(一)矿浆成矿期组构特征
1.浮渣状、豹纹状和豹斑状矿石
该类矿石多贫矿,且磁铁矿含量多在30%以下,包体含量较多。空间上位于主矿体顶部,较大的夹石两侧也有少量分布,二者具有过渡特征。
浮渣状矿石通常含大量碎屑,多呈次棱角状或次浑圆状(图版11)。碎屑粒径从数厘米到1mm以下,大小混杂,缺乏分选。1mm以下的细粒级碎屑普遍可见,且近于突变接触。磁铁矿呈胶结物状充填于碎屑颗粒之间,硫化物以黄铁矿为主,黄铜矿微量。磁铁矿粒度介于0.04~0.1mm之间,半自形-他形粒状,可包裹细粒的脉石矿物包体(版图11-3,11-5)。晶洞构造发育,可见粗粒自形的磁铁矿颗粒垂直晶洞洞壁生长。磁铁矿中棕色磁铁矿包体常见,钛铁矿出溶叶片偶见。
脉石矿物以石榴子石为主。磨光片上呈灰黑色,个别有浅色核心。晚期黄褐色石榴子石沿裂隙交代呈细脉状。据薄片观察,石榴子石以全自形(重结晶)和自碎微粒状(和隐爆有关)集合体为主。前者具有环带结构,环带内石榴子石由数个晶体集合而成,外带为全自形石榴子石形成同一环带;后者以微粒状集合体呈团块状分布。其中可见重结晶的微晶颗粒呈全自形晶出现。
随着磁铁矿含量的增加,碎屑状包体减少,多呈次浑圆状包体,粒度均一,多集中在2~5mm之间。磁铁矿粒度增加,多为0.2~0.3mm,半自形粒状结构呈胶结物状胶结上述包体,宏观上矿石呈豹纹状、豹斑状构造(图版12-1,12-2)。
豹纹状、豹斑状矿石中硫化物以黄铁矿为主,可出现板条状黄铁矿(图版12-6)以及不均一浸染状、星点状黄铁矿。黄铁矿交代熔蚀磁铁矿,表明矿浆同期的黄铁矿结晶晚于磁铁矿,且黄铁矿碎裂发育,有重结晶的现象。
脉石矿物包体仍以石榴子石为主。黑色或绿褐色内核,可见黑色石榴子石外圈有灰色反应边。少数石榴子石核心呈浅褐色,外环为深棕色。主矿体内部可出现少量角砾状向浮渣状、斑点状过渡的矿石类型。光片中包体既有较大的次棱角状(棕褐色),也有次浑圆状的尘点状。薄片观察表明,石榴子石环带可见破碎的透辉石残留、镶嵌的毛毡状阳起石和钠长石集合体。包体矿物的微观现象表明成矿前经历了隐爆,碎屑具多种组成,包括早期的石榴子石、透辉石、阳起石和钠长石等。而前述具环带的粗粒石榴子石则是在矿浆期末重结晶作用下形成的。
2.斑点状矿石
矿石中的金属矿物主要为磁铁矿(50%~60%),少量黄铁矿(5%~8%)和微量黄铜矿(2%~3%)。其中磁铁矿为胶结物和角砾两种类型。胶结物状磁铁矿为淡黄色,粒度介于0.2~1.0mm之间,自形-他形粒状。角砾状磁铁矿为棕色(图版13-4,13-5),角砾呈浑圆状,粒径为1~2cm,角砾内部磁铁矿粒度较细(约0.1mm),并伴有大量脉石矿物,因重结晶角砾边缘磁铁矿粒度变粗。硫化物以黄铁矿为主,黄铁矿充填并胶结磁铁矿和石榴子石(图版13-7)。黄铜矿则充填于黄铁矿微裂隙中。
脉石矿物主要呈包体近均匀分布于矿石中,少量脉石矿物沿裂隙交代金属矿物(图版13-6,13-7)。包体呈浑圆状,粒径为5~10mm,成分以石榴子石为主,伴有少量透辉石和阳起石。石榴子石包体有显著的黄褐色石榴子石反应边。据薄片观察,石榴子石内部包有透辉石半自形晶体,且石榴子石环带结构发育。
3.贯入角砾岩型矿石
该类矿石多位于主矿体上部震裂带中,呈角砾脉岩产出。个别脉厚仅数厘米,含大量角砾,大小不一,自数厘米到数毫米以下,大小混杂。角砾成分以火山碎屑岩(脉石矿物)为主,磁铁矿角砾次之(图版15-1,15-5)。角砾呈棱角状-次棱角状-次浑圆状,大小混杂,无分选。
