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吴小红，肖成刚，程鹏林，王石华
(，贵州贵阳 550018； ，贵州贵阳 550001)
贵州三都巴言鲕状赤铁矿构造热液成因的推断及意义
吴小红1，肖成刚1，程鹏林2，王石华1
(，贵州贵阳 550018； ，贵州贵阳 550001)
贵州三都县巴言一带石炭系下统祥摆组及断裂带中可见鲕状赤铁矿。区域成矿条件对比研究发现，祥摆组无沉积赤铁矿的条件；钻孔显示赤铁矿呈脉状赋存于祥摆组至上司组断裂带中,而祥摆组正常层位无赤铁矿；沿断裂带走向追索，赤铁矿化蚀变明显，远离断裂带，祥摆组岩性为黑色炭质泥岩夹石英砂岩，岩
相条件不适宜赤铁矿沉积；矿体仅分布于断裂带附近地层及破碎带中，不符合沉积矿床的一般特征。排除通过风化作用充填的可能，结合矿体的展布特征及围岩蚀变特征，推断巴言赤铁矿为构造热液成因。对巴言构造热液成因的赤铁矿“鲕粒”特征研究发现，其与正常沉积的赤铁矿“鲕粒”具有相似的特征，这将为“鲕粒”成因的深入研究提供新的线索。
鲕状 赤铁矿 成因 三都 贵州
Wu Xiao-hong,Xiao Cheng-gang,Cheng Peng-lin,Wang Shi- of tectonic hydrothermal solution causes for the oolitic hematite deposit in the Bayan area, Sandu County, Guizhou Province and its significance [J].Geology and Exploration,2015，51(1)：0088-0097.
0 引言
《沉积岩石学》(曾允孚等，1986)描述鲕粒：“呈球状-椭球状的颗粒，由一圈或多圈规则的同心纹围绕着一个核心组成。核心通常是一个碳酸盐颗粒或者是陆源碎屑。鲕粒的直径限定在2 mm以内， mm，直径大于2 mm的类似颗粒称为豆粒。鲕粒与豆粒均属包粒(具有包壳的颗粒)，形成于动荡的水中”。“鲕粒”作为沉积岩的特征，一般认为具有鲕粒结构的岩石是在水中沉积的，基于以上“常识”，多数地质工作者见到“鲕粒”结构的岩石都认为是沉积成因。以往对鲕状赤铁矿沉积环境的研究资料较多，普遍认识是受岩相古地理条件控制，湿热环境及半封闭海盆中的滨海相沉积组合是赤铁矿形成的有利古地理环境，古海盆周围的古陆风化物是成矿的物质来源(黄德仁，1992；廖士范等，1993，1997；肖军等，2009；张扬等，2009；武向峰等，
2010；刘严松等，2010)。周家云等(2009)总结出陆内凹陷盆地对成矿最为有利。对“鲕粒”成因的研究资料也很多，但尚无统一的认识：傅家谟(1961)在对鲕粒的研究过程中发现，有些重要事实不能被当时的经典成矿理论所解释，如鲕粒粒径( mm～ mm)通常比矿石中陆源碎屑的粒径( mm～ mm)大得多，不能解释鲕粒构造生成于动荡的水体中， mm的赤铁矿鲕粒要悬浮于水中，所需的水体运动速度难以设想。胡宁等(1998)研究鄂西铁矿发现，鲕粒类型繁多，结构复杂，完全可与碳酸盐鲕粒相提并论，其成因为强烈搅动环境下机械沉积的产物。廖士范(1993)认为中国泥盆纪鲕铁石是水体中胶体沉积的，而不是化学沉积。廖士范(1997)认为鲕粒的成因与海水的流动有关，还与形成鲕粒的水体盐度有关，盐度大的水浮力大，鲕粒直径大，环带多，发育完好，在矿石中所占的产率高。赵东旭(1994)对鲕粒的显微结构研究认为，鲕粒是以化学或生物化学方式沉积而成，部分则为鲕粒滚动粘附结果，菌藻类对鲕的生成起到间接的促进作用。梅冥相(2012)研究认为，鲕粒形成的微生物成因学说与新的化学作用学说两种观点直接对立，代表了对鲕粒成因研究的新进展。众多学者的研究结果说明“鲕粒”的成因目前还没有定论。
近年来笔者在贵州三都县巴言一带开展铁矿普查，从矿体露头看，似乎是沉积的赤铁矿矿床，沿矿层走向追索，延伸不到150 m，沿倾向不到200 m的距离施工数个钻孔，除裂隙中呈脉状的鲕状赤铁矿外，目标层位未见地表所见赤铁矿。如此小规模的“沉积”铁矿，笔者质疑其“沉积”成因，于是通过区域成矿条件对比研究、剖面观察和矿体特征分析，发现都与沉积矿床特征不符，推断为构造热液成因的赤铁矿。
