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吉林省铁矿成矿地质条件及时空分布规律*

2022-01-13姜福平李德洪赵华伟冯德臣刘东伟

矿床地质 2021年6期
关键词:含铁龙岗铁矿

姜福平,李德洪,赵华伟,冯德臣,刘东伟

(吉林省地质调查院,吉林长春 130102)

铁矿是吉林省的重要矿产,累计查明资源储量13.8249亿吨(据吉林省国土资源厅,2018),是中国铁矿的重要产地。自20世纪80年代开始,先后有于德国等(1985)、徐公瑜等(1987)、陈尔臻等(2001)、松权衡等(2013)对包括铁矿在内的吉林省主要矿产的成矿地质条件、成矿规律及资源潜力进行了系统的研究和评价预测,这些研究成果对吉林省矿产地质工作起到了积极的作用。由于研究的侧重点不同,以往各阶段关于矿床类型的划分方案有所不同,类型也比较复杂。随着成矿系统(翟裕生等,1999)、成矿系列(陈毓川等,2007;2015)、成矿地质体(叶天竺等,2014)等成矿理论研究的不断深入,不仅为成矿地质条件与成矿规律研究开拓了思路、指明了方向,也为矿产勘查实践工作提供了理论指导。

本文是在“中国矿产地质志·吉林卷”研编项目之黑色金属矿产部分的研编成果基础上进行归纳总结而成的,文章通过对成矿环境、含矿地质体、控矿构造、成矿岩体以及矿床特征的综合研究,系统梳理了吉林省铁矿的成矿地质条件,并对矿床的时空分布规律进行了系统归纳总结,有助于为吉林省铁矿的勘查规划及具体找矿实践提供理论依据。

1 矿产地概况

截至2018年底,吉林省累计发现了249处铁矿产地,其中大型矿床5处,中型矿床13处,小型矿床133处,矿点98处。根据《中国矿产地质志》研编技术要求,本文将吉林省已发现的铁矿床划分为6个成因类型(表1),其中,主要类型为受变质型,共有149处矿产地,查明资源储量114 698万吨;其次为岩浆型,发现1处矿产地,查明资源储量18 748万吨;接触交代型共有61处矿产地,资源储量1681万吨;化学沉积型矿产地17处,资源储量3120万吨,岩浆热液型和风化型均为矿点。主要矿床的一般地质特征见表2。

2 成矿地质条件

2.1 含铁地质体

不同地质时代的构造运动控制着不同的成矿构造环境,含铁地质体也各具特色,产出的矿床类型也有所不同。吉林省主要含铁地质体详见表3。

表3 吉林省主要含铁地质体统计表Table 3 Statistical table of main iron-bearing geological bodies in Jilin Province

2.1.1 太古宙含铁地质体

太古宙含铁地质体主要为中-新太古界含铁沉积变质建造,原岩为一套海底基性火山-沉积岩系,主要分布于龙岗陆核周边的板石沟地块、白山镇地块、夹皮沟地块及和龙地块(图1)。这套岩系包括板石沟岩群、龙岗岩群、夹皮沟岩群、南岗岩群,大致分为南、北2个含矿带(徐公瑜等,1987)。

南矿带分布于白山市板石沟—通化县一带,含铁建造为板石沟岩群(周晓东等,2018),产出有白山市板石沟和通化县四方山2个大型铁矿床。

北矿带的分布西起东丰,向东经柳河、辉南、磐石、桦甸、安图、和龙等地至图们江边,构成一个长约350 km、宽5~30 km、向北突出的弧形铁矿带。受敦密断裂和鸭绿江断裂左旋错动改造,由西至东分隔成3段:西段包括柳河-辉南、东丰县西南2个铁矿带,前者呈北东走向,长l40 km,宽2~5 km,铁矿集中分布在辉南地区;后者呈北西走向,长约15 km,产有东丰和平铁矿床,含铁建造为龙岗岩群。中段从桦甸以东地区到安图两江,呈北西走向,长140 km,宽5~10 km,铁矿集中发育于桦甸老牛沟-夹皮沟一带,含铁建造为夹皮沟岩群,代表性矿床为桦甸老牛沟铁矿床。东段矿带位于延边南岗地区,从安图两江经和龙直达图们江边,呈北西走向,长180 km,宽20~30 km,铁矿集中分布和龙、安图一带,含铁建造为南岗岩群。中-新太古界含铁建造主要产有鞍山式受变质型铁矿床,是吉林省最重要含铁地质体。

