邗邢西石門鐵礦床地質特征及成因

王俊，王乾，伍翔，祝樂江

（成都理工大學地球科學學院， 四川成都 610059）

1 區(qū)域地質背景

研究區(qū)域位于太行山脈的南段，大地構造主要位于武安陷落區(qū)。西邊是西柏峪深大斷裂，東邊是大興安嶺—太行山深大斷裂，與華北陷落區(qū)相接［1］。

1.1 地層

區(qū)域內第四系分布較為廣泛，基巖露頭較差，僅在西北和東南部見零星出露。剩余地方均被堆積物所覆掩。該區(qū)域主要由以下地層組成：

（1）寒武系地層大部分位于武安，涉縣地區(qū)的岳莊、高莊地區(qū)，于東北向分布。

（2）奧陶系地層主要在武安盆地西部山區(qū)產出。

（3）二疊系地層很難見到僅在東南部有零星分布。

（4）白堊系地層大部分位于永年和武安兩縣交界的婁里村一帶。

（5）第四系地層大多分布于該地區(qū)的東部盆地以及西部河谷、丘陵等地區(qū)。

1.2 構造

通過收集大量有關該區(qū)域地層沉積建造、構造運動、礦床特征及成礦地質年代等各方面的資料進行詳細的分析研究，得出該區(qū)域的地質運動大體上可以劃分為三個主要的構造時期。首先是前長城紀構造期，該時期的構造運動主要為褶皺造山運動，伴有少量的斷裂構造產生，在此期間巖漿活動頻繁出現，區(qū)域變質以及混合巖化作用廣泛發(fā)育，前長城系的地層由于強烈的變質和褶皺作用從而產生結晶基底。資料顯示自元古代中期開始一直到二疊紀為止，期間共出現三次比較明顯的沉積間斷，這體現了這一段時期在該地區(qū)曾有過明顯的多次的地殼升降運動，從而產生在地表近東西向、北東向的明顯的隆升帶和陷落帶。其次在燕山運動期間大致構成了該區(qū)域的構造形態(tài)，這期間主要是以斷裂構造為主，褶皺構造次之，與此同時該時期曾出現大規(guī)模的巖漿侵入運動以及頻繁的火山噴發(fā)現象，該地區(qū)的主要礦產大多是在燕山運動時期形成的。喜山期構造活動在該地區(qū)趨于平緩，大致延續(xù)了先期構造，僅在個別區(qū)域存在少量火山噴發(fā)現象［1］。

1.3 巖漿巖

前人對邗邢地區(qū)巖漿巖時代的巖體地質特征和巖石地球化學特征進行了大量研究。經過對以往資料的研究，發(fā)現大部分巖體的同位素年齡在180～90 Ma之間，屬于燕山期的侵入巖。

2 礦區(qū)地質特征

西石門鐵礦床位于武安斷陷構造帶西北的礦山村鐵礦的正北方向，礦床往西是鎖會一、二號鐵礦體，往南是礦山鐵礦，往東緊鄰王窯鐵礦。區(qū)域內地層出露較差，巖漿巖將礦區(qū)周圍基本覆蓋［2］。有關該礦區(qū)的詳細地質情況可見圖1。

2.1 礦區(qū)構造

研究區(qū)的大部分地質構造都是由復雜褶皺的褶皺、高角度斷層和次級褶皺構造組成，見圖1。擠出區(qū)主要由三個扭轉斷層、五個大褶皺和一組二次褶皺組成。斷裂構造分布在擠壓帶兩側，另外，研究區(qū)礦體的構造主要是巖漿侵入巖與灰?guī)r之間的接觸帶構造［3］。

圖1 西石門礦區(qū)地質圖

2.2 礦區(qū)巖漿巖

火成巖是研究區(qū)巖體的重要組成部分，大部分是屬于中性閃長巖類，是該區(qū)鐵礦的最主要成礦母巖［4］。該地區(qū)巖漿巖的特征概況在下方列出：①閃長巖在礦區(qū)周圍廣泛發(fā)育和出露。東西向接觸帶均向東及南東傾斜，見圖1,閃長巖頂部凹凸不平。②礦區(qū)東北部的底部閃長巖隆起呈NE型剪刀狀，上部為火成巖，第三段中段為“八”型，上不和下部的閃長巖都集中在剪刀和叉子的南部，礦區(qū)中部和南部的上、下兩層閃長巖也是NE剪刀形，并整合到礦區(qū)南部。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

研究區(qū)的鐵礦床是一個較為隱蔽的大規(guī)模礦體。主礦體大多分布在閃長巖和二長巖與中奧陶世灰?guī)r接觸帶中?；?guī)r大部分賦存在礦體頂板，礦體底板大部分是透輝石板巖或硅質閃長巖。礦體形態(tài)較為簡單，在空間上主要是因為有上伏地層褶皺構造的影響，導致主礦體在外觀上主要是以背斜形態(tài)產出，礦體的西翼略微隆起，向北東方向延伸，而礦體的西北翼傾伏較短，核部逐漸變厚。該礦體中間部份受圍巖的作用力，順著巖層走向方向起伏不定。自礦體的中偏北部位起因收到強力風化作用導致礦體的背斜軸部基本被破壞，僅有下部的少許巖漿巖出露于地表，從而使礦體在整體上呈“八字型”分布于東西兩側，東側礦體自中部開始出現尖滅。西側礦體向南過渡為背斜狀，和中部、南部的礦體連接到一起，見圖2。