金属矿物以磁铁矿为主,含量为25%~60%,粒度自0.1mm以下到0.2mm至数毫米以上不等。磁铁矿角砾由细粒磁铁矿组成(粒径为0.02~0.04mm)和脉石矿物组成。其中磁铁矿粒度由中心向边缘逐渐增大(重结晶作用),且自形程度逐渐降低(图版16-6,16-7),沿裂隙的热液活动可形成粗粒磁铁矿。无论是胶结物状磁铁矿还是角砾状磁铁矿,都含有棕色磁铁矿包体(图版16-1~16-4),且镜下可见到包体有生长环带或者呈骸晶状。硫化物以黄铁矿为主,呈星点状分布或者浸染状分布,粒度为0.5~2mm,交代磁铁矿(图版16-1)。黄铜矿后期沿裂隙充填交代黄铁矿和磁铁矿。偶见磁铁矿中有钛铁矿出溶叶片(图版15-6)。镜下可见微细粒针状赤铁矿沿微裂隙交代磁铁矿(图版15-7),呈细脉状分布,为成矿期后产物。磁铁矿晶洞构造发育,粗粒自形的磁铁矿垂直洞壁生长,镜下可见远离晶洞磁铁矿粒度有逐渐变小的趋势(图版15-2,15-4)。
脉石矿物除了构成角砾以外,还呈微细粒包体被磁铁矿胶结(图版15-1,15-5)。脉石矿物以石榴子石为主,透辉石、阳起石次之,绿泥石、绿帘石、石英和碳酸盐为少量。该类矿石中,脉石矿物角砾蚀变反映了多期热动力事件的痕迹。据薄片观察可分为三期:第一期为凝灰岩中的石英、长石晶屑被粉尘状石榴子石交代,或见到阳起石化残留,或形成石榴子石-透辉石-阳起石组合。该阶段石榴子石以细粒、微细粒为主。第二期为石榴子石化。该阶段石榴子石多为全自形粒状,具环带结构,其内部可包裹前期破碎的石榴子石和阳起石等。该阶段胶结物磁铁矿形成,充填在自形的石榴子石之间,并发育晶洞构造,属于矿浆期。第三期为绿帘石、石英为热液期产物,呈全自形粒状,伴有金属矿化的形成。
4.围岩角砾磁铁矿矿石
该类矿石分布于主矿床顶部,离夹石较近。磁铁矿含量为30%~40%。
矿石中磁铁矿呈胶结物状,胶结围岩角砾或脉石矿物(图版14-1,14-2,14-3)。磁铁矿呈淡黄色、灰色,他形不等粒结构,粒径从0.2~1mm以上不等,偶见棕色磁铁矿包体(图版14-5),且晶洞构造发育(图版14-6)。硫化物以黄铁矿为主,黄铜矿微量,不均匀分布、稀疏浸染状分布,晚于磁铁矿生成。镜下可见到后期赤铁矿沿裂隙交代磁铁矿(图版14-8)。
围岩角砾为棱角状、次棱角状,粒径为数毫米到厘米级。角砾成分为安山质凝灰岩或蚀变脉石矿物(石榴子石、透辉石、阳起石、绿帘石等)。脉石矿物除了以角砾出现外,还可以微细包体胶结于磁铁矿中,并且包体分布不均一,粒径可达1cm,多为次棱角状。包体成分以石榴子石为主,次为透辉石。其中石榴子石有两类:早期者全部破碎,以蜜黄色为主,粒径小于0.01mm;晚期者为重结晶石榴子石,其内部包裹有早期石榴子石和阳起石。在石榴子石、阳起石和重结晶石榴子石之间有金属矿物充填。
5.雾迷状、阴影状、条带状磁铁矿矿石
该类矿石主要见于ZK2801孔,其他孔中偶见。该类矿石磁铁矿含量一般在60%~80%以上。包体形态已经不是很清楚,阴影状、雾迷状和条带状构造发育(图版17-1,17-2)。板条状硫化物或脉石矿物常见,可见块状磁铁矿的浑圆状角砾。硫化物以黄铁矿为主,其次是黄铜矿和闪锌矿等。
