福建省马坑铁矿系列标本采集方法及启示 福建省龙岩市马坑铁矿实物地质资料采集计划（摘要）
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
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福建省龙岩市马坑铁矿实物地质资料采集计划（摘要）~
马坑铁矿的矿床成因类型为海相火山沉积-热液改造型，储量4.5亿t左右，是福建省已知最大的铁矿床。先后有多家地质单位对马坑铁矿进行过普查、详查、勘探、科研工作，产生了大量的实物地质资料。经过调研，掌握了该矿实物保存情况以及管理意义与开发利用价值，具备收集条件。
该矿床分东、中、西三个矿段，西矿段储量规模最大，约占总储量的68%，因此西矿段的勘探程度和研究程度都很高，采集实物地质资料工作重点放在西矿段。
马坑铁矿区钻孔342个，总进尺164957.43m，现仅保留9个孔岩矿心，库存307箱、岩矿心长度1512.03m，存放在福建省地质八队东肖岩心库。库房条件较好，管理比较正规。初步确定在该矿段61勘探线上选择钻孔ZK614、ZK617，其中ZK614为主干孔，是四个保存全孔岩心的钻孔之一，终孔深度700多m，岩心共108箱，能够反映矿床总体概况。ZK617孔岩心为缩减的岩心，主要保存主矿体部分，共24箱。上述两钻孔岩矿心进入国家实物地质资料库的同时，收集钻孔原始编录、地质剖面、钻孔柱状图、勘探报告，以及相关岩矿心的光片、薄片、分析副样等实物资料。在矿区地质人员配合下，还要采集一套矿区地层标本、一套围岩蚀变标本和一套各种类型矿石标本。
马坑式铁矿是我国东南部重要的接触交代－热液型铁矿床，分布于福建西南部龙岩、上杭、漳平、德化、大田一带。马坑铁矿为本区最主要的矿床。矿区地表的褐铁矿矿体约在100年以前即已开始被开采。1957年后，福建省物探队地面磁测发现了磁异常，经钻探验证和进一步勘探，证实为一大型隐伏铁矿床。20世纪70年代后期，许多单位和赵一鸣等(1980，1983)曾对该类铁矿床进行过较详细的研究。
(一)成矿区域地质背景
矿区所处大地构造位置为华南加里东地槽褶皱系(华夏褶皱系)永安－梅县晚古生代坳陷，南岭东西复杂构造带东端与新华夏系的复合部位。其西侧、北侧都是后加里东隆起带，东侧为中生代断陷带。
1.区域构造和铁矿分布
本区重要铁矿床的分布受永－梅晚古生代坳陷内的次一级北东向龙漳基底断裂凹陷带的控制。一些最主要的铁矿床，如马坑、洛阳、潘田、阳山和中甲等，都分布在这一北东向断凹带的东南缘。
矿床(点)分布的另一规律是往往成群产出，构成一个个诸如马坑、阳山、挂山、银顶格等矿田(矿床集中区)。矿田之间的分布有一定的等距性，各区之间的距离大致为30～35km。这种有规律的矿群等距展布，反映了东西向构造带和北东向或北北东向构造的复合交汇处，在具备有利控矿地层岩性条件下，往往伴有岩浆侵位和热液矿化活动。
2.区域地层与控矿层位
区内最老的地层是前泥盆系，包括建瓯群、板溪群和罗峰溪组地层，为一套厚度巨大的轻变质砂页岩建造，局部夹海相火山岩和大理岩。它们作为晚古生代断陷的基底，分布于背斜构造的轴部和部分隆起地区。
