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user: 4. 铁矿体特征 4.1. 矿体空间赋存形态、规模 本区铁矿层主要赋存于震旦系杨家桥下坊组。矿层产状与总体构造方向一致，层位稳定，标志明显，目估品位在20%~25%之间，矿层底部一般硅化较强，为含磁铁矿绢云母化千枚岩，局部见磁铁矿细条带，一般宽2~5 mm。顶板为含变质沉凝灰岩、含黄铁矿化石墨质千枚岩、绿泥石化石英片岩，接近铁矿层过渡部位常见石英脉，局部发育不规则肠状石英、方解石细脉，脉幅常见2~3 mm，发育黄铁矿等硫化物。 铁矿富矿剖面上呈“多层状”产出地段，矿层总厚度可达40~70 m；同一区段的同一矿层，不同类型矿石的品位有所差别：一般以绿泥石英磁铁矿矿石和石英镜铁磁铁矿矿石较富，在石英磁铁矿矿石中，当浅色条带增宽时，品位明显变低。同一矿层中品位与矿层厚度往往正向相关，厚者富，薄者变贫。 这套硅铁建造在区域上常见矿相序列，即自下而上由铁的氧化物相→铁的硅酸盐相→铁的碳酸盐相→铁的硫化物相，体现了溶液化学沉淀作用时比较彻底的分异特征。 4.2. 矿石矿物 矿石成分比较简单，主要由石英、磁铁矿、绿泥石组成，常占85%~90%。金属矿物组成主要有: 磁铁矿、镜铁矿；次要矿物中金属矿物为镜铁矿、赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿、针铁矿、褐铁矿、磁黄铁矿、钛铁矿、白铁矿等；非金属矿物主要有石英、绿泥石、黑云母；非金属次要矿物为方解石、石榴石、黑云母、白云母、白云石、绢云母、石榴子石、透辉石、阳起石、石英、绿帘石、绿泥石和绢云母角闪石、磷灰石、锆石等脉石矿物。偶见黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、硅灰石和电气石等(表1)。 4.3. 矿石结构和构造特征 磁铁矿均以自形晶均匀或不等均匀分布于矿石中，周围相邻矿物接触边缘多平直。石英呈等向或拉长粒状，具锯齿状边缘相互镶嵌紧密，磁铁矿粒面或边缘常被绿泥石、黄铁矿等充填交代，形成交代碎裂结构。组成矿石的矿物集合体形成石英条带状、浸染状构造。 条带状构造，为本区主要矿石构造，由浅色与暗色矿物以不同含量组成绿黑色和灰(白)色相间条带，形态简单(图3(A))。岩内可见发育条带状石英条带肠状构造，同时褶皱转折处也是磁铁矿富集增厚的部位，有利于磁铁矿的沉积富集(图3(B))。铁矿中可见后期局部的剪切褶皱，形态上呈“S”形(图3(C)、图3(D))，这些褶皱很有可能属韧性变形带中改造的局部褶皱，造成铁矿层局部不协调。 浸染状构造，次要矿石构造，主要见于矿层顶底板位置，主要为自形晶–半自形晶磁铁矿呈浸染状小点较均匀地分布于脉石中。 Table 1 Mineral components of itabirite in mining are 矿物种类 主要 次要 副矿物，次生矿物 金属矿物 磁铁矿 镜铁矿 赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、钛铁矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿和金红石。 非金属矿物 石英、绿泥石、绢云母 黑云母、方解石、石榴石 磷灰石、电气石、锆石、绿帘石、黝帘石、长石、绢云母、白云母、方解石和重晶石等。 表1. 矿区铁英岩矿物组分 图3. 新余铁矿床矿石的矿物组成与结构构造 4.4. 矿相学特征 显微镜下，图4(a)矿石由黄铁矿和磁铁矿组成，黄铁矿常沿磁铁矿边部、裂理、显微裂隙充填交代。图4(b)矿石也由磁铁矿和黄铁矿组成，磁铁矿半自形–它形粒状，大小0.01~0.1 mm，星散状分布。黄铁矿半自形–它形粒状，大小0.005~0.01 mm，星散状分布，局部尖角状交代磁铁矿。图4(c)矿石主要由磁铁矿和黄铁矿组成，磁铁矿半自形–它形粒状，大小0.01~0.05 mm，星散状分布，部分呈包体状分布黄铁矿中。钛铁矿半自形板状，大小0.01~0.03 mm，星散状分布。(d)矿石由磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿等组成，赤铁矿半自形板状，大小一般0.001~0.02 mm，常沿磁铁矿边部及显微裂隙交代。 图4. 铁矿石的矿物组成与矿物生成顺序关系 (a) 矿石由磁铁矿(Mag)和黄铁矿(Py)组成，黄铁矿常沿磁铁矿边部、裂理、显微裂隙充填交代。(b) 矿石由磁铁矿和黄铁矿组成。局部尖角状交代磁铁矿。(c) 矿石主要由磁铁矿和黄铁矿组成，磁铁矿星散状分布，部分呈包体状分布黄铁矿中。