河北省青龙满族自治县千马铁矿床成因研究毕业论文.doc

河北省青龙满族自治县千马铁矿床成因 研究毕业论文 目目 录录 1 前言前言 1 1 1问题的提出及依据 1 1 2研究目的和意义 1 1 3地理位置与交通 1 1 4自然地理 经济概况 2 1 5以往地质工作评述 2 2 区域地质概况区域地质概况 2 2 1地层 3 2 2构造 3 2 3岩浆活动 4 2 4区域矿产分布 4 3 矿区地质矿区地质 4 3 1地层 4 3 2矿区构造 5 3 3岩浆岩 5 3 4混合岩化作用 6 3 5磁异常特征 7 4 矿床地质矿床地质 7 4 1矿体特征 7 4 2矿石质量 9 4 3矿石的化学成分及其变化 11 5 矿床成因矿床成因 12 5 1成因分析 12 5 2成矿规律 15 5 3找矿方向 21 6 结论结论 22 参考文献参考文献 23 致致 谢谢 24 1 1 前言前言 1 1问题的提出及依据问题的提出及依据 通过对成因的分析总结 对把握矿床成矿机制 以及时空上的产出和分布特征有指导意义 并在此基础上总结矿床成矿规律 进而利用成矿规律指导预测 找矿工作是十分重要的 为下 一步地质找矿工作提供线索和依据 河北省青龙满族自治县千马铁矿地质特征 如地层 构造 岩浆活动 区域地球物理化学因素 变质因素 岩性等 可作为矿床成因研究的主要依据 1 2研究目的和意义研究目的和意义 在河北青龙满族自治县千马铁矿地质背景和矿床地质特征的基础上 系统地分析研究结矿 区内的成矿物质来源 控矿构造 地壳的演变过程 成矿规律和矿体的形成过程 为矿山下一 步的生产勘探工作提供详实的地质资料 促进矿山的可持续发展 1 3地理位置地理位置与交通与交通 千马铁矿位于河北省秦青龙满族自治县拉马沟村 北距县城约 3 7km 隶属青龙县青龙镇 矿区有简易公路通往青龙县城 交通便利 见图 1 图 1 交通位置图 2 1 4自然地理 经济概况自然地理 经济概况 1 4 1自然地理 矿区地处燕山东麓 为中低山区地貌 海拔高度 270 474m 山峦起伏 沟谷纵横 地形坡 度较陡 山谷呈 V 型 山顶呈圆锥形 地貌类型单一 山上有荒草 灌木等 植被发育 本区四季分明 春季风沙较大 夏季炎热多雨 秋季凉爽多风 冬季寒冷干燥 属大陆半 干旱季风气候 年平均降雨量 744mm 最小 475mm 最大 1128 8mm 降雨量集中在 7 9 月份 约占全年降雨量的 75 年平均蒸发量达 1528mm 无霜期约 171 天 年平均气温 8 9 月平均气温以一月最低 八月最高 极端最高气温 38 7 极端最低气温 29 2 最大冻土深 度 1 09m 封冰期为 10 月下旬至翌年 3 月下旬 1 4 2经济条件 区内经济以农业为主 主要有玉米 谷类 豆类 经济作物有苹果 梨 板栗 核桃等 区内矿产以铁矿为主 次为金矿 采矿业已成为当地经济发展的重要产业 矿业的发展也带动 了运输业和服务业的发展 劳动力相对富余 电力较充足 1 5以往地质工作评述以往地质工作评述 本区地质工作开展较早 尤其是 1958 年以来 先后有地质队 地质院校及科研单位在区内 进行过工作 获得了较系统的地质矿产资料 1 1970 1974 年河北区测大队开展了 1 20 万山海关幅区域地质测量 对区内地层 构造 和岩浆岩进行了系统地质调查 区域化探工作 取得了较完整的资料 为一份具有重要参考价 值的地质资料 2 1973 年冶金部物探公司航测一队进行过含本区在内的冀东地区航空磁测 并编写了相关 报告和 1 5 万航磁异常图 3 1989 年青龙县地矿局对包括本区在内的青龙县矿产资源进行了系统汇编 2 区域地质概况区域地质概况 本区大地构造位于燕山台褶带之次级构造的山海关台拱西南边缘 出露主要地层为太古迁 西群 单塔子群 迁西群划分上川组 三屯营组 马兰峪组 位于迁西迁安县西北部 单塔子 3 群位于本区及迁安县以南广大地区 两群地层是冀东沉积变质铁矿主要含矿层位 2 1地层地层 2 1 1迁西群 是一套麻粒岩相变质的上壳岩系 由于构造变动 重熔和岩浆侵入活动的影响 在许多场 合下这套地层被搞得支离破碎 2 1 2单塔子群 是本区基底地层 由一套中 浅变质岩系组成 岩性以黑云变质岩 角闪变质岩 黑云斜 长片麻岩 混合花岗岩为主 夹少量钾长石变粒岩 绿泥片岩 碎裂状石英岩夹磁铁石英岩 角闪磁铁石英岩 2 1 3元古界地层 是本区盖层 分布矿区北 西北地区 与铁矿无成因联系 构成本区丘陵地貌 岩性为一 套浅海相沉积岩 即石英岩状砂岩 含燧石条带白云岩 泥质页岩 粉砂质页岩等 2 1 4古生界地层 分布于矿区北 公里的武山及以西地区 形成低山地貌 岩性有白云质灰岩 泥质灰岩 砂质页岩夹煤层 2 1 5第四纪地层 分布本区及以南广大地区 厚度 10 120m 不等 上部为粉质细砂层 中部为粗砂砾石层 夹砂质粘土层 底部有粘土层 常见与白庙子组地层直接接触 2 2构造构造 本区位于山海关台拱西南 经历五台 吕梁 燕山等多次构造运动 地层褶皱强烈 形成 