福建省马坑铁矿系列标本采集方法及启示

康丛轩

（国土资源实物地质资料中心）

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。本文以马坑铁矿床为例，笔者通过野外调查及井下实地采集，针对本矿床共确定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，完整的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床，同时也是一个中型钼矿床，铁平均品位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，晚古生界地层发育，为本区基底地层下古生界奥陶—志留系(0-S)浅变质岩系；印支运动，特别是燕山运动在本区甚为强烈，断裂以北东向和北北东向为主；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]。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]（图1）。

 

图1马坑矿区地质简图^[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。铁矿赋存层位为中石炭统经畲组-下二叠统栖霞组。其中主矿体呈连续单一的层状、似层状主要赋存于中石炭统经畲组(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(C₃c)灰岩下部。

（1）矿体特征

矿体总的趋势是沿走向从北东往南西略有倾伏，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，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一栖霞组(C₃c-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、倾向上往往是断续出现，分布较零散^[4]（图2）。

 

图2 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）

1-二叠系下统童子岩组一段；2-二叠系下统童子岩组二段； 3-二叠系下统文笔山组； 4-石炭系中统经畲组-二叠系下统栖霞组； 5-石炭系下统林地组； 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

① 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迭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、透闪石等（表1）。

表1 磁铁矿石矿物成分表

② 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。与石榴石共生的磁铁矿常为半自形一自形粒状变晶，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，后期热液迭加的产物。多为鳞片状、叶片状或不则板状晶体，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]。

③ 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

④ 矿石类型

根据矿石的矿物组合特征，主矿体自下而上划分的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]。小矿体以后二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，大致同石炭系经畲组(c₂j)地层。铁质的来源主要是矿区中石炭系期间，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等挥发份，改变了海水pH值，使大量铁质沉积，成为马坑铁质来源的有利条件。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等；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。矿体中甚至有围岩俘虏体；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，成北东向展布，侵入层位为林地组(C₁l)上部及栖霞组灰岩中，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。总体上辉绿岩类是从南西往北东斜插贯入。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(P₁j)地层中。

从构造上看有二个特点：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，主矿上部以石榴石、磁铁矿为主，中部为透辉石、透闪石一磁铁矿，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，在近距离内的急剧变化的特征。

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，我们首先选取主矿体作为主要的采集对象，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)地层、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、石榴子石化等蚀变矿物、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、补充设计采点

关于该矿床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，初步建立以矽卡岩型铁矿为依据的成矿模型（图3）。

 

图3 马坑矽卡岩型磁铁矿成矿模式简图

1-结晶基底； 2-石炭系下统林地组砂岩； 3-石炭系中统经畲组-二叠系下统栖霞组灰岩夹大理岩； 4-二叠系下统文笔山组泥岩； 5-二叠系下统童子岩组一段； 6-二叠系下统童子岩组二段； 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的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（侵入于林地组直至童子岩组地层中，矿体附近的），在现有的采集条件下保证采集类型的全面性、典型性、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

在掌握了马坑铁矿以上矿床信息及确定采集方案的同时，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）、工程布置图等该矿床的基本图件，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、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、尺、罗盘、放大镜、GPS定位仪、标本袋、记号笔等）进行采集（图4--7），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、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3cm×6cm×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平洞15#穿脉、300平洞5#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

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8--11），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、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的进行采集侵入岩，更好的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一次变化，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。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.对福建马坑铁矿床控矿构造特征的新认识[J].金属矿山，2010，404（2）：96～144.

[2] 姜益丰.马坑铁矿床成矿地质特征分析[J].现代矿业，2009，484（8）：89～91.

[3] 王艳美，陈植华，王宁涛.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，2008，30（1）：28～34.

[4] 刘劲鸿.马坑铁矿磁铁矿的成因矿物学研究[J].矿物岩石，1989，9（1）：26～39.

[5] 陈跃升.马坑铁矿开发过程中对矿床成因的新认识[J].金属矿山，2002，317（11）：50～59.

[6] 王金祥.马坑铁矿选矿试验地质采样的设计[J].矿业快报，2008，471（7）：64～66.

[7] 刘武刚，陈友智.马坑铁矿中矿段地质特征及成因认识[J].有色金属，2006，58（2）：14～16.