板状钛铁矿(Ilm)星散状分布。不透明矿物生成顺序：磁铁矿、钛铁矿→黄铁矿。(d) 矿石由磁铁矿、赤铁矿(Hem)、黄铁矿、黄铜矿(Ccp)等组成，赤铁矿半自形板状，常沿磁铁矿边部及显微裂隙交代，其中残留叶片状的磁铁矿。磁铁矿→赤铁矿→黄铁矿→黄铜矿。(a) Ore consists of magnetite (Mag) and pyrite (Py)， pyrite often fills along the edge of the magnetite， crack， micro-fissure. (b) Ore consists of magnetite and pyrite. Metasomatic the magnetite like cusp. (c) Ore mainly consists of magnetite and pyrite， magnetite scattered distribution， part is distributed in pyrite like the package. The opaque mineral formation order: magnetite， ilmenite → pyrite. (d) Ore consists of magnetite， hematite (Hem)， pyrite， chalcopyrite (Ccp) and other components， Hematite semi-self-shaped， plate-like， often fills along the edge of the magnetite and micro-cracks， magnetite → hematite → pyrite → chalcopyrite. 结合手标本和镜下矿相学研究，可以厘定为新余式铁矿床主要金属矿物的生成顺序为：磁铁矿→钛铁矿→赤铁矿→黄铁矿→黄铜矿。 4.5. 铁矿石主微量元素分析 表2主量元素分析表明：铁矿石TFe 2 O 3 含量变化范围为8.73%~67.99%，平均为43.77%；SiO 2 含量的变化范围为11.81%~61.55%，平均为37.48%；Al 2 O 3 含量变化范围为3.09%~17.15%，平均为7.13%；TiO 2 含量变化范围为0.28%~0.96%，平均为0.52%；MgO含量介于0.70%~3.15%，平均为1.73%；CaO含量介于0.09%~7.96%，平均为2.90%，其它氧化物组分均较低。因此新余铁矿石主要由TFe 2 O 3 和SiO 2 组成，其它元素组分含量相对较低，显示新余式铁矿以化学沉积建造为主。与世界重要铁矿类型BIF铁矿Algoma型、Superior型相比，具有相同的TFe 2 O 3 和SiO 2 主要组成含量，主要差异是铁矿石含较多的Al 2 O 3 和TiO 2 组份(世界条带状铁矿Al 2 O 3 含量0.09%~1.8% [ 24 ] )。表明形成新余铁矿加入了较多的壳源等沉积建造的碎屑物质的成矿物质来源。 一般认为：火山岩和海相沉积物的Sr/Ba比值大于1，陆源沉积岩的Sr/Ba比值小于1，新余铁矿石 Table 2 The content of main element in Iron ore uni: (% 矿区 样品号 矿层 SiO 2 Al 2 O 3 TFe 2 O 3 FeO MgO CaO Na 2 O K 2 O MnO TiO 2 P 2 O 5 F 烧失量(LOI) SiO 2 +TFe SiO 2 /Al 2 O 3 松山 SS-5 硅铁矿层 37.65 3.09 55.21 20.2 1.02 1.20 <0.050 0.574 0.211 0.332 0.463 0.125 0.25 92.86 12.18 SS-9 硅铁矿层 61.55 17.15 8.73 1.19 1.72 0.089 <0.050 5.54 0.136 0.956 0.131 0.091 3.98 70.28 3.59 苍坑 CK-3 硅铁矿层 34.97 3.73 56.15 16.40 1.79 0.644 1.10 0.036 0.124 0.573 0.069 0.076 0.42 91.12 9.38 井头 JT-2 硅铁矿层 60.17 5.71 24.00 12.96 2.67 1.44 <0.050 <0.010 0.153 0.361 0.805 0.134 4.39 84.17 10.54 花桥 HQ-2 硅铁矿层 11.81 9.51 56.75 24.29 3.15 7.01 <0.050 <0.010 0.845 0.715 