河南省濟源鐵山河鐵礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律

徐青峰，曹月懷

（河南省地質(zhì)調(diào)查院，鄭州 450001）

河南省濟源鐵山河鐵礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律

徐青峰，曹月懷

（河南省地質(zhì)調(diào)查院，鄭州 450001）

河南省濟源鐵山河鐵礦主要以矽卡巖型鐵礦為主，主要產(chǎn)在中酸性-中基性侵入巖類與含鈣鎂質(zhì)碳酸鹽類巖石的接觸帶或其附近，分布范圍大，層位穩(wěn)定，成礦條件好，其特點是小而富，有著良好找礦前景。如何科學地利用這類鐵礦資源，對河南省鐵礦資源保障能力，顯得尤為重要。本文試圖從該類型鐵礦的地質(zhì)特征及成礦規(guī)律著手，尋找鐵礦的富集規(guī)律，為今后找礦與勘探提供理論依據(jù)。

接觸交代型鐵礦；地質(zhì)特征；成礦規(guī)律；濟源市

隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，對鋼鐵的需求量將持續(xù)增長，而國家現(xiàn)有鐵礦資源儲量已經(jīng)遠不能滿足鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)需要，供需嚴重失衡。鐵礦資源的嚴重缺乏已經(jīng)成為制約鋼鐵企業(yè)發(fā)展的瓶頸，并且威脅到國家的經(jīng)濟安全。而河南省鐵礦資源形勢更加嚴峻，目前可以利用的鐵礦資源儲量僅有62224×104t，絕大部分為貧礦并埋藏深于500m，致使開采成本高、難度大、資源利用率低下，鐵礦資源非常緊缺，對河南省國民經(jīng)濟平穩(wěn)快速發(fā)展缺乏資源保障能力。如何充分利用接觸交代型鐵礦資源，顯得尤為重要。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鐵山河鐵礦位于中條凸起和太行斷裂帶接合處，新華夏構(gòu)造和東西緯向構(gòu)造的復合部位，“晉東南山字型”構(gòu)造的弧頂附近。構(gòu)造線方向由西向東逐漸由NWW轉(zhuǎn)向NEE。由于區(qū)域上的各種構(gòu)造在此復合，因而構(gòu)造異常發(fā)育，成礦條件十分有利（圖1）。

接觸交代型鐵礦在中-晚元古代成礦期、早古生代加里東成礦期和中生代燕山成礦期均有規(guī)模不等鐵礦床產(chǎn)出，由于不同成礦期的區(qū)域地質(zhì)背景差異，其成礦地質(zhì)條件和礦床成因也各不相同。濟源鐵山河鐵礦屬典型的接觸交代型鐵礦，主要賦存于中酸性-中基性侵入巖類與含鈣鎂質(zhì)碳酸鹽類巖石的接觸帶或其附近，這類礦床一般都具有典型的矽卡巖礦物組合[1](鈣鋁-鈣鐵榴石系列、透輝石-鈣鐵輝石系列)，而在成因和空間分布上，都與矽卡巖有一定的關(guān)系。

2 鐵山河鐵礦地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)域地層由老至新依次為：太古宇登封巖群、下元古界銀魚溝群幸福園組、赤山溝組，鐵山河群白巖山組、雙房巖組；中元古界熊耳群、汝陽群；寒武系、二疊系、三疊系、白堊系、古近系始新統(tǒng)和第四系上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)。其中赤山溝組中下段和白巖山組上段為主要賦礦地層。目前，礦山開采的礦體均分布在鐵山河群白巖山組上段。

2.2 構(gòu)造

自太古至元古漫長的地質(zhì)歷史，地球上經(jīng)歷了多次的構(gòu)造運動，地殼斷裂地幔物質(zhì)上涌巖層形變導致了各種時期不同、規(guī)模不等的地質(zhì)遺跡。與礦區(qū)相關(guān)的褶皺構(gòu)造主要為天臺山復背斜，該背斜西起白巖山，經(jīng)天臺山，東至虎嶺；軸向300°，傾伏NW，南翼巖層傾向SW，傾角40°～50°，北翼傾向NE，傾角50°～60°，背斜軸部為太古界林山群，翼部為元古界變質(zhì)巖。

鐵山河礦區(qū)位于天臺山復背斜的南翼近傾伏端，整個礦區(qū)為一倒轉(zhuǎn)的由次級褶皺復雜化的向斜構(gòu)造，軸面和兩翼的地層向南西傾斜，傾角一般45°±。復式向斜的兩翼為白崖山組下段（Pt1b1）變質(zhì)砂巖，核部為白巖山組上段（Pt1b2）綠片巖系。其間微細褶皺有平臥、反S型、撓曲等。

