中國已探明的鐵礦資源量相對較多, 但大部分為貧鐵礦, 富鐵礦只占極少數;因此, 從上世紀50 年代起, 對富鐵礦的尋找和研究就一直比較重視。本文在以往工作的基礎上, 又根據幾十年來許多地質隊以及一些地質科研單位和院校的有關研究成果的綜合分析, 對中國已知主要富鐵礦類型的地質特征及其形成的某些問題作簡要介紹, 并對富鐵礦的找礦潛力進行了探討。

 

  1  鐵礦資源概況

 

  1 .1  資源量和分布

 

  鐵礦是鋼鐵工業的基本原料。新中國建立以來, 為了滿足國民經濟建設的需要, 國家投入了大量人力、物力和財力開展鐵礦勘查, 探明了大量鐵礦資源, 特別是20 世紀90 年代以來, 鐵礦資源量又有了新的增長。中國現已探明的鐵礦產地有2000 余處,鐵礦石總資源儲量1997 年為519.13 億噸, 2007 年為613.35 億噸, 2009 年為727.87 億噸, 而2011 年底則達到了840.28 億噸(趙一鳴等, 2005 ;中國地質調查局, 2008 ;李厚民2012 年面告)。

 

  已探明的鐵礦資源儲量主要集中在遼寧、河北、四川、山西、安徽、云南、內蒙古、山東、湖北和新疆等10 個省(自治區)。中國的鐵礦床常成群成帶集中產出, 構成一些重要的鐵礦集中區(帶), 其中最主要的是:鞍山-本鞍、西昌-滇中、冀東-密云、五臺、呂梁、長江中下游、包頭-白云鄂博、邯鄲-邢臺、新疆東-西天山、魯中、霍邱和鄂西-湘西北。這11 個鐵礦成礦區(帶)內的鐵礦資源儲量, 占全國已探明鐵礦資源儲量的80 %左右。

 

  由上所述可見, 中國鐵礦資源的地域分布極不均勻, 除了新疆東-西天山位于中國西北部外, 其他10 個區(帶)都集中在中國中-東部。

 

  雖然中國已查明的鐵礦資源儲量不少, 已達800多億噸, 但其中有相當一部分鐵礦床由于礦石選冶困難、礦體埋藏過深和水文地質條件復雜等原因, 目前暫難利用。據1996 年公布的資料, 暫難利用的鐵礦資源儲量達185 億噸, 約占保有資源儲量的38.6 %(宋瑞祥, 1996)。

 

  1 .2  鐵礦床成因類型

 

  關于中國鐵礦床的成因類型, 程裕淇等(1978 ;1994)、趙一鳴等(2004)和李厚民等(2010 ;2012)曾作過有關研究。根據中國鐵礦床生成的地質背景、地質條件和地質特征的不同, 主要可分為以下8 種成因類型。

 

  巖漿型鐵礦床(又稱釩鈦磁鐵礦礦床) 主要集中分布在四川攀枝花-西昌地區和河北大廟、黑山一帶。攀西地區的鐵礦主要是巖漿晚期結晶分異的產物, 礦體一般呈似層狀產于基性或超基性巖體的底部;成礦時代為海西期。大廟、黑山一帶的鐵礦則為巖漿晚期貫入式鐵礦, 礦體主要產于斜長巖雜巖體的裂隙中, 呈扁豆狀、似脈狀成群產出;其斜長巖的鋯石SHRIMP U-Pb 年齡為(1726 ±9)Ma(Zhang etal ., 2007), 屬中元古代。兩地礦石的w(TFe)一般為25 %～ 45 %, w(TiO2)為5 %～ 15 %, w(V2O5)為0.2 %～ 0.5 %。

 

  火山巖型鐵礦床 按賦礦火山巖系生成的地質環境, 可分為2 類:與陸相火山-侵入活動有關的鐵礦床;與海相火山-侵入活動有關的鐵礦床。前者以寧蕪、廬樅地區的鐵礦床為代表, 其鐵礦石的品位中等, 富礦不多;后者的實例是云南大紅山鐵礦床、新疆式可布臺鐵礦床和海南石碌鐵礦床等, 其中富鐵礦相對較多。

 

  矽卡巖型(又稱接觸交代型)鐵礦床 主要分布于華北克拉通中部、鄂東南、閩南-粵東、東秦嶺和青海西部等地區。礦體一般呈透鏡狀產于中(酸)性侵入巖體與碳酸鹽圍巖的接觸帶;礦石大多屬富礦,w(TFe)一般為40 %～ 55 %, 但部分礦石含硫、銅等偏高。

 

  熱液型鐵礦床 這類礦床在全國鐵礦總資源儲量中所占比例雖不大, 但也是富鐵礦的主要來源之一。礦體明顯受斷裂構造的控制, 常呈透鏡狀或脈狀產出;其圍巖大多為不同時代的碳酸鹽巖;由于成礦溫度不同, 高-中溫熱液礦石主要由磁鐵礦組成,而中-低溫熱液礦石則以菱鐵礦和赤鐵礦居多。其實例有四川瀘沽鐵礦床、陜南板房子鐵礦床、康滇地軸南端的許多菱鐵礦(赤鐵礦)礦床和淄博南部的一些菱鐵礦礦床等。

 

  沉積變質型(BIF)鐵礦床 是中國最重要的鐵礦類型, 主要分布在華北克拉通北緣及其基底隆起區。礦體形成的地質時代多為早前寒武紀, 特別是新太古代;礦體一般呈層狀、似層狀或透鏡狀產于各類變質巖系中;礦石以條帶狀或條紋狀構造為特征,大多為貧礦, 其w(TFe)一般為25 %～ 36 %。

 

  沉積型鐵礦床 產于中元古代以后許多地質時代的淺海相沉積地層中, 其中最重要的是產于中元古界長城系內的宣龍式鐵礦以及產于中-上泥盆統內的寧鄉式鐵礦。前者主要分布在張家口地區的宣化-龍關-赤城一帶, 后者較集中分布于鄂西-湘西北等地。礦體一般呈層狀, 層位較穩定;礦石以赤鐵礦為主, 可伴生菱鐵礦和鮞綠泥石, 鐵品位中等,w(TFe)通常為30 % ～ 50 %, 但磷含量往往較高,w(P)達0.5 %～ 1 %。由于選礦原因, 多數寧鄉式鐵礦目前尚難利用。

 

  風化淋濾型鐵礦床 這類鐵礦是由不同類型的菱鐵礦礦床、金屬硫化物礦床或其他富鐵巖石在濕熱的氣候和適當的地形-構造條件下, 主要通過風化淋濾作用富集而成。礦床大多為中-小型。

 

  其他類型鐵礦床 主要是指成因上有較大爭議的一些鐵礦床, 如內蒙古白云鄂博鐵鈮稀土元素礦床、遼寧翁泉溝硼鐵礦床等。成礦時代和成礦因素較復雜, 尚存在不同認識。

 

  上述各類型鐵礦床資源儲量所占的比例是:沉積變質型(BIF)鐵礦為57.7 %, 巖漿型鐵礦為11.6 %, 矽卡巖型鐵礦為10.4 %, 火山巖型鐵礦為6.9 %。這4 類鐵礦床的資源儲量即占全國鐵礦總資源儲量的86.6 %。

 

  1 .3  富鐵礦礦石分類及資源概況

 

  1 .3 .1  富鐵礦礦石的分類及工業指標

 

  中國富鐵礦礦石的工業類型可分為3 類。

 

  煉鋼用富鐵礦石 是指鐵礦石的w(TFe)≥56 %, 有害組分:w(SiO2)≤13 %, w(S)≤0.15 %,w(P)≤0.15 %, w(Cu)≤0.2 %, w(As)≤0.1 %(《礦產資源工業要求手冊》編委會, 2010 , 下同)。

 

  煉鐵用富鐵礦石 是指礦石的w(TFe)≥50 %,

 

  主要有害組分:w(SiO2)≤18 %, w(S)≤0.3 %,w(P)≤0.25 %。

 

  需選富鐵礦石 是指鐵礦石的w(TFe)雖≥50 %,但有害組分如S 、P 、Cu 、Zn 等超標, 需經選礦才能入爐的富礦。《礦產資源工業要求手冊》中, 將其稱為“一般富礦” , 但筆者認為這一名稱欠確切, 還是沿用以前的“需選富鐵礦石”較為合適。

 

  1 .3 .2  富鐵礦資源概況

 

  中國鐵礦的一個主要特點就是貧礦多、富礦少。

 

  全國鐵礦石的平均w(TFe)僅為33 %左右。

 

