北山内蒙古地区铁矿成矿特征及其找矿前景.pdf

“ “ 年 月 ） 摘要北山地区是中国一个重要的成矿区， 内蒙古西部是该成矿区的一部分， 其中矿产资源丰富。目前已发 现的矿种中， 以铁矿规模最大、 类型最复杂、 矿点最多， 但由于地表条件较差， 其工作程度均较低。作者对该区铁矿 资源的成矿规律、 潜力评价等方面开展了大量工作， 首次将该区铁矿床划分为7大类型， 并对每类铁矿床的成矿特 征、 成矿环境等进行了较详细的研究。从地质历史发展角度， 对各个时期铁矿床的形成背景、 成矿条件等做了深入 分析， 指出了北山内蒙古地区铁矿的找矿方向， 这对该区今后找矿工作具有指导意义。 关键词地质学； 铁矿类型； 成矿特征； 找矿前景； 北山地区； 内蒙古 中图分类号2 7 6 A B C D 1 EF B C 5 A B D G 0 -H A G I B C DJ0 - G I B C D G 0 - G D S T B A X 5 6 . ’ “ , ’ 0 O AY A * P I QV 3 6 7 2 9 I 9 - 4K 9 . ; 5 - ; 5 7 * Q H - . 9 4 1； * N 7 FE 7 2 9 I 9 - 4R 9 . 8 9 S 7 * T 9 . S - F - ; 5 7 7 4 3 - L 2 4 9 3 - 2 3 7 6 7 6 7 2 9 I 9 - 4W - ’7 9 X - 7 * B 7 - ; 5 7 3 7 . 9 4 1 矿床地质 “ “ 年 从早古生代开始， 本区在前震旦纪统一的古陆 壳基础上发生裂解， 特别是在牛圈子洗肠井一带 发生拉张， 其北部构成哈萨克斯坦板块的一部分， 南 部构成塔里木华北板块的一部分 （杨合群等， “ “ ） 。泥盆纪开始， 哈萨克斯坦板块和塔里木华 北板块又发生碰撞、 造山， 再次构成统一大陆。 从早石炭世开始， 北山统一大陆在数处发生强 烈裂解扩张形成火山岩发育的裂谷带， 在北部形成 了石炭纪双峰式火山岩发育的红石山路井陆内裂 谷带， 在南部形成了石炭纪二叠纪火山岩发育的白 山堂陆内裂谷带 （杨合群等， “ “ ） ， 同时沿不同构造 单元接触带出现碰撞造山作用。到二叠纪末， 北山 地区再次形成了统一的大陆 （左国超， “ “ ； 何世平 等， “ “ ； “ “ 7 8 0 - 5 8 4 , 1 1 0 , 5 7 , 3 7 A B 4 7 0 4 ；C 0 D B 4 5 5 , 3 4 - , 2 2 , 7 0 4 5 4 5 7 1 0；E B ; ; 1 ;F 1 G 0 D B 4 5 5 , 3H 4 , 5 8 4 1 9 4 7 , 1 ；F 1 G 0 L 4 M N 1 , ; 0 1 B 5H 4 , 5 8 4 1 9 4 7 , 1 ；O 7 0 9 0 , 4 7 04 3 , P 1 2 3 4 , 3 2 4 P 4 1 ;F 1 G 0 L 4 N 1 , ; 0 1 B 5H 4 , 5 8 4 1 9 4 7 , 1 ；’ , ; 0 1 B 5H 4 , 5 8 4 1 9 4 7 , 1 ； , 4 - 4 , 7 0；/ 4 1 , 1 , 7 0；*O 1 1 0N 1 ； “F 1 3 4 7 , 1 4 5 0 , 4 2 B 9 N 0 1 ; 1 0N 2 1 3 6； 4 B 2 7； C 3 1 ; 1 9 , 7 甘肃省地质局. * .