矿石中关键金属钴赋存状态研究方法流程的建立:以庐枞盆地龙桥富钴矽卡岩铁矿床为例

关键金属钴的赋存状态是研究关键金属成矿作用的核心问题之一。由于含钴矿物粒度较小,难以在矿床尺度查明关键金属矿物的种类、含量、粒度、分布特征以及与其他矿石矿物和脉石矿物的共生关系,因此亟需建立一套成本低且效率高的钴赋存状态研究流程。本次工作以龙桥铁矿床为例,建立了新的采样与制样流程,提高了样品的代表性,并大幅缩短了样品前处理与制样的时间。通过综合矿物分析技术(TIMA)分析,查明了不同钴含量的三类矿石样品中矿物的含量,在6个实验矿石样品中寻找到了辉砷钴矿、铁硫砷钴矿和硫铜钴矿三种钴矿物共753颗,并使用扫描电镜和能谱分析(SEM-EDS)对钴矿物进行了核验与半定量分析。最后,在同一个树脂靶上利用激光剥蚀-等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)对磁铁矿和黄铁矿进行了原位点分析,进一步查明了样品中钴的赋存状态。本次研究建立了关键金属钴在矿石中赋存状态的研究方法和技术流程,具有制样简单便捷、分析时间短、分析费用低和分析精度高等诸多优点,为矿床尺度上关键金属空间分布规律和赋存状态研究提供了可靠的技术支撑。

庐枞盆地龙桥铁矿床中菱铁矿的地质特征和成因意义

龙桥铁矿床是庐枞火山岩盆地中的一个大型的铁矿床,多年来对其矿床成因的认识存在较大的争论。文章在野外地质研究工作的基础上,通过对矿床中菱铁矿的岩矿分析鉴定和电子探针测试,确定了矿床纹层状矿石中的菱铁矿为沉积成因。通过对菱铁矿的产出特征分析,并结合龙桥铁矿床的部分地质地球化学研究成果,认为在该矿床形成过程中,早期沉积形成了纹层状的菱铁矿层,在燕山期的岩浆热事件中,部分沉积菱铁矿被交代形成了磁铁矿和具有残余骸晶结构等一系列矿石交代组构特征的矿物。纹层状矿石既具有沉积特征,也具有热液改造特征,证实了矿床的形成存在早期(三叠纪)的沉积成矿(菱铁矿)作用和晚期(燕山期)的热液成矿(磁铁矿)作用。菱铁矿的研究为进一步确定龙桥铁矿床的成因提供了新的佐证。

庐枞铁多金属矿集区龙桥铁矿反射地震初至波层析成像与隐伏矿床预测

为落实安徽庐枞地区北部的龙桥铁矿含矿层位在第二找矿深度的空间分布,本文应用小道距、长排列接收的地震反射初至波走时数据,运用层析成像方法,得到该地区近地表1000m以上的速度结构。研究结果显示,反射地震初至波携带了丰富的上地壳速度结构特征和界面变化的构造信息,精细的速度结构揭露出龙桥铁矿隐伏岩体顶界面深度与起伏形态,发现岩体顶面凸起及陡变化部位与矿体分布存在着明显的对应关系。长排列的深地震反射初至波走时层析成像方法能够为金属矿集区深部隐伏矿床的勘探与研究提供岩体的空间分布信息。

庐枞矿集区龙桥式铁矿床含矿层位地球化学特征及找矿意义

龙桥铁矿床是庐枞地区大型的铁矿床,矿床中含矿地层的归属长期存在争议。本文系统地调查了该矿床含矿层位的空间展布,分析了平面和剖面上矿体的构造样式,认为区内含矿地层为中侏罗世的罗岭组。同时,系统地研究了区内含矿地层的微量元素、稀土元素的地球化学特征。研究表明,硼元素含量与陆相沉积物接近。含矿地层中的碳酸盐岩具低∑REE、富集LREE的特征,且具弱Ce和弱Eu负异常,Y/Ho比值为34.8,与海相沉积物特征有一定差别,而与陆相湖泊沉积物稀土元素特征相似。含矿地层中矿化蚀变砂岩与中侏罗世的罗岭组砂岩也具有相似稀土元素特征。这也从地球化学上支持了野外调查得出的观点,即区内含矿地层为中侏罗世的罗岭组,为陆相沉积。在上述工作的基础上结合近期庐枞地区的勘查成果,指出庐枞南部是寻找沉积-叠加改造型矿床的有利地区。

