豫北楊家莊外圍鐵礦床地質特征及礦床成因分析

王春永

(河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊，河南 鄭州 450016)

0 引 言

楊家莊外圍鐵礦床位于豫北安林地區，安林地區是我國華北地區重要的接觸交代型鐵礦基地，分布著李珍鐵礦、東冶鐵礦、楊家莊鐵礦等中小型鐵礦床(點)50余處，成礦條件良好。本文在收集以往地質、科研資料的基礎上，結合該區開展的鉆探、高精度磁測等勘查工作，對該礦區礦床地質特征進行了總結和稀土元素特征分析，對礦床成因進行了分析探討，指出了本區的控礦因素和找礦標志，以期對該區鐵的找礦工作有所啟發。

1 成礦地質背景

楊家莊外圍鐵礦床位于林州市橫水鎮，大地構造位置于華北板塊晉冀聯合陸塊中東部，太行山復式背斜南段(圖1)。區內構造發育，斷裂構造主要有NE-NNE向、SN向和NW向3組，以NE向為主，褶皺構造局部發育[1]，區內鐵礦主要受EW向隱伏基底斷裂與NNE向蓋層構造的聯合控制[2]。巖漿巖活動頻繁，成分復雜，從超基性巖至堿性巖皆有出露，其中以燕山期中性閃長巖分布最廣，與安林地區鐵礦成礦關系最為密切，呈似層狀侵入于馬家溝組灰巖，為邯邢式鐵礦的成礦母巖。

圖1 研究區的大地構造位置(據李俊建等[3]，2005修改)

2 地球物理特征

2.1 區域航磁異常特征

1978～1979年，河南省地質局航空物探隊在研究區開展了1∶5萬安陽工區航磁測量工作，提交了《河南安陽工區航空磁力測量成果報告》。根據1∶5萬航磁資料分析，研究區總體為一平靜的負磁異常場。磁場強度一般為-50 nT至-250 nT之間，由北西向南東方向負值逐漸加大。在區域磁場背景上，局部異常明顯受地質構造，特別是北北東向構造控制。根據地質環境、區域磁場特征和局部異常的展布性質，將安林鐵礦區航磁局部異常大致可以分為呈北北東向展布的兩個局部異常帶，二者正是燕山中晚期巖漿巖體和該類巖體與奧陶系馬家溝組灰巖接觸形成的矽卡巖型鐵礦的反映。

2.2 地磁異常特征

2006～2009年河南省地質礦產勘查開發局第一地質調查隊在進行1∶5萬水冶鎮幅和林縣幅礦產地質調查時，開展了1∶5萬的地面高精度磁法掃面工作。由1∶5萬高精度磁法測量成果可知，研究區內正異常值為60 nT，但其北部伴生負值卻為80 nT，在負值區找到了鐵礦體。因此，負值超常現象，是安林鐵礦區找尋鐵礦的有效標志。

3 礦區地質特征

3.1 地 層

區內出露地層相對簡單，主要為中奧陶統馬家溝組(O2m)及第四系(Q)。中奧陶統馬家溝組(O2m)從下而上可分為O2m3、O2m4、O2m5，主要的賦礦地層為第三巖性段O2m3的白云質灰巖、泥灰巖為主、石灰巖、局部呈角礫狀灰巖。在靠近巖體部位已蝕變與成礦關系最為密切的大理巖或矽卡巖。

第四系(Q)分布于河溝及低洼地區，主要為耕植土、黃土、砂土等。

3.2 構 造

區內主要構造由楊家莊—上臺主背斜，軸向120°左右，北翼陡，南翼緩，縱貫全區。前者延伸最長，向東南延伸區外，傾沒在王家窯村東。這一背斜控制了全區的構造形態。區內主要斷裂有張家井斷層，走向NNE，從張家井南到西溝南西，延伸長度約3 700 m，傾向NWW，傾角約80°，斷距約20～30 m。張家井測區東南部分布有兩條NE向斷層。

2.3 巖漿巖

區內巖漿巖包括超基性巖、中性巖和堿性巖，巖漿巖的產狀以順層侵入形成巖床為主，當與圍巖接觸邊界復雜時，形成玫瑰花狀[4]。礦區附近發育有磊口—楊家莊燕山期閃長巖體，與磁鐵礦的生成關系極為密切，為成礦母巖(圖2)。

