第二章 铁矿床类型特征及资源评价

第二章铁矿床类型特征及资源评价第1页，课件共37页，创作于2023年2月一、铁矿资源概述铁是人类最早利用的金属元素之一，据美国矿务局（1983）统计，世界铁矿储量为2903.5亿吨，主要分布于俄罗斯、中国、巴西、加拿大、美国和澳大利亚（均超过100亿吨），其次为印度和南非（矿石平均品位＞60%）。我国铁矿资源丰富，1996年统计储量为463亿吨（保有储量），仅次于前苏联的599亿吨。我国铁矿床主要分布于鞍山-本溪、冀东、四川攀西、内蒙古白云鄂博、湖北大冶、宁芜地区、甘肃镜铁山、山西五台、海南石碌、莱芜-邢台等十大铁矿产区，是世界上铁矿类型最齐全的国家。第2页，课件共37页，创作于2023年2月2.1铁的工业矿物已知含铁工业矿物有300多种，主要的工业矿物：第3页，课件共37页，创作于2023年2月2.2铁矿石类型按矿物成分划分为：磁铁矿矿石；赤铁矿/假象赤铁矿矿石；褐铁矿矿石；钛磁铁矿矿石；菱铁矿矿石按结构构造划分：致密块状矿石；浸染状矿石；条纹条带状矿石；网脉状矿石；角砾状矿石；鲕状和肾状矿石按铁含量：富矿石Fe＞45%（磁、赤铁矿型）；Fe＞30-35%（菱铁矿型）贫矿石Fe25-45%（磁、赤铁矿型）；Fe20-30%（菱铁矿型）按共生有益组划分：单一铁矿石；综合铁矿石(锰、镍、钴、钒、铬、钼、钨等）；按氧化程度划分：氧化矿石：TFe/FeO＞3.5；原生矿石：TFe/FeO＜3.5*TFe指矿石的全铁，包括可溶铁（SFe）和硅酸铁（冶炼时一般不能提取）第4页，课件共37页，创作于2023年2月三、铁的成矿地质作用基性-超基性岩：超基性岩平均含Fe9.85%；基性岩平均含铁8.56%；当上地幔发生局部熔融作用，基性-超基性岩浆沿深断裂侵入地壳时，通过岩浆的结晶分异和残余熔融作用形成岩浆矿床。中-酸性（含碱性）岩浆岩：中性（碱性）岩含Fe平均为5.82%，酸性岩平均含铁为2.7%；中酸性岩浆活动过程中，铁主要通过气水热液作用得到富集，在热水和F、Cl、B、P等挥发性组分参与下，铁的活度大为增强，Fe与挥发性组分形成FeCl2,FeF3等卤化物Na3［Fe3+(PO4)2］、Na2(Fe2+Cl4)等形式的络合物与热液一起运移，在适当的地质构造环境中沉淀，形成铁矿物和多金属硫化物。与中酸性岩浆岩有关的铁矿主要属岩浆期后热液形成的，但也有例外，如智利拉科铁矿，由含矿熔浆喷溢而成。第5页，课件共37页，创作于2023年2月三、铁的成矿地质作用（3）外生成矿作用：外生条件下，铁主要聚集于海相沉积。海相沉积物中铁质来源可能有四种：陆源岩石风化产物；海底火山喷发或海底火山热液作用；海水对海底岩石的溶解或化学反应；宇宙尘埃散落物；铁在海水中的搬运方式有三大类：①可溶铁：铁离子，铁的有机络合物（如腐殖酸络合铁）及铁的无机络离子；②溶胶体：Fe(OH)3，为正胶体③不溶铁：铁矿物或含铁硅酸盐的微碎屑颗粒，海洋生物携带或吸附的铁等。第6页，课件共37页，创作于2023年2月三、铁的成矿地质作用（3）外生成矿作用铁的沉淀作用与其搬运方式有密切关系：不溶铁主要通过机械或生物方式沉积；可溶铁及溶胶铁主要以化学方式沉积；盆地中铁的具体沉淀矿物与环境的PH、EH、fo2、fco2等条件有密切关系，一般表现为随着水深增大，fo2↓,fco2↑，故沉积产物表现出氧化物相→硅酸盐相→碳酸盐相→（硫化物相）的沉积分带规律；（4）变质作用：已形成的铁矿在变质作用中很少发生铁的迁移，只是由高价氧化物转化为低价氧化物（赤铁矿变为磁铁矿）；在发生强烈动力变质地段，铁质可发生迁移，甚至沿断裂带转移，形成局部再富集。