豫北金斗山磁铁矿矿床地质特征及成因分析

刘凌之，赵琳颖，张婷婷，曾云鹏

（河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院， 河南郑州 450001）

金斗山磁铁矿位于济源-沁阳鞍山式铁矿［1-2］、铁山河式铁矿成矿带西段［3］，区域内已发现三类成因类型的铁矿床，铁山河、东西山等热液型铁矿床，莲东、三佛宫、行口等沉积变质型铁矿床，赋存于石炭系上统本溪组底部的沉积型铁矿。金斗山磁铁矿为区内新发现的铁矿床，本文以其为研究对象，归纳总结了矿床地质特征、矿体特征、矿石特征等，并对其矿床成因进行初步探讨，为进一步的勘查工作提供理论依据。

1 区域地质背景

金斗山磁铁矿大地构造位置位于华北地台山西台隆南缘，太行山拱断束东部，区域上出露地层具明显地台式基底和盖层的二元结构，基底岩系为新太古界登封岩群、古元古界银鱼沟群；盖层岩系出露较齐全，自下而上有中元古界汝阳群、寒武系、奥陶系、二叠系、三叠系、侏罗系、古近系、新近系及第四系［4］。

区内褶皱及断裂较为发育，且东西部有明显差异。西部为北西西向断裂褶皱带，显示五台期以来多次构造运动的总和。东部以正断层为主，显示出燕山期以来的构造运动特征。

图1 金斗山磁铁矿区地质及构造略图

2 矿床地质特征

金斗山磁铁矿地层归属华北地层区山西分区太行小区，出露地层以古生界寒武系为主，次为新太古界登封岩群、中元古界汝阳群及第四系。新太古界登封岩群在研究区西北部出露，岩性为混合片麻岩、混合花岗岩、角闪岩等；中元古界汝阳群云梦山组主要于区内西部出露，以紫红色中-厚层石英砂岩、灰白色石英岩夹少量紫红色页岩为主；寒武系（∈）广泛分布于研究区中东部，岩性为砂岩、泥灰岩、白云质灰岩、页岩、白云岩等，其中，新太古界登封岩群为研究区的主要赋矿地层。

区内构造简单，五台旋回-中条旋回构成了本区的基底构造格局，基底岩系表现为片麻岩穹隆，盖层岩系以单斜岩层产出，断层较发育。断层按走向主要有东西向、北西向、北东向三组，见图1，其中以东西向后郑坪断层（F1）规模最大，且大部分断层具正断层特征。

在新太古界地层上部有中酸性岩脉侵入（中酸性岩脉已变为花岗质片麻岩、混合片麻岩等）。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

金斗山磁铁矿已发现矿体7层均为隐伏矿体见表1，主要赋存于新太古界登封岩群黑云角闪片岩和斜长角闪片岩中，其中K1、K3矿体规模较大，为研究区主矿体。矿体总体走向NWW-SEE，倾向225°，倾角4°～26°，长度362m～1705m，斜深132m～832m，埋藏深度332m～794.51m。矿体多呈似层状、透镜状产出，在走向上矿体自西向东有膨大、收缩特点，局部倾角在倾斜方向有由陡变缓的变化趋势，见图2、图3。单矿体厚度1.03m～6.84m，厚度变化系数77%～86%，属厚度较稳定型矿体。铁矿化较均匀，单工程mFe18.01%～28.26%，平均20.82%。

表1 矿区矿体特征表

图2 铁矿体走向变化图

图3 08号勘探线剖面示意图

3.2 矿石特征

矿石的主要结构为半自形-它形粒状结构。一般角闪石型矿石颗粒较细，粒度在0.1mm～0.3mm之间，而石英型矿石颗粒较粗，粒度在1.5mm～2.5mm，见图4。矿石构造主要有浸染状构造和条带状构造。

