北京市密云区沙厂铁矿地质特征

李怀永，葛长峰，马海全，陈祥志，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)

1 工作区地质

矿区距密云县城东16 km处,累计查明资源储量约1.4亿t，规模为大型。矿区大面积出露太古界宙密云群变质岩(表壳岩)[1]。第四系松散沉积物多沿沟谷分布。

1.1 变质岩

依变质岩的岩性组合、混合岩化强度及含矿情况等因素，将其分为4个岩性层，地层厚度均为地表数据。详细描述如下。

D层(Ar-d)：底部为斜长角闪岩、角闪岩、斜长角闪透辉岩(或斜长角闪透辉片麻岩)，上部为辉石斜长片麻岩，黑云辉石斜长片麻岩，多暗色夹层，中下部夹薄层铁矿，厚度150 m(未见顶)。C层(Ar-c)：矿区中部向斜核部及两侧，底部为角闪斜长片麻岩(局部过渡为斜长角闪岩)厚度变化较大，中部以角闪辉石斜长片麻岩及辉石斜长片麻岩为主，夹铁矿(主矿层)。铁矿附近常见黑云斜长片麻岩，石榴黑云斜长片麻岩，岩性变化较大。上部以黑云辉石斜长片麻岩为主。本层为矿区的主要含矿层。夹橄榄岩、辉石岩、角闪岩等早期基性超基性岩体。厚度180～300 m，出露面积大。B层(Ar-b)：矿区东部、西部，黑云辉石斜长片麻岩及黑云斜长片麻岩夹辉石斜长片麻岩或以辉石斜长片麻岩为主(可相变为角闪辉石斜长片麻岩)顶部夹薄层铁矿。厚度180～230 m，出露面积较小。A层(Ar-a)：矿区东部，混合岩化角闪斜长片麻岩及角闪辉石斜长片麻岩等，夹少量斜长角闪岩，角闪岩透镜体及条带。厚度200 m(未见底)，出露面积小。层位未定(Ar-X)：矿区南部，仅见于矿区东南部的小庙沟断层以南。岩性为角闪斜长片麻岩夹多量斜长角闪岩、角闪岩，出露面积较小。C层为矿区主矿层的赋存层位。主要分布于铁山头向斜两翼及转折端，平面上呈一向北突出的倒“V”字型，Ⅳ矿带向斜的核部及两翼亦由本层所组成，图1。

1.2 构造

1.2.1 褶皱构造

1) 铁山头向斜

位于矿区中部，为区内主要控制矿体的构造，见图2。向斜南北长约1 100 m，北端被斜长环斑花岗岩体破坏，南部被小庙沟断层切断。核部由Ar-d层组成。其中11线以北两翼相向而倾，倾角较陡。11线以南东翼地表向东倾斜，深部转向西倾，西翼则均匀向东倾。属同斜褶曲，其轴面倾向西，倾角80(°)～83(°)。向斜枢纽总体南倾190(°)，波状起伏，倾角一般28(°)～33(°)，局部变化在7(°)～57(°)之间[2]。

2) Ⅳ矿带向斜

位于矿区西南部。褶皱轴向北西346(°)。两翼相向而倾。其中Ⅳ1矿体为东翼，倾向西，倾角48(°)～60(°)；Ⅳ10等小矿体为西翼，倾向东，倾角45(°)～60(°)。向斜轴面近于直立，向斜转折端也向南倾斜，倾角8(°)。

1 第四系；2 密云岩群地层序列及编号；3 康各庄奥长花岗岩单元；4 1号主矿体及地表编号；5 2号主矿体及地表编号；6 其他矿体及编号；7 花岗岩；8 辉石岩；9 蛇纹岩；10 花岗斑岩脉；11 闪长岩脉；12 微晶闪长岩脉；13 闪长玢岩脉；14 辉绿岩脉；15 细晶岩脉；16 伟晶岩脉；17 煌斑岩脉；18 断层编号；19 平推断层；20 逆断层；21 实测及推测性质不明断层；22 糜棱岩带；23 碎裂岩带；24 石英脉/含钨石英脉及编号；25 绿泥石化绢云母化蚀变带；26 地层界线；27 地层产状；28 倒转地层产状；29 矿体、侵入体及断层产状；30 本次补充勘探范围