如BIF铁矿。第7页，课件共37页，创作于2023年2月四、铁矿床主要类型及其特征1.岩浆型铁矿床2.矽卡岩型铁矿床 3.玢岩型铁矿床 4.沉积型铁矿床 5.沉积变质型铁矿床6.多成因叠加型铁矿床 第8页，课件共37页，创作于2023年2月4.1岩浆型铁矿床指产于基性-超基性侵入岩中的钒钛磁铁矿矿床。我国该类铁矿床主要分布于四川西昌-攀枝花、河北承德、陕西汉中、湖北郧（yún）阳、襄阳等地区，其储量约占全国铁矿总储量的15%。特征：构造位置：多产于地台区或地台边缘，受区域性深大断裂带控制；含矿岩体：时空、成因上和基性-超基性岩有关，主要为辉长岩，辉长岩-橄长岩-辉橄岩、斜长岩-辉长岩-（苏长岩）；岩浆分异程度高，岩体呈明显的层状构造，由上而下岩石基性程度增高；矿体特征：矿体多呈层状或似层状，与围岩渐变过渡，同生矿床；贯入型矿体呈脉状。第9页，课件共37页，创作于2023年2月4.1岩浆型铁矿床矿石特征：矿石类型：以浸染状至稠密浸染状为主，致密块状次之。矿石矿物：以钛磁铁矿为主，其次为磁铁矿、钛铁矿、尖晶石、赤铁矿等，常伴生有磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、硫镍钴矿等硫化物。矿石品位铁矿石品位一般为25-45%；TiO25-15%；V2O50.2-0.5%；除Fe和Ti达工业要求外，伴生V,Cr,Ni,Co,Cu,Pt等素可综合回收利用；第10页，课件共37页，创作于2023年2月4.1岩浆型铁矿床成矿作用：晚期岩浆分异成矿作用和晚期岩浆贯入成矿作用。晚期岩浆分异型钒钛磁铁矿矿床，大多数钒钛磁铁矿矿床属此类，如四川攀枝花。晚期岩浆贯入型钒钛磁铁矿矿床，如河北大庙。还有岩浆喷溢型铁矿，指智利拉科铁矿，矿体围绕火山口分布，核部为流纹英安岩，四周为熔岩状铁矿体，矿石矿物为磁铁矿、赤铁矿。第11页，课件共37页，创作于2023年2月四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床矿床位于四川省攀枝花市区域成矿背景攀枝花地区,古生代至中生代中东部上升为古陆并发生裂谷作用——形成攀西裂谷。攀西裂谷控制着攀西矿带的展布及其内钒钛磁铁矿矿床的分布，矿带北起沪沽西昌，南到攀枝花、红格一带，南北长200km，东西宽40km，是我国最大的钒钛磁铁矿带。第12页，课件共37页，创作于2023年2月攀枝花铁矿岩相带及矿化带底部边缘带：厚10~300m，以暗色细粒辉长岩为主，含矿性差。下部暗色中粗粒层状辉长岩含矿层：厚60~520m，底部为数米厚的橄揽岩或橄辉岩。为主含矿层，共包括六个矿带（Ⅸ、Ⅷ、Ⅶ、Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ）。中部暗色层状辉长岩带：厚160~600m，夹含铁辉长岩薄层。Ⅲ矿带由含铁辉长岩薄层及矿条组成，矿体厚仅2~3m，与下部含矿层为过渡关系。上部浅色层状辉长岩含矿层：厚10~120m，以含铁辉长岩为主，夹稀疏浸染状矿条，含磷灰石约5％。本层包含两个矿带（Ⅱ、Ⅰ）。