长江中下游庐江-枞阳矿集区龙桥铁矿成矿时代研究

龙桥铁矿床是长江中下游地区隐伏的富铁矿床,位于庐江-枞阳火山岩矿集区的北缘,铁矿体主要赋存于下白垩统龙门院组火山岩之下和石英正长岩、二长岩之上的泥质粉砂岩和碳酸盐之中;本文分别采集了龙桥铁矿床井下370中段与黄铁矿矿体、方解石共生的黑云母样品(Lz370-1)和矿体围岩蚀变粗安岩中的黑云母样品(Lz370-2),进行Ar-Ar同位素测年,得到两个样品黑云母40Ar-39Ar坪年龄和等时线年龄分别为133.4±1.5Ma(2σ)、133.1±4.8Ma(MSWD=0.32)和135.4±1.4Ma(2σ)、135.5±1.8Ma(MSWD=1.3),它们代表了龙桥铁矿床的热液蚀变和矿化年龄。区域岩浆活动和典型矿床的成矿时代特征表明,长江中下游地区火山岩型铁矿床主要成矿时代在135Ma之后。

安徽龙桥铁矿床辉长闪长岩的发现及其岩石学和年代学研究

龙桥铁矿床是长江中下游成矿带内的大型铁矿床,主矿体呈似层状赋存于三叠系东马鞍山组泥灰岩、角砾状灰岩和泥质粉砂岩中,单个矿体铁矿石资源量大于1亿吨,具有鲜明的成矿特色。前人研究认为,矿区内正长岩类侵入岩与成矿关系密切,龙桥矿床是成矿带内唯一与正长岩有关的大型铁矿床。随着生产勘探,在矿床中部井下巷道中发现辉长闪长岩侵入体,为矿床成因以及成矿模式提供了新的线索。文章在详细的野外地质工作基础上,开展了辉长闪长岩的岩石学、地球化学和年代学研究。辉长闪长岩岩体呈岩株状产出,被正长岩体穿切破坏,靠近矿体部位发育透辉石矽卡岩化蚀变。辉长闪长岩主要由拉长石(60%)、钾长石(10%)、普通辉石(10%)和角闪石(5%)组成;与正长岩相比,辉长闪长岩明显具有低硅、低钾、高镁铁特征。锆石LA ICP-MS定年结果表明其成岩时代为(133.5±0.8)Ma。在前人对龙桥矿床研究的基础上,笔者认为龙桥铁矿床辉长闪长岩与铁成矿作用关系更为密切,成岩成矿作用几乎同时发生,而正长岩为成矿期后破矿岩体。通过与庐枞矿集区和长江中下游成矿带内铁矿床对比表明,庐枞矿集区内大型铁矿床与正长岩无成因联系,而闪长质侵入岩则是庐枞矿集区内重要的成矿母岩。龙桥铁矿床与长江中下游成矿带庐枞、宁芜矿集区内玢岩型铁矿床以及鄂东南矿集区内矽卡岩型铁矿床在成岩成矿时代方面相近,属长江中下游第二期成岩成矿作用的产物。闪长质侵入岩是成矿带内矽卡岩型及玢岩型铁矿成矿的必要条件,而正长岩类侵入岩的形成大多晚于闪长岩,与铁成矿作用无直接关系。

