新疆M1033铁矿地质特征及矿床成因

程玉兰 张建恩 徐永波

(①新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第六地质大队哈密839000②新疆维吾尔自治区地质调查院乌鲁木齐830000)

新疆M1033铁矿地质特征及矿床成因

程玉兰①张建恩①徐永波②

(①新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第六地质大队哈密839000②新疆维吾尔自治区地质调查院乌鲁木齐830000)

M1033铁矿层分布于下寒武统双鹰山组碎屑岩层与碳酸盐岩层，围岩蚀变主要表现为黑云母化、角闪石化、磁黄铁矿化等。矿体形态呈层状，似层状。矿体长度200～1827m，矿体厚度2.13～31.73m；矿体向深部已控制600m左右。矿体产状：走向多近东西，倾向多为南倾，倾角多为72°～85°。矿体品位TFe为(26.83～35.47)×10-2。金属矿物有磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿、褐铁矿等。矿石结构为自形、半自形、它形晶粒状结构等，矿石构造为浸染状构造、块状构造、条带状构造等。M1033铁矿床属高—中温变质热液改造的沉积变质型铁矿。

M1033铁矿双鹰山组地层碎屑岩层与碳酸盐岩层沉积变质矿床

新疆哈密市M1033铁矿区位于哈密市东南260km处，距兰新线天湖车站65km。M1033铁矿区位于塔里木板块北山古生代裂谷带（图1），属塔里木－南疆地层大区、中南天山－北山地层区、红柳园地层分区、印尼喀拉地层小区；成矿系列上属于磁海—方山口Fe、Cu、Ni、Au、Pb、Zn、Mn、W、Sn、Rb、V、U、P成矿带。加里东构造期，本区发生大规模的近东西向伸展－拉张作用，造成下部地壳高度拉薄；上部地壳拉张，形成地垒－地堑相间的古生代北山复合裂谷海槽，在本区形成寒武系沉积硅质岩、碎屑岩，奥陶系锡林柯博组沉积碎屑岩。本区的铁矿即形成于寒武纪沉积时期。

图1 区域构造单元划分图

1 矿区地质特征

M1033铁矿区包括M1033、M1034、M1035、M1053和M1067西端等磁异常区，呈东西向展布的长条状。构成磁异常区的含矿岩系，不仅地质构造特征相同，且含矿层位也完全一致，为一沉积变质磁铁矿床。

1.1 地层

区内地层由南向北依次出露震旦系、寒武系和奥陶系。露头面积约占工作区总面积的四分之一，其中以震旦系和奥陶系地层为主，下寒武统露头极少。

1.1.1 震旦系（Z）

震旦系在本区仅见中统平头山群上岩组（Z2pnb1），呈近东西向分布在矿区南部，构成M1033背斜的核部。

1.1.2 寒武系（Є）

位于矿区中部，即M1033背斜的北翼，形成了次一级的一个向斜和一个背斜。寒武系可分为下统双鹰山组（Є1s）和中上统西双鹰山群（Є2-3xs）两部分，二者为整合接触。

（1）下寒武统双鹰山组（Є1s）

为一套碎屑岩和碳酸盐岩，含铁、磷、钒岩系，地貌上形成负地形，几乎全被第四系、第三系覆盖，根据岩性特征分为七层，其中第1层至第4层为含铁岩系；第5层至第7层为含磷钒岩系。

（2）中上寒武统西双鹰山群（Є2+3xs）

为一套黑色硅质板岩，岩性单一，岩石呈显微花岗变晶镶嵌结构，薄板状构造，主要成分为石英，其次为绢云母、泥炭质、磁铁矿等。岩石坚硬，性脆，具油脂光泽和贝壳状断口。地貌上形成黑山梁。

1.1.3 奥陶系（O）

仅有未分的中、下统，出露于矿区北侧，与寒武系为整合关系，为一套硅质岩石，按岩性自下而上可分为两大层：（1）石英片岩类硅质板岩透镜体（O1+21）81.85m。（2）硅质板岩夹薄层石英岩（O1+22）＞230.34m。

1.2 构造

1.2.1 褶皱

M1033铁矿区主要分布在背斜的北翼，M1033背斜是一个复式背斜，次一级褶皱发育。寒武系地层在铁矿区内构成一个向斜和一个背斜，两者同等发育，平行排列，为一紧闭的线状褶皱。