一系列近南北向褶皱及东西向 北西向 北东向三组断裂 2 2 1褶皱构造 由于早期构造运动使北东太古界地层发生褶皱 轴向近南北 轴面向西倾的紧密同斜倒转 褶皱 晚期构造运动使褶皱轴向呈东西 西北倾的开阔褶皱 出露岩性为混合片麻岩 混合花 岗岩 保留有原岩 变质岩类 残留体 4 2 2 2断裂构造 区域上的东西向断裂 以压性为主 分布于迁西 卢龙县以北地区 昌黎至长凝北北东向张 扭性断裂 分布矿区南 对铁矿有较大的破坏作用 青龙至滦县北东向扭性断裂 在千马铁矿 西邻通过 2 3岩浆活动岩浆活动 区域上的岩浆活动主要表现在燕山期 呈岩基状 脉状侵入于老地层之中 岩性有中粗粒 斑状花岗岩 昌黎岩体 辉绿岩 正长斑岩等中基性岩脉 受晚期断裂侵入 规模较小 2 4区域矿产分布区域矿产分布 本区矿产主要有沉积变质铁矿及非金属矿 铁矿产于基底变质岩中 由于褶皱构造呈南北 向分布 前千马铁矿位于马城 朱各庄紧密向斜的北端 铁矿有阎庄 马城 坎上 大贾庄 司家营等中大型铁矿 非金属矿有武山水泥灰岩矿 雷庄玻璃石英矿 开平盆地煤矿 粘土矿 等 3 矿区地质矿区地质 3 1地层地层 矿区含矿地层为太古界单塔子群下部的白庙子组 Arb 岩性下部为黑云变粒岩 上部为 角闪黑云变粒岩 经受较强的混合岩化作用 其岩性特征如下 3 1 1变粒岩 以黑云变粒岩为主 次为角闪 透闪 变粒岩 钾长变粒岩 浅灰色 细粒鳞片变晶结构 弱片麻状构造 矿物粒度均匀 0 2 0 3mm 成分更长石占 33 石英 20 25 黑云母 15 20 副矿物有磷灰岩 锆英石 磁铁矿 3 1 2绿片岩 见于铁矿层夹层或顶底板地壳演化围岩中 厚度几厘米至数米 与矿层产状一致 岩石呈 黑绿色 鳞片 柱粒状变晶结构 成分由黑云母 普通角闪石 绿泥石 阳起石 石英组成 副矿物为磷灰石 磁铁矿 锆英石 榍石等 5 3 1 3石英岩 呈薄层夹于矿层中 见于 ZK182 和 ZK161 钻孔中 见碎裂状砂状特征 石英含量 95 少 量斜长石 黑云母 副矿物有磷灰岩 石榴石 电气石 磁铁矿等 3 1 4第四系地层 分布矿区及南部 为大面积沉积覆盖于太古界地层之上 厚度 35 58m 从北向南逐渐增 厚 下部为亚粘土或粘土层 厚 10 15m 中部为含砾粗细砂层 厚 15 30m 地表为粉砂粘 土层 厚 7 15m 3 2矿区构造矿区构造 矿区构造以褶皱为主 次级褶皱与断裂都具有多次活动迭加的特点 矿区为东西向断裂与 本区褶皱构造紧密伴生 改变早期褶皱所形成的构造层理和褶皱轴走向 矿区内近南北向断裂 以张性为主 由燕山早期的闪长玢岩 辉绿岩脉充填 对铁矿层亦有破坏作用 3 2 1断层 有北东向的青龙 滦南扭性断裂 从矿区西通过 矿区内断裂见 340 方向压扭性逆断层 与复式褶皱呈平行分布 倾向南西 倾角 70 80 见有闪长岩脉沿断裂侵入 3 2 2褶皱 矿区内褶皱构造有两期 马城 朱各庄复式向斜 是形态复杂的同斜紧密倒转褶皱 枢纽 近南北 轴面西倾 由于后期断裂和第二期褶皱的影响 使早期褶皱形态产状发生变化 使轴 面由 340 350 转向 30 40 而在坎上铁矿以南地区变化不大 晚期可能受南北作用力影响 使本区复式向斜枢纽呈波状起伏 前千马南北两段铁矿本应 同一层位的矿体 由于隆起剥蚀而形成两段单独小矿体群 前千马铁矿轴向位于一个北东 32 37 紧密向斜中 倾向北西 倾角上部 24 35 下部 35 44 轴面位于南段 号矿体中心 矿层属于倒转翼 上下层位基本对称 钻孔岩 矿心中见许多紧密挤压褶曲 其特征与总体褶皱相一致 北段矿体轴面定为 B 号矿体 B 号为倒转翼 与 B 号矿体对应 3 3岩浆岩浆岩岩 6 3 3 1岩浆活动 区内岩浆活动不发育 仅见有燕山中晚期的中基性脉岩侵入 其规模小 常切穿矿体 另 有远离矿区的中酸性花岗岩脉 与矿床无成因联系 矿区东 23Km 外有九龙山花岗岩体 呈岩株 状产出 3 3 2辉绿岩 呈脉状 在矿南段见有两条 走向近东西至 40 方向 倾向南东 倾角 70 80 厚度 1 30m 岩石呈灰绿色 辉绿结构 由基性斜长石 普通辉石 角闪石及少量磁铁矿 石英组 成 两侧见有破碎带 伴有硅化作用 3 3 3闪长岩脉 见于矿区东部 1Km 的南北向逆断层破碎带中 长 3Km 厚 1 30m 倾向西 倾角 70 岩石呈灰绿色 斑状结构 斑晶为中性斜长石 角闪石 基质由长石 角闪石 黑云母组成 少量石英 黄铁矿 3 4混合岩化作用混合岩化作用 区内混合岩化作用由矿体底板到顶板逐渐增强 混合岩化作用使部分磁铁矿二次富集 同 时因新生脉体穿插 破坏矿体完整性 使矿体夹层增多 铁品位变贫 其混合岩类型为 3 4 1混合质黑云变粒岩 多出现于矿体顶底板 矿物组分和结构构造与黑云变粒岩基本一致 表现少量白色脉体沿 片理注入交代 呈条痕状斑点状 暗色矿物走向明显 镜下见净边 蠕英结构 矿物颗粒均匀 变粗 呈片麻状构造 3 4 2混合片麻岩 分布于矿层底板或远离矿体 由变粒岩经较强的混合岩化作用产物 矿物成分结构 