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摘要 ：为了解决湖南省祁东铁矿区“庙冲—对家冲矿 段”资源开发严重滞后的问题，本文从矿区地质特征入手， 结合区域地质背景，对矿床成因、矿体特征、庙冲矿段矿 物特征及脉石嵌布形式等进行研究分析，提出继续提高矿 区勘探程度、对隐伏矿体进行综合研究、生产中地质工作 要做到精细化、矿石类型的划分方法调整为按磁铁矿含量 进行划分、根据磁选工艺降低磁铁矿边界品位、提高磁铁 矿产量、磁浮选矿时合理给配矿的建议。
关键词 ：地质特征,物理特征,铁矿,成因分析,矿物加工
1 区域地质背景
矿区位于湖南省衡阳盆地西侧，出露地层有元古界南华系、震旦系，下古生界寒武系、奥陶系，上古生界泥盆 系、石炭系、二叠系，中生界三叠系、侏罗系、白垩系及新 生界第四系。岩浆岩主要为印支—燕山期多期次侵入的深 成复式花岗岩岩基。区域构造线走向为北西——南东向， 构造较复杂， 褶皱较强烈， 断层较发育。
矿床为上世纪 50 年代发现的祁东铁矿田，包括庙冲— 对家冲矿段、鲤鱼山—三面山矿段等大中型矿床，属铁硅 质建造沉积变质型铁矿，具有矿体长、厚度大、矿床点多、 规模大、赋存状态变化大等特点。
2 矿区地质
2.1 地层
矿区地层总体呈北西-南东向，出露地层由新到老分 述如下。
(1)第四系(Q)。由黏土、亚黏土、粉砂质土、碎石等 组成的残坡积及冲积层。
(2)板溪群上亚群(Pt23)，为本矿区的含矿岩系，分为 三个岩性段。
①含矿层上部(Pt23-3)。紫红色、浅灰绿色千枚状砂质 板岩、角岩化板岩， 角岩夹白云岩， 大理岩化灰岩。
②含矿层(Pt23-2)。含铁千枚状板岩、角岩化含铁板岩 及砂质板岩。
③含矿层下部(Pt23-1)。千枚状板岩、石英绢云母片岩、角岩化黑云母板岩夹白云岩透镜体、千枚状石英绢云母板 岩、黑云母板岩夹硅质板岩等， 局部偶见片岩。
(3)寒武系(∈)。上部为灰——灰黑色含炭硅质板岩， 炭质板岩与硅质板岩互层 ;下部浅灰色绢云母板岩、千枚 状板岩、千枚状砂质板岩，局部夹有少量粉砂质板岩，炭 质板岩。与下伏震旦系灯影组呈假整合接触。
(4)震旦系(Z)分震旦系上统、震旦系下统。
①震旦系上统(Zb)包括灯影组、陡山沱组。灯影组 (Zbdy)岩性为灰黑色—灰白色厚层状硅质岩 ;为标志层 之一，与下伏的陡山沱组呈整合接触。陡山沱组(Zbd)岩 性为上部灰黑色—黑色薄层状含炭硅质、炭质板岩夹白云 岩透镜体 ;下部灰黑—黑色硅质炭质板岩，底部常有黄铁 矿小结核， 风化后呈褐铁矿。
②震旦系下统南沱组(Za)，上部(Za)岩性为灰—灰 白色白云质灰岩、硅质灰岩，偶夹一层含锰炭质板岩 ;下 部(Za)下部为灰白—灰色白云岩、白云质灰岩夹石英绢 云母板岩、硅质板岩。
2.2 构造
2.2.1 褶皱
褶皱构造是矿区的主要构造，其控制着整个矿区构造 轮廓及矿体的形态和产状。主要表现为一系列紧闭型的梳 状倒转背、向斜。轴向近于东西， 局部为北东向， 轴面倾向 北或北西，个别倾向南，倾角绝大部分大于45°。根据褶 皱形态，产出部位及被断层切割情况，自西向东，分为三 个褶皱单元 ：石狮岭复式背向斜、老龙塘—拖子塘复式背 向斜及美女排—双江口一带的复式背向斜构造。
2.2.2 断裂
矿区内断层较发育， 已发现大小断层共42条，按走向可 分为四组，以北西—南东向断层为主，次之为北东—南西向 断层及近南北和近东西向的断层。北西—南东向或近于东 西向断层形成最早，断层规模大，以平推断层为主，部分为 正断层，断层破碎带中有断层角砾岩，并有花岗斑岩脉充填， 呈断续状出现。断层对矿体具有一定的破坏性，尤以南北向 断层较为明显。断层造成矿体不连续或使矿体埋藏变深。
