北京市密云區(qū)沙廠鐵礦地質(zhì)特征

李懷永，葛長峰，馬海全，陳祥志，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)

1 工作區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)距密云縣城東16 km處,累計查明資源儲量約1.4億t，規(guī)模為大型。礦區(qū)大面積出露太古界宙密云群變質(zhì)巖(表殼巖)[1]。第四系松散沉積物多沿溝谷分布。

1.1 變質(zhì)巖

依變質(zhì)巖的巖性組合、混合巖化強度及含礦情況等因素，將其分為4個巖性層，地層厚度均為地表數(shù)據(jù)。詳細描述如下。

D層(Ar-d)：底部為斜長角閃巖、角閃巖、斜長角閃透輝巖(或斜長角閃透輝片麻巖)，上部為輝石斜長片麻巖，黑云輝石斜長片麻巖，多暗色夾層，中下部夾薄層鐵礦，厚度150 m(未見頂)。C層(Ar-c)：礦區(qū)中部向斜核部及兩側(cè)，底部為角閃斜長片麻巖(局部過渡為斜長角閃巖)厚度變化較大，中部以角閃輝石斜長片麻巖及輝石斜長片麻巖為主，夾鐵礦(主礦層)。鐵礦附近常見黑云斜長片麻巖，石榴黑云斜長片麻巖，巖性變化較大。上部以黑云輝石斜長片麻巖為主。本層為礦區(qū)的主要含礦層。夾橄欖巖、輝石巖、角閃巖等早期基性超基性巖體。厚度180～300 m，出露面積大。B層(Ar-b)：礦區(qū)東部、西部，黑云輝石斜長片麻巖及黑云斜長片麻巖夾輝石斜長片麻巖或以輝石斜長片麻巖為主(可相變?yōu)榻情W輝石斜長片麻巖)頂部夾薄層鐵礦。厚度180～230 m，出露面積較小。A層(Ar-a)：礦區(qū)東部，混合巖化角閃斜長片麻巖及角閃輝石斜長片麻巖等，夾少量斜長角閃巖，角閃巖透鏡體及條帶。厚度200 m(未見底)，出露面積小。層位未定(Ar-X)：礦區(qū)南部，僅見于礦區(qū)東南部的小廟溝斷層以南。巖性為角閃斜長片麻巖夾多量斜長角閃巖、角閃巖，出露面積較小。C層為礦區(qū)主礦層的賦存層位。主要分布于鐵山頭向斜兩翼及轉(zhuǎn)折端，平面上呈一向北突出的倒“V”字型，Ⅳ礦帶向斜的核部及兩翼亦由本層所組成，圖1。

1.2 構(gòu)造

1.2.1 褶皺構(gòu)造

1) 鐵山頭向斜

位于礦區(qū)中部，為區(qū)內(nèi)主要控制礦體的構(gòu)造，見圖2。向斜南北長約1 100 m，北端被斜長環(huán)斑花崗巖體破壞，南部被小廟溝斷層切斷。核部由Ar-d層組成。其中11線以北兩翼相向而傾，傾角較陡。11線以南東翼地表向東傾斜，深部轉(zhuǎn)向西傾，西翼則均勻向東傾。屬同斜褶曲，其軸面傾向西，傾角80(°)～83(°)。向斜樞紐總體南傾190(°)，波狀起伏，傾角一般28(°)～33(°)，局部變化在7(°)～57(°)之間[2]。

2) Ⅳ礦帶向斜

位于礦區(qū)西南部。褶皺軸向北西346(°)。兩翼相向而傾。其中Ⅳ1礦體為東翼，傾向西，傾角48(°)～60(°)；Ⅳ10等小礦體為西翼，傾向東，傾角45(°)～60(°)。向斜軸面近于直立，向斜轉(zhuǎn)折端也向南傾斜，傾角8(°)。

1 第四系；2 密云巖群地層序列及編號；3 康各莊奧長花崗巖單元；4 1號主礦體及地表編號；5 2號主礦體及地表編號；6 其他礦體及編號；7 花崗巖；8 輝石巖；9 蛇紋巖；10 花崗斑巖脈；11 閃長巖脈；12 微晶閃長巖脈；13 閃長玢巖脈；14 輝綠巖脈；15 細晶巖脈；16 偉晶巖脈；17 煌斑巖脈；18 斷層編號；19 平推斷層；20 逆斷層；21 實測及推測性質(zhì)不明斷層；22 糜棱巖帶；23 碎裂巖帶；24 石英脈/含鎢石英脈及編號；25 綠泥石化絹云母化蝕變帶；26 地層界線；27 地層產(chǎn)狀；28 倒轉(zhuǎn)地層產(chǎn)狀；29 礦體、侵入體及斷層產(chǎn)狀；30 本次補充勘探范圍

