河北省涿鹿縣礬山磷鐵礦床礦床地質(zhì)特征及成因研究

秦明輝

（河北省煤田地質(zhì)局第四地質(zhì)隊(duì)，河北 宣化 075100）

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 地層

礦區(qū)位于燕山沉降帶西段的次級(jí)構(gòu)造單元——軍都復(fù)背斜的北部邊緣地帶。

礦區(qū)出露地層較簡(jiǎn)單，僅有中元古界震旦系霧迷山組和第四系的沉積地層。

中元古界震旦系霧迷山組：礦區(qū)內(nèi)出露地層為霧迷山組硅鎂質(zhì)碳酸巖。下部為灰色中厚層、厚層燧石白云巖與灰黑色薄至中厚層瀝青質(zhì)紋狀白云巖互層，上部以灰色厚至巨厚層燧石條帶白云巖為主。燧石條帶一般為白色、灰色及深灰色，寬0.3cm～30cm不等，連續(xù)性較差。在巖體接觸地段普遍大理巖化，形成環(huán)狀淺色白云質(zhì)大理巖。霧迷山組燧石條帶白云巖分布于礦區(qū)東部及南部山區(qū)，厚度約600m左右。

第四系：主要分布于北部盆地中，覆蓋于礬山雜巖體之上。根據(jù)鉆探資料，厚度66m～344.01m。工業(yè)礦體范圍的上覆厚度為120～282m。按性質(zhì)不同，大致區(qū)分為殘積層、坡積層、沖積層、黃土層及人工堆積幾類。礦床上覆第四系，從上至下可分三層，即黃土層、含砂礫石層、含礫粉質(zhì)粘土層。黃土層厚數(shù)米，向西變厚達(dá)數(shù)十米。

1.2 巖漿巖

本區(qū)自海西晚期至燕山期地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)頻繁，伴隨多次巖漿活動(dòng)，生成的侵入巖有：堿性輝石巖—正長(zhǎng)巖雜巖、花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖以及各類脈巖—花崗斑巖、正長(zhǎng)斑巖、閃長(zhǎng)玢巖、煌斑巖、石英脈、方解石脈等。本區(qū)磷鐵礦即賦存于堿性輝石巖—正長(zhǎng)巖雜巖中。

堿性輝石巖—正長(zhǎng)巖雜巖（即礬山雜巖體）：分布于燧石條帶白云巖弧形露頭線北側(cè)的盆地中。除在白云巖接觸線有零星出露外，均被第四系覆蓋。

根據(jù)磁異常及鉆探資料推測(cè)，巖體東起白云巖露頭，西止郭家房村附近，南自孟家窖村以南的出露部位，北到礬山鎮(zhèn)一帶，東西長(zhǎng)5km～6km，南北寬4km～5km，面積20km2～30km2?；鶐r面形狀為北東略長(zhǎng)的短軸橢園形。

巖體侵入于霧迷山組燧石條帶白云巖中，侵入接觸明顯。巖體由層狀和非層狀兩大類型巖石組成。層狀巖序呈盆狀構(gòu)造，后因晚期非層狀火成巖的侵入將盆狀巖體分割成南半盆和北半盆兩部分。層狀類型巖石按侵入次序從上至下分為：

輝石巖帶為第一期侵入巖。正長(zhǎng)輝石巖帶、輝石正長(zhǎng)巖帶、榴輝正長(zhǎng)巖帶為第二期侵入巖。

非層狀類型巖石包括：似粗面狀輝石正長(zhǎng)巖、斑狀輝石正長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖為第三期侵入巖。

1.2.1 層狀類型巖石

（1）層狀超基性巖類—輝石巖帶：除被晚期侵入巖體吞并和剝蝕外，還保存的部分，總厚600m。盆狀構(gòu)造中心的厚度較邊緣厚度大。

盆狀構(gòu)造巖帶南部輝石巖帶中段的延長(zhǎng)方向?yàn)楸睎|東，東段和西段分別逐漸向北及北西彎轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)與白云巖露頭線相平行的弧形狀展布。巖帶以及巖相界面均向中心傾斜，傾角由邊緣向中心，總的趨勢(shì)逐漸變緩。巖帶產(chǎn)狀為與圍巖產(chǎn)狀一致的向南突出的緩傾斜半盆形層狀侵入體。