中华人民共和国区域地质测量报告， R “ “ “ “ “黑鹰山幅 （矿产部分）.内部资料. * 第 卷第’期孟贵祥等北山内蒙古地区铁矿成矿特征及其找矿前景 一般长数米至百余米， 厚数米至数十米， 延伸大于 “ “。矿体形态多为透镜状、 扁豆状、 囊状等。其 原始形态与上、 下盘围岩产状一致或呈过渡关系， 根 据矿石成分、 产出特征及围岩岩性等因素， 矿体可分 成大类型。 （）块状铁矿体。以号矿段矿体最有代表 性， 矿体产于中酸性火山岩内， 上盘多为英安岩类， 下盘以发育流纹岩类为特征， 其形态以似层状和透 镜状为主 （图） ， 矿体和上下盘围岩基本为整合关 系， 矿体中的脉石主要为安山质含铁凝灰岩， 多呈透 镜体状产出， 厚数厘米到数米。矿石中铁矿物为磁 赤铁矿、 假象赤铁矿及磁铁矿； 脉石矿物以石英最 多， 其次是斜长石、 绿泥石等。矿石中普遍分布有黄 铁矿、 石英细脉， 磁铁矿常有交代假象赤铁矿特征。 根据西北地质勘查局五队“对号矿体的勘探工作， 构成块状铁矿体矿石的主要化学成分 〔（凝灰岩型铁矿体。在黑鹰山铁矿床中 分布最广， 矿体的上盘大部分为赤铁矿化碧玉岩， 下 盘为流纹质凝灰岩。矿体总体呈似层状、 云团状产 出， 而且与下伏火山岩常呈过渡关系， 它们多分布于 块状铁矿体的外围， 但也常常构成独立矿体。铁矿 物主要是微细粒假象赤铁矿， 磁赤铁矿， 呈不规则云 团状散布在凝灰岩及硅质岩中， 矿石中常有晚期磁 铁矿细脉和浸染状黄铁矿分布， 这类矿石的品位普 遍低于块状矿石，（’ ） , “ “ . - , 0 .， （’ ）“ , “ . / , .， （1 2 ） 较高， 一般在 “ . * .， （3 4 ）0 , . - , / / . （杨敏之， “ “ ） 。 此外， 在上述种矿体形成后， 由于受海西期花 岗岩类侵入的影响， 在白山组碳酸盐岩透镜体附近 形成矽卡岩型铁矿体， 矽卡岩主要由石榴子石、 透辉 石等矿物组成， 矿石中硫化物含量明显高于前类， 有时还发育铜等矿化， 6 “ , .，6 A“ , “ “ 0 .， 2“ , “ “ * .， 矿石中磁铁矿明显占优势。另外， 在 流纹质火山岩系中有时还发育有钾长石石英磁铁 矿脉、 石英磁铁矿脉、 石英磷灰石磁铁矿脉， 这些 脉状矿体常穿入到块状矿体和硅质凝灰岩型矿体 中， 但其数量大大低于前类矿体。 围岩蚀变普遍发育， 但不同类型的矿体 （石） 有 所不同。块状矿体的围岩蚀变主要是绿泥石化、 硅 化、 磷灰石化及黄铁矿化。硅质凝灰岩型矿体最发 育的围岩蚀变是硅化、 碳酸盐化及绿帘石化， 有时也 发育黄铁矿化。矽卡岩型矿体较突出的是次闪石 化、 硫化物化。脉状矿体的围岩蚀变带虽不宽， 但随 围岩而异， 其类型也较多。 蚀变作用是寻找隐伏矿 图黑鹰山铁矿床号矿段地质剖面图 （据杨敏之修编， “ “ ） 粗面英安岩；磁铁矿赤铁矿矿体；蚀变流纹岩；0斜长流纹岩；钠长流纹岩；*粗面安山岩；/硅质岩；-流纹岩 ’ 2 9 B C A 4 A 9 2 D 7 4 D E A F F F D G 2 A 7 HA I A B J 4 A D KA IL 2 M 2 9 F N 7 2 E A O H A F 2 G （ A O 2 I 2 O7 I G EP 