北京市沉积变质铁矿资源特点及找矿方向研究

李怀永，陈祥志，马海全，葛长峰，冯峰歧，张海军

(1. 北京市地质工程设计研究院，北京 101500； 2. 北京市矿产资源储量评审中心，北京 100195； 3. 大姆指控股集团有限责任公司，北京 100022)

北京市沉积变质铁矿资源特点及找矿方向研究

李怀永1，陈祥志2，马海全1，葛长峰1，冯峰歧3，张海军1

(1. 北京市地质工程设计研究院，北京 101500； 2. 北京市矿产资源储量评审中心，北京 100195； 3. 大姆指控股集团有限责任公司，北京 100022)

北京市铁矿以沉积变质型为主，成矿围岩一是密云群古太古宙变质岩(表壳岩)，分布在密怀地区；二是中太古宙沙厂英云闪长质片麻岩(TTG岩)，分布于表壳岩的周边。变质岩区断裂构造经历了多次韧性—韧脆性—脆性的变形过程，断裂构造十分发育，褶皱构造主要三期。变质铁矿主要矿体呈似层状，矿石主要为磁铁石英岩。对北京市沉积变质铁矿资源特点进行详细分析，进而对找矿方向进行研究，找矿重点地区为变质岩区，对以后的工作具有十分重要的指导意义。

太古宙；变质岩；变质铁矿；找矿方向

1 北京市铁矿资源概况

截至2009年12月31日，北京市铁矿区共46个，其中大型2个，中型20个，小型24个，累计查明资源储量10.8亿t。

按行政划分，铁矿资源储量主要分布在密云县太古代变质岩区，累计查明资源储量占全市总量的92.64%，其次是怀柔区4.11%，延庆县2.75%，门头沟区和昌平区各不到0.3%。

累计查明资源储量矿石类型主要为磁铁矿石，其占总量的96.73%，约10.5亿t；赤铁矿石仅占2.71%，钒钛磁铁矿石、与锌伴生的锌铁矿所占比例较低。

铁矿成因类型多样，包括沉积变质型、沉积型、岩浆型及矽卡岩型。以沉积变质型为主,共36个矿区，主要分布在密怀变质岩区10.4亿t，占北京市累计查明资源储量总量的96.04%；沉积型矿区共4个，占总量的2.98%，延庆、密云各两个矿区；矽卡岩型铁矿共4个，怀柔区2个，门头沟区、延庆县各1个，均为小型；岩浆型铁矿区共2个，昌平区、怀柔区各1个，均为小型[1-2]。

2 北京市沉积变质型铁矿成矿地质环境

2.1成矿围岩变质岩

1)密云群变质岩(表壳岩)

根据最新研究成果，成矿围岩主体是密云群(北京地区唯一的变质岩石地层单位)，主要为斜长角闪岩、斜长辉石岩、变粒岩、磁铁石英岩。分布在密云东北部的沙厂、大漕、阳坡地、兵马营、冯家峪、放马峪等地，怀柔北部的琉璃庙—马圈子一带，分布面积较小。呈层状构造，见多层基性岩与磁铁石英岩互层，成规模不等的透镜状、似层状分布于英云闪长质片麻岩中。从已有的资料看宽度可达几公里，延伸可达1 000 m以上。总体走向北东向，倾角一般20(°)～80(°)，变化较大，倾向多为北西，少部分地区北东倾。岩石成分复杂具多期变形的特点，前人成果认为皆属麻粒岩相变质岩。形成年代32～36亿年，属古太古宙变质岩。

2)沙厂英云闪长质片麻岩(TTG岩)

主体岩性片麻岩，分布于密云及怀柔北部，分布面积广泛，达到1 100 km2。片麻岩分布于表壳岩的周边，含有较多的表壳岩包体，包体规模大小不一，在表壳岩包体中出现铁矿体，英云闪长质片麻岩中表壳岩含量一般15%，局部地区30%～50%。表壳岩中的铁矿与片麻岩界线明显，其他的表壳岩如变粒岩、基性岩与沙厂英云闪长质片麻岩多过渡接触。片麻岩岩石呈条带状构造、片麻状构造，其产状与表壳岩平行。

岩石成分复杂具多期变形的特点，岩石主体属麻粒岩相变质岩，局部地区退变质作用明显为角闪岩相如密云冯家峪地区、怀柔四合堂地区等。形成年代28～32亿年，属中太古宙变质岩。

