某铁矿地质特征及控矿因素探讨

孙绍利

(山东省第四地质矿产勘查院，山东 潍坊 261021)

0 引 言

该铁矿所处构造单元为鲁西断块隆起区，泰沂断块凸起的北部边缘，淄博断陷向斜盆地北缘之金岭短轴背斜北段，北靠齐河-广饶断裂，南邻湖田向斜。金岭短轴背斜轴向为60°，倾向SW、局部NE。核部有中生代燕山期侵入的闪长杂岩体，两翼为奥陶系中统及石炭、二叠系地层。岩体面积约60 km2，岩体中心向边缘岩性依次为黑云母闪长岩、透辉闪长岩、闪长岩、二长闪长岩、二长岩和石英闪长岩，由于中生代燕山期强烈的岩浆活动，在岩体与奥陶系灰岩接触带及其附近地段的形成了一系列大小不等的矽卡岩型磁铁矿及多金属矿床。凤凰山铁矿床即赋存在金岭短轴背斜翼部的金岭闪长杂岩体与奥陶系中统灰岩的接触带上。

1 矿区地质特征

1.1 地层

矿区地层分布主要有石炭-二叠系、第四系地层，地表上除二叠系石盒子群万山组、奎山组有少量出露外，奥陶系马家沟群地层则隐伏于第四系之下。

1.1.1 奥陶系马家沟群

区内主要为五阳山组，仅在钻孔中可以见到，受侵入岩影响，岩石均已变质。其中粘土质岩类已变质成角岩，碳酸岩类已蚀变成大理岩。

角岩深灰-灰黑色，微晶结构，致密快状，硅化强烈时岩石较硬，粘土矿物含量80 %～90 %，黝帘石、磁铁矿等矿物含量10 %～20 %。

大理岩白色-灰白色，细粒变晶结构，块状构造，主要矿物成分方解石，含量90 %～95 %，透辉石、透闪石等矿物含量5 %～10 %。

1.1.2 二叠系石盒子群

矿区内出露地层为万山组和奎山组。

(1)万山组，主要分布于凤凰山、路家山、荆山和土山等4座相对孤立的高地上，其上与奎山段呈整合接触，倾向南东，倾角10°～20°，主要岩性由细砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、铝土质泥岩组成。由于受中生代侵入岩影响，其中的粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、铝土质泥岩均已发生角岩化。

(2)奎山组，主要分布在凤凰山、荆山一带，地层出露相对较好。倾向南东，倾角5°～20°不等，岩性以灰白色厚层中粗粒石英砂岩为主夹薄层中细粒石英砂岩及紫红色铝土质粉砂岩、粉砂质泥岩等，中粗粒石英砂岩中发育槽状、楔状及板状交错层理，紫红色铝土质粉砂岩中发育“龟裂”等沉积构造，总体显示其河流相沉积特点。

1.2 构造

矿区位于金岭穹隆东部，铁山、金岭2条断裂之间，断裂构造主要为北西向及北东向2种。北西向断裂：隐伏于矿区中部，处于铁山、金岭2条断裂之间，长约2.7 km，走向2 900±，倾向南，倾角70～800±，断裂性质属于张性断裂。北东向断裂：位于矿区两侧，金岭断裂、陈家庄断裂为区域性断裂构造，均隐伏于第四系中。

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩比较发育，集中分布于矿区及其西南部、北部，大部分为隐伏岩体。包括中生代燕山晚期沂南超单元东明生单元、上水河单元及大朝阳单元，呈小岩株侵入于奥陶系马家沟群地层中。金岭铁矿区已知的磁铁矿床，空间上均与该3个岩体关系密切。

1.3.1 东明生单元

隐伏岩体，呈小岩株产出，岩性为细粒辉石闪长岩，侵入于奥陶系马家沟群及石炭-二叠系地层，与围岩的接触变质带较发育，矿区就位于该岩体与石炭系-二叠系地层的接触变质带上。岩石为灰绿色-暗绿色，半自形粒状结构，块状构造。主要成分：长石50 %～60 %，辉石25 %～30 %，其他为角闪石、黑云母、钾长石等。