上泥盆统南靖群(D3n)—下石炭统林地组(C1l):为一套海陆交互相砂砾岩、砂岩和粉砂岩沉积，以陆相为主，局部夹火山碎屑岩，厚度大于2000m。
中石炭统黄龙组(C2h)—下二叠统栖霞组(P1q):为一套海相碳酸盐岩建造，厚数十米到近千米，是本区最重要的控矿围岩地层。黄龙组在西南部主要为厚层白云质灰岩或白云岩，到龙岩中甲附近白云质减少，钙硅质增加，并见有粉砂岩或凝灰质砂岩，厚度也明显减薄。船山组(C3c)灰岩也从西南部的白云质灰岩到北东部变为较纯灰岩。栖霞组(P1q)灰岩岩性和厚度在各处较为稳定。
下二叠统文笔山组(P1w):为泥岩、泥质粉砂岩夹细砂岩，岩性稳定，厚200～300m。二叠系的加福组(P1j)—翠屏山组(P2cp)属海陆交替相砂页岩建造，含煤，厚320～980m。
上二叠统的大隆组(P2d)—下三叠统的溪口组(T1x):是海相泥质钙质粉砂岩、硅质岩和砂质泥岩夹厚层灰岩，大理岩透镜体，为本区第二套碳酸盐层位，是形成一些矽卡岩和热液型铁，多金属矿床较有利的控矿层位。
印支构造层(T3—J1):与下伏各时代地层不整合接触，以陆相碎屑沉积为主，局部夹有火山岩。
燕山旋回沉积建造:为巨厚的陆相碎屑岩堆积，并有大规模的酸—中酸性火山岩、火山碎屑岩存在。
本区铁、多金属矿床的产出，受地层和围岩岩性控制十分明显，集中赋存在两套碳酸盐岩建造，即黄龙组—栖霞组厚层灰岩与白云质灰岩，和大隆组(P2d)—溪口组(T1x)粉砂岩夹灰岩，而以前者为主。在其他厚层碎屑岩中，还未发现铁矿。这说明，碳酸盐岩围岩或钙质地层的存在，是矽卡岩矿床不可缺少的条件之一。
3.侵入岩与成矿的关系
本区岩浆岩侵入体分布很广，出露面积几乎占全区总面积的1/3以上，岩类繁杂，从酸性的花岗岩类到基性的辉长辉绿岩类，但以前者为主，后者出露零星，规模也较小。侵入体的时代从加里东期到喜马拉雅期，但与铁矿有关的岩浆岩，主要是燕山期(同位素年龄为164～95.5Ma)花岗岩类、花岗闪长岩和中基性辉绿闪长岩类。
本区花岗岩类与铁矿的密切关系主要表现在以下几个方面:
1)在空间上，绝大多数铁矿床都产于花岗岩类侵入体外接触带或其附近有利围岩的断裂带。远离侵入体接触带和没有侵入岩地段，至少还未发现有工业价值的铁矿。
2)岩体的产状、形态、规模及其与围岩间的接触构造形式，对铁矿的产出和富集有明显的控制作用。花岗岩呈锅底形包围有利成矿地层围岩时，一般对成矿最有利。
3)与成矿有关的岩体，大多为中浅成中小型岩株或较大花岗岩体边部的岩枝，岩舌状侵入前缘，如马坑、阳山、洛阳、潘田等大中型铁矿床都属此类，而大的花岗岩基接触带，则没有什么铁矿产出。
4)花岗岩类侵入体和灰岩或灰岩－火山碎屑岩组合接触时，外接触带经常产生矽卡岩化和磁铁矿化，而内接触带则往往发生钾长石化现象，有时甚至花岗岩本身也遭到矽卡岩化和磁铁矿化。这种侵入体、矽卡岩、钾质交代岩和磁铁矿体之间的紧密的时、空、地球化学联系，说明它们之间互有成因关系。
5)根据对全区Sn，Mo，Pb，Zn，Cu等元素化探数据的统计，说明绝大部分铁矿都和Sn，Mo，Pb，Zn的化探异常重叠。马坑矿区铁矿中Fe和Sn呈密切正相关关系，二者的相关系数为0.89，众所周知，Sn，Mo，Pb，Zn等元素是华南燕山期花岗岩的特征性成矿元素，它们与铁矿共生，说明铁矿和花岗岩在地球化学上有密切联系。
