内蒙古自治区乌拉特中旗斯楞山超贫磁铁矿地质特征及矿床成矿机理探讨

2021-07-07杨艳霞苗俊红刘洪岩

内蒙古科技与经济 2021年10期

杨艳霞，苗俊红，张鑫，刘洪岩

(内蒙古国土资源勘查开发院，内蒙古呼和浩特 010020)

斯楞山矿区地处内蒙古自治区乌拉特中旗西部，距乌拉特中旗政府所在地海流图镇约76km，行政区划隶属于内蒙古自治区乌拉特中旗温根镇管辖，处于华北陆块区北缘成矿带内。区内矿化蚀变较强，岩浆活动频繁，断裂构造发育，成矿地质条件优越，具有良好的找矿前景。

1 区域地质

1.1 区域地层

1.1.1 中元古界渣尔泰群刘鸿湾组(Zl)

中元古界渣尔泰群刘鸿湾组(Zl)主要出露于矿区外围的南部及西北部，呈零星分布，其走向主要为北东—南西向。上部以灰绿色阳起片岩、角闪片岩、灰白色石英透闪大理岩为主夹石英片岩；下部由灰色、灰黄色、褐灰色变质粉细砂岩、云母石英片岩、石英岩为主夹结晶灰岩及绢云母片岩等组成，出露厚2 445m。其上部被中生界中下侏罗统石拐群(J1-2sh)不整合覆盖，下限未见底。

1.1.2 中生界中下侏罗统石拐群(J1-2sh)

1.1.3 下白垩统固阳组一岩段(K1g1)

1.2 区域构造

自元古代以来，矿区及其外围经历了多次构造变动，褶皱复杂、断裂发育、岩浆活动频繁而广泛，导致现存的构造形态及组合关系较为复杂。但总体构造面仍显示了北东向特征。

1.2.1 褶皱构造

区内褶皱构造表现为多期性，主要有晚元古代构造层、中生代下构造层、上构造层第一亚层、第二亚层、第三亚层和新生代下构造层、上构造层。

1.2.2 断裂构造

本区内断裂构造较为发育，其中以华力西期断裂活动表现最为明显和强烈。华力西期及其以前的断裂构造表现为北东东向、北东向和北西向，一般以逆断层为主。由于前期断裂构造活动强烈及多次复合，致使晚元古代断裂构造显得模糊不清、难以确认。

1.3 区域岩浆岩

区内侵入岩主要为晚元古代侵入岩、华力西晚期侵入岩及印支期侵入岩，另外，本区还出露早白垩世玄武岩。

岩石以墨绿色、灰绿色为主，少数褐绿色、褐红色。主要岩石类型为片麻状斜长角闪岩，少数为黑云角闪斜长变粒岩，由于局部混合岩化而形成条纹状、条痕状、角砾状混合岩化岩石亦占一定数量。岩石具鳞片花岗变晶结构、花岗纤状变晶结构、粒状变晶结构、交代蠕英结构等，片麻状构造、块状构造、片理、片状构造，混合岩化岩石具细纹状、条带状、条痕状构造。岩石主要由斜长石、角闪石和黑云母组成，斜长石20%～60%、角闪石15%～20%、黑云母0～30%、部分含少量石英，金属矿物为磁铁矿，副矿物以磷灰石和榍石为主。

岩石多为灰白、深灰、灰绿、灰黑色，少数为浅粉红色，以灰色为其总体色调，岩石风化面多为灰色、灰白色。岩石种类比较复杂，原岩块状构造保存较多者可谓片麻状花岗闪长岩或似斑状花岗闪长岩，经混合岩化作用的岩石为黑云奥长眼球状混合片麻岩、花岗质混合片麻岩、条痕状、条纹状混合片麻岩等。具鳞片花岗变晶结构、花岗结构、熔蚀交代结构、交代斑状结构、半自形粒状结构，具片麻状、块状、眼球状、条痕状、条纹状等构造，大部分岩石原岩结构构造经变质改造已不明显。组成矿物有钾长石(微斜长石)、斜长石、石英和云母，部分含角闪石和其他变质矿物。钾长石0～45%，多数为10%～20%，斜长石25%～70%，多数为45%左右，石英10%～30%，多数为20%左右，云母5%～25%，多数为15%。共生矿物有磷灰石、磁铁矿、铁矿等。

出露于矿区外围的西北部，区内出露面积为0.35km2，呈岩脉产出。岩石为白色、黄白色，主要类型有白云母花岗岩和花岗伟晶岩，黑云花岗岩和黑云钾长花岗岩较少且局限，岩石风化面呈浅黄红色。由于碎裂往往成花岗质压碎岩，有的因自变质作用而成云英岩。白云花岗岩具花岗结构，花岗伟晶岩具粗粒结构、伟晶结构，花岗压碎岩具压斑结构、压碎花岗结构；云英岩具鳞片粒状变晶结构，块状构造。岩石由钾长石(微斜长石)30%～50%(花岗伟晶岩可达65%)、斜长石20%～45%、石英20%～30%、云母(主要为白云母)5%～10%组成。

1.3.4 早白垩世玄武岩(βK1)