构造 发生很大变化 岩石呈浅灰绿色 粗粒片麻状构造 石英含量 35 45 角闪石与黑云母具绿 泥石化 原岩残体保留少 3 4 3混合花岗岩 多分布复式背斜轴部或围绕变粒岩周边 有的进入磁铁石英岩夹层中 可分红 白两类型 7 红色脉体以微斜长石为主 次为斜长石 少量条纹长石 交代结构明显 白色脉体成分是斜长 石 石英 有时为单一石英 少量微斜长石 3 5磁异常特征磁异常特征 勘查区磁异常在区域航测成果图上编号为 M34 位于马城 朱各庄复式褶皱带北部仰起端 本次经 1 2000 地面磁测划分南北两个磁异常 南段异常 以 1000 T 圈定长轴走向 290 长 450m 宽 260m 中心极大值位于东部 6218 T 南北两侧出现 100 T 至 400 T 低值区 经钻探证实异常由薄层多层磁铁矿引起 北段异常 以 500 T 圈定长轴走向 30 长 300m 宽 240m 中心极大值 4717 T 异常 呈椭圆形 西北侧出现 100 至 500 T 负值区 经钻孔证实 异常由薄层多层磁铁引起 从本区磁参数测定结果分析 磁场强度混合花岗岩为 100 T 以下 黑云变粒岩因含少量磁 铁矿而引起在 100 600 T 间 中基性岩脉可达 500 2000 T 后者地面表现呈带状 经钻探 验证已证实 4 矿床地质矿床地质 本区铁矿体分为南北两段 相距 1000m 南段由六层矿体组成 北段由五层矿体组成 分 布于混合花岗岩或混合片麻岩中 矿层顶底板围岩及夹层为黑云变粒岩 角闪黑云变粒岩 少 量混合花岗岩 各矿体间隔 10 20m 最大为 40m 具平行排列特点 走向长 25 130m 厚度 2 01 31 17m 产状走向 32 37 倾向北西 倾角 25 44 4 1矿体特征矿体特征 该区矿体形态比较复杂 磁铁石英岩是一种沉积变质铁矿 其原始沉积的矿体基本形态显 为简单的层状 但是 由于后来的变质作用 混合岩化作用 特别是多次构造作用的改造和破 坏 致使规则的层状矿体发生褶皱 断裂 塑性流动等 从而使该区矿体形成了多种多样的复 杂形态 单个矿体一般呈似层状 透镜状 紧密褶曲状 并在厚度上变化较大 4 1 1南段矿体 8 矿体分布在 14 18 勘探线之间 赋存标高 31 至 278m 间 走向长 25 130m 厚度 2 01 31 17m 倾斜延深 50 320m 共见 6 层矿体 其中 号为主矿体 呈薄层状 厚度变化稳定 其他矿体规模小 呈薄层状 透镜状 总体走向 37 北西倾 倾角浅部 25 35 深部 36 44 并向西侧伏 现将主矿体分述如下 表 4 1 前千马铁矿矿体规模 品位统计表 矿体厚度 m 磁性铁品位 矿体 号 矿体长 m 自至平均 赋存标高 m 倾斜延 深 m 最低最高平均 全铁品位 254 56 120 1475018 8121 7920 4328 39 34 34 1 243 55 31 605815 4933 5029 9832 30 37 97 2 252 97 148 1755029 3239 48 1 722 367 956 00 32 10114221 4231 4226 3733 88 36 61 2 253 56 159 1855019 5128 8524 4037 38 38 92 1152 0111 816 04 77 20521821 1134 3726 6224 28 37 75 1306 6231 1718 50 77 25332015 2138 8127 0820 89 42 17 1103 7017 1810 87 98 27832016 3139 0126 7915 98 40 97 B 258 93 19 444035 7937 3936 4137 08 38 62 B 256 55 35 685015 5034 1424 3233 17 40 48 B 844 378 746 56 54 1108716 3332 4525 1723 90 36 39 B 1003 2610 656 67 22 15420515 8736 9925 9922 14 40 26 B 1002 689 775 50 28 16221818 4835 7328 5726 73 41 02 4 1 1 1 号矿体 走向 35 40 倾向北西 倾角 39 44 走向长 115m 薄层状 厚度 2 01 11 81m 9 平均 6 04m 赋存标高 77 至 205m 倾斜延深 218m 磁性铁品位 21 11 34 37 全铁品位 24 28 37 75 4 1 1 2 号矿体 为本区主矿体 矿体走向 30 35 倾向北西 中间向上 外 弯曲 倾角上部 34 35 下部 35 44 走向长 130m 倾斜延深 320m 与 号矿体间隔 7 13m 呈层状 厚度变化 较稳定 厚度 6 62 31 17m 平均 18 52m 赋存标高 77 至 253m 未控制到矿体深部边界 磁性铁品位 15 21 38 81 全铁品位 20 