  據不完全統計, 在中國目前已探明的富鐵礦床中, 大型有14 個, 中型為46 個, 小型為78 個。如上所述, 中國已探明的鐵礦資源儲量, 從數字上看, 還比較大, 但絕大多數是貧鐵礦。據1997 年統計, 富鐵礦石的資源儲量只有25 億噸左右, 占全國鐵礦資源儲量的4.6 %。在這25 億噸富鐵礦中, 需選富礦多達13.3 億噸, 占了一半以上。也這就是說, 直接能入爐煉鋼或煉鐵的富鐵礦只有11.8 億噸, 占富礦總量的42 %。其中, 能煉鋼用的富鐵礦就更少, 只有2 .65 億噸, 占富礦總量的1/10 多一點, 占全國鐵礦資源儲量的0.51 %。可直接入爐的富鐵礦大多零散分布在130 多個礦區內, 其中能單獨開采的大型富鐵礦礦床只有遼寧鞍山弓長嶺鐵礦二礦區、海南石碌鐵礦、山東張家洼鐵礦和濟南鐵礦。

 

  1 .4  鐵礦資源的保證程度

 

  目前, 中國生產的鐵礦石對鋼鐵工業的保證程度很低, 不足50 %。上世紀90 年代以來, 中國的鋼鐵工業飛速發展, 但國內鐵礦石的生產能力增長緩慢, 國產鐵礦石的供應缺口量呈逐年增長趨勢(表1), 而且形勢十分嚴峻。

 

  由表1 可見, 中國近20 年來鋼產量猛增, 從1990 年的0.65 億噸猛增至2011 年的6.83 億噸, 增加了9 倍, 已占世界總產量的45.5 %, 高居世界各國榜首。在此期間, 國產鐵礦石雖也有較大幅度的增長, 但主要是貧礦, 要從國外進口大量富鐵礦石, 才能滿足國內鋼(鐵)生產的需求。

 

  2  富鐵礦礦床的成因類型

 

  關于中國富鐵礦礦床的類型特征和找礦方向等, 程裕淇(1957)、裴榮富等(1961)、程裕淇等(1976 ;1978)、趙一鳴等(2004)和李厚民等(2012)曾作過有關討論。

 

  歸納起來, 中國的主要富鐵礦礦床可分為6 類:

 

  ① 沉積變質貧鐵礦(BIF)中的熱液改造型富鐵礦;② 沉積變質貧鐵礦(BIF)中的風化淋濾型富鐵礦;③ 陸相火山-侵入巖型富鐵礦;④ 海相火山(-侵入)巖型富鐵礦;⑤ 矽卡巖型富鐵礦;⑥ 熱液型富鐵礦。

 

  表2列出了中國主要大-中型富鐵礦礦床的簡要地質特征。由該表可見:

 

  (1)大-中型富鐵礦礦床的分布較分散, 在15 個省(自治區)均有零星分布, 很少成帶成片產出;(2)富鐵礦礦床的類型以矽卡巖型為主, 在列出的26 個主要大-中型富鐵礦礦床中, 矽卡巖型占了16 個;據統計, 矽卡巖型富鐵礦的探明資源儲量約占全部富鐵礦的60 %左右;(3)煉鋼用富鐵礦僅產于7 個大-中型富鐵礦礦床, 而且, 大型規模的只有3 個, 即遼寧弓長嶺二礦區、山東張家洼和海南石碌;(4)總體而言, 矽卡巖型和陸相火山-侵入巖型富鐵礦礦石的w(TFe)較高(>50 %), 但因其往往含有一定量的黃鐵礦、黃銅礦等金屬硫化物, 致使其S 、Cu 等組分的含量超標, 所以, 有相當部分此類礦床的礦石屬于需選富鐵礦。

 

  應該指出, 表2 所列的大-中型富鐵礦礦床主要是指礦石平均w(TFe)>50 %者。實際上, 有的礦區, 雖然全區礦石的平均w(TFe)低于50 %, 卻擁有不少富鐵礦資源儲量, 例如廣東連平大頂矽卡巖型鐵礦床, 其全礦區礦石的平均w(TFe)只有44.99 %, 達不到富鐵礦石的標準, 但其中卻含有富鐵礦7411.9 萬噸(屬大型), 其平均w(TFe)為52.53 %。

 

  以下分別簡要介紹各類富鐵礦礦床的地質特征。

 

  2 .1  沉積變質貧鐵礦(BIF)中的熱液改造型富鐵礦沉積變質型鐵礦床是中國最重要的鐵礦類型,其資源儲量占全國鐵礦總量的57.7 %(趙一鳴等,2004)。因礦石常具典型的條帶狀構造, 故國外稱之為條帶狀鐵建造(Banded Iron Fo rmation , 簡稱BIF)。

 

  在中國, 此類鐵礦床在鞍山地區分布最廣, 且開發利用較早, 故被稱為廣義的鞍山式鐵礦, 主要集中分布于華北克拉通的邊緣及隆起區, 如鞍山-本溪、冀東-密云、五臺-呂梁、內蒙古中部、豫中許昌和安徽霍邱等地區。

 

  這類鐵礦賦存于前寒武系變質巖中, 其形成時代主要為新太古代(2800 ～ 2500 Ma), 次為古元古代(2500 ～ 1800 Ma), 少數為古-中太古代(3600 ～ 2800Ma)(沈其韓, 1998 ;李延河等, 2011 ;沈保豐, 2012 ;萬渝生等, 2012)。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產于不同的變質巖系中, 產狀與圍巖一致。但中國的條帶狀鐵建造(BIF)一般規模不大, 最大延長不過10余km 。礦層厚者可達數十米至200 m 左右。容礦圍巖明顯受原巖巖性和變質作用程度的控制, 常見的有斜長角閃巖、變粒巖、千枚巖、絹云綠泥片巖等;部分礦區變質程度較高的有片麻巖、麻粒巖等。

 

  礦石金屬礦物以磁鐵礦為主, 因氧化作用, 近地表礦體可出現假象赤鐵礦。脈石礦物以石英為主,常含有少量硅酸鹽礦物, 如角閃石、黑云母、透輝石、鎂鐵閃石、鐵閃石、陽起石以及鐵白云石等。在少數麻粒巖相的鐵礦石中, 可出現紫蘇輝石和石榴子石。

 

  礦石構造大多為條帶狀或條紋狀, 條紋、條帶的寬度一般為1 ～ 5 mm , 表現為以石英為主的條帶(紋)和以磁鐵礦為主的條帶(紋)相間, 變質程度高的礦石可出現片麻狀構造。鐵礦石的w(TFe)大多較低, 一般為25 %～ 35 %, 但其w(S)、w(P)等均很低, 富礦占極少數。

 

  富鐵礦大多是沉積變質貧鐵礦(BIF)經后期熱液交代疊加改造的產物, 是中國條帶狀含鐵建造(BIF)中最重要的富鐵礦類型。該類型富鐵礦雖總量不大, 但分布較廣, 如鞍-本地區的弓長嶺二礦區、櫻桃園、王家堡子、西鞍山、南芬廟兒溝等礦區, 冀東司家營、水廠等, 安徽霍邱地區等(沈保豐, 2012)。

 

  大多數富鐵礦的規模都不大, 只有弓長嶺二礦區為大型。因此, 下文重點介紹弓長嶺二礦區富鐵礦的地質特征。

 

  遼寧弓長嶺二礦區的含礦地層是新太古界鞍山群茨溝組, 巖性為斜長角閃巖、黑云變粒巖、角閃斜長巖等, 共有6 個含鐵層。礦體總長4800 m , 走向NW 300 ～ 340°, 傾向NE , 傾角60 ～ 80°, 產狀與圍巖一致。頂部的第6 層鐵礦層是二礦區最大的貧鐵礦體, 厚5 ～ 160 m , 垂深1000 m 以上, 鐵礦資源儲量占二礦區總資源儲量的52.1 %。該礦區已查明138 個富礦體, 其中, 第6 層貧鐵礦內有94 個, 第4 層和第5 層貧鐵礦內分別有21 個和19 個(姚培慧等,1993)。截止1997 年底, 在已探明的富鐵礦中, 煉鋼用富礦有6721.4 萬噸, 為大型, 平均w(TFe)為64.81 %, 煉鐵用富礦有4562.2 萬噸, 屬中型, 平均w(TFe)為49.65 %(趙一鳴等, 2005)。

 

  關于弓長嶺二礦區富鐵礦的地質特征、控礦條件和成因, 程裕淇(1957)、鞍鋼地質勘探公司(1975)、王恩德等(2012)和李厚民等(2012)曾作過較深入的研究, 筆者也曾于1960 年和2012 年進行了2 次短期考察。該礦區的富礦是由貧鐵礦經含鐵熱液交代去硅富集而成;富礦體呈似層狀、透鏡狀、不規則脈狀或豆莢狀產于貧鐵礦礦體中, 大致受與地層走向一致的近于平行的逆掩斷層的控制, 同斜密擠褶皺對成礦也有重要意義(圖1)。富鐵礦體厚數米至30 m 不等, 延深一般較長, 斷續達數百米以上, 有的甚至達1000 m 以上, 具有上小下大的趨勢。