2.2构造

包括褶皱构造和断裂构造。

1)断裂构造

本区经历了多次韧性—韧脆性—脆性的变形过程，断裂构造十分发育，不同时代的地质事件中都有断裂伴生，多期活动、多组方位。变质岩中规模较大，对地层构造地质体有控制作用的大型古断裂有4条：北东向近平行的半城子断裂、石城断裂、崎峰茶断裂，以及沙厂地区近东西向火郎峪古断裂。断裂带主体由片岩、糜棱岩和碎裂岩组成，各断裂带早期压扭性韧性活动，晚期过渡到以张性为主的脆性活动[3]。

2)褶皱构造

变质岩区褶皱构造发育，褶皱构造主要分3期。

第Ⅰ期在古太古宙32～36亿年，伴随早期麻粒岩相变质岩变形变质形成，是一期强烈的透入性变形，褶皱规模小(中小型)、不对称、倒转、紧闭形态复杂，受后期变形影响多为层间褶皱，与主体片麻理方向斜交急变、断层接触或过渡。褶皱轴面弯曲平行片麻理。

第Ⅱ期为一次透入性变形，形成时代应为沙厂英云闪长质片麻岩侵入及麻粒岩相变质期，该期变形控制着变质岩层、变质铁矿的形态与空间分布。该期褶皱规模较大，多数为复式同斜褶皱，相对较宽缓，枢纽总体方向北东—北北东，与片麻理方向平行，枢纽倾伏向，沙厂地区南倾倾角20(°)。其他地区北东倾，倾角一般10(°)～20(°)，如大漕、兵马营。局部地区受岩体或断裂构造影响有变化较陡如东庄地区。大多数铁矿由该期褶皱控制，转折端处矿体有富集(沙厂)。

第Ⅲ期褶皱，前人研究成果，进入元古宙后，本区普遍处于抬升剥蚀阶段，使本区发育了大范围的隆曲褶皱，轴迹为南北向，宽缓的开阔褶皱，使Ⅱ期褶皱枢纽波状起伏。笔者经过研究铁矿成果认为，第Ⅲ期褶皱不明显，仅局部地区使第Ⅱ期褶皱枢纽具波状起伏。

2.3混合岩化

仅介绍区域混合岩化规模较大的，是变质作用的产物，是部分变质岩就地熔融和就地成岩的产物，变质程度弱于围岩。第Ⅰ期形成于沙厂英云闪长质片麻岩形成期的晚期，呈条带状分布于密云群及沙厂英云闪长质片麻岩中，以酸性的斜长石、石英为主。第Ⅱ期以钾质交代为主形成钾质花岗混合岩及条带形成环境应为角闪岩相变质环境。

2.4岩浆岩

变质岩区域以及周边地区岩浆岩发育，以酸性为主，规模较大有云蒙山岩体、四干顶岩体、柏岔山、沙厂环斑花岗岩等，除沙厂环斑花岗岩形成元古宙外，其他为燕山期侵入岩。与岩体接触地带的变质多处混染作用明显，但宽度一般不是很大。

怀柔西北部，崎峰茶断裂的西北部(上盘)琉璃庙—马圈字一带区域，变质岩与正长岩交替分布，混染作用明显，岩浆岩在变质岩中呈脉状、团块状，规模不等，破坏了变质岩包括铁矿体的分布，并伴有黄铁矿、褐铁矿等矿化，降低了铁矿体的质量，如马圈子铁矿，岩浆岩混染面积达到了几十平方公里以上。

3 沉积变质铁矿

北京市沉积变质型铁矿共36个矿区，大型2处。如上所述，他们集中赋存于密云群和沙厂英云闪长质片麻岩中(图1)。主要矿体呈似层状，部分扁豆状、透镜状，长度一般100～1 400 m，最长冯家峪达3 900 m，控制矿体最大延伸达到910 m。钻孔控制垂深达到725 m(桑园)，向深部主矿体仍未尖灭。矿体厚度一般2～16 m，最厚沙厂向斜转折端115 m。矿体产状与围岩平行，一般北西倾300(°)～350(°)，倾角30(°)～85(°)，少部分地区东南倾13(°)～150(°)，倾角20(°)～50(°)。

麻粒岩相、角闪岩相变质铁矿都有，沙厂地区、大漕地区麻粒岩相较多，冯家峪—四合堂地区角闪岩相变质铁矿较多，铁矿体混合岩化一般较弱。

矿石矿物主要为磁铁矿，并伴有微量黄铁矿、褐铁矿、赤铁矿。脉石矿物以石英为主，其次有辉石、石榴石、黑云母、绿泥石、普通角闪石、磷灰石及少量的斜长石等[4]。

矿石结构主要为镶嵌粒状变晶结构、柱粒变晶结构等。矿石构造主要为片麻状构造、条带状构造、条痕状构造和致密块状构造等。

铁矿床主要有益元素铁，矿石全铁品位一般26.43%～33.11%。伴生有益元素Mn、Ti、Cr、W、Ni、V及有害元素As、Cu、Pb、Sn、Zn含量都很低。矿石有害元素S、P平均含量比较低。矿石类型主要为磁铁石英岩少量磁铁片麻岩，属于易选矿石[5]。

