冀东杏山沉积变质型铁矿床富铁矿成因探讨

张龙飞，许英霞，高孝敏，贾东锁，王 宇

(1. 河北联合大学矿业工程学院地质系，河北唐山 063009；2. 河北省地矿局第二地质大队，河北唐山 063000)



冀东杏山沉积变质型铁矿床富铁矿成因探讨

张龙飞1，许英霞1，高孝敏2，贾东锁2，王 宇2

(1. 河北联合大学矿业工程学院地质系，河北唐山 063009；2. 河北省地矿局第二地质大队，河北唐山 063000)

本文在野外勘查和岩(矿)相学基础上，对杏山铁矿块状富矿和条带状普通矿石进行主量元素、微量元素和稀土元素等系统研究。杏山铁矿石主要由磁铁矿和石英组成，其中块状富铁矿石相较于条带状普通矿石含有较多的镁铁质矿物，另外块状富矿(XS-60)手标本可见绿泥石化，但镜下蚀变程度较弱，其富矿成因与后期热液蚀变相关度不高；条带状贫矿(XS-10)遭受较强的后期热液蚀变，有一定程度的铁质富集，但仅限于富铁条带，富硅条带未蚀变。矿石中低Al2O3+Na2O含量和Zr、Sc、Th、Hf等含量特征表明杏山铁矿在沉积过程中很少有陆源碎屑加入。微量元素和稀土元素配分模式表明条带状普通矿石和块状富铁矿有共同的成矿物质来源，富铁矿和贫矿都是在缺氧环境下，通过海底热液与海水混合后同沉积形成的，而后期褶皱变形作用使贫矿层加厚的同时，也使富铁层加厚。

杏山铁矿 富铁矿 沉积变质型铁矿床 冀东

Zhang Long-fei, Xu Ying-xia, Gao Xiao-min, Jia Dong-suo, Wang Yu. Genesis of high-grade ores in the Xingshan sedimentary metamorphic iron deposit of eastern Hebei Province[J]. Geology and Exploration, 2015, 51(3):0405-0413.

沉积变质型铁矿床是形成于前寒武纪的沉积铁矿床或沉积含铁建造受区域变质作用或混合岩化作用改造后形成的，矿石常具有典型的条带状构造，又被称为条带状铁建造(Banded Iron Formation，简称BIF)。国外铁矿资源85%以上来自沉积变质型铁矿，中国沉积变质型铁矿查明资源储量占总量的48%(李厚民等，2012)。该类型铁矿床主要是贫铁矿石，含铁品位(TFe)一般为25%～36%，富铁矿只占少数(沈保丰，2012)。杏山铁矿床是冀东地区仅有的含工业富矿体的矿山，前人已对杏山铁矿床的地球化学特征、成矿物质来源及富矿成因等方面做了较深入的研究(丁文君等，2009；丁文君等，2010；汤绍合，2012；周永贵等，2012)。笔者通过对司家营及马城铁矿床中的富铁矿石或较富铁矿石进行了较系统的研究，对杏山铁矿床进行野外踏勘、采样，发现冀东地区富铁矿具有高度的相似性，但也具有各自的特点。本文通过对杏山铁矿床针对性地采集条带状普通矿石和富铁矿石，进行岩(矿)相学、矿石地球化学等研究，以期深入探讨杏山铁矿床富铁矿成因机理。

1 地质背景与矿床地质特征

迁安铁矿区位于华北陆块北缘燕辽沉降带，马兰峪-山海关复背斜迁安隆起边部的紧密褶皱带中(周永贵等；2012)，是冀东地区两个规模最大的铁矿区之一。迁安铁矿区北起水厂-建昌营，南至彭子店，可分为东西两个成矿带：迁安东部成矿带和迁安西部成矿带①。迁安东部成矿带北起青山院，南至首阳山和彭店子一带；迁安西部成矿带，即水厂一大石河矿带，位于挂云山的东侧，滦河以西，北起候台子，南至佛峪院。迁安铁矿区内含矿地层为迁西群上部的含沉积岩的火山岩硅铁建造，岩性为黑云角闪斜长片麻岩夹斜长角闪岩、麻粒岩、黑云变粒岩、矽线石片麻岩，原岩为一套中基性-中酸性的安山玄武质、英安质火山熔岩，夹基性火山岩及中酸性凝灰岩和杂砂岩、粉砂岩、粘土半粘土岩。与磁铁石英岩共生的是一套含不等量暗色硅酸盐矿物 (辉石、角闪石、黑云母)的变质岩石组合，变质程度为高角闪岩相-麻粒岩相。区域重熔型混合岩化普遍且比较强烈，混合花岗岩较为普遍。矿石为中粗粒结构，条纹状、条带状和片麻状构造。矿石硅酸盐矿物含量较少，主要为紫苏辉石、透辉石和角闪石、黑云母、石榴石。该区矿层厚度一般较大，延伸较远，大中型矿床较多，主要有水厂、马兰庄、杏山、孟家沟、菜园、棒锤山、彭店子等铁矿。