2.3 巖漿巖

區(qū)域內(nèi)巖漿活動頻繁，自太古代、元古代到中生代均有出露，具多旋回多期次活動的特征。多期(次)交代、充填作用和不斷富集是矽卡巖型富礦成礦機制的核心[2]。

圖1 鐵山河鐵礦區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified regionalgeologicalmap of Tieshanhe area

區(qū)內(nèi)侵入體為燕山期閃長巖，巖體近SN向出露，長度不一，長者近1 km，短者40～60m，巖體多沿層間較弱面順層侵入（綠泥片巖或大理巖之間），產(chǎn)狀與圍巖基本一致，呈巖床狀。閃長巖呈粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分主要為斜長石、角閃石，次為綠簾石、黝簾石、石英、磁鐵礦、鈦磁鐵礦、黃鐵礦等，巖石均產(chǎn)生強烈的蝕變。

3 礦體特征

3.1 礦體規(guī)模、形態(tài)特征

鐵山河鐵礦為閃長巖接觸交代白云巖的熱液礦床。礦體均賦存于巖體頂部、底部、上枝和中枝之間的層間剝離和滑動層間破碎帶中，礦體形態(tài)與可溶性巖石—碳酸鹽巖（白云巖）產(chǎn)狀和產(chǎn)出部位關(guān)系密切，礦體規(guī)模受層間剝離帶、滑動層間破碎帶的規(guī)?？刂?。

礦區(qū)由100個規(guī)模不等之礦體構(gòu)成六個礦體群。反“S”構(gòu)造線控制了六個礦體群的分布。其中Ⅰ號及Ⅵ號礦體群分布于反“S”構(gòu)造線的南北兩端，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ四礦體群位于礦區(qū)中部。礦體多呈透鏡狀及似層狀，傾向變化遠大于走向變化。礦體產(chǎn)于接觸帶中，嚴格受閃長巖控制。礦石硫分無一定規(guī)律，多屬高硫礦石。氧化程度地表高于深部，南部低于北部。礦石品位變化規(guī)律自礦體中心向邊部貧化(圖2)。

3.2 礦石成分、類型

金屬礦物主要有磁鐵礦、赤鐵礦及假像赤鐵礦、褐鐵礦等。

金屬硫化物有黃鐵礦及微量的黃銅礦。

非金屬礦物為綠泥石、黑云母、角閃石、綠簾石、陽起石、方解石、石英及微量磷灰石等。

礦石的有用組份主要是鐵，分布于金屬鐵礦物中，部分含在硅酸鹽及硫化物中，含鐵最高達59.05%，最低為20.60%，平均為42.28%。

礦石品位變化與礦石的自然類型密切相關(guān)，致密塊狀礦石品位最高，條帶狀次之，浸染狀最低。

(1)礦石的自然類型：按照礦石的自然狀態(tài)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造可將區(qū)內(nèi)礦石分為塊狀礦石、條帶狀礦石、浸染狀礦石、混合類型礦石等四種類型。其中塊狀礦石和條帶狀礦石為主要類型。

(2)礦石的工業(yè)類型：按照工業(yè)指標的要求，礦區(qū)的礦石類型分為：

①按礦石的品位高低分為如下兩個類型：富鐵礦、貧鐵礦。

②按礦石硫分不同分為高硫鐵礦石、低硫鐵礦石。

3.3 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變主要有：透閃石-陽起石化、碳酸巖化、滑石化和黃鐵礦化。

蝕變帶大致有如下規(guī)律：磁鐵礦化-透閃石化-陽起石化-滑石化-黃鐵礦化，其中透閃石、陽起石與礦體有時緊密共生。

圖2 鐵山河礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Geologicalmap of Tieshanhe deposit

4 礦床類型及成因

鐵山河鐵礦成因類型為接觸交代型礦床，燕山期閃長巖侵入體為主要成礦母巖，含白云質(zhì)大理巖的綠片巖系為接觸圍巖，其中白云質(zhì)大理巖為主要交代層，礦床主要賦存于外接觸帶中（圖3）。

鐵山河鐵礦成礦過程發(fā)生在元古代中晚期，這期間發(fā)生了一次規(guī)模較大、時間較長的構(gòu)造運動——呂梁運動，使中元古界以前的地層受到拉伸或擠壓，形成不同程度及不同性質(zhì)的斷裂和褶皺，地幔巖漿沿著張性斷裂上涌，順著有利的層位侵入，并與層間的白云質(zhì)大理巖發(fā)生交代和置換，使巖漿中的成礦物質(zhì)析出，在斷層或褶皺所形成的層間剝離和虛脫場所中儲存富集成礦[3]。

