安徽省霍邱縣劉寺鐵礦物質(zhì)組分及其賦存狀態(tài)研究

黃亮山，王 萍

安徽省霍邱縣劉寺鐵礦物質(zhì)組分及其賦存狀態(tài)研究

黃亮山，王 萍

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)，安徽 六安 237010）

通過(guò)對(duì)安徽霍邱縣劉寺鐵礦床系統(tǒng)取樣，利用偏光顯微鏡、人工重砂分析、電子探針?lè)治黾癤粉晶衍射分析等，對(duì)該礦床的礦石物質(zhì)組分（伴生有害和有益組分）、礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造（粒狀變晶結(jié)構(gòu)、條帶狀構(gòu)造等）、物相分析及賦存狀態(tài)進(jìn)行研究。確定了礦石中的有用組分為Fe，主要賦存在磁鐵礦中，少量存在于鏡鐵礦。

霍邱；劉寺鐵礦；礦物組分；賦存狀態(tài)；結(jié)構(gòu)構(gòu)造

華北陸塊是我國(guó)重要的鐵礦資源分布區(qū)、鐵礦石的主要開(kāi)采區(qū)，也是我國(guó)鋼鐵工業(yè)的重要分布區(qū)[1]?；羟耔F礦地處華北地臺(tái)南緣，安徽省霍邱縣轄區(qū)內(nèi)，有“華東第一大鐵礦”之稱(chēng)，由十幾個(gè)大中型礦床組成，分布比較集中,礦體埋藏位置深、品位低，屬典型的BIF型鐵礦。礦體均賦存于一套新太古代中高級(jí)變質(zhì)作用的含鐵建造中[2]，是一套低角閃巖相變質(zhì)巖系。由老至新劃分為花園組、吳集組和周集組。礦體主要呈似層狀與圍巖整合接觸，產(chǎn)狀一致，受地層層位控制明顯，屬于典型的層控礦床[3]。劉寺鐵礦處于霍邱鐵礦田中部，是霍邱鐵礦區(qū)內(nèi)一典型的沉積變質(zhì)型鐵礦[4]之一。含礦地層位于新太古界變質(zhì)巖系上部，礦體均賦存于新太古界霍邱群吳集組和周集組中[5]。礦體賦存部位為周集倒轉(zhuǎn)向斜的倒轉(zhuǎn)翼（西翼），總體走向35°，呈北東向展布。礦石中的含鐵礦物主要為磁鐵礦，次為鏡鐵礦。

1 礦石物質(zhì)組分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

1.1 礦石化學(xué)成分及賦存狀態(tài)

表1 多元素分析測(cè)試結(jié)果 ω(B)/10-2

據(jù)各類(lèi)礦石多元素化學(xué)分析結(jié)果（表1），對(duì)比《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)》中需選鐵礦石工業(yè)指標(biāo)：礦床礦體均已達(dá)到需選鐵礦石工業(yè)品位，除SiO2含量高，其它均低于有害雜質(zhì)指標(biāo)。伴生有益組分Co、Ni、Zn、Pb、Cu、Mo、Au、Ag、Sn、V2O5、TiO2、U等均未達(dá)可綜合利用指標(biāo)（表2、表3）。Fe為該礦床礦石中唯一有用組分，主要賦存于磁鐵礦中，少量存在于鏡鐵礦、赤鐵礦中；另有大量的Fe以硅酸鐵的形式存于脈石礦物如角閃石、鎂鐵閃石、鎂閃石、鐵閃石、陽(yáng)起石、綠泥石、黑云母、鐵鋁榴石、綠簾石、電氣石等礦物中；微量Fe以硫化鐵的形式分布于黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等金屬硫化物中。其它元素均未達(dá)到可綜合利用的伴生有益組分指標(biāo)，有害組分為SiO2、S、P等，SiO2一部分以石英存在于礦石中，另一部分存在于閃石類(lèi)礦物、綠泥石、黑云母、白云母、石榴石、綠簾石、電氣石等硅酸鹽礦物中，這些礦物經(jīng)選礦后易被剔除。S主要賦存于黃鐵礦中，微量賦存于黃銅礦、閃鋅礦等硫化物礦中，P主要賦存于磷灰石中，原礦石S、P含量均較低，低于有害組分允許值。

據(jù)長(zhǎng)沙礦冶研究院提供的鐵物相分析（表4）顯示，Ⅰ號(hào)礦體中磁鐵礦占全鐵的75.52%，硅酸鐵占全鐵的21.88%，其他類(lèi)型鐵僅占全鐵2.6%，與鏡下觀察結(jié)果基本吻合；Ⅱ號(hào)礦體中磁鐵礦占全鐵的45.2%，鏡鐵礦、赤鐵礦占全鐵49.98%，其他類(lèi)型鐵僅占4.82%，與鏡下鑒定結(jié)果也基本吻合。

