大冶铁矿矿区地质.doc

矿区地质
矿区在大地构造上系处于淮阳山字型构造的前弧西翼，在区域构造上则系位于保安复式背斜北翼或碧石渡向斜南翼，铁山侵入体南缘中段。
矿区内所出露的地层，主要为三迭系下统大冶群灰岩—含白云质灰岩，次为二迭系上统大隆组和龙潭组，后者主要见于矿床南侧的铁山复背斜轴部一带。三迭系中—上统及其以上地层均已剥蚀，而直接为第四系所覆盖。地层走向为北西西，与区域构造线方向一致。由于岩浆岩侵入的接触热变质作用，致使近岩体接触带1—1.5Km范围内的大冶群灰岩变质为大理岩，其泥质夹层变质为角岩。详见图4-1：铁山地区地质构造图。

1、地层
（1）第四系人工堆积层（Qm）
分布在露采坑附近地势低洼处（废渣堆放位置）及洪山溪、白雉山一带，由露天开采所弃废渣及选矿尾砂组成。
（2）第四系冲洪积层（Qal+pl）
分布在山间洼地及冲沟底部，由冲洪积物组成，厚0～20m，一般厚度为10m左右。具双层结构，上部以亚粘土、亚砂土为主，0—20m，一般10m左右；下部以砂砾石为主，厚3～7m。
（3）三迭系下统大冶群（T1dy）：按岩性分为六个岩性段，即：
1）大冶群第六段（T1dy6）：厚约140m。为本区出露的大冶群最高层位。主要分布在矿床范围之外南侧的屏山、太平山一带。依其岩性及其组合特征分为四个亚段。
第四亚段（T1dy6-4）：厚约40m，上部灰白色、褐黄色泥质、白云质角砾状灰岩。中部为灰白色厚层灰岩，含泥质条带缝合线，下部青灰色砂屑灰岩，分布于屏山。
第三亚段（T1dy6-3）：厚约60m，灰白色厚层白云岩和青灰色厚层白云质灰岩。夹有含泥质白云岩及中—薄层泥质条带状灰岩，分布于屏山。
第二亚段（T1dy6-2）：厚约20m。为青灰色厚层状砂屑灰岩。分布于屏山。
第一亚段（T1dy6-1）：厚约20m。灰黑色、青灰色中厚层～厚层花斑状砾屑灰岩。变质后为深灰色到灰黑色花斑状砾屑结晶灰岩。仅在铁门坎后山南一小山见有出露。
2）大冶群第五段（T1dy5）：厚约248～290m。根据其岩性及岩层结构构造特征分为六个亚段。矿床范围内，东起尖山西至铁门坎矿段，地表广泛出露，为矿体的主要围岩。
第六亚段（T1dy5-6）：厚约40m。灰白色厚层—巨厚层条带状灰岩、含泥质砂岩。变质后为白色厚层状大理岩，具角岩条带构造。
第五亚段（T1dy5-5）：厚约25m。灰白色含钙泥质条带灰岩，夹3～4层厚约0.5～2m厚白云质灰岩。变质后为淡褐色、黄褐色白云质大理岩或钙质白云石大理岩，具薄层纹构造，MgO含量可达18.71%以上。龙洞及尖林山矿段最为发育。
第四亚段（T1dy5-4）：厚约65m。上部为青灰色厚层砂屑灰岩，夹灰白色薄层灰岩，含钙质泥条，泥条有时组成马牙齿状或液状缝合线。下部为灰白色薄层及中厚层含泥质条带灰岩，顶部及底部均见有厚约2m的黑色花斑状砾屑灰岩，中部夹10～30cm的薄层白云质灰岩。变质后，上部为白色、灰白色、淡棕色厚层粗晶大理岩，夹有2～3层褐黄色白云质大理岩透镜体。
第三亚段（T1dy5-3）：厚约20m。上部为浅棕色或灰白色薄层微细泥质条带状（或“竹帘状”）灰岩下部为浅棕色或灰白色中薄层泥质条带状（或“竹帘状”）灰岩；变质后上部为浅棕色微薄层微细角岩条带状大理岩，下部为浅棕色薄层粗角岩条带状、疙瘩状大理岩，角岩条带系含泥质灰岩或泥灰岩变质而成，MgO含量2%左右。