5 成礦規(guī)律

5.1 成礦地質(zhì)條件分析

根據(jù)鐵山河礦區(qū)鐵礦體的賦存部位、產(chǎn)出形態(tài)、礦體規(guī)模分析，主要受以下三方面因素控制：

（1）巖體的控制作用：巖體的形態(tài)和大小控制著礦體的分布，所有的礦體常位于以下三個部位，巖體頂部、巖體底部、上枝或中枝之間。礦體的產(chǎn)出位置、規(guī)模大小也與閃長巖體的形態(tài)、大小密不可分，即巖體大，所形成的礦體也大，巖體形態(tài)復雜，所形成的礦體形態(tài)也復雜。

（2）巖層的控制作用：白云巖層是重要的交代層，礦體層位實際是白云巖的層位，白云巖為層狀，故主礦體為似層狀，但由于交代不完全以及受褶皺及其它構(gòu)造的控制，加之后期香腸化作用，大量小礦體則為透鏡狀、囊狀、柱狀等復雜形態(tài)。

（3）構(gòu)造的控制作用：礦體往往分布在倒轉(zhuǎn)背斜的翼部轉(zhuǎn)折端或產(chǎn)狀變陡處。故有利的構(gòu)造部位，以層間剝離和滑動、層間破碎帶最為重要。

5.2 成礦規(guī)律

接觸交代型鐵礦在河南省鐵礦類型中占有重要的地位，僅次于沉積變質(zhì)型鐵礦，形成于奧陶系中統(tǒng)、古元古界堡子組、中元古界汝陽群、下古生界二郎坪群。

圖3 鐵山河地區(qū)綜合柱狀圖Fig.3 Synthetic columnmap of Tieshanhe area

河南省的接觸交代型礦床進一步分為以下四類：

1.呂梁期的閃長巖與古元古界白巖山組的變質(zhì)大理巖接觸交代所形成的鐵礦，代表礦床為濟源鐵山河。

2.燕山期的花崗巖與古元古界彭家砦組的變質(zhì)大理巖接觸交代所形成的鐵礦，代表礦床泌陽條山、桐柏鐵山。

3.燕山期的花崗斑巖與中元古界官道口群的變質(zhì)大理巖接觸交代所形成的以鐵為主的多金屬礦床，代表礦床盧氏八寶山、曲里。

4.燕山期的閃長玢巖、花崗巖與古生代中、下奧陶系泥質(zhì)碳酸鹽巖接觸交代所形成的鐵礦，代表礦床有安林地區(qū)的李珍鐵礦和永城大王莊鐵礦（圖4）。

總結(jié)接觸交代型鐵礦各礦床的成因，有兩個最主要的共同點：一是鐵礦的形成與碳酸鹽巖關(guān)系密切，鐵礦與碳酸鹽巖關(guān)系密切的原因是因為碳酸鹽巖既是造巖礦物又是成礦母巖。二是鐵礦賦存的圍巖都是易變形、可塑性強的薄層狀巖層，產(chǎn)在前寒武系內(nèi)的鐵礦圍巖大多數(shù)是（含大理巖層）綠片巖類，即，角閃片巖、綠泥片巖、絹云片巖、長英片巖等。而產(chǎn)在寒武系地層中的鐵礦圍巖多是薄層狀的泥、頁巖類，即泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、泥質(zhì)頁巖、白云質(zhì)頁巖、角礫狀泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等。由于這類巖層在構(gòu)造運動中較厚大的剛性巖層易于被破壞，拉伸、滑動、斷裂、裂隙、形變、虛脫等，給巖漿或熱液的侵入和賦存提供了條件[4]。

通過對接觸交代型鐵礦分析，得出接觸交代-熱液（矽卡巖）型鐵礦形成必須滿足以下三個條件：一是成礦母巖，二是控礦圍巖，三是控礦構(gòu)造。

成礦母巖，能為成礦提供充足礦源的各類物質(zhì)，即不同時期巖漿巖、巖漿熱液、變質(zhì)熱液、地熱水。成礦母巖多為碳酸巖類。

成礦母巖主要有兩期，即呂梁期和燕山期，控礦圍巖主要是兩個時代，即元古代含變質(zhì)大理巖和中下奧陶系的薄層狀碳酸鹽類，一般來說只要以上條件具備就有該類型的礦床產(chǎn)出。

控礦圍巖為成礦物質(zhì)提供可為其交代成礦的不同時期的各類巖石，包括巖漿巖（超基性、基性、中性、酸性、堿性）、變質(zhì)巖（包括各類片巖、片麻巖、變粒巖、混合巖、大理巖等）、沉積巖（礫巖、砂巖、頁巖、泥巖、粘土巖、石灰?guī)r、白云巖等）。與成礦有關(guān)的圍巖主要是中下奧陶統(tǒng)，個別為中石炭統(tǒng)底部和中上寒武統(tǒng)。巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及泥灰?guī)r等。接觸交代型鐵礦的形成，除了與特殊的圍巖化學成分有關(guān)外，地層結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)亦是控制成礦作用的重因素。