表2 礦石微量多元素分析表 ω(B)/10-2

表3 礦石微量多元素分析表 ω(B)/10-6

綜合礦石的自然類(lèi)型、礦石構(gòu)造、主要有用鐵礦物含量等因素，從Ⅰ礦體中選取具代表性的光片6塊，Ⅱ號(hào)礦體中選取有代表性的光片8塊，利用線段法測(cè)量在顯微鏡下測(cè)量磁鐵礦、鏡鐵礦、赤鐵礦的體積百分含量。經(jīng)測(cè)量統(tǒng)計(jì)（表5），Ⅰ號(hào)礦體中磁鐵礦、赤鐵礦、鏡鐵礦含量分別是32.53%、0.04%、0.28%；Ⅱ號(hào)礦體磁鐵礦、赤鐵礦、鏡鐵礦含量分別是16.05%、1.06%、15.82%。

表4 鐵物相分析結(jié)果表 ω(B)/10-2

1.2 礦石礦物特征

1.2.1 礦石礦物組成

礦床礦石礦物組成較簡(jiǎn)單。確定劉寺鐵礦礦體共查明25種礦物，金屬礦物以磁鐵礦為主，鏡鐵礦、少量赤鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦，微量黃銅礦；脈石礦物以角閃石、鐵閃石、鎂閃石、鎂鐵閃石、黑云母、綠泥石、石英為主，其次綠簾石、方解石、陽(yáng)起石、石榴石、斜長(zhǎng)石、白云母，微量藍(lán)晶石、磷灰石、金紅石、電氣石、鋯石、絹云母。

表5 主要礦物體積含量表 ω(B)/10-2

礦石礦物中有用組分主要為磁鐵礦、鏡鐵礦，經(jīng)鏡下薄片鑒定見(jiàn)有少量赤鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦，微量黃銅礦伴生。

1.2.2 礦石礦物特征

磁鐵礦（Fe3O4）（圖1、圖2）：鐵黑色、半金屬光澤，中硬度，強(qiáng)磁性，硬度5.5~6，比重4.9~5.2；鏡下反射色灰色帶棕褐色，均質(zhì)性。礦物粒徑0.1~0.5mm，工藝粒徑集中在0.075~1.2mm。見(jiàn)兩期磁鐵礦，以早期磁鐵礦為主，偶見(jiàn)晚期。早期磁鐵礦多為半自形粒狀、半自形長(zhǎng)粒狀，少量自形粒狀、他形粒狀，長(zhǎng)粒狀定向分布。

圖1 磁鐵礦鏡下圖片

左圖：1磁鐵礦；2磁鐵礦；右圖：1；磁鐵礦；2鏡鐵礦；3赤鐵礦；4石英

赤鐵礦（Fe2O3）（圖1、圖2）：鐵黑至鋼灰色，金屬光澤，片狀，不透明，邊緣呈紅色，微透明，強(qiáng)電磁性，硬度5.5~6，比重5~5.3。偏光鏡下反射色呈淡藍(lán)灰色，紅色內(nèi)反射色，強(qiáng)非均質(zhì)性，板片狀，片徑多＞0.5mm，長(zhǎng)軸定向分布，長(zhǎng)短徑比多2∶1~7∶1。

圖2 赤鐵礦鏡下圖片

左圖：1石英；2鏡鐵礦；3磁鐵礦；右圖： 1磁鐵礦；2鏡鐵礦；3石英

1.2.3 脈石礦物特征

石英：結(jié)晶粒徑0.01~1.2mm，多為0.1~0.5mm，可分早、中、晚三期，以早期為主。早期石英他形粒狀變晶鑲嵌，粒徑多＞0.2mm，顆粒間接觸界面平直，部分內(nèi)部包裹電氣石、磷灰石、細(xì)小磁鐵礦、鏡鐵礦，另有極少量包于石榴石、閃石、磁鐵礦等礦物內(nèi)；中期石英呈他形粒狀變晶與綠泥石、綠簾石、方解石等礦物共生；晚期石英粒徑＜0.1mm，集合體呈顯微脈狀分布，部分包裹大量粒徑＜0.03mm的磁鐵礦碎粒。

閃石：通過(guò)鏡下薄片鑒定、電子探針?lè)治黾癤粉晶衍射分析，得知該礦床閃石主要有5個(gè)亞種，包括角閃石、鐵閃石、鎂鐵閃石、鎂閃石及陽(yáng)起石。角閃石（圖3）深綠色，柱狀，中電磁性，鏡下呈柱狀變晶結(jié)構(gòu)，綠色—黃綠色，多色性強(qiáng)，部分內(nèi)部見(jiàn)包裹細(xì)小石英、磁鐵礦或黑云母，局部含大量石英包體形成篩狀變晶，長(zhǎng)軸多平行條帶定向分布形成條帶狀構(gòu)造，少量見(jiàn)被陽(yáng)起石、綠泥石、石英、方解石等交代呈殘余或假象。

