康丛轩
（国土资源实物地质资料中心）
摘要 本文介绍了福建省马坑铁矿地质概况、矿床特征、矿床成因，总结了系列标本采集方法与工作流程。
关键词 福建；马坑铁矿；标本；采集方法
一般来说，矿床地质标本的采集主要针对矿床的地质特征及成矿模式进行，矿床地质特征能够通过实物地质资料进行直观的表达，矿床的成矿模式则在表达地质特征的同时，兼顾研究矿床的成因，建立成矿模型，了解时空演化规律。本文以马坑铁矿为例，通过野外调查及井下实地采集，针对该矿床共确定了35个采样点，采集了一套共70块系列标本及一块矿石大标本，完整地进行了从调研到设计、采集再到包装运输的工作，总结了系列标本的采集方法，对于指导该类型铁矿床标本的采集工作具有现实意义。
一、矿床简介
1.矿区地质概况
马坑铁矿是目前华东地区最大的磁铁矿矿床，同时也是一个中型钼矿床，铁平均品位为38.50%，总面积4km2，为一大型隐伏矿体，呈似层状，形态较简单，矿石质量稳定。伴生辉钼矿，钼平均品位为0.095%，深部及外围找矿潜力巨大。
马坑铁矿区位于福建省龙岩市东南120°方向，行政区划属龙岩市新罗区曹溪镇管辖。矿山邻近龙岩市郊，有铁路、公路连接省内外各地。交通极其方便。
矿区所属区域大地构造位于华南加里东褶皱系、华夏褶皱带。区内出露地层较完整，晚古生代地层发育，为该区基底地层下古生界奥陶系—志留系浅变质岩系；印支运动（特别是燕山运动）在该区甚为强烈，断裂以NE向和NNE向为主；侵入岩主要为印支期的基性岩和燕山早期的花岗岩，矿产资源较为丰富，以铁、煤、钨、石灰岩为主［1］。上石炭统经畲组内中基性火山熔岩较发育。热力变质和热液蚀变较强烈，尤以矽卡岩分布较广泛［2］。
2.矿床地质特征
矿床包括铁矿和钼矿两部分，铁矿分为磁铁矿主矿体和小矿体。钼矿分为围岩中单钼矿体和铁矿中的伴生钼矿。铁矿赋存层位为上石炭统经畲组与下二叠统栖霞组。其中主矿体呈连续单一的层状、似层状主要赋存于上石炭统经畲组（C2j）层位。小矿体赋存层位有：文笔山组（P1w）与栖霞组（P1q）接触界面附近；栖霞组（P1q）灰岩下部；船山组（C2c）灰岩下部。
（1）矿体特征
矿体总的趋势是沿走向从NE向SW略有倾伏，产状与顶、底板地层一致，呈整合接触，并与地层同步褶皱，主矿体形态与地层褶皱形态相吻合。主矿体褶皱形态和幅度，沿走向和倾向上均有所变化。下延边界为溪马河断层所断失［3］。
主矿体中无灰岩和大理岩夹层，而顶板绝大多数为灰岩、大理岩等，与主矿体接触界线清楚，底板为林地组（C1l）黑云母、绢云母石英砂岩，以含砾石英砂岩、石英岩为主，与主矿体接触界线清楚。小矿体共有176个，赋存层位主要在主矿体之上船山组-栖霞组（C2c-P1q）灰岩中，形态多数呈扁平的透镜体，其产状与上、下围岩基本一致。其特征是矿体厚度与品位变化均较大，沿走向、倾向往往是断续出现，分布较零散［4］（图1）。
图1 马坑矿区主矿体剖面示意图
（据《马坑矿区铁矿资源储量核实报告》修编）
1—下二叠统童子岩组一段；2—下二叠统童子岩组二段；3—下二叠统文笔山组；4—上石炭统经畲组-下二叠统栖霞组；5—下石炭统林地组；6—矽卡岩；7—磁铁矿主矿体；8—实测断层；9—推测断层
（2）矿石特征
A.矿石矿物成分
矿石的金属矿物成分较单一，以磁铁矿为主，次为赤铁矿和后期热液叠加的辉钼矿等硫化物。脉石矿物主要为石英、次透辉石-钙铁辉石、钙铁榴石和透闪石等（表1）。
表1 磁铁矿矿石矿物成分
B.矿石矿物特征
