吉林官地和朝鲜茂山硅铁建造对比研究

刘金龙，孙丰月，吴 琼，周永恒，刘 凯，沈 鑫，刘国栋

(1.中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁 沈阳 110034；2.吉林大学地球科学学院，吉林 长春 130061；3.中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037)

吉林和龙官地铁矿位于吉林长白山北东段，是和龙太古代铁成矿带重要矿床，大地构造位于华北板块与海西晚期褶皱系接触过渡带地台一侧，太古宙和龙-冠帽地体内部[1-2]。2003年底吉林省矿产资源储量表显示全区资源储量(2S22)铁矿石量559.3×104t。朝鲜茂山铁矿位于朝鲜咸境北道茂山郡内，位于冠帽峰构造带北西侧，经历前震旦纪破坏，并被晚古生代与中生代时期褶皱运动错动。该铁矿已探明的工业储量30亿t，远景储量50亿t，朝鲜茂山铁矿储量堪称亚洲之首[3]。和龙地区官地铁矿和朝鲜北部的茂山铁矿均位于辽-吉-朝活动带北侧[4]，与我国吉林省延边自治州和龙县隔江相望，二者均为BIF型铁矿床，但规模差异悬殊。鉴于此，本文将二者做为典型矿床研究，并讨论二者异同，旨在为和龙地区寻找同类型铁矿床提供思路。

1 官地铁矿地质特征

1.1 矿区地质

矿区地层主要为新太古代三道沟组的中段和下段。中段出露矿区西部，可分为上下两段，上部岩性主要以斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩为主，下部岩性主要为斜长角闪岩、黑云变粒岩、角闪斜长片麻岩、浅粒岩为主，并含薄层状磁铁石英岩。上段出露矿区东部，该段下部岩性主要为条带状二云石英片岩、黑云变粒岩、绢云石英片岩、黑云斜长片麻岩为主，为含矿主要层位；向上角闪质增多，主要为斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩和绿泥片岩；至顶部岩性又以黑云斜长变粒岩和浅粒岩为主。喜山期新近系玄武岩出露在矿区西部，岩性为橄榄玄武岩。第四系地层主要为冲积物及黏土等。

矿区构造包括断裂和褶皱：矿区构造主要为北西、北东向，其中北东向破坏矿体，走向约55°。三道沟组地层在矿区西北部以单斜形式产出，并发育有少量褶皱和层间破碎带。岩浆活动以燕山期花岗质岩石为主(图1)。

图1 研究区地质略图(资料来源：图1(a)文献[5]；图1(b)文献[4]；图1(c)文献[6])

1.2 矿床地质

矿床主要产于三道沟组上段下部，区内断续出现15处铁矿体群。矿体形态复杂，多呈层状、似层状、扁豆状产出。磁铁石英岩多赋存于斜长角闪岩或斜长角闪片麻岩内(图2)，围岩含SiO2较高，两侧，斜长角闪岩、斜长角闪片麻岩、石英片岩等颜色较老牛沟矿区均较浅。

矿体主要由磁铁石英岩组成，包括绿泥角闪磁铁石英岩、黑云母角闪磁铁石英岩，磁铁角闪片岩、磁铁黑云母片岩及磁铁角闪石岩等。矿石自然类型为条带状磁铁石英岩矿石、磁铁角闪石岩矿石。金属矿物有磁铁矿，含量为40%左右。其次为赤铁矿，含量3%左右。褐铁矿、黑锰矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿等含量甚少，最多不超过1%；硫化矿物含量总和一般为0.5%左右。矿石以中-细粒变晶结构为主，其次为似斑状变晶结构、包含状变晶结构、压碎结构、交代结构等。矿石以条带状及浸染状构造为主，其次是块状与片状构造。

成矿期可划分为沉积期、变质期和氧化期。沉积期所形成的矿物组合(燧石、铁的氢氧化物、菱镁矿、黏土矿物)已经发生重结晶或者被后期矿物所交代，所形成的沉积构造也被改造为铁矿体中广泛发育的条纹、条带状构造；变质期使成矿物质分异，尤其硅铁各自聚集而形成磁铁矿和石英等；氧化期可能包括地表大气氧化期和流体的氧化作用，形成赤铁矿等。

图2 官地铁矿井下照片

2 茂山铁矿地质特征

2.1 矿区地质

茂山铁矿床产于茂山群中，该地层由各种片麻岩、大理岩、结晶片岩和角闪岩组成，含铁石英岩和其中的角闪岩类相关(图1(c))。

茂山群角闪岩类大部分含绿帘石、黑云母、有时是辉石等，此外还有夹黑云母-白云母片麻岩、白云质大理岩、微粒石英岩、黑云母-白云母夕线石片岩的角闪岩，偶尔还有夹锰柘榴石与电气石片麻岩的角闪岩。由这些角闪岩组成的变质岩系向南西方向延伸，倾向北西，倾角40～80°。