黑云母：鱗片狀，強(qiáng)電磁性。薄片中見(jiàn)兩期黑云母，以早期黑云母為主，微量晚期。手標(biāo)本多呈綠色（綠云母），少量呈褐色，鏡下綠色—黃綠色，多色性明顯，平行消光，片狀變晶結(jié)構(gòu)，有的內(nèi)部包裹細(xì)小磷灰石、電氣石、磁鐵礦、鏡鐵礦等，少量被白云母、綠泥石、云霧狀方解石交代呈殘余、假象。晚期黑云母呈顯微鱗片變晶與碳酸鹽礦物集合體組成顯微脈狀產(chǎn)出。

1. 角閃石；2.綠泥石；3.斜長(zhǎng)石；4.粘土礦物；5.磁鐵礦1.角閃石；2.陽(yáng)起石；3.綠簾石；4.方解石；5.綠泥石；6.磁鐵礦

綠泥石：綠色，鱗片狀，強(qiáng)電磁性（圖3）。綠泥石按形成早晚分三期，早期呈葉片狀黑云母假象分布于石英、鐵閃石、磁鐵礦、角閃石晶隙間，并交代閃石類(lèi)礦物，有的內(nèi)部包裹磁鐵礦；中期綠泥石呈顯微鱗片狀、蠕蟲(chóng)狀變晶與磁鐵礦、石英、綠簾石、碳酸鹽礦物共生，集合體中包裹大量細(xì)小磁鐵礦；晚期綠泥石呈顯微鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，與鈉長(zhǎng)石、石英等集合體呈脈狀產(chǎn)出。

1.3 礦石的礦物結(jié)構(gòu)

礦床中部分磁鐵礦、黃鐵礦、石榴石等呈自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，大部分磁鐵礦、黃鐵礦、石榴石等礦物呈半自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)。鏡鐵礦多呈板片狀晶形，為板片狀結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)粒狀磁鐵礦、板片狀鏡鐵礦、柱狀閃石類(lèi)礦物、葉片狀黑云母、綠泥石等礦物其長(zhǎng)軸平行條帶定向分布，為定向變晶結(jié)構(gòu)。磁鐵礦、鏡鐵礦、石英、黑云母、閃石類(lèi)礦物及早期黃鐵礦等礦物相互間多以平直界面接觸形成共邊變晶結(jié)構(gòu)。赤鐵礦及晚期黃鐵礦交代磁鐵礦，綠泥石、方解石交代閃石類(lèi)礦物等，交代輕微者呈浸蝕結(jié)構(gòu)或反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)；交代強(qiáng)烈者磁鐵礦、閃石類(lèi)礦物呈交代殘余或赤鐵礦呈磁鐵礦假象。

圖4 條紋條帶狀構(gòu)造（左圖），條帶狀構(gòu)造（右圖）

1.4 礦石的礦物構(gòu)造

條帶狀構(gòu)造：礦石中淺色條帶一般為長(zhǎng)石、石英或鎂閃石、方解石集中定向分布形成，暗色條帶為磁鐵礦、鏡鐵礦相對(duì)集中定向分布形成，深綠色條帶為角閃石、黑云母或綠泥石礦物相對(duì)集中分布形成。該類(lèi)構(gòu)造為Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體主要礦石構(gòu)造（圖4）。

浸染狀構(gòu)造：磁鐵礦呈半自形—他形粒狀均勻分布于脈石礦物間，其分布沒(méi)有方向性，Ⅰ號(hào)礦體以稠密浸染狀構(gòu)造為主，見(jiàn)少量稀疏浸染狀構(gòu)造及星散浸染狀構(gòu)造。

塊狀構(gòu)造：主要出現(xiàn)在Ⅰ號(hào)礦體中，磁鐵礦呈半自形粒狀鑲嵌分布于石英、閃石間，致密而無(wú)空洞，分布無(wú)定向性。

2 礦床形成及后期變質(zhì)作用分析

霍邱鐵礦是一個(gè)大型BIF鐵礦田，礦體均賦存于一套新太古代中高級(jí)變質(zhì)作用的含鐵建造中[6]。前人認(rèn)為霍邱BIF鐵礦發(fā)育于角閃巖相的霍邱群變質(zhì)體系內(nèi)[7]。變質(zhì)作用對(duì)礦體的改造主要表現(xiàn)在原生礦物的重結(jié)晶和重新組合，且不同級(jí)次變質(zhì)程度具有不同成礦特征，一般在進(jìn)化的區(qū)域變質(zhì)作用中，鐵的活動(dòng)性增加，而在退化的區(qū)域變質(zhì)作用中，鐵的活動(dòng)性降低，故大型沉積變質(zhì)型鐵礦大多數(shù)產(chǎn)于淺變質(zhì)巖中，如贛中沉積變質(zhì)型鐵礦發(fā)生了低綠片巖相變質(zhì)作用，皖北霍邱式鐵礦發(fā)生了角閃巖相和低綠片巖相變質(zhì)作用，東南沿海硅鐵建造出露的區(qū)域也發(fā)生了低綠片巖相變質(zhì)作用[8]。

