北京市沉積變質(zhì)鐵礦資源特點(diǎn)及找礦方向研究

李懷永，陳祥志，馬海全，葛長峰，馮峰歧，張海軍

(1. 北京市地質(zhì)工程設(shè)計研究院，北京 101500； 2. 北京市礦產(chǎn)資源儲量評審中心，北京 100195； 3. 大姆指控股集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100022)

北京市沉積變質(zhì)鐵礦資源特點(diǎn)及找礦方向研究

李懷永1，陳祥志2，馬海全1，葛長峰1，馮峰歧3，張海軍1

(1. 北京市地質(zhì)工程設(shè)計研究院，北京 101500； 2. 北京市礦產(chǎn)資源儲量評審中心，北京 100195； 3. 大姆指控股集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100022)

北京市鐵礦以沉積變質(zhì)型為主，成礦圍巖一是密云群古太古宙變質(zhì)巖(表殼巖)，分布在密懷地區(qū)；二是中太古宙沙廠英云閃長質(zhì)片麻巖(TTG巖)，分布于表殼巖的周邊。變質(zhì)巖區(qū)斷裂構(gòu)造經(jīng)歷了多次韌性—韌脆性—脆性的變形過程，斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，褶皺構(gòu)造主要三期。變質(zhì)鐵礦主要礦體呈似層狀，礦石主要為磁鐵石英巖。對北京市沉積變質(zhì)鐵礦資源特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，進(jìn)而對找礦方向進(jìn)行研究，找礦重點(diǎn)地區(qū)為變質(zhì)巖區(qū)，對以后的工作具有十分重要的指導(dǎo)意義。

太古宙；變質(zhì)巖；變質(zhì)鐵礦；找礦方向

1 北京市鐵礦資源概況

截至2009年12月31日，北京市鐵礦區(qū)共46個，其中大型2個，中型20個，小型24個，累計查明資源儲量10.8億t。

按行政劃分，鐵礦資源儲量主要分布在密云縣太古代變質(zhì)巖區(qū)，累計查明資源儲量占全市總量的92.64%，其次是懷柔區(qū)4.11%，延慶縣2.75%，門頭溝區(qū)和昌平區(qū)各不到0.3%。

累計查明資源儲量礦石類型主要為磁鐵礦石，其占總量的96.73%，約10.5億t；赤鐵礦石僅占2.71%，釩鈦磁鐵礦石、與鋅伴生的鋅鐵礦所占比例較低。

鐵礦成因類型多樣，包括沉積變質(zhì)型、沉積型、巖漿型及矽卡巖型。以沉積變質(zhì)型為主,共36個礦區(qū)，主要分布在密懷變質(zhì)巖區(qū)10.4億t，占北京市累計查明資源儲量總量的96.04%；沉積型礦區(qū)共4個，占總量的2.98%，延慶、密云各兩個礦區(qū)；矽卡巖型鐵礦共4個，懷柔區(qū)2個，門頭溝區(qū)、延慶縣各1個，均為小型；巖漿型鐵礦區(qū)共2個，昌平區(qū)、懷柔區(qū)各1個，均為小型[1-2]。

2 北京市沉積變質(zhì)型鐵礦成礦地質(zhì)環(huán)境

2.1成礦圍巖變質(zhì)巖

1)密云群變質(zhì)巖(表殼巖)

根據(jù)最新研究成果，成礦圍巖主體是密云群(北京地區(qū)唯一的變質(zhì)巖石地層單位)，主要為斜長角閃巖、斜長輝石巖、變粒巖、磁鐵石英巖。分布在密云東北部的沙廠、大漕、陽坡地、兵馬營、馮家峪、放馬峪等地，懷柔北部的琉璃廟—馬圈子一帶，分布面積較小。呈層狀構(gòu)造，見多層基性巖與磁鐵石英巖互層，成規(guī)模不等的透鏡狀、似層狀分布于英云閃長質(zhì)片麻巖中。從已有的資料看寬度可達(dá)幾公里，延伸可達(dá)1 000 m以上?？傮w走向北東向，傾角一般20(°)～80(°)，變化較大，傾向多為北西，少部分地區(qū)北東傾。巖石成分復(fù)雜具多期變形的特點(diǎn)，前人成果認(rèn)為皆屬麻粒巖相變質(zhì)巖。形成年代32～36億年，屬古太古宙變質(zhì)巖。