輝石巖帶由細(xì)粒輝石巖、中細(xì)—中粗粒黑云母輝石巖、粗粒間雜狀正長(zhǎng)黑云母輝石巖、云斑狀輝石正長(zhǎng)巖、磁鐵磷灰石巖（礦層）、磷灰石巖（礦層）組成。均為相互平行的層狀巖相帶。區(qū)內(nèi)具工業(yè)意義的磷鐵礦體皆賦存于此相帶中。磷灰石巖穩(wěn)定出現(xiàn)的有二層，其間還有不連續(xù)的薄透鏡狀集合體。上部第一層磷灰石巖位于磁鐵磷灰石巖的底板處，與磁鐵磷灰石巖界線不清，且磁鐵礦突然減少；下部第二層磷灰石巖位于云斑狀輝石正長(zhǎng)巖脈以下2m處。兩層磷灰石巖相距一般在20m左右。

（2）層狀堿性巖類分為正長(zhǎng)輝石巖帶、輝石正長(zhǎng)巖帶和榴輝正長(zhǎng)巖帶三個(gè)帶。正長(zhǎng)輝石巖帶由巖性單一的中粒間雜狀正長(zhǎng)輝石巖組成。其圍繞輝石巖帶的底部分布。從輝石巖至正長(zhǎng)輝石巖，粒度漸粗，無(wú)明顯界線。厚度70m～200m以上，由西向東逐漸增厚。巖帶產(chǎn)狀變化頗大，在橫向上，由盆狀構(gòu)造邊部向中心傾角由緩變陡，在縱向上起伏多變，總體向西側(cè)伏。輝石正長(zhǎng)巖帶賦存在正長(zhǎng)輝石巖帶的下部。兩巖帶呈漸變過(guò)渡關(guān)系，厚40m～60m以上。榴輝正長(zhǎng)巖帶在南部與白云巖的接觸地段有所出露，厚200m以上。與上覆輝石正長(zhǎng)巖呈漸變過(guò)渡關(guān)系。

1.2.2 層狀堿性巖類

分布在雜巖體中部，寬1000m，呈北50°～60°東方向延展。南北界面相向傾斜，傾角75°左右。

該類巖石基本由似粗面狀輝石正長(zhǎng)巖、斑狀輝石正長(zhǎng)巖及正長(zhǎng)巖等組成。

1.2.3 中酸性侵入巖

在礦區(qū)南部山區(qū)分布有花崗閃長(zhǎng)巖，其呈巖株?duì)钋秩胗谡鸬┫奠F迷山組燧石條帶白云巖中。巖體略顯長(zhǎng)軸的方位為310°，其向四周傾斜，傾角40°～50°。花崗閃長(zhǎng)巖南部邊界一帶見閃長(zhǎng)巖，出露面積不大，呈南北向侵入體。礦區(qū)內(nèi)還出露有正長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖、閃長(zhǎng)玢巖、石英斑巖、角閃正長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)斑巖及正長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖、煌斑巖等巖脈。其中煌斑巖脈在本區(qū)分布廣泛，不僅南部有出露，而且在礬山巖體中也有分布。

1.3 構(gòu)造

1.3.1 褶皺

礦區(qū)為一由霧迷山組地層組成的開闊向斜構(gòu)造，是磷鐵礦床的儲(chǔ)礦構(gòu)造。向斜構(gòu)造的南翼巖層走向由北東50°～60°，轉(zhuǎn)向北北東及近南北向，傾向北西—西，傾角10°～30°。向斜北翼基本為第四系地層覆蓋，僅在果園一帶見霧迷山組地層露頭，傾向南東170°，傾角稍陡。

1.3.2 斷裂

礦區(qū)一帶為華夏系、新華夏系多構(gòu)造體系的復(fù)合地帶，斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)斷層11條，與成巖成礦有關(guān)的斷裂構(gòu)造有：位于礬山鎮(zhèn)西部，延展長(zhǎng)度為2000m的一性質(zhì)不明的北東向老君山背斜軸部隱伏大斷裂；位于紅泉村附近，呈北東向與老君山背斜軸部斷層平行展布的紅泉斷層；F1逆斷層位于礦區(qū)西部，走向北東，傾向南東，傾角80°，落差58m，錯(cuò)斷了輝石巖帶中磷鐵礦體。F2、F3屬壓扭性的順層斷層，這類斷層順巖層或礦層發(fā)育，F(xiàn)2發(fā)育在Ⅲ號(hào)礦體底板內(nèi)，F(xiàn)3發(fā)育在Ⅱ號(hào)礦體的磷灰石巖內(nèi)。在礦區(qū)東部坑道中，已探明的北東向斷層有F9、F10、F11、F12，其分布在礦體下盤，具有等距性，斷層規(guī)模較大，破碎嚴(yán)重，泥質(zhì)膠結(jié)，屬?gòu)埿詳鄬?。其中F9、F10又分別被巖脈充填，巖脈本身非常破碎，說(shuō)明斷層具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)。礦區(qū)總體構(gòu)造復(fù)雜程度中等。

