浅析内蒙古乌拉特前旗黄土窑矿区超贫磁铁矿矿床 地质特征及矿床成因论文

　　摘要：通过对内蒙古自治区乌拉特前旗黄土窑矿区超贫磁铁矿矿床的区域地质背景、矿区地质特征、矿体地质特征、矿石特征等的综合分析研究，得出该超贫磁铁矿矿床成因类型为沉积变质型铁矿床。

 

　　关键词：黄土窑矿区；超贫磁铁矿；矿床地质特征；矿床成因

 

 

　　1.1区域地层

 

　　区内出露地层主要为中太古界乌拉山(岩)群(Ar2wl)及新生界第四系。太古界乌拉山(岩)群全区广泛分布，构成了乌拉山主体；新生界第四系在二级盆地及现代河床零星分布。

 

　　1.2区域构造

 

　　区域内褶皱、断裂构造强烈。构造线总体方向近东西向，以乌拉山复式背斜为主体构造形式。花岗岩的侵入破坏了背斜的完整形态。本区断裂构造较发育，后期断裂叠加在前期断裂之上，使断裂识别较困难。在矿区西南部可见较明显的断裂构造，出露长度3000m左右，时代较新，可能为中生代以后断层，具平推、逆冲性质。

 

       1.3区域岩浆岩

 

　　区域岩浆活动频繁，各时代岩浆岩均有出露，侵入期次主要有中太古代片麻状石英闪长岩(Ar2δo)侵入Ar2wl、中太古代片麻状黑云母二长花岗岩(Ar2γ)以脉状侵入Ar2wl、石炭纪细粒石英闪长岩(Cδo)以岩枝形式产出、石炭纪中粒花岗闪长岩(Cγδ)呈小侵入体侵入Cδo、二叠纪中粒黑云母花岗岩(Pγ)以岩基、岩珠形式侵入Ar2wl，岩性从基性-中性-酸性均有分布，但以酸性侵入岩为主。

 

　　脉岩：脉岩较发育，种类较多，主要有石英斑岩脉(λπ)、钾长花岗岩脉(Kγ)、伟晶岩脉(ρ)、闪长玢岩脉(δμ)、辉绿岩脉(βμ)、花岗斑岩脉(γπ)、闪长岩脉(δ)、角闪岩脉(φ0)。

 

 

　　矿区位于近东西向区域性构造—乌拉山复背斜南翼，中太古界乌拉山(岩)群片麻岩系厚度巨大，岩浆活动较为强烈。

       2.1矿区地层

 

　　矿区主要出露地层为中太古界乌拉山(岩)群斜长片麻岩组(Ar2wl3)，岩性以黑云母斜长片麻岩为主，及黑云母角闪斜长片麻岩夹磁铁石英岩，局部见花岗片麻岩，另有零星分布的第四系残坡积、冲洪积层。黑云母斜长片麻岩(Pmxh)：总体走向北西、南东向，总体倾向南西，倾角45°~85°，局部直立。岩石呈灰白-灰-黑灰色，鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。岩石主要由黑云母(15%)、角闪石(13%)、斜长石(45%)、钾长石(5%)、石英(20%)组成，少量绿帘石、磷灰石、锆石、磁铁矿。

 

　　黑云角闪斜长片麻岩(Pmjxh)，总体走向北西、南东向，总体倾向南西，倾角45°~83°，灰绿色，鳞片变晶结构，片麻状构造。矿物成份主要为斜长石，角闪石，石英，次为黑云母及少量不透明矿物。局部混合岩化现象较强。

 

　　磁铁石英岩：呈层状、似层状夹层分布于黑云母斜长片麻岩中，产状与片麻岩一致，岩(矿)石呈黑灰色，半自形—它形粒状结构，条纹状浸染构造，条带状构造。矿石矿物主要为磁铁矿，少量褐铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿，脉石矿物主要为石英，次为黑云母、角闪石。磁铁矿主要与暗色矿物黑云母、角闪石一起集中定向分布，与浅色矿物石英相间分布形成条带状构造。

 