矿区构造有褶皱和断裂两种，断裂走向NW和NNW，对矿体有一定破坏作用。岩浆作用有古生代花岗岩在矿区大面积分布，与茂山群地层呈侵入接触。古生代花岗岩中石英含量为±10%，钠长石含量±40%，微斜长石含量±43%，碳酸盐矿物±5%。此外，还发育花岗岩、玢岩、伟晶花岗岩和煌斑岩脉等，部分脉岩切割矿体。

2.2 矿床地质

该矿床分布在茂山161 km2范围内，矿体(含铁石英岩)有两层，沿走向延伸约10 km，厚达100 m，最厚可达250～300 m。铁矿层常被逆断层及脉岩切割，表现为带状，有时构成复杂褶皱或呈块状出现(图1(c))。

矿脉宽200～300 m，埋藏在海拔140～930 m的地层中(即地表以上300～430 m至地表以下360 m)，矿体走向近南北，向西倾斜约70°。共6个矿区，除5号矿区、6号矿区还未开发以外，其余4个矿区(即1号矿区、2号矿区、3号矿区和4号矿区)都已形成规模，现年产矿石1 800万～2 000万t。就产量而言，1号矿区最大，约占矿石总产量50%，3号矿区和4号矿区次之，2号矿区最小[7]。5号矿区矿石还存在少量黄铜矿、黄铁矿和磁黄铁矿，金的含量最高可达2 g/t。

矿石为含铁石英岩，含铁矿物为磁铁矿和少量赤铁矿。其中含磁铁矿的石英岩可细分为普通角闪石石英岩、阳起石石英岩、斜方辉石石英岩和砂金石石英岩，还有少量角闪石-铁铝榴石石英岩及含绿帘石、钠长石和钾长石的石英岩。矿物含量为石英(38.3%)、磁铁矿(29.6%)、黑云母(3.3%)、磷灰石(2.45%)、钠阳起石(4.3%)。

矿石的全铁品位25%～60%，平均品位38%～39%。此外SiO2含量为32%～47%，Al2O3含量为0.5%～3%(个别达6%～10%)，CaO含量为1.2%～2.3%，MgO<1.5%，磷含量为0.2%～0.4%，锰含量为0.08%～0.3%，钛含量<0.03%和痕量的Cu、Ni、V、Pb、Zn。

3 官地铁矿床和茂山铁矿床对比

茂山群是茂山铁矿赋矿地层，本文通过其矿物组合及主量元素资料对其进行原岩恢复[7]。茂山群主要岩性为斜长角闪岩类，其次为二云母片麻岩、白云质大理岩、细粒石英岩、磁铁石英岩和二云母硅质片岩。斜长角闪岩主要矿物有斜长石(30%～40%)、角闪石(25%～30%)、辉石(10%～15%)等，原岩与拉班玄武岩类似。黑云母片麻岩主要矿物有斜长石(25%～30%)、微斜长石(3%～25%)、石英(20%～25%)、黑云母(5%～20%)、白云母(1%～7%)，副矿物石榴石和硅线石(10%～15%)，原岩与中-酸性凝灰岩和流纹岩-英安岩类似。磁铁石英岩主要矿物有石英(35%～45%)、磁铁矿(25%～55%)、赤铁矿，副矿物为角闪石、辉石和石榴石。

茂山群几种代表性的岩石地球化学组成见表1，跟典型的陆源碎屑对比Al2O3含量较低，MgO和CaO含量较高。主量元素原岩恢复图解显示(图3和图4)，茂山群原岩以火成岩为主，为拉斑质英安岩-拉斑质安山岩-拉斑玄武岩，岩石组合特征与吉南-辽北地区的表壳岩类似[10-12]。从最新的年龄资料来看(表2)，整个吉南-辽北(BIFs)和朝鲜茂山地区的表壳岩成岩年龄为新太古代末，变质年龄为古元古代早期。

表1 茂山群部分岩石主量元素结果

资料来源：文献[7]。

图3 岩石SiO2-TiO2图解(资料来源：文献[8])

图4 岩石的(FeOT+TiO2)-Al2O3-MgO三角图(资料来源：文献[9])

本文将官地铁矿与茂山铁矿主要特征整理并对比(表3)，发现两者除在储量上有明显差异之外，其余方面均十分相似。推测两者储量差异巨大的原因可能是和龙地区中生代岩浆作用强烈[16]，对太古宙表壳岩破坏明显，同时也破坏了大量的BIFs矿床。通过对官地铁矿床矿化富集规律研究发现，后期的断裂构造使矿体发生错断，破坏了矿体的连续性。而褶皱构造有利于矿层的加厚，在平面和剖面上，褶皱转折端往往发生加厚富集。

表2 吉南-辽北地区表壳岩年龄统计表

表3 官地铁矿和茂山铁矿对比表

4 结 论

1) 官地铁矿和茂山铁矿同属阿尔戈马型铁矿床，沉积时间为新太古代，在古元古代早期发生变质作用。

2) 两个矿床除了在规模上有较大差异，其余方面均十分相似。

3) 今后工作中应集中于表壳岩分布区，考虑断裂错断矿体和褶皱转折处矿体的富集。

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