矽卡岩型铁矿的铁质来源与迁移富集机理探讨_陈艳.pdf

2012 年 10 J] 岩 tir测 试 Vc,1.31, N.,.5 c-tc,l 2012 1{CK AN D MIN FRAI. .\ N AI.Y SIS 889 897 文章编号0254 -5357201205 -08899 矽卡岩型铁矿的铁质来源与迁移富集机理探讨 陈 艳，张招崇 （ 一f，围地质人学（ 北』ji）地球利 ，， ’≯ ’j资源。 、j 院 ，北jji100083 摘要矽卡岩型铁矿是我国最重要的富铁矿类型，其铁质来源及迁移富集机理是目前最核心 、也最具争议的 问题之一 本文在矽卡岩矿床复 杂性 和 多成因性研究的基础上，对浅部铁质活化、迁移和富集机理进行整理 归纳，建立了流程图；分别探讨了不同类矽卡岩型铁矿 铁质 的最大可能来源，认为与中酸性侵入体有关的该 类铁矿，铁质主要源于浅部侵入岩；与酸性侵入体有关的该类铁矿 ，矿床附近的原始赋铁层位可能提供了大 量铁质但并非所有与酸性岩有关的此类铁床附近都存在赋铁地层 ，故本文对 铁质 深部来源的可能性进行 了探讨，结合 “ 岩浆矽卡岩 一 富碱侵入岩对 ” 的概念，提出了全新的深部铁质活化、运移和富集的可能模式， 即深部岩浆同化钙质岩石融 离出的富铁矿浆上升并运 移到浅部侵入岩与碳酸盐岩 的接触带附近 ，与该 系统 中的热液相遇并反应，热液吸收矿浆中的 铁质 生成富铁的复合热液，后复合热液在接触带因物理化学条件的 剧变而沉淀成矿 关键词铁质来源；迁移富集；矽卡岩型铁矿；矽卡岩 中图分类号P618.3l；P619. 221 文献标识码A Study on Source, Transport and the Enrichment Mechanism of Iron in Iron Skarn Deposits CHEN Yan , ZHANC Zhcio-c hongr Faculty of Geosciences and Resources. China University of Geosciences Beijing , Beijing l00083, China Abstract licn skar lrlmsits aw r gl“lal c ern, tlue tt its t.tJniplicatecl nlclallogenic niechanisin. It is als ne l【 - tlie lIJst iinlmrlaill Iylcs cl higli-graclv ir ’n clcp ‘一ics in Cliiria. The source, transportation ancl enrichment iiiet-liaiii.iii‘I- ini] lldyH aii ll l lant rolcl iii the siutlv of iron skarn deposits, wllic-h are highly tontroversial at l}n“-iit. 13ahcjcl {i] [ll clljlacitIl c,f icjc-cj.ic hcLilieh. [IicJ ccrjlilcx ancl}lygenetir c-haracteristirs cf ircii karn clc-lcits drfl cIPs ’i-illttl iii tlli. I ’dptr. tIlP transl ’rt aiicl Inwi Jilati process of iroi] is summarizHI and a lr,.Pss ll“wc-hart lldH I,,Jcji] c-ccittiiic-cf-cl. IIicji] t[lf illcht pcsFillr irci] SLIIlVS in IIiflrwnt kiiicls of iron skarn IJllsits are tlic ci. Alc\t all. it v\as fiuIlcl illal Ilir l-lIlsitS l.P1dIt-fI I‘ iIernirclialP a.icl inlrusion arul probally gainecl【 I1Pir iI ‘‘ Jll “ ‘lI11 一h“IllVF iiili-iisic,ns. Mallv c ‘d t 、h sllcwfcl illal iiictwiii IPlllIPraIUJiT ancl lressuns 然 赢 实验 介质溶液pH仇 从7rH1 析出的铁禽iIL }址瞍____Pit ／ Jng L-I 010 吏验丽 实验后 ‘ |l 、，0 ， rlh ┏━━━━━━━━━━━━┳━━━━━┳━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━┓ ┃ 450 ┃ ┃ 9.0 ┃ ┃ 30. 00 ┃ 20. 98 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 500 ┃ ┃ 8.0 ┃ 0 ┃ 36. 00 ┃ 25. 