山羊坪鐵礦地質(zhì)特征及成因探討

程永賓

（太原鋼鐵（集團(tuán)）有限公司，山西太原030003）

山羊坪鐵礦地質(zhì)特征及成因探討

程永賓

（太原鋼鐵（集團(tuán)）有限公司，山西太原030003）

山西代縣山羊坪鐵礦礦床成因類型屬海底火山噴發(fā)—沉積—區(qū)域變質(zhì)成因的受變質(zhì)硅鐵建造型鐵礦床，即鞍山式鐵礦床。賦存于臺(tái)懷亞群柏枝巖組地層中，礦體嚴(yán)格受地層層位及復(fù)向斜的控制，為找礦提供標(biāo)志。

山羊坪鐵礦地質(zhì)特征礦床成因

1 區(qū)域地質(zhì)背景與地球物理化學(xué)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

山羊坪鐵礦區(qū)位于五臺(tái)山脈北麓，即原平縣善護(hù)山—五臺(tái)縣豆村—南臺(tái)—東臺(tái)—大寨口一線以北地區(qū)。按照“斷塊學(xué)說(shuō)”的觀點(diǎn)，本區(qū)處于呂梁—太行斷塊（Ⅲ級(jí)）五臺(tái)山塊?。á艏?jí)）恒山—五臺(tái)山穹?。á跫?jí)）南部五臺(tái)山隆斷區(qū)北部化嘴—娘娘會(huì)大型倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜北翼之山羊坪復(fù)向斜中。

區(qū)內(nèi)出露地層除第四系松散沉積層外，由老至新出露有晚太古界五臺(tái)群石嘴亞群金剛庫(kù)組（AW1J）、莊旺組（AW1Z）、文溪組（AW1W），臺(tái)懷亞群柏枝巖組（AW2B）、鴻門(mén)巖組（AW2H），高凡亞群洪寺組（AW3H）、羊蹄溝組（AW3Y）變質(zhì)巖系地層和早元古界滹沱群豆村亞群四集莊組（PH1S）、南臺(tái)組（PH1N）、谷泉山組（PH1d）淺變質(zhì)巖系地層以及晚元古界長(zhǎng)城系（pch)、早古生界寒武系、奧陶系碳酸鹽類沉積巖地層。

含鐵巖組有石嘴亞群的金剛庫(kù)組、文溪組和臺(tái)懷亞群的柏枝巖組。

本區(qū)經(jīng)歷了五臺(tái)、呂梁、燕山、喜馬拉雅等多期重大構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造變動(dòng)。構(gòu)造類型、形態(tài)均很復(fù)雜，本區(qū)構(gòu)造特征分為五臺(tái)—呂梁期構(gòu)造結(jié)晶基底構(gòu)造、晚元古界長(zhǎng)城系連同其上的早古生界寒武系、奧陶系屬地臺(tái)型蓋層沉積蓋層構(gòu)造及燕山期、喜山期新裂陷三部分。

本區(qū)巖漿活動(dòng)較為頻繁，以五臺(tái)期、呂梁期及燕山期表現(xiàn)強(qiáng)烈，巖類較為復(fù)雜，從超基性—基性—中、酸性—酸性巖均有出露，既有侵入巖，也有大面積分布的重熔花崗巖和火山巖。

1.2 地球物理化學(xué)特征

本區(qū)五臺(tái)山北坡的變質(zhì)作用具有多期性和類型的多樣性，主要變質(zhì)期有五臺(tái)第一期、第二期、第三期及呂梁期四期。主要變質(zhì)類型有中壓區(qū)域變質(zhì)作用、區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用。主要變質(zhì)相帶有低溫角閃巖相—十字石—蘭晶石帶、高溫綠片巖相—鐵鋁榴石帶、低溫綠片巖相—黑云母帶、低溫綠片巖相—綠泥石帶及次綠片巖相。