 

  貧鐵礦為條帶(紋)狀構造(圖2a), 而富鐵礦則為致密塊狀構造(圖2b)。后者主要由磁鐵礦組成(圖2b), 在近地表處, 部分磁鐵礦已變為假象赤鐵礦, 也有鏡鐵礦;脈石礦物有少量綠泥石、石英、黑云母等。

 

  在富鐵礦中還可見到未被完全交代的貧鐵礦殘余。在靠近富礦體上下盤的角閃巖類圍巖中, 往往出現熱液蝕變巖, 其組成礦物有鎂鐵閃石、鐵直閃石、鐵鋁榴石、綠泥石和石英等, 常構成鐵鋁榴石-鎂鐵閃石交代巖、石英-綠泥石交代巖(圖2c), 局部地段有黃玉-白云母云英巖(圖2d)。蝕變礦物的晶體較粗大。富礦一般距富鉀花崗質巖石不遠, 因此, 鐵礦富化和圍巖蝕變現象很可能與這些富鉀花崗質巖石有密切聯系。蝕變巖和磁鐵富礦是與鉀質花崗巖有關的統一的熱液交代作用在不同巖(礦)石條件下的產物。

 

  李厚民等(2012)認為, 控制富礦體的構造是韌性剪切帶, 富礦體的底板圍巖內常有糜棱巖產出。

 

  洪學寬等(2012)也認為, 順層的推覆韌性變形斷裂帶是控制富鐵礦體的主要構造, 并強調, 貧礦層中的富鐵礦在時空分布上與鉀質花崗巖關系密切;鉀質花崗巖的侵入活動時間為18 ～ 19 億年。

 

  李秉倫(1977)和施繼錫等(1980)根據鞍-本地區鐵礦流體包裹體的研究, 也認為富鐵礦屬熱液改造成因。

 

  近幾年的深部勘探工作致使富鐵礦的尋找有較大進展, 富鐵礦的資源儲量又增加了7000 余萬噸。

 

  據鉆探控制, 在-400 ～ -800 m 標高, 賦存有較厚的富鐵礦體, 推斷磁鐵富礦體向深部延伸可達-1000 m標高以下(洪學寬等, 2012)。

 

  綜上所述, 弓長嶺二礦區富鐵礦生成的地質特征和控礦因素可大致概括為以下幾點:

 

  (1)富鐵礦均產于新太古界的貧鐵礦(BIF)層

 

  中, 尤其是較集中地產于規模較大的茨溝組第6 層貧鐵礦體內;富鐵礦體呈似層狀、透鏡狀、脈狀、不規則狀基本上順層產出, 主要受推覆韌性變形斷裂帶和同斜密擠褶皺的控制;(2)富鐵礦石為致密塊狀構造, 細粒或中-粗粒結構, 主要金屬礦物為磁鐵礦, 有少量假象赤鐵礦和鏡鐵礦, 脈石礦物有少量綠泥石、石英和鎂鐵閃石等。按礦石w(TFe)的高低, 分為煉鋼用富礦和煉鐵用富礦2 類, 以前者為主;(3)富鐵礦體邊緣常出現熱液蝕變巖, 主要組成礦物為鎂鐵閃石、鐵直閃石、鐵鋁榴石、綠泥石和石英等;在富鐵礦體中常有未被完全交代的條帶狀貧鐵礦石殘留體, 說明熱液交代作用的實質是對貧鐵礦進行富鐵去硅的改造;(4)富鐵礦附近常有鉀質花崗巖侵入, 可能為富鐵礦的形成提供了熱液流體;(5)富鐵礦在深部有一定的找礦潛力。

 

  2.2  沉積變質型貧鐵礦(BIF)中的風化淋濾型富鐵礦這類富鐵礦是世界上最重要的富鐵礦礦石來源, 如俄羅斯的庫爾斯克、烏克蘭的克里沃洛格、澳大利亞的哈默斯里、巴西的卡拉賈斯等鐵礦田, 均屬此類。僅俄羅斯庫爾斯克地區, 這類富鐵礦資源量就多達391 億噸(沈永珩等, 1995)。

 

  1976 ～ 1980 年, 中國在進行富鐵礦會戰過程中,在貧鐵礦找礦方面取得不少進展, 發現和評價了一批新的鐵礦產地, 但在富鐵礦找礦方面, 收效不大。

 

  冶金地質系統曾非常重視對這類風化淋濾型富鐵礦的尋找, 特別是在鞍山-本溪地區和冀東地區的條帶狀石英-磁鐵礦貧礦(BIF)中尋找這類富礦, 但均無果而終, 不少學者因此認為, 中國不具備生成此類型富鐵礦的條件(譚順達, 1979 ;張壽等;1979 ;孫樞等,1979)。事實上, 這類富鐵礦在中國是存在的, 不過其規模較小而已。在山西嵐縣袁家村BIF 貧鐵礦礦床中, 就有這類富鐵礦。筆者和吳之暾曾于1960 年對該礦區進行過有關研究。

 

  袁家村鐵礦是一個超大型鞍山式(BIF)鐵礦床,主要由原山西省地質局218 地質隊等勘查完成, 累計探明鐵礦資源儲量13 億噸。礦石的平均w(TFe)為29.16 %(中國地質調查局, 2008)。由于礦體的圍巖是一套古元古界淺變質的絹云石英片巖、絹云千枚巖、綠泥片巖等(原巖為正常的海相沉積巖), 因此, 被普遍認為是中國的蘇必利爾型鐵礦的典型代表。

 

  該礦床分3 個礦帶, 共17 個礦體。其中, Ⅱ號礦帶最為重要, 由7 個礦體組成, 全長5000 m , 寬200 ～ 600 m , 走向NNE , 傾向SE , 傾角20 ～ 80°, 延深逾600 m 。

 

  礦石為條紋-條帶狀石英-磁鐵礦礦石。上部礦石遭氧化后變為石英-假象赤鐵礦礦石, 脈石礦物主要為石英, 還有鎂鐵閃石、鐵白云石、菱鐵礦和綠泥石等。

 

  1960 年, 在礦區東部Ⅱ號礦帶南部的寒武系蓋層之下的貧鐵礦體中, 有部分鉆孔打到了厚度為幾m 至8 m 的風化淋濾型假象赤鐵礦富礦石。富礦石主要由多孔狀假象赤鐵礦組成, 含少量葉片狀赤鐵礦(鏡鐵礦), 孔隙大致沿一定方向排列, 較疏松, 還含有很少量未被完全淋濾的石英;其w(TFe)最高可達68.6 %。該礦區貧鐵礦氧化帶的深度一般為70～ 190 m , 局部可達620 m 。

 

  筆者曾于1958 年在前蘇聯庫爾斯克磁異常區的雅可夫列夫鐵礦床進行過為時一個半月的野外實習, 編錄了大量該鐵礦床富鐵礦的巖(礦)芯。庫爾斯克是世界上最大的BIF 鐵礦的風化淋濾型富鐵礦田, 其礦石的平均w(TFe)為56 %～ 62 %, 多屬煉鋼用富礦。如果進行對比, 中國袁家村的風化淋濾型富鐵礦在礦石的結構構造、礦物組成、品位等方面,與雅可夫列夫礦區的富鐵礦幾乎完全相似;只不過后者規模巨大, 厚達100 m ～ 350 余m , 并且是“面型” 風化的產物, 而前者的規模較小, 屬于沿貧鐵礦層間裂隙產出的“線型”風化殼產物而已。

 

  分析中國鞍山、冀東等地區BIF 貧礦中風化淋濾型富鐵礦缺失或不發育的原因, 可能主要與華北克拉通演化的不穩定性有關。在俄羅斯地臺, 含條帶狀鐵硅質建造(BIF)的結晶基底形成后, 有一個較長時間的風化期(元古代至泥盆紀), 出露在地表的條帶狀磁鐵貧礦層遭受到較長時間的古風化淋濾作用, 形成了厚達100 m ～ 300 余m 的多孔狀假象赤鐵礦富礦層(面型古風化殼)。此后, 在結晶基底之上又沉積了石炭系、侏羅系和白堊系等沉積蓋層, 而且, 幾乎沒有什么構造變動, 其上部沉積蓋層的傾角不超過2 ～ 3°, 使富礦免受剝蝕而得到較好的保存。

 