1.3.2 上水河单元

在卫固南部可以见到，被大朝阳单元侵入。岩性为角闪闪长岩，岩石为灰黑色、暗绿色和浅灰色，半自形粒状结构，块状构造。主要成分：斜长石65 %～70 %，角闪石10 %～15 %，钾长石1 %～3 %，石英3 %～5 %，其它矿物为黑云母、磁铁矿等。区域上该岩体与奥陶系马家沟群灰岩的接触变质带的有利部位常形成具有工业价值的磁铁矿体。

1.3.3 大朝阳单元

分布于卫固一带，呈岩株状产出。区内隐伏于地下，岩性为二长闪长岩。岩石为浅灰色-灰色，半自形粒状结构，块状构造。主要成分：斜长石40 %～45 %，钾长石15 %～20 %，角闪石15 %～20 %，石英3 %～5 %，其它矿物为黑云母、磁铁矿等。侵入于上水河单元及奥陶系马家沟群，在其与马家沟群的内外接触带内已发现多个中小型磁铁矿床。

脉岩：脉岩较发育，主要有闪长玢岩、二长岩、二长斑岩、规模相对较小。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

矿区共圈出3个磁铁矿矿体。其中Fe-②为主矿体。其余矿体呈透镜状，厚度较薄。地质特征如下：

Fe-①矿体：位于0线、2线附近，由2个钻孔控制。矿体赋存于-305 ～-322 m标高。呈透镜状，走向294°，倾向204°，倾角15°～18°。矿体长95 m，沿倾向延伸38.50 m，真厚度3.12 m，铅直厚度3.26 m。平均品位：TFe 60.39 %，mFe 57.96 %。

Fe-②矿体：位于0线附近，由3个钻孔控制。矿体赋存于-285 ～-323 m标高。矿体呈似层状，走向294°，倾向204°，倾角2°～17°。矿体长30 m，沿倾向延146 m，真厚度4.29 m，铅直厚度4.41 m。平均品位：TFe 46.20 %，mFe 38.55 %。

Fe-③矿体：位于0线附近，由1个钻孔控制，单工程见矿。矿体赋存于-227 ～-246 m标高。矿体由3个小矿层组成，中间为闪长岩、磁铁矿化大理岩夹层。矿体呈透镜状，走向294°，倾向204°，倾角14°。矿体长30 m，沿倾向延伸36.50 m，真厚度2.00 m，铅直厚度3.93 m。平均品位：TFe 51.45 %，mFe 47.38 %。

2.2 矿石特征

2.2.1 矿石结构构造

矿石呈铁黑色为主，部分呈褐黑色。自形-半自形粒状结构，致密块状构造，条带状构造，浸染状构造。

2.2.2 矿石矿物成分

矿石中的矿石矿物以磁铁矿为主，次为黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿等；脉石矿物主要为透辉石、绿泥石、方解石、石榴子石、金云母等。

2.2.3 矿石化学成分

铁矿石中TFe品位平均为47.41 %，mFe品位平均为41.43 %。伴生有益组份Cu平均品位0.069 %。Co平均品位0.016 %。达到综合回收指标。根据组合样分析结果，矿石中有害组分S含量为1.26 %，可综合回收。P的含量甚低，一般低于0.02 %，不影响矿石质量。

2.2.4 矿石类型

(1)矿石自然类型：按矿石主要矿物氧化程度划分为原生矿石；按组成矿石主要矿物划分，属磁铁矿石；按矿石结构构造划分，矿石类型以块状矿石为主。

(2)矿石工业类型：总体来看，矿体中矿石品位TFe 28.94 %～62.83 %，mFe 21.71 %～58.08 %，mFe/TFe=87.38 %。物相分析Fe3O491.21 %、FeCO30.41 %、Fe2O30.11 %、FeSiO30.66 %、FeS 0.12 %，工业类型属需选铁矿石的磁性铁矿石。