在石嘴、臺(tái)懷、高凡亞群及滹沱群四套變質(zhì)巖系之間存在不整合間斷面，變質(zhì)相界線不切過(guò)不整合面。各套變質(zhì)巖系的變質(zhì)等級(jí)不同，總體來(lái)說(shuō)，變質(zhì)作用的程度是隨時(shí)代的更新而減弱，且其影響范圍也有所不同。下伏巖系有多期退化變質(zhì)現(xiàn)象，其退變程度與上覆巖系的變質(zhì)程度相同。進(jìn)、退變質(zhì)作用的溫度都是東高西低、北高南低，貌似向東翅起的北東東向的“熱地槽”，實(shí)有經(jīng)后期構(gòu)造改造過(guò)的不同變形變質(zhì)期形成的大致由東向西遞減的古地?zé)崽荻鹊娘@示。變質(zhì)作用的演化與構(gòu)造發(fā)展緊密相關(guān)，從活動(dòng)帶的發(fā)育、演變至陸殼的最終形成都伴隨有變質(zhì)作用。

1.3 區(qū)域礦產(chǎn)

本區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，主要礦種有鐵、金銀多金屬，鉬、鈦磁鐵礦，蘭晶石及硫鐵礦等，是山西省鐵礦、金、銀多金屬礦產(chǎn)資源的主要產(chǎn)地之一。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)出露地層簡(jiǎn)單，除第四系松散沉積層外，由老至新主要有石嘴亞群莊旺組、文溪組及臺(tái)懷亞群柏枝巖組地層。臺(tái)杯亞群柏枝巖組為礦區(qū)含礦巖組，呈角度不整合覆蓋于石嘴亞群地層之上，在礦區(qū)呈前弧指向南南西的馬蹄形展布。

石嘴亞群莊旺組（AW1Z）分布于礦區(qū)西南部邊緣及山羊坪背斜核部，在礦區(qū)范圍內(nèi)主要為云母石英片巖，巖石呈灰白—肉紅色，片理發(fā)育，致密堅(jiān)硬，主要礦物成分為石英、絹云母（或白云母），兩者含量不穩(wěn)定，常相變?yōu)槭⒃颇钙瑤r或絹云母片巖，次要礦物為黑云母、鈉長(zhǎng)石、石榴石等。地層走向?yàn)楸睎|60°～80°，傾向南東，傾角40°～70°，在礦區(qū)厚約300 m。

石嘴亞群文溪組（AW1W）僅分布于礦區(qū)東南外緣綠青—王家河一帶，巖性主要為綠泥云母片巖?？傮w產(chǎn)狀同莊旺組，與下伏莊旺組地層呈整合接觸。

臺(tái)懷亞群柏枝巖組（AW2b）分布于香山寺—山羊坪—跑馬嶺—初一溝—灣根—李家莊—香山寺馬蹄形封閉圈內(nèi)，出露面積達(dá)25 km2以上，其巖性主要為綠泥角閃片巖，各類角閃片巖、云母石英片巖、綠泥云母片巖及磁鐵石英巖，總厚800 m以上。地層總體產(chǎn)狀為北東東60°～70°，傾向南東或北西，傾角20°～65°不等。

綠泥角閃片巖為礦層頂板主要巖石，色黑綠，片理發(fā)育，致密堅(jiān)硬，主要礦物成分為普通角閃石，綠泥石及納長(zhǎng)石，次為石英、方解石等。近礦層處一般綠泥石含量較多。該巖石在礦區(qū)厚度大于500 m。

磁鐵石英巖為區(qū)內(nèi)鐵礦體的直接含礦巖層，礦區(qū)內(nèi)共有3層，呈北東東向展布，長(zhǎng)達(dá)7 000 m，寬達(dá)3 500 m，上層厚度最大，中、下層厚度小，常合并成一層，下層位柏枝巖組底部。