第二亚段（T1dy5-2）：厚95～136m。灰白色厚层～块状纯灰岩，平行于层面之缝合线发育，其间距1.5～2cm，缝合线呈细锯齿状。变质后为白色厚层细齿状缝合线大理岩，以色白、质纯、缝合线细而清晰为特征。近顶部处偶见数层厚度不大（厚10～15cm）的黑色薄层大理岩。
第一亚段（T1dy5-1）：厚3～4m。浅灰黑色瘤状灰岩，系浅灰黑色灰岩碎块为泥质（含钙及镁）胶结而成。是第五段与第四段分层标志层。变质后为浅棕色大理岩，见有少量瘤状残余。MgO含量2～3%。
3）大冶群第四段（T1dy4）：厚约65m，依其色调不同及单层厚度差异分为两个亚段。
第二亚段（T1dy4-2）：厚约45m。由灰白色厚～中厚层灰岩组成。其顶部含硅藻有时沿层成条带或散布于岩石中。中部常见缝合线，多平行层面分布，但亦见垂直层面者。底部缝合线不发育，夹数层泥质岩薄层或具粗大泥质条带构造。变质后，上部为厚层白色大理岩，发育有缝合线，偶见石香肠或硅质团块，下部为白色中厚～厚层状大理岩，发育有粗大角岩石香肠。分布于东露天采场狮子山尖山矿段。
第一亚段（T1dy4-1）：厚约20m。青灰色薄板状含细泥质条带灰岩，层间小褶皱发育。产有古鳕鱼或似裂齿鱼化石。变质后为深灰、灰黑色微薄层细角岩条带或细角岩香肠状大理岩，层间小褶皱发育。出露于尖山采场。
4）大冶群第三段（T1dy3）：厚100m。由泥质灰岩或泥灰岩组成，按其构造及岩性组合特点分为三个亚段。出露于长乐山、麻雀脑、棺材山等地。
第三亚段（T1dy3-3）：厚约30m。黄褐色微薄层含微细泥质条带的泥质灰岩。变质后为灰褐色、浅灰色微细薄层透辉石或拓榴石条带状大理岩。出露于麻雀脑及尖山一带。
第二亚段（T1dy3-2）：厚约40m，黄褐色薄层含钙泥质条带之泥灰岩或泥质灰岩，变质后以灰褐色夹薄层角岩条带大理岩为主，间夹角岩石香肠状大理岩，肉眼可见拓榴石组成条带、条纹。拓榴石多为自形晶，浅棕色。出露于麻雀脑。
第一亚段（T1dy3-1）：厚约30m。薄层泥质条带状灰岩与薄层泥质灰岩互层，总体呈褐色色调，变质后以灰褐色角岩石香肠状大理岩为主，间夹角岩条带状大理岩。出露于麻雀脑。
5）大冶群第二段（T1dy2）：厚约40m，上部为灰白色中厚层纯灰岩与褐黄色薄层泥质灰岩互层，其顶部有厚约30~40cm的竹叶状灰岩（分层标志）。下部为灰白色中厚层纯灰岩与黑色含碳质页岩或含碳质薄层泥灰岩互层，变质后由角岩条带或角岩石香肠状薄层大理岩夹中厚层状大理岩组成，顶部亦见厚约30cm灰白色竹叶状大理岩标志层。分布于长乐山、麻雀脑等地。
6）大冶群第一段（T1dy1）：厚约80m，上部为灰黑色薄层泥灰岩与钙质、泥质页岩互层，夹多层灰白色薄层纯灰岩；中部以灰黄色、灰绿色泥质、钙质页岩为主，间夹薄层泥灰岩；下部为褐黄色中厚层泥灰岩。与大隆组呈平行不整合接触，变质后成为灰黑色角页岩、黄褐色钙质角岩、大理岩。分布于麓獐山、八卦山、陈来臣一带。
（4）二迭系上统大隆组（P2d）：厚约15m，黑色薄层硅质页岩，夹炭质页岩或粘土页岩，与龙潭组整合或假整合接触。在八卦山、上邹村、陈来臣等地见有出露。
（5）二迭系上统龙潭组（P2l）
1）炭山湾段（P2l1）：厚15—20m，灰黑色钙质粉砂岩、泥质粉砂岩，含煤两层，上煤层厚0.2—3.63m，一般为1.2m；下煤层厚0.7m，仅在八卦山有少量出露。