在马坑、挂山等地区，除了与铁矿关系密切的花岗岩类之外，还普遍发育了中基性辉绿闪长岩类浅成侵入体。在马坑矿区尤其发育，并具有一定规模。
(二)成矿系列
本区与燕山期花岗岩类和辉绿闪长岩类有成因联系的矿床类型主要有以下几类:
1)钙矽卡岩型铁(钼)矿床(马坑主矿体、洛阳)。
2)锰质矽卡岩型铅锌矿床(大排、马坑和阳山的边部矿体)。
3)镁矽卡岩型铜钼矿床(铜坑)。
4)高温热液型铁矿床(马坑和潘田的部分矿体)。
上述几个矿床成因类型在闽西南地区组成一个铁(钼、铜、铅、锌)成矿系列。
(三)矿床地质特征
矿区位于马坑背斜北西翼，总体为一单斜构造，其中发育次一级背向斜(图14－10)，主要断裂构造为北西向。马坑铁矿主体为一大型似层状隐伏矿体，产于燕山期花岗岩体外接触带黄龙组，船山组厚层灰岩、白云质灰岩和林地组石英砂岩、凝灰质砂岩、粉砂岩之间的层间构造面(图14－11)。矿体相对埋藏深度为80～600m不等，由北东向南西矿体埋藏由浅变深。铁矿体走向与岩层走向大体一致，为北东－南西向，倾向北西，倾角为25°～45°，在断层带附近倾角增大;矿体延长3000余米，沿倾斜延深100～1200m，厚10余米至100余米不等。
图14－10 马坑铁矿地质略图(据福建省地质局八队修改)
在有的矿段，由于地层褶皱和层间破碎，在背斜鞍部造成虚脱，是矿液沉淀富集的有利构造部位，因而形成厚大矿体;而在向斜鞍部，造成压扭性层间裂隙，矿化强度明显减弱，矿体厚度也较小(图14－11)。
除主矿体外，在上部船山灰岩和栖霞灰岩的层间剥离或与辉绿闪岩类的接触带，常有1～3个雁形排列的透镜状或囊状矽卡岩磁铁矿小矿体产出。
矿区内的岩浆岩主要有两类。一为燕山期早期(同位素年龄164～112Ma)黑云母花岗岩。地表出露两个岩体，其中莒舟岩体位于矿区东侧，呈北东向展布，大洋岩体位于矿区西侧，作南北向延伸，马坑矿区即位于其中。这两个岩体的岩石学、矿物学和岩石化学等方面特征都非常相似，在西矿区深部已打到花岗岩，说明两个岩体深部很可能是相连的。
图14－11 马坑铁矿61线地质剖面(据赵一鸣等，1983)
按这两个岩体的岩性特征，钾长石有序度和格子双晶的发育程度及黑云母成分变化，可将岩体分成两个相:即黑云母正长石花岗岩相和微斜长石花岗岩相。前者为中心相，后者为边缘相。从岩体中心到边缘，相变特征明显。黑云母正长石花岗岩相由中粗粒黑云母花岗岩和似斑状黑云母花岗岩组成，而微斜长石花岗岩相则由中细粒花岗岩、似斑状花岗岩及花岗斑岩组成。从矿物成分变化特征看，石英、碱质长石含量稍有增加，而钾长石的有序度由低变高(ST从0.23～0.49→0.71～0.91)。钾钠长石中的钠长石分子含量从20%～26%升高到29%～32%，而钾长石中的K/Rb从145～173降到60～116。同样，从岩体中心相到边缘相，正长石、条纹长石被微斜长石取代，暗色矿物和磁铁矿逐渐消失，但黑云母的含铁性、氧化系数、含铝性均有所升高，TiO2含量降低，所有这些都说明岩浆演化比较彻底。