2.1.2 元古宙含铁地质体

古元古代含铁地质体主要分布在集安-长白一带(图1),属于龙岗陆块东南缘的辽吉裂谷,与太古宙龙岗复合陆块共同构成华北陆块的组成部分。含铁地质体类型包括基性火山岩型、碎屑岩-碳酸盐岩型(沈保丰等,2020)和基性岩浆岩型。前者包括集安岩群和老岭岩群,矿床类型为受变质型铁矿床,已发现矿产地19处,累计查明资源储量0.8095亿吨;后者为古元古代层状侵入的基性杂岩体,矿床类型为岩浆型铁矿床,发现大型矿床1个,查明资源储量1.8748亿吨(刘戈等,2011)。

图1 太古宙-元古宙含铁建造分布图1—元古宙含铁地质体;2—太古宙含铁地质体;3—受变质型铁矿床;4—化学沉积型铁矿床;5—岩浆型铁矿床;6—接触交代型铁矿床;7—岩浆热液型铁矿床;8—风化型铁矿床;9—Ⅱ级构造单元界线;10—Ⅲ级构造单元界线;11—Ⅳ级构造单元界线;12—主要铁矿产地编号(矿产地名称见表2)Fig.1 Distribution of iron bearing formations of Archean&Proterozoic ages1—Proterozoic iron-bearing geological bodies;2—Archaean iron-bearing geological bodies;3—Metamorphic iron deposits;4—Chemical sedimenta‐ry iron deposit;5—Magmatic iron deposits;6—Contact metasomatic iron deposits;7—Magmatic hydrothermal iron deposits;8—Weathered iron deposits;9—Ⅱ-order boundary of tectonic unit;10—Ⅲ-order boundary of tectonic unit;11—Ⅳ-order boundary of tectonic unit;12—Themain serial number of theiron ore deposits(see Table2 for mineral deposit name)

新元古代成矿地质体在吉南和吉北地区存在明显差异。吉南陆块区古元古界除最底部为少量陆相河流沉积外,均为陆表海环境沉积,属典型克拉通盆地型的稳定环境沉积,连续沉积了青白口系、南华系、震旦系等沉积建造,其底部为一套河流相的红色复陆屑建造,下部为一套滨滩相-砂坝相-坝后泻湖相的单陆屑建造-页岩建造组合,上部为一套开阔台地相的台地碳酸盐岩建造-藻礁碳酸盐岩建造-礁后页岩建造组合(周晓东等,2018)。伴随新元古界沉积建造的形成,在适宜的物理化学条件下形成多层含铁建造。吉北造山带的含铁建造在南北两大板块内具有不同特点,龙岗复合陆块北部造山带主要含矿层位有西保安岩组、青龙村岩群等,属于裂谷环境的陆缘碎屑岩夹中基性火山岩及碳酸盐岩建造,已发现矿产地5处,包括中型矿床1个,小型矿床4个,矿床类型为受变质型铁矿床,代表性矿床为安图县四岔子铁矿床及东丰县西保安铁矿床;佳木斯-兴凯陆块南缘造山带主要含矿建造为机房沟岩组及塔东岩群,属于裂谷环境的陆缘碎屑岩夹中基性火山岩建造,产有敦化市塔东大型铁矿床,累计查明资源储量1.3214亿吨,矿床类型为受变质型铁矿床(张希友等,2007)。

2.1.3 古生代含铁地质体

(1)寒武系—志留系含铁地质体

主要分布于集安-白山的浑江盆地和伊通-东丰-柳河-辉南一带的样子哨盆地,为寒武纪—奥陶纪陆表海沉积产物。赋存有接触交代型铁矿床及受变质型铁矿床,与成矿有关的岩浆岩主要为加里东期中酸性侵入岩体。有资料记载的矿产地有4处,其中,接触交代型铁矿床1个,为伊通县放牛沟硫多金属矿床(共生磁铁矿体);矿点有伊通县铁矿点、任家沟等铁矿点;受变质型仅龙井市江域铁矿点1个。

(2)泥盆系—二叠系含铁地质体

主要分布于吉黑造山带江域早古生代增生楔内,含矿地质体主要为二叠系庙岭组及新元古界新东村岩组等。接触交代型铁矿床产于中酸性侵入岩与大理岩、板岩、页岩、砂岩及中酸性火山岩的接触带内,仅见龙井市伊泉及元东2个铁矿点。

2.1.4 中生代含铁地质体

产于中生代地质体中的铁矿床主要分布于吉黑造山带内,矿床类型主要有接触交代型和岩浆热液型。

接触交代型铁矿床与中生代花岗岩-花岗闪长岩有关,已发现矿产地23处,查明资源储量1337万吨;岩浆热液型铁矿床主要赋床存于中生代中酸性侵入岩体中,以桦甸市蜂蜜顶子铁矿床为代表,查明资源储量1.78万吨。