随着褶皱对地层的重复，磁铁矿层也有向斜南翼、共同翼和背斜北翼三层。

1.2.2 断层

区内断层发育，大致可分东西向和北东向两组，把矿区地层截成许多断块，对寒武系及矿层的分布，均有很大影响。

（1）东西向断层：呈近东西向延伸，与区域构造线方向一致，有着长期发展的历史，是受南北向挤压应力作用的结果。

（2）斜推断层：根据断层地表见露头证实，均被第四系所覆盖，但根据零星露头、钻孔资料和地层对比，均可证实它们的存在。

斜推断层之间距离为1～4km不等，走向30°～40°，水平错移距离80～300余米，呈左推式阶梯状展布，东盘北移，使地层的连续性均遭破坏，同时，也错开了所有的东西向断层。

1.3 侵入岩

据区域地质资料，M1033一带岩浆活动强裂而频繁，并以华力西期酸性侵入岩为主，M1033铁矿区是按磁异常分布范围圈定的，侵入岩的分布较少，仅有石英闪长岩、黑云母斜长花岗岩和各种岩脉等。

1.3.1 加里东期石英闪长岩（δO3）

侵入于震旦系含石墨大理岩（Z2pnb1-1）和白云质大理岩（Z2pnb1-2）的接触面附近，呈不规则三角形，面积约为1km2，可能为一小岩株。在该岩株附近，还有石英闪长岩脉分布。

1.3.2 华力西晚期黑云母斜长花岗岩（γ43b）

主要侵入于M1033复背斜之核部及南翼，仅在矿区南部边缘有少量露头，北部见黑云母斜长花岗岩。

1.3.3 岩脉

区内岩脉发育，从基性至酸性均有：如辉绿（玢）岩、闪长（玢）岩、花岗（斑）岩、黑云母斜长花岗岩、角闪斜长花岗岩、含电气石伟晶花岗岩、含钛铁矿钠长斑岩、闪斜煌斑岩和石英岩脉等。

1.4 变质作用

变质作用，按其成因和性质，可分为区域变质、动力变质和变质热液蚀变三种类型。

区内的变质热液蚀变以生成角岩（本区为非热变质岩石）为特征，与其成矿有直接关系。根据蚀变特点和矿物的共生组合：可将角岩分成黑云母化、角闪石（阳起石）化、磁黄铁矿化三个蚀变带。

（1）黑云母化：主要生成黑云母石英角岩，分布与岩性特征同地层（Є1s3）所述，是由黑云母石英片岩经变质热液的改造，生成较多的黑云母及少量的钾长石、斜长石、微斜长石、角闪石、石榴子石等。岩石结构产生明显的变化，而化学成分基本不变，去硅及钙、镁交代作用微弱。

（2）角闪石（阳起石）化：晚于黑云母化，下部与黑云母石英角岩具有明显的交代过渡关系，在黑云母石英角岩中有角闪石（阳起石）石英角岩顺裂隙和层理充填交代形成带状和不规划团块。在角闪石（阳起石）石英角岩中，也常有黑云母石英角岩的残块。该带处于硅酸盐与碳酸盐的接触部位，由于变质热液的活动，产生渗滤和双交代作用，有类似矽卡岩化现象，生成透辉石、透闪石、角闪石（阳起石）、金云母、柘榴石和磁铁矿等矿物，去硅和钙、镁交代作用明显。

（3）磁黄铁矿化：属晚期变质热液硫化物阶段产物，主要形成磁黄铁矿化透闪石角岩，磁黄铁矿化透闪石石英角岩。这一阶段中，除形成大量的磁黄铁矿外，还有少量的黄铁矿，微量黄铜矿，并含有微量的钴。

2 矿床地质

2.1 矿层围岩

磁铁矿层主要赋存于下寒武双鹰山组中下部一套蚀变角岩部位（即Є1s3）层底板为黑云母石英片岩（Є1s2），顶板为磁黄铁矿化透闪石角岩，局部地段为透闪石透辉石化大理岩。

2.2 矿体

M1033矿体形态呈层状，似层状，矿体分布多为单层。矿体向深部已控制600m左右，一般向深部矿体有厚度变厚，品位变富的趋势。矿体长度200～1827m，矿体厚度2.13～31.73m；矿体向深部已控制600m左右。矿体产状：走向多近东西，倾向多为南倾，倾角多为72°～85°。矿体品位TFe为（26.83～35.47）×10-2。

2.3 矿石

2.3.1 矿石的矿物成分

矿物成分简单，主要金属矿物有磁铁矿，含量一般在30%～40%，局部高达65%以上，其次为磁赤铁矿、黄铁矿，一般含量≤1%，最高达5%。磁黄铁矿一般含量1%～3%，有时高达5%～10%，黄铜矿局部可见，含量1%。另外，在氧化带常见赤铁矿、褐铁矿等。