2）下窑段（P2l2）：厚10—20m，深灰色中厚层状含燧石结核灰岩，底部含泥质，不含或含少量燧石结核，与炭山湾段为假整合接触。
（6）二迭系下统茅口组（P1m），厚度大于90m。上部为深灰、灰黑色条带状硅质岩夹灰岩透镜体，其顶部有厚约2m的灰白、灰黑色块状硅质岩，中下部为深灰、灰黑色厚层或中厚层状结晶灰岩，含块状燧石结核，地表未出露，仅在矿床外围南侧的麓獐山、八卦山一带钻孔揭露有。
2、构造
矿区构造格架基本上由印支期形成的一系列北西西向的线型背、向斜和断裂构成。燕山运动以来与侵入岩体热动力变质有关的褶皱构造和北北东向构造及喜山期断裂迭加在老的基础构造之上，彼此复合交织而有规律的分布。
（1）北西西向构造：隶属淮阳山字型前弧西翼成分，由一系列北西西向（290°—330°）不同序级的褶皱、压扭性冲断裂组成，主要有铁山复式背斜的次级褶曲—龙洞狮子山背斜、龙门山倒转向斜、老铁山背斜、南茗山向斜、铁山背斜和棺材山断裂。
1）褶皱
①龙洞狮子山背斜：位于矿区中部紧靠铁山岩体部位。背斜枢纽产状，总体呈NWW向展布，其西端因岩体超伏关系而成隐伏背斜产出，背斜翼部地层产状，因遭受北侧岩体侵位时的侧向挤压及热动力变质作用的影响，在不同地段和不同标高，变化均较大，在0m标高以上两翼地层倾向均为NNE。倾角25°—65°乃至直立，为一向南倒转的背斜。在0～-300m标高区间，两翼地层倾角变陡（一般65°—85°），并呈波状弯曲，倾向或南或北，到-300m标高以下背斜逐渐转为正常褶皱，北翼北倾，南翼南倾。背斜核部地层为大冶群第五段二亚段变质之大理岩（T1dy5-2M），两翼为三、四亚段变质之大理岩（T1dy5-3M、T1dy5-4M）、背斜东西延长4200m，其东端为棺材山逆冲断层所切断，西端为岩体起伏而隐于地下。
②龙门山倒转向斜：分布在龙洞狮子山背斜南侧，枢纽走向NWW，南北两翼地层皆向NNE倾斜，倾角50°—70°。向斜核部为大冶群第五段六亚段变质之大理岩（T1dy5-6M），两翼为第五段四—五亚段变质之大理岩（T1dy5-4M—T1dy5-5M）。东西延长达3700m，其东端亦为棺材山断裂所切断。
③老铁山背斜：枢纽作NWW向展布，北翼地层倾向NNE向，倾角600左右。南翼倾向SSW，倾角40°左右。局部地段，南翼地层出现倒转，向NNE倾斜，倾角60°左右。背斜核部地层为大冶群第五段二亚段变质之大理岩（T1dy5-2M），两翼为三、四亚段变质之大理岩（T1dy5-3M、T1dy5-4M）。该背斜东西延长3550m，东端亦为棺材山断裂切断。
④南茗山向斜：枢纽走向为NWW向展布，北翼地层倾向SSW，倾角约40°，南翼倾向NNE，倾角40°左右。局部地段，北翼出现倒转倾向NNE，倾角30°—50°。向斜核部地层为大冶群第五段五亚段变质之大理岩（T1dy5-5M），两翼为四亚段变质之大理岩（T1dy5-4M）。东西延展长为3450m。
⑤铁山背斜：为铁山复背斜轴核，背斜轴面走向为NWW（N60°W），核部为二叠系龙潭组（P2l）和大隆组（P2d），两翼为大冶群，核部发育有高角度冲断层，并有闪长岩岩枝贯入。南翼地层倾向SSW，倾角35°—60°。北翼地层倾向NNE，倾角60°—80°，局部出现倒转倾向SSW，倾角35°—50°。在剖面上呈现轴面向北斜歪的褶曲。该背斜东西延长约5000m。