杏山铁矿即位于迁安西部成矿带的南端，基底为太古宙变质岩系，盖层为中元古界长城系碎屑岩及碳酸盐岩建造，与基底呈不整合接触，北部及东部为第四纪黄土。出露在杏山铁矿床的太古宙变质岩系为迁西群三屯营组，分布于矿床NE侧，为杏山铁矿主要赋矿围岩。1965年勘探报告中依据岩性自下而上划分为五个岩性段：上、下混合花岗岩段，上、下混合斜长片麻岩段及中元古界长城系。上、下混合花岗岩段主要由混合花岗岩、黑云正长均质混合岩、混合岩等组成。上、下混合斜长片麻岩段为含矿层，构成铁矿的顶底板围岩和夹层，与铁矿层共同形成一多褶曲向西凸出的弧形地层②，该段岩性主要为辉石斜长角闪岩、黑云变粒岩、黑云浅粒岩、斜长二辉石岩等和混合质岩石(混合质辉石角闪黑云片麻岩、混合质石榴黑云变粒岩、黑云条带混合岩等)的组合，磁铁矿石英岩、辉石磁铁石英岩层似层状或透镜状夹于其中(丁文君，2010)。中元古界长城系底砾岩、长石石英砂岩及砂质灰岩、页岩等分布于矿区SW侧。

区内岩浆岩活动频繁，岩性复杂，但规模较小，分异性差，按侵入时期大致可分为两个阶段：混合岩化前及混合岩化后。混合岩化以前侵入的火成岩主要为超基性岩(橄榄辉石岩、橄榄岩、辉石岩)、基性岩(角闪岩和辉石角闪岩)、蛇纹岩等，后期蚀变发育；混合岩化以后的侵入岩主要为伟晶岩及石英脉和煌斑岩，以伟晶岩为主②。

矿区的基底构造为一向西凸出的多层间褶曲弧形构造，岩层产状走向NNW，倾向SWW，倾角一般50°～75°，南端覆于中元古界长城系之下。区内受区域大断裂构造的影响，矿体产生一系列褶曲和次一级的断裂，这些断裂多为横断层，对矿体有影响的断层主要为F1、F4、F5断层。F1断层位于大小杏山之间，以NE30°方向延伸，倾向NW，倾角78°～82°，断层破碎带较宽，约10 m左右，断层上盘上升，向南西移，下盘相对向北西移，故应属逆掩断层。水平断距120 m，导致大小杏山矿体在0 m以上不连续，0 m以下由于大小杏山产状不一致而相会合。F4、F5断层在小杏山矿体A5线两侧，属F1断层系统的平行断层，断距较小，对矿体影响不大。矿区内还有其他较小断层，但对矿体基本无破坏作用②。

杏山铁矿床矿体呈弧形出露，地表全长780 m，由F1断层将杏山铁矿分割成两个独立矿体：大杏山和小杏山，中元古界长城系系盖层将杏山西端盲矿体掩覆，受构造影响而将矿体分割为三部分(图1)。小杏山矿体位于F1断层东侧，出露长度约300 m，矿体呈近东西向分布，走向105°，倾向南偏西，倾角东缓西陡。矿体西厚东薄，呈似层状自然尖灭于东南端，矿体厚19.9～54.5 m，平均厚38.4 m。大杏山矿体位于F1断层西侧，出露长度约300 m，沿走向其产状变化呈弧形弯曲，矿体形态复杂，矿体两端因对称褶曲而使矿体厚度增加，矿体平均厚度82.98m②。

区内矿石自然类型主要为磁铁石英岩，其次为辉石磁体石英岩、角闪磁铁石英岩和赤铁石英岩等。整个杏山铁矿表内矿石(SFe)平均品位为34%(丁文君，2010)。矿石矿物主要为磁铁矿和假象赤铁矿，脉石矿物为石英、辉石、角闪石和碳酸盐少量蚀变矿物等。矿石主要为条纹状构造及片麻状构造。