主要非金属矿物有角闪石、石英、黑云母及少量或微量斜长石、透闪石、透辉石、绿泥石、白云母、方解石、磷灰石、锆石、榍石、石榴石等。

2.3.2 矿石结构与构造

（1）矿石结构：常见有微—细粒（平均粒度0.02～0.06mm或0.04mm以下）自形、半自形、它形晶粒状结构，交代结构，海绵陨铁结构等。

（2）矿石构造：根据矿石的构造形态可分六类：浸染状构造，浸染条带状、条纹状、块状、斑杂状及角砾状构造等。它们在空间分布上无明显的规律，一般在矿层边部多为浸染状，浸染条带状构造，中间部分可出现块状、团块状构造，而且常在同一矿层中，各种类型构造相互过渡而无截然界线。

2.3.3 矿石的化学成分

矿区TFe品位变化为23.00%～52.64%，一般为23.00%～35%，可以看出，在贫矿体中，局部存在富化现象。

矿石中硫的品位变化区间为0.02%～0.30%，但分布情况看，部分矿体的边存在硫偏高的现象。

磷的一般品位变化多在0.13%～0.61%之间，含量最高达1.29%。

矿石中TFe品位愈高，SiO2愈低。另外，Al2O3、CaO、MgO的含量略有减少的趋势。

矿石中K2O、Na2O、TiO2含量很少，Cu、Ni、Co、As、Ga等元素以痕迹存在。

关于矿石的酸碱性质，SiO2、Al2O3、CaO、MgO的比值在0.1～0.2区间变化，因此，矿石属酸性矿石。磁黄铁矿石仅在东矿区M1053异常可见。

Cu、Ni、Co虽然平均含量很低，但在个别样品中Cu高达0.19%，Ni高达0.034%，Co高达0.015%，均不具工业意义。

2.3.4 矿石的微量元素特征

根据光谱分析结果，磁铁矿石、磁黄铁矿石中银（Ag）、锌（Zn）、铅（Pb）、锡（Sn）、铈（Ce）、镧（La）、钼（Mo）、钪（Se）、铌（Nb）、钽（Ta）、钍（Tn）等元素无或低于分析灵敏度的含量，钇（Y）仅在磁铁矿石中个别达到0.001%～0.003%，在磁黄铁矿石中为0.001%或＜0.001%；砷（As）仅在磁黄铁矿石中个别样品为0.05%。

3 矿床成因

通过对M1033铁矿床可总结出下述几个特征：

（1）铁矿层产于碎屑沉积向碳酸盐沉积的过渡层中，说明铁质是在海进时沉积的产物，沉积环境相对稳定，矿体（层）层数少，单层厚度比较大，矿层延长在13km以上。

（2）矿层层位明显，矿体（层）呈层状、似层状、凸镜状，矿体产状与围岩一致，厚度、品位一般变化较小，矿石结构比较简单，矿石颗粒细小，具明显的条带状构造。

（3）含矿围岩铁质成分高，一般TFe20.03%～21.98%，最高可达22.84%，矿体与围岩呈渐变的过渡关系。

（4）矿石物质组分简单，金属矿物为磁铁矿；非金属矿物主要有角闪石、石英和黑云母。硫、磷比较少，且硫略高于磷，一般磁铁矿十石英十角闪石的含总合在85%以上，是沉积作用的特征。

（5）磁铁矿石中，TiO2很低，平均含量0.20%，Go、Ni、Cu等元素甚微，这是沉积变质型铁矿床的标型组份特征。

（6）镜下常见微粒磁铁矿被石英颗粒包裹，这可能显示胶体溶液的沉积特征。

（7）含矿围岩具明显的蚀变分带现象，由于含矿层中原岩性质不同，出现了不同的矿物组合，显示了蚀变过程中，不同阶段变质热液性质不同并具选择交代的特征。

（8）矿区构造复杂，褶皱、断层比较发育，矿层随褶皱而褶，随断层破坏而断。

综上所述，M1033铁矿的形成环境是：铁呈胶体溶液和细小的机械悬浮物被地下水搬运到海盆地（或浅海），随着远离海岸，铁的沉积发生中性或微碱性的水溶液中（pH=7），这时，水与活泼氧的界面高于水盆地底部，开始沉积铁矿层或含铁的碎屑物（即矿源层）。以后主要经区域变质的变质热液顺着含铁碎屑岩与碳酸盐岩的接触部位（相当于矿源层）活动，产生蚀变交代，使矿源层中的铁质发生迁移、富集成矿。

M1033铁矿床应属中—高温变质热液改造的沉积变质型磁铁矿床。

［1］李卫东，陈疆，张佳儒.新疆哈密市东盐池一带1∶5万区域地质矿产调查报告，新疆地矿局第六地质大队，2009.

［2］彭方洪，张黎.新疆哈密市M1033铁矿普查地质报告.新疆地矿局第六地质大队，2003.

收稿：2015-06-07

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.05.007