安徽省霍邱县刘寺铁矿物质组分及其赋存状态研究

黄亮山，王 萍

安徽省霍邱县刘寺铁矿物质组分及其赋存状态研究

黄亮山，王 萍

（安徽省地质矿产勘查局313地质队，安徽 六安 237010）

通过对安徽霍邱县刘寺铁矿床系统取样，利用偏光显微镜、人工重砂分析、电子探针分析及X粉晶衍射分析等，对该矿床的矿石物质组分（伴生有害和有益组分）、矿石的结构构造（粒状变晶结构、条带状构造等）、物相分析及赋存状态进行研究。确定了矿石中的有用组分为Fe，主要赋存在磁铁矿中，少量存在于镜铁矿。

霍邱；刘寺铁矿；矿物组分；赋存状态；结构构造

华北陆块是我国重要的铁矿资源分布区、铁矿石的主要开采区，也是我国钢铁工业的重要分布区[1]。霍邱铁矿地处华北地台南缘，安徽省霍邱县辖区内，有“华东第一大铁矿”之称，由十几个大中型矿床组成，分布比较集中,矿体埋藏位置深、品位低，属典型的BIF型铁矿。矿体均赋存于一套新太古代中高级变质作用的含铁建造中[2]，是一套低角闪岩相变质岩系。由老至新划分为花园组、吴集组和周集组。矿体主要呈似层状与围岩整合接触，产状一致，受地层层位控制明显，属于典型的层控矿床[3]。刘寺铁矿处于霍邱铁矿田中部，是霍邱铁矿区内一典型的沉积变质型铁矿[4]之一。含矿地层位于新太古界变质岩系上部，矿体均赋存于新太古界霍邱群吴集组和周集组中[5]。矿体赋存部位为周集倒转向斜的倒转翼（西翼），总体走向35°，呈北东向展布。矿石中的含铁矿物主要为磁铁矿，次为镜铁矿。

1 矿石物质组分及结构构造

1.1 矿石化学成分及赋存状态

表1 多元素分析测试结果 ω(B)/10-2

据各类矿石多元素化学分析结果（表1），对比《矿产资源工业要求手册》中需选铁矿石工业指标：矿床矿体均已达到需选铁矿石工业品位，除SiO2含量高，其它均低于有害杂质指标。伴生有益组分Co、Ni、Zn、Pb、Cu、Mo、Au、Ag、Sn、V2O5、TiO2、U等均未达可综合利用指标（表2、表3）。Fe为该矿床矿石中唯一有用组分，主要赋存于磁铁矿中，少量存在于镜铁矿、赤铁矿中；另有大量的Fe以硅酸铁的形式存于脉石矿物如角闪石、镁铁闪石、镁闪石、铁闪石、阳起石、绿泥石、黑云母、铁铝榴石、绿帘石、电气石等矿物中；微量Fe以硫化铁的形式分布于黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等金属硫化物中。其它元素均未达到可综合利用的伴生有益组分指标，有害组分为SiO2、S、P等，SiO2一部分以石英存在于矿石中，另一部分存在于闪石类矿物、绿泥石、黑云母、白云母、石榴石、绿帘石、电气石等硅酸盐矿物中，这些矿物经选矿后易被剔除。S主要赋存于黄铁矿中，微量赋存于黄铜矿、闪锌矿等硫化物矿中，P主要赋存于磷灰石中，原矿石S、P含量均较低，低于有害组分允许值。

据长沙矿冶研究院提供的铁物相分析（表4）显示，Ⅰ号矿体中磁铁矿占全铁的75.52%，硅酸铁占全铁的21.88%，其他类型铁仅占全铁2.6%，与镜下观察结果基本吻合；Ⅱ号矿体中磁铁矿占全铁的45.2%，镜铁矿、赤铁矿占全铁49.98%，其他类型铁仅占4.82%，与镜下鉴定结果也基本吻合。

表2 矿石微量多元素分析表 ω(B)/10-2

表3 矿石微量多元素分析表 ω(B)/10-6

综合矿石的自然类型、矿石构造、主要有用铁矿物含量等因素，从Ⅰ矿体中选取具代表性的光片6块，Ⅱ号矿体中选取有代表性的光片8块，利用线段法测量在显微镜下测量磁铁矿、镜铁矿、赤铁矿的体积百分含量。经测量统计（表5），Ⅰ号矿体中磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿含量分别是32.53%、0.04%、0.28%；Ⅱ号矿体磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿含量分别是16.05%、1.06%、15.82%。

表4 铁物相分析结果表 ω(B)/10-2

1.2 矿石矿物特征

1.2.1 矿石矿物组成

矿床矿石矿物组成较简单。确定刘寺铁矿矿体共查明25种矿物，金属矿物以磁铁矿为主，镜铁矿、少量赤铁矿、黄铁矿、褐铁矿，微量黄铜矿；脉石矿物以角闪石、铁闪石、镁闪石、镁铁闪石、黑云母、绿泥石、石英为主，其次绿帘石、方解石、阳起石、石榴石、斜长石、白云母，微量蓝晶石、磷灰石、金红石、电气石、锆石、绢云母。

