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山西省繁峙县山角铁矿矿床地质特征及成因分析论文

发布时间:2023-03-17 10:19:08 文章来源:SCI论文网 我要评论














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  摘要 :山西省繁峙县山角铁矿含矿带赋存于五台超群石咀 群文溪组地层中,矿体呈层状—似层状,矿体连续性好,沿走 向厚度变化较小,层位稳定。矿体产状与围岩片理产状基本一 致,矿体的顶底板大多为斜长角闪岩,局部为绢云石英片岩, 其形态、产状受褶皱构造控制。矿区内共圈出 8 条矿体(MFe1、 MFe2、MFe3、MFe4、MFe5、MFe6、MFe7、MFe8)。 其 中 MFe2 矿体为主矿体,其次为MFe7 矿体。通过对山西省繁峙县山角铁 矿区域地质背景、矿区地质特征、矿体特征等方面综合分析,阐 述了该矿床的成因类型为火山沉积变质矿床,为深部及外围找 矿提供地质依据。

  关键词 :山角铁矿,矿床成因,矿床地质特征

  山西省繁峙县山角铁矿位于山西省繁峙县城东南直距40km 处的山角村, 行政规划隶属繁峙县神堂堡乡管辖。矿区地处五台 山脉东段偏北部, 交通较为便利。

  1 区域地质背景

  矿区大地构造处于中朝准地台山西断隆 ( Ⅱ级)五台山断拱 ( Ⅲ级)五台山凸起 ( Ⅳ级) 中北部。区域上出露的地层以新太古 界五台超群石嘴群庄旺组、文溪组及台怀群鸿门岩组地层为主, 还分布有少量中元古界长城系高于庄组、新生界第四系地层。岩 浆岩主要有五台期侵入形成的变质超基性岩、变质中酸性侵入 岩体、吕梁期侵入的辉长辉绿岩、燕山期侵入形成的花岗岩,局 部出露极少量的喜山期玄武岩、煌斑岩。

  区域内太古界地层经历了角闪岩相—高绿片岩相变质作用, 岩石变形强烈, 构造上形成复杂的重褶皱, 地层多有倒转或同斜 等特点。断裂构造主要为北东向和北西向, 其中北西向断裂多为 吕梁期辉绿岩贯入。

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  1.1 地层

  (1) 太古界地层 :本区出露的五台群地层为一套经历了两 期以上变质变形作用改造的火山—沉积夹硅铁建造岩系。出露 的地层有石嘴群的庄旺组、文溪组、台怀群的鸿门岩组。

  庄旺组 :分布于矿区外南西部一带(本区出露较少),本组 以大套黑云变粒岩夹富铝黑云变粒岩为主,岩石组合为黑云变 粒岩、含硫黑云变粒岩、角闪黑云变粒岩夹角闪变粒岩、斜长角 闪岩二云石英片岩、少量浅粒岩。其中普遍发育有韵律层和条带 状构造。属角闪岩相变质地层, 厚 635-768m。

  文溪组 :分布于矿区中部及区外北东部,为五台群第二个 含铁层位, 也是五台群地层沉积变质铁矿的主要赋存层位, 原岩 为一套基性—酸性火山熔岩, 夹少量硅铁质及泥沙质建造, 变质 后变质岩名称为,斜长角闪岩、黑云变粒岩、黑云角闪变粒岩、少量绢云石英片岩、绢云片岩、磁铁石英岩,岩石经历了角闪岩 相变质作用。由于地层遭受了强烈的构造变形改造, 致使褶皱发 育,地层厚度(244—457m),尤其是磁铁石英岩矿层,在走向延 伸和倾向延伸方向局部厚度变化较大。

  鸿门岩组 :分布于区域上广大地区,与文溪组地层平行不 整合接触,由一套经中低级区域变质的细碧岩—角斑岩及火山 凝灰岩及沉积岩组成。主要岩性下部为绿泥钠长片岩夹绢云绿 泥钠长片岩、绢云绿泥长英片岩及绢云石英片岩 ;中部为绿泥 钠长片岩、黑云绿泥片岩、绿帘绢云钠长片岩夹少量绢云石英片 岩 ;上部为千枚状绢云片岩、条带状绿泥片岩夹绢英岩、绢云石 英片岩。该组地层经历了绿片岩相变质作用, 厚约 1183m。