　　花岗片麻岩(Pmr)：主要分布于矿区南部，地层总体走向近东西，厚度大于200m。倾向南西，倾角53°~80°，岩石呈灰白色，粒状鳞片变晶结构，条带状、片麻状构造。矿物成分主要为石英(48%)、斜长石(32%)、钾长石(16%)、其次为黑云母(4%)、角闪石，微量磷灰石、锆石、磁铁矿、黄铁矿。

 

　　2.2矿区构造

 

　　矿区位于区域性构造—乌拉山复背斜北侧，总体为一单斜构造，走向近东西向。褶皱、断裂构造不明显，节理裂隙较发育。

       2.3矿区岩浆岩

 

　　矿区位于大桦背黑云母花岗岩岩体(Pγ)北部边侧，岩石呈浅肉红色，似斑状结构，基质具花岗结构；斑晶主要由微斜长石及石英组成；基质由微斜长石、奥长石、石英、黑云母及少量磁铁矿组成。矿区出露脉岩主要有花岗岩脉(γ)、角闪岩脉(Ф)、闪长岩脉(δ)。

 

　　2.4矿区变质岩与变质作用

 

　　矿区变质岩分布广泛，以太古界区域变质作用形成的浅色片麻岩为主，变质岩主要矿物组合为石英—白云母—黑云母—斜长石，石英—黑云母—微斜长石—中长石—石榴石，属铁铝榴石角闪岩相。

 

　　2.5矿区地球物理特征

 

　　中太古界乌拉山群第三岩段黑云角闪斜长片麻岩是磁测区出露的主要地层，占据了查证区80%以上的面积，经磁测统计得到：矿体中磁铁石英岩型铁矿石磁化率(K)平均值18650×10-6CGSM~19710×10-6CGSM、剩余磁化强度Jr值7650×10-6CGSM~8760×10-6CGSM；矿体围岩斜长片麻岩的磁化率K平均值为770或微弱磁性、剩余磁化强度Jr平均值为230。由此可见，铁矿石与非铁矿石的磁化率K值与剩余磁化强度Jr值存在几何数值的差别，二者磁性特征具有明显不同，为本区开展高精度磁法测量奠定了一定的基础。因此，本区开展高精度磁测具有一定的物理前提和条件。

 

 

　　2.6磁异常特征

 

　　2006年内蒙古自治区第一地质矿产勘查开发院在内蒙古乌拉特前旗沙德盖—巴勒代沟一带进行1：1万高精度磁法测量工作，其中梅力更沟测区包括本区石门沟矿段，磁异常特征如下：

 

　　梅力更测区面积14km2，1/20万地质图上可见测区北部被第四系覆盖，测区南部出露太古界乌拉山群地层，测区位于航磁CD异常带和CE异常的边部交汇部位，CE-2号航磁异常分布在矿区内。据1/5000ΔT等值线平面图可见，梅力更异常区ΔT-221nT的负异常和ΔT0nT~279nT的正异常成片大面积分布，以500nT为异常下限，可编出C1、C2、C3—C12计12个异常，异常强度一般700nT~1000nT。测区东北部分布有北西向展布的负异常片区，西南部亦有北西或近东西展布负异常片区，异常区内分布有近南北向的串珠状负异常带，纵贯异常区，ΔT约-221nT左右。

 

　　据1/20万地质资料、C1—C12号磁异常特征，岩矿石磁参数统计结果，推断C1—C12号异常为含磁铁矿8%—15%的太古界乌拉山群片麻岩类、混合岩类、磁铁石英岩和辉长岩等引起，也可以说是超贫铁矿引起。其中C1号异常面积大，中等强度，ΔT779nT~1279nT，为片麻岩类引起，C2号异常强度较大，为磁铁石英岩或小型铁矿引起。本区磁异常大多呈点状、扁豆状展布，其东侧未封闭的C12号异常呈东西窄条带展布。总的来看，矿区异常峰值部位范围很小，均值最高处3000nT左右，均为磁性体局部富集引起，其工业价值不大。C2、C7、C10三个异常相对其它异常其规模较大一些，场值较强，可供小型开采。在C10号异常处布设一条精测剖面，计算磁性体顶端埋深约44m，厚度约20m，长度50m~80m，向南倾。

