龙桥铁矿位于庐枞火山岩盆地北缘，矿体产于中生代火山岩的下伏基底中，控矿地层为中三叠世周冲村组（又称东马鞍山组）碳酸盐岩向钙质泥质粉砂岩过渡的相变带中，矿体受地层的层位、岩性和岩相控制。该矿床无论是其产出的构造部位与环境、矿床地质特征，还是矿床的成因类型，有别于下扬子拗陷的火山岩盆地中“玢岩型”铁矿。
图4-26 安徽铜陵狮子山矿田成矿模式图
1.区域地质概况
庐枞火山岩盆地基底及周围出露地层主要有志留系—中三叠系，火山岩盆地中主要有晚侏罗—早白垩世陆相火山-沉积岩系，经过深部工程控制结合区内综合研究认为，庐枞火山岩盆地并非过去认为的“继承式盆地”，而是一断陷盆地，火山岩的直接基底并非完全由早-中侏罗世陆相碎屑岩组成，在盆地的北部及东北部边缘有中-晚三叠世海陆交互相的碎屑岩、碳酸盐岩及膏（岩）层也构成了盆地的直接基底。
庐枞盆地的形成主要受基底断裂构造控制，按其产状分为北东、北西、东西、南北4组，其中缺口-罗河及黄屯-枞阳两条北东向基底断裂控制了火山岩盆地的形态与演化，而且对盆地基底地层、火山-侵入活动及成矿作用有明显的制约。东西向断裂为继承基底构造形成，它对侵入岩的就位起一定控制作用。南北向断裂与东西向断裂成为共轭构造，其交汇处多为火山-侵入活动中心。北西向断裂形成最晚，对火山岩盆地地层、构造影响不大。
在庐枞盆地内形成的基底隆起带对区内矿产具有重要控制作用，隆起带主要由三叠纪南陵湖组、东马鞍山组等组成，其翼部由晚三叠世铜头尖组、拉犁尖组组成，其核部火山-沉积地层较薄，反映隆起带在南象运动后业已形成。在庐枞盆地内已发现的大、中型铁、硫、铜矿床、矿点产出位置与基底隆起带的分布范围一致，总体呈北东向。隆起带的两侧矿种类型也有一定差别，其西部主要为铁、硫矿床，东部为铜矿。在盆地内的火山-沉积岩系中以断裂构造为主，褶皱构造为宽缓的背、向斜构造。
2.矿床地质特征
龙桥铁矿矿区出露地层主要有中三叠世东马鞍山组、早侏罗世磨山组、中侏罗世罗岭组，这些地层多构成了盆地的直接基底，在东马鞍山组下段白云岩中见膏（盐）层、上段白云岩及钙质粉砂岩中有赤（菱）铁矿层。矿区出露的火山岩地层有：晚侏罗世龙门院组、砖桥组，为一套橄榄安粗岩系列火山岩、火山碎屑岩以及同源的潜火山岩、浅成侵入岩等，在砖桥组中也夹有硅铁质粉砂岩、硅质赤铁矿层。
龙桥铁矿是一大型磁铁矿床，伴有少量铜矿和铅锌矿。矿床共有13个铁矿体组成，以Ⅰ号矿体规模最大，该矿体长2188 m、宽190～783 m，占全矿总储量的99.7％（图4-27）。Ⅰ号矿体剖面形态为层状-似层状；在平面形态矿体投影为矩形，矿体长轴走向290°，但局部地段矿体的走向变化较大。其他小矿体多具透镜状。矿体产状普遍 较缓，倾角一般在10°～20°，最大达30°，矿体倾角在空间上变化较大，中部倾角大，向两侧变缓（图4-28）。Ⅰ号矿体厚度一般为20～40 m（视厚度），最大厚度为63.58 m，最小仅2.61 m，平均厚度为27.2 m。矿体厚度总的变化趋势是：横向上由北向南厚度逐渐增大，纵向上由西向东厚度也逐渐增大，铁矿体中富矿体（TFe＞50％），富矿体厚度一般为10～20 m，最厚43.27 m，最薄为2.73 m，平均厚16.22 m。
Ⅰ号矿体埋藏深度一般为400～500 m，最浅340.63 m，最深587.23 m。