2 礦床特征

2.1 礦體賦存部位、空間位置及分布范圍

礬山磷鐵礦床賦存于礬山雜巖體內(nèi)的層狀輝石巖帶中，具有典型的巖漿分異成礦特征。礦體呈弧形分布，寬度變化不大。受白云巖層產(chǎn)狀的制約，形成與白云巖產(chǎn)狀相一致的向南突出的半盆形層狀礦床。所以，礦體均向中心部位傾斜，其中段向北西傾，西段向北東傾，東段向西傾，傾角一般20°～45°，礦體頂部?jī)A角稍大，向深部逐漸變緩。礦體幅度沒有過(guò)于復(fù)雜的寬窄變化，向東部礦體逐漸變薄，自然尖滅，向西部由于工作程度不夠，目前尚未探明其變化情況，深部被高角度非層狀侵入體切割形成了非自然尖滅的礦體。

本區(qū)礦床分布在東西長(zhǎng)3000m，南北寬1500m，標(biāo)高598m～32m的范圍內(nèi)。礦體排列方向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，長(zhǎng)軸呈北東50°～60°，兩端分別向北及北西彎轉(zhuǎn)，形成各礦體有規(guī)則的弧形彎曲。

2.2 礦體產(chǎn)狀、數(shù)量、規(guī)模及縱橫變化

本區(qū)礦體均賦存在輝石巖帶中上部。分布于平面長(zhǎng)3000m，寬1500m的范圍內(nèi)。為向巖體中心緩傾斜的向南突出的半盆狀似層狀礦體。均為盲礦體，其埋深在180m～760m之間，礦體厚度一般變化不大，形態(tài)簡(jiǎn)單，產(chǎn)狀除走向變化較大外，傾角一般在30°左右。Ⅲ號(hào)礦體沿走向和傾斜局部有分叉現(xiàn)象。

區(qū)內(nèi)磁鐵磷灰石巖礦體，其磁鐵礦與磷灰石礦同體共生，但磁鐵礦規(guī)模普遍較小，按照現(xiàn)行鐵礦勘查規(guī)范，不能單獨(dú)圈定磁鐵礦體。區(qū)內(nèi)主要工業(yè)礦體2條，即Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)富鱗礦體（P2O5邊界品位7%）。主礦體的規(guī)模，以半盆狀弧長(zhǎng)計(jì)：長(zhǎng)度2200m～2864m，厚度21.53m～35.77m，延深356m～865m。

3 礦體特征

本次工作對(duì)Ⅱ、Ⅲ號(hào)富磷礦體進(jìn)行核實(shí)，現(xiàn)將礦體描述如下。

（1）Ⅱ號(hào)富磷礦體：分布于中粗粒黑云母輝石巖中，礦體走向長(zhǎng)度2644m，傾斜延深356m～788m，平均575m，厚度1.58m～24.76m，平均13.82m，變化系數(shù)32%，厚度變化穩(wěn)定，P2O5品位一般5%～30%，最高37.51%，平均品位P2O513.80%，變化系數(shù)20%，品位變化均勻，TFe13.51%，變化系數(shù)29%，品位變化均勻。礦石有用組分分布均勻，礦體沿走向和傾向連續(xù)性好。累積探明資源儲(chǔ)量為5393.70萬(wàn)噸。

礦石的組成礦物可劃分為六個(gè)組，即次透輝石—黑云母—磷灰石—磁鐵礦礦物組，磷灰石—磁鐵礦礦物組，磷灰石礦物組，磷灰石-黑云母礦物組，次透輝石—磁鐵礦—磷灰石礦物組，次透輝石—正長(zhǎng)石—黑云母—磷灰石—磁鐵礦礦物組。以前四組為主，后兩組僅局部出現(xiàn)。

礦體頂部依次為磁鐵磷灰石巖和磷灰石巖這兩種自然類型的礦石。磁鐵磷灰石巖和磷灰石巖一起呈似層狀近平行分布輝石巖帶中上部，產(chǎn)出相當(dāng)穩(wěn)定，為本區(qū)Ⅱ號(hào)磷鐵礦體標(biāo)志層。