89 42 17 在 ZK142 孔见 0 84 的混合花岗岩夹石 ZK162 孔见 3 层黑云变粒岩夹石 厚度小于剔除厚度 磁性铁品位 0 35 7 08 4 1 1 3 号矿体 位于 号矿体下部与其平行分布 间距 2 15m 走向 30 38 倾向北西 倾角 31 41 矿体走向长 110m 厚 3 70 17 18m 平均 10 87m 赋存标高 98 至 278m 倾斜延 深 320m 未控制到矿体深部边界 磁性铁品位 16 31 39 01 全铁品位 15 98 40 97 4 1 2北段矿体 矿体分布在 24 26 勘探线上 共见 5 层矿体 赋存标高 19 至 162m 长 25 100m 厚 2 68 10 65m 倾斜延深 40 218m 其中 B B B 为主矿体 矿体呈薄层状 透镜状 厚度变化稳定 余者规模小 总体产状走向 32 倾向北西 倾角 38 40 主要矿体分述如 下 4 1 2 1 B 号矿体 与下层间隔 5 30m 走向 32 倾向北西 倾角 40 走向长 84m 厚 4 37 8 74m 平 均 6 56m 赋存标高 54 至 110m 倾斜延深 87m 磁性铁品位 16 33 32 45 平均 25 17 全铁品位 23 90 36 39 ZK241 中见 0 86m 的黑云变粒岩夹石 4 1 2 2 B 号矿体 矿体走向由北向南由北北东转为北东东 倾向北西 倾角 40 走向长 100m 倾斜延深 205m 矿体中间向下弯曲 厚度 3 26 10 65m 平均 6 67m 厚度变化较稳定 矿体赋存标高 22m 至 154m 磁性铁品位 15 87 36 99 平均 25 99 全铁品位 20 14 40 26 4 1 2 3 B 号矿体 10 矿体产状 25 32 倾向北西 倾角 38 40 矿体走向长 100m 倾斜延深 210m 厚度 2 68 9 77m 平均 5 50m 矿体赋存标高 28 至 162m 磁性铁品位 18 48 35 73 平均 28 57 全铁品位 26 73 40 02 4 2矿石质量矿石质量 4 2 1矿石的矿物成分 矿石矿物主要为磁铁矿 少量赤铁矿 近地表 磁性铁占有率平均为 80 30 属弱磁性 铁矿石 按 mFe TFe SiFe sfFe cFe 计算 大于 85 属于磁性铁矿石 非金属矿物矿物以石 英为主 其次为黑云母 透闪石 阳起石 角闪石 偶见绿帘石 黄铁矿 磷灰石 碳酸岩等 矿物 4 2 2矿石的结构 构造 4 2 2 1 矿石结构 矿石为粒状变晶结构 磁铁矿以半自形粒状为主 其次为他形 少部分为条带状 细纹状 构造 粒度 0 05 0 2mm 占总量 70 少量小于 0 05mm 脉石主要成分石英呈他形粒状 粒 度与磁铁矿近似 闪石类矿物粒度 0 1 0 5mm 之间 见图 4 1 11 图 4 1 沉积变质铁矿矿石 4 2 2 2 矿石构造 矿石构造以条纹条带状为主 其次有少量的片麻状和矿状构造 条纹条带状矿石构造是前 寒武纪硅铁建造沉积变质铁矿的突出特征 是由磁铁矿和石英 闪石等硅酸盐矿物集中定向排 列构成黑白相间的条纹 条带状 其实质是沉积微韵律层 该矿床成因类型属于变质铁硅质建造 沉积变质铁矿床 矿石工业类型为贫铁矿 需经选 矿处理 按 mFe TFe SiFe sfFe cFe 值计算属于磁性铁矿石 根据自然类型按矿物成分划分 可列三种矿石 需要指出的是 通过矿层顶底板黑云变粒岩取样化验 全铁含量比其他地区 司家营 要 高 其中 ZK202 孔中的含铁变粒岩 全铁品位达 20 30 平均 26 67 磁性铁品位 2 67 26 85 平均 9 47 4 3矿石的化学成分及其变化矿石的化学成分及其变化 依矿石化学成分分析 矿石主要是由 SiO2 Fe2O3 Al2O3 MgO CuO 及少量 TiO2 MnO K2O NaO 等组成 矿石全铁品位在 20 98 42 17 平均 33 27 磁性铁品位 15 20 37 97 平均 26 79 12 全铁与磁性铁之差 4 15 6 96 个别达 21 71 平均 6 48 含铁黑云变粒岩两种铁差值 9 48 19 87 经铁物相分析 主要铁矿物为磁铁矿 菱铁矿 赤褐铁矿 硫化铁 硅酸铁组成 铁物相分析矿石中含铁矿物以磁铁矿 28 75 为主 占含铁矿物的 80 其它铁是由硅 酸铁 4 78 硫铁矿 0 09 碳酸铁 1 03 赤铁矿 0 75 等组成 见表 4 2 表 4 2 单位 铁物相分析结果表 项目磁铁矿菱铁矿赤褐铁矿硫化铁硅酸铁全铁 矿石28 751 030 750 0944 7835 49 含铁变粒岩7 302 152 720 2416 7629 69 通过样品组合分析 详见表 4 3 有害杂质 SiO2平均含量 44 36 47 26 P S 含量 0 1 Cu Pb Zn 小于 0 02 无综合利用价值 黄铁矿在辉绿岩脉边部的矿体局部可见 磷灰石含量极少 因此说矿石属于低硫磷铁矿 磁铁矿与 