2）断裂
①棺材山断裂：为一多期活动断裂，西起铁山炸药库，经墨色林、棺材山、坟山至石马山后，被第四系掩盖，全长达5500m，由一系列平行断裂组成，断裂带走向NWW，倾向SSW，倾角70°—80°。断裂面呈舒缓波状，二叠系地层明显冲复于三叠系大冶群之上。断裂带可见挤压片理，碎裂岩，构造透镜体成串珠状，张性角砾岩分布两侧，明显的碳酸盐化等，表明了断裂具有多期活动的特点且以强烈的挤压为主要特征，其早期为压性，中期为张性，晚期迭加有不强的压扭性活动（断面见有近水平的斜向擦痕）。
②铁山接触—构造复合带：由侵入接触构造和区域NWW向褶皱、断裂复合的构造，是控制铁山矿床、矿体空间展布的控矿构造。西起铁门坎，东至尖山，全长5000m。呈NWW—EW向波状弯曲展布，形态十分复杂,剖面上接触面形态呈现反“S”形转折，其浅部向北倾斜，倾角40°—60°。龙洞矿段近直立或向南倾斜。往深部于不同标高皆转向南倾斜。如铁门坎矿段在-50—-200m标高、龙洞矿段在+100—+50m标高，尖林山及象鼻山矿段在0—-50m标高、狮子山矿段在0m标高、尖山矿段在-150—-200m标高，皆转向南倾斜。其中尖林山、象鼻山矿段，在-100—-400m标高区间，还出现小规模“S”形转折。该复合构造带成岩前应为压性或压扭性，岩体侵位后仍表现为继承性活动，为压扭性。成矿过程中张性特征明显。象鼻山、狮子山、尖山矿体中闪长岩及大理岩角砾较常见，尤其在矿体两侧近围岩部位，角砾棱角清楚，大小混杂，排列无序，为磁铁矿所胶结。张性活动一直持续到硫化物—碳酸盐阶段。成矿后则转变为压扭性，表现在矿体和矿体边部往往被一组NWW—NW向的断裂结构面所破坏，断裂面平直略显波状，片劈理发育，构造透镜体，糜棱岩显著，或为煌斑岩、辉绿岩脉充填，其时间当属喜山期。
③铁门坎断裂带（F1、F2）：发育于铁门坎采场北部闪长岩中，断裂带由大小不等的十余条断裂组成。其影响范围宽达40余m，其中有两条断裂规模较大，出露长度约500余m。断裂带走向东部为近E—W向，48线以西转为NWW—NW向，倾向S，倾角85°—90°，断裂具多期活动特征，第一期为张性活动，于北侧见有30—40cm宽的角砾岩；第二期为压扭性，断裂面呈舒缓波状，岩石压碎现象明显，应力矿物绿泥石极为发育，成带状分布，片理化突出，闪长岩构造透镜体呈串珠状，断裂两侧并见有辉绿岩脉贯入，脉宽0.3—1m；第三期为扭性活动，在上述两期断裂破碎带之间，可见约1m宽的扭裂带，产状为210°∠75°—80°，断壁上有近水平斜向擦痕，擦痕侧伏角指向SE，倾伏角约20°，扭裂带中片理发育，构造砾石磨圆性极好，呈球状及卵状，其成份为闪长岩及辉绿岩，该期破碎带明显切割早期张性角砾岩及第二期构造岩，其后期仍有一定的活动性，在断壁上可见近垂直擦痕切割水平擦痕，并于断裂北东侧发育有一个完好的帚状构造，旋回结构面为张扭性，说明这一断裂曾发生过顺时针扭动。该断裂带极不稳定，给采场边邦造成了很大的影响。
④龙洞断裂（龙F1、龙F2）：分布在龙洞矿体北侧的闪长岩内，亦属压扭性断裂，与铁门坎断裂相似。
