怀安县王家窑磁铁矿岩石地球化学特征及地质意义

王亚东

(河北省地矿局第三地质大队 张家口 075000)

王家窑铁矿位于河北省怀安县怀安镇王家窑村南一带，怀安县城南32 km处，行政隶属于怀安县怀安镇王家窑村管辖。矿区处于坝下柴宣盆地西部边缘山区，海拔标高1180～1475 m，属于中低山区。

1 地层

勘查区位于华北地台(Ⅰ)山西断垄(Ⅱ)五台台拱(Ⅲ)天镇台穹(Ⅳ)怀安复背斜中部，区内地层广泛出露古太古界桑干群右所堡组变质岩系。

区域地层出露较简单，主要为古太古界桑干群右所堡组和第四系覆盖。右所堡组下段主要为黑云斜长片麻岩，夹紫苏斜长片麻岩和辉石麻粒岩；上段岩性为紫苏麻粒岩，含角闪紫苏麻粒岩，局部为角闪石。中部夹角闪紫苏麻粒岩、浅粒岩。下部夹黑云斜长片麻岩、紫苏斜长片麻岩。底部为角闪斜长片麻岩、浅粒岩，夹含磁铁石英岩，该套地层是由紫苏辉石、矽线石为标志的高级变质麻粒岩岩石组成，铁矿体位于该套岩系地层中。

2 构造

勘查区内褶皱、断裂构造大体分为：天镇台穹区、宣龙式复向斜区、阳原-怀来复式背斜区三个构造区。

2.1 天镇台穹区

分布于区域西北部，为一正向构造单元。

(1)天镇—怀安以北地区复式背斜

自西向东，由北东向的复向斜逐渐过渡为北东东向或近东西向的复背斜构造。

(2)天镇—怀安以南地区断裂

怀安南山山前断裂，东西延长约为50 km，为一高角度正断层。

(3)阳高破碎带

走向北北东至南西西走向，走向70°左右，沿南洋河北岸延长约40 km。

(4)红泥圪洞断裂

以红泥圪洞为主的一系列北北西至南南东向正断裂构造，向东陡倾，一般约一至数千米。

2.2 宣龙式复向斜区

分布于区域东北部，基本呈北北西走向，向东缓倾的单斜构造，倾角一般约5°～15°。

2.3 阳原—怀来复式背斜区

分布于区域南部，呈北东东至南西西向，80°左右向东倾伏，为一正向构造带。整体走向北东，倾向北西，倾角一般在15°～45°之间，个别地段高达58°，构造面明显。

3 矿床特征

3.1 岩浆岩

区域内侵入岩不太发育，基本为吕梁期、海西-印支期和燕山期花岗岩系。

3.2 矿体特征

矿体呈层状条带状产出，顶板围岩为角闪斜长片麻岩，与其整合接触，界限明显，易剥离。矿体中常有夹层出现，一般多为含紫苏麻粒岩或黑云斜长片麻岩。厚度不等，层状产出，一般位于矿层的下部或者中部，夹层与矿体的接触面上多为绿泥石化现象。常见的围岩蚀变一般为硅化、绿泥石化，未见其它明显的与岩浆活动有关的矿化蚀变等次生产物。

3.3 矿石类型

矿石为沉积变质硅铁质建造磁铁矿矿石，产于夹有黑云斜长片麻岩、紫苏斜长片麻岩等变质岩系中，矿石中铁矿物颗粒粗大，以呈半自形—它形中粗粒变晶结构为主，磁铁矿粒径大都在0.07～0.8 mm之间。在矿石中分布均匀，呈稀疏浸染状构造；石英多呈它形粒状结构出现，粒级大于磁铁矿，磁铁矿与石英一道以相互嵌晶的形式产出，属于同一时代产物；暗色矿物自型程度较高，如角闪石、辉石等。斜长石和石榴子石呈半自型—自型粒状产出。

3.4 样品分析

本次工作在其矿床成矿特征明显区域共采集样品6件，由河北地矿中心实验室承担分析，分析结果如表1。

表1 磁铁矿单矿物样品成分分析结果

对王家窑样品中单矿物分析结果进行磁铁矿成因三角图(林师整，1982)投点(图1)，发现数据规整分布在VI区(沉积变质型)，仅一个点落在IV区(接触交代型)，可能是由于后期混合岩化作用影响导致，整体数据在图中分布与实际地质现象吻合。

Ⅰ-副矿物型；Ⅱ-岩浆型；Ⅲ-火山型；Ⅳ-接触交代型；Ⅴ-矽卡岩型；Ⅵ-沉积变质型图1 TiO2-Al2O3-(MgO+MnO)磁铁矿成因三角图解(据林师整，1982)

鞍山式铁矿成矿地球化学环境不同于现代，与原始条件也有差别，是从原始条件到现代条件的过渡状态，而Si/Fe可以很好地说明这一点。

在地球环境演变过程中，当硅镁质地壳生成之后，岩石中Fe 8.6%,Si 23%, Si/Fe=2.7这可以作为太古代晚期开始的条件。随着硅铝质地壳的不断扩大和加厚，地面岩石中Fe的含量逐渐减少，Si的含量虽然增加，但是扣除石英中的Si就增加不多，反而会减少(黎彤，1977)。王家窑磁铁矿恰恰体现出这一点。对其Si/Fe比值计算为1.56，鞍山式铁矿之所以矿石品位较低，与此有关。

4 结论

由于特殊的地质环境及构造作用的影响，在怀安县境内分布的磁铁矿几乎全部产于古太古界桑干群变质岩系中，且所有磁铁矿均为磁铁石英型，即沉积变质型铁矿(鞍山式铁矿)。其产出部位大致分为两种，一是产于古太古界桑干群瓦窑口组变质岩系中，其二为产于古太古界桑干群右所堡变质岩系中，该地层原岩为一套正常沉积的陆源碎屑—基型火山喷出岩或浅成侵入体建造。由于经历了强烈的区域变质作用和混合岩化作用，使得后期石英质脉体不规则混入。前者为细条带状磁铁石英岩，夹层较多、品位低、厚度小；后者矿体往往呈似层状、层状产出，沿走向常常有膨胀-缩小，尖灭—再现现象。这些特征，充分体现出古地理沉积环境叠加区域变质作用重结晶的特征。在区域变质作用的挤压过程中，由于塑性变形的影响，使得含铁沉积物在重结晶的同时发生塑性形变，形成了一些相对较厚的磁铁石英岩。后期构造断裂影响，对矿层起了一定的破坏作用，但影响不大。