SiO2之间互为消长关系 即磁性铁含 量高 SiO2降低 其他组分延走向 倾斜无明显变化 矿体出露于基岩表面 上覆 35 58m 厚度的第四系砂砾层 经钻孔了解 矿体氧化深度基 岩面下近 20m 其氧化率 3 4 3 5 为氧化矿 属于混合矿石 20m 以下属于原生矿 TFe FeO 比值小于 2 7 由于混合矿石氧化深度小未单独圈定 表 4 3 组合分析结果表 分析结果 矿体号 组合 样号PSSiO2CuPbZn B 10 0310 04947 260 0040 0080 054 20 0510 08946 300 0040 0110 038 30 0450 04544 360 0040 0110 086 5 矿床成因矿床成因 沉积变质铁矿是目前国内外分布最广 经济意义最大的铁矿类型 矿床成因的争论自本世 13 纪初迄今已达数十年之久 就铁质来源而言 主要有陆源说和火山说 从铁质富集作用上又分 内生成因说 花岗岩化 混合岩化和热液交代等 和外生成因说 主要有原生沉积作用和氧化 淋滤作用等 沉积变质铁矿与其它矿产一样 是地壳长期演化的必然产物 是地壳不可分割 的组成部分 只有在阐明地壳演化的从础上 才能真正理解沉积变质谈矿形成和富染的规津 进而达到科学的预测 随生产和科学技术的不断发展 人类已逐步由地表和浅部找矿时期转向深部找矿时期 沉 积变质铁矿也不例外 所以 深人研究沉积变质铁矿成矿理论 应用新技术 新方法进行深部 找矿实践 就显得更加重要 也就是所谓新技术 新方法在先进成矿理论指导下的应用 沉积 变质铁矿成矿规律的研究 是进行科学预测的首要基础 5 1成因成因分析分析 追溯本区铁矿形成过程的原始概貌 大体情况是 在太古代 地壳处于一种可塑状态向比 较稳定的地槽发展过渡时期 全区处于原始水圈淹没的广阔大海 由于地壳较薄 塑性较强 海底火山活动频繁强烈 基性岩 中基性岩 中酸性的熔岩和凝灰岩大面积的多旋回地溢出和 喷发 形成了大量的火山岩 并伴随一些基性和超基性的次火山岩和小侵入体 而沉积岩较少 主要是一些细粒的凝灰质粘土岩和粉砂岩 火山活动带来了丰富的铁质 在火山喷发的间歇宁 静时期 沉积了众多的铁矿层 到了元古代 地槽进一步发展 地壳从塑性状态逐渐趋于硬化 火山活动减弱 沉积岩增多 并伴随铁矿的沉积 在此整个期间 构造作用 变质作用和溉合 岩化作用多次发生 对岩层和矿层进行了强烈的改造 到了震旦亚代 本区转化为稳定的地块 5 1 1铁质来源 铁质的来源有两种形式 一是火山喷溢过程中 大且的火山喷气 火山热水 火山灰粒可 同时携带硅铁质 由于海底条件致冷效应大 并有一定的上覆海水压力 矿质不易散失 溶解 于海水中 造成富集 沉积成矿 二是由于火山活动在其周围形成热的酸性水 对其下的基性 火山岩发生作用 能从中溶滤汲取出铁质组分 溶解于海水中 集中起来 沉积成矿 5 1 2铁质运移形式 14 可能主要是低铁形式的 FeCl2和 Fe HCO3 2 它们可以溶解于水 在底流的作用下进行运移 或者因氧化而形成细小的颗粒 氧化物或氢氧化物 呈悬浮状态被底流携带搬运 5 1 3铁质的沉淀 在酸性水中溶解迁移的铁质 当水介质的环境改变或遇大陆水的加入 使其变为中性或弱 碱性条件的时候 即发生沉淀作用形成铁矿层 铁质的沉淀形式可能是磁铁矿和菱铁矿 因为 在地壳发展早期 无生物的光合作用 大气圈和水圈缺少游离氧 基本上处于一种还原环垅 不具备赤铁矿大规模形成的条件 因而磁铁矿应为主要原生沉积铁矿物 其次为菱铁矿 5 1 4条纹条带状构造的成因 条纹条带状矿石构造是前寒武纪铁矿的一个突出特征 其成因多年来提出了许多观点 最 为流行的是季节韵律说 认为在每年干旱季节 PH 7 时 大陆风化带走氧化硅 而在潮湿季节 pH 7 时 大陆风化带走铁 从而使硅铁在水盆地沉积时形成一层硅一层铁相互间隔的条带状 构造 本区铁矿的条纹条带状构造可能是由于火山喷发活动的脉动性 旋回性 周期性地重复 地供应硅铁质所造成的微韵律 根据实验 当铁质和硅质同时进入水体沉淀时 由于两者沉淀 速度不同 铁质沉淀速度快首先沉积 硅质沉淀速度慢随后沉积 故而造成铁 硅一铁 硅分 明的条纹和条带 5 1 5铁矿沉积的古地理环境 根据铁矿在全区的广泛分布 但不连续 厚度变化大的基本特点 推断铁矿是在当时一个 广阔的大海盆地中的许多被火山岛所分割的次级大小盆地中沉积的 铁矿的分布范围决定于当 时的大海盆地规模 迁西群和滦县群所代表的太古代时期海盆面积广大 达上万平方公里 而 朱杖了群所代表的下元古代时期海盆面积比较局限 是一个不足一千平方公里而受青龙河断裂 影响的裂陷盆地 铁矿体的规模决定于次级沉积盆地大小和铁质来源的丰富程度及盆地的稳定 程度和沉积时间的长短 表 5 1 沉积变质铁矿分类 主要类型火山沉积型陆源沉积型火山 陆源沉积型 主要铁质 来源与主 要成矿作 火山源 地壳深部源 火山沉积作用 陆源 地壳浅部 为主 陆源沉积作用 以火山源为主 也有陆源 火山沉积作用 也有陆源 沉积作用 15 5 2成矿规律成矿规律 