澳洲铁矿床成矿规律

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收藏文章 赞一个 已赞 2016-07-22 矿业澳洲


【矿业澳洲点评】江思宏老师是研究澳洲铁矿的专家。他所写的西澳铁矿成矿论述给了我们非常多的理论指导和帮助。


哈默斯利省的CID型铁矿主要产在Robe河和Marillana山谷(著名的Yandi铁矿就产于这条古河道中)的古河道中。矿体厚度1~100m,宽度从<1km到几千米不等。Robe古河道是最长的,其产出的CID型铁矿长度超过150km,Marillana古河道保留的CID型铁矿长度达80km。


尽管哈默斯利省CID型铁矿的勘探和开采已经有40多年的历史了,但是关于CID型铁矿的成因仍然存在争议,观点甚多。一些学者认为CID型矿床的形成受特定条件(包括气候、地表风化和地质背景)的控制(Morris and Ramanaidou,2007);而有些学者则认为CID型矿床形成于一个富含有机酸的饱和地下水的加积河道内,与铁的原位溶解和再沉淀有关(Heimetal.,2006)。矿化发生在古地下水-大气界面,因此受地下水位的控制。


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《澳洲铁矿床成矿规律研究总结》


澳大利亚是世界上铁矿石资源最为丰富的国家之一,也是我国铁矿石的主要进口国。


澳大利亚所有的州都有铁矿床产出,但90%的铁矿石资源量和产量都来自西澳洲皮尔巴拉克拉通(Pilbara craton)的哈默斯利省(Hamersley Province),澳大利亚资源量超过10亿吨的18处铁矿均产在这里,这里也是世界上主要铁矿省之一(Jaques et al.,2002;Jaireth and Huleatt,2010),其铁矿石资源总量估计有400亿吨(Morris and Kneeshaw,2011)。


近年来在西澳伊尔岗克拉通(Yilagarn craton)也发现了一些铁矿床,但是规模和品位都不及皮尔巴拉地区的铁矿。皮尔巴拉地区的铁矿以赤铁矿为主,磁铁矿很少。相比较而言,伊尔岗克拉通上铁矿石的磁铁矿含量较高,被认为是与更高级的区域变质作用有关(Morris and Kneeshaw,2011)。皮尔巴拉地区的铁矿有3种类型:


(1)赋存在条带状含铁建造(Banded Iron Formation,BIF)中的层状铁矿床(bedded iron deposit,BID),矿石中的矿物主要为赤铁矿和赤铁矿-针铁矿;


(2)产在古河道中的河道型铁矿床(channel iron deposit,CID),矿石中的矿物主要为针铁矿-赤铁矿;


(3)主要由BID受侵蚀崩塌或冲积形成的碎屑型铁矿床(detrital iron deposit,DID),量少,矿石中的矿物主要为赤铁矿-针铁矿(Ramanaidou et al.,2003;Morris and Ramanaidou,2007)。


其中,BID型铁矿规模大,品位高,是最主要的铁矿石来源,其次是CID型矿床。


【BID型矿床特点及成因】BID型铁矿主要产在西澳皮尔巴拉地区哈默斯利盆地的南部,并且绝大多数产在布罗克曼含铁建造(Brockman Iron Formation)分布区,少量产在马拉曼巴含铁建造(Marra Mamba Iron Formation)分布区,与BIF关系非常密切。


BID型矿床又可以进一步细分为2种不同的矿石类型:即中生代-古新世由表生作用形成的假像赤铁矿-针铁矿(martite–goethite,缩写M-G)矿石和大约形成于2.0Ga的高品位的假像赤铁矿-微板状赤铁矿(martite–microplaty hematite,缩写M-mplH)矿石(MorrisandKneeshaw,2011)。表生作用形成的M-G矿石在澳大利亚以外并不常见,而M-mplH矿石则是世界范围内主要的铁矿石资源。


Morris and Kneeshaw(2011)总结了BID型矿床具有如下特点:


(1)规模:单个矿床的铁矿石(品位>64%)储量从几千吨到30亿吨,沿走向延伸可达7km甚至更多,宽达4km,通常在不到1m的范围内就可以从矿石(>55%Fe)突变到BIF(<30%Fe);


(2)矿石的纯度:矿石以3价铁氧化物为主,还有少量残余的铝/硅质成分,外来成分极其罕见;