2.2 构造条件

特定的区域构造环境控制不同类型及特征铁矿床的产出,不同规模、不同类型的构造对成矿作用的影响各有差异。区域性构造控制成岩成矿环境,如各种类型的沉积盆地、穹窿构造、深大断裂、大型变质变形构造等,控制成矿带、矿集区的形成与分布;不同类型的小型及微型构造为矿床、矿体的就位提供通道和容矿空间。

2.2.1 沉积盆地

不同构造演化阶段形成不同类型的构造盆地及含铁建造。

新太古宙阶段在吉南地区形成陆缘裂陷沉积盆地,如板石沟、夹皮沟、和龙等陆缘裂陷盆地(裂陷槽)等,受海底基性火山作用控制形成条带状硅铁建造,并在区域变质作用过程中形成受变质型带状铁矿。

元古宙演化阶段,在吉南地区早期发育陆内裂谷盆地、陆缘坳陷盆地,形成与碳酸盐岩共生的含铁建造;晚期为被动大陆边缘环境,出现陆棚碎屑岩盆地、陆表海和拉分盆地,形成石英砂砾岩建造、铁质岩建造、粉砂岩-泥岩建造、礁碳酸盐岩建造等(周晓东等,2018),产出受变质型铁矿床和化学沉积型铁矿床;吉北地区在新元古代属于陆缘坳陷盆地,形成与基性火山岩-碎屑岩有关的含铁建造,发育受变质型铁矿床。

古生代—中生代时期,沉积盆地主要为陆表海盆地、陆相湖盆、山间断陷盆地,含铁建造不发育。

2.2.2 穹窿构造

吉林省与铁矿分布较为密切的穹窿构造主要发育在龙岗复合陆块区,是由多个次级穹窿构造组成的复合片麻岩穹窿构造,包括发育在柳河、白山镇、板石沟、夹皮沟、和龙等地块内的小型穹隆构造,受地块拼贴作用改造,除柳河-白山镇地块的穹隆构造比较完整外,其它地块中的穹隆构造均不完整。

在穹窿构造内发育近等轴状分布的变质深成侵入体(花岗质片麻岩),周边是断续分布的条带状表壳岩系(杨振升等,2008),受变型作用改造形成复杂的褶皱构造形态,铁矿床均产于表壳岩系中,矿体形态及空间展布受褶皱构造控制。

2.2.3 断裂构造

深大断裂控制着成岩成矿环境,对成矿岩体、成矿建造的分布及成矿物质来源具有控制作用,如古陆边缘断裂控制着铁建造的沉积盆地,对受变质型铁矿床、化学沉积型铁矿床具有重要影响,并为岩浆型铁矿床的成矿岩体侵位提供了通道和空间。

次级规模的各种类型壳断裂对岩浆热液型铁矿床、接触交代型铁矿床的分布具有一定的影响,矿体的形态、产状、规模多受断裂构造控制。

2.3 岩浆作用

2.3.1 岩浆侵入作用

与基性-超基性岩浆侵入有关的铁矿床主要产生于龙岗陆块南部边缘,成矿岩体沿陆缘断裂构造分布,在斜长角闪石杂岩体中形成岩浆型铁矿床,如五道羊岔铁矿床。

与中酸性岩浆侵入有关的铁矿床主要分布于吉北古生代—中生代的造山带内,成因类型主要为接触交代型铁矿床,其次是岩浆热液型铁矿床。

2.3.2 火山作用

与火山作用有关的铁矿床成矿作用主要发生在前新元古代,在龙岗复合陆块演化的不同阶段,基性海底火山岩浆活动为受变质型铁矿床的形成提供了成矿物质来源。

中生代以来的陆相火山岩浆活动可形成火山岩型铁矿床,但规模小,不具工业意义。

2.4 变质作用

吉南陆块区与铁矿关系密切的变质作用主要为发生在新太古代晚期和古元古代晚期的区域变质作用,变质程度一般为绿片岩相-高角闪岩相,局部出现混合岩化作用。

吉北区区域变质作用主要发生在新元古代末期,变质程度一般为绿片岩相-低角闪岩相。区域变质作用是铁矿最重要的成矿作用,形成受变质型铁矿床,累计查明的资源储量占比达到82.96%。