目前报导的具工业价值的鲕状赤铁矿都是沉积成因的，分为海相沉积型和陆相沉积型(廖士范1997；李厚民等，2012)。因此研究“鲕粒”成因的前提条件是在海水或湖水中沉积，希望本文能为深入研究“鲕粒”成因者提供新的线索。
1 巴言赤铁矿特征
巴言一带出露地层主要为石炭系，从老至新有石炭系下统汤粑沟组(C1t)、祥摆组(C1x)、旧司组(C1j)、上司组(C1s)及摆佐组(C1b)。区内构造相对简单，为一单斜地层，岩层倾向西；倾角16°～44°，一般在28°～36°，仅发现一条断裂F1，为正断层，倾向265°，倾角80°(图1)，F1断层两侧岩石赤铁矿化热液蚀变较强，岩石明显带红色，远离F1岩石颜色变正常。
巴言一带小范围可见赤铁矿天然露头(图2)，“矿层”赋存于石炭系下统祥摆组(C1x)中上部，矿体呈透镜状产出，产状与围岩产状一致，倾向270°～285°，倾角18°～30°。“矿层”在走向上短距离内即尖灭，走向长约150m，沿露头顺层追索，矿层逐渐变为含铁石英砂岩、石英砂岩夹炭质泥岩，矿体厚度平均2m，品位TFe：%～%。按沉积矿床特征沿矿层倾向F1西侧施工5个钻孔，全部揭穿目标层位祥摆组(C1x)，与地表露头对应层位未见赤铁矿(图1、图3)，为深灰色石英砂岩夹炭质泥岩。5个钻孔在祥摆组至上司组遇断裂带或破碎带，岩心可见强烈的赤铁矿化蚀变及鲕状赤铁矿脉(图4)。通过对老硐观察(图5)，在断层破碎带中见鲕状赤铁矿，呈角砾状充填于白云岩中，断层附近正常地层的裂隙中亦见赤铁矿透镜体，断层两侧岩石具较强的赤铁矿热液蚀变。
图1 Simplified geological map of the Bayaniron deposit 1-摆佐组；2-旧司组-上司组；3-祥摆组；4-汤粑沟组；5-地质界线；6-正断层；7-地层产状；8-赤铁矿露头；9-露天采场；10-老硐；11-无矿钻孔及编 号；12-勘探线及编号1-Baizuo group；2-Jiusi-Shangsi group；3-Xiangbai group；4-Tangbagou group；5-geological boundary；6-normal
faults；7-stratigraphic attitude；8-hematite outcrop；9-open stope；10-old underground workings；11-barren drilling and number；12-Exploration lines and numbers
矿石呈赤红色，致密块状构造，鲕状结构，鲕粒肉眼可见， mm～ mm之间，多数大于1 mm，个别为豆粒，粒径大于4 mm，鲕粒呈圆形，椭圆形、卵圆形、不规则形等。
2 区域成矿条件
区域上鲕状赤铁矿赋矿层位及岩性组合
泥盆系
贵州泥盆系主要分布于南半部，黔南都匀、独山、三都(廖士范，1958；游家贵等，2011)一带有2～3个含赤铁矿层位，为邦寨组第一段(下含矿组)，独山组宋家桥段(中、上含矿组)。含矿岩系主要由石英砂岩、砂质泥岩、钙质砂泥岩、含铁砂岩、含铁泥岩及铁矿组成。赤铁矿矿石主要呈隐晶、鲕状结构及致密、半致密块状构造，成因类型属滨海相沉积矿床。
石炭系
石炭系九架炉组为著名的“黔中”铝土矿的赋矿层位，岩性分上下两部分，上部称铝矿系，主要由粘土岩、铝土矿、铝土岩组成，局部含条带状及结核状黄铁矿，厚0～20 m；下部称铁矿系，为紫红色铁质粘土岩夹薄层-透镜状赤铁矿，厚0～15 m，铁矿称为“清镇式铁矿”(廖士范，1960；杨瑞东等，2011)。下伏地层从寒武系到泥盆系，呈假整合；上覆地层为石炭系摆佐组，呈假整合接触。
图2 Sketch of hematite outcrop 1-炭质泥岩；2-铁质泥岩；3-石英砂岩；4-赤铁矿；5- 地层产状1-carbon aceous mudstone；2-iron mudstone；3-quartz sand stone；4-hematite；5-stratigraphic attitude
巴言赤铁矿的赋矿层位及岩性组合
巴言赤铁矿地表露头赋存于石炭系下统祥摆组。含矿岩系由石英砂岩、炭质泥岩、铁质泥岩及“矿层”组成。区域上石炭系祥摆组岩性主要为浅灰色石英砂岩夹黑色炭质、砂质粘土岩。从区域资料①上看，石炭系祥摆组岩性总体变化不大，仅在有赤铁矿分布的区域上部岩性有一定的变化(图6)，剖面岩性特征见表1。
