一、矿床概况
马坑式铁矿所处的大地构造位置是华夏古陆内的永（安）－梅（县）晚古生代拗陷，其西侧、北侧都是后加里东隆起带，东侧是浙闽粤中生代断陷带。已知大小铁矿床（点）共有数十处，其中大型铁矿1处（马坑）、中型铁矿3处，铁矿资源储量占福建全省的95％以上。马坑铁矿位于福建省龙岩市，属矽卡岩型铁矿床，查明铁资源储量为4.61亿吨，平均品位TFe37.17％、Mo0.087％，属大型矿床。通过近年来的找矿勘查，累计查明资源储量有望超过6亿吨。
二、矿区地质
马坑铁矿区分东、中、西3个矿段，但并无天然界限，仅是人为将71线西南称为西矿段、71线至F14称为中矿段、F10东北称为东矿段（图6－14）。
图6－14 马坑铁（钼）矿床地质简图
1.地层
矿区地层有下二叠统加福组砂质页岩、下二叠统文笔山组页岩、中石炭统黄龙组—下二叠统栖霞组灰岩、下石炭统林地组石英砂岩、奥陶系—志留系变质砂岩和粉砂岩。成矿有利的围岩为中石炭统黄龙组—下二叠统栖霞组灰岩。
2.构造
马坑铁矿区位于马坑背斜的北西翼，总体为一单斜构造，发育次一级背向斜，主要断裂构造为NE向，次为NW向。马坑铁矿主矿体为一大型隐伏似层状矿体，产于莒舟－大洋花岗岩体外接触带中石炭统黄龙组—下二叠统栖霞组灰岩和林地组石英砂岩、粉砂岩、凝灰质砂岩之间的褶皱形成的层间构造滑脱面内。
3.岩浆岩
岩浆岩主要有两类。一是燕山期黑云母花岗岩，地表出露两个岩体，其中莒舟岩体位于矿区东部，呈NE向展布；大洋岩体位于矿区西部，呈SN向展布，马坑铁矿位于其中。大洋和莒舟岩体分异明显，相带发育，前人分为黑云母正长花岗岩相（中粗粒花岗结构为中心相）和微斜长石花岗岩相（中细粒花岗结构为边缘相）。花岗岩呈肉红色－浅肉红色，似斑晶主要为钾长石，边缘相还有石英、斜长石、黑云母，含量一般为5％～20％。毛建仁等（2006）和张承帅（未发表资料）分别对莒舟岩体和大洋岩体的研究表明这两个岩体富Si富碱，Rb、Th、Y含量高，Sr、Ba、P、Ti、Eu及过渡元素显著亏损，说明其已不是岩浆直接结晶所形成的，而是高度分异演化岩浆结晶的产物。莒舟和大洋岩体都具壳源型花岗岩特征，岩石学、矿物学和岩石化学特征非常相似，显示同源性。
二是辉长－辉绿岩体，矿区分布较广，地表出露部分以NE向为主，次为NW向，明显受NE向和NW向二组断裂控制。辉长－辉绿岩体在剖面上多为似层状，部分可见稳定的层状延伸，分布受构造和断裂褶皱控制。辉长－辉绿岩体外貌以深绿灰色为主，褪色蚀变后为灰白色或暗绿色中细粒结构，块状构造，辉绿结构明显。它们是多期次的，早期辉绿岩与铁矿在空间上伴生，部分就是矿体的顶底板围岩，多遭受不同程度的褪色蚀变、绿泥石化等，并普遍遭受辉钼矿化；晚期辉绿岩错断矿体。
三、矿体特征
矿体走向与岩层走向基本一致，呈NE－SW向，倾向NW，倾角25°～45°，在断层带附近倾角增大，矿体长3000 m，延深100～1200 m，厚10～100 m，矿体相对埋深80～600 m不等，由北东向南西矿体埋藏由浅变深。在有的地段，由于地层褶皱和层间破碎，在背斜鞍部造成虚脱，是成矿有利位置，形成厚大矿体（图6－15）。除主矿体外，在其上部栖霞组灰岩层间剥离带或与辉绿岩接触带附近赋存透镜状、似层状小矿体（赵一鸣等，1983）。
图6－15 马坑铁（钼）矿床61线剖面图
矿体包括铁矿和钼矿两部分，铁矿分为磁铁矿主矿体和小矿体。钼矿体可分为铁矿体中伴生钼和围岩中单钼矿体，伴生钼主要分布于矿体中下部，主矿体底板之下林地组地层上部的砂泥岩中也可见辉钼矿化。单钼矿体产于主矿体上部矽卡岩带中。辉钼矿的产出方式主要有3种：其一，呈稠密浸染状或稀硫浸染状在铁矿石和矽卡岩中出现；其二，呈单一叶片或叶片状集合体沿矽卡岩或石英粒间空隙或微裂隙（解理）展布；其三，呈稀疏浸染状、薄膜状或星点状在石英脉内产出。