磁鐵石英巖間夾層在山羊坪背斜南翼，多為綠泥角閃片巖，向北相變?yōu)樵颇甘⑵瑤r。

2.2 構(gòu)造

2.2.1 褶皺

礦區(qū)內(nèi)褶皺十分發(fā)育，含鐵建造因多期褶皺疊加，致使同一層位的鐵礦層多次重復(fù)出現(xiàn)，總體呈現(xiàn)為馬蹄形的復(fù)式向斜構(gòu)造（即山羊坪復(fù)向斜）。該復(fù)向斜的軸部為次級(jí)的山羊坪背斜，軸向?yàn)楸睎|東70°～80°，該復(fù)向斜分成南北兩翼，南翼自北向南出現(xiàn)有老脊尖向斜，萬(wàn)年冰倒轉(zhuǎn)背斜，馬宗山倒轉(zhuǎn)向斜，上進(jìn)荒背斜和白廟烏塘向斜，統(tǒng)稱山羊坪復(fù)向斜南翼次級(jí)老脊尖復(fù)向斜。北翼為次級(jí)樓羊爬倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜，總體走向?yàn)楸睎|60°～90°，東端揚(yáng)起，至44線以東消失，南翼為倒轉(zhuǎn)翼，傾向南東東至正南，傾角40°～70°。北翼較平緩，次級(jí)褶曲及斷裂發(fā)育。

2.2.2 斷層

礦區(qū)內(nèi)斷層可分為北西和北東向兩組，皆屬燕山期形成的成礦后斷層。北西向斷層礦體地段有較大的破壞作用，北東向斷層規(guī)模均較小，對(duì)礦體雖有一定的破壞作用，但影響范圍不大。

2.2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)主要為五臺(tái)期，呂梁期及燕山期巖漿巖均不發(fā)育。

五臺(tái)期海相火山噴發(fā)巖可分為早、中兩期，其分布與產(chǎn)狀、地層相一致。

早期海相火山巖分為金剛庫(kù)—莊旺火山噴發(fā)旋回和文溪火山噴發(fā)旋回。早期海相火山巖為本礦區(qū)成礦前的火山活動(dòng)產(chǎn)物，與礦區(qū)鐵礦成礦關(guān)系不大。

中期海相火山巖廣泛分布于礦區(qū)臺(tái)懷亞群柏枝巖組地層中。在礦區(qū)主要為基性火山碎屑沉積巖（已變質(zhì)為絹英片巖、絹云片巖、鈉長(zhǎng)絹英片巖等）及基性熔巖（已變質(zhì)為綠泥片巖、綠泥鈉長(zhǎng)片巖）。本期火山巖與礦區(qū)成礦關(guān)系密切，是礦區(qū)鐵礦成礦的主要鐵質(zhì)來(lái)源和成礦圍巖。

基性巖侵入巖原巖多屬輝綠巖、輝長(zhǎng)輝綠巖類，現(xiàn)已變質(zhì)為變輝綠巖或變輝長(zhǎng)輝綠巖、斜長(zhǎng)角閃巖，呈巖床狀或巖脈狀順層分布，局部斜切層理，寬一般幾米至幾十米，長(zhǎng)幾十米至幾百米，與圍巖變質(zhì)程度相當(dāng)，多屬五臺(tái)中晚期產(chǎn)物，在礦區(qū)雖規(guī)模不大，但數(shù)量較多，部分巖脈常侵入到礦層中，故對(duì)礦體有一定的破壞作用。

超基性巖侵入巖屬五臺(tái)期早期產(chǎn)物，對(duì)礦層亦無(wú)破壞影響。

花崗巖類僅在礦區(qū)西北部邊緣見(jiàn)有，為五臺(tái)中期形成的片麻狀花崗巖，對(duì)礦床無(wú)破壞影響。

2.3 變質(zhì)作用

礦區(qū)范圍內(nèi)各組地層的變質(zhì)作用具有明顯的多期性和類型的多樣性。主要類型有中壓區(qū)域變質(zhì)作用和區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用。主要變質(zhì)期有五臺(tái)第一期、五臺(tái)第二期、五臺(tái)第三期及呂梁期四期。中壓區(qū)域變質(zhì)作用發(fā)生在五臺(tái)一、二、三期，形成了低角閃巖相（十字石—蘭晶石帶）、高綠片巖相（鐵鋁榴石帶）、低綠片巖相（黑云母帶、綠泥石帶）等各類變質(zhì)巖石。區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用發(fā)生于呂梁期，礦區(qū)地層和巖石未產(chǎn)生明顯的變質(zhì)，只對(duì)其進(jìn)行了輕微的變形改造。