区域成矿条件对比分析
泥盆系为华南地区赤铁矿的主要赋矿层位，贵州泥盆系具有工业价值的赤铁矿分布于黔南都匀、独山、三都一带及黔西北小河山等地，处于近岸台地沉积区，地质构造条件较好，陆地风化而来的铁质来源广泛、丰富，岩性组合为石英砂岩、砂岩、泥岩，为潮下浅水相环境，气候条件属湿热环境。物质来源、气候条件、地质构造条件及岩性岩相条件都适合赤铁矿的沉积。
石炭系九架炉组与上覆和下伏地层均呈平行不整合接触，是黔中“清镇式”铁矿的赋矿层位，具有工业价值的铁矿分布在黔中清镇、修文一带，虽然矿床规模小，但下部铁矿系在九架炉组分布区域普遍存在，从黔西赫章附近一直延伸至黔东凯里(李传班等，2012)附近，分布范围广。黔中隆起的风化剥蚀为成矿提供了物质来源。杨瑞东等(2011)研究表明清镇式铁矿为氧化的湖泊环境下沉积的赤铁矿。
石炭系祥摆组地质时代归为早石炭世大塘期祥摆-旧司时(刘平等，2012)，地质时代与九架炉组大致相当，但岩性差异大，其上覆、下伏地层均与黔中不同。九架炉组岩性上部主要为铝质岩及铝土矿，下部为赤铁矿，即铝土矿和赤铁矿为共生矿产；祥摆组主要为石英砂岩夹炭质泥岩及煤线，未见铝土矿或铝质岩。九架炉组上覆地层为早石炭世摆佐组，下伏地层从寒武系到泥盆系；祥摆组上覆地层为旧司组或上司组，下伏地层为石炭系下统汤耙沟组。
石炭系祥摆组目前在区域上未发现具有工业价值的赤铁矿，仅在三都巴言、洞摆等地零星有出露，矿体规模小，无工业利用价值。区调报告①在满罗、本寨、水岩一带，石炭系祥摆组底部夹无烟煤或贫煤一层，一般不够可采厚度， m～ m鲕状赤铁矿，规模小，无工业利用价值。从赤铁矿与无烟煤的岩性组合看，显然与已知的沉积赤铁矿矿床岩性组合有差异，已知的沉
积赤铁矿矿床岩性组合为石英砂岩、砂岩、泥岩及赤铁矿组成，颜色呈红色，表现出沉积的同时性及连续性。从区调资料①上来看，石炭系祥摆组岩性主要为炭质泥岩(局部为煤线)夹深灰色石英砂岩，代表滨海沼泽沉积，煤或炭质页岩形成于温暖潮湿的缺氧环境中，反映其岩性岩相条件、气候、古地理都不适宜赤铁矿沉积。笔者通过对区域资料①的研究，发现所记载赤铁矿与巴言赤铁矿都有一共同特征，即伴随在近南北向断层的附近。
3 巴言赤铁矿与沉积矿床特征对比
矿床学(袁见齐等，1984)沉积矿床的一般特征：① 矿床产于沉积岩系或火山沉积岩系中，矿体和其顶底板岩石同属沉积成因，并且表现出沉积的同时性和连续性，属于同生矿床；② 矿床具有特定的地层层位；③ 矿体多呈层状、似层状，具明显的层理，矿体与围岩产状一致，并常呈整合接触关系；④ 沉积矿床一般规模较大，矿层沿走向展布很广，可达数千千米，面积可达几万甚至几十万平方千米。含矿岩系的厚度数米至数百米不等，最厚可达千余米。对照沉积矿床的以上特征，巴言赤铁矿露头剖面基本符合第① 条特征，但赤铁矿中间夹薄层炭质粘土岩，为整合接触关系，炭质粘土岩具明显赤铁矿化蚀变，赤铁矿与炭质粘土岩的岩性组合显然与沉积岩的特征不符，因赤铁矿与炭质粘土岩的沉积环境条件完全不同；正常沉积的赤铁矿沿走向及倾向岩性逐渐变化，岩性组合变化不大，巴言一带赤铁矿不能沿走向及倾向延伸，与沉积岩沉积的连续性不符；区域上赤铁矿赋矿层位为泥盆系，巴言赤铁矿赋存于石炭系及相邻地层的断裂带中，显然与第② 条不符；矿体在露头上呈层状，钻孔和老硐揭露皆有充填于断裂带中，不满足第③ 条，巴言赤铁矿的规模特征上看，其倾向上延
伸不足200 m，走向上延伸不足150 m，厚度2 m，规模上显然不符合沉积矿床的特征。
图3 Cross section of exploration line 1-摆佐组；2-旧司组-上司组；3-祥摆组；4-汤粑沟组；5-泥岩；6-炭质泥岩；7-铁质泥岩；8-石英砂岩；9-灰岩；10-地质界 线；11-正断层；12-赤铁矿；13-地层产状1-Baizuo group；2-Jiusi-Shangsi group；3-Xiangbai group；4-Tangbagou group；5-mudstone；6-carbonaceous mudstone；7-iron mud stone；8-quartz sandstone；9-limestone；10-geological boundary；11-normal faults；12-hematite；13-stratigraphic attitude