铁矿主矿体：分布自F13至54线附近，延长约3350 m，延深440～1540 m，一般800～1200 m，平均1080.54 m；水平投影宽度390～1140 m，一般750～1000 m，平均816.08 m；线平均厚度1.50～74.60m，一般15～40m，平均31.18 m；顶板标高最大616.5 m，最小－252 m；底板标高最大611.5 m，最小－343 m；顶板至地面距离最大754m，最小0 m，一般200～400 m，平均415.6 m。矿体总的趋势是沿走向从北东往南西略有倾伏。矿体产状与顶底板地层一致，呈整合接触，并与地层同步褶皱，故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。
小矿体形态多数呈扁平的透镜体，部分为似层状产出。其产状与上下围岩基本一致，并与地层呈同步褶皱。长度一般50 ～150 m，其中大于100 m有9个，最大750 m。水平宽度20～500 m，延伸25～450 m。厚度一般2～10 m，部分10～20 m，少数大于20 m。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。一般埋藏标高0～＋200 m，单个矿体多数为单孔控制。
四、矿石特征
根据矿石的矿物组合特征，可划分为十几种矿石自然类型。主矿体自下而上可划分为4种主要类型的矿石：即石英磁铁矿矿石、透闪石磁铁矿矿石、透辉石磁铁矿矿石、石榴子石磁铁矿矿石。其中以透辉石磁铁矿矿石占的比例最大，约60％～65％，石榴子石磁铁矿矿石次之，约占25％～30％，石英磁铁矿矿石更次之，仅占10％左右。中、西矿段之间石榴子石磁铁矿、石英磁铁矿两种矿石类型在比例上稍有差别，中矿段石榴子石磁铁矿略比西矿段多些，而石英磁铁矿略比西矿段少些。小矿体以后两种类型的磁铁矿为主。
矿石的金属矿物成分较单一，原生矿石主要矿物为磁铁矿，次为黄铁矿、辉钼矿、闪锌矿。脉石矿物以透辉石、石榴子石、石英为主，次为方解石、含氯角闪石、金云母、符山石、黑柱石、钾长石等。矿石的主要有用组分为铁，伴生有益组分有钼、镓、锗等元素。有害组分除硫、锌局部较高外，其磷、铅、锡、砷等平均含量远低于工业指标的允许值。
矿石构造主要是致密块状、斑杂状，次为条纹状、角砾、网脉状等，矿石结构常见交代残余结构、似海绵陨铁结构。
五、矿化蚀变带划分及分布
马坑铁（钼）矿的围岩蚀变现象十分显著，其形成主要与花岗岩及辉绿岩类岩浆岩侵入于碳酸盐类岩石之后的气液交代作用有关，矽卡岩以渗滤交代型矽卡岩为主（赵一鸣等，1983；韩发等，1983；葛朝华等，1981），主要分布于矿体内、矿体上盘及矿体尖灭部分，与围岩接触部分常见矽卡岩矿物分带，矽卡岩内亦能见到灰岩残余。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（赵一鸣等，1990）。
六、矿床成因与成矿模式
对马坑铁矿床的成因存在不同见解，包括层控钙矽卡岩型铁矿床说（赵一鸣等，1983）、海相火山沉积－热液改造矿床说（韩发等，1983；陈述荣，1985）、陆源沉积－热液改造矿床说、复合叠生层状矿床说等。我们采用层控钙矽卡岩型铁矿床的观点。
（一）成矿期次
按矿物组合和共生关系可将成矿期次划分为：
（1）矽卡岩阶段
该阶段的矿物主要有透辉石、石榴子石、符山石，该阶段的后期有少量磁铁矿产出。有的矽卡岩晚于磁铁矿，例如在石榴子石磁铁矿内可见到晚期的钙铁榴石脉，说明矽卡岩的生成是多期的。
（2）退化蚀变阶段
该阶段的矿物主要有含氯角闪石、透闪石、绿帘石、绿泥石、金云母和大量石英等，这些矿物充填交代早阶段矽卡岩矿物，同时形成大量磁铁矿，是最重要的矿化阶段。
（3）石英碳酸盐和硫化物阶段
该阶段矿物主要形成石英－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、矽卡岩、褪色辉绿岩和有关交代岩之上，有时也见闪锌矿化。