安徽庐江龙桥铁矿床金云母^(40)Ar/^(39)Ar定年:矿床成因的年代学证据

龙桥铁矿床是安徽庐枞盆地中的重要矿床,铁矿体主要赋存在中三叠统东马鞍山组。采集龙桥铁矿井下-355m中段矽卡岩矿体中与磁铁矿共生的金云母进行了40 Ar/39 Ar同位素年代学测试,得到坪年龄(147.13±1.45)Ma,代表了磁铁矿的形成时代。本区在中三叠世沉积了一套富含铁质的矿胚层;晚侏罗世-早白垩世,由于东部岩石圈伸展及郯庐断裂走滑热事件的影响,深部的成矿物质和热液开始上升并叠加改造含铁沉积矿胚层,热液叠加改造成矿作用从147Ma或更早就已经开始,此后矿床经历了区域火山喷发和正长岩体侵入等多次热事件的持续叠加改造成矿作用。龙桥铁矿矿床成因为沉积—热液叠加改造型。

基于3DSuffer的矿区深部关键界面特征

文中系统统计了庐江-枞阳矿集区龙桥铁矿区地表高程及深部矿体顶板、底板、火山岩底面、正长岩顶面矿石品位变化规律;以3DSuffer为基础,得到关键界面的3D图示。其中矿区地表高程变化明显反映了陆相火山岩边界和下伏侏罗系砂岩的接触界面;矿区深部矿体顶板、火山岩底、矿体底板和正长岩顶面的产状与地表出露的侏罗系砂岩不完全一致;矿石平均品位变化规律矿区南部高于北部。这些关键界面特征的获得为矿体开采、矿体深部构造特征及勘探提供了直观鲜明的数据信息。

安徽庐枞盆地龙桥铁矿床中钴的赋存状态和空间分布规律

中国东部的长江中下游、莱芜、邯邢和临汾等矿集区中发育大量的矽卡岩型铁矿床,其中普遍伴生钴,部分矿床估算伴生钴资源量大于1万t,达到中型钴矿床的规模。已有研究表明,中国东部富钴矽卡岩型铁矿床的成矿时代相同,成矿特征相似,均为中国东部130Ma大规模成矿作用的产物,反映较大规模的铁钴成矿作用受统一的动力学背景控制。钴与其他伴生组分一样,其工业价值主要不取决于矿石中钴的含量,而取决于钴的赋存状态,因此开展矽卡岩型铁矿床中钴的赋存状态和分布规律研究具有重要的理论和实践意义。龙桥矽卡岩型铁矿床位于长江中下游成矿带,是目前发现的成矿带内伴生钴含量最高的矿床。矿床主矿体长1000m,成矿岩体位于矿体中部,黄铁矿分布范围广,距离岩体中心不同距离均有分布,是研究矽卡岩型铁矿床中钴赋存状态和空间分布规律的理想对象。本次研究在龙桥铁矿床勘探巷道-370m平面自西向东采集了9件含黄铁矿样品,黄铁矿主要呈浸染状-细脉状交代磁铁矿。研究表明,龙桥铁矿床中钴主要赋存在黄铁矿和磁铁矿中,其次为独立钴矿物(主要为辉砷钴矿)。黄铁矿的LA-ICP-MS微区微量元素分析结果表明,龙桥黄铁矿中Co(0.019×10^(-6)~5639×10^(-6))、Ni(0.025×10^(-6)~5798×10^(-6))和As(0.46×10^(-6)~14526×10^(-6))的含量均具有较大的变化范围,黄铁矿总体上具有边缘富钴、核部贫钴的特征,黄铁矿边部的钴含量是核部的100~1000倍。通过对LA-ICP-MS测试数据以及时间分辨率剖面的逐一对比,推测Co主要以类质同象形式替代Fe进入黄铁矿晶格。由于钴在黄铁矿中分布极不均匀,不同空间位置采集的黄铁矿样品中Co含量平均值和变化范围没有明显规律。本文通过类比,提出中国东部矽卡岩型铁矿床中钴矿物可能是普遍存在的,但以前受限于分析测试手段未能发现;如何在选矿过程中分离富集钴矿物和富钴黄铁矿,是矽卡岩型铁矿床硫精粉中钴回收利用的关键。

