带控制。铁矿体主要赋存在闪长岩岩体与三叠系中统周冲村组地层的接触带上。
(本文引用资料来源于808地质队)