豫北金斗山磁鐵礦礦床地質(zhì)特征及成因分析

劉凌之，趙琳穎，張婷婷，曾云鵬

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院， 河南鄭州 450001）

金斗山磁鐵礦位于濟(jì)源-沁陽鞍山式鐵礦［1-2］、鐵山河式鐵礦成礦帶西段［3］，區(qū)域內(nèi)已發(fā)現(xiàn)三類成因類型的鐵礦床，鐵山河、東西山等熱液型鐵礦床，蓮東、三佛宮、行口等沉積變質(zhì)型鐵礦床，賦存于石炭系上統(tǒng)本溪組底部的沉積型鐵礦。金斗山磁鐵礦為區(qū)內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的鐵礦床，本文以其為研究對(duì)象，歸納總結(jié)了礦床地質(zhì)特征、礦體特征、礦石特征等，并對(duì)其礦床成因進(jìn)行初步探討，為進(jìn)一步的勘查工作提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

金斗山磁鐵礦大地構(gòu)造位置位于華北地臺(tái)山西臺(tái)隆南緣，太行山拱斷束東部，區(qū)域上出露地層具明顯地臺(tái)式基底和蓋層的二元結(jié)構(gòu)，基底巖系為新太古界登封巖群、古元古界銀魚溝群；蓋層巖系出露較齊全，自下而上有中元古界汝陽群、寒武系、奧陶系、二疊系、三疊系、侏羅系、古近系、新近系及第四系［4］。

區(qū)內(nèi)褶皺及斷裂較為發(fā)育，且東西部有明顯差異。西部為北西西向斷裂褶皺帶，顯示五臺(tái)期以來多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的總和。東部以正斷層為主，顯示出燕山期以來的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征。

圖1 金斗山磁鐵礦區(qū)地質(zhì)及構(gòu)造略圖

2 礦床地質(zhì)特征

金斗山磁鐵礦地層歸屬華北地層區(qū)山西分區(qū)太行小區(qū)，出露地層以古生界寒武系為主，次為新太古界登封巖群、中元古界汝陽群及第四系。新太古界登封巖群在研究區(qū)西北部出露，巖性為混合片麻巖、混合花崗巖、角閃巖等；中元古界汝陽群云夢(mèng)山組主要于區(qū)內(nèi)西部出露，以紫紅色中-厚層石英砂巖、灰白色石英巖夾少量紫紅色頁巖為主；寒武系（∈）廣泛分布于研究區(qū)中東部，巖性為砂巖、泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、頁巖、白云巖等，其中，新太古界登封巖群為研究區(qū)的主要賦礦地層。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，五臺(tái)旋回-中條旋回構(gòu)成了本區(qū)的基底構(gòu)造格局，基底巖系表現(xiàn)為片麻巖穹隆，蓋層巖系以單斜巖層產(chǎn)出，斷層較發(fā)育。斷層按走向主要有東西向、北西向、北東向三組，見圖1，其中以東西向后鄭坪斷層（F1）規(guī)模最大，且大部分?jǐn)鄬泳哒龜鄬犹卣鳌?/p>

在新太古界地層上部有中酸性巖脈侵入（中酸性巖脈已變?yōu)榛◢徺|(zhì)片麻巖、混合片麻巖等）。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

金斗山磁鐵礦已發(fā)現(xiàn)礦體7層均為隱伏礦體見表1，主要賦存于新太古界登封巖群黑云角閃片巖和斜長角閃片巖中，其中K1、K3礦體規(guī)模較大，為研究區(qū)主礦體。礦體總體走向NWW-SEE，傾向225°，傾角4°～26°，長度362m～1705m，斜深132m～832m，埋藏深度332m～794.51m。礦體多呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，在走向上礦體自西向東有膨大、收縮特點(diǎn)，局部?jī)A角在傾斜方向有由陡變緩的變化趨勢(shì)，見圖2、圖3。單礦體厚度1.03m～6.84m，厚度變化系數(shù)77%～86%，屬厚度較穩(wěn)定型礦體。鐵礦化較均勻，單工程mFe18.01%～28.26%，平均20.82%。

表1 礦區(qū)礦體特征表

圖2 鐵礦體走向變化圖

圖3 08號(hào)勘探線剖面示意圖

3.2 礦石特征

礦石的主要結(jié)構(gòu)為半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)。一般角閃石型礦石顆粒較細(xì)，粒度在0.1mm～0.3mm之間，而石英型礦石顆粒較粗，粒度在1.5mm～2.5mm，見圖4。礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造。

礦石中鐵礦物以磁鐵礦為主，次為黃鐵礦。脈石礦物主要有石英、黑云母、陽起石、角閃石、綠簾石等。條帶狀磁鐵礦與浸染狀磁鐵礦礦物組成和分布狀態(tài)略有差別，前者主要有陽起石、石英、綠簾石、磷灰石等，磁鐵礦呈粒狀、星散狀，結(jié)合體呈條帶狀、脈狀分布；后者主要有角閃石、石英、黑云母等，磁鐵礦呈半自形粒狀、浸染狀分布。