18 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 儆辫≯ 70 550 ┃ 6． ┃ 6.7 ┃ 36.00 ┃ 20.00 ┃ 4I. 97 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 600 ┃ ┃ 6.0 ┃ 85. 48 ┃ 15. 00 ┃ 66. 45 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 650 ┃ ┃ 5.2 ┃ 305. 92 ┃ 4. 00 ┃ 240. 60 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 450 ┃ ┃ 7.0 ┃ 8. 99 ┃ 2. 00 ┃ 8. 39 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 500 ┃ ┃ 6 8 ┃ 7. 2J ┃ 4. 00 ┃ 8. 39 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 矫绿7 50 550 ┃ 5.5 ┃ 6.5 ┃ 47. 69 ┃ 3. 00 ┃ 39. 17 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 600 ┃ ┃ 6.2 ┃ 67.48 ┃ 7. 00 ┃ 57. 35 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 650 ┃ ┃ 5.5 ┃ 509. 88 ┃ 16. 67 ┃ 408. 07 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 450 ┃ ┃ 8.6 ┃ 6.00 ┃ 1. 33 ┃ 5. 60 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 黑￡似 5 ┃ ┃ 8.2 ┃ 6 75 ┃ 2. 50 ┃ 6. 99 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 胡彳i 60 550 ┃ 5.0 ┃ 7.8 ┃ 28. 79 ┃ 2.00 ┃ 23. 78 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 闪K 7 6 】 ┃ ┃ 7.2 ┃ 54.57 ┃ 7.43 ┃ 47.55 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 650 ┃ ┃ 7.0 ┃ 89. 98 ┃ 25. 00 ┃ 87.43 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 450 ┃ ┃ 6.7 ┃ 9. 00 ┃ 2. 50 ┃ 8. 74 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ ┃ ┃ 6.5 ┃ ┃ 16. 67 ┃ 58. 28 ┃ ┃ 然 ∞ 黧 ┃ 4．】 ┃ 4.8 ┃ 926. 79 ┃ 20. 00 ┃ 734. 4l ┃ ┃ ┃ ┃ 4.0 ┃ 1232. 73 ┃ 40. 00 ┃ 986. 21 ┃ ┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ 650 ┃ ┃ 3.8 ┃ 4723. 95 ┃ 275.00 ┃ 3864. 4l ┃ ┗━━━━━━━━━━━━┻━━━━━┻━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━┛ 表l除反映fn随温度的升高，活化的铁量随之 增加，且铁于高温高压下主要 t芒Fe- 存在和迁移 外，更清楚地说眇J从四种侵入f，特别是中酸 一陀岩 （石英闪长岩）中活化m 的铁量十分几r观，足以构成 含矿溶液。 我们注意到，从橄辉岩到石英I 、人 J长岩，随着岩fi 酸度的增加，铁的含量递减，但实验后它们析出的铁 量却并术lJ之呈正比。IH反，650℃时彳i英l、人 J长岩rli 析出的令铁量 TFe达到了3864. 41 mg/L ，而此时 橄辉彳TFe的析出量仪为240. 60 mg/l.，前者约足 后者的16倍；换言之，原本铁含量少得多的石英闪 长岩，实验后却活化出r更多的铁。这主要是由于 反应介质/j同引起的，峻度大的，含NaCI浓度高的 反应溶液对活化同柑『 fI的铁更有利作用于橄辉岩 的反应溶液为0.5incl/l ．KCl0.5 mol/L NaF溶 液，pH6.0，而作用于，ri英闪长岩的反应溶液为 0.7 mol/l. NaCl 0.3moI/L KF儿滴HClHF 水溶液，pH4.0二町见热液流体成分在成矿L}-所 起的H大作用．这说wj，即使原本含铁毓较少的中 酸性≯，在极有利的物删化学条件下，析出大量铁， 形成一定规模的矽卡 ， 创铁矿是完全tlr能的。