矿石中铁矿物以磁铁矿为主，次为黄铁矿。脉石矿物主要有石英、黑云母、阳起石、角闪石、绿帘石等。条带状磁铁矿与浸染状磁铁矿矿物组成和分布状态略有差别，前者主要有阳起石、石英、绿帘石、磷灰石等，磁铁矿呈粒状、星散状，结合体呈条带状、脉状分布；后者主要有角闪石、石英、黑云母等，磁铁矿呈半自形粒状、浸染状分布。

矿石的基本化学成份为Fe、SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、MnO、TiO2、K2O、NaO、P2O5等，成矿元素以Fe为主，伴生Co、Ni、S、P。

图4 矿石结构镜下照片

4 地球物理特征

由物性测定结果看见表2，磁铁矿石磁性强，围岩为中弱磁性，因此利用磁法可以准确的反映矿体在地表及深部的赋存特征。

表2 磁化率K值统计值

地面高精度磁测结果显示，磁异常以正异常为主，呈近东西向展布，在研究区中西部有明显浓集中心且高于东部，同时梯度变化显示北陡南缓特点，表明磁性体向南倾斜，推测深度由西往东部逐渐加深。

综合剖面赋矿层位呈现低阻特征，基本反应了上覆盖层分布，由联合剖面可以看出盖层厚度中西部较东部浅。本区断层在EH4剖面上呈现出“低阻”异常特征，对应磁测剖面△T化极高磁异常，说明高阻异常与磁异常是同源异常，推测为含铁岩系综合反应。

5 矿床成因分析

金斗山磁铁矿与莲东铁矿、三佛宫铁矿及行口铁矿同处于济源-沁阳鞍山式铁矿、铁山河式铁矿成矿带内，具有相似的成矿地质背景和成矿物质来源，推测金斗山磁铁矿成因类型应属于火山沉积变质铁矿床［5］，其主要依据：

（1）铁矿赋存于新太古界登封岩群绿泥片岩中，呈似层状［6］，与围岩产状一致，受地层控制。

（2）矿石矿物以磁铁矿为主，其次有黄铁矿等；脉石矿物主要有黑云母、阳起石、角闪石、石英、绿帘石、长石、方解石和磷灰石等。矿石具它形-半自形粒状结构；构造以条带状构造、浸染状构造为主。

（3）一般认为SiO2/Al2O3比值小于10，为沉积变质型铁矿［7-9］，大于10，为火山沉积变质型铁矿，矿区平均比值11.57，根据上述比值判断，研究区铁矿类型为火山沉积变质型铁矿，可能与火山沉积作用有关；同时距研究区10km处的邻区三佛宫同类型矿床原岩被恢复为火山沉积岩。

综上所述，本区的铁矿形成分为三个阶段，含铁的硅质砂岩在早期火山喷发沉积阶段已形成［10-13］，然后区域地质变质作用造成初始沉积的含铁变质砂岩中的铁矿物进一步富集形成贫铁矿层。后期混合岩化作用进一步将贫铁矿层富集，渗透侵入或交代周边围岩，最终形成较富的磁铁矿层，见图5。

6 结论

图5 金斗山磁铁矿成矿模式示意图

（1）研究区铁矿体赋存于新太古界登封岩群变质岩中，赋矿围岩主要为角闪片岩和斜长角闪片岩。磁铁矿呈不规则的层状、似层状产出，在走向上自西向东有膨大、收缩特点，单矿体厚度1.03m～6.84m，厚度变化系数为77%～86%；单工程mFe品位18.01%～28.26%，平均20.82%。矿石主要结构为半自形-它形粒状结构，矿石构造主要有浸染状、条带状构造。

（2）地面高精度磁测和EH4结果显示，研究区中西部有明显高值区，同时梯度变化显示北陡南缓特点，表明磁性体向南倾斜，推测深度由西往东部逐渐加深；区内断层在EH4剖面上呈现出“低阻”异常特征，对应磁测剖面△T化极高磁异常，推测为含铁岩系综合反应。

（3）结合矿体及其围岩结构构造特征，认为金斗山磁铁矿矿床类型属于火山沉积变质型铁矿。