磁铁矿：黑色、灰黑色，金属光泽，但较暗淡，镜下显灰白色或略带玫瑰棕色，多为他形一半自形粒状集合体。与石英、碧玉共生的磁铁矿多为他形细粒的致密块体，与透辉石、透闪石共生的磁铁矿多为半自形粒状变晶，与石榴子石共生的磁铁矿常为半自形—自形粒状变晶，绝大多数以镶嵌状-集合体或浸染状分布于脉石之中。辉钼矿：铅灰色，易污手，片径细小，为后期热液叠加的产物。多为鳞片状、叶片状或不规则板状晶体，其粒度均细小。常以辉钼矿、石英细脉、微脉及纯辉钼矿短细脉或呈叶片状、星散状充填于铁矿石裂隙面上［5］。
C.矿石的结构、构造
马坑铁矿的矿石结构、构造种类虽然繁多，但主次分明，规律性较明显（表2）。
表2 各类型矿石主要结构构造一览表
D.矿石类型
根据矿石的矿物组合特征，主矿体自下而上划分为4种主要类型的矿石，其中以透辉石磁铁矿类型占的比例最大，约60%～65%；石榴子石磁铁矿次之，约占25%～30%；石英磁铁矿仅占10% 左右［6］。小矿体以后两种类型的磁铁矿为主。
3.矿床成因分析
从区域地质上看，马坑铁矿成矿同位素年龄为334～346Ma，大致与石炭系经畲组（C2j）为同一地层。铁质的来源主要是，石炭纪期间，矿区中部处于一狭长的相对封闭的环境，海西运动中地壳反复升降，海底火山频繁活动，带出了大量H、Cl等挥发分，改变了海水pH值，使大量铁质沉积，为成矿提供了有利条件。从石英（砾岩）碎屑岩建造到硅铁质建造，再到后来沉积的碳酸盐岩建造，长期稳定的沉积环境，可能也是铁质来源的一个有利条件［7］。辉绿岩类—花岗岩—深部热液系统带来的大量热液，使底板围岩叠加了石英岩化等，顶板围岩产生了大理岩化，矿体产生磁铁矿化等，表现出一些交代残余、条纹状、条带状等结构构造。热液改造的一个重要方面是矿体与围岩界线为不规则状，铁质活化、迁移沿裂隙进入围岩。矿体中甚至有围岩捕虏体；Mo矿化的后期叠加，都表现为明显的热液性质。矿区东南侧为莒舟岩体，呈NE向展布，侵入层位为林地组（C1l）上部及栖霞组灰岩，花岗岩的侵入时代，据同位素年龄测定为95.5～165.5Ma，即为燕山早期。矿区辉长辉绿岩较辉绿闪长岩偏基性，主要受围岩的构造裂隙控制。总体上辉绿岩类是SW-NE向斜插贯入。辉长辉绿岩与辉绿闪长岩均侵入于林地组（C1l）直至童子岩组（P1t）中。
从构造上看有两个特点：第一，层控构造的标志明显，其灰岩与主矿接触，具强烈的大理岩化、磁铁矿化，磁铁矿多呈细脉、网脉，沿层面、裂隙面穿插，局部见磁铁矿胶结灰岩，主矿上部以石榴子石、磁铁矿为主，中部为透辉石、透闪石-磁铁矿，金属矿物为磁铁矿，伴生有辉钼矿等，脉石矿物均为矽卡岩矿物，具典型矽卡岩矿物特征，主矿顶板普通具矽卡岩化，底板具强烈的硅化、钾化、萤石化、矽卡岩化；第二，受区内褶皱、断裂构造控制，中矿段东部和西部南东侧，矿体厚度较薄；西部四块段矿体，经穿层揭露矿体厚度大于70 m；而西矿段在褶皱强烈的部位，矿体厚度相差数倍至数十倍，说明马坑矿区在海西早期经历过明显的同沉积构造变动，沉积建造和厚度在近距离内急剧变化。
二、系列标本采集
1.采集依据与初步方案
上述马坑铁矿地质特征及成因为本次采集系列标本的具体依据，即采集的系列标本能够反映这些特征，所以，标本采集工作首先围绕着矿床的地质特征及成因展开，通过研究，选择有必要采集的重点岩性或者构造、蚀变点位，然后通过建立的成矿模式，对选择的岩性点位进行筛选。根据矿床地质特征，首先，选取主矿体作为主要的采集对象，包括矿体的4种类型，即石榴石型磁铁矿、透辉石型磁铁矿、透闪石型磁铁矿、石英型磁铁矿；其次，矿体的顶板和底板岩性与矿体有直接联系，矿体附近的侵入岩体、重要的矽卡岩围岩、石炭系经畲组岩性、下二叠统栖霞组岩性、小矿体赋存的文笔山组与栖霞组接触界面附近岩性、栖霞组灰岩下部岩性、船山组灰岩下部岩性及伴生辉钼矿体均为采集的对象。