进一 步推理Itr得，自然界tlt之所以极少存在 ‘ j基性、趟基 性侵入柑仃天的矽卡7M4铁矿 ，原冈之一很可能是 由于此类-浆在演化过科中很难形成竹利于铁质活 化迁移n勺，具有富含挥发份和碱质、呈偏酸性等特征 的热液流体 ， 对fi9卜 岩型铁矿JII} 牛遍发育的钠交代研究也能 问接地为铁质来源问题提供一些信息钠长行化的 实质足 个从硅酸盐I}l 上铁的过程沈保丰等 埘 以 河北北洛河铁矿五号矿体为例，计算_r岩体钠化后大 约析 出的铁量。其侵入岩新 鲜闪长 岩 中 ‘IFe 5. 62 （样晶平均值，下同），钠 化闪长岩TFe 2. 52 ，钠 长，ri岩TFe0.94，岩体阿积从1 2000 的地质冈f -R取，根拆；“ I 号矿体南北端的两个钻孑L资 料，钠化柑石深度约会325 m，经计算（伞铁 ，箝出量 含丫i樊I ’人 J K岩的伞铁fl} - 钠化闪长岩的全铁量 一 钠 长石7的令铁量），在2 l07 m3的体积1 人 J，有共约233 万吨令铁被带出，这个数值与实际产jJ 5的矿产数景比 较接近 、 这表明，钠长丫i化从闪长岩．1-活化转移出的 铁质是形成此类矿床的艰要来源、， 综，J ‘得 ，与巾酸性侵入岩有关的矽卡岩型铁 矿，存适 。『 （的物理化学条件下，通过交代作用，侵入岩 中的铁质fIJ ’ 以也足够形成矿床，侵入岩应该是铁质的 主要来源。但是，此类矿床中时有分确i的岩浆贯入式 矿体．ljIT]岩接触截然不『司，往往无明渺交代作用或 交代作川极微弱，其铁质显然不是源于浅部固结侵入 体的钠（钾）化，它的形成还蕴藏着另一机理。 - 893 - ChaoXing 第5期 岩矿测 试 11lI ● ’∥mw.vkrii.n‘-.‘.11 3.2 与酸性侵入岩有关的矽卡岩型铁矿的铁质 来源研究 与峻 陀7 有关的矽卡7翘铁矿存我行J “ 泛的 分佰，重要的有福建马坑铁矿、内蒙占渊小份铁多金 农2我IJ ．； 酸性侵入岩有关的媳删矽忙岩J性铁m-lcJ符I 特征 Ial,le 2 ledluws tJf-typiCdl m-icl i“lnisi、P -wlzite-cl in,J] skariHlel“hils 槭矿、广东大顶铁矿、四川泸浦铁矿、海南仃碌铁钻 铜矿等 。． 由于化岗，Fe含{li-很低，目前还没仃州 父实验研究证f9J从化岗岩巾活化的铁质足以形成 矿体，敝此类矿床住成冈上还仃住较大争议．， ┏━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━┓ ┃ 矿床名称 ┃ 矿怵特征 ┃ I 式I～Ⅲ露n07f 水 ┃ 铁f贡 ii世II 『能永源 ┃ ， f}议忡i成fq炎，艘 ┃ ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━┫ ┃ ┃ 矿体多限定于厌之卜 I，碎弱,7 ┃ 黑厶雌花}与 、概；K 桶 ； ┃ 火illibi ’（ （液）f{f1Jf）e移的 ┃ 海引火山沉私{ - ┃ ┃ 福建马坑铁矿 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ 之上；为li咏J。状珂 “休 ┃ 绿、辉绿闪 K 7 ┃ 铁埙 ┃ 热液改造矿床 ┃ ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━┫ ┃ ┃ 矿体顺层产1 钏 k 化岗岩 』 ’量 ┃ 钾K 仡岗、 ┃ 火IICi发汛干jnqfHO “层 、 ┃ 火喷发沉fJ - ┃ ┃ 内蒙黄岗梁铁锡矿 ┃ 岩、凝灰岩和人州柑、钙质砂贝7 ┃ ┃ 幺Lik. - 。奠II|7i 钠化々 f多 f}{ ┃ ┃ ┃ ┃ 接触带l{I ┃ 幺武 一安ilI 7 ┃ ┃ 热液改造f， ‘床 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ 的铁质 ┃ ┃ ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━┫ ┃ ┃ 矿体主要“}火州柑剐砂柑接触 ┃ ┃ 禽火ill砰删物质矾门 ┃ iLF变质 一 ┃ ┃ 四川泸沽铁矿 ┃ ┃ 化岗r、蛳绿7脉 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ 成铲 ‘ ，吊多层状逛K ┃ ┃ ri焚的JLLL』。 ┃ 热液改造f0 “J 术 ┃ ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━┫ ┃ ┃ 矿体呈似层状、眦L，状J“于黑厶” ┃ m厶U fLii7，少I;tikiil, ┃ ┃ ┃ ┃ 广东大顶铁矿 ┃ ┃ 闪K ，、焚 ’l Jj}i;、蜱肼7、 ┃ 火lIW发tLfJl的铁伸 、J 。 ┃ 泓棚火jjCf 一 ┃ ┃ ┃ 花岗岩与碳酸盐7接触带巾 ┃ ┃ ┃ 热液改造矿睬 ┃ ┃ ┃ ┃ 辉绿岩等 ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━┫ ┃ ┃ 矿体产j 彳 ￡岗7．j碳酸盐 i{受触 ┃ 化岗7、他i岗蜘17，i蜒 ┃ 卜 ． ri Ln Lr Lr \O \r C C . \O \O r- c;c a. o c\i 3 t Lr, \o r- ao o\ n t ChaoXing