豫西北铁矿床地质特征及成矿模式

王炳涛, 王光耀, 张苗苗

（河南省地矿局第二地质矿产调查院， 河南郑州 450001）

研究区位于华北地台山西台隆，地层具明显地台式基底和盖层的“二元结构”。区域结晶基底由太古界、古元古界组成，盖层由中元古界至石炭系组成。在漫长而复杂的地质演变过程中，先后经历了五台运动、中条运动、王屋运动，加上后期燕山期、喜山期的改造，形成了区内复杂的构造特征。

1 矿区地质特征

（1）地层：主要为下元古界银鱼沟群白崖山组变质岩系。

白崖山组下段：遍布于矿区西部及铁山河两岸。地层岩性以变质砂岩为主，间夹少量厚5m～70m的白云石大理岩及绿片岩透镜体，由下而上暗色矿物逐渐增加，颗粒由粗变细；变质砂岩呈肉红～灰白色，矿物成分主要为石英（占95%以上），其次为长石、绢云母、绿泥石、方解石等，具变余砂状结构，块状构造。

白崖山组上段：整合于白崖山组下段之上，为区内的含矿层位。岩性以绿色片岩为主，间夹薄层状白云岩、变质砂岩及其透镜体，为近矿围岩。白云岩于区内分布较广，主要产于绿片岩中，呈薄层状、透镜状，为矿体的主要围岩。绿片岩中薄层状变质砂岩及其透镜体已强烈蚀变，变质砂岩呈灰绿、肉红色，主要成分为石英（约占50%左右），次要成分为长石、绿泥石、方解石、绢云母等。此外，绿片岩中还产有透闪石-阳起石岩，分布不广，常与矿体及白云岩共生，多成小透镜体状，常为矿体之直接顶底板。

（2）岩浆岩：岩浆岩以吕梁期闪长岩为主，呈岩席产状。岩席产状与围岩基本一致，近南北向出露。长度不一，长者达1000余米，短者3m～5m，最宽140m，一般40m～60m。

闪长岩呈暗绿色，粒状结构，块状构造。成分主要为斜长石、角闪石，次为绿帘石、石英、磁铁矿等。磁铁矿等呈不规则的粒状分布，角闪石一般占40%～60%，斜长石一般占30%～45%，微量矿物有钛磁铁矿、磁铁矿、黄铁矿、榍石、磷灰石等。

据岩石化学的研究属中偏基性岩类，其中FeO+Fe2O3含量很高，平均为18.1%。SiO2含量在53.98%～60.10%之间。岩体边缘相Na2O＜K2O，而中心相则相反：Na2O＞K2O，边缘相之镁值大于中心相镁值，边缘相之钙质则小于中心相之钙质。岩体中心相应为正常成分，边缘相应为铝过饱和。中心相富含钙、钠，边缘相富含铝、钾。岩石暗色矿物较多，长石多为中长石，因此岩石应属中性岩类。

岩体边缘的含绿帘石、斜长石、绿色片岩与闪长岩呈渐变关系，系闪长岩经区域变质而成。地表岩石已强烈风化蚀变，呈绿色片状，深部较为明显，常为块状构造，片理不发育。

（3）构造：研究区处于天台山背斜南西翼近倾覆端。整个矿区为一倒转的由次级褶皱复杂化的等斜向斜构造。等斜复式向斜控制了矿体的空间赋存格局，而复杂等斜复式向斜的次级背斜构造则控制了矿体的空间分布规律。

复杂等斜向斜的次级背斜的西翼具挠曲特征。它由白云岩及铁矿层的产状变化表现出来，白云岩及铁矿层在山顶一般倾角为15°，向西剧变为70°～80°。该挠曲为这个次级背斜所具备的箱形特征，岩浆侵入过程中所施加的压力亦有所影响。挠曲内核为一平卧的筒状闪长岩体。依此判断隐伏闪长岩的存在和位置，说明闪长岩严密控制着矿体的空间赋存状态及规模。

2 矿体地质特征

2.1 矿体特征

全区大小矿体100个，平面上呈反“S”形分布。以其产出部位为主，结合分布地段，主要分三个矿体群（表1），特征如下：

（1）Ⅰ号矿体群：位于矿区最南端，南部为封门口断层切割。矿体产于闪长岩体上部之外接触带中。以透镜状为主，似层状次之。矿体走向330°，倾向南西，倾角20°～60°，一般35°～45°，埋深14m～170m，一般50m～80m。