圖1沙廠鐵礦區(qū)地質(zhì)圖

圖2 沙廠鐵礦區(qū)構(gòu)造綱要示意

褶皺構(gòu)造主要3期：第1期應(yīng)為古太古宙密云群表殼巖變質(zhì)巖形成期[3]，是一期強烈的透入性變形，褶皺規(guī)模小、不對稱、形態(tài)復雜，受后期變形影響多為層間褶皺，褶皺軸面彎曲平行片麻理，樞紐(B1)彎曲，見圖3。第2期為一次透入性變形，形成時期應(yīng)為中太古宙沙廠英云閃長質(zhì)片麻巖變質(zhì)期，為主期褶皺，規(guī)模較大，相對較寬緩，控制著礦體的空間分布。第3期為褶皺，進入元古宇后，本區(qū)普遍處于抬升剝蝕階段，使二期褶皺樞紐波狀起伏，形成寬緩的開闊褶皺。

B1 第1期褶皺軸線；B2 第2期褶皺軸線圖3 沙廠鐵礦區(qū)6、7、8勘探線剖面間礦體兩期褶皺示意

1.2.2 斷裂構(gòu)造

本區(qū)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，規(guī)模最大者為小廟溝斷層，規(guī)模大小不等的斷層遍布全區(qū)。

小廟溝斷層呈北東東向橫貫礦區(qū)南部，總走向為北東76(°)，傾向南北搖擺不定，傾角85(°)左右，并有一系列伴生斷裂。北盤礦體至斷層全部終斷，南盤未見礦體出露。是一個右行剪切逆斷層。礦區(qū)中部，鐵山頭向斜6～9勘探線間，一系列以扭性為主的斷層作北東東向展布，斷裂一般是剪切斷層，礦區(qū)北部即9線以北地段，斷層系統(tǒng)較為復雜有北東東向及北北西向“X”形剪切斷裂、弧形剪切斷層，斷層規(guī)模一般小于400 m。一般錯距3～37 m。

巖漿巖：本區(qū)巖漿巖較為發(fā)育，沙廠斜長環(huán)斑花崗巖侵入礦區(qū)北部，縱橫交錯的多種脈巖遍布全區(qū)。規(guī)模較大的有中元古代斜長環(huán)斑花崗巖。

1.3 變質(zhì)作用

本區(qū)變質(zhì)作用大致可劃分以下階段。

1)區(qū)域變質(zhì)早期階段

形成于遷西期，為密云群表殼巖，主體巖相為麻粒巖相，次之為角閃巖相。麻粒巖相礦物組合有：紫蘇輝石—角閃石—斜長石組合，紫蘇輝石—斜長石組合，石榴—輝石—角閃石—斜長石組合，輝石—磁鐵—石英組合。角閃巖相礦物組合有：黑云母—斜長石組合，石榴—黑云—斜長石組合，斜長石—角閃巖組合。

2)區(qū)域混合巖化階段

區(qū)域有順層鈉質(zhì)交代及兩期鉀質(zhì)交代，分布皆較廣泛。區(qū)域變質(zhì)晚階段形成順層鈉質(zhì)注入交代，主要形成條帶狀及條痕狀混合巖及混合巖。順層鉀質(zhì)注入形成脈體，斜交層理者為分枝狀，二者有明顯的穿插關(guān)系。

2 礦床特征

區(qū)內(nèi)構(gòu)成一定規(guī)模的礦體僅14條。礦區(qū)主要礦體，空間分布上由南向北相對集中，由東向西組成不同的四個礦帶。

Ⅰ礦帶：賦存于B層中，主要由Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3礦體組成，礦帶全長500 m，一般厚度1～2 m。Ⅱ礦帶：主要由Ⅱ1、Ⅱ2礦體及南部的Ⅱ13礦體組成，全長1 051 m。Ⅲ礦帶：主要由Ⅲ1、Ⅲ2礦體組成，全長1 530 m。Ⅳ礦帶：主要由Ⅳ1、Ⅳ10、Ⅳ4礦體組成，長度大于500 m。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ礦帶均賦存于C層中，各礦帶礦體的排列在平面組合成“W”字型。其中Ⅱ、Ⅲ礦帶規(guī)模較大，主要礦體Ⅱ1、Ⅱ2分別與Ⅲ1、Ⅲ2礦體深部互相連接，分別稱為1、2號礦體。礦體分南北中三段，因兩翼被拉薄，中段礦體多隱伏于地下。Ⅳ礦帶的Ⅳ1與Ⅳ10組成Ⅳ礦帶向斜的東西兩翼，深部互相連接，相當于鐵山頭向斜的第2主礦層。D層中Ⅲ3為鐵山頭向斜1號礦體上部的規(guī)模較大的礦體。礦體與圍巖界線一般比較清楚，局部有過渡現(xiàn)象。礦體與圍巖片理方向近于一致，有時也可見成銳角局部直角相交的情況，礦體多呈似層狀、透鏡狀及扁豆狀產(chǎn)出，沿走向、傾向均有分支復合、膨脹狹縮現(xiàn)象。