表5 主要矿物体积含量表 ω(B)/10-2

矿石矿物中有用组分主要为磁铁矿、镜铁矿，经镜下薄片鉴定见有少量赤铁矿、黄铁矿、褐铁矿，微量黄铜矿伴生。

1.2.2 矿石矿物特征

磁铁矿（Fe3O4）（图1、图2）：铁黑色、半金属光泽，中硬度，强磁性，硬度5.5~6，比重4.9~5.2；镜下反射色灰色带棕褐色，均质性。矿物粒径0.1~0.5mm，工艺粒径集中在0.075~1.2mm。见两期磁铁矿，以早期磁铁矿为主，偶见晚期。早期磁铁矿多为半自形粒状、半自形长粒状，少量自形粒状、他形粒状，长粒状定向分布。

图1 磁铁矿镜下图片

左图：1磁铁矿；2磁铁矿；右图：1；磁铁矿；2镜铁矿；3赤铁矿；4石英

赤铁矿（Fe2O3）（图1、图2）：铁黑至钢灰色，金属光泽，片状，不透明，边缘呈红色，微透明，强电磁性，硬度5.5~6，比重5~5.3。偏光镜下反射色呈淡蓝灰色，红色内反射色，强非均质性，板片状，片径多＞0.5mm，长轴定向分布，长短径比多2∶1~7∶1。

图2 赤铁矿镜下图片

左图：1石英；2镜铁矿；3磁铁矿；右图： 1磁铁矿；2镜铁矿；3石英

1.2.3 脉石矿物特征

石英：结晶粒径0.01~1.2mm，多为0.1~0.5mm，可分早、中、晚三期，以早期为主。早期石英他形粒状变晶镶嵌，粒径多＞0.2mm，颗粒间接触界面平直，部分内部包裹电气石、磷灰石、细小磁铁矿、镜铁矿，另有极少量包于石榴石、闪石、磁铁矿等矿物内；中期石英呈他形粒状变晶与绿泥石、绿帘石、方解石等矿物共生；晚期石英粒径＜0.1mm，集合体呈显微脉状分布，部分包裹大量粒径＜0.03mm的磁铁矿碎粒。

闪石：通过镜下薄片鉴定、电子探针分析及X粉晶衍射分析，得知该矿床闪石主要有5个亚种，包括角闪石、铁闪石、镁铁闪石、镁闪石及阳起石。角闪石（图3）深绿色，柱状，中电磁性，镜下呈柱状变晶结构，绿色—黄绿色，多色性强，部分内部见包裹细小石英、磁铁矿或黑云母，局部含大量石英包体形成筛状变晶，长轴多平行条带定向分布形成条带状构造，少量见被阳起石、绿泥石、石英、方解石等交代呈残余或假象。

黑云母：鳞片状，强电磁性。薄片中见两期黑云母，以早期黑云母为主，微量晚期。手标本多呈绿色（绿云母），少量呈褐色，镜下绿色—黄绿色，多色性明显，平行消光，片状变晶结构，有的内部包裹细小磷灰石、电气石、磁铁矿、镜铁矿等，少量被白云母、绿泥石、云雾状方解石交代呈残余、假象。晚期黑云母呈显微鳞片变晶与碳酸盐矿物集合体组成显微脉状产出。

1. 角闪石；2.绿泥石；3.斜长石；4.粘土矿物；5.磁铁矿1.角闪石；2.阳起石；3.绿帘石；4.方解石；5.绿泥石；6.磁铁矿

绿泥石：绿色，鳞片状，强电磁性（图3）。绿泥石按形成早晚分三期，早期呈叶片状黑云母假象分布于石英、铁闪石、磁铁矿、角闪石晶隙间，并交代闪石类矿物，有的内部包裹磁铁矿；中期绿泥石呈显微鳞片状、蠕虫状变晶与磁铁矿、石英、绿帘石、碳酸盐矿物共生，集合体中包裹大量细小磁铁矿；晚期绿泥石呈显微鳞片状变晶结构，与钠长石、石英等集合体呈脉状产出。

1.3 矿石的矿物结构

矿床中部分磁铁矿、黄铁矿、石榴石等呈自形粒状变晶结构，大部分磁铁矿、黄铁矿、石榴石等矿物呈半自形粒状变晶结构。镜铁矿多呈板片状晶形，为板片状结构。长粒状磁铁矿、板片状镜铁矿、柱状闪石类矿物、叶片状黑云母、绿泥石等矿物其长轴平行条带定向分布，为定向变晶结构。磁铁矿、镜铁矿、石英、黑云母、闪石类矿物及早期黄铁矿等矿物相互间多以平直界面接触形成共边变晶结构。赤铁矿及晚期黄铁矿交代磁铁矿，绿泥石、方解石交代闪石类矿物等，交代轻微者呈浸蚀结构或反应边结构；交代强烈者磁铁矿、闪石类矿物呈交代残余或赤铁矿呈磁铁矿假象。

