山羊坪铁矿地质特征及成因探讨

程永宾

（太原钢铁（集团）有限公司，山西太原030003）

山羊坪铁矿地质特征及成因探讨

程永宾

（太原钢铁（集团）有限公司，山西太原030003）

山西代县山羊坪铁矿矿床成因类型属海底火山喷发—沉积—区域变质成因的受变质硅铁建造型铁矿床，即鞍山式铁矿床。赋存于台怀亚群柏枝岩组地层中，矿体严格受地层层位及复向斜的控制，为找矿提供标志。

山羊坪铁矿地质特征矿床成因

1 区域地质背景与地球物理化学特征

1.1 区域地质背景

山羊坪铁矿区位于五台山脉北麓，即原平县善护山—五台县豆村—南台—东台—大寨口一线以北地区。按照“断块学说”的观点，本区处于吕梁—太行断块（Ⅲ级）五台山块隆（Ⅳ级）恒山—五台山穹隆（Ⅴ级）南部五台山隆断区北部化嘴—娘娘会大型倒转复向斜北翼之山羊坪复向斜中。

区内出露地层除第四系松散沉积层外，由老至新出露有晚太古界五台群石嘴亚群金刚库组（AW1J）、庄旺组（AW1Z）、文溪组（AW1W），台怀亚群柏枝岩组（AW2B）、鸿门岩组（AW2H），高凡亚群洪寺组（AW3H）、羊蹄沟组（AW3Y）变质岩系地层和早元古界滹沱群豆村亚群四集庄组（PH1S）、南台组（PH1N）、谷泉山组（PH1d）浅变质岩系地层以及晚元古界长城系（pch)、早古生界寒武系、奥陶系碳酸盐类沉积岩地层。

含铁岩组有石嘴亚群的金刚库组、文溪组和台怀亚群的柏枝岩组。

本区经历了五台、吕梁、燕山、喜马拉雅等多期重大构造运动的构造变动。构造类型、形态均很复杂，本区构造特征分为五台—吕梁期构造结晶基底构造、晚元古界长城系连同其上的早古生界寒武系、奥陶系属地台型盖层沉积盖层构造及燕山期、喜山期新裂陷三部分。

本区岩浆活动较为频繁，以五台期、吕梁期及燕山期表现强烈，岩类较为复杂，从超基性—基性—中、酸性—酸性岩均有出露，既有侵入岩，也有大面积分布的重熔花岗岩和火山岩。

1.2 地球物理化学特征

本区五台山北坡的变质作用具有多期性和类型的多样性，主要变质期有五台第一期、第二期、第三期及吕梁期四期。主要变质类型有中压区域变质作用、区域动力变质作用。主要变质相带有低温角闪岩相—十字石—兰晶石带、高温绿片岩相—铁铝榴石带、低温绿片岩相—黑云母带、低温绿片岩相—绿泥石带及次绿片岩相。

在石嘴、台怀、高凡亚群及滹沱群四套变质岩系之间存在不整合间断面，变质相界线不切过不整合面。各套变质岩系的变质等级不同，总体来说，变质作用的程度是随时代的更新而减弱，且其影响范围也有所不同。下伏岩系有多期退化变质现象，其退变程度与上覆岩系的变质程度相同。进、退变质作用的温度都是东高西低、北高南低，貌似向东翅起的北东东向的“热地槽”，实有经后期构造改造过的不同变形变质期形成的大致由东向西递减的古地热梯度的显示。变质作用的演化与构造发展紧密相关，从活动带的发育、演变至陆壳的最终形成都伴随有变质作用。

1.3 区域矿产

本区矿产资源丰富，主要矿种有铁、金银多金属，钼、钛磁铁矿，兰晶石及硫铁矿等，是山西省铁矿、金、银多金属矿产资源的主要产地之一。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区出露地层简单，除第四系松散沉积层外，由老至新主要有石嘴亚群庄旺组、文溪组及台怀亚群柏枝岩组地层。台杯亚群柏枝岩组为矿区含矿岩组，呈角度不整合覆盖于石嘴亚群地层之上，在矿区呈前弧指向南南西的马蹄形展布。

石嘴亚群庄旺组（AW1Z）分布于矿区西南部边缘及山羊坪背斜核部，在矿区范围内主要为云母石英片岩，岩石呈灰白—肉红色，片理发育，致密坚硬，主要矿物成分为石英、绢云母（或白云母），两者含量不稳定，常相变为石英云母片岩或绢云母片岩，次要矿物为黑云母、钠长石、石榴石等。地层走向为北东60°～80°，倾向南东，倾角40°～70°，在矿区厚约300 m。