圖2 研究區地質及構造簡圖

4 礦床地質特征

4.1 礦體賦存部位、形態及規模

礦體主要分布在研究區西部，經探礦工程控制，共發現Ⅰ、Ⅱ號兩個鐵礦體，均產于O2m3灰巖與閃長巖的接觸帶中，礦體頂板為灰巖或大理巖，底板為閃長巖或矽卡巖。

Ⅰ號礦體：位于張家井村東，長340 m，寬40～250 m，礦體傾向北西，傾角5°。賦存標高378～386.84 m，礦體埋深15～33.36 m，礦體平均真厚度1.46 m，TFe平均品位40.60%，mFe平均品位33.39%，單工程礦體mFe/TFe為85%。

Ⅱ號礦體：位于前白壁村東，長260 m，寬60～200 m，礦體傾向北西，傾角18°。礦體埋深38.32～42.94 m，賦存標高351.19～355.81 m。礦體平均真厚度4.39 m， TFe平均品位39.89%，mFe平均品位34.68%，單工程礦體mFe/TFe為86%。

4.2 礦石特征

(1)礦石礦物成分：主要金屬礦物為磁鐵礦，次為黃鐵礦，主要脈石礦物為透輝石、透閃石、石榴石、方解石，另有少量的綠泥石等。

(2)礦石化學成分：通過采樣分析，TFe平均品位40.15%，mFe平均品位34.20%，ω(mFe)/ω(TFe)達85%，屬于磁性鐵礦石。礦石中有害雜質為S、P，其中S含量一般為0.015%～8.97%，平均為1.95%。P含量為0.03%～0.11%，平均0.05%。

(3)礦石結構構造：結構為細粒半自形—自形晶粒狀結構，少為他形晶粒狀結構；礦石構造為條帶狀構造(圖3)、致密塊狀構造(圖4)和浸染狀構造。

圖3 條帶狀磁鐵礦石

圖4 致密塊狀磁鐵礦(反光)

(4)礦石類型：按組成礦石的主要鐵礦物，礦石的自然類型為磁鐵礦石；按全鐵(TFe)品位劃分，礦石的工業類型為需選礦石。

4.3 圍巖蝕變

圍巖蝕變種類繁多，主要有矽卡巖化、大理巖化、碳酸鹽化、綠簾石化及綠泥石化等。矽卡巖化與成礦關系極為密切。

矽卡巖化：主要有透輝石矽卡巖和石榴石矽卡巖兩種。前者為淺綠色至暗綠色，主要由透輝石、透閃石、綠簾石、綠泥石等礦物組成，常為條帶狀，與成礦關系極為密切，常見于礦層之下；后者灰褐色，多位于礦體的邊部或礦體之上，與成礦有關但不如前者密切，常含礦但品位很低。

大理巖化：與成礦有一定的關系，但不密切。當大理巖中有黑色方解石存在或在接觸帶附近有粉末狀大理巖存在時，則可能與成礦有關。

碳酸鹽化：一般在火成巖的淺部或矽卡巖外圍，其礦物成分隨圍巖成分及生成的溫度、壓力不同而異。

綠簾石化、綠泥石化：是近礦圍巖蝕變由交代透輝石、斜長石、角閃石而成，當矽卡巖中綠簾石、綠泥石發育時，也可作為找礦的標志之一。

5 控礦因素及找礦標志

5.1 控礦因素

5.1.1 構造控礦

安林地區已知鐵礦礦田和礦體的分布主要受EW向隱伏基底斷裂與NNE向蓋層構造的聯合控制。其中褶皺構造對礦床有明顯的控制作用，礦區內侵入體接觸帶構造則對礦體的產狀、規模、形態等起重要控制作用，層間滑脫面是礦質沉淀的有利空間。

5.1.2 巖漿巖控礦

本區巖漿活動頻繁，燕山期中性閃長巖分布廣泛，呈似層狀侵入于馬家溝組灰巖，具高堿富鈉特征[5]，與鐵礦成礦關系最為密切，為礦床的形成提供了物質來源。

5.1.3 巖性控礦

據統計，安林地區鐵礦床(點)均賦存于O2m3中。本礦區的礦體產于馬家溝組灰巖第三巖性段O2m3與蝕變閃長巖體接觸帶中。矽卡巖和礦體的生成及其物質化學成分一定程度上受質純的灰巖控制，而不純的泥質灰巖或白云巖夾層，對下部礦液的聚集起到了屏障封閉作用，巖性控礦明顯。