磁铁矿粒度和自形程度变化较大,粒径0.02~0.5mm,由他形粒状、半自形粒状过渡到自形晶。后者多沿晶洞生长,并且远离晶洞,磁铁矿粒度和自形程度迅速降低(图版17-3,17-4)。细粒磁铁矿中可包含微细粒棕色磁铁矿包体。镜下可见到板条状磁铁矿,单板条长约10~20mm,宽约0.2~0.3mm,局部有放射状的趋势(图版17-5~17-8)。前人曾将此板条状磁铁矿归为穆磁铁矿,但我们所见之板条状磁铁矿并未交代板条状赤铁矿。在宁芜南坡姑山式铁矿床(火山矿浆贯入式矿床)矿石中,板条状磁铁矿相互交叉而呈骨架状,并认为是熔体急骤冷却时形成的典型构造。我们镜下所见之板条状磁铁矿很可能仅是一种变晶结构,可能是熔体急速冷却生成微细粒甚至胶结状磁铁矿,在固态下,由于较高的温度重结晶形成。
磁铁矿中富含棕色的磁铁矿包体(少量角砾),并且在棕色磁铁矿包体或淡黄色胶结物状磁铁矿中可见钛铁矿出溶叶片(图版18-7,18-8)。
黄铁矿镜下为亮黄白色板条状,其大小与板条状磁铁矿相似,并且无定向排列,多系交代透明矿物生成(图版17-8,18-1,18-2)。黄铜矿局部较多,充填于自形磁铁矿晶隙之间或交代磁铁矿,可包含片状脉石矿物(图版18-5,18-6)。镜下可见黄铁矿板条含少量磁铁矿残留包体,硫化物板条碎裂后又被晚期磁铁矿胶结,有更晚期的细脉状硫化物穿切磁铁矿(图版17-8),表明金属矿物多期多阶段生成。由于强烈的火山岩浆活动,主矿石的最初的组构已遭受强烈的改造。据宏观观察应属强烈同化混染的矿石。其特点是具有斑杂状组构。包体已经大部分被同化,在黏稠的矿浆中呈雾迷状、阴影状分布。
该类矿石中尘点状、板条状脉石矿物和硫化物(主要是黄铁矿)不均一聚集分布,反映了矿浆比较黏稠和缺乏流动,同化混染的组分大体在原地结晶形成。若有流动则形成局限的条带状构造。脉石矿物主要是黑绿色纤维状钠质闪石(阳起石)、黑色(或黑棕色)石榴子石,其次为透辉石和碳酸盐等,磷灰石偶见。石榴子石通常缺乏反应边,偶见暗灰色(浅绿或浅褐色)反应边。矿石中石榴子石包体环带及光性异常均比较发育。碎裂显著发育,沿裂隙充填阳起石。碳酸盐呈单晶、团块状,而且多为铁碳酸盐。裂隙脉中充填金属硫化物。矿石遭受热液叠加时,可出现棕色石榴子石和粗粒磁铁矿的环边。
6.斑杂状矿石
该类型磁铁矿分布于主矿体中下部,磁铁矿含量介于40%~50%之间。
矿石中金属矿物以磁铁矿为主,少量黄铁矿,微量闪锌矿(图版19-3)。磁铁矿粒度(0.01~0.5mm)和自形程度变化较大(图版19-4)。晶洞构造常见(图版19-8),少量磁铁矿围绕脉石矿物呈皮壳状生长,或呈胶结物状胶结脉石矿物。磁铁矿分布很不均一,呈斑杂状构造。淡黄色胶结物状磁铁矿中棕色磁铁矿包体常见(图版19-5,19-6),钛铁矿固溶体叶片偶见(图版19-7)。金属硫化物以黄铁矿为主,浸染状分布、断续脉状分布,交代熔蚀磁铁矿。其生成晚于磁铁矿,但不受裂隙控制,推测其与磁铁矿在同一体系中形成。
脉石矿物以石榴子石为主。据薄片,多数石榴子石可见内部破碎,外部生长发育新生的石榴子石。磨光石上显示包体呈黑色或黑棕色,其反应边显著。内反射多呈带绿色色调的褐色或褐色。
以上特征表明该矿石有矿浆热液过渡型流体特征,并且矿石具有矿浆成因特征,遭受热液叠加的改造。
7.致密块状矿石
该类矿石位于主矿体下部,以磁铁矿含量较多(70%以上)为特征,致密块状构造。
磁铁矿为淡黄、浅棕灰色色调,粒度介于0.05~0.15mm之间,半自形-他形粒状(图版20-2,20-3,20-4)。晶洞构造发育,且晶洞附近磁铁矿粒度和自形程度相对较好,远离晶洞其自形程度和粒度有降低的趋势。在淡黄、浅棕灰色磁铁矿中有少量深棕色的磁铁矿包体和脉石矿物微细粒包体,并且镜下可见钛铁矿出溶叶片(图版20-6)和赤铁矿沿裂隙交代早期磁铁矿。金属硫化物以黄铁矿为主,次为黄铜矿。其中黄铁矿可呈乳滴状包裹于磁铁矿中或者交代磁铁矿,黄铜矿则呈乳滴状包裹于磁铁矿中(图版20-8)。