  (2) 长城系高于庄组地层 :仅零星出露在本区北部,出露的 地层有一至四段(局部仅出露有一、二段),主要岩性为含燧石 条带团块白云岩、黑色含锰页岩、玫瑰色厚层白云岩等。

  (3) 新生界第四系 :由上更新统峙峪组冲洪积砂土、亚砂土、 夹不规则砂砾岩层和冲积沙、全新统砂砾石层组成。分布于山背 阴坡及沟谷中。

  1.2 构造

  区域构造以五台复式向斜构造的草地—鸿门岩向斜北东段 的北西翼(倒转翼),构造形迹以北东走向、倾向南东的单斜面 纹理构造为主, 伴随着北西向断裂为主。断裂切断太古代含矿地 层,对区域沉积变质铁矿有破坏作用。

  1.3 岩浆岩

  区域上岩浆岩以太古代五台期岩浆活动最为强烈,早期岩 浆活动以火山喷溢为主,反映了两个大的火山喷发旋回多韵律 间歇性喷发特点。形成了大面积分布在五台超群石嘴群金岗库 组、庄旺组、文溪组地层中和台怀群鸿门岩组地层中的海底喷溢 形式形成的拉斑玄武岩—洋岛玄武岩, 该地层经角闪岩相、绿片 岩相变质作用改造其变质岩名称为斜长角闪岩、绿泥钠长片岩、 绿泥片岩、绿泥绢云片岩等 ;五台晚期岩浆活动以侵入作用为 主,侵入形成了以英云闪长岩、奥长花岗岩为主的侵入体(大寨 口岩体、石佛岩体),经变质作用后,岩石名称为黑云斜长片麻 岩、角闪斜长片麻岩及黑云钾长片麻岩等。元古代吕梁期岩浆活 动侵入形成了以北西向为主的辉长—辉绿岩脉。中生代燕山期 侵入形成了花岗岩。喜山期岩浆活动形成了玄武岩、煌斑岩。

  2 矿区地质特征

  2.1 地层

  矿区内出露的地层主要为新太古界五台超群石咀群文溪组、 鸿门岩组和新生界第四系松散堆积物。

  2.1.1 新太古界五台超群石咀群文溪组(Ar31w)

  分布于矿区中南、西部,位于台怀期北东—南西向重褶复式开 阔大向斜北翼,为区内含矿层位,岩石组合以斜长角闪岩、角闪片 岩为主,夹厚层层位稳定,包括磁铁石英岩及角闪变粒岩,少量黑 云变粒岩,绢云石英片岩、绢云母石英岩等。与下伏庄旺组地层呈 整合接触。斜长角闪岩中常见气孔、杏仁构造。其岩性特征如下 :

  斜长角闪岩 :矿区内的主要岩石,线理呈北东走向,南东 或北西片理产状 :倾角 60 ~ 80°,岩石为深灰黑色,粒 - 柱状 变晶结构,块状构造,是矿体的主要围岩。组成矿物以角闪石 (含量 45%)、斜长石为主 (含量 20% ~ 25%), 其次为石英 (含 量 0% ~ 5%)、普通 角 闪石 (含量 50% ~ 60%)、黑云母 (含量 0% ~ 5%)、绿帘石 (含量 0% ~ 3%)绿泥石 (含量 0% ~ 5%)。

  角闪片岩 :为本区主要的岩石,分布广、厚度大 , 呈北东走 向。岩石呈灰绿黑色,片理发育,组成矿物以角闪石(部分退变 质呈绿泥石),个别石英, 少量绢云母及黑云母。

  绢云母石英片岩 :岩石为灰白色,片理发育,由绢云母、石 英、方解石等组成, 与斜长角闪岩或角闪片岩界线清楚。

  绢云母石英岩 :岩石为白中带黄色,细粒结构,薄层状,主 要由乳白色及烟灰色石英组成。

  磁铁石英岩(铁矿层) :岩石呈褐黑色、钢灰色,主要矿物 为石英、磁铁矿,矿物粒度多在 0.1 ~ 0.5mm之间,粒状变晶结 构,块状、条带状,浅色石英条带和深色磁铁矿条带相间,条带宽度 0.3 ~ 2cm。