4 资源开发利用

北京市允许开采的矿种较少，至目前仅保留了34个矿山，主要开采矿种为铁矿、煤矿和水泥用灰岩矿等，截至2016年减至6家铁矿山，全市铁矿开发利用主要集中在密云县5家，怀柔区1家，属国有控股企业密云冶金矿山公司管辖。北京市铁矿选矿回收率79.48%～88.16%，采矿回采率80%以上，产品为铁矿精粉。年采铁矿石近500万t，生产铁精粉近240万t(含综合回收的精矿)，年产值16亿元以上。

废石的利用：北京市部分铁矿已经在综合利用废石，坚固的废石可生产机碎石作为砂石料用，废石含少量的磁铁矿及碎矿石(采矿混入)，可二次回收。

尾矿：个别铁矿对尾矿进行磁选，获得部分铁精粉，之后分选尾矿，粗颗粒的尾砂可用于建筑用砂，细颗粒的尾砂加入适量粘土等可制砖。

5 找矿方向分析

在已查明资源储量的基础上，遵循就矿找矿和综合找矿等原则，重点地区为密、怀太古宙变质岩地区。一是对有磁异常和未评价的已知矿点地区进行评价；二是开展已知矿点的深部探矿，扩大远景储量。

加强对混合岩化、沙厂云英闪长岩与密云群变质岩关系的研究。前人观点认为密云群成残体状赋存于沙厂云英闪长岩中，第一期混合岩化发生在沙厂云英闪长岩的晚期，规模小。另一种观点认为混合岩化发生在沙厂云英闪长岩的形成期，深部花岗岩在入侵过程过与密云群岩石发生混染(那时地壳较薄)再变质分异形成，其中的岩石中浅色混合质成分(混合岩化条带等)与密云群沉积变质岩共同组成沙厂云英闪长岩，第一期混合岩化强烈面积广，但铁矿混合岩化弱，这也能解释铁矿层延伸、延深较大原因。

[1] 北京市地质工程设计院. 北京市矿产资源利用现状调查报告[R]. 北京：[出版者不详]， 2012.

[2] 鲍亦冈. 北京地质百年研究[M]. 北京: 地质出版社, 2001.

[3] 北京市地质矿产局. 北京市区域地质志[M]. 北京: 地质出版社, 1991.

[4] 方同明, 孙永华, 刘鸿, 等. 北京地区太古宙变质地层研究新进展[J]. 中国地质, 2016, 43(3): 890-898.

[5] 金文山, 管爱莲. 北京地区太古宙岩石同位素年龄及其意义[J]. 地质调查与研究, 1999(3): 1-13.

AStudyonCharacteristicsandCrospectingDirectionofSedimentaryMetamorphicIronOreResourcesinBeijing

LI Huaiyong1, CHEN Xiangzhi2, MA Haiquan1, GE Changfeng1, FENG Fengqi3, ZHANG Haijun1

(1.BeijingGeologicalEngineeringDesignandResearchInstitute,Beijing101500,China; 2.BeijingMineralResourcesReserveEvaluationCenter,Beijing100195,China; 3.ThumbHoldingRefcoGroupLtd.,Beijing100022,China)

Beijing iron ore is a kind of sedimentary metamorphic type. Metallogenic rock is a Miyun group of ancient Archaean metamorphic rocks (supracrustal rocks), which was distributed in the area with dense. Two is in Pacific Zhousha plant of tonalitic gneisses (TTG rock). It is distributed in the surrounding supercrustal rocks. The fracture structure in metamorphic rock area has undergone many ductile, brittle and brittle deformation processes. The fracture structure is greatly developed. The fold structure is mainly composed of three stages. The main ore bodies of metamorphic iron ore are bedded, and the ore is mainly magnetite quartzite. In this paper, the characteristics of sedimentary metamorphic iron ore resources in Beijing are analyzed in detail. The prospecting direction is studied. Key prospecting area is metamorphic rock area, which has very important guiding significance for our future work.

Archean; Metamorphic rocks; Metamorphic iron ore; Prospecting direction

2017-08-17

李怀永(1963-)，男，北京平谷人，地质高级工程师，研究方向：矿产勘查与地质环境，手机：13910594310，E-mail：13910594310@163.com.

F426.1

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.05.020