根据1965年的勘查报告及2005～2009年的全国危机矿山接替资源找矿项目，杏山铁矿床中有富大铁矿体的存在，富铁矿体呈多层状赋存在贫铁矿层中，两者产状一致，呈过渡关系，且与富矿体接触的顶底板贫矿石品位也较高(汤绍合，2012)。1965年的勘查报告根据富铁矿中脉石矿物的不同，将富铁矿划分为角闪辉石型磁铁富矿石、绿泥石型磁铁富矿石和辉石型铁矿床富矿石三种。富铁矿石呈黑色和灰黑色，致密块状构造，部分块状富矿石还可见细条纹状构造，金属矿物主要为磁铁矿、少量假象赤铁矿，脉石矿物以石英为主，次为镁铁闪石及辉石，少量碳酸盐矿物。部分富铁矿石有明显的蚀变特征，可见绿泥石化及碳酸盐化等。

2 样品特征及测试方法

2.1 岩(矿)相学

用于测试的样品XS-6、XS-8和XS-10采于露天采坑，XS-75和XS-60分别采于井下75m和60m中段，对其的光薄片进行了岩(矿)相学研究。

岩(矿)相学研究如图3所示，XS-75、XS-6和XS-60为块状富铁矿样品。据镜下特征将样品XS-75定为闪石磁铁石英岩，致密块状构造，颗粒粗细不等，其主要矿物磁铁矿含量大于50%、石英含量15%～20%、角闪石约10%～15%，还有少量辉石。XS-6为磁铁石英岩，具细条纹构造，较富铁，主要矿物磁铁矿含量大于55%、石英含量约35%～40%，少量角闪石主要集中在富铁条带中，而富硅条带中角闪石含量很少。XS-60为绿泥石化闪石磁铁石英岩，主要矿物为磁铁矿(含量大于60%)，石英含量约30%，角闪石约10%，可见绿泥石化，磁铁矿颗粒明显加大，表明其遭受一定的后期热液蚀变，但由于光薄片切片位置的原因，镜下的角闪石等镁铁质矿物蚀变程度较低，仅部分角闪石发生蚀变，其较富可能与后期热液蚀变加富关系不大。

图1 杏山铁矿床地质简图(据丁文君，2010)Fig.1 Geological map of the Xingshaniron deposit (after Ding, 2010) 1-铁矿体；2-迁西岩群三屯营组；3-中元古界长城系；4-断层；5-背斜轴；6-向斜轴；7-产状及倾角 1-iron ore body；2-Santunying formation in Qianxi group；3-Changcheng system in middle Proterozoic ；4-fault；5-anticlinal axis； 6-synclinal axis；7-occurrence and dipangle

条带状普通矿石XS-8、XS-10为条带状普通矿石。XS-8为条带状磁铁矿贫矿石，条带状结构，颗粒较细，磁铁矿含量30%～40%，石英含量大于50%,镁铁质矿物含量很少。XS-10为含假象赤铁矿的条带状磁铁矿，手标本为灰绿色，有绿泥石化，受到后期热液蚀变的影响；镜下可以看到富铁条带和富硅条带，富铁条带明显遭受后期热液蚀变并有加富的现象，蚀变主要为绿泥石化和碳酸盐化；富硅条带石英很干净，呈变晶镶嵌结构，后期热液蚀变对富硅条带基本未改造。

2.2 测试分析

选择代表性样品送到廊坊区域地质调查所进行无污染-200目碎样，矿石的主微量元素分析在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。主量元素分析采用熔片法，在XRF1500型X射线荧光光谱仪上分析，总量误差在3%以内；微量元素分析采用电感耦合等离子体质谱法，在Finnigan MAT ElementⅠHR-ICP-MS上完成，测试误差小于5%。

3 数据分析及讨论

3.1 铁矿石主量元素分析

图2 杏山铁矿B11号勘探线剖面图Fig.2 Geological profile of B11 exploration line in Xingshang iron deposit 1-铁矿体；2-迁西岩群三屯营组；3-F1断层；4-钻孔位 置及编号 1-iron ore body ；2-Santunying Formation in Qianxi group；3- F1 fault；4-drilling position and number