3 主要典型矿床基本特征

吉林省具有工业意义的铁矿床类型主要是受变质型铁矿床,其次是岩浆型和接触交代型铁矿床,主要典型矿床的基本特征简要介绍如下。

3.1 桦甸市老牛沟铁矿床

老牛沟铁矿床位于桦甸市100°方向、直距50 km处,总体呈北西向展布,西起苇厦子,东至四道沟,全长18.5 km、宽3.6~6.2 km,面积约97 km2,包括12个矿段共计314条矿体,矿床规模大型,矿床类型为受变质型铁矿床。

矿床处于龙岗复合陆块之夹皮沟地块内,矿体主要赋存于夹皮沟岩群三道沟岩组中,主要岩性组合为黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、黑云片岩夹多层磁铁石英岩。矿带总体走向290°~320°,倾向北东,赋存标高为600 m~-300 m。矿体形态一般呈似层状、透镜状和扁豆状,其次有褶皱状、分叉状等形态,常成群出现;矿体的长度为20~1670 m,以100~400 m者居多;矿体厚度为1.01~87.03 m,一般为2~10 m;矿体延深一般为10~300 m。矿体走向280°~330°,倾向北东,倾角一般50°~80°,个别矿体近于直立。矿石主要为粒状变晶结构,块状、片麻状、条带状构造。矿石类型主要为磁铁石英型矿石,占总量的66%,品位w(TFe)一般为20%~38%;其次是磁铁闪石型矿石,占总量的30%,品位w(TFe)一般为18%~36%;另有少量磁铁绿泥石型矿石。矿床平均品位31.25%。

3.2 临江市大栗子铁矿床

矿床位于临江市220°方向、直距17 km处,北距大栗子镇2 km,包括11个矿段共83条矿体,矿床规模中型,矿床类型受变质型铁矿床。

矿床处于辽吉裂谷、海城-临江裂陷槽内。矿体产于古元古界老岭岩群大栗子岩组中,主要岩性组合为灰黑色千枚岩及粉砂岩夹大理岩,自下而上划分为H1~H7七个岩性组合层,其中H2~H6为含矿层,总厚度约3140 m,由互层状的千枚岩、大理岩组成。矿体的形态及展布严格受大栗子向斜构造及叠加其上的断裂构造控制,走向30°~70°,倾向南,倾角35°~70°。矿体长n×10 m~300 m,延深200~700 m,厚度1~24 m。矿石类型包括磁铁矿型、赤铁矿型和菱铁矿型三种,千枚岩中产赤铁矿、磁铁矿,大理岩和白云岩中产菱铁矿、磁铁矿,赤铁矿分布在地表浅部氧化带,磁铁矿分布在浅部或中部,菱铁矿一般分布在赤铁矿或磁铁矿向下延深部位。矿石结构主要有细粒变晶结构、交代残余结构、碎裂结构;构造主要为块状、角砾状、花斑状构造等。磁铁、赤铁富矿石品位w(TFe)>40%,菱铁矿石品位w(TFe)>30%,赤铁矿石的w(Mn)为0.8%~1.2%,菱铁矿石的w(Mn)为1.0%~2.9%。矿床平均品位w(TFe)为40.4%。

3.3 敦化市塔东铁矿床

矿床位于敦化市23°方向65 km处,共有2个矿组42条矿体,矿床规模为大型,矿床类型为受变质型铁矿床。

矿床处于松嫩-佳木斯-兴凯联合地块南部陆缘之塔东-黄松甸新元古代残留构造岩片内,矿体赋存于新元古界塔东岩群拉拉沟岩组上部岩性段中,主要岩石组合为斜长角闪岩、磁铁斜长角闪岩、黑云斜长片麻岩、透辉岩、透辉斜长片麻岩,具有角闪岩相变质作用。矿体呈层状、似层状、透镜体状,近南北向展布,倾向东,倾角50°~88°;矿体长75~1000 m,延深10~1020 m,厚度1.85~32.47 m。矿石类型为闪石型磁铁矿石,具有半自形-他形变晶结构、交代结构,条带状、层纹(细脉)状、浸染状构造等。矿石品位w(TFe)20.43%~37.15%,平均25.35%;其他伴生组分含量:w(P2O5)为1.58%,w(S)为3.19%,w(V2O5)为0.19%,w(Co)为0.008%。

