邗邢西石门铁矿床地质特征及成因

2019-10-23王俊王乾伍翔祝乐江

四川有色金属 2019年3期

关键词：石门闪长岩矽卡岩

王俊，王乾，伍翔，祝乐江

（成都理工大学地球科学学院，四川成都 610059）

1 区域地质背景

研究区域位于太行山脉的南段，大地构造主要位于武安陷落区。西边是西柏峪深大断裂，东边是大兴安岭—太行山深大断裂，与华北陷落区相接［1］。

1.1 地层

区域内第四系分布较为广泛，基岩露头较差，仅在西北和东南部见零星出露。剩余地方均被堆积物所覆掩。该区域主要由以下地层组成：

（1）寒武系地层大部分位于武安，涉县地区的岳庄、高庄地区，于东北向分布。

（2）奥陶系地层主要在武安盆地西部山区产出。

（3）二叠系地层很难见到仅在东南部有零星分布。

（4）白垩系地层大部分位于永年和武安两县交界的娄里村一带。

（5）第四系地层大多分布于该地区的东部盆地以及西部河谷、丘陵等地区。

1.2 构造

通过收集大量有关该区域地层沉积建造、构造运动、矿床特征及成矿地质年代等各方面的资料进行详细的分析研究，得出该区域的地质运动大体上可以划分为三个主要的构造时期。首先是前长城纪构造期，该时期的构造运动主要为褶皱造山运动，伴有少量的断裂构造产生，在此期间岩浆活动频繁出现，区域变质以及混合岩化作用广泛发育，前长城系的地层由于强烈的变质和褶皱作用从而产生结晶基底。资料显示自元古代中期开始一直到二叠纪为止，期间共出现三次比较明显的沉积间断，这体现了这一段时期在该地区曾有过明显的多次的地壳升降运动，从而产生在地表近东西向、北东向的明显的隆升带和陷落带。其次在燕山运动期间大致构成了该区域的构造形态，这期间主要是以断裂构造为主，褶皱构造次之，与此同时该时期曾出现大规模的岩浆侵入运动以及频繁的火山喷发现象，该地区的主要矿产大多是在燕山运动时期形成的。喜山期构造活动在该地区趋于平缓，大致延续了先期构造，仅在个别区域存在少量火山喷发现象［1］。

1.3 岩浆岩

前人对邗邢地区岩浆岩时代的岩体地质特征和岩石地球化学特征进行了大量研究。经过对以往资料的研究，发现大部分岩体的同位素年龄在180～90 Ma之间，属于燕山期的侵入岩。

2 矿区地质特征

西石门铁矿床位于武安断陷构造带西北的矿山村铁矿的正北方向，矿床往西是锁会一、二号铁矿体，往南是矿山铁矿，往东紧邻王窑铁矿。区域内地层出露较差，岩浆岩将矿区周围基本覆盖［2］。有关该矿区的详细地质情况可见图1。

2.1 矿区构造

研究区的大部分地质构造都是由复杂褶皱的褶皱、高角度断层和次级褶皱构造组成，见图1。挤出区主要由三个扭转断层、五个大褶皱和一组二次褶皱组成。断裂构造分布在挤压带两侧，另外，研究区矿体的构造主要是岩浆侵入岩与灰岩之间的接触带构造［3］。

图1 西石门矿区地质图

2.2 矿区岩浆岩

火成岩是研究区岩体的重要组成部分，大部分是属于中性闪长岩类，是该区铁矿的最主要成矿母岩［4］。该地区岩浆岩的特征概况在下方列出：①闪长岩在矿区周围广泛发育和出露。东西向接触带均向东及南东倾斜，见图1,闪长岩顶部凹凸不平。②矿区东北部的底部闪长岩隆起呈NE型剪刀状，上部为火成岩，第三段中段为“八”型，上不和下部的闪长岩都集中在剪刀和叉子的南部，矿区中部和南部的上、下两层闪长岩也是NE剪刀形，并整合到矿区南部。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