通过矿床成因选择与成矿有关的石炭系经畲组（C2j）、石英（砾岩）碎屑岩建造、硅铁质建造、碳酸盐岩建造、辉绿岩类、花岗岩类、石英岩化、大理岩化及石榴石化等蚀变矿物、控矿构造点位、各类型磁铁矿矿石、矿体与围岩接触带点位等进行重点采集。
通过上述分析，确定初步采集方案（表3）。
表3 初步采集方案
2.补充设计采样点
关于该矿床的成因前人研究有不同说法，笔者暂且以应用最多的矽卡岩型矿床对其进行研究，综合以上地质特征及成因特点，初步建立了以矽卡岩型铁矿为依据的成矿模型（图2）。
图2 马坑矽卡岩型磁铁矿成矿模式简图
1—结晶基底；2—下石炭统林地组砂岩；3—中石炭统经畲组-下二叠统栖霞组灰岩夹大理岩；4—下二叠统文笔山组泥岩；5—下二叠统童子岩组一段；6—下二叠统童子岩组二段；7—第四系；8—花岗岩；9—辉长辉绿岩；10—磁铁矿体；11—矽卡岩；12—断层；13—地质界线；14—热液（水）流动方向
由于矿床的成矿模型能够直观地表达其地质特征及时空演化规律，所以最后确定采集及筛选工作总体依据马坑矽卡岩型磁铁矿床成矿模式展开，以磁铁矿体为中心，重点采集矽卡岩围岩、林地组砂岩、经畲组及栖霞组灰岩、大理岩、重要的花岗岩（矿区内，矿体附近的莒舟岩体）、辉绿岩类（侵入林地组直至童子岩组中，矿体附近），在现有的采集条件下保证采集类型的全面性、典型性和重要性，保证后续研究及参观服务的具体实施，最终确定采集方案（表4）。
表4 采集方案
3.采集技术流程
图3 马坑铁矿平硐15＃中段
图4 马坑铁矿平硐中的磁铁矿矿体
图5 围岩中的石英细脉
图6 侵入岩体中的细脉
在掌握了马坑铁矿以上矿床信息及确定采集方案后，参照大比例尺矿区地形地质图（1∶5000）或实际材料图、勘探线剖面图（1∶2000）、工程布置图等矿床的基本图件，在考虑当前矿山采集环境及采集技术条件的情况下，经过筛选，最终选择地质信息反映较全面的272平硐、300平硐的15＃及5＃穿脉进行采集。为保证矿体顶、底板围岩及重要的蚀变类型的全面性，共设计了35个采样点，按坐标分类分别标注在工程布置图（坑道编录图）上，整理采样工具（皮尺、地质锤、矿灯、安全帽、野外记录本、铅笔、橡皮、标尺、罗盘、放大镜、GPS定位仪、标本袋、记号笔等）进行采集（图3至图6），为保证矿体顶、底板围岩及重要的蚀变类型的全面性，共设计35个采样点，按坐标分类分别标注在工程布置图（坑道编录图）上，整理采样工具（皮尺、地质锤、矿灯、安全帽、野外记录本、铅笔、橡皮、标尺、罗盘、放大镜、GPS定位仪、标本袋、记号笔等）后进入平硐，从进入平硐开始测量距离至第一个采样点，记录距离，采样（样品大小大于3 cm×6 cm×9cm）、定名并编号（Mk-**），绘制信手剖面图，如此方法至该穿脉结束（272 平硐15＃穿脉、300平硐5＃穿脉）。采样结束后绘制采样平面图（剖面图），填写标本登记表（表5），清洗标本，刷漆编号、装袋、包装并运输。
表5 马坑铁矿标本登记表
4.采样技术方法评价
图7 矿体顶板大理岩
图8 石榴子石化矽卡岩
图9 含辉钼矿磁铁矿矿石
图10 褐铁矿