杏山铁矿区3个块状富矿石和2个条带状普通矿石的主量元素分析数据见表1。从表1中可以看出，块状富矿石和条带状普通矿石主要由TFe2O3和SiO2组成。其中块状富铁矿石TFe2O3含量变化范围为50.07%～78.06%，平均63.14%；SiO2含量变化范围为15.03%～39.26%，平均29.44%；条带状普通铁矿石TFe2O3含量31.8%～47.76%，平均39.78%；SiO2含量变化范围为44.81%～52.76%,平均48.79%。块状富矿石和条带状贫矿石中CaO的含量变化范围为1.12%～3.16%，MgO的含量变化范围为2.34%～4.91%，说明贫矿石和富矿石中均含有少量的镁铁质矿物。另外XS-10的烧失量(LOI)达4.45%，这可能与其含有较多的绿泥石等含水矿物有关。

3.2 微量元素地球化学特征

杏山铁矿床块状富矿石和条带状贫矿石微量元素含量见表1，微量元素数据处理是根据原始地幔标准化进行的(Sunetal.,1989)。块状富矿石和条带状贫矿石所有样品微量元素含量都很低，在原始地幔标准化微量元素分配图上(图4)，两类矿石微量元素配分形式相似，亏损大离子亲石元素，富集高场强元素，表明其可能有共同的成矿物质来源。另外除XS-10外，各样品Co/Zn和Ni/Zn的比值也比较相近，与热液成因的BIFs的Co/Zn(0.03～0.15)和Ni/Zn(0.08～0.78)比值非常相似(Sugitani, 1992)，XS-10的Co/Zn和Ni/Zn的比值偏高，可能为遭受后期热液蚀变的结果。

3.3 稀土元素地球化学特征

杏山铁矿块状富矿石和条带状贫矿石全岩样品的REE分析结果见表1。因Y的离子半径与重稀土元素相似,其化学性质也相近，故也列于表中一起讨论。铁矿石REE配分模式图，通过PAAS(Post Archean Australian Shale)标准化(Pourmandetal., 2012)，普通矿石与富矿石标准化后的稀土配分曲线如图5所示。表中La/La*=LaPAAS/(3PrPAAS-2NdPAAS)；Ce异常Ce/Ce*=2CePAAS/(PrPAAS+LaPAAS)；Eu异常Eu/Eu*= EuPAAS/(0.67SmPAAS+0.37TbPAAS)；Y异常Y/Y*=2YPAAS/(DyPAAS+HoPAAS)(Bau,etal., 1999; Robert,etal., 2007)。

由表1和图5可知，未发生蚀变的富矿石(XS-75，XS-6)的∑REE+Y为10.16×10-6～10.59×10-6，平均值为10.38×10-6，其稀土配分曲线总体特征为：轻稀土相对亏损，中重稀土元素相对富集的分馏模式，其中(Pr/Yb)N=0.22～0.27和(Sm/Yb)N=0.30～0.32。整体显示出La(La/La*平均值为2.21)、Eu(Eu/Eu*平均值为2.66)、Y(Y/Y*平均值为2.21)的正异常。未蚀变的普通矿石(XS-8)与未蚀变富矿石的稀土元素特征相似，∑REE+Y含量较低，为14.63×10-6，也表现为轻稀土亏损，中重稀土富集的分馏模式，呈现出Eu、Y的正异常。

遭受较弱蚀变的富矿石(XS-60)的∑REE+Y为33.16×10-6，其稀土配分曲线总体为：轻稀土元素相对亏损，中重稀土元素相对富集，稀土配分曲线变缓，其中(Pr/Yb)N=0.44和(Sm/Yb)N=0.60。显示出Eu(Eu/Eu*平均值为1.45)、Y(Y/Y*平均值为1.47)的正异常。与前两类矿石(未蚀变富矿石及未蚀变条带状贫矿石)配分模式基本一致，∑REE+Y含量相对增加，但并未引起∑REE+Y较大的变化，如丁文君等(2009)所测的杏山铁矿中富铁矿石∑REE+Y为10.34×10-6～37.78×10-6，贫铁矿石∑REE+Y为8.58×10-6～22.23×10-6。

蚀变剧烈的普通矿石(XS-10)的∑REE+Y为106.96×10-6，其稀土配分曲线总体特征与之前表现完全不同：轻重稀土分馏不明显，稀土配分曲线较平缓，其中(Pr/Yb)N=0.75和(Sm/Yb)N=0.78。显示Eu(Eu/Eu*平均值为1.10)、Y(Y/Y*平均值为1.09)的正异常也不明显。XS-10稀土元素配分模式与许英霞等(2014)所测的司家营铁矿赤铁贫矿石稀土元素配分模式和富铁矿石稀土元素配分模式相似，均比较平缓，∑REE+Y总量增加，且Eu异常值较未蚀变磁铁石英岩减小。

