河北省涿鹿县矾山磷铁矿床矿床地质特征及成因研究

秦明辉

（河北省煤田地质局第四地质队，河北 宣化 075100）

1 矿区地质

1.1 地层

矿区位于燕山沉降带西段的次级构造单元——军都复背斜的北部边缘地带。

矿区出露地层较简单，仅有中元古界震旦系雾迷山组和第四系的沉积地层。

中元古界震旦系雾迷山组：矿区内出露地层为雾迷山组硅镁质碳酸岩。下部为灰色中厚层、厚层燧石白云岩与灰黑色薄至中厚层沥青质纹状白云岩互层，上部以灰色厚至巨厚层燧石条带白云岩为主。燧石条带一般为白色、灰色及深灰色，宽0.3cm～30cm不等，连续性较差。在岩体接触地段普遍大理岩化，形成环状浅色白云质大理岩。雾迷山组燧石条带白云岩分布于矿区东部及南部山区，厚度约600m左右。

第四系：主要分布于北部盆地中，覆盖于矾山杂岩体之上。根据钻探资料，厚度66m～344.01m。工业矿体范围的上覆厚度为120～282m。按性质不同，大致区分为残积层、坡积层、冲积层、黄土层及人工堆积几类。矿床上覆第四系，从上至下可分三层，即黄土层、含砂砾石层、含砾粉质粘土层。黄土层厚数米，向西变厚达数十米。

1.2 岩浆岩

本区自海西晚期至燕山期地质构造变动频繁，伴随多次岩浆活动，生成的侵入岩有：碱性辉石岩—正长岩杂岩、花岗闪长岩、闪长岩以及各类脉岩—花岗斑岩、正长斑岩、闪长玢岩、煌斑岩、石英脉、方解石脉等。本区磷铁矿即赋存于碱性辉石岩—正长岩杂岩中。

碱性辉石岩—正长岩杂岩（即矾山杂岩体）：分布于燧石条带白云岩弧形露头线北侧的盆地中。除在白云岩接触线有零星出露外，均被第四系覆盖。

根据磁异常及钻探资料推测，岩体东起白云岩露头，西止郭家房村附近，南自孟家窖村以南的出露部位，北到矾山镇一带，东西长5km～6km，南北宽4km～5km，面积20km2～30km2。基岩面形状为北东略长的短轴椭园形。

岩体侵入于雾迷山组燧石条带白云岩中，侵入接触明显。岩体由层状和非层状两大类型岩石组成。层状岩序呈盆状构造，后因晚期非层状火成岩的侵入将盆状岩体分割成南半盆和北半盆两部分。层状类型岩石按侵入次序从上至下分为：

辉石岩带为第一期侵入岩。正长辉石岩带、辉石正长岩带、榴辉正长岩带为第二期侵入岩。

非层状类型岩石包括：似粗面状辉石正长岩、斑状辉石正长岩、正长岩为第三期侵入岩。

1.2.1 层状类型岩石

（1）层状超基性岩类—辉石岩带：除被晚期侵入岩体吞并和剥蚀外，还保存的部分，总厚600m。盆状构造中心的厚度较边缘厚度大。

盆状构造岩带南部辉石岩带中段的延长方向为北东东，东段和西段分别逐渐向北及北西弯转，呈现与白云岩露头线相平行的弧形状展布。岩带以及岩相界面均向中心倾斜，倾角由边缘向中心，总的趋势逐渐变缓。岩带产状为与围岩产状一致的向南突出的缓倾斜半盆形层状侵入体。

辉石岩带由细粒辉石岩、中细—中粗粒黑云母辉石岩、粗粒间杂状正长黑云母辉石岩、云斑状辉石正长岩、磁铁磷灰石岩（矿层）、磷灰石岩（矿层）组成。均为相互平行的层状岩相带。区内具工业意义的磷铁矿体皆赋存于此相带中。磷灰石岩稳定出现的有二层，其间还有不连续的薄透镜状集合体。上部第一层磷灰石岩位于磁铁磷灰石岩的底板处，与磁铁磷灰石岩界线不清，且磁铁矿突然减少；下部第二层磷灰石岩位于云斑状辉石正长岩脉以下2m处。两层磷灰石岩相距一般在20m左右。

（2）层状碱性岩类分为正长辉石岩带、辉石正长岩带和榴辉正长岩带三个带。正长辉石岩带由岩性单一的中粒间杂状正长辉石岩组成。其围绕辉石岩带的底部分布。从辉石岩至正长辉石岩，粒度渐粗，无明显界线。厚度70m～200m以上，由西向东逐渐增厚。岩带产状变化颇大，在横向上，由盆状构造边部向中心倾角由缓变陡，在纵向上起伏多变，总体向西侧伏。辉石正长岩带赋存在正长辉石岩带的下部。两岩带呈渐变过渡关系，厚40m～60m以上。榴辉正长岩带在南部与白云岩的接触地段有所出露，厚200m以上。与上覆辉石正长岩呈渐变过渡关系。