3.4 白山市五道羊岔铁矿床

矿床位于白山市江源城区308°方向、直距6 km处,共有10个矿组98条矿体,工业矿体为7个矿组47条矿体。矿床规模为大型,矿床类型为岩浆型铁矿床。

矿床处于龙岗复合陆块之板石沟地块北东部,区内发育新太古界表壳岩和太古宙变质深成侵入岩(TTG岩系),构成太古宙片麻状穹窿构造,其上叠加了古元古代近东西向陆缘裂谷断裂系统,沿断裂系统局部有基性岩浆侵入,形成基性杂岩体,矿体即产于基性杂岩体内。矿体呈似层状,近平行分布,总体走向北东,向南西方向侧伏,侧伏角15°~45°;横剖面上矿体呈宽缓背斜形态,南东翼倾向128°,倾角8°~40°,北西翼倾向308°,倾角25°~50°,在转折端附近矿体厚度变大。矿体赋存标高1045 m~-270 m,长45~1960 m,倾斜延深33~1020 m,厚度1.46~50.1 m。矿石类型属于钒钛磁铁矿石,金属矿物以磁铁矿为主,另有少量磁黄铁矿、钛铁矿、黄铁矿、黄铜矿;非金属矿物主要为斜长石和角闪石,其次为石榴石、绿泥石和黑云母。矿石品位w(mFe)5.04%~41.3%,矿床平均品位w(mFe)14.61%;伴生组分平均含量:w(V2O5)为0.22%,w(TiO2)为2.7%,w(Co)为0.01%。

4 地壳演化与成铁作用

吉林省地壳演化大致经历前新元古代统一的华北陆块形成阶段、新元古代—早三叠世古亚洲构造域演化阶段、中三叠世以来滨太平洋构造域演化等3个阶段。不同地壳演化阶段控制了不同铁矿成矿环境,其成矿作用也各有特点,形成不同类型、不同规模的铁矿床(图2)。

图2 吉林省铁矿成矿谱系图Fig.2 Mineralization pedigree diagram of iron ore in Jilin Province

4.1 华北陆块形成演化与成铁作用

4.1.1 太古宙龙岗陆核的形成演化与铁矿

太古宙陆壳演化与成矿作用(2800~2500 Ma):以龙岗复合陆块区为代表,根据表壳岩系和TTG岩系的时空分布特征,从中(?)~新太古代表壳岩形成开始,至太古宙末超大陆形成,其形成与演化过程大致如下:大约在2800 Ma,本区微陆块的聚合拼贴作用,形成初始龙岗陆核,岩石普遍遭受强烈的区域变质作用和混合岩化作用。随后龙岗陆核又发生了伸展作用,分裂出板石沟、白山镇、夹皮沟及和龙等4个微地块,并形成相应的新太古沉积盆地,沉积了板石沟岩群、龙岗岩群、夹皮沟岩群及南岗岩群等海底基性火山岩含铁建造。2500 Ma左右,诸块体拼合形成龙岗-和龙复合陆块,并导致陆壳增厚,拼合带出现了钾质花岗岩和紫苏花岗岩侵位,岩石普遍遭受绿片岩相-角闪岩相的区域变质作用和混合岩化作用,并形成大量的铁矿产(陈尔臻等,2001)。

在太古宙陆壳演化阶段,沿不同时期陆块边缘形成裂陷盆地,沉积了富含硅铁质的基性火山-沉积建造,经区域变质作用形成受变质型铁矿床(鞍山式铁矿床),是吉林省最重要的成铁时期,形成了一系列大、中、小型铁矿床。

4.1.2 元古宙陆缘增生带的形成演化与成铁作用

元古宙陆壳演化阶段,早期拉张环境下,沿裂谷边缘断裂发生基性岩浆侵入作用,于断裂带旁侧或次级断裂交叉处形成岩浆型铁矿床;在裂陷盆地中沉积了含铁碳酸盐岩建造,经过区域变质作用形成大栗子式受变质型铁矿床。

4.2 古亚洲构造域形成演化与成铁作用

在吉北造山带,松-佳-兴微陆块之间及与华北板块之间出现拉张性过渡型陆壳,形成弧后盆地环境,沉积了含铁中基性火山岩建造,形成塔东式受变质型铁矿床。

吉南陆块区主要表现为新元古代至早寒武世早期的陆表海沉积,接受化学沉积,形成浑江式和临江式化学沉积型铁矿床。

4.3 滨太平洋构造域的形成演化与成铁作用

这一阶段形成的铁矿主要为产于中酸性侵入岩与碳酸盐岩接触带内的接触交代型矿床,其次有岩浆热液型铁矿床形成。

新生代,在地表氧化环境中,形成风化型铁矿床。

5 铁矿的时间分布规律

吉林省从新太古代—第四纪均有成矿作用发生,不同时代的成矿作用产生的构造环境、强度、规模、类型均有所不同,其形成的矿床类型、规模、数量、矿体及矿石特征也各具特点。从吉林省铁矿床成矿时代分布情况看,新太古代是吉林省最重要的成矿时期,其次为古元古代、新元古代,中生代铁矿床也具有一定的工业意义(图3)。