石嘴亚群文溪组（AW1W）仅分布于矿区东南外缘绿青—王家河一带，岩性主要为绿泥云母片岩。总体产状同庄旺组，与下伏庄旺组地层呈整合接触。

台怀亚群柏枝岩组（AW2b）分布于香山寺—山羊坪—跑马岭—初一沟—湾根—李家庄—香山寺马蹄形封闭圈内，出露面积达25 km2以上，其岩性主要为绿泥角闪片岩，各类角闪片岩、云母石英片岩、绿泥云母片岩及磁铁石英岩，总厚800 m以上。地层总体产状为北东东60°～70°，倾向南东或北西，倾角20°～65°不等。

绿泥角闪片岩为矿层顶板主要岩石，色黑绿，片理发育，致密坚硬，主要矿物成分为普通角闪石，绿泥石及纳长石，次为石英、方解石等。近矿层处一般绿泥石含量较多。该岩石在矿区厚度大于500 m。

磁铁石英岩为区内铁矿体的直接含矿岩层，矿区内共有3层，呈北东东向展布，长达7 000 m，宽达3 500 m，上层厚度最大，中、下层厚度小，常合并成一层，下层位柏枝岩组底部。

磁铁石英岩间夹层在山羊坪背斜南翼，多为绿泥角闪片岩，向北相变为云母石英片岩。

2.2 构造

2.2.1 褶皱

矿区内褶皱十分发育，含铁建造因多期褶皱叠加，致使同一层位的铁矿层多次重复出现，总体呈现为马蹄形的复式向斜构造（即山羊坪复向斜）。该复向斜的轴部为次级的山羊坪背斜，轴向为北东东70°～80°，该复向斜分成南北两翼，南翼自北向南出现有老脊尖向斜，万年冰倒转背斜，马宗山倒转向斜，上进荒背斜和白庙乌塘向斜，统称山羊坪复向斜南翼次级老脊尖复向斜。北翼为次级楼羊爬倒转复向斜，总体走向为北东60°～90°，东端扬起，至44线以东消失，南翼为倒转翼，倾向南东东至正南，倾角40°～70°。北翼较平缓，次级褶曲及断裂发育。

2.2.2 断层

矿区内断层可分为北西和北东向两组，皆属燕山期形成的成矿后断层。北西向断层矿体地段有较大的破坏作用，北东向断层规模均较小，对矿体虽有一定的破坏作用，但影响范围不大。

2.2.3 岩浆岩

区内岩浆活动主要为五台期，吕梁期及燕山期岩浆岩均不发育。

五台期海相火山喷发岩可分为早、中两期，其分布与产状、地层相一致。

早期海相火山岩分为金刚库—庄旺火山喷发旋回和文溪火山喷发旋回。早期海相火山岩为本矿区成矿前的火山活动产物，与矿区铁矿成矿关系不大。

中期海相火山岩广泛分布于矿区台怀亚群柏枝岩组地层中。在矿区主要为基性火山碎屑沉积岩（已变质为绢英片岩、绢云片岩、钠长绢英片岩等）及基性熔岩（已变质为绿泥片岩、绿泥钠长片岩）。本期火山岩与矿区成矿关系密切，是矿区铁矿成矿的主要铁质来源和成矿围岩。

基性岩侵入岩原岩多属辉绿岩、辉长辉绿岩类，现已变质为变辉绿岩或变辉长辉绿岩、斜长角闪岩，呈岩床状或岩脉状顺层分布，局部斜切层理，宽一般几米至几十米，长几十米至几百米，与围岩变质程度相当，多属五台中晚期产物，在矿区虽规模不大，但数量较多，部分岩脉常侵入到矿层中，故对矿体有一定的破坏作用。

超基性岩侵入岩属五台期早期产物，对矿层亦无破坏影响。

花岗岩类仅在矿区西北部边缘见有，为五台中期形成的片麻状花岗岩，对矿床无破坏影响。

2.3 变质作用

矿区范围内各组地层的变质作用具有明显的多期性和类型的多样性。主要类型有中压区域变质作用和区域动力变质作用。主要变质期有五台第一期、五台第二期、五台第三期及吕梁期四期。中压区域变质作用发生在五台一、二、三期，形成了低角闪岩相（十字石—兰晶石带）、高绿片岩相（铁铝榴石带）、低绿片岩相（黑云母带、绿泥石带）等各类变质岩石。区域动力变质作用发生于吕梁期，矿区地层和岩石未产生明显的变质，只对其进行了轻微的变形改造。

矿区台怀亚群柏枝岩组地层的区域变质作用，主要发生在五台第二期，即台怀亚群鸿门岩组地层堆积之后。五台第三期及吕梁期的变质作用程度低微，基本未产生变质，只对其产生不同程度的变形影响。