图3 杏山铁矿床矿石手标本及镜下照片(左栏为手标本；中栏为单偏光; 右栏为反射光)Fig.3 Microscope photos of ores from the Xingshan deposit (Left：hand specimens; middle:plainlight; right:reflecting microscope) A-XS-75块状磁铁富矿; B-XS-60绿泥石化块状磁铁富矿; C-XS-6块状磁铁富矿;D-XS-8条带状磁铁矿; E-XS-10含假象赤铁矿的条带状磁铁矿;Q-石英; Amp-角闪石; Mt-磁铁矿; Hem-赤铁矿; Chl-绿泥石; Cc-碳酸盐 A-XS-75 Massive high-grade magnetite ore; B-XS-60 Choritization massive high-grade magnetite ore; C-XS-6 Massive high-grade magnetite ore; D-XS-8 Banded magnetite; E-XS-10 Banded magnetite bearing martite; Q-quartz; Amp-amphibole; Mt-magnetite; Hem-hematite; Chl-chlorite; Cc-carbonate表1 杏山铁矿床矿石主量元素(%)、微量元素(10-6)分析结果Table 1 Major (%) and trace (10-6) element contents of iron ores in the Xingshan iron deposit

样品XS-75XS-60XS-6XS-8XS-10块状富矿石条带状贫矿石样品XS-75XS-60XS-6XS-8XS-10块状富矿石条带状贫铁矿Na2O0.160.240.180.130.16Eu/Eu*2.681.452.653.341.10K2O0.010.170.080.040.34Y/Y*2.191.472.222.151.09Al2O30.091.290.180.383.23Y/Ho44.1936.5956.5256.6730.91MgO4.304.912.343.893.67(Sm/Yb)N0.300.600.320.320.78CaO1.533.161.122.162.77(Pr/Yb)N0.220.440.270.290.75MnO0.120.140.090.080.11(La/Yb)N0.380.250.340.390.73TiO20.030.080.030.050.13Rb1.200.831.480.3519.30P2O50.070.090.060.100.13Ba3.735.253.241.6214.80SiO215.0339.2634.0344.8152.76Th0.194.070.160.081.96TFe2O378.0650.0761.3047.7631.80U0.070.120.070.160.66FeO23.3518.0518.3514.9012.55Ta0.030.110.010.010.13LOI0.040.700.010.404.45Nb0.191.170.180.041.91Total99.43100.1199.4199.7999.54Pb2.401.851.321.713.50La1.783.041.362.1118.80Sr9.2116.408.1510.4011.50Ce2.328.342.043.1238.20Zr2.729.932.990.6041.30Pr0.241.200.240.354.38Hf0.060.340.060.031.12Nd0.925.541.101.4816.60Ga0.672.230.740.965.93Sm0.221.120.200.273.12Zn9.3716.904.035.999.77Eu0.090.270.090.160.60Cu3.682.315.812.9227.80Gd0.221.160.280.392.75Ni3.402.751.762.1915.50Tb0.040.210.050.070.49V2.9315.801.591.924.48Dy0.241.150.320.482.88Cr2.323.963.201.902.88Y3.809.003.735.2714.90Cs0.160.030.220.150.97Ho0.090.250.070.090.48Sc0.762.940.490.601.16Er0.240.820.310.381.48Co0.462.440.380.326.54Tm0.040.120.050.050.25Li7.865.2415.7014.6036.90Yb0.320.810.270.361.74Be0.510.640.210.410.65Lu0.050.120.060.060.29Cd0.060.060.010.070.05∑REE+Y10.5933.1610.1614.63106.96Co/Zn0.050.140.090.050.67La/La*1.941.182.491.941.04Ni/Zn0.360.160.440.371.59Ce/Ce*1.201.071.281.201.03

图4 杏山铁矿床矿石微量元素原始地幔标准化蛛网图Fig.4 Trace element primitive-mantle-normalized diagram of iron ores from the Xingshan iron deposit

图5 杏山铁矿床矿石稀土元素PAAS标准化配分模式图Fig.5 REE PAAS-normalized diagram of iron ores from the Xingshan iron deposit