圖2 研究區(qū)礦體平面垂直投影圖

3.2 礦石特征

礦石的結構大多為半自形、它形粒狀結構，剩下的多為交代殘余結構。礦石的構造相對較為單一，大部分呈現塊狀以及條帶狀構造。

礦體的礦石礦物是以磁鐵礦為主的，并有小部分赤鐵礦組成，稀有礦物包括鏡鐵礦和褐鐵礦，同時產生的金屬硫化物大多是黃鐵礦，其次是黃銅礦，稀有礦物包括斑銅礦、磁黃鐵礦、銅藍等。脈石礦物大多是透輝石、方解石、綠泥石等。

3.3 圍巖蝕變特征

研究區(qū)鐵礦床周圍巖層蝕變現象比較顯著，常發(fā)生在碳酸鹽巖接觸帶附近和礦體附近的巖體附近。從圍巖到巖體內部，可分為大理石化碳酸鹽巖帶、磁鐵礦帶、矽卡巖帶、鈉長石巖帶以及鈉長石化巖帶共五個主要的蝕變帶，見圖3。以上所列的五個不同的蝕變帶在其垂直方向上大量重復出現，成礦巖體長期鈉化現象十分普遍，為西石門礦區(qū)圍巖蝕變的重要標志。

通過對礦區(qū)內蝕變礦物有關交代作用的研究表明，西石門礦區(qū)圍巖蝕變過程總體上應該先經歷了堿質交代作用階段，然后是矽卡巖化階段，最后為熱液蝕變階段。

圖3 西石門鐵礦床圍巖蝕變分帶簡圖

4 控礦因素

4.1 構造因素

巖漿侵入后與該地區(qū)石灰?guī)r大規(guī)模接觸，成為接觸和交代的必要條件。巖漿順層侵入接觸帶后，接觸帶的構造包括由上拱形成的背斜構造、夾層滑動擠壓構造和塌陷構造，由此產生的構造為成礦熱液流體的遷移提供了一條途徑，也為成礦物質的沉淀富集提供了空間。在控礦礦石結構中占有非常重要的地位。

4.2 圍巖因素

中奧陶統磁縣組碳酸鹽巖是西石門礦區(qū)形成的鐵礦體主要圍巖。從下而上，它逐漸變?yōu)榉浇馐?，白云質灰?guī)r被稱為其主要巖性，其次是灰質白云巖。它們均屬于鈣鎂碳酸鹽巖。通過對研究區(qū)和白澗地區(qū)石灰?guī)r的化學組成比較表明，磁縣組化學組成對成礦并無重要影響。此外，通過對各種信息的研究分析可以發(fā)現，該地區(qū)地層含有多個膏鹽層，當巖漿侵入時，使巖漿中的氟離子氯離子等揮發(fā)物質的含量增多，從而為礦化創(chuàng)造了條件，有利于成礦物質的遷移和萃取。

5 礦床成因分析

西石門礦區(qū)成礦作用發(fā)生時，侵入閃長巖向上隆起，然后在侵入體背斜的接觸帶或部分接觸帶向上抬升。在與磁縣組的碳酸鹽巖接觸帶附近形成一個較大的層狀礦體［5］。礦體的形態(tài)在很大程度上受到接觸帶構造的影響，同時也是控制成礦的主要因素，這種接觸形態(tài)是矽卡巖礦床中十分典型的控制成礦接觸構造樣式。

通過對該區(qū)域產出巖石的研究發(fā)現，在礦區(qū)中產出有許多矽卡巖或具有矽卡巖化特征的其他巖石，這些巖石的發(fā)現足以證明該礦床的形成過程中確實存在明顯的接觸交代作用。矽卡巖型礦床主要以兩種類型產出，即為鈣矽卡巖型礦床和鎂矽卡巖型礦床。但是經過研究發(fā)現西石門鐵礦并不完全屬于鈣矽卡巖型礦床，其原因是礦床周圍巖體中含有富鎂礦物而形成的，因此可以認為西石門鐵礦應該是介于兩者之間的過渡型。該地區(qū)的礦石有帶狀、塊狀等多種類型，交代作用廣泛。充填和交代形成的主要礦物為金云母，磁鐵礦，蛇紋石等。以上特征來看西石門鐵礦主要是由于接觸交代礦化作用形成的［6］。

6 結論

通過研究西石門鐵礦的成礦地質特征、成礦條件、以及礦床成因，得出強烈的燕山期巖漿活動以及區(qū)域內斷裂構造發(fā)育是礦區(qū)鐵礦形成最主要的構造環(huán)境。該礦床的主要成礦圍巖是中奧陶統磁縣組的碳酸鹽巖，且該區(qū)域碳酸巖鹽蝕變發(fā)育并具有明顯的蝕變分帶現象，西石門鐵礦主要是由于接觸交代礦化作用形成的。

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