 

 

　　黄土窑矿区超贫磁铁矿床成因属沉积变质型铁矿床，超贫磁铁矿体赋存于中太古界乌拉山(岩)群斜长片麻岩组(Ar2wl3)中，矿体产状与围岩基本一致。以石门沟矿段一区1号、2号、3号矿体和沙德盖矿段四区25号、26号矿体为例叙述如下。

 

　　3.1石门沟矿段一区1号矿体

 

　　矿体位于一区西北部，呈透镜状产出，走向北西-南东、倾向235°，倾角67°。矿体地表由一个采坑控制，控制矿体厚度1.94m，品位TFe30.01%，mFe18.47%。矿体深部由两个钻孔控制，控制最大延深42m，控制矿体厚度1.13m~1.48m，平均厚度1.31m，品位TFe26.80%~30.50%，mFe14.70%~22.30%，平均品位TFe28.42%，mFe18.02%。矿体厚度1.13m~1.94m，平均厚度1.54m，厚度变化系数29.28%，变化属简单。矿体品位TFe26.80%~30.50%、mFe14.70%~22.30%，矿体平均品位TFe28.96%、mFe18.05%。品位变化系数TF8.65%、mFe22.27%，属均匀型。

 

　　3.2石门沟矿段一区2号矿体

 

　　矿体位于一区中部，呈透境状产出，走向164°，倾向254°，倾角70°。矿体地表由探槽控制，控制矿体厚1.97m，品位TFe27.00%，mFe17.33%。矿体内无可剔除夹石。

 

　　3.3石门沟矿段一区3号矿体

 

　　矿体位于一区南部，呈透境状产出，走向155°，倾向245°，倾角66°。矿体地表由采坑控制，控制矿体厚1.08m，品位TFe33.15%，mFe25.77%。矿体内无可剔除夹石。

 

　　3.4沙德盖矿段四区25号矿体

 

　　矿体位于四区中部，呈层状似层状产出，总体走向124°局部近东西向，倾向214°倾角81°~89°。矿体地表由六个工程控制矿体走向长346m，控制矿体厚1.98m~6.89m，平均3.43m，品位TFe11.58%~41.15%，mFe6.82%~38.03%，平均TFe27.59%，mFe23.00%。矿体深部由三个钻孔控制，控制矿体最大延深为80m，其中二个钻孔控制矿体延深分别为80m、42m，控制矿体厚0.45m~1.45m，品位TFe14.00%~21.60%，mFe10.65%~17.90%，平均TFe18.00%，mFe13.91%。由地表向深部矿体厚度变薄，全铁、磁性铁品位地表均高于深部。矿体厚度1.00m~6.89m，平均厚度2.89m，厚度变化系数(Vm)为67.38%，变化属中等。矿体品位TFe17.29%~33.19%、平均TFe24.34%，mFe13.08%~28.76%，平均mFe19.65%。品位变化系数(Vc)TFe37.80%、mFe45.97%，属均匀型。矿体无可剔除夹石。

 

　　3.5沙德盖矿段四区26号矿体

 

　　矿体位于四区中部，在25号矿体上盘，两者近于平行相距2m~3m。矿体呈透境状产出，走向125°，倾向215°，倾角80°。矿体地表由一个探槽控制，控制矿体厚5.93m，品位TFe16.00%~24.30%，mFe11.35%~12.57%，平均TFe19.43%，mFe12.12%。矿体深部由一个钻孔控制延深56m，控制矿体厚1.46m，品位Fe14.00%~20.25%，mFe10.15%~15.10%，平均TFe17.27%，mFe12.74%。矿体厚度1.46m~5.93m，平均厚度3.70m。矿体品位TFe17.27%~19.43%、平均TFe19.00%，mFe12.12%~12.74%、平均mFe12.24%。矿体内无可剔除夹石。

 

 

　　4.1矿石的结构构造

 

　　矿石以它形-半自形粒状变晶、柱状变晶结构为主。铁矿物主要呈短柱状、条带状集合体与脉石矿物呈条带相间分布，条带状构造为该矿石的主要构造。

 