2)沙廠英云閃長質(zhì)片麻巖(TTG巖)

主體巖性片麻巖，分布于密云及懷柔北部，分布面積廣泛，達(dá)到1 100 km2。片麻巖分布于表殼巖的周邊，含有較多的表殼巖包體，包體規(guī)模大小不一，在表殼巖包體中出現(xiàn)鐵礦體，英云閃長質(zhì)片麻巖中表殼巖含量一般15%，局部地區(qū)30%～50%。表殼巖中的鐵礦與片麻巖界線明顯，其他的表殼巖如變粒巖、基性巖與沙廠英云閃長質(zhì)片麻巖多過渡接觸。片麻巖巖石呈條帶狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造，其產(chǎn)狀與表殼巖平行。

巖石成分復(fù)雜具多期變形的特點(diǎn)，巖石主體屬麻粒巖相變質(zhì)巖，局部地區(qū)退變質(zhì)作用明顯為角閃巖相如密云馮家峪地區(qū)、懷柔四合堂地區(qū)等。形成年代28～32億年，屬中太古宙變質(zhì)巖。

2.2構(gòu)造

包括褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造。

1)斷裂構(gòu)造

本區(qū)經(jīng)歷了多次韌性—韌脆性—脆性的變形過程，斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，不同時代的地質(zhì)事件中都有斷裂伴生，多期活動、多組方位。變質(zhì)巖中規(guī)模較大，對地層構(gòu)造地質(zhì)體有控制作用的大型古斷裂有4條：北東向近平行的半城子斷裂、石城斷裂、崎峰茶斷裂，以及沙廠地區(qū)近東西向火郎峪古斷裂。斷裂帶主體由片巖、糜棱巖和碎裂巖組成，各斷裂帶早期壓扭性韌性活動，晚期過渡到以張性為主的脆性活動[3]。

2)褶皺構(gòu)造

變質(zhì)巖區(qū)褶皺構(gòu)造發(fā)育，褶皺構(gòu)造主要分3期。

第Ⅰ期在古太古宙32～36億年，伴隨早期麻粒巖相變質(zhì)巖變形變質(zhì)形成，是一期強(qiáng)烈的透入性變形，褶皺規(guī)模小(中小型)、不對稱、倒轉(zhuǎn)、緊閉形態(tài)復(fù)雜，受后期變形影響多為層間褶皺，與主體片麻理方向斜交急變、斷層接觸或過渡。褶皺軸面彎曲平行片麻理。

第Ⅱ期為一次透入性變形，形成時代應(yīng)為沙廠英云閃長質(zhì)片麻巖侵入及麻粒巖相變質(zhì)期，該期變形控制著變質(zhì)巖層、變質(zhì)鐵礦的形態(tài)與空間分布。該期褶皺規(guī)模較大，多數(shù)為復(fù)式同斜褶皺，相對較寬緩，樞紐總體方向北東—北北東，與片麻理方向平行，樞紐傾伏向，沙廠地區(qū)南傾傾角20(°)。其他地區(qū)北東傾，傾角一般10(°)～20(°)，如大漕、兵馬營。局部地區(qū)受巖體或斷裂構(gòu)造影響有變化較陡如東莊地區(qū)。大多數(shù)鐵礦由該期褶皺控制，轉(zhuǎn)折端處礦體有富集(沙廠)。

第Ⅲ期褶皺，前人研究成果，進(jìn)入元古宙后，本區(qū)普遍處于抬升剝蝕階段，使本區(qū)發(fā)育了大范圍的隆曲褶皺，軸跡為南北向，寬緩的開闊褶皺，使Ⅱ期褶皺樞紐波狀起伏。筆者經(jīng)過研究鐵礦成果認(rèn)為，第Ⅲ期褶皺不明顯，僅局部地區(qū)使第Ⅱ期褶皺樞紐具波狀起伏。

