冀南邯邢铁矿岩浆岩演化与成矿作用

沈利霞 丁俊德 陈志国

(天津华北地质勘查局)

·地质·测量·

冀南邯邢铁矿岩浆岩演化与成矿作用

沈利霞 丁俊德 陈志国

(天津华北地质勘查局)

论证了邯邢铁矿区岩浆岩是一套幔源分异系列岩石，不存在花岗岩类深成岩体多次脉动上侵并随着温度下降从边缘向内部固结的产物，岩浆岩明显受断裂构造及地层结构控制，呈似层状产出，不存在所谓的“起球膨胀式”主动侵入现象。在此基础上对区内控岩构造与岩体产状进行了分析，并对区内岩浆岩成矿作用进行了讨论，为区内找矿工作提供参考。

岩浆岩演化 控岩构造 岩体产状 成矿作用

邯邢铁矿区位于河北省西南部太行山东麓，邯郸市和邢台市西部。区域大地构造位于太行抬拱(Ⅲ级构造)武安拱断束(Ⅳ级构造)区，地层以古生代地层为主[1-5]，构造以NNE向压性正断层为主，以阶梯状地堑、地垒式形式出现。燕山期中酸性-偏碱性岩体广范分布，接触带及附近产有众多的矽卡岩型铁矿。

邯邢地区的接触交代型铁矿，在20世纪中期地质找矿及科研工作中起到了典范作用，积累了大量成果，到20世纪80年代找矿科研工作已基本结束。近期随着铁矿找矿工作的升温，对该区地质研究工作又引起了关注[1]，文中着重对近年来关于区内岩浆岩的演化、来源及岩浆岩的产状和成矿模式的新认识进行深入探讨。

1 岩浆岩演化

1.1 岩浆岩分布概况

区内燕山期侵入岩体在中奥陶纪地层中呈带状、不规则面状或零星分布的小岩体广泛出露。概括起来可分为东、中、西等3个NNE向的岩带，见图1。

1.2 岩浆岩时代

区内与成矿有关的燕山期岩浆岩由早到晚基本上可以划分为3期：①早期以偏基性的角闪闪长岩为主，分布于涉县符山岩体，武安岩体的南部偏西部位及北部綦村岩体北部边缘；②第2期以闪长岩及二长岩为主，局部出现角闪二长岩，分布于区内中部；③第3期以偏碱性岩石为主，主要为正长岩及其脉岩，岩体主要分布于东部洪山，与火山机构晚期活动有关[6-7]。区域南部黄泽关—邯郸近EW向断层之东西两端均出现喜山期玄武岩，证实近EW向断裂带已深切至上地幔，并有多期活动。

图1 邯邢—安林铁矿区岩浆岩分布

河北省遥感影像图上有8个直径达100 km的大型环状影像，邯邢地区就是其中之一(见图2)，这说明该地区深部具有岩浆房存在，可能与地幔柱有关。

图2 河北一级遥感影像

1.3 岩浆岩化学成分

区内岩浆岩化学成分与中国及世界同类型岩石对比结果见表1。根据大量岩石化学分析结果，区内燕山期岩浆岩大部分为正常类型，少数为铝过饱和类型，极个别为碱过饱和类型，化学成分与中国及世界同类型闪长岩十分接近。

表1 岩浆岩化学成分对比 %

岩浆岩化学成分区内平均值中国平均值闪长岩中性岩世界平均值SiO257.5457.3958.0556.71TiO20.600.890.790.84Al2O316.0716.4217.4116.67Fe2O33.563.103.233.16FeO2.934.153.574.40CaO5.025.585.776.74MgO4.063.773.244.17Na2O4.924.263.573.39K2O2.692.572.362.12P2O50.3430.370.440.25其他0.451.321.421.36

1.4 野外观察

在区域找矿勘查工作的后期，在大面积 1∶ 10 000 地质测量过程中，于区内中部岩带的西部史东沟地区见到辉长岩呈俘虏体，块度为0.15～1.50m，被角闪闪长岩包裹，见图3。

图3 史东庄沟剖面

华北陆台上产于中奥陶统地层分布区的接触交代型铁矿，其附近几乎都有基性岩或碱性岩体出露。经过对东部矿带洪山岩体的研究，正长岩为区内燕山期岩浆活动晚期以次火山岩形式贯入于破火山口中，呈倒立的喇叭状产出，覆盖于基性超基性岩体之上。经钻探验证，于30m处见矿辉长岩，并于其东部玉窑一带的侏罗系火山岩中见到大小不等的橄榄辉长岩包裹体。