2.3 岩浆岩
矿区主要为酸性岩浆活动，花岗岩沿关帝庙穹窿核部侵入，形成关帝庙黑云母花岗岩岩基。还见有花岗斑岩、 细粒花岗岩、伟晶岩、细晶岩、云母煌斑岩、玄武岩呈岩墙 或岩脉产出。
2.4 变质作用及围岩蚀变特征
(1)变质作用。呈大面积环绕岩体周围的板溪群—震 旦系—寒武系浅变质岩系分布。如砂岩、粉砂岩变质为浅 变质砂岩 ;碳酸盐岩变质为大理岩化灰岩、大理岩 ;页岩 变质为板岩、千枚岩等。
(2)接触变质作用。矿区内区域浅变质岩系，以及早 期沉积的赤铁矿层，在岩浆侵入的热烘烤下，围岩及矿层 遭受改造， 出现新的矿物组合和结构。
3 矿体地质
3.1 矿体特征
矿段全长 8千米， 北西起庙冲， 东南至双江口。矿层赋 存于板溪群上部浅变质岩系中，为单矿体，呈层状、似层 状，局部呈大透镜状产出。矿体平均厚度20.4m，最大厚度 达 120m。
矿层出露海拔标高280m—715m，已经控制的最低标 高 300m—-85m， 控制最大斜长 1200m。矿体形态及产状受 褶皱控制， 总体走向北西—南东， 倾向南西、南。根据矿体 出露和构造情况分庙冲、老龙塘、对家冲三个自然矿段。
3.2 矿石质量和矿石类型
3.2.1 矿石特征
(1)磁铁矿。钢灰色、灰黑色， 具粒状结构、交代结构， 浸染状构造。矿物组成有磁铁矿、石英、云母、绿泥石、绿 帘石等。磁铁矿一般呈等轴粒状、较规则的粒状，少量不 规则状，偶见有呈板柱状。结晶呈自形、它形。其粒度一 般在 0.01mm~0.1mm， 最大为 0.5mm。多以浸染状的形式 嵌布在脉石中，稠密浸染状发育的部位，磁铁矿的体积含 量通常变化于 30%~70%之间 ;呈稀疏浸染状产出的部位， 磁铁矿的体积含量多小于 30%，局部低于 5%，过渡为星散 浸染状。磁铁矿粒度不均匀， 大多介于 0.03mm~0.1mm之 间，与脉石之间的接触界线大多较为平直规则，少数则呈 镶嵌关系较为复杂的港湾状或锯齿状。值得注意的是，矿 石中大部分磁铁矿晶粒被脉石交代呈筛孔状，晶粒中常包 裹较多的微细粒脉石 ;细小的粒状石英与绢云母、绿泥石 等紧密镶嵌构成磁铁矿的嵌布基底。
(2)赤铁矿。红—褐红色，具交代结构，浸染状构造。 矿物组成有赤铁矿、磁铁矿、石英、云母等。赤铁矿多为细 小的板片状，少数为针柱状、不规则状、粒状，隐晶质状。 结晶呈自形、它形。其粒度一般在0.005mm~0.05mm， 最大 的为0.2mm。
赤铁矿晶体内部大多较为洁净，但粒径变化较大，晶 体宽度一般介于0.01mm~0.03mm之间，少量小于0.008mm， 常呈中等稠密—稀疏浸染状嵌布在以石英为主的脉石 中，与脉石的接触边界通常较为平直规整 ;磁铁矿多呈 较规则的粒状，少量不规则状，粒度不均匀，大多介于 0.03mm~0.08mm之间。磁铁矿常以稀疏—星散浸染状的形 式嵌布在以石英为主的脉石中，与脉石之间的接触界线大 多较为平直规则，少数则呈镶嵌关系较为复杂的港湾状或 锯齿状。值得注意的是， 矿石中大部分磁铁矿晶粒被脉石交 代呈筛孔状，晶粒中常包裹较多的微细粒脉石 ;细小粒状 石英与少量绢云母紧密镶嵌构成铁矿物的嵌布基底 ;细小 的鳞片状云母具弱定向排布特征，与石英紧密镶嵌分布在 铁矿物粒间。
3.2.2 矿石矿物粒度分析