顶部层状辉长岩相带：厚500~1500m，夹有暗色辉长岩条带及稀疏浸染状矿条。含矿性差。第13页，课件共37页，创作于2023年2月4.2玢岩型铁矿床玢岩型铁矿床是我国地质工作者所确定和命名的一种矿床类型，其类似斑岩型铜矿床的概念。是指产于陆相火山岩分布区域内，与玄武质、安山质岩浆的火山-侵入活动有关的一组矿床。这组矿床具有晚期岩浆、高温气液交代、接触交代、中低温热液交代-充填及火山沉积等一系列成矿作用特点。我国宁芜地区铁矿床是其典型代表。由岩体内部到接触带再到围岩中，出现下列几种类型的铁矿化：第14页，课件共37页，创作于2023年2月玢岩铁矿理想模式示意图（转引自袁见齐等，1985）产于辉长闪长玢岩岩体中部的铁矿化（⑥陶村式）晚期岩浆-高温热液交代矿床。产于辉长闪长玢岩顶部或边部的铁矿化（⑤凹山式）伟晶-高温气成热液充填矿床。产于接触带上的铁矿化，围岩为安山岩、凝灰岩时（④梅山式）；围岩为灰岩、砂页岩时（⑧凤凰山式）。成因上属矽卡岩型矿床。产于岩体附近火山岩中的脉状、似层状铁矿化（③龙虎山式）中低温热液充填矿床。产于火山沉积岩中的层状铁矿床（①龙旗山式或②竹园山式）火山沉积矿床。产于接触带外带的浸染状黄铁矿化⑦-向山式(黄铁矿)第15页，课件共37页，创作于2023年2月4.2玢岩型铁矿床玢岩型铁矿中各类矿化的分布和形态主要受构造控制，矿体形态包括以下几种：（1）角砾岩筒状矿体：宁芜地区的玢岩铁矿床，除层状铁矿外，大多赋存于各类角砾岩筒中。（2）脉状矿体和似层状矿体。（3）受接触带构造控制的环状矿体。矿石矿物主要为磁铁矿、假象赤铁矿、黄铁矿。玢岩型铁矿中除火山-沉积型外，其余各类型都有不同程度的围岩蚀变。按形成时间，蚀变可分三期：早期类矽卡岩化；中期类青磐岩化；晚期黄铁矿化、水云母化、高岭土化和碳酸盐化等。虽然玢岩型铁矿床的成因目前仍有争议，铁质在岩浆阶段通过分离结晶及熔离作用开始富集，形成早期的具有钛铁矿出溶条带的磁铁矿；但大部分铁质或由岩浆流体带入，或由深部火成岩及其围岩在钠交代作用时铁经活化转移再沉淀的结果。第16页，课件共37页，创作于2023年2月4.3矽卡岩型铁矿床产于中酸性侵入体与碳酸盐岩类围岩接触带处矽卡岩或其附近围岩中的铁矿床，占我国铁矿总储量的12%，占富铁矿储量的40%。矽卡岩型铁矿床是铁矿床中的一个重要类型，在我国铁矿生产中占有特殊地位。这类铁矿的规模大小不等，以中型规模居多，部分储量可达一亿吨以上。由于多数为富矿，所以储量小于百万吨的小型矿床常常也有工业价值。如湖北大冶、河北邯郸-邢台，山东莱芜。第17页，课件共37页，创作于2023年2月4.3矽卡岩型铁矿床特征构造位置：多产于大洋岛弧地带；岩浆岩类型：多与中-浅成的闪长岩-辉长岩类有关，有少量与花岗闪长岩和斜长花岗岩有关，常有同源的安山岩-玄武岩层。围岩：主要为碳酸盐类，少量为钙质砂页岩、凝灰岩类；围岩蚀变：与成矿有关的围岩蚀变是矽卡岩化。闪长岩类发育钠长石化；花岗岩类钾长石化；花岗闪长岩-闪长岩类发育Na,K交代现象；成矿深度：中深-超浅成；控矿构造：褶曲倾末端或两翼；断裂与侵入接触带交汇部位；围岩层间裂隙或层间错动带；岩体超覆部位；大理岩在岩体边缘形成的半岛状残留体上；第18页，课件共37页，创作于2023年2月4.3矽卡岩型铁矿床矿体形态：层状、似层状、透镜状、囊状以及豆荚状、楔状和其它不规则状。