五台第二期变质作用使矿区台怀亚群柏枝岩组地层达高温绿片岩相—铁铝榴石带。由一套绿帘角闪片岩、钠长角闪片岩、绿泥角闪片岩、石英角闪片岩、角闪石英片岩、云母石英片岩、石榴石云母石英片岩及磁铁石英岩组成。

五台第二期区域变质作用是矿区沉积分异过程之后又一次重要的成矿过程，它使磁铁矿进一步净化，提高了矿石的纯度和可选性。

2.4 矿区磁场特征

在1∶20万航磁异常图上，矿区位于五台山高磁异常区台怀亚群“之”字形高磁异常带“之”字上部的点上。矿区磁异常由山羊坪背斜南部的正磁异常带和其北部的负磁异常区两部分所组成，分布面积近25 km2，与矿区五台群台怀亚群地层分布相对应。

南部正磁异常带呈略向南突起的弧形展布，异常带总体走向为东西，长6 000余米，宽1 000～2 000 m，异常强度介于1 000～3 000 r，2 500 r以上分成5个高值异常，异常中心基本上与山羊坪背斜以南出露矿体相吻合。

北部负磁异常区，长近7 000 m，宽500～2 500 m，磁场强度介于－150～－2 000 r间，形态不大规则，东段在F1断层中段西侧包有小的正磁异常。西段向东南有勾姆指形分叉，但主体走向为近东西向，负磁异常的中心与矿体露头对应性差，其主要原因与含铁岩层的重褶、磁铁石英岩的各向异性及北部黑山庄—初一沟磁异常的干扰影响有关。该负磁异常区绝大部分处于矿体顶板角闪片岩之上，故不能以非矿引起论之。

2.5 构造、岩体对矿体的破坏影响

2.5.1 褶皱构造的影响

矿区褶皱对矿体的影响主要表现在对矿层形态产状及厚度的控制，即矿层形态、产状随褶曲的形态产状变化而变化，矿层的厚度在褶曲的核部，矿体厚度增大，两翼矿体变薄，处于应力拉张位置的倒转背、向斜核部的矿体，则有变薄或断开现象，呈“无根钩状体”形态产出。由于矿区受多期叠加褶皱作用的影响，致使矿层的产状、形态、厚度变化异常复杂。处于各期向斜叠加的核部，矿体厚度最大，处于各期背斜叠加的核部，矿体厚度明显变薄。

2.5.2 断裂构造的破坏影响

矿区所见的北西、北东向断裂均为成矿后的破坏性断裂，其中以山羊坪正断层（F1）对矿体的破坏影响最大，在北区影响范围为28～40线，东西长600 m，南北宽达800 m。北东盘为下降盘，断距171 m，同时使北东盘矿体向北位移10～16 m。

其他6条断层（F2～F7）破坏影响长度介于150～280 m，断距一般为30～50 m，只个别地段断距较大，对矿层没有构成大的破坏。36线以西至20线除F1外，F4、F5、F6、F7四条小断层皆分布于主矿体地段的外围或边缘。对矿体的破坏影响程度均不大。

2.6 矿床成因类型与赋存规律

矿床成因类型属海底火山喷发—沉积—区域变质成因的受变质硅铁建造型铁矿床，即通常所说的鞍山式铁矿床。

矿层产于台怀亚群柏枝岩组地层中，严格受地层层位的控制。

矿层主要产于厚大角闪片岩之下，绢云石英片岩之上的各类角闪片岩（绿泥角闪片岩、石英角闪片岩）石英片岩（云母石英片岩、石榴云母石英片岩）中。岩性控制比较明显。

矿床受台怀亚群马蹄形复向斜的控制，在背、向斜褶曲核部易形成厚大矿体，特别是早世代向斜与晚世代向斜相叠加的部位，矿体增厚现象尤为显著。而各世代背斜相叠加的部位，矿体厚度明显变薄，甚至尖灭。

3 矿床地质特征

3.1 矿体规模与产出特征

按矿体在含矿层中的产出部位分为下、中、上三个铁矿层，编号分别为Fe1、Fe2、Fe3。主矿层为上层（Fe3）。中、下层（Fe1、Fe2）两层矿相距较近，常合并成一层矿，故统称为中下层矿，编号写成Fe1+2。其中Fe3为主矿体，占总储量的95.25%。

Fe3铁矿层在整个山羊坪矿区中，东西出露长达7 000 m，南北宽达3 500 m，矿层最大厚度230 m，平均厚为57.82 m。埋深0～500 m。矿层走向为50°～110°倾向南南东或北北西，倾角变化于12°～70°间，呈来回褶曲，波状起伏频繁的层状、似层状产出，矿层产状有缓、陡、直立及倒转之变化，严格受矿区褶皱构造的控制。Fe1+2铁矿层赋存于Fe3之下的柏枝组地层底部，未对其进行系统控制，故不对其进行多述。