礦區(qū)臺(tái)懷亞群柏枝巖組地層的區(qū)域變質(zhì)作用，主要發(fā)生在五臺(tái)第二期，即臺(tái)懷亞群鴻門(mén)巖組地層堆積之后。五臺(tái)第三期及呂梁期的變質(zhì)作用程度低微，基本未產(chǎn)生變質(zhì)，只對(duì)其產(chǎn)生不同程度的變形影響。

五臺(tái)第二期變質(zhì)作用使礦區(qū)臺(tái)懷亞群柏枝巖組地層達(dá)高溫綠片巖相—鐵鋁榴石帶。由一套綠簾角閃片巖、鈉長(zhǎng)角閃片巖、綠泥角閃片巖、石英角閃片巖、角閃石英片巖、云母石英片巖、石榴石云母石英片巖及磁鐵石英巖組成。

五臺(tái)第二期區(qū)域變質(zhì)作用是礦區(qū)沉積分異過(guò)程之后又一次重要的成礦過(guò)程，它使磁鐵礦進(jìn)一步凈化，提高了礦石的純度和可選性。

2.4 礦區(qū)磁場(chǎng)特征

在1∶20萬(wàn)航磁異常圖上，礦區(qū)位于五臺(tái)山高磁異常區(qū)臺(tái)懷亞群“之”字形高磁異常帶“之”字上部的點(diǎn)上。礦區(qū)磁異常由山羊坪背斜南部的正磁異常帶和其北部的負(fù)磁異常區(qū)兩部分所組成，分布面積近25 km2，與礦區(qū)五臺(tái)群臺(tái)懷亞群地層分布相對(duì)應(yīng)。

南部正磁異常帶呈略向南突起的弧形展布，異常帶總體走向?yàn)闁|西，長(zhǎng)6 000余米，寬1 000～2 000 m，異常強(qiáng)度介于1 000～3 000 r，2 500 r以上分成5個(gè)高值異常，異常中心基本上與山羊坪背斜以南出露礦體相吻合。

北部負(fù)磁異常區(qū)，長(zhǎng)近7 000 m，寬500～2 500 m，磁場(chǎng)強(qiáng)度介于－150～－2 000 r間，形態(tài)不大規(guī)則，東段在F1斷層中段西側(cè)包有小的正磁異常。西段向東南有勾姆指形分叉，但主體走向?yàn)榻鼥|西向，負(fù)磁異常的中心與礦體露頭對(duì)應(yīng)性差，其主要原因與含鐵巖層的重褶、磁鐵石英巖的各向異性及北部黑山莊—初一溝磁異常的干擾影響有關(guān)。該負(fù)磁異常區(qū)絕大部分處于礦體頂板角閃片巖之上，故不能以非礦引起論之。

2.5 構(gòu)造、巖體對(duì)礦體的破壞影響

2.5.1 褶皺構(gòu)造的影響

礦區(qū)褶皺對(duì)礦體的影響主要表現(xiàn)在對(duì)礦層形態(tài)產(chǎn)狀及厚度的控制，即礦層形態(tài)、產(chǎn)狀隨褶曲的形態(tài)產(chǎn)狀變化而變化，礦層的厚度在褶曲的核部，礦體厚度增大，兩翼礦體變薄，處于應(yīng)力拉張位置的倒轉(zhuǎn)背、向斜核部的礦體，則有變薄或斷開(kāi)現(xiàn)象，呈“無(wú)根鉤狀體”形態(tài)產(chǎn)出。由于礦區(qū)受多期疊加褶皺作用的影響，致使礦層的產(chǎn)狀、形態(tài)、厚度變化異常復(fù)雜。處于各期向斜疊加的核部，礦體厚度最大，處于各期背斜疊加的核部，礦體厚度明顯變薄。

2.5.2 斷裂構(gòu)造的破壞影響

礦區(qū)所見(jiàn)的北西、北東向斷裂均為成礦后的破壞性斷裂，其中以山羊坪正斷層（F1）對(duì)礦體的破壞影響最大，在北區(qū)影響范圍為28～40線，東西長(zhǎng)600 m，南北寬達(dá)800 m。北東盤(pán)為下降盤(pán)，斷距171 m，同時(shí)使北東盤(pán)礦體向北位移10～16 m。

