矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础,自然界中含铁矿物多达300余种,其中赤铁矿是地壳中分布最为广泛的含铁矿物之一,赤铁矿主要用于钢铁工业,其成因与沉积作用关系密切。我国华南地区上泥盆统赋存的宁乡式沉积型铁矿床以及华北地区宣龙式铁矿床均属于典型的沉积型赤铁矿床。巫山县桃花赤铁矿床是重庆市近年来找矿勘查工作中查明的唯一的大型铁矿床,由于早期勘查研究程度较低、选冶难度较大等因素影响,尚未进行过地质特征与矿床成因等方面的系统研究工作。随着近年来铁矿资源需求的增加,以及勘探工作的进展,迫切需要加强对矿床地质特征的系统研究,并且加强与相邻区域沉积型铁矿的对比研究,总结归纳成矿规律与矿床成因,预测找矿潜力,提升综合研究程度,同时为桃花铁矿区域部署进一步找矿勘查工作提供理论支持。论文基于前期找矿勘查与研究成果,以沉积地质学、岩相古地理、成矿规律与成矿预测等理论和方法为指导,选取重庆市巫山县桃花赤铁矿为研究对象,综合分析研究桃花赤铁矿床区域地质背景、矿床地质特征、控矿因素等内容,全面总结桃花赤铁矿的矿床成因与成矿规律,系统研究桃花赤铁矿鲕粒的成因与沉积成矿过程,综合分析矿床成因类型及预测找矿潜力,取得以下主要研究成果。(1)系统总结桃花赤铁矿区域地质背景与矿床地质特征,指出矿床的分布严格受到沉积建造与区域北东向褶皱形态的控制。研究指出:重庆市巫山县桃花赤铁矿床位于渝东鄂西接壤的巫峡南岸,东邻湘鄂西宁乡式沉积铁矿矿集区。大地构造位置处于扬子陆块区─上扬子陆块─南部碳酸盐台地─武隆凹褶束,矿区西侧七曜山断裂带作为与川中前陆盆地的分界结构面,成为上扬子陆块古生代坳陷沉积中心。区域早古生代沉积地层发育,滨浅海生物繁盛;泥盆纪─石炭纪间或海侵,仅残留中上泥盆统及中石炭统;中晚二叠世发育碳酸盐建造、铁铝质建造及含煤建造;早中三叠世主要沉积碳酸盐建造,晚三叠世初结束海相沉积历史。区域北北东向箱状褶皱成生且定型于晚燕山期,在喜山期有一定的叠加改造作用,桃花铁矿严格受贺家坪背斜形态控制。桃花赤铁矿赋存于泥盆系上统黄家磴组,含矿岩系为紫红色砂泥质含铁建造;矿层底板为中泥盆统云台观组石英砂岩建造,顶板为中石炭统黄龙组泥质碳酸盐建造。探矿工程控制矿体走向长度6300m,矿体呈层状及似层状产出,单工程矿层厚度0.38─5.92m(矿区平均2.81m)。矿石矿物赤铁矿>98﹪,含微量的菱铁矿、黄铁矿及磁铁矿;脉石矿物主要为石英,次为方解石、白云石、绿泥石、水云母及胶磷矿等,其中胶磷矿为有害组分。单样品TFe=4.49─56.80﹪,单工程TFe=25.61─51.59﹪,矿区平均品位39.91﹪;单工程含P=0.22─1.28﹪,矿区平均品位0.75﹪,含磷组分与全铁品位呈显著正相关(相关系数0.76)。矿石结构以鲕粒结构及豆粒状为特色,常见致密块状及条带状构造,属于高磷低硫酸性鲕状赤铁矿石。(2)系统研究区域岩相古地理环境,处于长期风化剥蚀状态的周边古陆以及多门类生物提供丰富的Fe、P、Al、Si等物质来源,具备有利的成鲕条件;首次研究赤铁矿与胶磷矿同心鲕粒环带及相互叠层关系。研究指出:(1)富含建核必需的碎屑颗粒;(2)具有足够的水动力条件;(3)海水富含铁质胶体或悬浮体;(4)处于靠近物源区的浅水环境;(5)赤铁矿泥晶围绕核心颗粒以胶体化学方式沉淀形成赤铁矿鲕粒;(6)桃花矿区赤铁矿鲕粒多为具同心环带真鲕,胶磷矿与赤铁矿互成鲕环,导致含磷组分与全铁品位显著正相关。(3)分析沉积相特征与岩矿测试分析成果,认为成矿物质来源于周边古陆风化剥蚀产物以胶体化学搬运沉积的方式形成于半封闭内陆海盆的浅水地带。研究指出:(1)含铁建造产于加里东运动之后的海侵程序沉积岩系中;(2)成矿物质来源于至少经历了50Ma风化剥蚀的周边古陆;(3)处于半封闭水深<60m的内陆桃花海盆;(4)氧气充足气候湿热,海水温度25─30℃的氧化环境;(5)具备足够的水动力条件,鲕状赤铁矿胶体化学沉积,鮞粒环带保留着氢氧化铁胶体溶液凝聚形成的纤维絮状结构,且经历搬运再沉积的改造与富集过程;(6)盐度正常且温暖的浅水环境,珊瑚及腕足类生物繁盛,提供充足的有机质及磷质来源。(4)研究矿床地质特征与成矿控矿因素,提出桃花铁矿成因类型属于同生沉积成因的宁乡式铁矿床,首次总结归纳巫山桃花赤宁乡式铁矿成矿模式。研究指出:(1)桃花赤铁矿床就位于沉积序列由铁质碎屑岩向泥质碳酸盐建造的过渡层位,并且接近碎屑岩与碳酸盐岩的转换面铁矿层发育最好;(2)矿石自然类型为鲕状赤铁矿石,工业类型属于需选高磷低硫酸性铁矿石;(3)巫山桃花赤铁矿床成因类型属于同生沉积成因的宁乡式赤铁矿床;(4)区域找矿标志明显,桃花赤铁矿区深部及外围勘查以及区域找矿潜力巨大。(5)首次利用多源化信息技术,类比研究巫山桃花典型矿床成矿要素和成矿模式,系统总结区域成矿要素和区域成矿模式,建立桃花典型矿床预测要素和预测模型,进一步开展巫山桃花矿区及其外围铁矿资源潜力的“探边摸底”研究工作。首次完成桃花赤铁矿床找矿潜力的定量预测研究,指出桃花铁矿区域找矿潜力巨大。扣除探明资源储量,预测桃花铁矿资源潜力41000万吨,为重庆市实施找矿突破战略行动、铁矿资源整装勘查、重钢(集团)公司矿山建设规划奠定了重要的理论和技术支撑。