纤磷钠长石化岩及其找矿意义

如题所述

一、概述

“玢岩铁矿”中的凹山式铁矿,又称阳起石(纤闪石)-磷灰石-磁铁矿建造,如凹山铁矿、东山铁矿和萝卜山铁矿等,其围岩有一系列交代蚀变作用的组合,包括钠长石化、纤闪石(阳起石)化、磷灰石化、透辉石-霓辉石化、方柱石化、石榴子石化、绿帘石化和硬石膏化等,其顶部还常发育硅化、泥化和明矾石化等。其中以纤闪石(阳起石)-磷灰石-钠长石岩,即纤磷钠长石化岩最为发育,分布最为广泛,与铁矿化关系最为密切,因此我们将纤磷钠长岩作为其代表性蚀变岩。

所谓“玢岩铁矿”一般泛指产于宁芜和庐枞火山岩坳陷中与玢岩有成因联系的铁矿,其中包括许多铁矿床亚类,如凹山式铁矿,包括凹山、大东山、萝卜山铁矿;陶村式铁矿,如陶村和卧儿岗等铁矿,它们也称为浸染状阳起石-磷灰石-磁铁矿建造,其中发育典型的钠长石岩和纤鳞钠长岩等交代蚀变岩。在当涂南区发育钟姑山式铁矿,如姑山、钟山,南京地区的凤凰山铁矿等,这类铁矿中纤磷钠长石化不发育,但钠长石化等现象普遍发育。在南京与玢岩有关的铁矿有梅山式和吉山式铁矿等,其中方柱石化和钠长石化特别发育。应当指出:在环太平洋成矿带中也发育与纤磷钠长岩有关的凹山式铁矿。

在这一套蚀变岩中,钠长石岩往往最占优势,矿体往往尖灭在深部钠长石岩带中,也即矿体下部还存在很厚的钠长石化带。整个蚀变带延深往往离地表千米以下。应当指出:钠长石化和方柱石化都是典型的钠交代。钠长石化是所有“玢岩铁矿”的一种共同的、最重要和最广泛发育的交代蚀变作用(照片407,408)。

方柱石族中钠柱石的化学成分是NaAlSi3O8+NaCl,其中含有少量钙柱石分子,钙柱石的分子式是Ca2Al2Si2O8+CaSO4。由此可见,与玢岩铁矿有关的成矿流体及其中钠、氯和硫酸根的来源显然与火山盆地的基底含膏盐地层,如中三叠世周冲村组或嘉陵江组密切有关。因此在某种意义上说,玢岩铁矿具有层控特征,此特征明显表现在姑山式和凤凰山式铁矿中。虽然铁矿产在白垩纪火山-次火山岩中,但从整个长江中下游铁矿来看,发现大多数铁矿都产在含有膏盐沉积的中生代坳陷盆地中,而在前三叠纪地层中很少发现。仅少数产在与奥陶系和震旦系白云岩的接触带中,这也是因为白云岩是在高盐度环境中经白云石化形成的,因此它们也可形成热卤水,这是钠化作用和铁矿形成所必需的;华北邯邢式铁矿发育在中性岩类(包括二长岩)与中奥陶世马家沟组白云岩的接触带中也与此有着密切关系。

二、主要岩石类型及特征

(1)钠长石岩:早期我们认为与铁矿有关的玢岩应含有较多的暗色矿物和高的铁含量,而事实却相反。20世纪50年代后期,我们根据显微镜下观察,发现普遍而强烈的钠长石化导致暗色矿物的消失和铁的淋失。例如与铁矿有关的玢岩中,不仅暗色矿物被普遍交代,而且斜长石斑晶普遍钠化(详细见钠长石化章)。在当涂北区,由于萝卜山铁矿和大东山铁矿今已采空,而凹山铁矿大规模露采也近尾声,以及深钻资料等使人们有机会能对矿体及其蚀变围岩的上部至下部清楚地观察到强烈的钠化和褪色现象。最常见的蚀变是糖粒状钠长石交代基质、暗色矿物,并发展至交代斜长石斑晶。这种交代作用往往由上向下逐渐加强,上部细粒钠长岩中,可有磁铁矿共生;在下部钠长石岩颗粒逐渐变粗,暗色矿物和磁铁矿等几乎全消失。钠长岩中Na2O的含量可达8%~10%,而TFe含量降低至1%左右。

(2)透辉石岩、石榴子石岩和方柱石岩:“玢岩铁矿”的早期蚀变具有“矽卡岩化”特征,如透辉石化、石榴子石化和方柱石化等(照片409,410,411,412,413,414);它们主要发生在内接触带中。而磁铁矿和阳起石的形成常晚于这些无水硅酸盐,常见它们以多种方式交代无水硅酸盐。这表明这些无水硅酸盐是在气化-高温热液条件下形成的,相当于早期矽卡岩阶段,而后者是在高温热液条件下形成的,相当于晚期矽卡岩阶段。但它们不能当作矽卡岩,其有关矿床也不能列入矽卡岩矿床。