安徽庐枞盆地龙桥铁矿床赋矿层位碎屑锆石年代学及其对赋矿地层时代的制约研究

龙桥铁矿床是庐枞盆地一个大型层控矽卡岩型铁矿床,顺层产于沉积岩地层中,受地层控制特征明显,具有显著的成矿特色。龙桥铁矿床赋矿层位时代确定对于该类矿床的成因研究和找矿勘探有着重要的意义。龙桥铁矿床赋矿地层为一套厚度20～150m的泥灰岩、角砾状灰岩、白云岩、泥质粉砂岩和石英杂砂岩,由于缺乏标志性化石和岩性标志层,赋矿地层的时代归属长期存在争议。本文在野外研究的基础上,对龙桥铁矿床主矿体顶底板不同位置的4组砂岩样品（ZK109,ZK309,ZK007和ZK1603）和矿区外围侏罗系罗岭组砂岩（LQWW）开展了系统碎屑锆石年代学研究,定年结果表明,ZK109,ZK309,ZK007和ZK1603样品碎屑锆石的最小年龄和最大年龄分别为262.1±3.2 Ma,2589.8±15.0 Ma;261.8±1.9 Ma,2520.1±11.1 Ma;264.6±2.0 Ma,2947.2±51.4Ma和257.1±1.9Ma,2717.0±21.0。LQWW样品的碎屑锆石最小年龄为166.0±1.4Ma,最大年龄为3842.6±6.5 Ma。结合区域地质特征分析,上述碎屑锆石年龄特征表明,龙桥铁矿床赋矿围岩形成时代应为中三叠世。结合近期庐枞地区的勘查成果,本文认为庐枞北部是寻找龙桥式铁矿床的有利地区。

安徽省庐枞盆地龙桥铁矿床深部辉长闪长岩的发现及其意义

龙桥铁矿床是安徽省庐枞矿集区中大型铁矿床。矿床主矿体呈似层状赋存于三叠系东马鞍山组泥灰岩、角砾状灰岩、白云岩、泥质粉砂岩和石英砂岩中,前人研究认为矿区内正长岩侵入体与成矿关系密切。随着龙桥矿床的生产勘探,在矿区0线井下巷道开拓发现了辉长闪长岩侵入体。辉长闪长岩岩体呈岩株状产出,被正长岩体穿切破坏,靠近矿体部位发育透辉石矽卡岩化蚀变。辉长闪长岩主要造岩矿物为辉石和斜长石,角闪石较少,根据矿物组合将其定名为辉长闪长岩。本文通过综合分析初步认为,辉长闪长岩与可能与铁成矿作用关系密切,而正长岩为成矿期后破矿岩体,研究结果为龙桥铁矿床的成因提供了新的证据,

从成矿地球化学角度论龙桥铁矿床成因

本文通过成矿地球化学的研究,认为龙桥铁矿床为火山一次火山热液成因,并列举如下成矿地球化学证据:(1)成矿物质主要来自于岩浆;(2)磁铁矿的形成与热液作用有关;(3)成矿作用具明显的阶段性。最后论述了矿床的形成条件和定位机制。

龙桥铁矿成因探讨

本文从热液蚀变的矿化特征,对岩矿原岩进行了研究,发现了大量矽卡岩矿物以及其它矽卡岩矿化特征,从而否定了过去对容矿原岩的看法,认为容矿原岩为灰岩,通过稳定同位素的分析,判别了铁质来源于热液,并与其深部的石英正长岩有关,成矿是以灰岩层间角砾构造为导向,其顶底板泥质粉砂岩为屏蔽,矿液沿灰岩层运移、沉淀而生成的透镜层状铁矿体。因此提出本矿为一内生层控矽卡岩型铁矿床。