矿体与围岩产状一致时，矿体规模大；矿石特征：矿石品位：Fe一般＞45%；S：几%~十几%；P：n‰——n%；Cu、Pb、Zn、Sn伴生。矿石组构：矿石构造以致密块状为主，也有浸染状、条带状、角砾状构造；半自形粒状、交代结构结构；矿石矿物为磁铁矿、赤铁矿、假像赤铁矿，有少量的黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等；矿床系岩浆热液交代成因，成矿作用分矽卡岩阶段、磁铁矿阶段及石英硫化物阶段等。第19页，课件共37页，创作于2023年2月河北邯邢矽卡岩型铁矿床河北邯邢地区广泛分布矽卡岩型铁矿床，共有大小矿床数十个，构成一个规模巨大的成矿区。区内有五个岩体，相应划分为五个矿田，每个矿田都由若干个矿床组成，其中以矿山村矿田的矿床数量和储量最多。矿山村矿田中又以西石门铁矿床的规模为最大。矿田内地层出露简单，仅见中奥陶统马家沟组灰岩，构成一开阔的背斜构造。岩体成隐伏状产出，矿体大部分为盲矿。近矿处的岩石常受碱质交代（钠化蚀变）而褪色，在与围岩的接触带上，广泛发育有矽卡岩和磁铁矿体。第20页，课件共37页，创作于2023年2月西石门铁矿床地质剖面示意图（转引自姚凤良等，1983）l-中奥陶统灰岩；2-闪长岩；3-二长岩；4-铁矿体及矽卡岩；5-第四系矿体产状和围岩基本一致，局部略呈斜交状。矿体形状简单，主要为似层状和背斜构造相吻合。背斜轴部矿体较厚，可达数十米，向两翼逐渐尖灭。矿体最宽为一千米（图6-7），沿褶皱轴延长达数公里。矿石内金属矿物主要为磁铁矿，此外还有少量黄铁矿和黄铜矿。脉石矿物主要为透辉石和金云母。第21页，课件共37页，创作于2023年2月4.4沉积型铁矿床沉积型铁矿床分海相及陆相湖泊沉积两种成因，以海相沉积为主，是沉积铁矿床中重要的成因类型之一，主要分为两种，即：海相沉积赤铁矿（含少量菱铁矿）矿床和海相沉积菱铁矿矿床。我国沉积型约占15%。海相沉积赤铁矿矿床特征海相沉积赤铁矿矿床形成于浅海边缘，尤其海岸线曲折、构造较为稳定的海湾浅海区。含矿岩系常为砂岩和页岩，延展可达几十至几百公里以上矿体呈层状，层位稳定，常位于海侵层序的底部，矿层厚由几十厘米至几十米不等。矿石主要由赤铁矿组成，伴有鲕绿泥石、菱铁矿、石英、方解石及少量黄铁矿等常呈鲕状、肾状、块状构造，硫、磷杂质元素含量低，矿石质量好。第22页，课件共37页，创作于2023年2月4.4沉积型铁矿床海相沉积赤铁矿矿床一般规模巨大，世界上近年来发现的百亿吨以上的特大型矿床，均属此类型。典型矿床如美国亚拉巴马州伯明翰克林顿（上志留统）铁矿床，其矿层最厚可达10m，平均厚3m以上，其露头连续分布几乎达1100公里，其沉积盆地宽达80公里，连续沉积了50亿吨赤铁矿。另外，前苏联刻赤塔曼半岛（第三纪）铁矿床也属此类矿床。海相沉积赤铁矿矿床在我国有两个重要层位：其一为华北地区中元古界长城群中部，称为“宣龙式”铁矿床；其二为华南地区泥盆系上部，称为“宁乡式”铁矿床。就目前所知，宁乡式铁矿床的工业意义远不及宣龙式铁矿床。该类矿床矿石品位中等，含硫较低，但含磷和SiO2较高，选矿困难。第23页，课件共37页，创作于2023年2月宣龙式铁矿床含矿岩系位于海侵层序底部的长城群串岭沟组页岩中。矿石具鲕状和肾状构造等。矿石矿物的主要为赤铁矿，次要为菱铁矿，伴生矿物有石英、方解石、黄铁矿等。