图1沙厂铁矿区地质图

图2 沙厂铁矿区构造纲要示意

褶皱构造主要3期：第1期应为古太古宙密云群表壳岩变质岩形成期[3]，是一期强烈的透入性变形，褶皱规模小、不对称、形态复杂，受后期变形影响多为层间褶皱，褶皱轴面弯曲平行片麻理，枢纽(B1)弯曲，见图3。第2期为一次透入性变形，形成时期应为中太古宙沙厂英云闪长质片麻岩变质期，为主期褶皱，规模较大，相对较宽缓，控制着矿体的空间分布。第3期为褶皱，进入元古宇后，本区普遍处于抬升剥蚀阶段，使二期褶皱枢纽波状起伏，形成宽缓的开阔褶皱。

B1 第1期褶皱轴线；B2 第2期褶皱轴线图3 沙厂铁矿区6、7、8勘探线剖面间矿体两期褶皱示意

1.2.2 断裂构造

本区断裂构造较为发育，规模最大者为小庙沟断层，规模大小不等的断层遍布全区。

小庙沟断层呈北东东向横贯矿区南部，总走向为北东76(°)，倾向南北摇摆不定，倾角85(°)左右，并有一系列伴生断裂。北盘矿体至断层全部终断，南盘未见矿体出露。是一个右行剪切逆断层。矿区中部，铁山头向斜6～9勘探线间，一系列以扭性为主的断层作北东东向展布，断裂一般是剪切断层，矿区北部即9线以北地段，断层系统较为复杂有北东东向及北北西向“X”形剪切断裂、弧形剪切断层，断层规模一般小于400 m。一般错距3～37 m。

岩浆岩：本区岩浆岩较为发育，沙厂斜长环斑花岗岩侵入矿区北部，纵横交错的多种脉岩遍布全区。规模较大的有中元古代斜长环斑花岗岩。

1.3 变质作用

本区变质作用大致可划分以下阶段。

1)区域变质早期阶段

形成于迁西期，为密云群表壳岩，主体岩相为麻粒岩相，次之为角闪岩相。麻粒岩相矿物组合有：紫苏辉石—角闪石—斜长石组合，紫苏辉石—斜长石组合，石榴—辉石—角闪石—斜长石组合，辉石—磁铁—石英组合。角闪岩相矿物组合有：黑云母—斜长石组合，石榴—黑云—斜长石组合，斜长石—角闪岩组合。

2)区域混合岩化阶段

区域有顺层钠质交代及两期钾质交代，分布皆较广泛。区域变质晚阶段形成顺层钠质注入交代，主要形成条带状及条痕状混合岩及混合岩。顺层钾质注入形成脉体，斜交层理者为分枝状，二者有明显的穿插关系。

2 矿床特征

区内构成一定规模的矿体仅14条。矿区主要矿体，空间分布上由南向北相对集中，由东向西组成不同的四个矿带。

Ⅰ矿带：赋存于B层中，主要由Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3矿体组成，矿带全长500 m，一般厚度1～2 m。Ⅱ矿带：主要由Ⅱ1、Ⅱ2矿体及南部的Ⅱ13矿体组成，全长1 051 m。Ⅲ矿带：主要由Ⅲ1、Ⅲ2矿体组成，全长1 530 m。Ⅳ矿带：主要由Ⅳ1、Ⅳ10、Ⅳ4矿体组成，长度大于500 m。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ矿带均赋存于C层中，各矿带矿体的排列在平面组合成“W”字型。其中Ⅱ、Ⅲ矿带规模较大，主要矿体Ⅱ1、Ⅱ2分别与Ⅲ1、Ⅲ2矿体深部互相连接，分别称为1、2号矿体。矿体分南北中三段，因两翼被拉薄，中段矿体多隐伏于地下。Ⅳ矿带的Ⅳ1与Ⅳ10组成Ⅳ矿带向斜的东西两翼，深部互相连接，相当于铁山头向斜的第2主矿层。D层中Ⅲ3为铁山头向斜1号矿体上部的规模较大的矿体。矿体与围岩界线一般比较清楚，局部有过渡现象。矿体与围岩片理方向近于一致，有时也可见成锐角局部直角相交的情况，矿体多呈似层状、透镜状及扁豆状产出，沿走向、倾向均有分支复合、膨胀狭缩现象。