其他6條斷層（F2～F7）破壞影響長(zhǎng)度介于150～280 m，斷距一般為30～50 m，只個(gè)別地段斷距較大，對(duì)礦層沒(méi)有構(gòu)成大的破壞。36線以西至20線除F1外，F(xiàn)4、F5、F6、F7四條小斷層皆分布于主礦體地段的外圍或邊緣。對(duì)礦體的破壞影響程度均不大。

2.6 礦床成因類型與賦存規(guī)律

礦床成因類型屬海底火山噴發(fā)—沉積—區(qū)域變質(zhì)成因的受變質(zhì)硅鐵建造型鐵礦床，即通常所說(shuō)的鞍山式鐵礦床。

礦層產(chǎn)于臺(tái)懷亞群柏枝巖組地層中，嚴(yán)格受地層層位的控制。

礦層主要產(chǎn)于厚大角閃片巖之下，絹云石英片巖之上的各類角閃片巖（綠泥角閃片巖、石英角閃片巖）石英片巖（云母石英片巖、石榴云母石英片巖）中。巖性控制比較明顯。

礦床受臺(tái)懷亞群馬蹄形復(fù)向斜的控制，在背、向斜褶曲核部易形成厚大礦體，特別是早世代向斜與晚世代向斜相疊加的部位，礦體增厚現(xiàn)象尤為顯著。而各世代背斜相疊加的部位，礦體厚度明顯變薄，甚至尖滅。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體規(guī)模與產(chǎn)出特征

按礦體在含礦層中的產(chǎn)出部位分為下、中、上三個(gè)鐵礦層，編號(hào)分別為Fe1、Fe2、Fe3。主礦層為上層（Fe3）。中、下層（Fe1、Fe2）兩層礦相距較近，常合并成一層礦，故統(tǒng)稱為中下層礦，編號(hào)寫(xiě)成Fe1+2。其中Fe3為主礦體，占總儲(chǔ)量的95.25%。

Fe3鐵礦層在整個(gè)山羊坪礦區(qū)中，東西出露長(zhǎng)達(dá)7 000 m，南北寬達(dá)3 500 m，礦層最大厚度230 m，平均厚為57.82 m。埋深0～500 m。礦層走向?yàn)?0°～110°傾向南南東或北北西，傾角變化于12°～70°間，呈來(lái)回褶曲，波狀起伏頻繁的層狀、似層狀產(chǎn)出，礦層產(chǎn)狀有緩、陡、直立及倒轉(zhuǎn)之變化，嚴(yán)格受礦區(qū)褶皺構(gòu)造的控制。Fe1+2鐵礦層賦存于Fe3之下的柏枝組地層底部，未對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)控制，故不對(duì)其進(jìn)行多述。

3.2 礦石質(zhì)量特征

本區(qū)礦石礦物成分比較復(fù)雜，含鐵礦物主要有磁鐵礦，次有鎂菱鐵礦、鎂鐵閃石、鐵白云石、鐵方解石、假象赤鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鐵閃石等。含少量黃鐵礦、磁黃鐵礦、白鐵礦。假象赤鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦主要分布在地表及淺部，分布深度多在地表至地下20 m范圍內(nèi)。其他金屬礦物只有極少量的黃銅礦。脈石礦物主要為石英、次有普通角閃石、陽(yáng)起石、綠泥石、黑云母、白云母、絹云母、綠簾石、石榴石、鈉長(zhǎng)石等。

根據(jù)各種化學(xué)分析、光譜分析資料，可供利用的有用組分只有鐵。礦石硅高，鈣、鎂、鉀、鈉低，屬酸性礦。

礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造皆屬半自形、他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造。