  但中國的華北克拉通的活動性極大, 再加上條帶狀鐵建造(BIF)的規模較小, 遭受古風化淋濾作用的時間也較短, 在結晶基底形成后很快就沉積了元古界等蓋層, 因此, 就不易形成規模較大的古風化殼型富鐵礦(趙一鳴等, 2004)。

 

  2 .3  陸相火山-侵入巖型富鐵礦礦床

 

  這類鐵礦床主要分布于寧蕪-廬樅地區的中生代陸相火山巖盆地。礦體多產在次火山巖(閃長玢巖)內外接觸帶;礦石的w(TFe)絕大多數為中等或偏低(22.27 %～ 45.98 %), 只有極少數礦床其礦石的w(TFe)達到富鐵礦的品位, 或含有多量富鐵礦(如江蘇梅山, 50.92 %)。現以江蘇梅山鐵礦為例作簡要介紹。

 

  梅山鐵礦位于下揚子臺褶帶寧蕪中生代火山巖盆地的北段。寧蕪盆地內發育一套晚侏羅世—早白堊世中(基偏堿)性火山-侵入雜巖。盆地內出露的地層為下-中三疊統灰巖、上三疊統砂頁巖、侏羅系砂巖、砂礫巖夾安山質火山碎屑巖與泥灰巖。

 

  與鐵礦有關的次火山巖體為輝長閃長玢巖。梅山鐵礦床的主礦體產于輝長閃長玢巖與黑云輝石安山巖的接觸帶, 為一大的透鏡狀盲礦體, 長軸方向為N E 20°;礦體長1370 m , 寬824 m , 厚134 m , 向邊緣變薄, 出現分支乃至突然尖滅。

 

  礦石的主要金屬礦物為磁鐵礦、假象赤鐵礦、黃鐵礦, 伴有少量菱鐵礦和微量黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦;脈石礦物有透輝石、石英、石榴子石、          磷灰石、方解石等。礦石構造多樣, 有塊狀、角礫狀、網脈浸染狀、竹葉狀和斑點狀等。其中, 塊狀礦石的品位較富, w(TFe)平均為56.1 %;竹葉狀礦石次之, 為54.2 %, 二者均為需選富礦;角礫狀礦石的w(TFe)為40.64 %;浸染狀和斑點狀礦石屬貧礦, 其w(TFe)分別為30.67 %和30.32 %。w (V2O5)較高, 一般為0.15 %, w(S)平均為2.15 %, w(P)一般為0.34 %。該礦床的資源儲量約為3 億噸, 其中, 富礦石為1.5152 億噸(江蘇省冶金地質局第一地質隊, 1964)。

 

  礦區內圍巖蝕變十分發育, 陳毓川等(1991)曾對此作過較詳細的研究。主礦體與蝕變帶在空間上密切相關;由下而上可分為以下幾個蝕變帶(圖3):

 

  ① 含透輝石變斑晶的鉀鈉長石巖帶:由鉀鈉長石、透輝石和榍石組成;其原巖應為閃長玢巖, 由于蝕變較強, 原巖的殘余結構已不明顯;② 含透輝石鈉長石巖帶:帶寬140 m 左右, 由鈉長石、透輝石、榍石和少量磷灰石及磁鐵礦組成,其中的榍石已變為金紅石、白鈦礦和方解石;③ 霓透輝石(含15 %～ 45 %霓石分子)鈣鐵榴石鈉柱石巖帶:厚10 ～ 250 m , 除上述礦物外, 還伴有磁鐵礦、硬石膏和方沸石;其原巖為閃長玢巖或安山巖;④ 方解石透輝石巖帶:除透輝石和方解石外,還有榍石、硬石膏、石英、磷灰石、磁鐵礦, 局部可見金云母;該帶厚10 ～ 140 m ;⑤ 塊狀磁鐵礦礦體:即梅山鐵礦的主礦體, 是充填交代作用的產物;礦石由磁鐵礦、磷灰石、透輝石、鈣鐵榴石、方解石、石英等組成;⑥ 磁鐵礦透輝石鈣鐵榴石巖帶:分布于主礦體之上, 象蛋殼一樣覆蓋著, 屬于近礦指示蝕變帶;該帶厚2 ～ 20 m , 一般約10 m ;⑦ 黃鐵礦方解石高嶺石石英巖帶:該帶分布局限, 僅見于梅山主礦體的西北端, 厚150 ～ 200 m ;⑧ 硅化高嶺石化安山巖帶:厚150 ～ 250 m , 大多保留安山巖的結構構造。

 

  上述8 個交代巖帶中, 1 ～ 6 帶屬于早期高溫蝕變作用的產物, 而7 ～ 8 帶則屬于晚期中-低溫蝕變作用的產物。

 

  根據梅山鐵礦床的地質特征和礦化蝕變情況,陳毓川等(1991)認為, 在礦床成因上, 該礦床屬于礦漿-熱液礦床。

 

  2 .4  海相火山巖型富鐵礦礦床

 

  根據海相火山巖型鐵礦床形成方式的不同, 可分為海相火山沉積型和海相火山熱液型2 個亞類。

 

  由于前者的富鐵礦較重要, 因此, 下文主要介紹該類富鐵礦。

 

  海相火山沉積型鐵礦是中國最重要的富鐵礦類型之一, 其中的煉鋼用富礦和煉鐵用富礦占有較大比重。它們主要分布在海南石碌、新疆天山阿吾拉勒鐵礦帶等地區。現以海南石碌鐵礦和新疆西天山式可布臺鐵礦為例作簡要介紹。

 

  2 .4 .1  海南石碌鐵礦床

 

  石碌鐵礦是聞名全國的以赤鐵礦為主的大型富鐵礦礦床, 是煉鋼(鐵)富鐵礦的重要生產基地。礦區已探明煉鋼用富礦5732.7 萬噸, 煉鐵用富礦8999.7 萬噸, 另有需選富礦7573.5 萬噸, 三者均屬大型, 連同貧鐵礦一起, 累計探明鐵礦資源儲量3.68億噸(姚培慧等, 1993)。

 

  該礦床位于華南造山系南緣、海南隆起的西北部。含礦地層為新元古界青白口系石碌群, 是一套淺變質具類復理式沉積特征的板巖、千枚巖、變質粉砂巖、石英巖、白云質大理巖。礦區內的石碌群變質巖系分為7 層, 鐵礦體主要賦存于石碌群第6 層, 與容礦地層呈整合接觸。該含礦層(第6 層)自上而下可分為4 個巖性段:

 

  第4 段:變質粉砂巖、石英巖和千枚巖, 下部有8 ～ 10 m 的鐵礦層;第3 段:厚層白云巖夾薄層結晶灰巖、薄層碳質板巖、千枚巖、含透輝石透閃石白云巖、透輝透閃石巖;第2 段:石英巖、含鐵變粉砂巖、透輝透閃石巖、千枚巖, 上部和中部各有一層鐵礦, 底部見有石膏、硬石膏;第1 段:白云巖、透輝透閃石巖、銅鈷礦層。

 

  礦區構造總體為一軸向近EW 向的朝東傾伏的復式向斜。鐵礦體呈似層狀產于該復式向斜的軸部, 銅鈷礦體產于鐵礦體的下側(圖4)。區內有8 條NW 向和近SN 向的斷裂, 多為成礦后斷裂, 對礦體的產狀、形態造成一定影響。

 

  鐵礦石主要由鱗片狀赤鐵礦和石英組成, 略顯片理(圖2e), 含微量磁鐵礦, 局部見菱鐵礦;脈石礦物主要有石英、透輝石、透閃石、石榴子石、重晶石和方解石等。銅鈷礦石主要由黃銅礦、黃鐵礦、含鈷黃鐵礦、輝鈷礦等組成;脈石礦物主要為石英、方解石和絹云母。

 

  全礦區鐵礦石的平均w(TFe)為51.15 %, 其中, 煉鋼用富礦為62.31 %, 煉鐵用富礦為55.63 %,需選富礦為54.54 %。銅鈷礦石的w(Cu)平均為1.58 %, w(Co)平均為0.307 %。關于該礦床的成礦時代, 張仁杰等(1992)獲得其赤鐵富礦石的Sm-Nd 等時線年齡為840 Ma 左右;許德如等(2007)研究了石碌群碎屑沉積巖中鋯石SHRIMP U-Pb 年齡, 推測石碌群沉積的上限約為960 Ma , 下限約為1300 Ma 。據此批定, 石碌鐵礦的主成礦時代為晉寧期。

 

  關于石碌鐵礦床的成因, 20 世紀50 年代時, 大都認為是矽卡巖型;70 年代以后, 火山沉積變質成因觀點占優勢, 其主要依據是石碌群第5 、6 層內存在有火山凝灰巖和火山熔巖, 包括英安質熔結凝灰巖、富鉀流紋質熔結凝灰巖、鉀質流紋巖及鉀質流紋斑巖(蔣寄云, 1979 ;王寒竹, 1983 ;呂古賢, 1988)。因此認為, 赤鐵礦的沉積可能是海底火山活動的產物。