3 矿体特征

3.1 铁山头向斜1号矿体

矿体出露长800 m，控制矿体最大延深470 m。矿体厚度最薄1 m，最厚75 m。矿体的空间形态受向斜控制。地表东翼为Ⅱ1，北段出露长度108 m，南部出露长度186 m。中段矿体隐伏在100 m高程上。西翼出露Ⅲ1，矿体北段出露长400 m。南段出露长360 m。核部矿体厚度较大，可达50 m，向两翼顶部过渡逐渐变薄，或隐伏地表之下。矿体形状比较复杂，分枝复合，膨胀狭缩现象，矿体中有夹石出现。各剖面矿体位于向斜核底高程由北向南逐渐降低，1号矿体向斜总倾伏角28(°)。倾伏角变化范围在20(°)～41(°)之间。

3.2 铁山头向斜2号矿体

矿体全长880 m，5线控制矿体最大延深700 m。东翼地表出露为Ⅱ2矿体，北部出露长度300 m，最大厚度48 m；南部出露长度为281 m，最大厚度25 m。西翼地表出露比较连续，编号为Ⅲ2矿体，长度740 m，最大厚度51 m。矿体在平面上为倒“V”字型，剖面上则表现为“U”字型。由核部向两翼矿体变薄，最大厚度可达115 m。局部出现无矿地段。整个矿体分枝复合频繁，小褶皱的出现部位也会使矿体局部膨大。2号矿体与1号矿体均受转折段向南倾斜的向斜构造的控制。各剖面矿体位于向斜核底高程由北向南逐渐降低，2号矿体向斜总倾伏角33(°)左右，变化范围在7(°)～57(°)的较大区间，见图3。2号矿体核底也是阶梯状向南倾斜，与1号矿体并不完全协调。

3.3 Ⅳ矿带向斜第二层矿体

此矿体受Ⅳ矿带向斜褶皱构造的控制。地表出露长341 m，呈北西346(°)方向展布。与铁山头向斜的含矿层位对比，此层矿体相当于第二主矿层，主要由11条矿体组成，其中8条盲矿体，矿体规模相对较小，长60～410 m，厚1～41 m，控制矿体最大斜深510 m。北部地表未见有转折端。向斜转折端也向南倾斜，倾角8(°)。

4 矿石质量

矿体的矿石矿物主要为磁铁矿，其次有赤铁矿等。磁铁矿呈自形晶。粒度一般0.1～4.5 mm。脉石矿物为石英，其次有斜长石、普通角闪石等。它形粒状镶嵌—花岗变晶结构。条带状、片麻状、块状构造。磁铁矿除铁以外，尚含有钴、镍等元素，含量均为0.01%～0.001%。全铁含量最高48.72%，一般32%左右，含量比较稳定。为原生矿石。(CaO+MgO)/(Al2O3+SiO2)为0.08%～0.112%，说明属于酸性矿石。有害组分中硫平均0.077%。磷平均为0.099%，其他元素等含量较低。

矿石类型主要为磁铁石英岩型，其次为磁铁片麻岩型。划分为麻粒岩相及角闪岩相。其中麻粒岩相典型矿石为辉石磁铁石英岩，少量含石榴子石。角闪岩相典型矿石为角闪磁铁石英岩，内有一数量的黑云母、绿泥磁铁石英岩。磁铁石英岩中的混合岩化现象。

5 结 论

沙厂地区地质勘查工作程度较高，在地表难以新发现铁矿体，建议下一步找矿工作从以下几点入手：一是收集前人资料加强综合整理、综合研究，不但研究已探明矿床的矿化富集规律，亦要研究面上的资料，尤其研究物探资料与矿化的关系，重新解释物探异常，建立成矿模型，预测资源分布。二是研究已知矿床深部矿体赋存规律，尤其向斜转折端深部，可能存在盲矿体，这需要今后钻探工作去验证。三是利用物探资料，结合成矿地质环境，包括对成矿围岩的研究、小庙沟断裂性质的研究，寻找断裂南部向斜控制的矿体。