礦石的基本化學(xué)成份為Fe、SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、MnO、TiO2、K2O、NaO、P2O5等，成礦元素以Fe為主，伴生Co、Ni、S、P。

圖4 礦石結(jié)構(gòu)鏡下照片

4 地球物理特征

由物性測(cè)定結(jié)果看見表2，磁鐵礦石磁性強(qiáng)，圍巖為中弱磁性，因此利用磁法可以準(zhǔn)確的反映礦體在地表及深部的賦存特征。

表2 磁化率K值統(tǒng)計(jì)值

地面高精度磁測(cè)結(jié)果顯示，磁異常以正異常為主，呈近東西向展布，在研究區(qū)中西部有明顯濃集中心且高于東部，同時(shí)梯度變化顯示北陡南緩特點(diǎn)，表明磁性體向南傾斜，推測(cè)深度由西往東部逐漸加深。

綜合剖面賦礦層位呈現(xiàn)低阻特征，基本反應(yīng)了上覆蓋層分布，由聯(lián)合剖面可以看出蓋層厚度中西部較東部淺。本區(qū)斷層在EH4剖面上呈現(xiàn)出“低阻”異常特征，對(duì)應(yīng)磁測(cè)剖面△T化極高磁異常，說明高阻異常與磁異常是同源異常，推測(cè)為含鐵巖系綜合反應(yīng)。

5 礦床成因分析

金斗山磁鐵礦與蓮東鐵礦、三佛宮鐵礦及行口鐵礦同處于濟(jì)源-沁陽鞍山式鐵礦、鐵山河式鐵礦成礦帶內(nèi)，具有相似的成礦地質(zhì)背景和成礦物質(zhì)來源，推測(cè)金斗山磁鐵礦成因類型應(yīng)屬于火山沉積變質(zhì)鐵礦床［5］，其主要依據(jù)：

（1）鐵礦賦存于新太古界登封巖群綠泥片巖中，呈似層狀［6］，與圍巖產(chǎn)狀一致，受地層控制。

（2）礦石礦物以磁鐵礦為主，其次有黃鐵礦等；脈石礦物主要有黑云母、陽起石、角閃石、石英、綠簾石、長石、方解石和磷灰石等。礦石具它形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)；構(gòu)造以條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造為主。

（3）一般認(rèn)為SiO2/Al2O3比值小于10，為沉積變質(zhì)型鐵礦［7-9］，大于10，為火山沉積變質(zhì)型鐵礦，礦區(qū)平均比值11.57，根據(jù)上述比值判斷，研究區(qū)鐵礦類型為火山沉積變質(zhì)型鐵礦，可能與火山沉積作用有關(guān)；同時(shí)距研究區(qū)10km處的鄰區(qū)三佛宮同類型礦床原巖被恢復(fù)為火山沉積巖。

綜上所述，本區(qū)的鐵礦形成分為三個(gè)階段，含鐵的硅質(zhì)砂巖在早期火山噴發(fā)沉積階段已形成［10-13］，然后區(qū)域地質(zhì)變質(zhì)作用造成初始沉積的含鐵變質(zhì)砂巖中的鐵礦物進(jìn)一步富集形成貧鐵礦層。后期混合巖化作用進(jìn)一步將貧鐵礦層富集，滲透侵入或交代周邊圍巖，最終形成較富的磁鐵礦層，見圖5。

6 結(jié)論

圖5 金斗山磁鐵礦成礦模式示意圖

（1）研究區(qū)鐵礦體賦存于新太古界登封巖群變質(zhì)巖中，賦礦圍巖主要為角閃片巖和斜長角閃片巖。磁鐵礦呈不規(guī)則的層狀、似層狀產(chǎn)出，在走向上自西向東有膨大、收縮特點(diǎn)，單礦體厚度1.03m～6.84m，厚度變化系數(shù)為77%～86%；單工程mFe品位18.01%～28.26%，平均20.82%。礦石主要結(jié)構(gòu)為半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要有浸染狀、條帶狀構(gòu)造。

（2）地面高精度磁測(cè)和EH4結(jié)果顯示，研究區(qū)中西部有明顯高值區(qū)，同時(shí)梯度變化顯示北陡南緩特點(diǎn)，表明磁性體向南傾斜，推測(cè)深度由西往東部逐漸加深；區(qū)內(nèi)斷層在EH4剖面上呈現(xiàn)出“低阻”異常特征，對(duì)應(yīng)磁測(cè)剖面△T化極高磁異常，推測(cè)為含鐵巖系綜合反應(yīng)。

（3）結(jié)合礦體及其圍巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，認(rèn)為金斗山磁鐵礦礦床類型屬于火山沉積變質(zhì)型鐵礦。