 

  鐵礦生成以后又遭受了區域變質作用, 使礦石和圍巖普遍發育片理化;印支期(249 Ma)花崗巖的侵入,使礦床又遭受了接觸變質(交代)作用的改造, 形成了透輝石透閃石矽卡巖和石榴子石矽卡巖。

 

  2 .4 .2  新疆新源縣式可布臺鐵礦床

 

  式可布臺鐵礦床位于新疆新源縣東45 km , 地處北天山優地槽褶皺帶(任紀舜等, 1980)內的伊寧坳陷與鞏乃斯復向斜之間, 在其南北兩側各有一條EW 向斷層。

 

  該礦區內出露的地層為石炭系伊什基里克組安山質、英安質凝灰巖、沉凝灰巖和偏堿性火山熔巖(細碧巖、流紋巖), 由上而下分為3 個巖性段;第三巖性段:安山-英安質晶屑凝灰巖夾偏堿性安山巖、玄武巖和凝灰巖, 厚約190 m ;第二巖性段:凝灰質細碎屑巖夾石灰巖、沉凝灰巖和中-基性熔巖, 局部夾赤鐵礦層、鐵質碧玉巖,厚度大于800 m , 是該區鐵礦床的賦存層位;第一巖性段:上部為細碧角斑巖和安山質火山碎屑巖, 厚度超過1600 m ;下部為堿性流紋-英安質火山碎屑巖夾熔巖。

 

  區內構造線為NWW 向, 地層多呈近EW 向展布, 陡傾角。王立華等(1981)依據地層重復出現及小構造, 推         9斷該礦區為一向西傾狀向南倒轉的背斜構造。鐵礦層產于該背斜構造的北冀。

 

  礦區內分布有較多的石炭紀鈉長斑巖和細晶閃長巖, 它們可能是與火山巖同期的巖漿活動的淺成-超淺成侵入相。

 

  式可布臺鐵礦區全長約4 km , 寬約1.3 km , 由主礦區(體)、東礦區(體)、西礦區(體)和北礦區(體)等幾部分組成。其中, 主礦區的規模最大, 其資源儲量約占全礦區的80 %, 西礦區次之, 其余都是零星小礦體。

 

  主礦體在地表呈一向北突出的多層狀透鏡體,

 

  長約900 m , 最大累計厚度超過60 m , 平均厚度為5～ 18 m 。主礦體由十幾層鐵礦組成(圖5), 礦層間的圍巖為絹云母片巖或千枚巖;礦層底部產有較多的砂質、粉砂質沉凝灰巖, 并與薄的鐵礦層互層;礦層的產狀與圍巖一致;礦體向深部變薄而尖滅, 碧玉層增多;礦體兩端往往沿走向漸變為含碧玉條帶的片巖、千枚巖, 再過渡為凝灰質巖石。

 

  礦石類型可分為3 種:① 致密塊狀赤鐵礦礦石, 主要礦物為赤鐵礦, 多呈細粒狀, 次為鱗片狀鏡鐵礦, 有少量膠狀針鐵礦、硬錳礦等;脈石礦物有石英、碧玉、絹云母、重晶石、鈉長石等。此種礦石為富鐵礦, 是該礦區最主要的礦石類型;② 條帶狀碧玉赤鐵礦礦石, 由碧玉與赤鐵礦相間組成條帶狀構造。

 

  此種礦石目前還不能被利用;③ 薄層狀赤鐵礦貧礦石, 由薄層狀赤鐵礦層(2 ～ 10 cm)與千枚巖(1 ～ 2cm)、片巖、凝灰巖呈互層組成。此種礦石目前也不能被利用。

 

  式可布臺鐵礦床的礦石以塊狀富鐵礦石為主,其w(TFe)為50 % ～ 60.4 %之間, 全礦區礦石的w(TFe)平均可達56.66 %, 最高可達66.78 %。大部分礦石屬煉鐵用富礦(1393 萬噸), 部分為煉鋼用富礦(316 萬噸)。

 

  區內圍巖蝕變不甚發育, 主要有綠泥石化、絹云母化、硅化、黃鐵礦化和碳酸鹽化等。

 

  關于該礦床的成因, 絕大多數研究者都認為屬火山(熱液)沉積型鐵礦床(王立華等, 1981 ;田培仕,1990 ;袁濤, 2003)。

 

  2 .5  矽卡巖型富鐵礦礦床

 

  矽卡巖型富鐵礦礦床是中國最重要的富鐵礦類型, 約占全國富鐵礦總資源儲量的60 %左右, 分布于全國16 個省(自治區), 相對集中地分布在鄂東南、河北邯邢、山東濟南、萊蕪、淮北、閩南、粵東等地區,但其規模多以中-小型為主, 也有部分礦床為大型。

 

  從富鐵礦的工業類型看, 由于這類富鐵礦石的硫化物含量偏高, 不少大(中)型矽卡巖富鐵礦礦床的礦石屬需選富礦, 占這類富鐵礦資源總量的一半以上, 煉鐵用富礦約占30 %, 而煉鋼用富鐵礦則僅占不足10 %。

 

  根據與成礦有關的侵入體的巖性組合及其所反映的區域地質背景和礦化元素組合, 可將矽卡巖型富鐵礦礦床大致分為以下3 類。

 

  2 .5 .1  與中性和基性侵入巖有關的富鐵礦礦床這類富鐵礦床主要分布在華北克拉通內隆起區邊緣的坳陷帶, 以邯邢式鐵礦床為代表, 如山東萊蕪張家洼、淄博金嶺、濟南及河北沙河的白澗鐵礦等。

 

  在華北克拉通, 與成礦有關的巖體主要是燕山期閃長巖和二長巖, 個別礦區為輝長巖(山東濟南)。

 

  礦體一般呈似層狀、透鏡狀產于侵入體與中奧陶統大理巖、白云質大理巖接觸帶。近礦巖體的鈉質交代作用十分強烈, 主要是鈉長石化, 次為方柱石化。

 

  與礦體伴生的矽卡巖屬于鈣矽卡巖與鎂矽卡巖之間的過渡類型———鈣鎂質矽卡巖(趙一鳴等, 1990)。

 

  礦石的金屬礦物以磁鐵礦為主, 次為假象赤鐵礦和黃鐵礦。伴生金屬元素一般較單一, 主要是鈷, 部分礦區(如山東金嶺)有銅、金, 個別與基性侵入巖有關的礦床還伴有鎳、鉑等。

 

  現以近幾年新探明的河北沙河白澗鐵礦為例作重點介紹。該礦床基本上能代表邯邢式鐵礦的主要地質特征。

 

  白澗鐵礦地處太行山東麓中段, 河北省沙河市白澗村, 東北距邯鄲市25 km 。1977 ～ 1982 年, 河北省地質礦產局第十一地質隊對該礦區進行過普查評價工作, 認為其是一中型鐵礦床。2006 ～ 2010 年, 該隊在分析低緩磁異常和控礦構造的基礎上, 對該礦區進行了詳查, 取得了深部隱伏找礦的較大突破, 證實其為一大型隱伏的矽卡巖型富鐵礦礦床, 提交了鐵礦資源儲量11 171.67 萬噸, 伴生鈷金屬量17 186.41噸, 另有石膏礦礦石605.42 萬噸(河北省地質礦產局第十一地質大隊, 2010)。

 

  該礦區廣為第四系所覆蓋。根據鉆孔揭露, 礦區內地層由老到新為:

 

  中奧陶統馬家溝組(O2m) 巖性為中-厚層灰巖、白云巖, 因受巖體烘烤, 大多變質為結晶灰巖和白云質大理巖, 部分鉆孔見有石膏和石鹽假晶夾層,厚度大于75 m ;中奧陶統磁縣組(O2c) 巖性為結晶灰巖和白云質大理巖, 夾多層石膏-硬石膏, 厚度為472 m ;中奧陶統峰峰組(O2 f) 巖性為灰巖、白云質灰巖和白云巖, 厚度為104 m ;石炭系—二疊系煤系地層(C3-P1) 主要由砂巖、頁巖、砂質頁巖夾灰巖和2 ～ 5 層煤層組成, 厚度大于207 m 。

 

  上述地層中, 馬家溝組和磁縣組結晶灰巖、白云質大理巖和白云石大理巖是該礦區內重要的控礦地層圍巖, 鐵礦體均受其控制。

 