1.2.2 层状碱性岩类

分布在杂岩体中部，宽1000m，呈北50°～60°东方向延展。南北界面相向倾斜，倾角75°左右。

该类岩石基本由似粗面状辉石正长岩、斑状辉石正长岩及正长岩等组成。

1.2.3 中酸性侵入岩

在矿区南部山区分布有花岗闪长岩，其呈岩株状侵入于震旦系雾迷山组燧石条带白云岩中。岩体略显长轴的方位为310°，其向四周倾斜，倾角40°～50°。花岗闪长岩南部边界一带见闪长岩，出露面积不大，呈南北向侵入体。矿区内还出露有正长斑岩、花岗斑岩、闪长玢岩、石英斑岩、角闪正长岩、二长斑岩及正长闪长玢岩、煌斑岩等岩脉。其中煌斑岩脉在本区分布广泛，不仅南部有出露，而且在矾山岩体中也有分布。

1.3 构造

1.3.1 褶皱

矿区为一由雾迷山组地层组成的开阔向斜构造，是磷铁矿床的储矿构造。向斜构造的南翼岩层走向由北东50°～60°，转向北北东及近南北向，倾向北西—西，倾角10°～30°。向斜北翼基本为第四系地层覆盖，仅在果园一带见雾迷山组地层露头，倾向南东170°，倾角稍陡。

1.3.2 断裂

矿区一带为华夏系、新华夏系多构造体系的复合地带，断裂构造较为发育，矿区内共发现断层11条，与成岩成矿有关的断裂构造有：位于矾山镇西部，延展长度为2000m的一性质不明的北东向老君山背斜轴部隐伏大断裂；位于红泉村附近，呈北东向与老君山背斜轴部断层平行展布的红泉断层；F1逆断层位于矿区西部，走向北东，倾向南东，倾角80°，落差58m，错断了辉石岩带中磷铁矿体。F2、F3属压扭性的顺层断层，这类断层顺岩层或矿层发育，F2发育在Ⅲ号矿体底板内，F3发育在Ⅱ号矿体的磷灰石岩内。在矿区东部坑道中，已探明的北东向断层有F9、F10、F11、F12，其分布在矿体下盘，具有等距性，断层规模较大，破碎严重，泥质胶结，属张性断层。其中F9、F10又分别被岩脉充填，岩脉本身非常破碎，说明断层具有多期活动的特点。矿区总体构造复杂程度中等。

2 矿床特征

2.1 矿体赋存部位、空间位置及分布范围

矾山磷铁矿床赋存于矾山杂岩体内的层状辉石岩带中，具有典型的岩浆分异成矿特征。矿体呈弧形分布，宽度变化不大。受白云岩层产状的制约，形成与白云岩产状相一致的向南突出的半盆形层状矿床。所以，矿体均向中心部位倾斜，其中段向北西倾，西段向北东倾，东段向西倾，倾角一般20°～45°，矿体顶部倾角稍大，向深部逐渐变缓。矿体幅度没有过于复杂的宽窄变化，向东部矿体逐渐变薄，自然尖灭，向西部由于工作程度不够，目前尚未探明其变化情况，深部被高角度非层状侵入体切割形成了非自然尖灭的矿体。

本区矿床分布在东西长3000m，南北宽1500m，标高598m～32m的范围内。矿体排列方向与区域构造线方向一致，长轴呈北东50°～60°，两端分别向北及北西弯转，形成各矿体有规则的弧形弯曲。

2.2 矿体产状、数量、规模及纵横变化

本区矿体均赋存在辉石岩带中上部。分布于平面长3000m，宽1500m的范围内。为向岩体中心缓倾斜的向南突出的半盆状似层状矿体。均为盲矿体，其埋深在180m～760m之间，矿体厚度一般变化不大，形态简单，产状除走向变化较大外，倾角一般在30°左右。Ⅲ号矿体沿走向和倾斜局部有分叉现象。

区内磁铁磷灰石岩矿体，其磁铁矿与磷灰石矿同体共生，但磁铁矿规模普遍较小，按照现行铁矿勘查规范，不能单独圈定磁铁矿体。区内主要工业矿体2条，即Ⅱ号、Ⅲ号富鳞矿体（P2O5边界品位7%）。主矿体的规模，以半盆状弧长计：长度2200m～2864m，厚度21.53m～35.77m，延深356m～865m。