[8] 赵一鸣，吴良士等.中国主要金属矿床成矿规律[M].地质出版社，2004，25～27.

简讯1

实物中心顺利通过国土资源部地质资料管理情况检查

10月25日至27日，以西藏自治区国土资源厅副厅长次旺多吉为组长，由重庆、内蒙古、天津（区、市）相关单位人员组成的国土资源部地质资料管理情况专项检查组，到实物中心进行检查指导。中心有关领导及相关部门负责人对检查组的到来表示热烈欢迎。首先，中心副总工程师刘凤民同志介绍了中心概况和近年来取得的成果，并按照部下发的检查文件要求，就中心实物资料馆建设情况、地质资料汇交管理情况、地质资料信息集群化产业化工作、地质资料监管平台建设、地质资料集群化共享服务平台建设、地质资料管理信息系统建设、重要钻孔数据库建设、地质资料管理信息报送宣传工作等几大方面内容做了详细的汇报。检查组就汇报的相关内容进行了现场检查，重点查看了地质资料监管平台、地质资料信息集群化共享服务平台、中国实物地质资料信息网、地质资料管理信息系统、重要地质钻孔数据库等重要地质资料管理服务平台的建设和运行情况。检查组还察看了国家实物地质资料库房、地球资源展厅和地质科普走廊、地质资料档案室、实物地质资料中心网络机房等，考察了有关工作情况。

最后，检查组对实物资料中心的相关工作表示了充分肯定和赞扬，认为，中心的各项工作很好履行了国家实物地质资料馆职能，并对各省的实物地质资料管理起到了良好的示范和带动作用，同时，就实物地质资料利用等方面提出了建议。

通过此次检查，将进一步促进中心在实物地质资料管理方面的各项工作，展示了地质资料管理“五大平台”的使用和运行情况，加强了实物中心与各省的交流与沟通，为全国实物地质资料管理工作起到了良好的推动作用。

（国土资源实物地质资料中心   张晨光 陈阳供稿）

简讯2

实物中心发布首批整装勘查区和全国重点

成矿区带馆藏实物地质资料目录

为深入贯彻落实国土资源部办公厅《关于深入推进地质资料信息服务集群化为找矿突破战略行动提供服务的通知》（国土资发〔2012〕45号）文件，更好的服务于找矿突破战略行动。国土资源实物地质资料中心将首批47个整装勘查区内的26个整装勘查区55个矿床的馆藏实物地质资料目录及全国20个重点成矿区带内的16个成矿带119个矿床的馆藏实物地质资料目录公开发布在中国实物地质资料信息网（http://www.swzx.org.cn/）公告栏中，方便阅者查询，对有效地提高实物地质资料的利用程度，促进找矿突破具有重要意义。

（国土资源实物地质资料中心   张志伟供稿）

 

简讯3

西藏罗布莎科学钻探LSD02钻孔岩心入驻国家实物库

2012年10月29日，西藏罗布莎科学钻探LSD02钻孔岩心顺利运抵国家实物库，孔深1853米的岩心全部入库。该孔来自我国最大的铬铁矿——西藏罗布莎铬铁矿，它不仅首开高原科学钻探先河，而且刷新了青藏高原地区钻探孔深的记录。该批珍贵实物来之不易，现场施工的地质队员付出了很大的努力，才保证了该孔岩心的完整、安全地抵达。目前，科研人员正着手准备对这些岩心进行取样化验，实物中心为该孔岩心的安全保管和便捷服务提供了最大的保障。

（国土资源实物地质资料中心   崔立伟供稿）

简讯4

国家库收录山西省支家地铅锌银矿等

3个著名矿床的代表性实物资料

山西省支家地铅锌银矿、刁泉银铜矿、胡家峪铜矿均为历史悠久的著名矿床，多年的矿山生产消耗了大部分已探明的资源储量，矿山面临停产危机。为了增加矿山资源储量，延长矿山服务寿命，全国危机矿山接替资源找矿项目管理办公室将三座矿山列入危机矿山接替资源勘查项目。勘查工作的承担单位均为中国冶金地质总局第三地质勘查院。

通过实施危矿项目， 三个矿山均取得了喜人的找矿成果，通过在深部或边部部署钻探等地质工程，发现了一批经济价值巨大、具有良好找矿远景的矿体，同时也形成了一批具有典型性、代表性等特征的实物地质资料。