辉绿闪长岩类岩石在马坑矿区分布较广，其产出形态有岩株状，也有呈岩床和岩墙产出的。它们与铁矿在空间上经常伴生，部分是矿体的顶底板围岩，有的甚至见于矿体内部，但岩石多遭到不同程度的矽卡岩化、含氯角闪石化和退色蚀变。根据其岩性和岩石化学特征，可进一步划分为辉长辉绿岩(或辉绿岩)、辉绿闪长岩和辉绿玢岩等3种。
花岗岩和辉绿闪长岩类的化学成分见表14－5。
铁矿石的构造最常见的是致密块状、斑杂状、浸染状，次为条纹(带)状，同心圆环纹状、角砾状、交代残留构造和网脉状构造等。上述矿石构造大多是交代成因的，例如钙铁榴石矽卡岩经过构造压碎后被磁铁矿交代形成角砾状构造，当交代强烈时，矽卡岩在磁铁矿石中呈交代残留体出现;当围岩为石英岩时，被磁铁矿交代后保留硅质岩交代残留体;还有一种较特殊的皱纹状或同心环纹状构造，主要由石榴子石、透辉石或符山石、萤石和磁铁矿分别组成韵律性相间的条纹或环纹。这类铁矿石构造和香花岭锡(铍)矿、个旧锡矿和澳大利亚塔斯玛尼亚锡矿等矽卡岩型矿床中的皱纹状萤石－矽卡岩－磁铁矿的构造是十分相似的，一般认为是交代作用的产物，其形成机理和“李塞根环”的形成很相似。铁矿石的交代结构也十分发育，磁铁矿交代辉石、石榴子石、符山石、钾长石和石英，形成交代残留结构，似海绵陨铁结构和矿物假像等。
表14－5 马坑矿区花岗岩和辉绿闪长岩类化学成分单位:%
注:分析单位为福建省地质局中心实验室(据赵一鸣等，1983)。
原生矿石中金属矿物主要为磁铁矿，次为假像赤铁矿、黄铁矿、辉钼矿和闪锌矿，还有少量方铅矿、黄铜矿、白钨矿等。非金属矿物以透辉石、石榴子石和石英为主，常含一定数量萤石，次为方解石，含氟透闪石、金云母和含氯角闪石，局部有符山石、粒硅镁石、钾长石、绢云母和黑柱石等。
主要矿石类型为透辉石－磁铁矿、石榴子石－透辉石磁铁矿、石榴子石－磁铁矿和石英－磁铁矿，次为含氯角闪石－磁铁矿、石英－阳起质透闪石－磁铁矿、含氟透闪石－磁铁矿、辉钼矿－磁铁矿，局部还有少量粒(斜)硅镁石－磁铁矿、金云母－磁铁矿、钾长石－磁铁矿、萤石－符山石－磁铁矿、滑石－磁铁矿和黑柱石－磁铁矿等。
铁矿石类型的多样性，主要取决于被交代围岩的岩性:交代灰岩或凝灰质砂岩者，形成石榴子石磁铁矿;交代白云质灰岩者，形成透辉石磁铁矿或石榴子石透辉石磁铁矿;交代辉绿闪长岩者，形成石榴子石－符山石磁铁矿，或进一步改造成为含氯角闪石磁铁矿;而交代石英(砂)岩时，则形成石英磁铁矿。
矿石含铁品位中等，平均含TFe38.13%左右，部分属富矿，矿石含铁品位的高低与矽卡岩矿物的含量呈反消长关系。绝大部分矿石中S，P含量都很低。伴生的有益元素主要是Mo，它呈辉钼矿形式赋存于磁铁矿体和上下盘蚀变围岩中。此外，在铁矿体边缘锰质矽卡岩中Pb，Zn含量有时也可达到工业品位。
根据对21个磁铁矿样品钪(Sc)含量的分析，其含量偏高，平均达(11～35)×10－6，这和近矿侵入岩的Sc含量较高特点具有地球化学共性，例如，矿区内花岗岩的Sc含量为48～78×10－6，辉绿岩平均含Sc达47×10－6。
(四)矽卡岩和有关交代岩的类型、矿物组合和成分
