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第一章、区域地质背景长江中下游成矿带位于扬子地台东北缘，北邻大别造山带，南接华夏地块（图1-1）。长江中下游地区经历了长期的构造演化历史。扬子板块在晋宁期造山运动中和华夏地块发生拼合，形成统一的华南陆块；接着又与三叠纪华北板块发生碰撞拼合，形成秦岭-大别-苏鲁造山带(Lietal.,1993)。然后经历了晚中生代火山-侵入活动爆发阶段，受特提斯构造域、古太平洋构造域和深部壳幔作用等过程共同作用，发生大规模的岩浆活动并形成与之相关的热液矿床(常印佛和吴言昌,1991;翟裕生,1992;周涛发等,2008)。鄂东南成矿区位于长江中下游成矿带最西端，该成矿带由西向东依次有鄂东南、九瑞、安庆、庐枞、铜陵、宁芜和宁镇七个成矿区，组成扬子板块和中国东部一个重要成矿带（图1）。成矿带内的成矿作用均与晚中生代的岩浆活动有关，在各成矿区具有相似的特征。长江中下游成矿带大致沿长江沿岸分布，区域上几条深大断裂（郯庐断裂、常州-阳新断裂、襄樊-广济断裂）大致控制了成矿带的范围。在成矿带内部大致沿长江流域存在一隐伏断裂（前人称为长江中下游裂陷或凹陷）(常印佛和吴言昌,1991;翟裕生,1992)，它在长江中下游地区中生代成岩成矿过程中可能起了重要作用(PanandDong,1999;Zhaietal.,1996)。图1-1长江中下游成矿带地质简图鄂东南矿集区位于长江中下游成矿带最西端，大地构造位置属于扬子板块东北缘，北临大别造山带（图1-2）。鄂东南地区矿产资源丰富，以铁、铜矿为主，共生或伴生有钨、铅、钼、锌、金、银、等。这些矿床都与区内晚中生代侵入岩关系密切，由南向北有鄂城、铁山、金山店、灵乡、阳新、殷祖六大杂岩体，另外还有以花岗闪长斑岩和花岗斑岩为主的30多个小岩体，如铜山口、丰山、阮家湾等（图1-2）。最新的成岩成矿年代学数据显示，鄂东南地区成矿作用始于晚侏罗世约157Ma，在早白垩世140-130Ma达到高潮，成矿作用持续时间长达25Ma（157-132Ma）(Lietal.,2014)。鄂东南成矿区内寒武系至第四系地层广泛出露（缺失中、下泥盆统和上侏罗统），古生界和中生界下三叠统主要分布于成矿区中部广大地区；中生界中-上三叠统、侏罗系和下白垩统主要分布于黄石-大冶-灵乡一线以西、梁子湖以东地区；新生界地层分布于长江沿岸和梁子湖、大冶湖、阳新湖盆地及其附近地区(余元昌等,1985)。古生界地层主要为浅海相碳酸盐岩、砂页岩、砂岩等。中生界地层分布最广，其中三叠系地层是区域内生矿床的主要成矿围岩。图1-2鄂东南矿集区地质及矿产简图(据Huetal.,2014)鄂东南地区经历了漫长的构造演化历史。晋宁运动形成了本区的结晶基底，此后又相继经历了印支期、燕山期及喜马拉雅期等多次构造运动。区域上的褶皱和断裂构造多为印支运动和燕山运动的产物，主要有北西-北西西和北东-北北东向两组，如阳新岩体。近南北向、北东向和北西向构造往往叠加于北西西向构造之上，从而构成了区内复杂的构造图案。印支运动奠定了区内盖层的构造格架，燕山运动的叠加则造就了一些特殊的控岩控矿构造(舒全安等,1992)。与这两次运动相比，其他时期的构造运动规模和强度都较小，不足以构成独立的构造体系(黄定华和张国胜,1994)。鄂东南地区矿产资源丰富，以铁、铜矿为主，共生或伴生有钨、铅、钼、锌、金、银、钴、镍、镓、锗、铟、铼、硒、碲、铀、硫、石膏等。从整个成矿区域来看，各类矿产在空间上存在一定的分带性，由北西向南东方向，矿带分布依次为铁矿带→铁铜矿带→铜矿带→铜钼矿带→钨铜钼矿带(舒全安等,1992)。大部分矿床含有伴生元素，有些可以达到回收利用的水平。按照伴生元素的组合类型可以分为以下几类：铁矿床（Co-Ni-Ga）、铁-铜（金）矿床、铜金矿床（Co-Ni-Ga+Au-Ag+Te-Bi-Se+PGE）、铜钼矿床（Te-Bi-Se+PGE）以及钨铜钼矿床（Se-Te-Bi+W）这五类。