  2.1.2 新太古界五台超群石咀群鸿门岩组(Ar32h)

  主要分布于矿区南部,主要岩性下部为绿泥钠长片岩夹绢 云绿泥钠长片岩、绢云绿泥长英片岩及绢云石英片岩 ;中部为 绿泥钠长片岩、黑云绿泥片岩、绿帘绢云钠长片岩夹少量绢云石 英片岩 ;上部为千枚状绢云片岩、条带状绿泥片岩夹绢英岩、绢 云石英片岩。区内主要出露绢云绿泥长英片岩及绢云石英片岩。

  2.1.3 第四系(Q4)

  第四系上更新统黄土广泛分布于全区山坡,全新统冲洪积 物及残坡积物分布于沟谷。

  2.2 构造

  矿区位于台怀期北东—南西向重褶复式开阔大向斜北翼,台 怀—沟里向斜东部倾伏端北翼,岩层呈单斜产出,区域构造线呈 北东—南西向。区内次级小褶皱角发育,矿体受褶皱影响,走向 上呈S型,但局部变化不大。矿体厚度在次级小褶皱核部变厚。 2.3 岩浆岩

  矿区内分布的岩浆岩主要有五台早期火山喷发形成的拉斑 玄武岩,该地层经角闪岩相、绿片岩相变质作用改造,现变质岩 名称为斜长角闪岩。

  五台晚期岩浆活动以侵入作用为主,侵入形成了以英云闪 长岩、奥长花岗岩为主的侵入体,经变质作用后,岩石名称为黑 云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩及黑云钾长片麻岩等, 分布于矿 区西南部(大寨口岩体) 及北东部(北台岩体)。

  2.4 变质岩及变质作用

  矿区五台超群石咀群文溪组地层经历了区域变质作用,变 质成角闪岩相,变质岩石为斜长角闪岩、角闪片岩、绢云石英片 岩夹磁铁石英岩,变质矿物组合以绢云母、长石、石英、绢云母 为主, 少量方解石、碳质、磁铁矿, 变质相带为角闪相带。

  3 矿体地质特征

  3.1 矿体特征

  矿区内共圈出 8条矿体(MFe1、MFe2、MFe3、MFe4、MFe5、 MFe6、MFe7、MFe8)。其中MFe2 矿体为主矿体, 其次为MFe7 矿体。矿体赋存于五台超群石咀群文溪组地层中, 矿体呈层状— 似层状,矿体连续性好,沿走向厚度变化较小,层位稳定。矿体 厚度变化的原因主要为 :矿区位于台怀期北东—南西向重褶复 式开阔大向斜北翼, 台怀—沟里向斜东部倾伏端北翼, 区内次级 小褶皱较发育, 在次级褶皱转折端矿体变厚。矿体产状与围岩片 理产状基本一致, 矿体的顶底板大多为斜长角闪岩, 局部为绢云 石英片岩。各矿体特征详见表 1.

  各矿体特征如下 :

  MFe1 矿体 :分布于矿区西部的 1—3 勘探线间,由TC21、 YK1、TC20、TC19、TC18(1) 探槽控制, 地下由一号主硐(2128 中段) 控制,呈层状、似层状产出。顶底板大多为斜长角闪岩, 局部为绢云石英片岩。矿体在走向延深及倾向延伸方向呈弯曲 状,走向延伸控制长度 520m, 外推 100m, 倾向控制深度 50m, 推 断深度 50m。矿体赋存标高2304 ~ 2086m。矿体最大厚度7.62m, 最小厚度 2.50m, 平均厚度 4.20m。矿体产状 :倾向 170 ~ 174° 之间, 倾角 65 ~ 73°, 平均为 68°。

  MFe2 矿体 :分布于矿区西部的 1—3 勘探线间,由TC21、 YK1、TC20、TC19、TC18(2) 探槽控制,地下由PD2、PD4、一号 主硐(2128 中段) 坑探控制,呈层状、似层状产出。矿体的顶底板 大多为斜长角闪岩,局部为绢云石英片岩。矿体在走向延伸及倾 向延深方向呈弯曲状,走向控制长度 665m,推断长度 100m,倾 向延深控制 130m, 推断延深 50m。矿体赋存标高2343 ~ 2095m。 矿体最大厚度 9.45m, 最小厚度 3.85m, 平均厚度 5.84m。矿体产 状 :倾向 168 ~ 173°之间, 倾角 60 ~ 70°, 平均 67°。