图3 吉林省铁矿成矿时代与矿床类型、规模结构图(数字为矿产地数量)Fig.3 Metallogenic age,type and size of iron deposits in Jilin Province(the number is the quantity of mineral deposits or occurrences)

5.1 新太古代

新太古代是吉林省铁矿的主要成矿期,共计发现矿产地122处,其中,大型矿床3处,中型矿床10处,小型矿床及矿点109处。成矿主要发生在吉南区的龙岗复合陆块区,主要含矿建造有龙岗岩群、夹皮沟岩群、南岗岩群、板石沟岩群等,这些含矿建造的时代基本代表了其中所产出的铁矿床的成矿时代。

龙岗岩群四道砬子河岩组斜长角闪岩锆石UPb年龄为(2555±13)Ma、(2528±13)Ma、(2529±9.8)Ma(佟智强等,2017);龙岗岩群四道砬子河岩组浅色麻粒岩锆石同位素年龄为(2534±9)Ma,杨家店岩组角闪斜长片麻岩锆石同位素年龄为(2540±9)Ma,通过对老牛沟—白山镇地区变质深成侵入体的年代学研究,可以划分2580~2560 Ma和2540~2520 Ma两个构造岩浆阶段(周晓东等,2018)。夹皮沟岩群三道沟岩组斜长角闪片麻岩、变粒岩锆石U-Pb年龄为2425~2540 Ma,平均为2492 Ma(徐公愉等,1985);夹皮沟岩群英云闪长质片麻岩锆石SHRIMP测定,同位素年龄(2556±3)Ma~(2527±11)Ma(周晓东等,2018)。鸡南铁矿斜长角闪岩锆石U-Pb测试结果表明,岩石区域变质峰年龄为(2469±9)Ma(任云生等,2020);官地铁矿斜长浅粒岩锆石U-Pb年龄为(2525±48)Ma,应代表区域变质作用时限(商青青等,2017);官地铁矿英云闪长质片麻岩锆石SHRIMP测定,加权平均年龄为(2559±11)Ma(周晓东等,2018)。板石沟铁矿变质表壳岩全岩Sm-Nd等时线年龄为(2605±98)(2σ)Ma,Rb-Sr等时线年龄为(2585±67)Ma(刘志宏等,1999);板石沟岩群斜长角闪岩和绿帘角闪片岩锆石同位素年龄为(2548±11)Ma~(2728±71)Ma(周晓东等,2018)。

5.2 古元古代

古元古代成矿作用主要发生在吉南区龙岗复合陆块的边缘及辽吉裂谷带内,矿床类型包括受变质型铁矿床和基性-超基性岩浆型铁矿床。

岩浆型铁矿产地1处,即五道羊岔大型铁矿床,根据成矿岩体所侵入的斜长角闪岩的同位素年龄(2519±21)Ma(沈保丰等,1994),推测其成矿时代为古元古代早期,也即辽吉裂谷演化的早期。

受变质型铁矿产地19处,其中中型矿床2处,小型矿床及矿点17处。含矿建造主要为老岭岩群大栗子岩组,成矿时代为古元古代中晚期,代表性矿床有大栗子铁矿床及小栗子铁矿床等。

5.3 新元古代

新元古代铁矿成矿作用在吉南区和吉北区均有出现,但其成矿环境和成矿机制却又明显不同。

吉南地区新元古代成矿环境以陆表海环境为主,属典型的稳定大陆边缘环境,形成的铁矿床类型主要为化学沉积型,含矿地层主要是青白口系白房子组和南华系钓鱼台组,地层的成岩时代也即是其中所产铁矿床的成矿时代,白房子组中产有临江式白房子铁矿床,钓鱼台组中产有浑江式青沟铁矿床。发现中型铁矿床1处,小型铁矿床及矿点16处。

吉北区新元古代成矿环境主要为陆缘裂谷盆地,属于活动大陆边缘环境,矿床类型为受变质型铁矿床。发现大型铁矿床1处,小型铁矿床及矿点6处。代表性矿床有敦化市塔东铁矿床,矿床产于塔东岩群拉拉沟岩组内,塔东岩群的锆石同位素年龄组成复杂,主要在(749±10)Ma~(948±9)Ma之间,还有多个处于979~2493 Ma之间的年龄值,表明蚀源区可能有新太古代—新元古代的锆石。另外,侵入到拉拉沟岩组的斜长花岗岩脉体17粒岩浆成因锆石的测点,见2组谐和年龄为(516±4)Ma和(534±3)Ma(周晓东等,2018),因此,矿床的成矿时代置于新元古代是合理的。