3 矿床成矿因素探讨

3.1 矿床成因

凤凰山铁矿床位于金岭铁成矿带上，赋存在金岭闪长杂岩体边缘接触带上，矿体的形态、产状、规模受侵入岩接触带控制。奥陶系马家沟群白云质厚层状灰岩，是有利的交代成矿围岩。根据矿体围岩矽卡岩中含有较多的石榴石、透辉石等高温矿物来看，矿床形成温度较高，属接触交代矽卡岩型铁矿床。含矿溶液岩浆的来源是岩浆于深部结晶分异作用的结果。岩浆晚期残余的富含Na、Ca、Mg、Si、Fe及挥发组分(OH-、F-、Cl-等)元素溶液，沿接触带运移过程中交代围岩，并使其溶液成分不断发生改变，在条件适宜的阶段和部位形成磁铁矿。

3.2 控矿因素分析

3.2.1 岩浆岩对矿床的控制作用

金岭岩体呈NE向的南宽北窄的椭圆体，出露面积约70 km2，侵入于中奥陶系石灰岩和石炭-二叠系砂页岩中，呈岩盖或岩床产出，同位素测定结果为110～133 Ma(K-AR法)，属于燕山晚期。岩体由北东向南西依次为辉石闪长岩、闪长岩-石英闪长岩和黑云母闪长岩，它们之间呈过度关系，岩体内部相为黑云母闪长岩，边缘相为辉石闪长岩。岩浆岩的侵入方向是由北东向南西侵入，岩浆岩呈现深成相向浅成相变化的规律。

凤凰山矿床的侵岩体是金岭岩体的一个组成部分，其东明生单元岩性为细粒辉石闪长岩，属于中基性岩体，根据岩性特征分析应属于岩浆第3阶段的产物，即闪长岩类岩石。岩体在成矿过程中的重要作用，就是提供了大量的铁质来源。

从矿区岩体矿化指数看，闪长岩中Na2O+K2O为8.47 %，Na2O/K2O为2.22 %，Fe2O3+FeO/MgO为1.57，比一般闪长岩碱质高，Na2O>K2O。岩体中Fe2O3+FeO为6.26 %，Fe2O3+FeO/MgO>1。表明岩浆岩中有多余的铁能被卤化物捕获而分离，对形成铁矿极为有利。

3.2.2 围岩对矿体的控制作用

凤凰山矿床的围岩为中奥陶统五阳山组为灰-深灰色微晶灰岩、灰色厚层云斑微晶灰岩、含燧石结核微晶灰岩等。其石灰岩化学成分含量：CaO为52.23 %、MgO为1.23 %、Al2O3为0.41 %、SiO2为2.38 %，岩层厚质纯，CaO含量高，SiO2含量低，易于交代成矿。据统计，金岭地区已经探明的铁矿床，主要赋存于五阳山组和八陡组中。

3.2.3 构造对矿体的控制作用

矿区位于金岭背斜的北端，背斜轴向约45°，核部为中生代岩体，两翼为奥陶系、石炭系及二叠纪地层，由核部向两翼，地层倾向渐缓。背斜中部开阔，两端收敛而倾伏，铁矿体在背斜周缘分布，即在背斜的倾伏端处。由于两翼挤压作用，矿液向倾伏端流动，同时由于转折端相对张应力强，已形成较大的容矿空间，在背斜的转折端或者倾伏端处有利于矿液的交代富集而形成铁矿体。

4 结 语

该铁矿床成因类型为与中-基性侵入岩有关的接触交代型磁铁矿床，矿体位于中生代燕山晚期中基性侵入岩与奥陶纪马家沟群碳酸盐岩的接触变质带内。矿体与矽卡岩关系明显，赋矿岩石可以是中基性侵入岩，也可以是碳酸盐岩。矿体呈透镜状、似层状为主，总体产状与接触带产状一致，具有层控成矿特征。中生代燕山晚期中基性侵入岩与灰岩的接触带是直接的找矿标志，结合岩浆岩、接触带构造等控矿因素的分析，可有效确定找矿区域，指导找矿勘查工作。