1.5 航磁成果推断

区内进行了15，500，1 700m等3个高度的航空磁法测量，发现矿山村岩体存在磁异常，随着航飞高度的提高，磁异常中心向东偏离，说明岩体深部有侧伏。另外，在1 700m高空航磁图上，洪山岩体不但没有消失，反而更加明显，范围更大(见图4)。认为该磁异常绝非由出露于地表的正长岩所能引起，只能由基性或超基性岩所引起。另据对煤质的变质程度研究，亦证实该区以洪山为中心，煤变质程度由高到低，推论该区岩浆岩的侵入中心位于洪山。

图4 1 700 m高空航磁异常

1.6 岩浆岩演化特征

区内直接与铁矿成矿有关的岩浆岩为燕山早期(145～ 180 Ma )的角闪闪长岩-闪长岩，燕山晚期的闪长岩-二长岩(121～140 Ma)。燕山晚期(60～120 Ma)的偏碱性岩浆岩及闪长玢岩等兼属岩浆活动晚期次火山岩及脉岩系列，尚未发现有关的成矿作用。岩浆岩由早期到晚期呈现出明显的由中基性—中酸性—中酸性—中酸性偏碱性—碱性的演化趋势，未发现有花岗岩-花岗闪长岩-闪长岩的脉动信息。

另外，在区内发现了大量基性岩信息，为辉长岩被角闪闪长岩包裹，侏罗系火山沉积岩中包括了大量橄榄辉长岩包裹体，洪山岩体深部见到辉长岩，洪山岩体与煤层变质程度密切相关。有理由认为，在该区内177 Ma前具有基性-超基性岩侵入活动，同时该岩浆活动与其后的多期次岩浆活动是密切相关的。区内基本不见花岗岩或花岗闪长岩，而是由超基性、基性、中性和偏碱性岩石组成的一套幔源分异系列岩石。

2 控岩构造与岩体产状

2.1 控岩构造

2.1.1 断裂褶皱控岩

根据太行山东麓燕山期岩浆岩的分布情况，南至河南安阳，北至邯郸、邢台、石家庄、保定等地区均有岩体存在，并具有似等间距分布的特点。各岩体南北边界均受EW向构造限定。以邯郸地区为例，在航磁异常图上(见图4)，低磁区呈EW—NWW向展布，限定了岩体的南北边界，通过对航磁成果推断该区存在EW—NWW向的基底断裂。笔者认为该方向的基底断裂是海西运动的产物，在燕山期转化为张性或张扭性断裂，成为基底导岩构造。盖层中的压性断层(见图5)构成阶梯状NNE向新华夏系断裂构造，NNE向的褶皱带及旋钮作用形成的褶皱构造，亦是控制岩体顶部隆起的重要因素。

图5 盖层及基底断裂分布示意

2.1.2 地层控岩

区内燕山期岩浆岩主要分布于中奥陶统碳酸盐岩地层中，与地层结构有关。根据沉积旋回，中奥陶统碳酸盐岩由下而上可划分为下马家沟组，上马家沟组及峰峰组。每组底部均有1层厚约30 m的岩溶角砾岩，为岩浆岩侵入提供了通道。上部石炭二叠系地层亦大量分布着沿层理侵入的层状岩床，厚度由数米到十余米不等。

2.2 岩体产状

区内存在以似层状为主的燕山期岩浆岩，如矿山村岩体，该岩体经多处钻孔验证，其厚度一般不超过500 m，底部为下奥陶统冶里组白云质灰岩，岩体中夹有平缓产出的薄层碳酸盐岩。上覆石炭二叠系地层中的岩浆岩，均以中浅成的闪长玢岩为其特征。岩筒状的岩体亦有发现，与围岩接触带参差不齐，岩体中常有碳酸盐岩的捕虏体存在。脉岩类岩石如正长岩、玢岩等多穿插于岩体内。

以上岩浆岩产出的形状与区域岩浆岩带是互相联系的，形成一个综合体，区内至今尚未发现类似山东金岭镇，莱芜地区呈盘状或蘑菇状的单一穹窿式的岩体。

3 成矿作用

3.1 铁元素来源

区内铁元素来源于中基性-中酸性偏碱性岩浆岩，原岩经钠长石化后可以析出大量的铁，见表2。

表2 成矿岩浆岩与钠长石化后铁元素变化对比 %

3.2 铁元素运移

岩浆岩在侵入过程中，由于压力释放，析出大量的气液物质，中奥陶统地层中大量的碳酸盐岩及膏岩层被同化于一体。岩浆气液中形成大量的碳酸盐和Na、Cl、F、S等活泼元素。岩浆岩在钠化过程中，K2O的平均含量由3.50%降至0.48%。说明气液在早期弱酸条件下，后期又叠加了碱性物质，使气液的碱性程度有所增强。在此过程中，被析出的铁元素以络合物的形式被运移至岩体上方的有利空间中。