(1)矿物粒度测定。在显微镜下对矿石中磁铁矿 的 嵌 布 粒 度 进 行 了 统 计 ：+0.105mm 以 上 仅 占 8.32%， -0.105+0.074mm占21.45%、 -0.074+0.052mm占27.87%、 -0.052+0.037mm占16.39%、 -0.052+0.037mm占16.39%、 -0.037+0.026mm占11.22%、 -0.026+0.019mm占7.48%、 -0.019+0.013mm占4.61%、 -0.013+0.010mm间占2.14%、 -0.010mm占 0.52% 。上述数据显示，矿石中磁铁矿属不均 匀微细粒嵌布的范畴， +0.074mm以上颗粒仅占29.77%， -0.026mm以下颗粒占比14.75%。
(2)赤铁矿物粒度测定。在显微镜下对矿石中铁矿 物的嵌布粒度进行了统计 ：+0.105mm 以上仅占 2.56%， -0.105+0.074mm占3.69%、 -0.074+0.052mm占4.21%、 -0.052+0.037mm占4.52%、 -0.052+0.037mm占8.63%、 -0.037+0.026mm占16.56%、 -0.026+0.019mm占16.56%、 -0.019+0.013mm占22.68%、 -0.013+0.010mm间占15.73%、 -0.010+0.005mm占13.54% 、-0.005mm以下占7.88%。
上述数据显示，矿石中铁矿物属不均匀微细粒嵌布的 范畴，+0.074mm 以上颗粒仅占 6.25%， 而-0.026mm 以下颗 粒占比高达 76.39%。
3.3 祁东铁矿区对家冲—庙冲矿段矿石组分平均值
表 内 磁 铁 矿 矿 石 组 分 ：TFe28.50% 、FeO11.60%、 TFe/FeO2.36、SFe27.68%、S0.337% 、P0.337、SiO245.92%、 Al2O35.31%、CaO1.95%、MgO1.92%。
表 内 混合矿TFe30.54% 、FeO11.60%、TFe/FeO2.36、 SFe29.71%、S0.062% 、P0.35%、SiO2 0.35%、Al2O3 0.35%、 CaO1.94%、MgO1.83%。
表内赤铁矿TFe30.93% 、FeO 3.82%、TFe/FeO8.10%、 SFe30.71%、S0.047%、P0.321%、SiO243.89%、Al2O35.03%、 CaO1.38%、MgO1.3%。
表外磁铁矿矿石组分 ：TFe21.67% 、FeO8.86%、TFe/ FeO2.45%、SFe220.75%、S0.318% 、P0.24%、SiO252.56%、 Al2O36.54%、CaO 2.09%、MgO2.53%。
表 内 混 合 矿 TFe24.27% 、FeO5.7%、TFe/FeO4.26%、 SFe23.37%、S0.122% 、P0.25%、SiO251.53%、Al2O36.29%、 CaO1.47%、MgO1.99%。
表外赤铁矿TFe25.5% 、FeO2.47%、TFe/FeO10.32%、 SFe23.02%、S0.018% 、P0.176%、SiO252.09%、Al2O36.85%、 CaO0.58%、MgO1.06%。
3.4 矿石类型
(1)矿石的自然类型。根据矿石的共生组合，结构构造 和变质程度，矿石自然类型主要有以下五种。磁铁矿矿 石，磁铁矿含量 30%~60%， 赤铁矿含量 1%~5% ;赤铁磁 铁矿矿石，磁铁矿含量20%~30%， 赤铁矿含量 5%~20% ; 磁铁赤铁矿矿石，磁铁矿含量 5%~20%，赤铁矿含量 30%~55% ;含磁赤铁矿矿石， 磁铁矿含量 1%~5%， 赤铁 矿含量45%~65% ;假象赤铁矿矿石， 由磁铁矿氧化形成。
(2)矿石的工业类型。工业指标 : 以TFe/FeO 的 比值 将铁矿石划为以下三种矿石类型 ： 磁铁矿矿石 ：TFe/ FeO ≤ 3.5 ;混合矿矿石 ：TFe/FeO3.5~6.5 ;赤铁矿矿石 ： TFe/FeO >6.5.