2.3混合巖化

僅介紹區(qū)域混合巖化規(guī)模較大的，是變質(zhì)作用的產(chǎn)物，是部分變質(zhì)巖就地熔融和就地成巖的產(chǎn)物，變質(zhì)程度弱于圍巖。第Ⅰ期形成于沙廠英云閃長質(zhì)片麻巖形成期的晚期，呈條帶狀分布于密云群及沙廠英云閃長質(zhì)片麻巖中，以酸性的斜長石、石英為主。第Ⅱ期以鉀質(zhì)交代為主形成鉀質(zhì)花崗混合巖及條帶形成環(huán)境應(yīng)為角閃巖相變質(zhì)環(huán)境。

2.4巖漿巖

變質(zhì)巖區(qū)域以及周邊地區(qū)巖漿巖發(fā)育，以酸性為主，規(guī)模較大有云蒙山巖體、四干頂巖體、柏岔山、沙廠環(huán)斑花崗巖等，除沙廠環(huán)斑花崗巖形成元古宙外，其他為燕山期侵入巖。與巖體接觸地帶的變質(zhì)多處混染作用明顯，但寬度一般不是很大。

懷柔西北部，崎峰茶斷裂的西北部(上盤)琉璃廟—馬圈字一帶區(qū)域，變質(zhì)巖與正長巖交替分布，混染作用明顯，巖漿巖在變質(zhì)巖中呈脈狀、團(tuán)塊狀，規(guī)模不等，破壞了變質(zhì)巖包括鐵礦體的分布，并伴有黃鐵礦、褐鐵礦等礦化，降低了鐵礦體的質(zhì)量，如馬圈子鐵礦，巖漿巖混染面積達(dá)到了幾十平方公里以上。

3 沉積變質(zhì)鐵礦

北京市沉積變質(zhì)型鐵礦共36個礦區(qū)，大型2處。如上所述，他們集中賦存于密云群和沙廠英云閃長質(zhì)片麻巖中(圖1)。主要礦體呈似層狀，部分扁豆?fàn)?、透鏡狀，長度一般100～1 400 m，最長馮家峪達(dá)3 900 m，控制礦體最大延伸達(dá)到910 m。鉆孔控制垂深達(dá)到725 m(桑園)，向深部主礦體仍未尖滅。礦體厚度一般2～16 m，最厚沙廠向斜轉(zhuǎn)折端115 m。礦體產(chǎn)狀與圍巖平行，一般北西傾300(°)～350(°)，傾角30(°)～85(°)，少部分地區(qū)東南傾13(°)～150(°)，傾角20(°)～50(°)。

麻粒巖相、角閃巖相變質(zhì)鐵礦都有，沙廠地區(qū)、大漕地區(qū)麻粒巖相較多，馮家峪—四合堂地區(qū)角閃巖相變質(zhì)鐵礦較多，鐵礦體混合巖化一般較弱。

礦石礦物主要為磁鐵礦，并伴有微量黃鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦。脈石礦物以石英為主，其次有輝石、石榴石、黑云母、綠泥石、普通角閃石、磷灰石及少量的斜長石等[4]。

礦石結(jié)構(gòu)主要為鑲嵌粒狀變晶結(jié)構(gòu)、柱粒變晶結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要為片麻狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、條痕狀構(gòu)造和致密塊狀構(gòu)造等。

鐵礦床主要有益元素鐵，礦石全鐵品位一般26.43%～33.11%。伴生有益元素Mn、Ti、Cr、W、Ni、V及有害元素As、Cu、Pb、Sn、Zn含量都很低。礦石有害元素S、P平均含量比較低。礦石類型主要為磁鐵石英巖少量磁鐵片麻巖，屬于易選礦石[5]。

4 資源開發(fā)利用

北京市允許開采的礦種較少，至目前僅保留了34個礦山，主要開采礦種為鐵礦、煤礦和水泥用灰?guī)r礦等，截至2016年減至6家鐵礦山，全市鐵礦開發(fā)利用主要集中在密云縣5家，懷柔區(qū)1家，屬國有控股企業(yè)密云冶金礦山公司管轄。北京市鐵礦選礦回收率79.48%～88.16%，采礦回采率80%以上，產(chǎn)品為鐵礦精粉。年采鐵礦石近500萬t，生產(chǎn)鐵精粉近240萬t(含綜合回收的精礦)，年產(chǎn)值16億元以上。