4.25 0.139 5.63 68.56 1.24 良山 LS-2 硅铁矿层 22.01 3.80 67.99 20.03 0.699 1.94 0.091 0.901 1.15 0.275 0.188 0.121 0.55 90.00 5.79 LS-6 硅铁矿层 34.17 6.94 37.56 13.34 1.05 7.96 0.605 0.98 3.84 0.396 4.19 0.222 1.86 71.73 4.92 Algoma型 * 48.90 3.70 39.70 13.30 2.00 1.87 0.43 0.62 0.23 88.60 13.22 Superior型 * 47.10 1.50 40.30 10.90 1.93 2.24 0.13 0.20 0.08 87.40 31.40 表2. 赋硅铁矿层岩石主量元素成分 单位：(%) * 资料参考Gross and Mclcod 1980。 的Sr/Ba比值为0.2~38.1，平均值为7.97。说明铁矿石总体偏向于火山岩和海相沉积物，但又混入了陆源沉积岩的成份，这与新余铁矿为Algoma型容矿岩石原岩为基性–中酸性火山沉积岩–碎屑砂岩–杂砂岩–硅铁沉积组合一致 [ 13 ] [ 25 ] 。另外，铁矿石Nb/Ta比值普遍小(<24)，二者均表明铁矿床的形成与沉积变质岩有关。 新余地区采集的7个铁矿石中：Rb含量变化范围为0.494~43.1 μg/g，平均值19.54 μg/g；Zr含量变化范围为80.6~373 μg/g，平均值166.3 μg/g；Hf含量变化范围为1.44~7.74 μg/g，平均值3.77 μg/g；Nb含量变化范围为5.83~15.0 μg/g，平均值9.84 μg/g；Ta含量变化范围为0.25~1.27 μg/g，平均值0.67 μg/g；Co含量变化范围为21.3~566 μg/g，平均值188.31 μg/g；Y/Ho比值常成为区别海相与非海相沉积环境的有用指标。已有资料研究表明，球粒陨石的Y/Ho比值为26~28，上地壳岩石和陆源沉积物Y/Ho比值与球粒陨石相似，现代海水的Y/Ho比值为44~74 [ 26 ] 。新余铁矿Y/Ho平均值为29.80，显示新余铁矿沉积为陆源沉积物相似，暗示当时沉积环境有诸多陆源碎屑组成加入而非典型海水相的化学沉积。 图5是采集新余铁矿样品澳大利亚后页岩标准化微量元素配分图，铁矿石显示高强场元素Nd、Zr、Hf、Th多呈负异常，Sr元素强烈亏损，Tl具强烈负异常。相比较而言，而铁矿石元素含量配分形状不一致，显示成矿物质来源多样性，成矿环境可能较复杂的缘故。 表3列出新余铁矿稀土元素分析结果。图6是新余地区铁矿石经PAAS标准化后的REE配分曲线图。新余铁矿石的稀土总量为53.49 μg/g~349.24 μg/g，平均含量161.51 μg/g，高于各类岩石(91.24~108.39)；具富集重稀土型分布模式(LREE/HREE = 0.24~0.95，La N /Yb N : 0.15~1.32)，较各类岩石稀土富集程度(LREE/HREE = 6.01~7.86，(La/Yb) = 5.94~8.75)低；轻稀土和重稀土分异程度差异明显，铁矿石样品无明显的铕正异常和铈负异常(δEu = 0.89~1.04，平均值为0.95；δCe = 0.82~0.94，平均值为0.89)，这略低于各类岩体铈、铕异常(δEu = 1.11~1.25；δCe = 0.99~1.00)。铁矿石稀土元素配分图解6显示，轻稀土相对亏损，重稀土相对富集，无明显的Y异常(Y/Y* = 0.86~1.25)，低的Y/Ho比值(Y/Ho = 25.34~33.00)。 总之，新余铁矿区铁矿石具有轻稀土相对亏损，重稀土相对富集的分馏模式，但稀土总量较高，无明显的δEu和Y异常，δCe负异常(<1)不明显，具有较低的Y/Ho比值，可能是新余地区形成铁矿床时混入较多的外来沉积碎屑物质的原因。 Table 3 The content of trace element in iron ore unit: (μg/g 类别 测试项目 松山矿区 苍坑矿区 井头矿区 花桥矿区 良山矿区 硅铁矿层SS-5 硅铁矿层SS-9 硅铁矿层CK-3 硅铁矿层JT-2 硅铁矿层HQ-2 硅铁矿层LS-2 硅铁矿层LS-6 微量元素 B 1.18 9.61 1.01 1.02 1.93 4.54 1.84 Bi 0.013 0.044 0.046 0.088 0.133 2.12 0.35 Li 20.90 17.3 15.90 45.60 89.20 5.17 15.3 Be 0.712 1.13 0.967 0.443 