出露于矿区外围的西北部，区内出露面积约为2.17km2，呈岩被产出。该玄武岩为裂隙喷溢型，岩石由杏仁(伊丁)玄武岩、气孔状玄武岩、伊丁石化橄榄玄武岩、玄武岩、橄榄粗玄岩和玄武质火山角砾岩等组成。

1.3.5 脉岩

矿区外围分布有多种脉岩，主要有石英脉(q)、辉长岩脉(ν)、闪长岩脉(δ)、石英闪长岩脉(δο)、闪长玢岩脉(δμ)、花岗岩脉(γ)、花岗细晶岩脉(γl)等。

1.4 区域矿产

区域内已发现的金属与非金属矿产主要分布在狼山南缘及狼山北侧翁滚山、德尔森敖包、查干陶勒盖等地。具有工业价值的矿体主要赋存于上元古界渣尔泰群和马尼图群浅变质岩里。本区具有工业价值及有找矿意义的矿产主要有硫铁、钛铁、多金属、石墨、石榴石、钾长石、白云母、石灰岩、煤及铀矿等。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内地层出露较少，仅见第四系(Q4)，主要由冲洪积砾石及砂砾石、残坡积、风成黄土及亚砂土、亚黏土组成，分布在现代河谷两侧阶地中，厚3m～18m。

2.2 构造

矿区内构造较发育，主要为断裂构造，分布于矿区南部，呈东西向及北北西向展布。矿区内未见大的褶皱构造。断裂构造主要包括以下断层。

苏吉音拜兴逆断层(F1)：从矿区南部穿过，几乎跨越整个矿区，此为矿区主要断裂。其整体出露长度为27km，走向为60°，倾向北西，断层面倾角为42°～45°。

平移断层(F2)：该断层为北北西向，从实地观测为一右行平移断层，它致使一条含磁铁矿蛇纹石化角闪辉长岩脉错位约115m。

构造对铁矿体无明显破坏作用。

2.3 岩浆岩

呈岩株产出。岩石呈灰色、灰绿色、少数为灰黑，具中细粒半自形粒状结构，块状构造。矿物成分由斜长石(75%±)、角闪石(24%±)、辉石(<1%)、不透明矿物及少量副矿物组成。不透明矿物主要由铁矿物等组成，包括钛铁矿、褐铁矿、黄铁矿、磁铁矿等金属矿物。副矿物类型属锆石—磷灰石型。岩石具绿泥石化及绿帘石化现象。由于岩浆分异作用，致使1、2、3号矿体呈脉状赋存于本岩体内。

出露于矿区东部及西部，呈小岩株产出。岩石呈灰黑色、暗灰绿色，具他形粒状结构、蚀变交代结构、网状交代结构、变余的中细粒半自形粒状结构等，块状构造、片麻状构造。矿物成分由斜长石(27%)、辉石(63%)、角闪石(5%)、不透明矿物组成。不透明矿物主要由铁矿物等组成，包括磁铁矿、钛铁矿、褐铁矿、黄铁矿和磁黄铁矿等金属矿物。岩石多具蛇纹石化、绿泥石化及绿帘石化现象。由于岩浆分异作用，致使两条含磁铁矿蛇纹石化角闪辉长岩呈脉状赋存于本岩体内。

出露于矿区南部，呈岩株产出，也可见岩脉呈零星分布于矿区北部。主要为碎裂花岗岩，岩石呈砖红色、暗红色，具中细粒结构、细粒花岗结构和压碎花岗结构，块状构造。岩石由钾长石(微斜长石)(30%～50%)、斜长石(20%～45%)、石英(20%～30%)、云母(主要为白云母)(5%～10%)组成。

2.3.4 脉岩

本区分布有多种脉岩，其中包括石英脉(q)、角闪岩脉(ψο)、辉绿岩脉(βμ)及含磁铁矿蛇纹石化角闪辉长岩(ν)脉等。

3 矿体地质

斯楞山矿区内共揭露控制超贫磁铁矿3条，均呈脉状产出，自北向南依次编号为1号～3号，分布范围东西600m、南北480m。矿体顶底板围岩均为闪长岩，赋矿岩石为含磁铁矿闪长岩，矿体呈近东西向以脉状产出，倾向1°～8°之间，矿体地表延长为274m～307m之间，宽度2m～9.60m之间。其中2号矿体为本区的主要矿体。

3.1 矿体特征

该矿体位于矿区西北部。赋矿标高1 656m～1 425m，地表出露长度307m。矿体产于闪长岩中，赋矿岩石为含磁铁矿闪长岩。矿体地表由间距50m的6个探槽控制，控制长度250m。地表矿体真厚度2.35m～4.78m，平均3.73m，厚度变化系数19.29%。品位TFe13.05%～13.93%，平均13.44%，品位变化系数3.65%，mFe8.08%～8.40%，平均8.25%，品位变化系数1.72%；矿体深部由间距100m×105～108m的4个钻孔控制(其中ZK1303未见本矿体)，控制矿体厚度5.00m～9.43m，平均6.85m，厚度变化系数26.88%；TFe12.94%～14.01%，平均13.60%，品位变化系数5.25%，mFe8.15%～8.43%，平均8.35%，品位变化系数3.43%。