龙F1断裂：在地表、+102m、+20m标高水平巷道中均可见。断裂带宽20m左右（北侧见有2m厚的辉绿岩贯入），走向N80°E，倾向SSE，倾角75°—89°。+20m标高以下出现向NNW陡倾的趋势。地表出露长约360m。其西段与接触带复合。断裂面呈舒缓波状，断裂中挤压透镜体（呈雁行状排列），糜棱岩发育，断面上近垂直的斜向擦痕发育，在断裂的南侧闪长岩中尚发育有一组与主干断裂平行或近于平行的断裂面。在+78m标高龙F1西段与矿体接触处，见有磁铁矿胶结断层角砾岩现象。
龙F2断裂：位于龙F1断裂南侧120m处的大理岩中，由若干条平行的断裂构成的强烈挤压破碎带。其走向亦为N70°E—近EW向，向南陡倾，局部向北陡倾。地表出露长约60m，地下巷道揭露长130m以上，其东段切入闪长岩内。在闪长岩中破碎带宽达15—25m，破碎带内岩石绿泥石、蒙脱石化强烈，对坑道稳定性影响很大。大理岩内，破碎带通过处，溶洞构造发育。
（2）北北东向构造：隶属新华夏构造体系组成部分。
1）褶皱
尖山背斜：位于尖山南部。轴向变化较大，由北北东转北西，又转为北北东，呈反“S”型，总体轴向20～30°，向北东倾伏，倾伏角30度，背斜核部为大冶群第三段地层，两翼为第四、第五段大理岩组成。东翼产状110°、倾角80～85°，西翼倾向275°，倾角75～80°，为紧闭尖楞褶皱。背斜两翼发育一系列次级褶皱，其倾伏方向北东32°，倾伏角45°。
2）断裂
①尖山破碎带（F23）：分布在尖山矿段32线附近，在矿体南邦大理岩中断裂走向近南北向，向北切穿矿体，向岩体中呈N30°E向延伸，沿走向、倾斜均呈波状弯曲。出露长约500m，宽20—30m。在北邦闪长岩中见碎裂岩、糜棱岩化带和挤压透镜体带交替出现。在南邦大理岩中，+60m标高以上多呈菱形断块挤压带。+60m标高以下呈透镜体化碎裂岩带。该断裂早期为压扭性，晚期为张扭性。
②狮子山破碎带（F77）：分布在狮子山矿段25线附近矿体南侧的大理岩中，破碎带亦呈近南北向，长约200m，宽13—25m，破碎带内大理岩全被破碎成角砾，角砾大小不等，被钙质胶结，但胶结得不紧密。在矿体北侧闪长岩中发育有六条不同规模的NNE向断裂，每条断裂宽约2—3m，断层面倾向300°—310°，倾角45°—75°，沿倾向呈舒缓波状，显示多期活动的迹象。断裂带中发育有挤压透镜体并常被绿泥石应力矿物所包裹，断裂带中心部分为糜棱岩化带。
③尖F13断裂：发育于尖山背斜东翼，贯穿采场南北帮，切穿区内所有地质体（大理岩、岩体、矿体），延长1km以上至北帮闪长岩中。由两条主断裂面组成一挤压断裂带，断裂带走向NE5°～15°，倾向NW275～285°，在南帮大理岩内倾角52～65°，北帮闪长岩内倾角60～70°，在大理岩内由多条大致平行的断裂组成复杂挤压断裂带，在闪长岩内表现为一系列N30～50°E的冲断面组成的破碎带，破碎带宽20～55米，断裂面较陡，主破裂面呈舒缓波状，发育大小不等的透镜体，透镜体长轴方向与破裂面平行，部份斜列分布，伴有片理化带和绿泥石、纤维状方解石应力矿物。
（3）接触热动力变质构造
铁山岩体侵位后，在岩浆的热力和动力双重作用下，近靠岩体范围的大冶群地层除普遍强烈大理岩化外，并发生塑性—半粘性流动，形成一系列典型的流变褶皱构造和石香肠构造。其中流变褶曲迭加在早期褶皱之上，使褶皱构造形态趋于复杂；夹于灰岩地层中的泥灰岩、泥质灰岩（泥质条带）薄层，先是被角岩化，续而被拉断，形成矩形、藕节形、菱形、麻花形及钩形、不规则形等形态多样的石香肠或断块。
（4）北西向构造