矿石的结构、构造分为沉积成岩阶段和热液成矿阶段两组。沉积成岩阶段的结构主要为球粒状结构、肾状结构、他形粒状结构，这些结构具有沉积特征。热液阶段结构类型较多，主要有他形-半自形粒状结构，次为自形晶结构、他形晶结构、交代边缘结构及交代网脉状结构、交代残余结构等。沉积成岩阶段形成的构造类型包括藻纹状、条带状、角砾状等，热液成矿阶段的构造有块状、稠密浸染状或稀疏浸染状构造，次为团块状、花斑状、角砾状构造等，少量脉状和网纹状构造。
矿石矿物中主要金属矿物为磁铁矿，少量赤铁矿，并含少量及微量闪锌矿、磁黄铁矿、方铅矿、黝铜矿、白铁矿、辉砷钴矿、铜蓝、毒砂斑铜矿等，脉石矿物主要为石英、方解石、透辉石、金（绿）云母、绿泥石、钙铝榴石、钙铁榴石、透闪石、阳起石、蛇纹石等。
矿石中有益组分与伴生组分：①全铁（TFe），单样最高含量为68.3％，一般为30％～50％。矿体中平均TFe品位为44％，品位变化系数为26.09％。TFe含量在空间变化上具有明显的变化规律，总体上是南部高、北部低，东部高、西部低。矿体TFe品位变化与厚度变化特征一致。②磁性铁（mFe），单样最高含量为62.27％，一般为25％～40％，平均含量36.93％。mFe品位变化系数为36.15％，矿石中mFe与TFe变化特征基本相同。③矿石主要伴生组分有S、Cu、Zn，次为Co、Au、Ag、Pb、P等，V、Ti、Mn、Mo含量较低。
图4-27 龙桥铁矿床立体地质图（据吴明安等，1996）
图4-28 龙桥铁矿床组合剖面（据吴明安等，1996）
矿石自然类型有8类：即方解石-绿泥石-磁铁矿矿石、透辉石-磁铁矿矿石、绿云母-磁铁矿矿石、绿泥石-方解石-黄铜矿-磁铁矿矿石、石英-绿泥石-镜铁矿-磁铁矿矿石、绿云母-硬石膏-磁铁矿矿石、（高岭石）-方解石-（赤铁矿）-菱铁矿-磁铁矿矿石、方解石-（磁铁矿、菱铁矿）-赤铁矿矿石。前3种占矿石自然类型的80.38％。矿石类型在空间分布上的特征是：方解石-绿泥石-磁铁矿矿石分布在矿体的顶部，矿体的中、下部也有零星分布；透辉石-磁铁矿矿石主要分布在矿体的下部和中部，矿体顶部很少出现；绿云母-磁铁矿矿石主要分布在矿体的中上部，少量出现在矿体的下部；绿泥石-方解石-黄铜矿-磁铁矿矿石主要分布在矿体的顶部和上部；绿云母-硬石膏-磁铁矿矿石主要分布在矿体的中间部位；石英-绿泥石-镜铁矿-磁铁矿矿石主要分布在局部矿体的中下部。
3.矿床形成条件
铁矿体赋存于东马鞍山组中，矿体受地层、岩性控制，东马鞍山组上段的含铁钙质泥质粉砂岩中TFe含量达6.47％～15.22％，平均含量达10％，明显高于其他岩层和岩石，局部地段构成薄层赤铁矿和菱铁矿条带，已蚀变的钙质泥质粉砂岩中TFe含量降低至3％～4％，由此可见，热液活动中有大量的铁质析出。在磁铁矿矿体顶部的碳酸盐中也有赤铁矿层、菱铁矿矿层，其含TFe达7.8％～21.45％，所以，东马鞍山组构成了铁矿矿源层。在含矿地层顶部出现的层间破碎带为热液活动的通道和成矿空间。铁矿层上部普遍出现的粗安斑岩，岩性致密、裂隙不发育成为热液活动的屏蔽层。盆地基底隆起控制了含矿地层的分布，并直接控制了矿床深部的正长岩（二长岩）的侵位，为后期岩浆热液活动奠定了基础。对矿体底部有正长岩（二长岩）（U-Pb同位素年龄为114.5 Ma）侵入至东马鞍山组、龙门院组和砖桥组之中，据岩石学、地球化学研究证明，该侵入岩属与砖桥组同源形成的潜火山岩。
4.矿床成因
（1）成矿温度