（2）Ⅱ号矿体群：为主要矿体群之一，赋存于闪长岩席底部接触带上，以白崖山组下段变质砂岩为底板，闪长岩为顶板，是区内埋藏最深的矿体群，长950m，最宽处375m，走向南北，倾向西，倾角4°～32°。

（3）Ⅲ号矿体群：埋藏较浅，走向南北，倾向正西，倾角15°～45°，一般25°左右。位于Ⅱ号矿体群之上，为闪长岩席中的包体。矿体呈似层状或透镜状。长480m，宽300m，厚度30m左右。

围岩蚀变较为发育。在白云岩中有透闪石—阳起石化、碳酸盐化、滑石化、硅化；蚀变闪长岩中发育纳黝帘石化、黄铁矿化；变质砂岩中有电气石化及绢云母化。其中透闪石—阳起石化、碳酸盐化、滑石化及黄铁矿化与矿床关系密切。

2.2 矿石特征

（1）铁矿矿物

磁铁矿：是组成矿石中的主要矿物，存在于各种类型的矿石之中。矿石多呈自形-半自形，局部呈半自形-他形。

区内磁铁矿矿石具不同程度的破碎现象，即自形-半自形的磁铁矿矿石广泛发育着裂纹和裂隙。沿其破裂面充填有次生的绿泥石、石英及方解石等。普遍具弱赤铁矿化及较强的磁赤铁矿化，且程度不均。

赤铁矿及假象赤铁矿：呈细粒状，与磁铁矿紧密共生，系磁铁矿受不同程度的氧化作用所致。

褐铁矿：系磁铁矿及黄铁矿经外生作用而成。局部呈磁铁矿假象出现。

矿石TFe含量最高达69.05%，最低为20.60%，平均为42.28%；有害组分主要为S；伴生有益组份主要为Co。

矿石类型可分为高硫富矿（TFe平均≥45%、边界品位≥40%，S＞0.3%）、低硫富矿（TFe平均≥45%、边界品位≥40%，S＜0.3%）和贫矿（TFe平均≥30%、边界品位≥20%三种工业类型。

（2）金属硫化物

黄铁矿：为铁矿中的次要金属矿物，呈粗大的自形晶、半自形晶聚粒状和浸染状，等轴状或伸长状，与磁铁矿紧密共生。

表1 铁山河铁矿Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体群矿体特征表

黄铜矿：与黄铁矿紧密共生。黄铜矿呈小点分布于黄铁矿中。

白铁矿：分布于褐铁矿与脉石矿物间，在矿石中偶尔见到。

（3）非金属矿物

绿泥石：多由黑云母蚀变而来，鳞片变晶结构，片状构造，分布于磁铁矿颗粒间或充填于裂隙中，亦有呈草绿色之彩状疏散在碳酸盐或石英之集合体内。

白云岩：为主要脉石矿物之一。呈细粒自形－半自形晶分布于磁铁矿中，形成浸染状矿石，局部可见白云石呈断续条带分布，即构成条带状矿石。

石英：呈他形细粒状嵌晶，具不规则状、锯齿状边缘，呈条带状或细脉状分布于矿石中。

3 成矿要素

豫西北铁山河铁矿典型矿床成矿要素表，见表2。

4 矿床成因和成矿模式

属接触交代矿床，依据如下：①矿体空间分布与基性岩体密切相关；②可见到磁铁矿交代白云石大理岩的现象；③矿体层较多，延展范围小；④与矿体密切相关的斜长角闪岩含铁量很高，为成矿铁质来源；⑤围岩有明显的热液蚀变，但缺少典型的矽卡岩矿物，成矿模式见图1。

5 结论

（1）闪长岩体控制了铁矿床的分布区域；有利于热液交代的白云岩是铁矿体的存储空间。矿床空间分布与吕梁期中性闪长岩体密切相关，且闪长岩体铁含量高，为成矿铁质来源。下元古界银鱼沟群白崖山组中的白云岩为铁矿体提供了赋存空间，即控矿围岩。

表2 铁山河铁矿成矿要素表

（2）铁矿体与构造关系密切，且层数多，矿体延展范围小。控矿构造，首先是接触带，所有铁矿体都是从岩体接触带上伸展出来的，且在接触带以外又都产于有利构造部位：白云岩层、破碎带、层间断裂、层间剥离裂隙中、构造接触带、背斜褶皱之鞍部等位置。因此，矿体的形成与构造的频繁活动密切相关。

总之，本区经历了多期次构造变形和成矿作用，具有成矿的有利层位和构造容矿空间。研究区及其深部和外围成矿条件有利，该矿床的地质特征、矿床类型，为寻找类似铁矿床具有参考作用。