  在構造上, 該礦區位于華北克拉通的中部, 山西斷隆東緣的太行拱斷和武安凹斷束內。NE 向構造由一系列褶皺和斷層組成, 控制了區內中性侵入巖的侵位和有關礦床的產出。在礦區范圍內, 褶皺為NNW 345°方向的中關-白澗背斜構造, 向東逐漸傾伏, 全長逾8 km , 對鐵礦的賦存具有重要意義。區域上規模較大的鐵礦, 如西郝莊、中關、白澗、王窯、綦村、西石門等, 總體上沿NE 向呈串珠狀展布, 與巖漿巖帶的方向一致。白澗鐵礦實質上是中關大型鐵礦向南的延伸部分, 但其埋藏深度比中關鐵礦要大。

 

  礦區內主體巖漿巖分布在地表600 m 以下, 是埋藏較深的隱伏巖體, 呈規模較大的巖株狀產出。

 

  其巖石類型為閃長巖、閃長玢巖和二長巖。巖石具細粒-中粒結構, 礦物成分主要有斜長石、角閃石, 次為鉀長石, 副礦物是磁鐵礦、榍石和磷灰石。其中的閃長巖是白澗礦區最主要的侵入巖, 與成礦關系最密切。使用MC-ICP-MS 方法測得了礦區內閃長巖的鋯石U-Pb 年齡, 為(121.9 ±0.7)Ma , 屬燕山晚期產物(河北省地質礦產局第十一地質大隊, 2010)。

 

  礦體一般呈似層狀、透鏡狀、囊狀產于閃長巖與白云質大理巖接觸帶及其附近(圖6)。礦區內共圈出28 個礦體。根       據礦體賦存空間的不同, 可分為3類:① 直接產于巖體與白云質大理巖接觸帶內的礦體, 其形態嚴格受巖體接觸面的控制, 總體呈波狀彎曲的似層狀, 是礦區內最主要的礦體;② 產于接觸帶附近中奧陶統白云質大理巖層間裂隙中的礦體;③ 產于巖體中大理巖捕虜體內的礦體, 這類礦體數量少, 規模亦小。

 

  礦區內最大的礦體南北長1500 m , 東西最大寬度可達2000 m , 但厚度變化較大, 最大厚度為131.74 m , 平均為21.29 m 。其資源量占礦區資源量的一半以上。

 

  礦石的主要金屬礦物為磁鐵礦, 有少量赤鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦等;脈石礦物主要有透輝石、透閃石、蛇紋石、金云母、白云石、方解石, 次為陽起石、綠泥石和石英等。磁鐵礦交代矽卡巖礦物的現象常見。

 

  礦石構造主為致密塊狀, 次有浸染狀、斑雜狀、條帶狀和角礫狀等。

 

  全礦區鐵礦石的平均w(TFe)為47.56 %。其中, 富礦石資源量達6059.9 萬噸, 屬大型。富礦石的平均w(TFe)為54.24 %, 但由于礦石中硫含量偏高(平均為1.31 %), 因此屬于需選富礦。另外, 礦石的w(Co)平均為0.217 %, 可綜合利用。

 

  近礦交代巖主要有鈉長巖(或鈉長石化閃長巖)和矽卡巖2 種。鈉長巖或鈉長石化閃長巖是礦體旁側內接觸帶閃長巖中最常見的交代巖, 由于強烈的鈉長石化, 巖石的顏色多變為白色、灰白色;其礦物成分以鈉長石為主, 次為陽起石;鈉長石多呈細粒狀交代閃長巖中的斜長石和鉀長石, 陽起石交代了原巖中的角閃石, 副礦物磁鐵礦基本消失。礦區內的矽卡巖一般與礦體緊密伴生, 可分為內矽卡巖和外矽卡巖2 類, 礦化主要疊加于外矽卡巖之上。內矽卡巖由交代閃長巖而成, 為透輝石-方柱石矽卡巖;外矽卡巖則是交代外接觸帶白云質大理巖的產物,按其礦物組合的不同, 又可分為透輝石矽卡巖、透閃石-陽起石矽卡巖、金云母矽卡巖和蛇紋石矽卡巖等。

 

  關于邯邢式鐵礦的控礦條件和找礦標志, 可概括為以下幾點:

 

  (1)中奧陶統含膏(鹽)層的灰巖、白云質灰巖是對成礦有利的地層圍巖;(2)燕山期閃長巖、二長巖是鐵礦的成礦巖漿巖;(3)華北克拉通斷隆邊緣的凹斷束NE 向斷裂構造系是控制中性侵入巖和有關鐵礦床的重要構造條件;(4)接觸帶矽卡巖和鈉長石交代巖是重要的找礦標志之一;(5)礦床生成的時代為燕山期。

 

  2 .5 .2  與中-酸性侵入巖有關的富鐵礦礦床這類鐵礦床主要分布在克拉通邊緣坳陷帶長江中下游地區的鄂東南一帶, 稱之為大冶式鐵礦。該地區與成礦有關的侵入體為燕山期閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖和二長花崗巖等雜巖體。礦化圍巖為三疊系灰巖和含白云質灰巖。金屬礦化組合是Fe-Cu-Co-Au 。伴生的矽卡巖主要為鈣矽卡巖。富鐵礦類型大多屬需選富礦, 部分礦區為煉鐵用富礦。

 

  現以著名的大冶鐵山礦區為例作一簡要介紹。

 

  筆者曾于1962 ～ 1964 年及1980 年對該礦床作過較詳細的研究, 首次提出了內接觸帶閃長巖類中的鈉長石化是該類鐵礦床的重要找礦標志。

 

  在鄂東南地區, 沿NNE-SSW 方向等距分布著燕山期的鄂城、鐵山、金山店和靈鄉等4 個巖體。在靈鄉巖體的東南側還有殷祖和陽新2 個較大的侵入體產出。前4 個巖體主要與鐵礦有關, 而陽新巖體則主要與銅(鐵、金)有關。它們的巖性依次是:花崗巖、石英閃長巖、閃長巖、閃長玢巖和花崗閃長巖。

 

  其中的鐵山巖體, 其邊緣為石英閃長巖和黑云母閃長巖, 向巖體中心依次變為正長閃長巖和花崗閃長巖。

 

  礦區內出露的地層主要是中-下三疊統灰巖、白云質灰巖夾泥質灰巖和頁巖。近巖體接觸帶因受接觸變質作用的影響, 上述圍巖變質成為大理巖、白云質大理巖, 部分變為條帶狀石榴子石透輝石大理巖。

 

  與成礦有關的構造是NWW 向的擠壓構造帶,褶皺和斷裂發育。鐵山巖體就是沿著鐵山背斜北翼斷裂帶侵入的。成礦前斷裂與接觸構造的復合部位, 對鐵礦體的形成起著控制作用。

 

  在該區域內, 已知有大(中)型富鐵礦礦床5 處,即程潮、大廣山、鐵山、金山店和靈鄉。其中, 程潮和大廣山鐵礦產于鄂城巖體的西南接觸帶, 鐵山礦區產于鐵山巖體的南接觸帶, 金山店鐵礦產于金山店巖體的南接觸帶, 靈鄉鐵礦產于靈鄉巖體的南接觸帶。

 

  鐵山礦床由6 個大礦體組成, 自東向西依次為尖山、獅子山、象鼻山、尖林山、龍洞和鐵門坎, 均產于蝕變石英閃長巖、黑云母輝石閃長巖與大理巖的接觸帶, 連綿全長5000 m 。礦體形態變化較大, 大多為透鏡狀(圖7), 局部為囊狀, 后者是交代閃長巖中大理巖捕虜體的產物。礦體沿傾斜長度為100 ～ 450m 不等, 厚10 ～ 80 m , 局部可達180 m 。

 

  鐵礦石的金屬礦物主要為磁鐵礦(圖2g), 次為赤鐵礦、假象赤鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦, 有少量斑銅礦、輝銅礦、閃鋅礦、白鐵礦, 在氧化帶還有水針鐵礦、孔雀石、銅藍、赤銅礦等;脈石礦物主要為綠色云母(含鐵金云母)、透輝石(圖2g)、方解石、鐵白云石和石英, 局部有綠泥石、陽起石等。

 

  礦石以致密塊狀構造為主, 其次為浸染狀和花斑狀,局部見角礫狀、條帶狀和多孔狀構造。磁鐵礦交代矽卡巖和大理巖以及金屬硫化物交代磁鐵礦的現象十分普遍, 形成了許多交代結構和構造。

 

  礦石化學成分的特點是富鐵高硫, 并伴生Cu 、Co 等有益元素, 可供綜合利用。鐵礦石的平均w(TFe)為53.77 %, w(Cu)為0.5 %～ 0.7 %, Co 則以類質同象的形式賦存于黃鐵礦中。

 