3.3 矽卡岩与成矿

区内铁矿成矿地段均有矽卡岩存在，其规模与铁矿床成正比，但远远小于钠长石化的范围，无矿接触带一般没有矽卡岩出现。矽卡岩的出现与成矿有利地段密切相关，亦即有利于成矿气液的聚集空间。在高温气液的参与下，碳酸盐岩与硅酸盐岩接触，发生物质的交代作用，形成一系列钙镁硅酸盐矿物。区内中奥陶统地层中以透辉石矽卡岩为主，蛇纹石矽卡岩较少见到。在矽卡岩带中未发现明显的钠长石化现象，笔者认为矽卡岩化应晚于钠长石化，早于磁铁矿的形成阶段。矽卡岩与成矿关系可以理解为为一个成矿系列中不同阶段的产物，磁铁矿在后期以交代的方式占据其空间。

3.4 铁质的富集与沉淀

区内铁矿床在剖面上的特点是：越靠近石灰岩处，矿石越富，有时可见到直接交代灰岩，还保留着灰岩的层理，向内带随着透辉石矿物的逐渐增加而变贫，镜下鉴定时可见到磁铁矿交代透辉石现象。铁质在高温高压下，随气液向有利的构造空间运移，在接触带处，由于理化条件的变化，温度、压力降低，大量碳酸盐岩的参与，铁质开始富集沉淀。同时亦产生一系列新的矽卡岩矿物，为金云母、角闪石、透闪石、阳起石等。在现代高炉冶炼中，铁矿石中投加辅料石灰岩，可以使铁矿石中的铁更加富集，并可与铁矿石中的硅酸盐矿物结合形成钙镁硅酸盐炉渣，在试验及工艺活动中，均证明石灰岩是铁元素富集沉淀的重要物质。

4 结 论

(1)根据野外区域调查及大量找矿成果，并参照数十件岩石化学成分分析结果及近千块岩石标本的镜下鉴定结果，认为区内尚未发现有一处花岗岩及花岗闪长岩体。因此该区不存在花岗岩类深成岩体多次脉动上侵并随着温度下降从边缘向内部固结的产物，而是一套幔源分异系列岩石，应是由基性-中基性-中酸性-中酸性偏碱性的岩石所组成的一套岩石组合系列。

(2)区内岩浆岩受基底及盖层断裂所控，受盖层中有利层间构造所控制。区内主要成矿区内岩浆岩具有十分明显的似层状产出特征，有顶板(中奥陶统)，也有底板(下奥陶统)，岩体最厚部位并非岩体中心，而是位于东侧的断裂带处。岩体受断裂及特殊的地层结构控制，是被动式侵位，不存在蘑菇状，漏斗状、穹窿、底辟式“起球膨胀式”等所谓的主动侵入现象。

[1] 郑建民，毛景文，陈懋弘，等.冀南邯郸—邢台地区矽卡岩铁矿的地质特征[J].地质通报，2007，26(2)：150-154.

[2] 郑建民，谢桂青，陈懋弘，等.岩体侵位机制对矽卡岩型矿床的制约——以邯邢地区矽卡岩铁矿为例[J].矿床地质，2007，26(4)：481-486.

[3] 李黎明.论邯邢铁矿成矿构造控制因素[G]∥王可南，姚培慧.中国铁矿床综论.北京：冶金工业出版社，1992：448-460.

[4] 真允庆，马丽华.邯邢铁矿时控层控的成因分析[G]∥王可南，姚培慧.中国铁矿床综论.北京：冶金工业出版社，1992：461-475.

[5] 河北省地质矿产局.河北省北京市天津市区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.

[6] 华北地质科学研究所铁矿研究队.华北若干地区与接触交代型铁矿有关的中性岩浆杂岩系特征初步总结[G]∥华北地质科学研究所.华北富铁矿工作经验交流会议地质资料汇编.北京：地质出版社，1975：24-51.

[7] 马吉群.从内生铁矿探讨岩浆岩的成矿专属性[J].地质论评，1987，33(1)：84-90.

Magmatic Rock Evolution and Metallogenic Process of Handan-Xingtai Iron Mine in Southern Heibei Province

Shen Lixia Ding Junde Chen Zhiguo

(Tianjin North China Geological Exploration Bureau)

The magmatic rocks in Handan-Xingtai iron mining area is a series of mantle-derived differentiation rocks, the products that granite class pluton pulse assault multiple pulse on invasion and consolidation is happened from the margin to the inside as the temperature descends. The magmatic rocks are obviously controlled by faults and stratum structures, the output of magmatic rocks is layered,the so called “balling up expansion style” doesn't exist. Based on this analysis results, control of rocks structure and occurrence of rock mass in this area are discussed, and the magmatic metallogenesis in this area is also analyzed so as to provide some references for the prospecting work in this area.

Magmatic rock evolution, Control of rocks structure, Occurrence of rock mass, Metallogenesis

2014-12-22)

沈利霞(1976—)，女，工程师，硕士，300171 天津市河东区广瑞西路67号。