0.997 0.792 3.58 V 158.00 181.00 189.00 73.70 241.00 294.00 162.00 Cr 44.20 30.00 70.80 74.50 44.80 50.40 28.30 Co 42.50 222.00 21.30 24.40 566.00 165.00 277.00 Ni 36.50 78.90 25.20 36.70 175.00 126.00 172.00 Cu 2.98 5.11 4.44 11.20 7.62 4.81 33.80 Zn 34.70 35.10 48.80 62.00 73.90 248.00 101.00 Pb 2.52 4.47 4.78 6.39 6.39 13.50 13.20 Ga 5.93 12.80 8.66 9.85 15.10 9.53 15.30 Ba 168.00 228.00 170.00 4.12 8.61 776.00 1276.00 Rb 43.10 17.50 3.39 0.494 0.521 38.00 33.80 Sr 185.00 142.00 74.20 62.20 328.00 178.00 258.00 Zr 139 141 373 80.6 220 98.5 112 Nb 5.83 9.47 15 9.64 11.4 8.34 9.21 W 0.395 1.2 0.584 2.02 7.73 1.79 3.14 Mo 0.735 1.22 0.287 1.59 0.446 0.333 0.422 Cd 0.11 0.148 0.337 0.12 0.215 0.152 0.232 In 0.025 0.044 0.07 0.059 0.058 0.363 0.07 Sb 0.187 0.387 1.06 0.774 0.413 0.097 0.075 Cs 42.6 37.7 2.07 0.307 0.185 2.74 8.02 Re <0.002 <0.002 <0.002 <0.002 <0.002 <0.002 <0.002 Tl 0.593 0.209 0.053 0.01 0.015 0.446 0.369 Th 3.11 3.73 4.66 5.18 9.01 2.29 5.07 U 0.505 0.524 0.538 0.273 1.34 1.45 2.09 微量元素 Ta 0.346 0.433 0.735 1.27 1.10 0.25 0.551 Hf 2.38 3.22 7.74 3.07 5.76 1.44 2.79 特征元素比值 Sr/Ba 1.10 0.62 0.44 15.10 38.10 0.23 0.20 Th/U 6.16 7.12 8.66 18.97 6.72 1.58 2.43 Nb/Ta 16.85 21.87 20.41 7.59 10.36 33.36 16.72 稀土元素 La 11.70 9.70 17.30 41.20 58.50 8.84 42.20 Ce 23.70 17.70 35.10 85.60 115.00 16.60 86.60 Pr 2.95 2.14 4.29 11.20 17.20 2.16 13.80 Nd 13.40 8.51 17.50 46.80 74.90 9.37 61.80 Sm 2.79 1.73 3.92 11.00 16.00 2.37 14.20 Eu 0.647 0.357 0.797 2.00 3.44 0.479 2.87 Gd 3.05 1.78 3.88 10.10 17.20 2.61 15.20 Tb 0.635 0.395 0.819 1.70 3.30 0.617 2.71 表3. 赋硅铁矿层岩石微量元素成分 单位：(μg/g) Continued 标准化采用太古界后平均澳大利亚沉积岩(mcleanan， 1989)，简称N，表中La异常表示为La/La* = La N /(3Pr N -2Nd N )；Ce异常表示为Ce/Ce* = 2 × Ce/(Pr N + La N )；Pr异常表示为Pr/Pr* = 2Pr N /(Ce N + Nd N )；Eu异常表示为Eu/Eu* = Eu N /(0.67Sm N + 0.33Tb N )；Gd异常表示为Gd/Gd* = Gd N /(2Tb N - Dy N )；Y异常表示为Y/Y* = 2Y N /(Dy N + Ho N )。(Robert et al.， 2004; Bau and Dulski， 1996)。 图5. 铁矿石微量元素澳大利亚后页岩标准化蛛网图 图6. 新余地区铁矿层稀土元素PAAS标准化分布型式图