3.3 礦石特征

根據(jù)主要礦物的共生組合，礦石自然類型可分為石英型、閃石型、綠泥石型三種礦石。主要為石英型及閃石型兩種礦石。

石英型磁鐵石英巖礦石由以磁鐵礦為主的黑色條帶和以石英為主的淺白色條帶相間組成。礦石礦物成分主要為石英、磁鐵礦、氧化后主要變?yōu)榧傧蟪噼F礦及赤鐵礦。次為鎂菱鐵礦、含鐵白云石、含鐵方解石（含量15%）氧化后變?yōu)楹骤F礦、赤鐵礦。再次為角閃石類礦物（總量小于10%）。另有少量的綠泥石（含量0～4%）。

閃石型磁鐵石英巖礦石由黑色磁鐵礦條帶、棕色鎂鐵閃石條帶及白色石英條帶相間排列組成，主要礦物為石英、磁鐵礦、鎂鐵閃石，次為含鐵碳酸鹽礦物。

礦區(qū)磁性鐵對(duì)全鐵的占有量平均為67.09%，工業(yè)類型均屬弱磁性酸性磁鐵礦石。

3.4 礦體圍巖與夾石

Fe3主礦層頂板圍巖為角閃片巖，巖性穩(wěn)定單一；底板圍巖巖性變化較大，但絕大部分為云母石英片巖，少部分地段為石榴石云母石英片巖。夾石主要為斜長(zhǎng)角閃巖（占47%左右）、角閃巖（占33%左右），次為云母石英片巖（占14%左右），另含有少量的含鐵石英巖、綠泥片巖及綠泥云母片巖等。

3.5 礦床類型

根據(jù)鐵礦層（體）產(chǎn)出時(shí)代、層位、礦石礦物成分及礦物組合與圍巖特征，本礦床的成因類型屬海底火山噴發(fā)、沉積作用形成的受變質(zhì)硅鐵建造型鐵礦床，即所謂的鞍山式鐵礦床。

3.6 成礦規(guī)律

礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)于五臺(tái)群臺(tái)懷亞群柏枝巖組地層中，頂板為綠泥角閃片巖或角閃片巖，底板為云母石英片巖，嚴(yán)格受地層層位的控制。

礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀同地層，隨地層的褶皺變化而變化，嚴(yán)格受褶皺構(gòu)造形態(tài)和產(chǎn)狀的控制。

礦體的厚度變化隨其所處的褶曲部位及多期褶皺疊加的不同部位的變化而變化。一般來(lái)說(shuō)礦體的厚大地段多發(fā)生在褶曲的核部，其中以多期向斜疊加的核部厚度最大，而處于褶曲兩翼的應(yīng)力拉張位置的倒轉(zhuǎn)背、向斜核部的礦體，厚度較薄或被拉開(kāi)呈“無(wú)根鉤狀體”形態(tài)產(chǎn)出。

3.7 找礦標(biāo)

（1）尋找五臺(tái)群臺(tái)懷亞群柏枝巖組地層是本區(qū)找鐵礦的重要標(biāo)志。

（2）尋找褶曲的核部，特別以多期向斜疊加的核部是鐵礦富集的有利場(chǎng)所。

（3）因磁性鐵對(duì)全鐵的占有量平均為67.09%，磁異常是尋找鐵礦的重要標(biāo)志。

（編輯：胡玉香）

Abstract：Shanyangping Iron Mine mineral bed become to belong to a sea volcano eruption because of the type-deposition-the district change in character because of being subjected to and change in character the Huo iron construct an iron mine bed,namely the saddle mountain type iron mine bed. Endow with to save a second cluster a cypress a rock set geologic strata at the set bosom in,the mineral body is strict to be subjected to a geologic strata layer and reply syncline of control,for seek a mineral to provide marking.

Key words：Shanyangping iron mine,geological features,mineralization geresis

Geological Features and Mineralization Genesis of the Shanyangping Iron Mine

CHENG Yongbin
（Taiyuan Iron＆Steel（Group）Co.,Ltd.,Taiyuan，030003,China）

P618.31

B

2011-01-21

1672-1152（2011）01-0022-04

程永賓，男，太原鋼鐵（集團(tuán)）有限公司礦業(yè)分公司地質(zhì)工程勘察公司地質(zhì)工程師。Tel：0351-3650792，E-mail:tgcyb@163.com