北西向构造形迹以断裂为主，形成于燕山晚期末，一直持续到喜山期。主要由一系列N40°—50°W向压扭断裂组成，部分断裂为煌斑岩，辉绿岩岩脉充填。
1）象鼻山—狮子山断裂（F25）：东起中竖井，向北西方向延伸，经升旗山、狮子山切过接触带后插入闪长岩岩体中。在矿区范围内出露长达2000m。断裂总体走向N40°W，断裂面倾向SW，倾角70°—80°，破碎带宽达20—30m。断裂带在走向上及倾向上略显舒缓波状。在象鼻山矿体北邦，断裂产状225°∠78°，具两期活动特征：早期为压扭性，断裂带内岩石碎裂、压碎、片理、构造透镜体、糜棱岩及蚀变矿物绿泥石发育，显现南西盘向北东斜冲的压扭性；晚期以扭性为主兼具一定程度的压性，结构面平直密集发育，岩石破碎成叶片状，应力矿物绿泥石以薄膜状分布在裂面上，明显切割早期破碎带或构造岩。该断裂给露天开采边邦（坡）的稳定造成了严重的影响。
2）尖F9断裂：该断裂斜切尖山北帮闪长岩体，延长500米以上，走向280～300°，倾向南西，倾角70°，破碎带宽2～5米。断裂面有两组擦痕，一组倾伏方向297°，倾伏角39°；另一组倾伏方向100°，倾伏角46°，断裂面沿走向及倾向呈波状弯曲，属压扭性断裂。
3、岩浆岩
铁山岩体为一燕山期多次侵入而形成的闪长岩—花岗闪长杂岩体。岩体总体呈NWW—SEE向纺锤形，东西长24Km，南北宽5—8Km，出露面积约120Km2。
燕山早期第一次侵入形成的中细粒含石英闪长岩、正长闪长岩、辉石闪长岩，第二次侵入形成的黑云母辉石闪长岩和第三次侵入的斑状含石英闪长岩构成铁山杂岩体的主体，占出露面积的70%以上。燕山晚期侵入形成的斑状花岗闪长岩及更小规模的石英闪长斑岩岩体则分布于杂岩体的中心部位及东西两端。
铁山矿床范围内出露的岩浆岩主要是燕山早期第一次侵入形成的中细粒含石英闪长岩、闪长岩、正长闪长岩，第二期侵入形成的黑云母辉石闪长岩和第三次侵入形成的斑状含石英闪长岩。
（1）中细粒含石英闪长岩—闪长岩
东起尖山西至铁门坎，呈一宽为200—400m的NWW向岩带分布，其南直接与大理岩或矿体接触，主要分布在-400m标高以上。岩石呈灰色，中—细粒半自形粒状结构，风化节理面上显似斑状结构，块状构造。镜下为似斑状结构，斑晶成份主要为斜长石和角闪石，基质由斜长石、钾长石、角闪石及石英组成，付矿物成分为磁铁矿、锆石、榍石、磷灰石。
（2）正长闪长岩
主要分布在长安老、铁山脑一带，是铁山岩体的主体岩石，矿区内仅在龙洞、铁门坎见其向南插入。岩石呈灰色、肉红色，中粒半自形粒状结构，主要组成矿物为斜长石63.2%、钾长石21%、角闪石10.2%及少量石英2.3%、辉石0.9%、黑云母1.5%组成，付矿物成分为磁铁矿、榍石、磷灰石、锆石等。
（3）黑云母辉石闪长岩
出露在狮子山至熊家境一带，呈E—W向带状分布，并常有分枝向南插入中细粒含石英闪长岩中。在龙洞、铁门坎有零星分布。岩石呈暗灰色，中—细粒半自形粒状—它形不等粒状结构，主要组成矿物为斜长石62.2%、钾长石7.5%、辉石17.3%、黑云母7.4%、角闪石0.9%，付矿物成分为磁铁矿、榍石、磷灰石、锆石等。
（4）斑状含石英闪长岩
分布在铜鼓地—走马坪一带。岩石呈浅灰微带肉红色的中粒似斑状结构，主要组成矿物为斜长石66.1%、钾长石17.2%、石英8.3%、角闪石7.2%，及少量黑云母、辉石，付矿物成分为榍石、磁铁矿、锆石、磷灰石等组成。