5.4 古生代—新生代

吉林省古生代铁矿产出较少,主要分布于浑江盆地、样子哨盆地及吉黑造山带磐双裂陷内,含矿地质体主要为为泥盆系机房沟组、石炭系鹿圈屯组和二叠系庙岭组,大部分矿床产于中酸性侵入岩与碳酸盐岩的接触带内,矿床类型主要为接触交代型,与成矿有关的岩体年龄基本代表了这一时期成矿时代,其中,花岗闪长岩239~426 Ma,石英闪长岩252~381.7 Ma,二长花岗岩240~317.9 Ma(周晓东等,2018)。

产于中生代的铁矿主要分布于吉北区的吉黑造山带内,主要矿床类型有接触交代型及岩浆热液型。接触交代型发现小型铁矿床及矿点共计56处,代表性矿床为吉昌铁矿床;热液型主要赋存于中生代中酸性侵入岩体内,发现小型铁矿床及矿点16处。主要成矿岩体的年龄:二长花岗岩150~180.5 Ma;花岗闪长岩175~186.9 Ma;花岗斑岩148 Ma;闪长岩(98.1±2.0)Ma;石英闪长岩(129±2)Ma(周晓东等,2018)。

新生代铁矿产地仅发现于吉南区,矿床类型为风化型,发现小型铁矿床及矿点5处,代表性矿床为通化四道沟铁矿床。

6 铁矿的空间分布规律

吉林省各个成矿区带的地质构造环境的差异和地质演化过程的不同,导致其成矿作用类型和作用方式具有不同的特点,表现在矿床类型、矿床规模、矿产组合上各具特征(图4),在各个成矿区带的空间分布上具有一定的规律性(图5)。

图4 吉林省铁矿空间分布与矿床类型、规模结构图(数字为矿产地数量)Fig.4 Spatial distribution of iron ore deposits in Jilin Province and their types and size(the number is the quantity of mineral deposits or occurrences)

图5 吉林省铁矿空间分布规律图Fig.5 Map showing the spatial distribution regularities for iron ore in Jilin Province

6.1 受变质型铁矿床

该类型是吉林省最重要的铁矿成因类型,共发现149处矿产地,主要分布华北陆块成矿省的Ⅲ-56辽东(隆起)成矿带,另外在吉黑成矿省的Ⅲ-52小兴安岭-张广才岭成矿带、Ⅲ-55吉中-延边(活动陆缘)成矿带内也有少量分布,累计查明资源储量11.4698亿吨。

6.1.1 吉黑成矿省

吉黑成矿省分布的受变质型铁矿产地共有8处,查明资源储量1.5344亿吨。大型矿床1处,即福安堡-塔东矿带(Ⅳ-8)内的塔东铁矿床;中型矿床1个,即分布在大蒲柴河-海沟矿带(Ⅳ-15)内的安图县四岔子铁矿床;其他均为小型及矿点,分布在不同的矿带内。

6.1.2 华北陆块成矿省

华北陆块成矿省是吉林省受变质型铁矿产地的主要分布区域,共分布有141处矿产地。Ⅲ-56-①铁岭-靖宇(次级隆起)成矿亚带分布有120处矿产地,其中,安口-那尔轰矿带(Ⅳ-17)分布有中型矿床4处、小型矿床及矿点73处,查明资源储量1.3960亿吨;夹皮沟-露水河矿带(Ⅳ-18)分布有大型矿床1处(老牛沟铁矿床)、小型矿床及矿点5处,查明资源储量2.3872亿吨;金城洞-百里坪矿带(Ⅳ-19)分布有中型矿床3处、小型矿床及矿点11处,查明资源储量1.5578亿吨;二密-板石矿带(Ⅳ-20)分布有大型矿床2处(板石沟铁矿床和四方山铁矿床)、小型矿床及矿点21处,查明资源储量3.7715亿吨。Ⅲ-56-②营口-长白(次级隆起、Pt1裂谷)成矿亚带共有21处铁矿产地,其中,通化-长白矿带(Ⅳ-21)分布有中型矿床3处、小型矿床10处,查明资源储量0.6490亿吨;财源-集安矿带(Ⅳ-22)有中型铁矿床1处、小型矿床及矿点7处,查明资源储量0.1740亿吨。