该矿体呈脉状，地表延长307m，延深为213m；矿体走向91°，倾向北北东(1°)，倾角50°～60°；总体厚度2.35m～9.43m，平均5.81m，厚度变化系数33.57%，矿体形态复杂程度属较稳定型；矿石品位TFe12.94%～14.01%、mFe8.08%～8.43%，平均品位TFe13.47%、mFe8.29%，变化系数4.72%、mFe2.93%，矿体沿倾向品位变化不明显，属均匀型矿体。

3.2 矿石结构构造

按矿物变晶形态，矿石结构包括他形晶粒状结构、假象粒状结构。①他形晶粒状结构：磁铁矿呈他形粒状分布于矿石中，磁铁矿颗粒一般在0.035mm～1.2mm之间。②假象粒状结构：褐铁矿呈假象粒状分布，内部有黄铁矿残余。

矿石构造主要有：块状构造、浸染状构造。①块状构造：组成矿石的磁铁矿、长石、角闪石颗粒较均匀分布。是本区的主要矿石构造类型之一。②浸染状构造：主要矿石矿物磁铁矿成零星分布于矿石中。

3.3 矿石成分

3.3.1 矿石矿物成分

矿区所见矿石类型均为含磁铁矿闪长岩。

含磁铁矿闪长岩：灰色(地表)—灰绿色(深部)，矿石矿物主要为磁铁矿(10%～15%)，其次为钛铁矿(3%～5%)、黄铁矿(2%～3%)。磁铁矿：灰白带棕色，他形粒状，均质，粒度0.035mm～1.2mm，呈分散状和聚集体分布，部分与钛铁矿连生分布。钛铁矿：浅棕色，他形粒状，非均质，粒度<0.4mm，与磁铁矿连生分布。黄铁矿：浅黄白色，他形粒状，粒度0.025mm～0.25mm，零星分布在脉石中和与磁铁矿连生分布。脉石矿物有斜长石(56%±)、角闪石(20%±)、辉石(<1%)及少量副矿物。斜长石：半自形板状，双晶可见，并且具弯曲变形现象，大小以0.2mm～2mm之间的细粒为主，少数为<0.2mm的微粒。角闪石：柱状，闪石式解理可见，大小以0.2mm～1mm之间的细粒为主，少数颗粒较大，可达5.5mm左右，并且颗粒中包含有辉石颗粒，其形成晚于辉石。辉石：柱状，主要由单斜辉石和斜方辉石组成，大小以0.2mm～2mm之间的细粒为主，少数为2mm～3.5mm之间的中粒和<0.2mm的微粒。副矿物：主要由磷灰石、锆石等组成，大小多在0.25mm以下。

3.3.2 矿石化学成分

矿石中主要有用元素(Fe)分布较为均匀，矿体TFe平均品位13.74%，最高品位16.69%，最低品位12.27%；mFe平均品位8.40%，最高品位9.88%，最低品位8.00%。

根据化学全分析的分析结果，矿体的矿石有害组分S含量在0.18%左右，P含量在0.014%左右，As含量在0.000028%左右，属于低S、P、As矿石。

3.3.3 矿石类型

矿石工业类型为需选超贫磁铁铁矿石。自然类型按组成矿石的主要铁划分为磁铁矿石，按矿石中脉石矿物划分为闪石型磁铁矿，按结构构造划分为块状、浸染状磁铁矿石。矿石工业类型为需选铁矿石。

根据矿体地表和深部磁性铁(mFe)对全铁(TFe)的占有率及mFe/(TFe-SiFe-SFe-CFe)比值(<85%)，矿石为弱磁性铁矿石。

3.3.4 矿体围岩及夹石

矿体围岩均为闪长岩。矿体均呈脉状分布于闪长岩中，矿体与围岩产状基本一致，界线较清晰，风化裂隙带以下，顶底板围岩坚硬程度较强。

矿体中夹石层多为闪长岩，形态为透镜状、细脉状，一般厚度0.2m～0.7m，均小于夹石剔除厚度(2.00m)，沿裂隙节理分布。矿体围岩中铁含量：TFe7.56%～15.51%，平均7.80%，mFe0.56%～5.17%，平均2.18%。

4 矿床成矿机理及找矿标志

4.1 矿床成矿机理

斯楞山矿区超贫磁铁矿成因类型为属岩浆分异型磁铁矿床，产于闪长岩岩株中，岩体全岩含铁，矿石与脉石界限不清，依据化验结果划定矿体边界。矿床形成是从岩浆分异开始，到各岩相和矿体形成为止的一个成岩、成矿复杂演化过程。成分较为均匀的中性岩浆岩侵入于构造裂隙带，由于冷却作用和压力以及岩浆中的CO2、H2O、S挥发组分作用，导致较均匀的岩浆发生了分异。闪长岩岩浆上升过程中铁镁质岩浆开始析出，形成岩浆晚期结晶分异低品位铁矿床，即闪长岩岩体。闪长岩岩体即为区内成矿母岩。