(3)纤闪石(阳起石)岩:在凹山式铁矿床中,纤闪石或阳起石常组成单独的交代蚀变岩,由于多数阳起石呈纤维状结构,因此一般可称为纤闪石岩。在一般脉状、环状及角砾状的矿体中,矿石主要属于阳起石(纤闪石)-磷灰石-磁铁矿建造。而在脉状矿体中,晶体粗大的阳起石往往在脉的两旁发育,呈帚状、梳状排列,有时组成单独的阳起石脉状体。由于这种阳起石的柱状晶体一般较大,晶体长度可达10~30cm,纤闪石特征不明显,我们称其为阳起石岩,一般靠近脉的中心部分阳起石的晶体逐渐变粗。

有人认为纤闪石全是由透辉石转变而来的,甚至继承了辉石的假象。我们发现这种结论的根据不足;虽然透辉石常被纤闪石交代呈残留体(照片409,411,415;彩照116,117,118),但纤闪石交代斜长石(照片416)也很常见。玢岩中广泛出现的纤闪石岩(照片417)是交代基质和斜长石等斑晶而成的。这类交代岩石中一般见不到有透辉石的残留体。纤闪石经常具有其本身的晶形,如帚状、放射状、纤维状,少数呈长柱状等,有时可见典型的六边形横断面和两组典型的角闪石解理。根据鉴定,在矿区范围内,大多数切片原生的辉石和角闪石经常已不复存在,即被钠长石和纤闪石所交代,有时为钠长石-绿帘石(彩照119)和钠长石-硬石膏岩所交代。

(4)纤闪石-钠长石岩(简称纤闪-钠长岩):除了纤闪石岩外,常见纤闪石和钠长石组合的纤闪钠长岩(照片418),这在凹山式铁矿中也很常见,但纤闪石呈较小的纤状晶体,未见有在矿体中那么粗大的阳起石。

(5)纤闪石-磷灰石岩(简称纤磷岩):磷灰石的分布不规则,在近矿体处分布较普遍,因此有时形成纤磷岩(照片419),其中多数含有磁铁矿(照片420,421,422;彩照120)。

(6)纤磷钠长岩:在各种“玢岩铁矿”及其有关的交代蚀变岩中,除钠长石岩外,特别是凹山式铁矿,即阳起石(纤闪石)-磷灰石-磁铁矿建造中,其蚀变类型除上述几种类型外;最完整的和最典型的是由纤闪石、磷灰石和钠长石组成的纤磷钠长岩(照片423,424,425,426),这与成矿有着直接的关系,其中经常含有磁铁矿。

(7)绿帘石-纤闪石-钠长石岩(简称绿纤钠长岩):在凹山式铁矿床中,有时发育含有磁铁矿的绿帘石-纤闪石岩(照片427);有时有钠长石共生,组成绿纤钠长岩。

在上述蚀变岩中较常出现硬石膏,这可能表明膏盐层所形成的热卤水在交代和成矿过程中所起的重要作用。少数情况下,出现磁铁矿-黑云母-钠长石岩(照片428)。

三、找矿意义

(1)纤磷钠长岩及其有关的上述交代蚀变岩石是找寻凹山式,即阳起石(纤闪石)-磷灰石-磁铁矿建造,如凹山、东山、陶村和萝卜山等铁矿最重要的标志。

(2)在凹山式矿体的上部或顶部的外接触带的火山岩系中,常发育有硅化、泥化和明矾石化帽,这也是有利的找矿标志。

(3)矿体常产在玢岩体内部,而深部强烈的钠长石化岩往往是矿体尖灭的部位,也是铁、钛等成矿元素的活化转移带,同时也是成矿物质的重要源区。

(4)凹山式铁矿及其他“玢岩铁矿”的有关的交代蚀变,表明与其有关的流体具有热卤水特征。

(5)长江中下游“玢岩铁矿”主要分布于宁芜和庐枞两个火山-次火山岩坳陷盆地中,这不是偶然现象,是由于基底地层中分布有膏盐沉积层。膏盐沉积提供钠和氯等矿化剂的来源,使成矿溶液具有卤水特征,从而引起钠长石化、方柱石化及纤磷钠长岩化等等一系列交代蚀变和成矿元素铁的活化转移和成矿,同时常有硬石膏、水石膏和石膏相共生。在长江中下游成矿带中,基底地层隆起区,如宁镇等隆起区不存在“玢岩铁矿”便是个例子。

矿体上部或顶部的硅化、泥化、硫酸盐化带也是找“玢岩铁矿”的重要线索。

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