3.2 矿石质量特征

本区矿石矿物成分比较复杂，含铁矿物主要有磁铁矿，次有镁菱铁矿、镁铁闪石、铁白云石、铁方解石、假象赤铁矿、赤铁矿、褐铁矿、铁闪石等。含少量黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿。假象赤铁矿、赤铁矿、褐铁矿主要分布在地表及浅部，分布深度多在地表至地下20 m范围内。其他金属矿物只有极少量的黄铜矿。脉石矿物主要为石英、次有普通角闪石、阳起石、绿泥石、黑云母、白云母、绢云母、绿帘石、石榴石、钠长石等。

根据各种化学分析、光谱分析资料，可供利用的有用组分只有铁。矿石硅高，钙、镁、钾、钠低，属酸性矿。

矿石结构构造皆属半自形、他形粒状变晶结构，条带状构造。

3.3 矿石特征

根据主要矿物的共生组合，矿石自然类型可分为石英型、闪石型、绿泥石型三种矿石。主要为石英型及闪石型两种矿石。

石英型磁铁石英岩矿石由以磁铁矿为主的黑色条带和以石英为主的浅白色条带相间组成。矿石矿物成分主要为石英、磁铁矿、氧化后主要变为假象赤铁矿及赤铁矿。次为镁菱铁矿、含铁白云石、含铁方解石（含量15%）氧化后变为褐铁矿、赤铁矿。再次为角闪石类矿物（总量小于10%）。另有少量的绿泥石（含量0～4%）。

闪石型磁铁石英岩矿石由黑色磁铁矿条带、棕色镁铁闪石条带及白色石英条带相间排列组成，主要矿物为石英、磁铁矿、镁铁闪石，次为含铁碳酸盐矿物。

矿区磁性铁对全铁的占有量平均为67.09%，工业类型均属弱磁性酸性磁铁矿石。

3.4 矿体围岩与夹石

Fe3主矿层顶板围岩为角闪片岩，岩性稳定单一；底板围岩岩性变化较大，但绝大部分为云母石英片岩，少部分地段为石榴石云母石英片岩。夹石主要为斜长角闪岩（占47%左右）、角闪岩（占33%左右），次为云母石英片岩（占14%左右），另含有少量的含铁石英岩、绿泥片岩及绿泥云母片岩等。

3.5 矿床类型

根据铁矿层（体）产出时代、层位、矿石矿物成分及矿物组合与围岩特征，本矿床的成因类型属海底火山喷发、沉积作用形成的受变质硅铁建造型铁矿床，即所谓的鞍山式铁矿床。

3.6 成矿规律

矿体呈层状、似层状产于五台群台怀亚群柏枝岩组地层中，顶板为绿泥角闪片岩或角闪片岩，底板为云母石英片岩，严格受地层层位的控制。

矿体的形态、产状同地层，随地层的褶皱变化而变化，严格受褶皱构造形态和产状的控制。

矿体的厚度变化随其所处的褶曲部位及多期褶皱叠加的不同部位的变化而变化。一般来说矿体的厚大地段多发生在褶曲的核部，其中以多期向斜叠加的核部厚度最大，而处于褶曲两翼的应力拉张位置的倒转背、向斜核部的矿体，厚度较薄或被拉开呈“无根钩状体”形态产出。

3.7 找矿标

（1）寻找五台群台怀亚群柏枝岩组地层是本区找铁矿的重要标志。

（2）寻找褶曲的核部，特别以多期向斜叠加的核部是铁矿富集的有利场所。

（3）因磁性铁对全铁的占有量平均为67.09%，磁异常是寻找铁矿的重要标志。

（编辑：胡玉香）

Abstract：Shanyangping Iron Mine mineral bed become to belong to a sea volcano eruption because of the type-deposition-the district change in character because of being subjected to and change in character the Huo iron construct an iron mine bed,namely the saddle mountain type iron mine bed. Endow with to save a second cluster a cypress a rock set geologic strata at the set bosom in,the mineral body is strict to be subjected to a geologic strata layer and reply syncline of control,for seek a mineral to provide marking.

Key words：Shanyangping iron mine,geological features,mineralization geresis

Geological Features and Mineralization Genesis of the Shanyangping Iron Mine

CHENG Yongbin
（Taiyuan Iron＆Steel（Group）Co.,Ltd.,Taiyuan，030003,China）

P618.31

B

2011-01-21

1672-1152（2011）01-0022-04

程永宾，男，太原钢铁（集团）有限公司矿业分公司地质工程勘察公司地质工程师。Tel：0351-3650792，E-mail:tgcyb@163.com