矿石的含铁量稳定，品位中等至于富（＞40%），硫、磷杂质少，但SiO2含量高达15~20%，矿床规模较大。典型矿床例如宣化、龙关、赤城等地的震旦纪赤铁矿矿床。第24页，课件共37页，创作于2023年2月4.5沉积变质型铁矿床此类矿床在世界铁矿床中是最重要的，分布十分广泛，有不少大型、特大型矿床，如北美的苏必利尔湖型铁矿等，我国的鞍山铁矿、水厂铁矿等。该类型占世界铁矿总储量的60%，占富铁矿储量的70%；在我国约占总储量的48%。形成于前寒武纪（主要为太古代到早元古代）的沉积变质铁矿，因其矿石主要由硅质（碧玉、燧石、石英）和铁质（赤铁矿、磁铁矿）薄层呈互层组成，又称为铁（质）-硅（质）建造、条带状铁建造（bandedironformation，简称BIF）。第25页，课件共37页，创作于2023年2月BIF型铁矿床基本地质特征①主要形成于早前寒武纪（高峰期18-26亿年）的地槽环境，目前分布于地台、地盾区②在特定的沉积盆地中呈带状大面积分布，面积数百、甚至数千平方公里③矿体主要呈层状、似层状，部分呈透镜状，延伸可达上千公里，厚几厘米至几百米；④全球范围内，矿物组成具有可对比性铁质矿物＋硅质矿物＋硫化物＋含铁碳酸盐变质程度浅时，主要由磁铁矿、石英、角闪石组成变质程度深时，主要由赤铁矿、燧石、绢云母组成第26页，课件共37页，创作于2023年2月BIF型铁矿床基本地质特征⑤矿石具有特征的条带状、条纹状、层纹状构造；⑥多属于贫矿，TFe25-40%(30-35%)，SiO240-50%,但S、P含量低。经后期混合岩化作用可形成富矿体，含铁可达45％以上，单个矿床的储量由数十亿吨至数百亿吨，是最重要的铁矿类型。第27页，课件共37页，创作于2023年2月沉积变质型铁矿床分类根据矿床的形成时代及含矿建造的不同，可分为阿尔戈马（Algoma）型和苏必利尔湖（Superior）型。沉积变质型铁矿是我国主要的铁矿类型，主要分布于华北地台及其相邻区域，以鞍山-本溪、北京-冀东、五台-太行等地最为集中，均属阿尔戈马（Algoma）型第28页，课件共37页，创作于2023年2月第29页，课件共37页，创作于2023年2月沉积变质铁矿的成因沉积变质铁矿的形成经历了沉积和变质改造两个阶段。阿尔戈马型BIF和苏必利尔湖型BIF可能分别属于近喷口附近和远离喷口的热水喷流沉积矿床。早前寒武纪铁矿均遭受了程度不同的区域变质作用的叠加改造，这种改造作用是在基本封闭的体系中进行的。作用的结果主要表现在原有矿层总化学成分不变的情况下矿物相的重新组合，以及矿体的变形和重新定位。第30页，课件共37页，创作于2023年2月辽宁鞍山弓长岭铁矿铁矿层赋存于鞍山群含铁石英岩建造中，含铁石英岩建造大致可以分为两种类型，即含铁石英岩-角闪岩建造和含铁石英岩-绿片岩建造。弓长岭矿区主要为含铁石英岩-角闪岩建造。第31页，课件共37页，创作于2023年2月4.6多成因叠加型铁矿床概念：指经历了两个以上成矿时期和两种以上成矿作用而形成的矿床；矿例：内蒙白云鄂博Nb（铌）-REE-Fe矿床，由元古代沉积变质+海西期岩浆热液而成。白云鄂博铁矿位于包头市以北150km处，蕴藏了全世界5/6的稀土资源、1500百万吨的铁,且是世界第二大铌矿床。第32页，课件共37页，创作于2023年2月铁和稀土主要赋存于第三岩组白云质大理岩及向第四岩组长石板岩的过渡部位。第33页，课件共37页，创作