为了丰富国家库库藏内容，同时展示危矿项目的找矿成果，国家库将上述三个矿床列为采集对象。2012年5月份，国家库采集小组赴实地进行考察和实物筛选；2012年10月份，三个矿床的实物资料均运抵国家实物库，包括支家地铅锌银矿3个钻孔岩心945.9米，典型系列标本29块，大型标本4块；刁泉银铜矿岩心342米，典型系列标本21块，大型标本2块；胡家峪铜矿岩心1041.25米，典型系列标本49块，大型标本1块。经过整理、包装和扫描，这些实物资料将得到妥善保管，并在未来的找矿突破战略中发挥作用。

（国土资源实物地质资料中心   崔立伟供稿）

 

 

 

简讯5

加拿大萨斯喀彻温省经济部访问团到实物中心参观考察

11月7日，由国土资源部科技与国际合作司马永正处长陪同，加拿大萨斯喀彻温省政府经济部海尔• 桑德尔副部长率加拿大萨省经济部访问团一行四人到实物中心参观考察。

在听取实物中心关于我国实物地质资料管理体系框架、汇交管理体系、国家馆馆藏资源及社会化服务等情况的介绍后，访问团成员饶有兴趣地参观了大标本园、国家实物地质资料库、地球资源展厅及地质科普长廊，实地观摩了现代化立体存储架及岩心自动提取全过程，参观了典型矿山大型标本及岩心、“金钉子”系列剖面标本和柱状样、矿物晶体和古生物化石标本。参观过程中与随行的工作人员进行交流，了解实物地质资料管理及数字化工作详细情况。

在座谈交流会上，双方就实物地质资料管理政策、管理组织机构设置、库藏设施、实物资料信息化、服务产品开发及对外服务方式等问题进行了热烈、深入的交流和讨论，交换了想法和意见。

此次参观考察活动，进一步加深了双方在实物地质资料管理经验和创新方面的沟通与交流，拓宽了双方的合作渠道，为我国实物地质资料管理国际化交流与合作奠定了良好基础。

（国土资源实物地质资料中心   张晨光 陈阳供稿）

简讯6

实物地质资料中心参展2012年第十四届国际矿业大会

取得圆满成功

2012年11月3日至6日，第十四届中国国际矿业大会在天津举行，本次大会的主题为“携手应对，共促发展”。我中心结合国土资源部“找矿突破战略行动”主题展，对在首批整装勘查区范围内的代表性馆藏实物地质资料进行了精心挑选，并协助部进行了布展和展出。本次大会共展出了12个矿区的矿石、标本，其中矿石34块，岩心16米，分别来自攀西地区钒钛磁铁矿成矿带4个矿区、西藏罗布莎铬铁矿、湖北大冶铜录山铜铁矿等等，这些老矿山在国家接替资源找矿以及危机矿山勘查项目中均取得了重要找矿突破。我中心展出的典型矿区的矿石标本、岩心成为国土资源部展区的一道亮丽的风景线。

国土资源部副部长，中国地质调查局局长汪民对我中心展出的实物表示了肯定，汪民指出：“这些实物能够直观反映我国找矿突破战略行动中有突破成果的矿区，很有意义”，同时希望我中心能够响应“走出去”战略，将实物地质资料“做好、做精、做强”。中国工程院院士裴荣富院士也来到我中心展台观看了矿区的岩心、矿石，深入浅出的讲解了各个矿区矿床简史及找矿理论突破难点。

来自多个国家和地区的政府官员、专家学者和矿山企业、金融机构代表们兴致勃勃地参观了我中心的所展示的实物地质资料展品。开放日期间，天津市200余名大中院校学生通过参观我中心展出的实物地质资料，对地学知识产生了浓厚的兴趣。

通过本次参展，我中心再一次以全新的面貌展示给与会代表，我中心张志伟、杜东阳以积极的态度、饱满的热情向参观实物展品的嘉宾细致讲解，对提出的意见细心听取，同时对参观人员提出热烈邀请，希望能实地进行参观指导，增强国际、国内交流，加强服务建设，为我国找矿突破战略行动建言献策，真正体现了本次大会的主题“携手应对，共促发展”的主旨。

 

 

 

（国土资源实物地质资料中心 张志伟 杜东阳 邓会娟供稿）