矿产预测的关键是对已知成矿规律的深入研究 只有客观 全面深刻地总结出已知成矿规 律 才能进行科学地预测 沉积变质铁矿和其它矿产一样 产于地表或浅部的矿产已大多被发 现和开采利用 关键是对较深部沉积变质铁矿的预测问题 实际资料表明 沉积变质铁矿主要 受成矿时代 含铁建造和构造条件等控制 这也是预测的主要依据 5 2 1地壳演化对沉积变质铁矿形成的影响 推动地壳发展的主要矛盾是地球内的核转变能与地球外太阳能的斗争 地球内核转变能主 要引起内生地质作用 如岩浆侵人 火山喷发 变质作用 地震作用和地壳运动等 并形成 岩浆岩 变质岩和各种内生矿产 地球外太阳能主要引起外生地质作用 如风化 剥蚀 搬运 用 成矿时代 元古代为主元古代 特别在 19 22 亿年前 晚太古代为主 构造条件 产于所谓古老地槽中 海 底火山喷发建造发育 位 于陆壳与洋壳交界带或岛 弧地带 海底火山喷发中 心附近 产于所谓古老地槽 缺乏 或少有海底火山分发建造 位于陆壳边缘或内部 远 离海底火山喷发中心 产于所谓古老优地槽中 但位于陆源沉积区与海底 火山喷发中心的过渡地区 含铁建造 特征 主要为具斑状结构的富碱 质的 Na K 中酸性火山 岩 辉绿岩 细碧岩 斑 岩 钠长斑岩或角斑岩 正长斑岩 含石英斑岩 凝灰质岩等 并多变为 各种浅粒岩 主要为大陆棚环境形成的 石英岩 白云岩 黑色和 红色铁质页岩和泥质板岩 组合 还有火山岩 以灰色或墨绿色的铁质燧 石与赤铁矿 磁铁矿呈窄 条状或薄层状互层产出 主要发育在晚太古代绿岩 带 枕状安山岩 凝灰岩 火成碎屑岩 流纹岩 杂 砂岩 交绿色石板片岩和 黑色碳酸质页岩组成 中 并经受绿片岩相和角闪岩 相的变质作用 铁矿产出 特征 磁铁矿 赤铁矿呈层状产 于成分稍有不同的浅粒岩 接触带 即火山活动的间 歇期 有大型富铁矿 各沉积相 氧化相 硅酸 盐相和碳酸盐相 的富铁 矿呈薄条带状燧石岩产出 并在后期多形成特大型古 风壳富铁矿 铁矿产于酸性火山岩之上 本身又被安山质火山岩覆 盖 铁矿与杂闪岩型沉积 物共生 矿体呈透镜状或 似层状产出 我国相当 的矿区和 矿床 东西鞍山 晋北吕梁 冀 东司家营 鞍山弓长岭 晋北五台 冀东迁安 16 沉积和硬结成岩等 并形成沉积岩和各种外生矿产 地壳发展史中主要矛盾的主要方面是逐步 转化的 地壳发展前期 早太古代以前 以地球内核转变能为主 以后 逐渐转为地壳发展后 期 元古代以后 以地球外太阳能为主 在早太占代以后至元古代期间为地球内核转变能与地 球外太阳能相互斗争的过渡时期 也是沉积变质铁矿形成时期 5 2 1 1 早太古代 35 亿年前 地壳较薄 地热高 因地球内核转变能的广泛积累 火山发育 地壳活动性强 褶皱形态 夏杂 本期以地球内核转变能为主要矛盾的主要方面 主要表现为火山活动广泛而强烈 这时 沉积 变质铁矿主要为与基性变质火山岩共生的条带状磁铁矿 是最古老的铁矿 铁质主要 来源于地壳深处 通过火山作用而达到地壳表部 但因当时为酸性水圈 不利铁质沉积 同时 地壳活动性强 也不利于物理化学分选作用的进行 故铁质不能大规模富集 5 2 1 2 晚太古代 35 到 27 25 亿年前 绿岩带及与其毗连的花岗岩体广泛发育 典型的绿岩带主要由玄武岩一安山岩一英安岩 流纹岩的岩流和火山碎屑组成 在火山岩及其杂岩中间有与杂砂岩共生的条带状磁铁矿产出 地壳开始分化为所谓稳定的地台和活动的地槽 具明显的线性构造 深大断裂发育 随水圈 气圈 CO2型为主 的形成 太阳能引起的外生地质作用 主要是沉积作用 逐渐加强 而内生 地质作用却逐渐减弱 主要表现为火山活动逐渐变弱 开始生成原核生物 即能释放氧的光 自养生物 本期属地球内核转变能与地球外太阳能相互斗争的前期阶段 地球内核转变能仍 占重要地位 这时沉积变质铁矿主要与海底火山活动的绿岩带共生 产于铁镁质一与长英质火 山岩层的间断处 通常呈透镜状 长几米到几公里 铁质来源除主要来自火山作用外还部分来 自地表风化作用 本类沉积变质铁布又称阿尔果马型 5 2 1 3 早元古代 27 25 至 19 18 亿年前 地壳分化为所谓稳定的地台和活动的地槽 水圈和气圈 主要由原始植物的光合作用产生 游离氧使大气氧含量增多 逐渐接近现代情况 原核生物发育 这时地球外太阳能引起的外生 地质作用显共加强 形成巨厚沉积地层 相反地球内核转变能引起的内生地质作用却明显减弱 主要表现为火山活动变弱 地壳活动性变小 属地球内核转变能与地球外太阳能相互斗争 的后期阶段 地球外太阳能逐渐占有重要地位 本期形成当前规模最大的沉积变质铁矿 并多 产于下部为火山岩 上部为厚而广的最老的碳酸盐相顶部 其上通常发育最老的红层 17 本期铁质主要来自地壳浅部 包括陆壳 洋底和深层海水等 地壳浅部的铁质由于氧 水和有机质的共同作用 而使铁原子发生转移 铁也可呈碳酸盐腐植质化合物 胶体溶液 特 别是含铁矿物呈机械悬浮物状态转移 在有利的地质条件下 长期相对稳定的地质环境 使 铁质经过充分的物理化学分选后 在长期不断缓慢下沉的古海盆中得以人规模沉积 