脉石矿物含量较少,以石榴子石为主,少量绿帘石和纤维闪石等。
金属矿物和脉石矿物粒度均很细,手标本上肉眼难以鉴别。但是磁铁矿均匀分布,呈致密块状,具有贝壳状断口,其与围岩的界限十分清楚。矿石组构均一,为矿浆成因典型特征。
(二)热液成矿期矿石组构特点
1.对称条带状帽章状矿石
该类矿石磁铁矿含量相对较少(10%~20%),磁铁矿粒度较粗(粒径为1~2mm),自形-半自形,且显著破碎(图版21)。有微量赤铁矿沿微裂隙交代磁铁矿。硫化物微量,主要为黄铁矿,黄铜矿极少。其中黄铁矿呈星点状不均一分布在蚀变原岩中,多呈微细粒状分布。
脉石矿物以石榴子石和阳起石为主,宏观上磁铁矿和脉石矿物均呈对称条带状分布(图版21)。镜下可见在脉壁接触处磁铁矿条带并不平整,显示某种交代蚀变围岩的现象。由此推断,热液期矿化以交代充填为主,据此对称条带由早到晚生成顺序为:粗粒磁铁矿,粗粒石榴子石,墨绿色阳起石,绿帘石(图版21-1~21-6)。据薄片观察,原岩为蚀变凝灰岩,可见透辉石以自碎微粒集合体分布,粒径小于0.01mm。金属矿物(硫化物)交代透辉石,伴有绿泥石交代。石榴子石以粗粒集合体为主,部分石榴子石具有环带结构。环带细密且异常光性明显,为热液红棕(褐)色石榴子石特征。
2.复角砾状矿石
该类型矿石以出现红褐色或者红棕色石榴子石为特征,磁铁矿含量为20%~50%。
镜下可见到明显不同的两类磁铁矿,第一种是粒度较细的淡黄色、棕黄色磁铁矿,粒度为0.1~0.2mm,呈半自形-他形粒状结构,并且有麻点状分布,包裹微细粒脉石矿物包体(图版22-1,22-2,22-3)。第二种是粒度较粗的浅黄色磁铁矿,粒度约为1cm,呈半自形-他形粒状分布(图版22-4)。前者为矿浆期残留磁铁矿,后者是热液期叠加改造型磁铁矿。矿浆期磁铁矿石局部呈角砾并被热液期红棕色或红褐色石榴子石胶结(图版22-5,22-6)。
脉石矿物以红棕色或红褐色石榴子石为主,次为透辉石和阳起石。石榴子石破碎严重,透辉石和阳起石沿石榴子石裂隙充填并交代石榴子石。
该类矿石反映热液期热液作用对矿浆期磁铁矿的叠加改造,热液期磁铁矿含量占磁铁矿总量的20%左右。
3.热液网脉状矿石
该类矿石位于主矿体底部,磁铁矿含量较低(10%~20%),为典型的热液成因。
矿石金属矿物以磁铁矿为主,少量硫化物。其中磁铁矿呈浸染状、细脉状分布,或呈胶结物状胶结脉石矿物,具明显的热液特征(图版23-1,23-2)。镜下可见磁铁矿为半自形-自形粒状,晶洞构造发育,可含棕色磁铁矿残留包体(图版23-4~23-8)。热液期磁铁矿以粗粒为主,细粒为少量,并且粗粒穿切早期的细粒磁铁矿。硫化物亦呈细脉状分布,并且穿切、交代和熔蚀磁铁矿(图版23-8)。
脉石矿物以石榴子石为主,阳起石、绿帘石少量。其中石榴子石具特征的热液期红棕色,具薄片观察,石榴子石内包含有大量碎粒透辉石,具有明显的圈层结构,表明矿化前经历了隐爆作用并形成自碎透辉石。金属矿物充填在石榴子石晶隙之间(图版23-4)。石榴子石形成后伴有磁铁矿化。
磨光石(光片)上石榴子石外环具有热液期红棕色特点,中心可包裹有浅绿色、浅绿褐色自碎透辉石。
总体上磁铁矿化为热液期形成,金属矿物呈脉状分布,含较多的石榴子石包体。
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