磁鐵磷灰石巖和磷灰石巖中的磷灰石絕大部分呈黃綠色，多為粒狀。前者所含磁鐵礦為它形，填充磷灰石晶體或節(jié)理之間，呈海綿隕鐵結(jié)構(gòu)；后者呈鑲嵌結(jié)構(gòu)。磷灰石晶體中裂紋發(fā)育，有少量黑云母填充其間。礦石呈塊狀構(gòu)造，是本區(qū)最佳礦石。

該礦體中的黑云母輝石巖，其礦石一般呈稠密浸染狀構(gòu)造。磷灰石主要呈無(wú)色和黃綠色，無(wú)色透明的磷灰石常較綠色者自形程度高，呈稀疏浸染狀，分布比較均勻。應(yīng)說(shuō)明的是，由于第二期侵入巖—正長(zhǎng)輝石巖巖枝的插入吞并，該礦體僅在CK8-9孔中出現(xiàn)“天窗”。本區(qū)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)該礦體賦存影響不大。

（2）Ⅲ號(hào)富磷礦體：位于Ⅱ號(hào)礦體下部，由0m～20m厚的云斑狀輝石正長(zhǎng)巖將兩個(gè)礦體分隔。其產(chǎn)狀與Ⅱ號(hào)礦體平行。本區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)單，對(duì)該礦體賦存形態(tài)影響不大。

礦體走向長(zhǎng)度2864m，傾斜延深405m～865m，平均640m，礦體厚度0.63m～6.81m，平均3.60m，變化系數(shù)38%，厚度變化穩(wěn)定，P2O5品位一般4.5%～18%，最高38.06%，平均品位P2O515.00%，變化系數(shù)33%，品位變化均勻，TFe8.83%，變化系數(shù)35%，品位變化均勻。礦石有用組分分布均勻，礦體沿走向和傾向連續(xù)性好。累積探明資源儲(chǔ)量為1070.09萬(wàn)噸。

礦石的組成礦物可劃分為五個(gè)組，即次透輝石-黑云母-正長(zhǎng)石-磷灰石-磁鐵礦礦物組，次透輝石—黑云母—磷灰石—磁鐵礦礦物組，磷灰石礦物組，磷灰石—黑云母礦物組，次透輝石—磷灰石—磁鐵礦礦物組，其中以前四組為主。

礦石構(gòu)造除磷灰石巖呈塊狀外，余者均呈稀疏浸染狀。磷灰石的特征主要呈無(wú)色和黃綠色的細(xì)長(zhǎng)條狀或針狀自形晶，無(wú)色透明的磷灰石常較綠色者自形程度好。

3.1 礦石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要有自形、半自形、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)。礦石的構(gòu)造以塊狀、浸染狀、片狀、間雜狀、條帶狀構(gòu)造為主。塊狀構(gòu)造：富礦石或比較富礦石有此種構(gòu)造，如磁鐵磷灰石巖礦石和磷灰石巖礦石，兩者的有用礦物磷灰石或磷灰石＋磁鐵礦含量均達(dá)70%以上。分布于Ⅱ號(hào)礦體和Ⅲ號(hào)礦體的上部。浸染狀構(gòu)造：分稠密浸染狀和稀疏浸染狀構(gòu)造。稠密浸染狀礦石的磷灰石含量較高，一般達(dá)20%～30%，分布于Ⅱ號(hào)礦體的下部。稀疏浸染狀礦石的磷灰石含量一般8%～15%，Ⅲ號(hào)礦體的大部分礦石皆屬此種構(gòu)造。片狀構(gòu)造：磷灰石沿巖石的片理方向展布。分布于Ⅰ號(hào)礦體、Ⅱ號(hào)礦體下部和Ⅲ號(hào)礦體的上部。間雜狀構(gòu)造：粗大正長(zhǎng)石沿粗大的輝石之間的空隙充填，其形各異。磷灰石等礦物的粒度亦大，晶形較好，但分布不均勻。Ⅲ號(hào)礦體的下部礦石多屬此種構(gòu)造。條帶狀構(gòu)造：在片狀構(gòu)造中，磷灰石呈貧富帶狀相間排列。分布于Ⅱ號(hào)礦體的中下部。

4 礦床成因

礬山磷鐵礦床賦存于礬山雜巖體內(nèi)的層狀輝石巖帶中，與巖漿成因密切相關(guān)。礦體呈弧形分布，寬度變化不大。受白云巖地層產(chǎn)狀控制，為典型的巖漿成因?qū)涌責(zé)嵋盒偷V床。