5.2 找礦標志

(1)鐵礦主要賦存于 O2m3灰巖與閃長巖的接觸部位，特別是下接觸帶底板是深部找礦的潛力部位；

(2)矽卡巖化中伴隨有較強的綠泥石化、綠簾石化蝕變是主要的直接找礦標志；

(3)區域上強或弱的航磁異常是該區的找礦標志之一；

(4)地面磁異常低緩或負值超常現象是該區尋找鐵礦的有效標志。

6 稀土元素特征

本次在楊家莊礦區采集了巖體、灰巖和礦石樣品進行了微量元素地球化學分析，結果見表1[6]。從表1看出，巖體中稀土總量最高，在101.35×10-6～135.90×10-6之間，灰巖中最低，在7×10-6～15.69×10-6之間，磁鐵礦石除YJZ-36樣品較低(4.3×10-6)外，其余含量在16.81×10-6～81.96×10-6，介于巖體與灰巖之間(圖5)，反映了接觸交代鐵礦石微量元素來源于二者之間。

圖5 楊家莊礦區灰巖、巖體、礦石稀土元素配分曲線(◇—灰巖；△—巖體；□—礦石)

表1 楊家莊礦區灰巖、閃長巖體和礦石的稀土元素組成及相關參數 ×10-6

7 礦床成因

7.1 成礦時代和物質來源

據前輩對安林地區鐵礦床的測年研究，董建華等[8](2003)測得太行山花崗閃長巖體鋯石U-Pb年齡為129～137 Ma。彭頭平等[9](2004)獲得東冶礦區內閃長巖的年齡主要集中在燕山期，SHRIMP鋯石年齡為125.9±0.9 Ma。該年齡代表了南太行山典型閃長巖體的形成時代，也反映了本研究區矽卡巖型鐵礦床的成礦時代為燕山期。

從楊家莊礦區的巖礦石稀土配分曲線(圖5)可以看出，除YJZ-36樣品外，磁鐵礦石樣品的配分曲線與該區閃長巖體的稀土配分曲線有較好的吻合，這說明成礦作用與巖漿有關，巖體可能是鐵質的主要來源，這一結論與陳艷等的研究相一致[10]。因此，本礦區鐵礦的物質來源為深源巖漿。

7.2 礦床成因

該礦區鐵礦成因類型為與巖漿巖體時空分布具成因聯系的接觸交代型鐵礦。燕山期的構造運動，在本區產生了褶皺以及與之平行的斷裂。超基性的角閃石巖和角閃長巖首先沿破裂通道上升，與圍巖接觸后，除熱變質作用外，局部尚可形成矽卡巖，但不見礦；隨著構造運動的繼續進行，中性的閃長巖體不斷地侵入，致使大理巖發生矽卡巖化，但一般不含礦。

續 表

巖漿期后的有用物質，隨著氣體和熱水溶液的上升，發生交代作用，使形成的矽卡巖復雜化，磁鐵礦由此形成。而后又陸續生成透閃石、陽起石、綠簾石、黃鐵礦、綠泥石、方解石等礦物。可見熱液作用從高溫期一直延續到中低溫期。

中性巖漿侵入到碳酸巖層，伴隨巖漿分異作用，部分巖層被同化，析出了巖漿中的鐵質，富含Na、Fe的流體在巖漿期后大量聚集，與圍巖發生交代作用形成鐵質礦液，在碳酸鹽質圍巖及侵入體頂部接觸帶內形成接觸交代型鐵礦。

8 結 論

楊家莊外圍鐵礦床賦存于馬家溝組灰巖與蝕變閃長巖體解接觸帶中，圍巖蝕變形成大理巖、碳酸鹽化蝕變巖，閃長巖體蝕變形成矽卡巖、綠簾、綠泥石化蝕變巖，為接觸交代矽卡巖型鐵礦，受構造、巖漿巖和巖性控制，成礦物質來源為深源巖漿。航磁異常、地表礦化及矽卡巖化伴隨綠泥石化等是主要的找礦標志，含礦層位主要為O2m3灰巖與閃長巖的接觸部位，特別是下接觸帶底板是深部找礦的潛力部位。