马坑矿区的矽卡岩较发育，主要分布于矿体内、矿体上盘及矿体尖灭部分。在文笔山组变质泥质和下部灰岩接触面也常有矽卡岩产出。按矽卡岩生成方式，可分为双交代矽卡岩和渗滤交代矽卡岩，而以后者为主，按矿物成分，本区矽卡岩主要属钙矽卡岩，其次为钙锰质矽卡岩，局部有少量镁矽卡岩。
1.钙矽卡岩
钙矽卡岩的类型较多，主要有石榴子石矽卡岩、辉石－石榴子石矽卡岩、辉石矽卡岩，常伴有不同强度的磁铁矿化，其次有符山石矽卡岩、石榴子石(透辉石)－符山石矽卡岩、硅灰石矽卡岩。
石榴子石是分布最广、最常见的矽卡岩矿物，它既可以组成单矿物矽卡岩，也可以和辉石、符山石、绿帘石等矽卡岩矿物及磁铁矿、金属硫化物等一起产出。在磁铁矿体中石榴子石是最重要的脉石矿物之一，明显分两个世代:早期石榴子石形成于磁铁矿化之前，晚期石榴子石呈脉状切穿石榴子石－磁铁矿石。根据大量化学分析和折光率测定结果，石榴子石属钙铝－钙铁榴石系列，以钙铁榴石为主(And49.6～95.2)。较纯的钙铝榴石(And2～7)只在某些内矽卡岩中才能见到。石榴子石中的锰铝榴石、铁铝榴石和镁铝榴石分子都不高(赵一鸣等，1983)。
单斜辉石也是马坑矿区分布最广的矽卡岩矿物之一，属于透辉石－钙铁辉石－锰钙辉石系列。在钙矽卡岩中单斜辉石实际上主要包括透辉石和钙铁辉石(Di12.5～94)(Hed4～75Joh2～12.5)。它们或形成单矿物辉石矽卡岩，或与石榴子石、符山石、斜长石等矿物共生。外带的透辉石矽卡岩和石榴子石－透辉石矽卡岩常伴有大量磁铁矿化。钙铁辉石的生成时间比透辉石稍晚，大致和磁铁矿化生成的时间相当。在薄片中，当见到磁铁矿强烈交代透辉石矽卡岩时，常有一定数量的钙铁辉石出现，交代早期形成的透辉石。透辉石在单偏光下无色透明，而钙铁辉石则为浅绿色，并稍具多色性。
符山石是马坑矿区内矽卡岩带的标志矿物，是交代辉绿闪长岩类的产物，其共生矿物通常是钙铝榴石和透辉石。符山石常呈浅棕色放射状或短柱状集合体，长0.1～3cm不等。符山石的化学成分特点是富含挥发分F和Cl(F=1.87%～2.3%，Cl=0.33%～0.52%)。
2.锰质矽卡岩
这类矽卡岩在闽西南地区的矽卡岩铁－多金属矿床和矽卡岩铅锌矿床中分布较广。在马坑矿区，它一般见于主矿体上部文笔山组变质泥岩和灰岩的接触面和主矿体边缘尖灭部分，也常沿灰岩构造裂隙呈交代脉产出。组成矿物有锰钙铁辉石、钙蔷薇辉石、锰三斜辉石、锰黑柱石、锰硅灰石和锰阳起石等，伴有闪锌矿化、黄铁矿化和方铅矿化。上述锰质矽卡岩矿物的化学成分和光性特征等见第七章，它们分别组成锰钙铁辉石矽卡岩、黑柱石－锰钙铁辉石矽卡岩、钙蔷薇辉石矽卡岩、黑柱石－钙蔷薇辉石矽卡岩、锰三斜辉石矽卡岩和锰硅灰石矽卡岩等。
3.镁矽卡岩
镁矽卡岩在马坑矿区分布有局限性，其形成主要与碳酸盐岩地层中的某些白云质灰岩(MgO平均含量达10.87%)透镜体有关，组成矿物主要有透辉石、金云母、粒硅镁石、斜硅镁石，偶尔还可见到少量尖晶石和镁橄榄石。镁矽卡岩经常和磁铁矿紧密伴生，常叠加晚期的透闪石化、蛇纹石化和滑石化等镁质热液交代矿物。
4.辉绿闪长岩中的退色交代岩