3 礦體特征

3.1 鐵山頭向斜1號礦體

礦體出露長800 m，控制礦體最大延深470 m。礦體厚度最薄1 m，最厚75 m。礦體的空間形態(tài)受向斜控制。地表東翼為Ⅱ1，北段出露長度108 m，南部出露長度186 m。中段礦體隱伏在100 m高程上。西翼出露Ⅲ1，礦體北段出露長400 m。南段出露長360 m。核部礦體厚度較大，可達50 m，向兩翼頂部過渡逐漸變薄，或隱伏地表之下。礦體形狀比較復雜，分枝復合，膨脹狹縮現(xiàn)象，礦體中有夾石出現(xiàn)。各剖面礦體位于向斜核底高程由北向南逐漸降低，1號礦體向斜總傾伏角28(°)。傾伏角變化范圍在20(°)～41(°)之間。

3.2 鐵山頭向斜2號礦體

礦體全長880 m，5線控制礦體最大延深700 m。東翼地表出露為Ⅱ2礦體，北部出露長度300 m，最大厚度48 m；南部出露長度為281 m，最大厚度25 m。西翼地表出露比較連續(xù)，編號為Ⅲ2礦體，長度740 m，最大厚度51 m。礦體在平面上為倒“V”字型，剖面上則表現(xiàn)為“U”字型。由核部向兩翼礦體變薄，最大厚度可達115 m。局部出現(xiàn)無礦地段。整個礦體分枝復合頻繁，小褶皺的出現(xiàn)部位也會使礦體局部膨大。2號礦體與1號礦體均受轉(zhuǎn)折段向南傾斜的向斜構(gòu)造的控制。各剖面礦體位于向斜核底高程由北向南逐漸降低，2號礦體向斜總傾伏角33(°)左右，變化范圍在7(°)～57(°)的較大區(qū)間，見圖3。2號礦體核底也是階梯狀向南傾斜，與1號礦體并不完全協(xié)調(diào)。

3.3 Ⅳ礦帶向斜第二層礦體

此礦體受Ⅳ礦帶向斜褶皺構(gòu)造的控制。地表出露長341 m，呈北西346(°)方向展布。與鐵山頭向斜的含礦層位對比，此層礦體相當于第二主礦層，主要由11條礦體組成，其中8條盲礦體，礦體規(guī)模相對較小，長60～410 m，厚1～41 m，控制礦體最大斜深510 m。北部地表未見有轉(zhuǎn)折端。向斜轉(zhuǎn)折端也向南傾斜，傾角8(°)。

4 礦石質(zhì)量

礦體的礦石礦物主要為磁鐵礦，其次有赤鐵礦等。磁鐵礦呈自形晶。粒度一般0.1～4.5 mm。脈石礦物為石英，其次有斜長石、普通角閃石等。它形粒狀鑲嵌—花崗變晶結(jié)構(gòu)。條帶狀、片麻狀、塊狀構(gòu)造。磁鐵礦除鐵以外，尚含有鈷、鎳等元素，含量均為0.01%～0.001%。全鐵含量最高48.72%，一般32%左右，含量比較穩(wěn)定。為原生礦石。(CaO+MgO)/(Al2O3+SiO2)為0.08%～0.112%，說明屬于酸性礦石。有害組分中硫平均0.077%。磷平均為0.099%，其他元素等含量較低。

礦石類型主要為磁鐵石英巖型，其次為磁鐵片麻巖型。劃分為麻粒巖相及角閃巖相。其中麻粒巖相典型礦石為輝石磁鐵石英巖，少量含石榴子石。角閃巖相典型礦石為角閃磁鐵石英巖，內(nèi)有一數(shù)量的黑云母、綠泥磁鐵石英巖。磁鐵石英巖中的混合巖化現(xiàn)象。

5 結(jié) 論

沙廠地區(qū)地質(zhì)勘查工作程度較高，在地表難以新發(fā)現(xiàn)鐵礦體，建議下一步找礦工作從以下幾點入手：一是收集前人資料加強綜合整理、綜合研究，不但研究已探明礦床的礦化富集規(guī)律，亦要研究面上的資料，尤其研究物探資料與礦化的關(guān)系，重新解釋物探異常，建立成礦模型，預(yù)測資源分布。二是研究已知礦床深部礦體賦存規(guī)律，尤其向斜轉(zhuǎn)折端深部，可能存在盲礦體，這需要今后鉆探工作去驗證。三是利用物探資料，結(jié)合成礦地質(zhì)環(huán)境，包括對成礦圍巖的研究、小廟溝斷裂性質(zhì)的研究，尋找斷裂南部向斜控制的礦體。