　　4.2矿石的矿物成分

 

　　(1)矿物成分。矿石中金属矿物主要为磁铁矿(20%~30%)、少量褐铁矿、磁黄铁矿(＜0.1%)；非金属矿物主要为斜长石(2%~55%)、角闪石(5%~50%)，少量黑云母(占2%~25%)，石榴石及其它矿物。

 

　　(2)主要金属矿物特征。①磁铁矿：多呈半自形-它形粒状、不规则集合体，粒径0.7mm~0.03mm，沿一定方向略呈定向分布，构成条纹。与石英等脉石矿物呈条带相间分布，部分细粒磁铁矿呈零星状包裹于石英等脉石矿物中。磁铁矿条带宽0.3mm~2.0mm，矿物自然嵌布粒度多数居于0.1mm~0.3mm，部分磁铁矿边缘或整体常见到格状赤铁矿片晶。②褐铁矿：褐铁矿呈半自形假象粒状，与磁铁矿连生。③磁黄铁矿：呈浑圆粒状、粒状，零星分布于脉石中，多为交代磁铁矿形成。

 

　　(3)主要脉石矿物特征。①斜长石：主要脉石矿物，以粒径相对粗大的柱状变晶集合体形式产出，粒径一般在0.1mm~0.3mm之间。②角闪石：主要脉石矿物之一，多以粒状变晶集合体形式产出，粒径一般为0.1mm~0.3mm。③石英：为主要脉石矿物，多以它形粒状晶呈条带状产出，并与铁矿物条带相间分布。石英条带宽窄不一，多在1mm~3mm之间，石英矿物粒径一般在0.1mm~0.5mm之间。④黑云母：常以片状晶呈零星状分布于铁矿物条带中，粒径0.1mm~0.3mm，局部出现富集。⑤石榴石：多以自形晶呈零星状分布，矿物粒径0.2mm~0.3mm。

 

　　4.3矿石的化学成分

 

　　(1)矿石中主要有用组分。矿石中主要有用元素(Fe)分布较为均匀，全区TFe平均品位29.30%，mFe平均品位18.64%。通过物相分析结果得出，铁的物相以磁铁矿为主，主要有用矿物为磁铁矿，矿石中赤(褐)铁矿含量少，说明矿体基本上未被风氧化。

 

　　(2)矿石有害及有益组分。根据组合分析结果，矿石中有害组分S含量在0.37%~0.53%之间，平均0.48%，P含量在0.043%~0.178%之间，平均0.12%，SiO2含量在42.8%~44.82%之间，平均43.76%，SiO2和S含量超过了炼铁用铁矿石有害物质工业指标。考虑到该超贫磁铁矿石品位低，属需选矿的铁矿石，矿体采用mFe圈定，磁法选矿时磁铁矿石中硅酸铁、硫化铁、碳酸铁含量将会降低，自然SiO2、S、P等有害元素就会降下来。主要有害杂质含量较低，符合规范要求，伴生有益组分含量，无综合利用价值。

 

　　4.4矿石类型和品级

 

　　矿石类型：(1)矿石自然类型。超贫磁铁矿体基本为露头矿体，地表未见氧化矿石。依据岩矿鉴定及矿石铁物相分析结果，矿石中金属矿物主要是磁铁矿；脉石矿物主要是斜长石、角闪石。矿石自然类型可以进一步划分为以下几种：按照主要铁矿物划分为磁铁矿石；按照脉石矿物划分：斜长石-角闪石型磁铁矿石，石英型磁铁矿矿石；按照结构构造可划分为浸染状、条纹状－条带状磁铁矿石。

 

　　(2)矿石工业类型。该区矿石TTe平均品位多在25%~30%之间，矿石工业类型主要为需选超贫磁铁矿石。根据基本分析及矿石铁物相分析结果，全区磁性铁(mFe19.09%)对全铁(TFe28.76%)的占有率划分，mFe/Tfe＝66.38≤85%为弱磁性铁矿石。

 

 

　　5.1围岩特征

 