4 杏山铁矿床及富铁矿成因探讨

与冀东地区其他铁矿床相似，杏山铁矿床矿石以TFe2O3和SiO2为主，Al2O3+TiO2的含量非常低，且与陆源沉积物相比，杏山铁矿石中Zr、Sc、Th和Hf等元素的含量都非常低，表明其在沉积过程中很少有陆源碎屑物质的混入(Calvertetal.，1993；Tribovillardetal.，1994；Hildetal.，1998；Böingetal.，2004；李文君等，2012)。杏山铁矿床矿石样品与碳酸盐岩相的BIFs相比相对富集Cr、Co、Ni、Zn、Ta和 Nb，说明可能存在与沉积盆地同时期的火山活动(Raju，2009；丁文君，2010)。

现代海水的REE配分模式具有重稀土富集、轻稀土亏损及明显的La和Y正异常(Aliboetal.，1999；Bolharetal.，2004)，而热液具有明显的Eu正异常(Campbelletal.，1988；Douvilleetal.，1999)。杏山铁矿未蚀变的普通矿石(XS-8)和未蚀变的富矿石(XS-75和XS-6)的稀土元素经PAAS标准化后均表现出轻稀土相对亏损，中重稀土相对富集的分馏模式，且整体表现出La正异常及强烈的Eu和Y的正异常。这说明杏山铁矿BIF中的稀土元素可能来自海水与海底热液的混合溶液，表明杏山铁矿的部分富铁矿与普通矿石一样，主要是原始沉积形成的，这与丁文君(2010)所测杏山矿石微量和稀土元素的分析结果相一致。

蚀变不完全的XS-60富铁矿与前两者有相似的稀土元素分馏模式，表明其成矿物质来源也与之相同，但受到后期热液的扰动。蚀变较完全的XS-10样品其稀土配分曲线总体特征与其他矿石表现差别较大，其遭受后期热液改变最为剧烈。另外，与海水相比，热液流体具有更高的∑REE+Y含量(Piepgrasetal.，1992)，XS-60和XS-10的稀土元素和微量元素总量与未蚀变矿石相比，明显升高，说明XS-60和XS-10遭受到不同程度的后期热液蚀变，其中XS-10采自露天采坑，可能还遭受了后期天水淋滤作用。高温热液作用到低温蚀变作用的转变可以导致BIF中Eu正异常的减小(Danielsonetal., 1992; 代堰锫，2012)，蚀变不完全富铁矿石(XS-60)和蚀变剧烈的普通矿石(XS-10)Eu/Eu*值分别为1.45和1.10，较未蚀变富铁矿石和未蚀变条带状贫矿石均小很多，说明蚀变矿石Eu正异常的减小是由于后期低温热液蚀变作用造成的。

自然界中Ce元素一般为+3价，在氧化条件下Ce元素被氧化为+4价，+4价的Ce容易发生水解，从而造成REE配分模式曲线中的Ce呈现负异常。因此Ce通常可以用来判断海水的氧化还原环境(Nozakietal.，1999)。各矿石中均未见较明显的Ce异常，表明杏山铁矿BIFs沉积和后期热液蚀变过程均处于一种缺氧的环境。

现代海水的Y/Ho比值约为44～74，且随深度增大而减小，明显高于球粒陨石和热液流体的Y/Ho比值(26～28)(Bauetal.，1999; Bolharetal.，2004)，因此Y/Ho比值可以作为判断海水沉积或非海水沉积的依据。杏山铁矿未蚀变的普通矿石和未蚀变的富矿石Y/Ho比值的均大于44，其比值远远高于球粒陨石的平均值，且与海水相接近。说明杏山铁矿沉积形成时有海水的参与。而XS-60和XS-10两个蚀变的样品Y/Ho比值分别为36.59和30.91，说明他们与后期热液关系更为紧密。

笔者综合野外踏勘、显微镜下及地球化学分析得出：杏山沉积变质型铁矿床中块状富铁矿与条带状贫铁矿石呈互层产出，其富铁矿和贫矿都是在缺氧环境下，海底热液与海水混合后，同沉积形成，这是杏山铁矿床富铁矿形成的主要原因；后期褶皱作用可以使原本的层状矿体在褶皱核部加厚和使富铁矿体变厚加大，但杏山铁矿床富铁矿形成受后期断裂构造及热液蚀变的影响较小。