對礦床圍巖巖性的差異與成礦的關(guān)系有兩種說法[5]，一種觀點認為質(zhì)純石灰?guī)rCaO含量高有利成礦；另一種觀點認為含有一定數(shù)量的MgO的白云質(zhì)灰?guī)r，巖性活潑，對成礦有利。事實上，不論圍巖是白云質(zhì)灰?guī)r，灰質(zhì)白云巖，還是純灰?guī)r都可以成礦。但當圍巖是含CaO較高的純灰?guī)r時，礦床中全鐵品位就高，并有一部分高品位礦石出現(xiàn)；反之，則以貧礦為主。接觸交代型鐵礦的形成需有利的碳酸鹽類圍巖，中、酸性巖漿巖的侵入、復雜的構(gòu)造環(huán)境。

控礦構(gòu)造指各時期的構(gòu)造活動使所成巖石發(fā)生斷裂、褶皺并為成礦母巖提供運移通道和賦存空間的各類構(gòu)造。

構(gòu)造運動為巖漿或熱液提供了良好的運移通道，巖漿或熱液沿著這些通道移動，當達到有利的層位和良好的賦存空間時，進行分異或?qū)鷰r進行選擇性的交代。由于巖漿或熱液所攜帶的成礦物質(zhì)不同和所接觸的圍巖不同（這里的不同還有溫度、壓力、酸堿度、氧化還原電位等），所成的礦種也不同。

接觸交代型鐵礦控礦構(gòu)造較為復雜，多數(shù)情況下不僅僅是由簡單的褶皺或斷裂控制，而是受褶皺、斷裂及巖漿巖接觸構(gòu)造諸多因素的復合控制。如李珍東山礦床，產(chǎn)于有利成礦的巖床頂部凹槽內(nèi)，又受背斜與斷層的復合控制，形成了安林地區(qū)最大的礦床。因此，控礦作用應(yīng)綜合考慮。蝕變圍巖是接觸交代型鐵礦的重要找礦標志。其中尤以矽卡巖與成礦關(guān)系密切，故又稱之為“矽卡巖型鐵礦”。

接觸交代型鐵礦大部分形成于接觸帶，有的礦體可延伸到非矽卡巖的圍巖之中，礦體常成群出現(xiàn)，形態(tài)復雜，多呈透鏡狀、囊狀、不規(guī)則狀和脈狀等，礦石礦物成分較復雜。鐵礦石以塊狀構(gòu)造為主，次為浸染狀、斑點狀、團塊狀和角礫狀構(gòu)造。該類鐵礦常伴生有可綜合利用的銅、鈷、金、銀、鎢、鉛、鋅等；甚至構(gòu)成鐵銅、鐵銅鉬、鐵硼、鐵錫、鐵金等共(伴)生礦床。

熱液型鐵礦床與巖漿巖的關(guān)系常因地而異，多數(shù)礦體與巖體有一定距離。高溫熱液磁鐵礦、赤鐵礦礦床常與偏堿性花崗巖、花崗閃長巖、閃長巖類有關(guān)，中低溫熱液赤鐵礦礦床常與較小的中酸性侵入體有關(guān)，兩者多保持一定的距離。中低溫熱液菱鐵礦礦床與侵入體無明顯關(guān)系[6]。圍巖條件對熱液型鐵礦的控制作用不甚明顯。圍巖蝕變是熱液型鐵礦的顯著特征，高溫礦床常見透輝石化、透閃石化、黑云母化、綠簾石化等；中低溫礦床多見綠泥石化、絹云母化、硅化、碳酸鹽化等。

[1]吳進甫,吳 娜.安林地區(qū)接觸交代型鐵礦成礦規(guī)律探討. [J].安陽大學學報.2004,(1)：23－31.

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GeologicalCharacteristicsand Metallogenic Regularity of Tieshanhe Ore deposit,Jiyuan,Henan Province

XU Qing-feng,CAOYue-huai(
Geological Survey ofHenan Province,Zhengzhou 450001,Henan,China)

Tieshanhe skarn-type iron depositwhich is located at Jiyuan,Henan province is hostedin contactzone of calcium-magnesium carbonate and basic-acidic intrusive rocks.The ore-bodiesarewith large scale and stable distribution,and small in depth but rich in grade,which indicated a greatprospecting potential.The geological characteristics andmetallogenic regularity of Tieshanhe skarn-type iron depositare summarizedin thispaper,which can provide theory support for the future exploration in thisarea.

contactmetasomatic type iron deposit;geological characteristics;metallogenic regularity; Tieshanhe deposit,Jiyuan,Henan province

P 618.31

A

1007-3701(2011)01-0046-06

2010-09-06

徐青峰(1963—),男,地質(zhì)工程師,長期從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作,E-mail：1152380549@qq.com.