此外，不同矿带的伴生元素也有明显的元素分带，可分为亲铁元素带、亲铁亲铜元素带、亲铜元素带和钨钼元素带。主要的含矿侵入体多为富碱高钾的中酸性岩，主要有花岗闪长岩、石英闪长岩和石英正长闪长岩，多为复式岩体，矿床产在复式大岩体中侵位的小岩株与硅铝质围岩或碳酸盐岩的接触带上，如阳新铜山口铜钼矿床和铜绿山铁铜金矿床(舒全安等,1992)。该区也是我国为数不多的富铁成矿区，许多矿床的矿石品位都可以达到平炉铁矿的水平（60wt.%Fe）。第二章大冶铁矿床2.1大冶矿区交通地理位置铁山铁矿床地处长江中下游铁铜金属成矿带的西端，矿床位于湖北省黄石市铁山区境内，行政区划隶属湖北省黄石市铁山区，西北距武汉市104km，东距黄石市区25km，东南距大冶市15km，矿区面积为11.83km2，地理坐标为：东经114°51′37″~114°55′22″，北纬30°11′33″~30°14′14″。矿区位于黄石市区西侧，北临鄂城，长江在其东侧。区内有高等级公路及铁路干线，联结通往武汉、黄石等地，水路交通极为便利（图2-1）。该区地势南高北低，为低山丘陵区，海拔100-400米，本区属亚热带大陆性季风气候，四季分明，降水量丰富。主要工业为能源矿产开采加工工业，有铁铜矿、钼矿、钨矿、铅锌矿、大理石、水泥等，铁山矿区人口近6万，劳动力、水、电能源都较为非常丰富，可以满足矿区需要。铁山铁矿床解放前即已开采，解放后地质部429地质队等进行了详细勘探，提交了《湖北省大冶矿山矿区地质勘探报告》。1956年开始建矿，长期为武钢铁矿石的重要基地。经过长期的矿产开采工作，该矿区开发、研究程度较高。2.2矿床勘探史及研究现状大冶铁矿历史悠久，历经吴、晋、隋、唐开采和冶炼。南唐保大十二年（公元九四五年）始称大冶铁矿，较大规模开采始于清末，已有百年历史，但较大规模地质矿产调查和普查勘探工作还是在解放后，地质部429地质队等对矿区进行过详细的勘探，进行了1：5000和1：1000比例尺地质填图，并提交了《湖北省大冶矿山矿区地质勘探报告》。1954年与1955年，国外设计部门先后两次提出补充勘探任务要求，由武钢地质勘探公司承担并按照要求对全矿区进行补勘工作。随后几年，中南冶勘公司609地质队对铁门坎矿体深部进行了补充勘探，并对象鼻山到龙洞矿体深部进行了钻探，大冶铁矿地测科也在尖山及狮子山深部进行了找矿勘探工作。矿山1958年7月开始大规模机械化开采，至今已有50年历史，2004年底前累计探明铁矿石资源/储量16647.38万吨，探明伴生金属铜金属量66.91万吨。目前在－400米标高以上已对矿体进行了较高程度的勘探工程控制，在尖林山地段现已探明矿体赋存标高图2-1大冶铁山交通地理位置图可达-800m左右（中国冶金地质总局中南地质勘察院,2009）。自1956年建矿以来，国内的地质科研、教学单位和生产单位便先后对大冶铁矿矿床成矿作用提出了多种不同的观点。如黄懿等（1957）认为铁山铁矿为接触交代式矿床，主要成矿期为热液期，成矿作用为接触交代作用；在C.F.Jr.Park（1961）关于智利北部Laco铁矿火山熔岩外貌的报导，铁矿浆成矿理论开始被提出；七十年代，由于矿产地质研究所、南京地质矿产研究所、中国科学院地质研究所、冶金807队在安徽梅山、姑山等铁矿进行的研究，发现并提出了矿浆成因的富铁矿床的存在；随后石准立（1978；1981）、翟裕生（1980、1982）通过对铁山矿床的研究，认为并提出铁山的主矿体也是矿浆成因，其成矿作用主要是矿浆充填；而后林新多等（1983）注意成矿前围岩蚀变不发育的矿床和矿体常与蚀变带发育的矿化呈共生过渡关系，提出了原始成矿流体具有浆－液过渡性质，在成矿过程中发生进一步分化形成矿浆型、热液型和浆液过渡型矿化类型的主张；舒全安（1992）在对鄂东铁铜矿床进行研究时，赞成矿浆和接触交代两种成矿作用综合成矿的多成因多阶段认识，并认为两期矿化中，接触交代成矿期占较大比例；又由于碱交代阶段通常发育在铁矿化之前，许多学者主张碱交代带中析出的铁是成