引起铁质 沉积的作用是多种多样的 如由于当时氧的浓度低 二氧化碳浓度高 不利于纯化学氧化的进 行 而这种条件正适于铁细菌的生存 在漫长地质年代铁细菌摄取铁质和硅酸等无机物 把大 量的氢氧化亚铁变为不溶性的二碱化二铁 而形成铁硅建造 近代新生铁矿的研究表明 铁矿 多半是生话在沼泽湖泊中铁细菌生物化学沉积作用的产物 此外如京含溶解铁的潜水进人水盆 地而发生的铁质沉 热液的形成 以及它们对海底深达儿公里含铁质岩石的相互作用 主要是淋滤作用 产生 铁质而沉积 深部富含钙 铁 镁的海水循环到表层 由于氧含量的增加而发生的铁质沉积 由于当时水圈逐渐由酸性变为弱碱性 而开始有胶体以外的可溶性重碳酸铁的迁移 形成具碳 酸盐条带的铁质沉积等等 正是由于这个时期铁质来源丰富 并可在多种沉积作用 特别是铁 细菌的参予 下富集 这些原生含铁沉积经区域变质作用后形成大规模沉积变质铁矿 如哈默 斯利 克里沃罗格 库尔斯克 苏必利尔等特大型沉积变质铁矿 5 2 1 4 中晚元古代 19 一 18 至 6 亿年前 地壳更趋于稳定 局部与深断裂有关的火山作用及地堑中的碎屑沉积发生 褶皱作用后沉 积了巨厚砂砾岩和火山杂岩 生物大量繁殖 大气中游离氧增多 地球外太阳能在地壳发展中 愈益占有重要位置 本期形成了陆源沉积为主的大规模沉积型铁矿 而以前形成的沉积变质铁 矿 特别在早元古代形成的许多特大型沉积变质铁矿在适当地质条件下 经氧化淋滤作用而形 成占风化壳型富铁矿 还有的沉积变质铁矿经后期热液 岩浆热液 变质水和混合宕化热液等 作用也可形成富铁矿 5 2 2原岩建造对铁矿的控制 该矿区属于的火山 沉积岩系 硅铁建造 此建造为一套含不等量暗色矿物 辉石 闪石 黑云母 的斜长片麻岩类为主并夹有麻粒岩 斜长辉闪岩类的变质岩石组合 此建造的岩性岩 相在时间上空间上变化也比较大 具有明显的韵律 表明火山活动的多旋回喷发 每个旋回差 18 不多都有铁矿的沉积 多个旋回往往具有多层矿体 主矿层多位于从基性 酸性演化的一个较 大旋回之末 或者说两个旋回之 表明铁矿沉积于火山活动的间歇期内 一个完整的旋回 其 基本顺序规律是 基性 中性 酸性 凝灰质 粘土岩 硅铁建造 有的矿区旋回发育比较完整 有的矿区旋回发育不完整 5 2 3构造对铁矿的控制 本区前震旦硅铁岩层沉积以后 经历了长期多次的构造作用 从而使原始简单层状的岩层 和矿层遭受了褶皱 断裂 透镜体化 塑性变形等改造作用 形成了复杂多样的矿体形态和矿 带分布格局 构造对矿体的改造作用是有一定规律的 5 2 3 1 隆起与凹陷对区域性矿带分布的控制作用 隆起的地区由于长期受剥蚀 矿体保存不好 分布比较零星 凹陷地区矿层保存完好 但 往往盖层厚 埋深大 情况不明 找矿的现实意义不大 隆起和凹陷的交接地区 盖层薄 矿 层埋藏浅或出露地表 剥蚀程度较低 矿层保存较好 是找矿的最有利部位 5 2 3 2 褶皱对铁矿的控制作用 强烈褶皱是本区基底构造的突出特点 这对铁矿体的形态和分布有明显的控制作用 区域 性的复式向斜构造控制着矿带的空间展布 与此相对应的复式背斜部位由于剥蚀作用强 矿体 保存不好 往往零星残存 构不成密集的矿带 全区铁矿层由于受到同一次东西向强烈挤压作 用 褶皱轴的方向基本上为南北向 轴面向西倾 由于后期构造的迭加作用 局部偏转呈北东 向或北西向或呈弯曲的弧形褶皱 褶皱的枢纽具有一定的波状起伏变化 但总的趋势是向南倾 伏 而向北抬起 这一特点对矿床的预测是很重要的 向斜部位保存矿体 背斜部位矿体剥蚀 是全区普遍的现象这些矿区中矿层的向斜构造形态是多种多样的 5 2 3 3 断裂对铁矿的控制作用 断裂对铁矿的控制作用有两重性 即破坏矿层完整性的一面和保护矿层免遭剥蚀的一面 本区在太古代阶段 特别是早期和中期 以强烈的塑性褶皱变形为主 刚性断裂不明显 到了太古代末期 地壳固结硬化 发育了脆性构造 断裂开始出现 进入元古代 断裂与褶皱 伴生 大量发育 以后经过吕梁运动 加里东运动 海西运动 特别是燕山运动作用的多次迭 加 形成了复杂的断裂系统 其中以北东东向断裂系 北北东向 断裂系 北北西向断裂系最 19 为发育 显然 这些复杂的断裂系统对铁矿层首先表现为破坏作用 使完整连续的层状矿体被错断 而形成许多断块 断裂强度愈大 次数愈多 这种破坏性愈大 如滦县安各庄矿区 张庄矿区 兴隆烂石沟矿区等 由子多组多次断裂的作用 矿体支离破碎 给勘探工作造成了很大困难 在某些情况下 断裂构造对矿层也表现为保护作用 如滦县地区 其西部由于北北东向青 龙河断裂而上升 矿层遭受剥蚀 保存较少 北部由于北东东向断裂而上升 矿层遭受剥蚀 保存也较少 而东南部司马长地区位于下降盘 铁矿保存较好 成为冀东地区的最大铁矿产地 之一 5 2 4变质作用对铁矿的控制 整个冀东地区的变质岩系属中 深变质带 即基本上为角闪岩相和麻粒岩相 变质程度较 深 除因风化作用而形成的表生赤铁矿石外 我们所见到的变质矿石 其矿物共生组合基本有 两类 石英 磁铁矿 石英 硅酸盐 磁铁矿 5 