  鐵山礦區內, 礦體附近的閃長巖類和碳酸鹽圍巖均遭到強烈的接觸交代作用和熱液蝕變作用, 形成了各類矽卡巖、堿質交代巖和熱液蝕變巖。矽卡巖和堿質交代巖是接觸交代作用早期的產物, 其形成時間早于礦化;在空間上, 它們常具明顯的分帶(圖7), 自石英閃長巖向大理巖方向, 分帶的次序是:

 

  (1)新鮮的石英閃長巖:未蝕變的石英閃長巖為灰色, 中-細粒結構;礦物成分為奧長石、角閃石、條紋長石、石英和少量副礦物榍石、磁鐵礦和磷灰石。

 

  (2)鈉長石化閃長巖及鈉長石交代巖:石英閃長巖遭到鈉長石化后, 巖石的顏色、結構構造、礦物成分和巖石化學成分等發生了重大變化。大部分變為淺灰色至灰白色, 常略帶淺粉紅色;結構構造上的變化也很明顯, 原巖的粒狀結構漸趨模糊, 當交代作用較強時, 變為十分致密的巖石;礦物的輪廓、外表已難以分辨。

 

  在鈉交代過程中, 礦物成分的變化很有規律, 具體表現是:鈉長石中鈣長石分子逐漸減少, 鈉長石分子相應增多, 從奧長石(21 %～ 31 %An)-奧鈉長石(13 %～ 15 %An), 變為鈉長石(2 %～ 4 %An);角閃石全部被透輝石交代;磁鐵礦消失;巖石最后變為鈉長石交代巖。

 

  石英閃長巖的w(Na2O)一般為5 %左右,w(Fe2O3 +FeO)通常為5.11 %～ 5.43 %;強鈉化閃長巖的w(Na2O)可高達7.36 % ～ 8.25 %, 而w(Fe2O3 +FeO)則降低為2.22 %～ 2.37 %。鈉化過程中所減少的鐵, 加入到了接觸帶磁鐵礦體的系列內(趙一鳴等, 1983)。

 

  鈉長石化石英閃長巖的寬度可達10 余m 至300 余m 。因此, 鈉長石化是該類矽卡巖鐵礦床的重要標志之一。

 

  (3)石榴子石-透輝石-方柱石矽卡巖:這類矽卡巖分布較廣, 主要見于尖山、鐵門坎和龍洞等礦段的內接觸帶蝕變閃長巖中, 常呈脈狀或網脈狀產出。

 

  方柱石與透輝石或石榴子石緊密共生(圖2f), 有時還含一定量的綠簾石。當交代作用強烈時, 網脈連成一片, 形成塊狀矽卡巖。該矽卡巖帶的寬度可達數米至100 余m 。

 

  (4)透輝石矽卡巖:這是礦區內重要的矽卡巖之一, 屬外矽卡巖, 主要分布于獅子山、尖山、龍洞等礦段, 并常被磁鐵礦礦體所交代。巖石主要由透輝石(Di63.5～ 95.0 Hd4.5～ 35.1Jo0.5～ 3 .1)組成, 含有少量石榴子石、方解石、陽起石和含鐵金云母。該帶寬數米至10 余m , 有的礦段可能缺失。

 

  (5)含銅磁鐵礦礦體:是矽卡巖形成后高溫熱液階段的充填交代產物, 主要交代透輝石矽卡巖或大理巖。礦石主要由塊狀磁鐵礦組成, 伴有黃鐵礦、黃銅礦等硫化物和菱鐵礦;常見的脈石礦物有透輝石、含鐵金云母、陽起石、方解石、石英等。礦體與大理巖界線截然, 這與國內幾乎所有的矽卡巖型鐵礦所見略同。

 

  (6)大理巖帶。

 

  關于成巖成礦時代, 謝桂青等(2008)和毛景文等(2012)確定鐵山巖體石英閃長巖鋯石LA-ICP-MS年齡為(142 ±3)Ma , 鐵礦體中與磁鐵礦密切共生的金云母的40Ar/39Ar年齡為(140.9 ±1.2)Ma , 說明巖體和鐵礦床均形成于早白堊世早期。

 

  至于鐵山鐵礦床的成因, 大多數學者都認為屬矽卡巖型。石準立等(1981)根據象鼻山礦段發育有多孔狀磁鐵礦礦石等特點, 提出了礦漿成礦的看法。

 

  蔡本俊(1980)認為長江中下游鐵(銅)礦床的富集,與閃長巖類巖漿作用于三疊系地層中的蒸發巖有關, 這一看法可能有利于解釋在廣泛發育的鈉長石化過程中Na 和Cl 的來源問題。

 

  2 .5 .3  與酸性花崗巖類有關的矽卡巖型富鐵礦礦床這類鐵礦床主要分布于閩南-粵東和海南, 包括廣東大頂、鐵山嶂, 福建潘田、陽山和海南田獨。除廣東大頂鐵礦為大型外, 其余均為中型。其中, 海南田獨鐵礦的礦石屬煉鋼用富礦, 其平均w(TFe)高達63 %。

 

  2 .6  熱液型富鐵礦礦床

 

  這類富鐵礦包括高-中溫熱液型磁鐵礦礦床和中-低溫熱液型菱鐵礦(赤鐵礦)礦床2 個亞類。

 

  在成因上, 高-中溫熱液型磁鐵礦礦床大多與同一地區同一成礦時期的矽卡巖型鐵礦有著內在的時空聯系, 共同構成一個成礦系列, 并且其礦石品位較富。而中-低溫熱液型菱鐵礦(赤鐵礦)礦床主要受區域性斷裂的控制, 與有關侵入巖和矽卡巖型鐵礦床的時空關系不明顯, 如山東淄博的文登、店子菱鐵礦礦床和云南康滇地軸南端的魯奎山、大六龍和他達等菱鐵礦(赤鐵礦)礦床。現以四川冕寧瀘沽鐵礦床為例, 說明該類富鐵礦的地質特征。

 

  瀘沽鐵礦床包括大頂山和鐵礦山2 個礦區(段)。前者為煉鐵用富礦, 后者屬煉鋼用富礦, 兩者均為中型。筆者曾于1965 ～ 1966 年參加過瀘沽地區富鐵礦科研會戰, 取得了較多的第一手資料。

 

  該鐵礦床位于四川冕寧縣瀘沽鎮東南約10 km處, 屬高(中)溫熱液充填交代型富鐵礦礦床。原四川省地質局109 地質隊于1968 年完成了對該礦床的勘探, 獲得資源儲量為:大頂山1557.8 萬噸, 鐵礦山770.5 萬噸(姚培慧等, 1993)。

 

  在大地構造上, 該礦床處于川滇南北向構造帶(即康滇地軸)中段安寧河斷裂帶的東側。這組構造由一系列南北向斷裂組成, 寬10 ～ 20 km , 延長50 ～60 km , 其活動具有長期性、間歇性和繼承性, 控制著該區的多期巖漿活動。

 

  區內出露的地層主要為中元古界會理群(原稱登相營群)淺變質巖系, 巖性為千枚巖、石英巖、變質雜砂巖和含藻鈣質白云巖等, 構成NE 走向、SE 傾向的單斜層, 屬瀘沽復背斜的一翼, 是該礦區的主要控礦圍巖。

 

  瀘沽花崗巖是該區最重要的成礦侵入巖, 出露面積約180 km2 , 呈巖株狀侵位于瀘沽復背斜軸部褶曲帶。該巖體的侵入時代為晉寧-澄江期(652 ～ 668Ma , 據劉儼然等, 1985)。圍繞該巖體外接觸帶的中元古界會理群有利構造和巖性地段, 分布有鐵礦山(熱液充填交代型鐵礦體)、大頂山(熱液交代型鐵礦床)、拉克(矽卡巖型鐵礦床)、朝王坪(熱液交代型鐵礦床)、鹽井溝(矽卡巖型錫礦床)、猴子崖(矽卡巖型錫礦床)等矽卡巖型和熱液型鐵(錫)礦床。它們共同構成了一個與晉寧-澄江期花崗巖有成因關系的鐵、錫礦床成礦系列。

 

  2 .6 .1  大頂山礦區(段)

 

  礦體呈似層狀賦存于花崗巖體外接觸帶白云質大理巖以及上下部變質石英砂巖的接觸面, 主要交代白云質大理巖。在剖面上, 礦體雖呈似層狀, 但實際上是連續的不規則透鏡狀, 與大理巖的接觸邊緣極不規則, 主要受幾組構造裂隙的控制。礦體長300 ～ 800 m , 厚5 ～ 15 m , 延深300 ～ 800 m 。

 