品位要求 : ① 赤铁矿石、混合矿石，最低工业品位 TFe28%， 边界品位TFe23% ;② 磁铁矿石，最低工业品位 TFe25%， 边界品位TFe20% ;③ 低品位矿石，边界品位以 上，不够工业品位的。
4 矿床成因及找矿标志
4.1 矿床成因
(1)本矿床的成因属沉积变质铁矿床，产于前寒武系 浅变质岩系中，从铁矿层层位下部往上至板溪群上段，具 岩层有沉积韵律，铁矿层位于中部泥质碎屑岩中，属滨 海—浅海相沉积。铁矿与硅在沉积过程中交替沉积，具有 条带状构造或微层理，物质来源属陆源碎屑物质由水流搬 运沉积。铁矿物在原始沉积中主要为赤铁矿，后期在海底 低氧化环境中部分赤铁矿转变为磁铁矿。铁矿层沉积环境 受古地理条件控制及海底暗流的影响，在稳定的环境下铁 矿层厚度变化不大。有些地段形成无矿段，此与成矿物质 来源不均、沉积环境不稳定有关。
(2)矿床在沉积后遭受区域变质作用，受到一定温度、 压力的影响， 岩石中矿物重结晶。
(3)岩浆岩的侵入，外接触带岩层受到接触变质作用 的影响， 促使围岩角岩化， 形成角岩带， 赤铁矿转变为磁铁 矿。随着接触变质作用的加强， 角岩化增强， 磁铁矿的含量 增加、密度增大。故磁铁矿的形成与这种作用有直接关系，因此，在磁铁矿石中伴生的脉石矿物除花岗变晶状的石英 外，还有绿帘石、石榴子石、黑云母、绿泥石、堇青石等热 接触变质矿物。热接触变质作用形成磁铁矿在角岩化带的 范围内。磁铁矿一般分布在花岗岩体外接触带0—500m范 围内， 呈浸染状分布在矿石中， 也有呈条带状或脉状出现。
(4)晚期热液活动在区内热液活动是多期的，表现不 强，分布不广。依据是可见到后期的磁铁矿和赤铁矿细脉 穿插于热液中， 数量较少。
4.2 找矿标志
矿区直接找矿标志 : ①南华系富禄组含铁岩系 ;②关 帝庙岩体侵入接触带是找矿的主要构造部位 ;③岩体接触 带附近的角岩和角岩化与成矿密切相关。
5 矿区资源开发利用现状
在上世纪60—70年代，勘查期间就开始进行选矿试验 研究，因矿物粒度细—微、矿物种类复杂，矿物加工技术不 发达， 致矿石加工难度大， 尤其是赤铁矿选矿未取得突破性 进展。本世纪2008年，选矿工艺取得重大科研成果，选矿工 艺以磁选 +浮选为主要选矿方法，通过多年生产运作和设 备改造，现磁铁矿选矿回收率在 50%~70% 间，而赤铁矿选 矿回收率最高 50%。整个矿区分多个矿段独立开发，矿山建 厂最早在于2010年前后， 目前仅有个别矿山运行生产。
6 结论
(1)矿区铁矿受构造运动、变质作用的影响，矿石受 到了改造。矿石物质成分中硅铁紧密共生，属高硅、低硫、 中偏低磷的贫铁矿石。
(2)矿区铁矿资源丰富，自然界以赤铁矿为主，矿物 粒度细微， 属于典型难选矿石， 选矿工艺有待再突破。
(3)工业指标按TFe、FeO 的比值判断矿石种类为磁 铁矿、混合矿、赤铁矿三类，生产中配矿供磁浮选同时运 行，供矿要求高、选矿工艺不稳定。又因磁选周期段， 浮选 周期长、成本高，为确保选矿工艺稳定，必须对矿山地质 工作做到精细化， 并有合理的供矿方法。
(4)因磁选矿工艺简单且成本低，生产中应将矿石类 型的划分方法改为按矿石中含磁铁矿物的分量进行划分， 满足磁选条件的矿石应选尽选， 可提高磁选矿量。
(5)矿床发现于 1958 年，提交详勘成果在 1974 年，原 勘查成果资料历史久远。根据国家、行业规范及标准的变 化，矿区需要提高勘探程度，尤其对隐伏矿体有必要进一 步做综合研究， 有利于资源开发。
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