矿重要甚至是主要来源，胡受奚（1977）、方可栋（1992）、杨峰华（2001）等在探讨矿质来源时，提出了钠质交代作用使岩体或围岩中的铁活化转移，丰富了成矿物质来源；同时，杨峰华（2001）认为铁最大可能是呈高温碱金属络合物形式搬运迁移继而沉淀；喻学惠（1984）和苏良郝等（1985）进行了实验地球化学研究，针对鄂东地区铁山矿床进行了含氟（氟金云母）体系的实验研究，并获得了富铁熔浆的分离熔融现象（早在1927年，Greig就提出了硅酸盐熔体中存在液态不混溶现象），并提出挥发性组分是铁矿浆熔离的必要条件之一，这为铁矿浆充填作用成矿提出了实验性依据。通过对该区开展了详细的岩石学和矿床学研究工作，舒全安等（1982；1992）、裴荣富（1995）较系统的总结了区域成矿规律和成矿模式。2.3矿床地质特征铁山铁铜矿床位于鄂东南铁矿亚带的北段，是其重要和典型的矿床之一。空间上位于铁山燕山早中期岩体南缘中段闪长岩类与下三叠统大理岩的断裂复合接触带上（图2-2）。2.3.1地层区内出露地层主要为上二叠统大隆组和龙潭组以及下三叠统大冶群。其中龙潭组主要出露在矿区最南部边的松山煤田等地为由深灰色厚层具层纹构造、含燧石结核灰岩组成的长兴段，以及由煤系地层组成的炭山湾段，二者为整合或假整合接触，厚度为15~20m和10~20m。但在八卦山该组地层为含燧石结核的结晶灰岩及大理岩。大隆组（P2d）以黑色薄层、致密、性脆而节理发育的硅质岩或硅质页岩为主，夹有粘土质或炭质页岩，厚15m，与下伏龙潭组为整合或假整合接触。下三叠统大冶群（T1dy）是区内分布最广的地层，与其下伏的大隆组地层成假整合接触。它与成矿关系密切，可分为七段（表2-1）。最常见的深部矿体近矿围岩是大冶群第五段的厚层大理岩和白云质大理岩，次为大冶群第四段的中厚层-厚层大理岩。另外还有第四系沉积物出露，主要以坡积残积物及冲积物为主，主要分布于山间盆地及河谷地带。矿区地层主要特征及矿体与各地层接触的机率见表2-1。表2-1铁山矿区地层岩性表地层代号亚段厚度分布岩性描述和矿体的接触面积大冶群第七段T1dy7厚度＞10米仅在铁门坎后山小山包上出露灰黑色花斑状大理岩0第六段T1dy6第五亚段厚度＞140米仅在铁门坎后山出露中薄层白色细粒大理岩71.86%第四亚段龙洞到铁门坎以及尖林山等地段黄褐色、浅黄色白云大理岩第三亚段分布于尖林山及象鼻山一带黑白相间粗粒大理岩及浅褐色大理岩，含硅质物第二亚段发育于象鼻山及铁门坎一带浅玫瑰色中薄层大理岩第一亚段分布于各矿体接触带部位浅棕色到灰褐色有角岩团块大理岩第五段T1dy5厚约95米东露天采场、象鼻山、麻雀垴、铁门坎后山一带白色薄层细齿状缝合线大理岩（图板I-1）夹薄层黑白色条带大理岩3.92%第四段T1dy4第二亚段厚约60米分布于东露天采场狮子山到尖山地段及棺材山灰白色、灰黑色薄层―中厚层含矽卡质条带团块大理岩，矽卡质团块呈稀疏状顺层分布（图版I-3）17.30%第一亚段灰白、灰黑色相间的薄层（局部中厚层）大理岩，底部为含黑色矽质条带薄层大理岩第三段T1dy3厚约100米地表出露于麻雀垴及尖山接触带上浅褐色、浅绿色条带及条纹状石榴石、灰绿色石榴石透辉石大理岩（在尖山顶端接触带）6.92%第二段T1dy2厚约40米地表出露于麻雀垴及尖山顶部50cm厚叶状大理岩，中部薄层角岩条带状大理岩和灰白色中厚层大理岩互层，底部灰色薄层角岩化大理岩0.00%第一段T1dy1厚约80米分布于棺材山、陈来臣一带灰黄色、黄褐色泥质页岩夹灰黄色泥质灰岩透镜体，下部页岩夹少量黑色页岩0.00%2.3.2构造本区经历了复杂的构造变动，经过了多次构造的叠加与改造，接触热动力构造十分发育。印支期形成的北西西向构造形迹奠定了本区基础构造格架，燕山运动以来与侵入体热动力变质有关的褶皱构造（包括燕山早期岩体侵入接触断裂带及热接触动力变形带构造）及燕山晚期岩体侵入动力变形构造。现将矿区构造形迹特征简述如下：图2-2铁山铁铜矿床地质略图（据石准立等，1981略有简化）1.第四系;三