在马坑矿区，侵入到灰岩中的辉绿闪长岩类除遭到钙矽卡岩化外，还广泛发育退色蚀变带。这些退色交代岩或分布于透辉石(石榴子石)－符山石渗滤交代脉的两侧，成为矽卡岩对称交代分带的一个组成部分，或单独地沿辉绿闪长岩的节理裂隙交代，形成复杂的网脉。退色辉绿闪长岩外表灰白色，仍保留原岩的辉绿结构，但矿物成分却已发生了显著的变化:角闪石几乎全部被透辉石交代，斜长石由原岩的拉长石(An50～55)变为钙长石(An90～95)，即岩石已变为透辉石－钙长石交代岩。和新鲜辉绿闪长岩的化学成分进行对比表明，在辉绿闪长岩类退色交代过程中，带入了大量CaO，带出不少铁质和Na2O，其实质是一种钙质交代去铁作用。因此，辉绿闪长岩类的退色交代现象是一种重要的找矿标志，在透辉石－钙长石交代岩带中常伴有辉钼矿化。
5.热液交代岩
除了矽卡岩和透辉石－钙长石交代岩外，在马坑矿区的近矿围岩中，还常见各类热液交代现象，其中比较重要的有含氯角闪石化、钾长石化、萤石化、绢云母化和硅化等，组成各种热液交代岩。
含氯角闪石交代岩主要发育于内带钙矽卡岩和近矿辉绿闪长岩类中，常和磁铁矿、萤石和石英等共生，是高温热液阶段的交代产物。有关含氯角闪石的光性、物性特征和化学成分等详见本书第九章第一节。
钾长石化、绢云母化主要见于近矿花岗岩、辉绿闪长岩和主矿体底板的凝灰质砂岩中，而萤石化和硅化则既见于内接触带铝硅酸盐岩石中，也在矿体上部的大理岩内沿裂隙构造产出。
(五)成岩成矿阶段
对马坑矿区矽卡岩、矿石和有关交代岩的矿物共生组合、生成次序和流体包裹体研究结果，划分出3个成岩成矿阶段:
1)矽卡岩矿化阶段:这是本区最重要的成矿阶段。按矽卡岩和矿化类型的不同，主要分两个交代建造，即钙矽卡岩磁铁矿建造和锰质矽卡岩多金属硫化物建造。钙矽卡岩磁铁矿建造的形成温度为340～700℃，磁铁矿的形成温度稍低，一般不超过400℃。这和矿物生成顺序一致，因为无论在手标本或薄片中磁铁矿交代辉石和石榴子石的现象十分普遍。在矽卡岩矿物中，发现了不少富含石盐和钾盐子晶的多相包裹体，含盐度高达33%～51%。锰质矽卡岩多金属硫化物建造的形成温度为250～455℃，同样，其中的金属硫化物(主要是黄铁矿、铁闪锌矿和方铅矿)的形成温度也相对较低(250～340℃)。
2)含水硅酸盐和石英磁铁矿化阶段:相当于高(中)温热液阶段(200～400℃)。特征性矿物有含氯角闪石、阳起质透闪石、含氟透闪石、绿帘石、萤石和大量石英等，常交代早期形成的矽卡岩，并伴有磁铁矿的大量沉淀。富含挥发组分交代矿物的存在，说明氟、氯、氢的交代作用十分显著，它们属于酸性淋滤阶段的产物，该阶段热流体的盐度降低至33%以下。
3)石英(碳酸盐)硫化物阶段:(160～350℃):主要形成石英－辉钼矿细脉和石英－方解石－黄铁矿细脉等，一般叠加在磁铁矿体和矿体上下盘矽卡岩、蚀变辉绿闪长岩和有关交代岩之上。包裹体类型属于气－液型和液体型，含盐度低于23%。
王登红、陈郑辉等(2010)测得马坑矿区含钼矽卡岩铁矿石的石榴子石Sm－Nd等时线年龄值为161.2±4.9Ma，而辉钼矿Re－Os等时线年龄则为130.5±0.9Ma。这说明成矿的时代应为燕山期。
关于马坑铁矿的成因，还有另一种观点，韩发等(1983)认为这是一个海相火山热液沉积型矿床。
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