矽卡岩型铁矿为中国最重要的铁矿类型之一，对于马坑铁矿此类成因上存在争议的矿床，标本采集的全面合理与否取决于矿床的研究开采程度及现场采集条件。马坑铁矿地质标本的采集保证了矽卡岩型铁矿矿床特征的完整反映，矿床中伴生的钼矿及坑道内未见的褐铁矿类型也进行了补充采集（图7至图10），磁铁矿小矿体由于开采条件及矿山环境的制约未进行采集，针对马坑矽卡岩型磁铁矿床的系列标本采集，保证了标本的典型性、代表性、全面性和重要性，能够满足观察和研究的需要。此外，马坑矿区莒舟岩体是否是成矿母岩？它与磁铁矿关系如何？辉绿岩体是否只为成矿提供热液条件，此类悬而未决的问题我们在标本采集过程中分段分组采集了侵入岩，以更好地提供对矿床研究的需求（表6）。
表6 马坑铁矿采样登记表（部分）
三、对矽卡岩型铁矿床采集标本的启示
上述方法其实总结起来很简单，矽卡岩矿床的采集主要针对几个重点部位，这些重点部位乃是典型矽卡岩矿床的成矿模型的反映：①中酸性侵入岩体；②碳酸盐岩地层；③矽卡岩（含矿矽卡岩与非含矿矽卡岩）；④重要的蚀变类型（大理岩、角岩等）。如果要分述，可简要分为以下几种类型：
1）与中型和中偏基性（或偏碱性）侵入体有关的铁矿床，主要分布于稳定的华北地台范围内隆起边缘的坳陷带（邯郸铁矿床），部分产于地槽造山带（磁海铁矿床）。此类矿床的重点是与成矿有关的燕山期辉长岩、闪长岩、中奥陶统碳酸盐岩、辉绿辉长岩等。
2）与中酸性侵入岩有关的铁矿床，主要分布于地台边缘的坳陷带（大冶铁山等矿床），此类型主要应重视燕山期闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩、三叠系灰岩或含白云质灰岩，矿体主要为磁铁矿。
3）与酸性（或偏中性）侵入体有关的铁矿床，主要分布于大陆边缘的坳陷带、褶皱区（大小兴安岭、燕山、东秦岭和东南沿海一带）。主要采集不同时代的花岗岩和花岗闪长岩，注意该区域的火山岩（凝灰岩类），与酸性岩类有关的铁矿床中，伴生金属矿化比较复杂。
与矽卡岩铁矿床有关的岩浆岩存在明显的成矿专属性，随着成矿岩体酸度的变化，即从辉长岩、辉绿岩类—闪长岩、二长岩类—中酸性杂岩体—花岗闪长岩，铁矿伴生金属元素组合相应依次变化，在标本采集过程中，了解矿床成矿规律对标本采集的深入有所帮助［8］。
四、总结
此次以笔者承担具体工作的马坑铁矿为例来说明对于此类矿床的分析方法及标本采集手段，不同于地质勘查中的采样工作，系列标本的采集是以地质特征和成矿模式为基础，以观察研究服务、为地质工作者提供交流研究平台为目的的。研究矽卡岩型铁矿床标本采集方法，对支持和发展实物地质资料工作有重要作用。
参考文献
［1］陈跃升.2010.对福建马坑铁矿床控矿构造特征的新认识［J］.金属矿山，404（2）：96～144.
［2］姜益丰.2009.马坑铁矿床成矿地质特征分析［J］.现代矿业，484（8）：89～91.
［3］王艳美，陈植华，王宁涛.2008.福建马坑铁矿岩溶发育规律研究及基于GIS的成果展示［J］.化工矿产地质，30（1）：28～34.
［4］刘劲鸿.1989.马坑铁矿磁铁矿的成因矿物学研究［J］.矿物岩石，9（1）：26～39.
［5］陈跃升.2002.马坑铁矿开发过程中对矿床成因的新认识［J］.金属矿山，317（11）：50～59.
［6］王金祥.2008.马坑铁矿选矿试验地质采样的设计［J］.矿业快报，471（7）：64～66.
［7］刘武刚，陈友智.2006.马坑铁矿中矿段地质特征及成因认识［J］.有色金属，58（2）：14～16.
［8］赵一鸣，吴良士等.2004.中国主要金属矿床成矿规律［M］.北京：地质出版社，25～27.