3 矿体特征

本次工作对Ⅱ、Ⅲ号富磷矿体进行核实，现将矿体描述如下。

（1）Ⅱ号富磷矿体：分布于中粗粒黑云母辉石岩中，矿体走向长度2644m，倾斜延深356m～788m，平均575m，厚度1.58m～24.76m，平均13.82m，变化系数32%，厚度变化稳定，P2O5品位一般5%～30%，最高37.51%，平均品位P2O513.80%，变化系数20%，品位变化均匀，TFe13.51%，变化系数29%，品位变化均匀。矿石有用组分分布均匀，矿体沿走向和倾向连续性好。累积探明资源储量为5393.70万吨。

矿石的组成矿物可划分为六个组，即次透辉石—黑云母—磷灰石—磁铁矿矿物组，磷灰石—磁铁矿矿物组，磷灰石矿物组，磷灰石-黑云母矿物组，次透辉石—磁铁矿—磷灰石矿物组，次透辉石—正长石—黑云母—磷灰石—磁铁矿矿物组。以前四组为主，后两组仅局部出现。

矿体顶部依次为磁铁磷灰石岩和磷灰石岩这两种自然类型的矿石。磁铁磷灰石岩和磷灰石岩一起呈似层状近平行分布辉石岩带中上部，产出相当稳定，为本区Ⅱ号磷铁矿体标志层。

磁铁磷灰石岩和磷灰石岩中的磷灰石绝大部分呈黄绿色，多为粒状。前者所含磁铁矿为它形，填充磷灰石晶体或节理之间，呈海绵陨铁结构；后者呈镶嵌结构。磷灰石晶体中裂纹发育，有少量黑云母填充其间。矿石呈块状构造，是本区最佳矿石。

该矿体中的黑云母辉石岩，其矿石一般呈稠密浸染状构造。磷灰石主要呈无色和黄绿色，无色透明的磷灰石常较绿色者自形程度高，呈稀疏浸染状，分布比较均匀。应说明的是，由于第二期侵入岩—正长辉石岩岩枝的插入吞并，该矿体仅在CK8-9孔中出现“天窗”。本区构造相对简单，对该矿体赋存影响不大。

（2）Ⅲ号富磷矿体：位于Ⅱ号矿体下部，由0m～20m厚的云斑状辉石正长岩将两个矿体分隔。其产状与Ⅱ号矿体平行。本区构造简单，对该矿体赋存形态影响不大。

矿体走向长度2864m，倾斜延深405m～865m，平均640m，矿体厚度0.63m～6.81m，平均3.60m，变化系数38%，厚度变化稳定，P2O5品位一般4.5%～18%，最高38.06%，平均品位P2O515.00%，变化系数33%，品位变化均匀，TFe8.83%，变化系数35%，品位变化均匀。矿石有用组分分布均匀，矿体沿走向和倾向连续性好。累积探明资源储量为1070.09万吨。

矿石的组成矿物可划分为五个组，即次透辉石-黑云母-正长石-磷灰石-磁铁矿矿物组，次透辉石—黑云母—磷灰石—磁铁矿矿物组，磷灰石矿物组，磷灰石—黑云母矿物组，次透辉石—磷灰石—磁铁矿矿物组，其中以前四组为主。

矿石构造除磷灰石岩呈块状外，余者均呈稀疏浸染状。磷灰石的特征主要呈无色和黄绿色的细长条状或针状自形晶，无色透明的磷灰石常较绿色者自形程度好。

3.1 矿石结构和构造

矿石结构主要有自形、半自形、海绵陨铁结构、镶嵌结构、填隙结构、交代残余结构、包含结构。矿石的构造以块状、浸染状、片状、间杂状、条带状构造为主。块状构造：富矿石或比较富矿石有此种构造，如磁铁磷灰石岩矿石和磷灰石岩矿石，两者的有用矿物磷灰石或磷灰石＋磁铁矿含量均达70%以上。分布于Ⅱ号矿体和Ⅲ号矿体的上部。浸染状构造：分稠密浸染状和稀疏浸染状构造。稠密浸染状矿石的磷灰石含量较高，一般达20%～30%，分布于Ⅱ号矿体的下部。稀疏浸染状矿石的磷灰石含量一般8%～15%，Ⅲ号矿体的大部分矿石皆属此种构造。片状构造：磷灰石沿岩石的片理方向展布。分布于Ⅰ号矿体、Ⅱ号矿体下部和Ⅲ号矿体的上部。间杂状构造：粗大正长石沿粗大的辉石之间的空隙充填，其形各异。磷灰石等矿物的粒度亦大，晶形较好，但分布不均匀。Ⅲ号矿体的下部矿石多属此种构造。条带状构造：在片状构造中，磷灰石呈贫富带状相间排列。分布于Ⅱ号矿体的中下部。

4 矿床成因

矾山磷铁矿床赋存于矾山杂岩体内的层状辉石岩带中，与岩浆成因密切相关。矿体呈弧形分布，宽度变化不大。受白云岩地层产状控制，为典型的岩浆成因层控热液型矿床。