　　矿区出露地层为乌拉山(岩)群斜长片麻岩组，发育花岗岩、闪长岩及细晶岩脉等侵入岩。矿体顶、底板岩性以灰色黑云斜长片麻岩和黑云斜长角闪片麻岩为主，局部地段出现构造破碎蚀变岩、花岗片麻岩、花岗岩、钾长花岗岩等。由于每个矿体所处位置及矿化蚀变的强度和规模不一样，导致矿体顶底板岩石中TFe和mFe品位有很大差别，顶板TFe含量最大值29.50%、最小值1.55%、平均值9.19%；底板TFe含量最大值27.30%、最小值1.55%、平均值9.38%；顶板mFe含量最大值21.85%，最小值0.05%、平均值2.54%；底板mTFe含量最大值10.50%，最小值0.15%、平均值2.44%。可以看出顶、底板的差值并不大，围岩中TFe、mFe含量均较低，矿体与围岩界限清晰。

 

　　5.2夹石特征

 

　　根据工业指标规定，夹石剔除厚度为1.0m，在圈定矿体时，凡mFe含量小于10%、厚度≥1.0m者，均作为夹石予以剔除。岩性为黑云斜长片麻岩，产状与矿体产状一致，规模较小。夹石样品中TFe含量为10.50%~15.20%，平均品位12.81%；mFe品位为0.20%~8.50%，平均品位为3.50%。夹石中mFe含量较低。

 

 

　　6.1矿床成因类型

 

　　黄土窑矿区超贫磁铁矿体均产于中太古界乌拉山(岩)群斜长片麻岩组中，严格受岩性控制，局部地段该套岩性全部为矿体。条带状磁铁石英岩长度一般几十米到几百米，呈层状、似层状产出，与围岩为整合接触。其矿石主要由交替出现的暗灰色磁铁矿和白色石英条带组成，具条纹状~条带状构造，反映了晚太古代海底火山喷气沉积成因的特点。条带状磁铁石英岩在局部地段的多层产出以及与围岩互层产出的特征表明，火山作用与沉积作用是同期发生的，矿床中大量的铁是由海底玄武质的火山活动提供的，也就是说矿床沉积期由海底火山活动及沉积作用形成了原始的含铁硅质沉积或矿床，后期的变质作用又对其进行了改造。变质作用对矿体具有一定的矿化富集作用，而且使矿石矿物成分和结构发生不同程度的变化，从而提高了经济价值。变质作用对矿床的改造有以下两种情况：其一，含铁硅质沉积(或矿床)受热流变质作用，原来沉积矿床中的氢氧化铁，经脱水和重结晶作用变为磁铁矿，硅质矿物则重结晶成石英，形成条带状磁铁石英岩，在这一改造中，矿石粒度增大，有利于选矿的磁铁矿的出现，提高了其经济价值。其二，岩石脱水，并形成变质热液，由于自身的含铁硅酸盐分解，变质热液富集了Mg、Fe、Ca、CO2等活动组分，变质热液进入构造有利部位，随后将成矿组分析出，由于作用初期供氧不足，故有利于镁铁角闪石发育，随着氧的作用增大，便依次形成了磁铁矿、石英，形成了磁铁石英岩型矿床。通过对矿石矿物成分及结构构造分析，变质作用对矿体的两种改造现象可能都存在。

 

　　综上所述，黄土窑矿区铁矿成因类型为沉积变质型铁矿床。

       6.2找矿标志

 

　　(1)地层标志。该类型铁矿严格受地层层位的控制，所有矿体均产在中太古界乌拉山(岩)群斜长片麻岩组中。该套地层是该类型铁矿成矿的有利部位。

 

　　(2)岩性标志。该类型铁矿严格受岩性控制，所有矿体均产在条带状磁铁石英岩中。条带状磁铁石英岩就是直接的找矿标志。

 

　　(3)地球物理标志。①航磁异常标志：利用航磁异常可以确定含铁建造的存在，是间接的找矿标志。②地面高精度磁测异常标志：该类型矿床地面高精度磁测效果较好，一般异常下面可能存在铁矿体。