图4 条纹条带状构造（左图），条带状构造（右图）

1.4 矿石的矿物构造

条带状构造：矿石中浅色条带一般为长石、石英或镁闪石、方解石集中定向分布形成，暗色条带为磁铁矿、镜铁矿相对集中定向分布形成，深绿色条带为角闪石、黑云母或绿泥石矿物相对集中分布形成。该类构造为Ⅰ、Ⅱ号矿体主要矿石构造（图4）。

浸染状构造：磁铁矿呈半自形—他形粒状均匀分布于脉石矿物间，其分布没有方向性，Ⅰ号矿体以稠密浸染状构造为主，见少量稀疏浸染状构造及星散浸染状构造。

块状构造：主要出现在Ⅰ号矿体中，磁铁矿呈半自形粒状镶嵌分布于石英、闪石间，致密而无空洞，分布无定向性。

2 矿床形成及后期变质作用分析

霍邱铁矿是一个大型BIF铁矿田，矿体均赋存于一套新太古代中高级变质作用的含铁建造中[6]。前人认为霍邱BIF铁矿发育于角闪岩相的霍邱群变质体系内[7]。变质作用对矿体的改造主要表现在原生矿物的重结晶和重新组合，且不同级次变质程度具有不同成矿特征，一般在进化的区域变质作用中，铁的活动性增加，而在退化的区域变质作用中，铁的活动性降低，故大型沉积变质型铁矿大多数产于浅变质岩中，如赣中沉积变质型铁矿发生了低绿片岩相变质作用，皖北霍邱式铁矿发生了角闪岩相和低绿片岩相变质作用，东南沿海硅铁建造出露的区域也发生了低绿片岩相变质作用[8]。

霍邱群经历了两期区域变质作用:即蚌埠运动引起的低角闪岩相单相变质作用和凤阳运动引起的低绿片岩相退化变质作用[9]。霍邱铁矿区由多个沉积变质铁矿床构成，含铁建造的岩石具有层理状构造，韵律性比较发育，说明是由沉积作用形成的。再经受区域变质作用、混合岩化作用以及混合-花岗岩化作用，对含矿变质建造的侵位、包裹、超覆等形式的改造[10]，形成了形态各异的铁矿床。刘寺铁矿床属于霍邱式铁矿中典型的沉积变质型铁矿床之一。

3 结论

本文对霍邱县刘寺铁矿进行研究，查明了矿床中不同矿体矿石矿物及脉石矿物种类、含量，确定了Fe为该矿床矿石中唯一有用组分，其它元素均未达到可综合利用的伴生有益组分指标，有害组分为SiO2、S、P等。通过对矿石的化学成分、矿物成分、结构构造等分析，确定主要有用矿物为磁铁矿，呈半自形粒状变晶结构，构造主要是以条带状构造为主。

[1] 沈保丰，翟安民，苗培森等．华北陆块铁矿床地质特征和资源潜力展望[J]．地质调查与研究，2006（12）244-252.

[2] 杨晓勇，王波华，杜贞保等．论华北克拉通南缘霍邱群变质作用、形成时代及霍邱BIF铁矿成矿机制[J]．岩石学报，2012（11）3476-3496.

[3] 黄华．华北克拉通南缘霍邱BIF铁矿成矿时代、形成环境及成因[D]．成都理工大学博士论文．2014（04）27-38.

[4] 孙玉宝．安徽霍邱李老庄铁矿-菱镁矿床地质特征及矿床成因类型[J]．矿产与地质，2007(10)532-537.

[5] 马连民，黎有训，陈克兴等．安徽霍邱铁矿[R]．1993(12)136-142．

[6] 刘磊，杨晓勇．安徽霍邱BIF铁矿地球化学特征及其成矿意义:以班台子和周油坊矿床为例[J]．岩石学报，2013(07) 2551-2566.

[7] 岳元珍．霍邱群的矿物特征及其变质作用[J]．中国地质科学院南京地质矿产研究所所刊，1982（10）3-31.

[8] 刘磊，乔冠军，柳长峰等．沉积变质改造型铁矿的成矿作用分析[J]．中国矿业，2011(12)140-144.

[9] 裴荣富，吴良士．矿物共生和矿物共生组合研究与成矿年代学[J]．矿床地质，1995(05)185-188.

[10] 王波华，郝越进，彭海辉．安徽省霍邱铁矿成矿条件分析及下一步找矿方向[J]．加强地质工作促进社会经济和谐发展-2007年华东六省一市地学科技论坛论文集，2007(11)130-134.

A Study of Composition and Occurrence of the Liusi Iron Ore in Huoqiu County, Anhui Province

HUANG Liang-shan WANG Ping

(No. 113 Geological Team, Anhui Bureau of Geology and Mineral Exploration, Liuan, Anhui 237010)

Polarization microscopy study, artificial heavy mineral analysis, electron probe analysis and X-ray powder diffraction analysis of Fe ore from the Liusi Fe deposit in Huoqiu, Anhui are carried out. The results show that the useful component in the ore is iron which occurs in magnetite, secondly, specularite.

Liusi Fe deposit; iron ore component; occurrence; magnetite; the tertures and structures

2019-09-25

黄亮山（1987—），男，江西抚州人，工程师，主要从事地质调查与矿产勘查工作

P618.31

A

1006-0995（2020）04-0566-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.008