  MFe3 矿体 :分布于矿区西部的 1—3 勘探线间,由TC21、 YK1、TC20、TC19探槽控制, 浅部由PD3、一号主硐(2128 中段) 控制,呈层状、似层状产出。矿体的顶底板大多为斜长角闪岩, 局部为绢云石英片岩。矿体在走向延深及倾向延伸方向呈弯曲 状,走向延伸控制长度 660m,推断长度 100m,倾向延深控制深 度 130m, 推断延深 50m。矿体赋存标高 2312 ~ 2092m。矿体最 大厚度 7.50m, 最小厚度 1.45m, 平均厚度 2.93m。矿体产状 :倾 向 168 ~ 175°之间, 倾角 67 ~ 73°, 平均 70°。

  MFe4 矿体 :分布于矿区西部的 1—3 勘探线间,由TC21、 YK1、TC20、TC19、TC18(2)、TC18(3) 探槽控制, 浅部由一号 主硐 (2128 中段) 控制,呈层状、似层状产出。矿体的顶底板大多为斜长角闪岩, 局部为绢云石英片岩。矿体在走向延深及倾向延 伸方向呈弯曲状,走向延伸控制长度 320m,推断延伸 100m,倾 向延深控制 130m, 推断延深 50m。矿体赋存标高2295 ~ 2086m。 矿体最大厚度 5.50m, 最小厚度 1.00m, 平均厚度2.06m。矿体产 状 :倾向 168 ~ 176°之间, 倾角 67 ~ 72°平均 69°。

  MFe5 矿体 :分布于矿区西部的 2—3 勘探线间,由YK2、 TC19(1)、PT2048 探槽控制,浅部由一号主硐 (2128 中段) 控制, 呈层状、似层状产出。矿体的顶底板大多为斜长角闪岩,局部为 绢云石英片岩。矿体在走向延深及倾向延伸方向呈弯曲状, 走向 延伸控制长度 370m,推断延伸 100m,倾向控制延深 100m,推断 延深 50m。矿体赋存标高 2238 ~ 2054m。矿体最大厚度 6.60m, 最小厚度 6.00m, 平均厚度 6.33m。矿体产状 :倾向 169 ~ 180° 之间, 倾角 70 ~ 72°, 平均 71°。

  MFe6矿体 :分布于矿区西部的 3 勘探线两侧, 由TC19(2)、 PT2128探槽控制, 呈层状、似层状产出。矿体的顶底板大多为斜 长角闪岩, 局部为绢云石英片岩。矿体在走向延深及倾向延伸方 向呈弯曲状,走向控制延伸长度 90m,推断延伸 50m,倾向推断 延深 50m。矿体赋存标高 2220 ~ 2104m。矿体最大厚度 4.20m, 最小厚度 4.00m, 平均厚度 4.10m。矿体产状 :倾向 160 ~ 174° 之间, 倾角 62 ~ 68°, 平均 65°。

  MFe7矿体 :分布于矿区东部的4—9勘探线间, 由TC3、TC5、 TC6、TC7、TC8、TC9、TC11探槽控制, 呈层状、似层状产出。矿 体的顶底板大多为斜长角闪岩,局部为绢云石英片岩。矿体在走 向延深及倾向延伸方向呈弯曲状,走向控制延伸长度416m,推断 延伸 100m, 倾向推断延深 50m。矿体赋存标高 1790 ~ 1620m。矿 体最大厚度 10.80m, 最小厚度7.26m, 平均厚度9.69m。矿体产状 : 倾向 162 ~ 172°之间, 倾角 56 ~ 65°,平均60°。