(3)矿石的氧化状态:尽管有一些规模较小的矿床以磁铁矿为主,还有一些是磁铁矿和赤铁矿,但是世界范围内的铁矿石主要是由氧化的赤铁矿或赤铁矿-针铁矿组成。尽管它们具有氧化特征,但是通常它们都延伸到大气能够影响到的深度之下,而且浅部矿石与深部矿石在矿物组成上没有明显的区别;


(4)地层细节的保存:矿石中常见原岩层理,从厚层理到微层理。


皮尔巴拉地区典型的BID型铁矿包括:鲸背山(Mt.Whaleback,世界上最大的露天铁矿山)、汤姆普拉尔斯山(Mt.吨omPrice)、帕拉伯杜-查纳(Paraburdoo-Channar)和哈默斯利(Hamersley)等大型铁矿床(江思宏等,2013)。


关于BID型矿床的成因,大致有3种不同的模式,分别是表生-变质模式(Morris,1985;Morris and Kneeshaw,2011)、同造山的热液模式(Powell et al.,1999)和深成-表生模式(Taylor et al.,2001)。




【CID型矿床特点及成因】


这是一种非常特殊的矿床类型。从全球范围来看,除了哈萨克斯坦曾报道也发现有CID型铁矿外(Morris and Ramanaidou,2007),其他的所有CID型铁矿都产在西澳的皮尔巴拉地区,而且皮尔巴拉地区的CID型铁矿比哈萨克斯坦的CID型铁矿规模大、品位高。因此,可以说为CID型铁矿是皮尔巴拉地区所独有的一种铁矿床。


西澳皮尔巴拉地区CID型铁矿的资源总量预计>70亿吨。从1972年开始在Robe古河道上游开始开采CID型铁矿石,到2005年,开采的CID型铁矿石量占当年哈默斯利省铁矿石开采总量的40%,并且在这之后这个比例还在逐年增加(Morris and Ramanaidou,2007),可见CID型铁矿在皮尔巴拉地区的铁矿资源中占有很重要的地位。尽管其资源总量不及BID型铁矿,但是由于其具有品位高(TFe含量>57%)和容易开采的特点,因此每年的采矿量都很大。在国内的相关报告和文献中尚查不到每年从澳大利亚进口的CID型铁矿的矿石量。


哈默斯利省的CID型铁矿主要产在Robe河和Marillana山谷(著名的Yandi铁矿就产于这条古河道中)的古河道中。矿体厚度1~100m,宽度从<1km到几千米不等。Robe古河道是最长的,其产出的CID型铁矿长度超过150km,Marillana古河道保留的CID型铁矿长度达80km(Ramanaidou et al.,2003)。


根据岩相学研究结果,Morris and Ramanaidou(2007)将CID型矿石成分划分为似球粒(pelletoid)、球粒(peloid)、木化石和基质4部分。CID型铁矿具有如下特点,它们可能与矿床的成因有关(Morris and Ramanaidou,2007):


(1)CID型矿床是以河道为边界的河流沉积矿床,目前仅发现于西澳和哈萨克斯坦,因此形成这种大型CID型矿床需要特殊的地质条件,如富铁的成矿物质,有利的风化条件;


(2)西澳的CID型铁矿,几乎见不到残余的岩石结构;


(3)CID矿床中数十亿吨的球粒与其上覆DID矿石中的几千万吨的球粒形成了鲜明对比,这表明形成CID型铁矿需要特殊的条件;


(4)与缺少残余的岩石结构(如BIF)和BID矿石结构相比,CID矿石中常见大量的保存完好的铁化木碎屑,这说明原位的碎屑交代扮演了一种重要角色。


尽管哈默斯利省CID型铁矿的勘探和开采已经有40多年的历史了,但是关于CID型铁矿的成因仍然存在争议,观点甚多。一些学者认为CID型矿床的形成受特定条件(包括气候、地表风化和地质背景)的控制(Morris and Ramanaidou,2007);而有些学者则认为CID型矿床形成于一个富含有机酸的饱和地下水的加积河道内,与铁的原位溶解和再沉淀有关(Heimetal.,2006)。矿化发生在古地下水-大气界面,因此受地下水位的控制。


——江思宏,白大明,陈春良,刘源,韩宁,中国地质科学院矿产资源研究所


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