霍邱群經(jīng)歷了兩期區(qū)域變質(zhì)作用:即蚌埠運(yùn)動(dòng)引起的低角閃巖相單相變質(zhì)作用和鳳陽(yáng)運(yùn)動(dòng)引起的低綠片巖相退化變質(zhì)作用[9]?；羟耔F礦區(qū)由多個(gè)沉積變質(zhì)鐵礦床構(gòu)成，含鐵建造的巖石具有層理狀構(gòu)造，韻律性比較發(fā)育，說(shuō)明是由沉積作用形成的。再經(jīng)受區(qū)域變質(zhì)作用、混合巖化作用以及混合-花崗巖化作用，對(duì)含礦變質(zhì)建造的侵位、包裹、超覆等形式的改造[10]，形成了形態(tài)各異的鐵礦床。劉寺鐵礦床屬于霍邱式鐵礦中典型的沉積變質(zhì)型鐵礦床之一。

3 結(jié)論

本文對(duì)霍邱縣劉寺鐵礦進(jìn)行研究，查明了礦床中不同礦體礦石礦物及脈石礦物種類(lèi)、含量，確定了Fe為該礦床礦石中唯一有用組分，其它元素均未達(dá)到可綜合利用的伴生有益組分指標(biāo)，有害組分為SiO2、S、P等。通過(guò)對(duì)礦石的化學(xué)成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等分析，確定主要有用礦物為磁鐵礦，呈半自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，構(gòu)造主要是以條帶狀構(gòu)造為主。

[1] 沈保豐，翟安民，苗培森等．華北陸塊鐵礦床地質(zhì)特征和資源潛力展望[J]．地質(zhì)調(diào)查與研究，2006（12）244-252.

[2] 楊曉勇，王波華，杜貞保等．論華北克拉通南緣霍邱群變質(zhì)作用、形成時(shí)代及霍邱BIF鐵礦成礦機(jī)制[J]．巖石學(xué)報(bào)，2012（11）3476-3496.

[3] 黃華．華北克拉通南緣霍邱BIF鐵礦成礦時(shí)代、形成環(huán)境及成因[D]．成都理工大學(xué)博士論文．2014（04）27-38.

[4] 孫玉寶．安徽霍邱李老莊鐵礦-菱鎂礦床地質(zhì)特征及礦床成因類(lèi)型[J]．礦產(chǎn)與地質(zhì)，2007(10)532-537.

[5] 馬連民，黎有訓(xùn)，陳克興等．安徽霍邱鐵礦[R]．1993(12)136-142．

[6] 劉磊，楊曉勇．安徽霍邱BIF鐵礦地球化學(xué)特征及其成礦意義:以班臺(tái)子和周油坊礦床為例[J]．巖石學(xué)報(bào)，2013(07) 2551-2566.

[7] 岳元珍．霍邱群的礦物特征及其變質(zhì)作用[J]．中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所所刊，1982（10）3-31.

[8] 劉磊，喬冠軍，柳長(zhǎng)峰等．沉積變質(zhì)改造型鐵礦的成礦作用分析[J]．中國(guó)礦業(yè)，2011(12)140-144.

[9] 裴榮富，吳良士．礦物共生和礦物共生組合研究與成礦年代學(xué)[J]．礦床地質(zhì)，1995(05)185-188.

[10] 王波華，郝越進(jìn)，彭海輝．安徽省霍邱鐵礦成礦條件分析及下一步找礦方向[J]．加強(qiáng)地質(zhì)工作促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展-2007年華東六省一市地學(xué)科技論壇論文集，2007(11)130-134.

A Study of Composition and Occurrence of the Liusi Iron Ore in Huoqiu County, Anhui Province

HUANG Liang-shan WANG Ping

(No. 113 Geological Team, Anhui Bureau of Geology and Mineral Exploration, Liuan, Anhui 237010)

Polarization microscopy study, artificial heavy mineral analysis, electron probe analysis and X-ray powder diffraction analysis of Fe ore from the Liusi Fe deposit in Huoqiu, Anhui are carried out. The results show that the useful component in the ore is iron which occurs in magnetite, secondly, specularite.

Liusi Fe deposit; iron ore component; occurrence; magnetite; the tertures and structures

2019-09-25

黃亮山（1987—），男，江西撫州人，工程師，主要從事地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查工作

P618.31

A

1006-0995（2020）04-0566-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.008