6.2 岩浆型铁矿床

目前仅查明一处矿产地,即分布于二密-板石矿带(Ⅳ-20)的五道羊岔大型铁矿床,查明资源储量1.8748亿吨。

矿床分布于古陆边缘断裂带控制的基性侵入杂岩体中,根据最近的勘查工作成果,在头道羊岔、二道羊岔、爱林、回头沟等地均发现类似铁矿体,含矿岩体及矿石类型与五道羊岔铁矿床相似。因此,在五道羊岔铁矿床的南西和北东两侧方向,沿陆缘断裂带分布区具有较大的找矿潜力。

6.3 接触交代型铁矿床

接触交代型铁矿床主要分布在吉黑成矿省的Ⅲ-52小兴安岭-张广才岭成矿带、Ⅲ-55吉中-延边(活动陆缘)成矿带和华北陆块成矿省的Ⅲ-56辽东(隆起)成矿带,共发现61处矿产地,累计查明资源储量0.1681亿吨。吉黑成矿省是吉林省接触交代型铁矿床的主要分布区域,共分布有53处矿产地,均为小型矿床及矿点。

小兴安岭-张广才岭成矿带共有9处,查明资源储量0.0401亿吨,代表性矿床有长春市二道区东风硫铁矿床(共生磁铁矿体)、汪清县六道崴子铜矿床及珲春市青龙山铁矿床等。吉中-延边(活动陆缘)成矿带44处,查明资源储量0.1040亿吨,代表性矿床有磐石市吉昌铁矿床、伊通县放牛沟硫多金属矿床(共生磁铁矿体)及梨树县太阳沟铁矿床等。

华北陆块成矿省仅分布区域于Ⅲ-56辽东(隆起)成矿带,除1处矿点位于铁岭-靖宇(次级隆起)成矿亚带,其余均分布于Ⅲ-56-②营口-长白(次级隆起、Pt1裂谷)成矿亚带,有7处铁矿产地,共查明资源储量0.0240亿吨,代表性矿床有集安市土湖沟铁铜矿床及集安市大青沟北沟铁矿床。

6.4 化学沉积型铁矿床

化学沉积型铁矿床分布在华北陆块成矿省的Ⅲ-56辽东(隆起)成矿带,Ⅲ-56-②营口-长白(次级隆起、Pt1裂谷)成矿亚带,通化-长白矿带(Ⅳ-21)内,共发现17处矿产地,有中型矿床1处(浑江区青沟铁矿床)、小型矿床及矿点16处,查明资源储量0.3120亿吨。

6.5 岩浆热液型铁矿床

在大兴安岭成矿省、吉黑成矿省和华北陆块成矿省均有产出,共发现16处岩浆热液型铁矿矿产地,仅桦甸市蜂蜜顶子铁矿床探获有资源储量,其他均为矿点,累计查明资源储量0.0002亿吨。

大兴安岭成矿省(Ⅱ-12):突泉-翁牛特铅-锌-银-铜-铁-锡-稀土成矿带(Ⅲ-50),万宝-那金矿带(Ⅳ-1)矿产地4处。

吉黑成矿省(Ⅱ-13):福安堡-塔东矿带(Ⅳ-8)矿产地2处,亮兵台-天桥岭矿带(Ⅳ-9)矿产地1处,开山屯-小西南岔矿带(Ⅳ-10)矿产地1处,山河-漂河川矿带(Ⅳ-14)矿产地5处。

华北陆块成矿省(Ⅱ-14):安口-那尔轰矿带(Ⅳ-17)矿产地2处,通化-长白矿带(Ⅳ-21)矿产地1处。

6.6 风化型铁矿床

风化型铁矿床均分布于华北陆块成矿省,仅发现5处矿产地,其中:安口-那尔轰矿带(Ⅳ-17)1处,夹皮沟-露水河矿带(Ⅳ-18)1处,通化-长白矿带(Ⅳ-21)3处。所发现的矿产地均为矿点。

7 结 论

(1)吉林省铁矿的主要矿床类型为受变质型和岩浆型,成矿时代主要为新太古代和古元古代,分布于吉南地区的前寒武纪陆块内,并具有沿不同时期的陆缘增生带成带分布特征。

(2)主要含铁建造有太古宙夹皮沟岩群、板石沟岩群、南岗岩群、龙岗岩群和古元古界集安岩群、老岭岩群以及新元古界塔东岩群,是吉林省铁矿勘查的主要目标层位。

(3)古元古代基性岩浆侵入杂岩体是岩浆型铁矿的主要成矿岩体,沿北东向龙岗陆块边缘断裂带分布,在五道羊岔铁矿床北东、南西方向具有较大找矿潜力。

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