  MFe8 矿体 :分布于矿 区东部 的 4—9 勘探线 间,由 TC3、 TC5、TC6、TC7、TC8、TC9、TC11 探槽控制, 呈层状、似层状 产出。矿体的顶底板大多为斜长角闪岩,局部为绢云石英片 岩。矿体在走向延深及倾向延伸方向呈弯曲状,走向控制延伸 长度 412m,推断延伸 50m,倾向推断延深 50m。矿体赋存标高 1784 ~ 1630m。矿体最大厚度 8.00m, 最小厚度 5.00m, 平均厚 度 6.89m。矿体产状 :倾向 160 ~ 173°之间, 倾角 58 ~ 64°, 平均 61°。

  3.2 矿石特征

  3.2.1 结构构造

  矿石的结构均为粒状变晶结构。磁铁矿呈半自形— 自形晶 体,以单一的颗粒或凝块(连晶) 形式产出。石英呈多边形镶嵌 结构,有时也呈细粒港湾镶嵌结构。矿石构造以条带状构造为 主,次为块状和斑杂状构造。

  3.2.2 物质组成

  矿石矿物主要为磁铁矿、赤铁矿及少量褐铁矿等,含少量黄 铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿,其中磁铁矿含量为 85% 以上。脉石矿 物以石英为主,其次为阳起石、角闪石、铁闪石、绿泥石等,石英在脉石矿物中占 85% 以上。

  磁铁矿 :以半自形-自形为主,它形次之。不透明,反射色 为灰白色, 粒度 0.1 ~ 0.5mm, 一般为 0.3mm。

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  赤铁矿 :多呈片状、自形,常沿磁铁矿边部解理裂纹交代而 成,一般含量 1% ~ 2%。

  菱铁矿 :灰白色 - 浅褐色,中-细粒,自形,系后期热液交 代产物。

  褐铁矿 :褐色,土状、粉末状,由磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、 铁白云石等氧化而成。一般含量2% ~ 3%。

  黄铁矿、黄铜矿 :黄色,中粒,少数为细粒,多见于石英方 解石细脉中, 具有压碎结构, 含量甚微。

  镜铁矿 :系后期热液交代产物, 含量甚微。

  石英 :灰白色,细粒他形,一般粒径为 0.1mm ~ 0.4mm, 含 量 50% ~ 60%, 具有熔蚀边。

  碳酸盐(方解石、铁白云石) :灰白色一浅褐色, 中粒—细粒, 一般粒径为 0.3mm, 多为他形至半自形。

  绿泥石 :淡黄绿色,具多色性及异常干涉色,呈鳞片状,定 向排列, 一般甚微。

  磷灰石:多呈细小粒状, 出现在石英个体内, 含量在 1% 以下。

  3.2.3 化学组成

  根据岩矿鉴定综合分析,矿区铁矿的主要化学成分为 :SiO2 (45.00%)、Fe2O3 和 FeO(TFe:35.69%, mFe33.71%)。其次是 CaO (0.50%),MgO(0.20%),MnO2 (0.10%),其他成分含量甚微。

  3.3 矿石类型

  自然类型 :主要为石英型铁矿和角闪石英型铁矿。

  工业类型 :为需选磁性铁矿石,矿石平均品位 33.71%,矿 石品级为可选贫矿石。

  3.4 矿体围岩与夹层

  铁矿层顶底板一般为斜长角闪岩,局部由绢云石英片岩。顶 底板与矿层接触界限清楚,岩石较坚硬,节理裂隙不发育,矿体 中无夹石。

  4 矿床成因

  本区铁矿体赋存于新太古界五台超群石咀群文溪组地层中。 矿石自然类型为石英型铁矿和角闪石英型铁矿,属沉积变质硅 铁建造铁矿床,矿体与顶底板围岩产状一致,界线清楚,并一同 发生变质作用。矿石中硅质矿物与富铁矿物常呈薄细交互层, 显 示清楚的原生沉积层纹, 说明沉积环境是静海相的氧化环境, 从 矿石的矿物成分、化学成分来看, 说明沉积的同时又遭受了区域 变质作用。由此表明,矿床成因与火山作用密切相关,铁和氧化 硅来自基性火山带的喷流和热液源, 且主要受构造控制, 基性火 山岩系厚度和规模越大, 矿体的厚度和规模也越大。故本区矿床 的成因类型为火山沉积变质铁矿床, 即鞍山式铁矿。
 
 
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