杏山铁矿与司家营和马城铁矿相比，杏山虽然也遭受后期热液的蚀变，局部有铁质富集的特征，但其主要以与普通矿石同沉积变质形成的富铁矿石占主体，即原始沉积就相对较富；而司家营铁矿富铁矿的形成可能是原始沉积经变质作用形成含镁铁质矿物较多的铁矿石(其品位相对较高)，经后期热液改造加富而形成，司家营铁矿的富铁矿层与贫矿体呈互层状产出，且蚀变较强(许英霞等，2014)，马城铁矿与司家营铁矿相类似，但未发现较成规模的富矿层。

5 结论

(1) 岩相学和矿石主量元素特征表明杏山铁矿床富矿石和贫铁矿石均由磁铁矿、石英及少量角闪石(或辉石)组成，但条带状普通矿石中角闪石(辉石)含量较富铁矿石中少。低Al2O3+Na2O含量和微量元素Zr、Sc、Th、Hf的含量表明杏山铁矿在沉积过程中很少有陆源碎屑加入。

(2) 未蚀变富矿石和贫铁矿石相似的微量元素和稀土元素配分模式表明，其有共同的成矿物质来源，富铁矿和贫矿都是在缺氧环境下，海底热液与海水混合后，同沉积形成，这是杏山铁矿床富铁矿形成的主要原因，而后期褶皱作用使原来的富铁矿层变厚加大。

(3) XS-60块状富矿样品有弱蚀变，XS-10条带状贫铁矿遭受较强的后期热液蚀变，这与两类矿石稀土配分模式及Y/Ho比值相一致，表明杏山铁矿床矿体局部遭受到后期热液蚀变，但后期蚀变对铁矿石加富的作用不明显。

致谢 本文野外工作得到首钢杏山铁矿的大力支持；审稿人对本文提出了宝贵意见，使文章更加完善，在此一并表示衷心感谢。

[注释]

① 河北省地勘局第二地质大队. 2014. 冀东地区沉积变质型铁矿富矿控矿条件及科学基地研究[R].

② 冶金工业部石景山钢铁公司. 1965. 河北省迁安县迁安铁矿区杏山铁矿床地质勘探总结报告[R].

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Genesis of High-Grade Ores in the Xingshan Sedimentary Metamorphic Iron Deposit of Eastern Hebei Province

ZHANG Long-fei1, XU Ying-xia1, GAO Xiao-min2, JIA Dong-suo2, WANG Yu2

(1.CollegeofMiningEngineering，HebeiUnitedUniversity,Tangshan,Hebei063009;2.No.2GeologicalBrigadeofHebeiGeologyandMineralExplorationBureau,Tangshan,Hebei063000 )

Analyses of major, trace, and rare-earth elements were performed to the massive rich ore and the banded ore of the Xingshan iron deposit based on field work and petrographic study. The Xingshan iron ore is mainly composed of magnetite and quartz. Compared with the banded ordinary ore, the massive rich ore contains more mafic minerals. In addition, the chloritization can be found in the hand specimen of the massive rich ore (XS-60), while the alteration under the microscope is weak. And there is low correlativity between the rich ore (XS-60) and the later hydrothermal alteration. Meanwhile, the banded ore(XS-10)has suffered from strong later hydrothermal alteration and a certain degree of enrichment of iron that only appears in the iron rich bands. The content of Al2O3+Na2O and the trace elements such as Zr, Sc, Th and Hf indicates that there is a little terrigenous debris joining the deposition process of the Xingshan iron deposit. The trace elements and REE patterns show that the massive rich ore and the banded ordinary ore have the common source of ore-forming material. After seafloor hydrothermal was mixed with seawater, both the rich iron ore and the banded ore were formed simultaneously with sedimentation in an anoxic environment. The lean ore layer and the rich iron layer were thickened by later fold deformation.

Xingshan iron deposit, rich iron ore, sedimentary metamorphic iron deposit, East Hebei

2014-09-30；

2015-01-09；[责任编辑]郝情情。

国土资源部公益性行业科研项目：冀东地区沉积变质型铁矿富矿控矿条件及科学基地研究(201111002-04)资助。

张龙飞(1988年-)，男，在读硕士研究生，主要从事矿床学研究，E-mail：zhanglongfei18@126.com。

许英霞(1973年-)，女，博士，副教授，研究方向为矿床矿物学，E-mail：xuyx516319@163.com。

P611.3

A

0495-5331(2015)03-0405-09