研究区的铁矿床是一个较为隐蔽的大规模矿体。主矿体大多分布在闪长岩和二长岩与中奥陶世灰岩接触带中。灰岩大部分赋存在矿体顶板，矿体底板大部分是透辉石板岩或硅质闪长岩。矿体形态较为简单，在空间上主要是因为有上伏地层褶皱构造的影响，导致主矿体在外观上主要是以背斜形态产出，矿体的西翼略微隆起，向北东方向延伸，而矿体的西北翼倾伏较短，核部逐渐变厚。该矿体中间部份受围岩的作用力，顺着岩层走向方向起伏不定。自矿体的中偏北部位起因收到强力风化作用导致矿体的背斜轴部基本被破坏，仅有下部的少许岩浆岩出露于地表，从而使矿体在整体上呈“八字型”分布于东西两侧，东侧矿体自中部开始出现尖灭。西侧矿体向南过渡为背斜状，和中部、南部的矿体连接到一起，见图2。

图2 研究区矿体平面垂直投影图

3.2 矿石特征

矿石的结构大多为半自形、它形粒状结构，剩下的多为交代残余结构。矿石的构造相对较为单一，大部分呈现块状以及条带状构造。

矿体的矿石矿物是以磁铁矿为主的，并有小部分赤铁矿组成，稀有矿物包括镜铁矿和褐铁矿，同时产生的金属硫化物大多是黄铁矿，其次是黄铜矿，稀有矿物包括斑铜矿、磁黄铁矿、铜蓝等。脉石矿物大多是透辉石、方解石、绿泥石等。

3.3 围岩蚀变特征

研究区铁矿床周围岩层蚀变现象比较显著，常发生在碳酸盐岩接触带附近和矿体附近的岩体附近。从围岩到岩体内部，可分为大理石化碳酸盐岩带、磁铁矿带、矽卡岩带、钠长石岩带以及钠长石化岩带共五个主要的蚀变带，见图3。以上所列的五个不同的蚀变带在其垂直方向上大量重复出现，成矿岩体长期钠化现象十分普遍，为西石门矿区围岩蚀变的重要标志。

通过对矿区内蚀变矿物有关交代作用的研究表明，西石门矿区围岩蚀变过程总体上应该先经历了碱质交代作用阶段，然后是矽卡岩化阶段，最后为热液蚀变阶段。

图3 西石门铁矿床围岩蚀变分带简图

4 控矿因素

4.1 构造因素

岩浆侵入后与该地区石灰岩大规模接触，成为接触和交代的必要条件。岩浆顺层侵入接触带后，接触带的构造包括由上拱形成的背斜构造、夹层滑动挤压构造和塌陷构造，由此产生的构造为成矿热液流体的迁移提供了一条途径，也为成矿物质的沉淀富集提供了空间。在控矿矿石结构中占有非常重要的地位。

4.2 围岩因素

中奥陶统磁县组碳酸盐岩是西石门矿区形成的铁矿体主要围岩。从下而上，它逐渐变为方解石，白云质灰岩被称为其主要岩性，其次是灰质白云岩。它们均属于钙镁碳酸盐岩。通过对研究区和白涧地区石灰岩的化学组成比较表明，磁县组化学组成对成矿并无重要影响。此外，通过对各种信息的研究分析可以发现，该地区地层含有多个膏盐层，当岩浆侵入时，使岩浆中的氟离子氯离子等挥发物质的含量增多，从而为矿化创造了条件，有利于成矿物质的迁移和萃取。

5 矿床成因分析

西石门矿区成矿作用发生时，侵入闪长岩向上隆起，然后在侵入体背斜的接触带或部分接触带向上抬升。在与磁县组的碳酸盐岩接触带附近形成一个较大的层状矿体［5］。矿体的形态在很大程度上受到接触带构造的影响，同时也是控制成矿的主要因素，这种接触形态是矽卡岩矿床中十分典型的控制成矿接触构造样式。

通过对该区域产出岩石的研究发现，在矿区中产出有许多矽卡岩或具有矽卡岩化特征的其他岩石，这些岩石的发现足以证明该矿床的形成过程中确实存在明显的接触交代作用。矽卡岩型矿床主要以两种类型产出，即为钙矽卡岩型矿床和镁矽卡岩型矿床。但是经过研究发现西石门铁矿并不完全属于钙矽卡岩型矿床，其原因是矿床周围岩体中含有富镁矿物而形成的，因此可以认为西石门铁矿应该是介于两者之间的过渡型。该地区的矿石有带状、块状等多种类型，交代作用广泛。充填和交代形成的主要矿物为金云母，磁铁矿，蛇纹石等。以上特征来看西石门铁矿主要是由于接触交代矿化作用形成的［6］。