  礦石礦物以磁鐵礦為主, 含少量假象赤鐵礦、黃鐵礦和黃銅礦;脈石礦物為方解石、白云石和蛇紋石。圍巖蝕變主要為蛇紋石化、綠泥石化和透閃石化, 局部有透輝石化。礦石的w(TFe)平均為54 %左右。在成因上應屬高-中溫熱液交代礦床。

 

  2 .6 .2  鐵礦山礦區(段)

 

  礦體也產于花崗巖外接觸帶變質石英砂巖和白云質大理巖的斷裂構造接觸面, 主要充填交代變質石英砂巖。礦體總的走向為NE 40 ～ 50°, 傾向SE ,傾角32 ～ 40°。礦體呈似層狀, 長100 ～ 800 m , 厚4～ 38 m , 延深50 ～ 600 m ;近花崗巖接觸帶處礦體厚度較大(最大38.42 m), 遠離接觸帶則逐漸變小, 直至尖滅。

 

  礦石礦物以假象赤鐵礦為主, 次為磁鐵礦;脈石礦物為少量石英、綠泥石、黑云母、絹云母等。礦石為致密塊狀, 鋼灰色;w(TFe)平均為60 %左右, 最高可達70.35 %, 大多屬煉鋼用富礦, 可能是國內最富的鐵礦石之一。在成因上, 鐵礦山礦床屬于高-中溫熱液充填交代礦床, 成礦后又遭受風化淋濾作用,導致原先的磁鐵礦變為假象赤鐵礦。

 

  3  富鐵礦礦床的找礦潛力

 

  雖然中國已知富鐵礦的資源儲量不多, 但還有一定潛力, 仍應努力去尋找。在上述6 個主要富鐵礦類型中, 比較有潛力的是矽卡巖型和海相火山巖型。

 

  3 .1  矽卡巖型富鐵礦仍是中國最重要的找礦重點這是因為此類鐵礦品位相對較高, 分布最廣, 在中國的20 個省(自治區)都有分布。一些大-中型礦床的深部和外圍以及周邊地區應注意進一步尋找。

 

  由于中國過去勘查的深度較淺, 大多在500 m以上, 平均勘查深度只有392 m , 因此, 深部潛力還較大(中國地質調查局, 2008)。近幾年來, 對湖北大冶鐵山鐵礦深部的磁異常進行了驗證, 其結果是, 新增富鐵礦資源儲量2064 萬噸;河北白澗大型富鐵礦礦床的發現和探明, 也是很好的例子。

 

  另外, 在西藏岡底斯成礦帶的措勤縣, 江西省地質礦產局地質調查院探明了尼雄矽卡巖富鐵礦田,估算其鐵礦資源儲量為1 億多噸, 礦石平均w(TFe)達53.28 %(中國地質調查局, 2008)。該礦床的礦體產于石炭系—二疊系碳酸鹽巖與花崗閃長巖、二長花崗巖接觸帶的矽卡巖中。花崗閃長巖和二長花崗巖的LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡為112.6 Ma 和113.6 Ma ;與磁鐵礦共生的金云母的40Ar/39Ar年齡為112.3 Ma , 指示成礦作用與燕山晚期的中-酸性巖漿活動有關(于玉帥等, 2012)。

 

  3 .2  海相火山巖型富鐵礦在新疆西天山地區找礦潛力較大據董連慧等(2011)和張作衡等(2012)的報道,近幾年, 新疆西天山阿吾拉勒鐵礦帶的鐵礦勘查工作取得重大進展, 相繼發現和勘查了查崗諾爾、備戰、智博、敦德、松湖、霧嶺及尼新塔格-阿克薩依等大(中)型海相火山巖型鐵礦床, 探獲大量富鐵礦資源, 已累計探獲富鐵礦資源儲量4.17 億噸, 礦石的平均w(TFe)大于50 %。礦帶內的侵入巖有閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖等。礦體呈透鏡狀、似層狀、脈狀, 主要產于侵入巖接觸帶或其附近的石炭系安山巖、英安巖、玄武安山巖、安山質晶屑凝灰巖夾灰巖、大理巖和鈣質粉砂巖中。但有的礦區內, 侵入巖不發育。

 

  礦石的金屬礦物主要為磁鐵礦, 伴有赤鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦等;脈石礦物有石榴子石、透輝石、陽起石、綠簾石、綠泥石、方解石、石英等。圍巖蝕變較明顯, 有矽卡巖化、鉀長石化、鈉長石化、綠泥石化、碳酸鹽化和硅化等。

 

  關于西天山阿吾拉勒鐵礦帶內鐵礦床的成因,總的大類屬海相火山巖型似無分歧, 但對其具體亞類的認識則五花八門, 如類矽卡巖型(張作衡等,2012)、矽卡巖型(段士剛等, 2012)、火山巖漿-熱液型(王志華等, 2012)、火山噴溢-熱液復合型(張振亮等, 2012)、礦漿型(蔣宗勝等, 2012)等等。此外, 絕大多數學者對式可布臺鐵礦床屬于海相火山沉積型礦床, 意見較為一致。

 

  目前, 該成礦帶內的勘查工作還在繼續進行, 相信將會有更多的富鐵礦礦床被發現和探明。

 

  3 .3  青藏鐵路沿線的唐古拉山口一帶和高喜馬拉雅山區的富鐵礦找礦值得重視據萬子益(1986)和趙一鳴等(2005)的資料, 在青藏鐵路沿線唐古拉山口附近和昌都地區, 有一些熱液型或沉積熱液改造型富鐵礦礦床產出, 如安多當曲和昌都卡貢鐵礦等。礦床產出地層分別為侏羅系砂頁巖、灰巖和石炭系千枚巖、板巖等。礦石礦物有菱鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦等, w(TFe)相對較高, 可達39 %～ 61.64 %。

 

  另外, 在西藏南部高喜馬拉雅山區有一條規模巨大的元古宙變質巖帶, 已在亞東縣下司馬發現有鞍山式沉積變質鐵礦(BIF), 目估礦石的w(TFe)為25 %～ 60 %(萬子益, 1986)。考慮到印度境內已有不少規模較大的鞍山式沉積變質鐵礦(BIF)產出, 且鐵品位較富, 因此, 高喜馬拉雅山區的前寒武紀變質巖帶是一個尋找這類富鐵礦的潛在遠景區。

 

  4  結 論

 

  (1)中國已探明的鐵礦資源儲量相對較多, 達840 多億噸, 但有相當部分因選冶或埋藏過深等原因而暫不能被利用。礦石以貧礦為主, 富鐵礦只有極少數, 約占全國已探明總資源儲量的4 .6 %, 其中可直接入爐的煉鋼用富礦和煉鐵用富礦則更少, 分別占0.51 %和1.76 %(合計為2.27 %)。

 

  (2)中國已知富鐵礦成因類型有6 種:沉積變質貧鐵礦(BIF)中的熱液改造型, 沉積變質貧鐵礦(BIF)中的風化淋濾型, 陸相火山-侵入巖型, 海相火山(-侵入)巖型, 矽卡巖型, 熱液型。其中, 矽卡巖型富鐵礦礦床最為重要, 不但數量較多, 分布較廣, 而且其已探明的資源儲量約占全部富鐵礦的60 %左右;其次是海相火山(-侵入)巖型富鐵礦礦床和沉積變質貧鐵礦(BIF)中的熱液改造型富鐵礦礦床。

 

  (3)已知富鐵礦生成的地質時代主要為燕山期, 包括東部地區幾乎所有的矽卡巖型、陸相火山巖型和熱液型富鐵礦礦床;次為元古代(遼寧弓長嶺二礦區、內蒙古白云鄂博、海南石碌、四川瀘沽和云南大紅山等)、海西期(主要是天山成礦帶的海相火山巖型)和印支期(青海尕林格)。富鐵礦礦床的分布相對較分散, 散布于中國的26 個省(自治區), 但其中的鄂東南地區和新疆天山地區則相對集中。富鐵礦產出的構造背景比較廣泛, 包括華北克拉通區斷陷過渡帶、克拉通邊緣斷皺帶(板塊碰撞帶)、優地槽褶皺帶、裂陷帶和斷坳帶等。

 

  (4)矽卡巖型和海相火山(-侵入)巖型富鐵礦礦

 

  床尚有一定的找礦潛力;青藏鐵路沿線的唐古拉山口一帶和高喜馬拉雅山區的富鐵礦找礦也值得重視。

 

  (5)鑒于較嚴峻的鐵礦資源形勢, 為滿足鋼鐵工業發展的需求, 首先應充分利用已有的貧鐵礦資源, 走“人造富礦” 之路;同時, 要繼續努力尋找埋藏相對較淺和易選的貧鐵礦及各類富鐵礦, 不能放松。另外, 從戰略角度看, 長期從國外進口富鐵礦石已別無選擇。