根据对矿床的磁铁矿、黄铁矿单矿物的爆裂温度的测定结果，磁铁矿的形成温度介于360～450℃之间，并且出现360～390℃和410～450℃两个峰值，前者为热变质期间有赤铁矿、菱铁矿、铁白云石转变为磁铁矿的温度，后者代表了磁铁矿含矿热液交代早期矽卡岩矿物形成磁铁矿的温度。因此，区内成矿出现了热变质形成温度低、热液叠加温度高的“反温序列”现象。从空间上，矿体下部的磁铁矿温度较深部的形成温度高，这与后期深部正长岩带来的岩浆热液活动有关。黄铁矿的形成温度为300～350℃，黄铜矿形成温度为230～250℃，反映硫化物形成于热液活动的晚期。
（2）矿物标型及其成因意义
根据对矿床中磁铁矿微量元素分析结果（表4-12），龙桥铁矿中磁铁矿主要微量元素V2O5＝0.023％，TiO2＝0.2％，Cr2O3＝0.0087％，Co＝0.0022％，Ni＝0.0005％，它们与典型的“玢岩型”铁矿差别较大，而与黄屯硫铁矿中的磁铁矿及含矿地层的微量元素相近，表明龙桥铁矿的成矿物源主要来自含矿地层，与“玢岩型”铁矿主要来自岩浆有一定的差异。
表4-12 庐枞地区主要矿床磁铁矿成分含量对比
注：表中氧化物含量单位为％；其他含量单位为10-6。
（3）同位素特征
A.氢、氧同位素
根据对矿床中磁铁矿、石榴子石、石英、（金）绿云母、正长岩等氢、氧同位素的测定结果，其δD（SMOW）‰介于-67.7～-102之间，根据矿物平衡温度计算的δ18OH2O变化于-5.7～＋10.5之间，主要为岩浆水和大气降水混合而成。从氧同位素组成反映自方解石→矽卡岩化灰岩→结晶灰岩→灰岩的δ18OH2O由＋4.75‰→＋8.51‰→＋13.71‰→＋18.05‰逐渐增高，反映氧同位素的分馏作用随热液活动的强弱变化而变化。
B.硫同位素
根据对矿区的黄铁矿、硬石膏进行的硫同位素测定结果，黄铁矿的δ34S（SCDT）分布范围为＋7.9‰～＋15.51‰，硬石膏的δ34S（SCDT）值为24.4‰，样品中富集重硫，黄铁矿样品中δ34S分布范围较小，可能是具有相同来源的流体所形成。利用大本（1979）模式对矿床的成矿流体的硫源估算，δ34S∑S应在＋15‰～＋20‰，这与实测的黄铁矿δ34S相比，总体降低约＋5‰左右。显然这种流体应是有高、低不同的流体混合结果。据陈锦石等（1980）对下扬子地区中三叠世膏（盐）中石膏的硫同位素研究资料，下扬子地区膏（盐）的δ34S分布范围在＋23‰～＋28‰。如对比典型的“玢岩型”铁矿中黄铁矿δ34S在＋4.6‰～＋8‰之间（表4-13），结合膏（盐）δ34S值，可以断定成矿流体是岩浆热液交代（改造）膏（盐）之后形成的混合流体形成区内硫化物的δ34S值。这从一个侧面证实岩浆热液改造膏（盐）层，形成混合流体成矿抑或为成矿直接提供物源。
由此可见，龙桥铁矿的形成经历了两个阶段，一是中三叠世东马鞍山组沉积作用形成含铁矿源层和硬石膏层，为后期成矿提供了物质基础，二是早白垩世粗安斑岩（潜火山岩）的侵入不仅为成矿提供了热源、物源和流体，也是改造早期沉积形成的矿源层并使它进一步富集成矿的关键因素。因此，该矿床应属沉积-岩浆热液叠改型。
从矿床成矿系列角度分析，它仍然应属“玢岩型”成矿亚系列的一个“矿床式”，只是赋矿的构造部位和基底岩石在成矿物源和流体来源的贡献中具有重要的作用与典型的“玢岩”铁矿有所差别。
表4-13 庐枞地区硫同位素组成对比简表