（二）成矿时代
毛建仁等（2006）测得莒舟花岗岩体单颗粒锆石U－Pb年龄为136 Ma和133.9 Ma，黑云母Ar39－Ar40年龄为132.3 Ma，晚期分异石英斑岩单颗粒锆石U－Pb年龄为117.4 Ma；张承帅（未发表数据）测得中粗粒黑云母花岗岩和细粒黑云母花岗岩的LA－ICP－MS的U－Pb年龄分别为127.4 Ma和144.8 Ma；王登红等（2010）测得马坑铁矿含钼铁矿石中石榴子石Sm－Nd年龄为161.2±4.9Ma，虽然数据准确性尚未证实，但是说明燕山期发生了矽卡岩矿化；张承帅等（未发表数据）测得的马坑铁（钼）矿辉钼矿Re－Os模式年龄（133.0±0.8 Ma），与莒舟花岗岩体的岩浆活动和侵位年龄相一致，表明为同一构造－岩浆－流体活动的产物。考虑到马坑矿床的具体地质情况和辉钼矿与石榴子石、透辉石、磁铁矿、黄铁矿等的空间分布关系，我们有理由推测，辉钼矿是在矽卡岩矿物和磁铁矿形成后与其他硫化物稍晚形成的，它们形成时间大体相同，为同一成矿系统产物，无论是钼矿化体，还是铁多金属矿体，它们的形成时间均为白垩纪早期，属燕山中期岩浆岩及相关热液流体与容矿围岩相互作用的产物。
（三）成矿物质来源
马坑辉长－辉绿岩中硫化物δ34S平均值为1.1‰，花岗岩中为1.0‰，矽卡岩中为1.4‰，磁铁矿中为1.1‰，铁矿中硫化物的硫源是一致的，成因上与花岗岩和辉长－辉绿岩的关系密切。铁矿石中方解石脉的δ13C为负值（－3.15‰～3.35‰），属于热液作用的产物（赵一鸣等，1980）。石英磁铁矿、透辉石磁铁矿中δ18OSMOW＝0.4‰～11.49‰，δDSMOW＝－51.4‰～－91.0‰，基本上属于岩浆水的范围（李荫清等，1982），表明来自深部的流体可能参与了成矿作用。因此，可以认为辉钼矿的形成与大洋－莒舟岩体有密切关系，成矿物质主要源自上地壳，少量深部流体参与成矿。
（四）成矿模式
马坑式铁矿床的产出，受地层和围岩岩性控制十分明显，集中赋存在两套碳酸盐建造中，在其他厚层碎屑岩中还未发现铁矿（赵一鸣等，1990）。铁矿床的产出还和该区岩浆岩有关系，特别是燕山期花岗岩和辉长－辉绿岩，表现在以下方面：(1)空间上，区内的铁矿均产于花岗岩侵入体外接触带或其附近断裂带的有利围岩中；(2)岩体的产状、形态、规模及其围岩间的接触构造形式，对铁矿的产出和富集有控制作用，花岗岩呈锅底形包围有利围岩时，一般对成矿最有利；(3)从岩体的侵入深度来看，中浅成相小岩体或岩株对成矿有利，可能是浅成小侵入体或大岩体的侵入前缘受断裂控制挥发份集中，有利于矿质搬运和富集。
马坑铁矿为矽卡岩型铁矿，其成矿模式如图6－16所示。成矿过程推断如下：当花岗岩熔浆沿有利构造部位上侵时，岩浆体系自身的结晶分异作用可促使大量挥发性组分CO2、F、Cl、H2O和SiO2、K2O等元素在岩浆房顶部或旁侧发生富集作用，进而形成含矿岩浆热液流体。在构造薄弱地带，岩浆热液流体可沿特定构造部位运移，并且与容矿围岩发生强烈的水－岩交换反应，大量萃取围岩地层中的铁质。热液流体对容矿围岩的变质交代作用不仅导致成矿体系物理化学条件发生根本性变化，而且造成热液流体中成矿组分的大量增加。另外，受上述作用影响，热液交代作用在岩体内外接触带形成矽卡岩和角岩带，同时，也形成一系列形态各异、规模不等和元素组合不同的铁多金属矿体。莒舟－大洋岩体呈锅底状包围有利围岩，促使含矿热液流体沿围岩中的断层或不同岩相接触面侵位，热液交代作用多集中在林地组砂岩和黄龙组灰岩之间因褶皱形成的滑脱面处，形成矽卡岩和角岩带，同时，也形成一系列元素组合不同的铁多金属矿体。大洋－莒舟岩体周边也存在一系列小型铁钼矿床，例如大洋岩体南西侧与围岩港湾状接触带附近的学堂坑矽卡岩型铁钼矿，可能与马坑铁（钼）矿形成于同一成矿事件。
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