2 4 1 石英 铁氧化物矿石相的变质作用 根据加拿大拉布拉多 美国上湖 澳大利亚哈默斯利 巴西米纳斯吉拉斯等矿区的研究文 献报道 未变质的原生沉积氧化物相矿石主要是由燧石 碧玉或石英 磁铁矿或赤铁矿所组成 的 据 JR C Klein 的研究 这些矿物在变质作用时 主要表现为重结晶作用 即由隐晶变为显晶 细粒变为粗粒 而在各组分之间并不发生相互反应 各自保持其独 立变化的特征 因而原生 沉积的条纹条带状构造及粒状结构常常被保存下来 即使原始共生的赤铁矿 磁铁矿之间也无 相互代替的现象 表明氧在变质过程中呈惰性组分 据此规律 结合本区的矿石特点 石英 磁铁矿矿石类型 可能属于这种情况 其原生沉 积相为隐晶或细粒的燧石 碧玉或石英 细粒磁铁矿 经过变质重结晶作用 隐晶或细粒的健 石 碧玉或石英 显晶粗粒的石英 细粒磁铁矿 粗粒磁铁矿 相互之间未曾发生作用 条纹 条带状构造仍然保留 形成了我们今天所看到的条带状磁铁石英岩矿石 根据在变质过程中氧 呈惰性 赤铁矿与磁铁矿之间不发生相互代替的规律 以及矿石中仅有普遍残留的微粒自形磁 铁矿 而无残留赤铁矿的事实 推断本区原始沉积时 由于缺乏游离氧 而只沉积了磁铁矿 没有沉积赤铁矿 20 5 2 4 2 石英 硅酸盐 铁氧化物矿石相的变质作用 此矿石相的原生沉积矿物组合主要是由遂石或石英 含水铁硅酸盐 铁蛇纹石 铁滑石 黑硬绿泥石 及磁铁矿 赤铁矿组成 其中燧石和石英 磁铁矿和赤铁矿在变化过程中的演变 与上基本相同 而含水硅酸盐的演化 主要表现为经过脱水作用 形成闪石类矿物 如 7 Fe Mg 3Si4010 OH 2 3 Fe Mg Si8022 OH 2 4Si02 4H20 铁滑石 铁闪石 变质程度进一步增高 闪石类矿物将转变为辉石类矿物 本区的石英 硅酸盐 闪石或辉 石 十磁铁矿变质矿石相即属这类情况 关于在本区是否存在原始沉积的菱铁矿问题 尚未解决 根据实验 菱铁矿在低级变质的 范围内是稳定用 可与铁闪石一起保持到 390 至 420 和 Pco2 5 7 千个大气压 当温度高于 这个限度时 即到了角闪岩相 就要发生分解 形成磁铁矿 即 2 Fe3O4 2CO2 CO 3FeCO 400 本区属中一深变质 温度高于 400 原生菱铁矿保存不了 分解后可形成磁铁矿 又根据 对柞栏杖子铁矿石中磁铁矿氧同位素的测定 18O 最高值达到 11 58 具有菱铁矿和磁铁矿 的中间值 可能为原始菱铁矿经变质作用演变而来 总之 本区曾存在过原始沉积菱铁矿的可 能性是很大的 但是至今在全区尚未发现有原生残留菱铁矿的直接证据 因此尚准定论 有待 进一步深入工作 总的看来 变质作用对铁矿的控制 主要表现为矿石矿物成分和结构构造的变化 即沉积 矿物组合被改造为相应的变质矿物组合 隐晶结构细粒结构经过重结晶作用变为显晶结构粗粒 结构 条纹条带状构造保存延续下来 这些矿物成分和结构构造的变化对选矿提供了非常有利 的条件 至于矿体 在高温高压的深变质条件下 具有塑性状态 局部有些塑性变形和塑性流 动现象 而矿休的规模和品位则不发生根本性的改变 5 2 5混合岩化作用对铁矿的影响 由于磁铁石英岩的性质与花岗质岩石性质差别较大 在混合岩化作用过程中表现为情性 不易混合岩化 即使受到一些混合岩化作用 也主要是物理的机械作用 而化学的同化作用表 现很微弱 从而对矿体的储量和品位等均影响不大 21 5 2 5 1 机械破坏作用 长英质或花岗质脉体或伟晶岩脉沿构造裂隙穿插贯入含铁石英岩矿层 占据了矿层的一定 空间 冲乱了矿层的连续产状 改变了矿体的形态 对矿体起着一定的破坏作用和贫化作用 矿体周围的变质岩大多被改造为均质混合岩与混合花岗岩 许多混合脉体沿构造裂隙穿插矿层 使得矿层产状变化多端 矿体形态极不规则 5 2 5 2 注入作用 长英质细脉顺层注入矿体之中 脉体与含铁石英岩界线分明 镜下观察也没有明显的交代 现象 属一种机械贯入性质 形成稀疏条带状混合质磁铁石英岩 这种脉体的注入增加了脉石 的比例 显然对矿体起一定的贫化作用 5 2 5 3 矿石粒度加粗 在同一地区往往可以看到混合岩化作用强烈地段 矿石的粒度较租 而混合岩化作用较弱 地段 矿石的粒度较细 显然混合岩化可促使矿石颗粒重结晶加大 另外 在各矿区还经常可 以见到有些混合脉体与磁铁石英岩相交接的地方 紧靠混合脉体的磁铁矿粒度显著变祖 宽度 可达 1 厘米 5 2 5 4 改变矿石的构造 在某些混合岩化作用比较强烈的矿区 往往可以看到 不仅矿石的粒度有变粗现象 而且 矿石的构造形态也被改造 由条带状构造变为片麻状构造 这种结构构造的改变对选矿是有利 的 5 2 5 5 同化作用 在某些矿区的个别采场和少数钻孔中 如捧锤山 马城 石人沟和迁安 大杨庄矿区 曾 见到紧靠磁铁石英岩矿体的祖拉混合岩和伟晶岩中有块状磁铁矿细脉 浸染状的粗粒磁铁矿或 黑云母 一团一团地分布 其宽度范围不超过 1 米 磁铁犷和黑云母团块所占的面积小于 10 这显然是混合岩对铁矿体的同化作用现象 使铁矿体中的铁活化转移