廢石的利用：北京市部分鐵礦已經(jīng)在綜合利用廢石，堅固的廢石可生產(chǎn)機(jī)碎石作為砂石料用，廢石含少量的磁鐵礦及碎礦石(采礦混入)，可二次回收。

尾礦：個別鐵礦對尾礦進(jìn)行磁選，獲得部分鐵精粉，之后分選尾礦，粗顆粒的尾砂可用于建筑用砂，細(xì)顆粒的尾砂加入適量粘土等可制磚。

5 找礦方向分析

在已查明資源儲量的基礎(chǔ)上，遵循就礦找礦和綜合找礦等原則，重點(diǎn)地區(qū)為密、懷太古宙變質(zhì)巖地區(qū)。一是對有磁異常和未評價的已知礦點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行評價；二是開展已知礦點(diǎn)的深部探礦，擴(kuò)大遠(yuǎn)景儲量。

加強(qiáng)對混合巖化、沙廠云英閃長巖與密云群變質(zhì)巖關(guān)系的研究。前人觀點(diǎn)認(rèn)為密云群成殘體狀賦存于沙廠云英閃長巖中，第一期混合巖化發(fā)生在沙廠云英閃長巖的晚期，規(guī)模小。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為混合巖化發(fā)生在沙廠云英閃長巖的形成期，深部花崗巖在入侵過程過與密云群巖石發(fā)生混染(那時地殼較薄)再變質(zhì)分異形成，其中的巖石中淺色混合質(zhì)成分(混合巖化條帶等)與密云群沉積變質(zhì)巖共同組成沙廠云英閃長巖，第一期混合巖化強(qiáng)烈面積廣，但鐵礦混合巖化弱，這也能解釋鐵礦層延伸、延深較大原因。

[1] 北京市地質(zhì)工程設(shè)計院. 北京市礦產(chǎn)資源利用現(xiàn)狀調(diào)查報告[R]. 北京：[出版者不詳]， 2012.

[2] 鮑亦岡. 北京地質(zhì)百年研究[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2001.

[3] 北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局. 北京市區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 1991.

[4] 方同明, 孫永華, 劉鴻, 等. 北京地區(qū)太古宙變質(zhì)地層研究新進(jìn)展[J]. 中國地質(zhì), 2016, 43(3): 890-898.

[5] 金文山, 管愛蓮. 北京地區(qū)太古宙巖石同位素年齡及其意義[J]. 地質(zhì)調(diào)查與研究, 1999(3): 1-13.

AStudyonCharacteristicsandCrospectingDirectionofSedimentaryMetamorphicIronOreResourcesinBeijing

LI Huaiyong1, CHEN Xiangzhi2, MA Haiquan1, GE Changfeng1, FENG Fengqi3, ZHANG Haijun1

(1.BeijingGeologicalEngineeringDesignandResearchInstitute,Beijing101500,China; 2.BeijingMineralResourcesReserveEvaluationCenter,Beijing100195,China; 3.ThumbHoldingRefcoGroupLtd.,Beijing100022,China)

Beijing iron ore is a kind of sedimentary metamorphic type. Metallogenic rock is a Miyun group of ancient Archaean metamorphic rocks (supracrustal rocks), which was distributed in the area with dense. Two is in Pacific Zhousha plant of tonalitic gneisses (TTG rock). It is distributed in the surrounding supercrustal rocks. The fracture structure in metamorphic rock area has undergone many ductile, brittle and brittle deformation processes. The fracture structure is greatly developed. The fold structure is mainly composed of three stages. The main ore bodies of metamorphic iron ore are bedded, and the ore is mainly magnetite quartzite. In this paper, the characteristics of sedimentary metamorphic iron ore resources in Beijing are analyzed in detail. The prospecting direction is studied. Key prospecting area is metamorphic rock area, which has very important guiding significance for our future work.

Archean; Metamorphic rocks; Metamorphic iron ore; Prospecting direction

2017-08-17

李懷永(1963-)，男，北京平谷人，地質(zhì)高級工程師，研究方向：礦產(chǎn)勘查與地質(zhì)環(huán)境，手機(jī)：13910594310，E-mail：13910594310@163.com.

F426.1

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.05.020