7 9， “ “ ） 5 E 7 D N M O 7 D 2 G ；8 7 9 G 2 G N 7 G 2 G A E J A O M；3 4 G E O E N M A 4 2 G ；0H 4 7 9 2 A D 4 7 F E N M A 4 2 G ；3 4 J 2 G E N M A 4 2 G ；*5 E 7 D N M 7 O F 2 G ；/1 2 4 2 D A F E A D K；-Q N M A 4 2 G “西北地质勘查局五队B B内蒙古自治区额古自治区额济纳旗黑鹰山铁矿区矿段矿床地质勘探报告B内部资料B “- 矿床地质 “ “ 年 体的重要标志之一。 对该矿床的普查、 勘探及成因研究已进行了数 十年， 但对其成因仍存在争议。笔者认为， 在矿床成 因探讨中， 矿体的产状及与围岩的关系乃是其形成 过程的最真实写照。 黑鹰山矿床具有如下特征 类矿体具明显 的层控特征， 即矿体仅产出在白山组上段的中酸性 火山岩系中。“铁矿体在火山岩中主要呈层状、 透 镜状产出， 产状和火山岩地层产状一致， 而且硅质凝 灰岩型铁矿体与下伏安山质含铁凝灰岩常呈渐变过 渡关系。矿体上部的凝灰岩中有不连续的赤铁 碧玉岩分布， 在这些呈层状产出的碧玉岩中有蠕虫 状、 小透镜状产出的赤铁矿， 这是海底火山活动中含 铁质矿浆喷溢的一个较明显特征。在硅质凝灰 岩型矿体中， 层纹状“条带状构造发育， 其中铁矿物 的分布与凝灰岩的层理一致， 而且可见凝灰岩与铁 矿物集合体呈互层关系。矿石成分较简单， 主要 由假象赤铁矿、 磁铁矿及石英、 髓石等组成。 以上特征表明， 铁的成矿作用实际上是海底火 山活动的一个重要组成部分， 即在火山喷溢和喷发 过程的间歇期， 深部富铁矿浆沿其火山物质活动通 道喷流上涌， 与其前后喷溢、 喷发到海底的火山岩共 同组成了这个时期的海底产物。 古生代晚期， 伴随区内地壳褶皱隆起的大规模 发生， 岩浆侵入活动也在该区强烈发育起来， 在黑鹰 山铁矿带南侧形成广泛的花岗岩、 闪长岩、 花岗斑 岩、 辉绿岩等岩基、 岩株和岩脉。在构造“岩浆活动 过程中使其附近早已沉积形成的铁矿体受到不同程 度的改造， 主要体现在如下方面矿体的形态复 杂， 矿层中晚期断裂很发育， 不仅矿体的产状发生了 变化， 同时层状及透镜状矿体也常发生错位或丢失。 “矿体中常常叠加有脉状及不规则的磁铁矿体， 黄 铁矿不仅呈脉状穿切层状、 透镜状铁矿体， 同时还常 呈浸染状、 不规则团块状分布在铁矿体中。此外， 花 岗质岩浆活动带来的热能和铁质也使原来的矿层加 富， 还将沉积形成的赤铁矿、 假象赤铁矿转变成磁赤 铁矿和磁铁矿。更重要的是在与白山组中的碳酸盐 岩层接触部位， 形成了矽卡岩型磁铁矿富矿体。 矿石及围岩中的交代蚀变作用广泛发育， 种类较多， 在热液活动叠加形成的磁铁矿体中凝灰岩、 赤铁碧 玉岩之交代残留体常见及。此外， 多期次磁铁矿细 脉相互穿插， 也反映了富铁热液活动的多期性。 根据以上特征， 笔者将黑鹰山铁矿的成因类型 定为火山喷流沉积“改造型。其成矿过程可表述为 从泥盆纪末至早石炭世开始， 北山统一大陆产生分 裂活动， 在北部形成了一条近向的石炭纪双峰 式火山岩发育的红石山路井陆内裂谷带， 伴随裂 谷带的扩张， 除了在裂谷中产生了大量和快速的沉 积作用外， 还在一些地区 （包括黑鹰山一带） 发生了 强烈的火山喷溢和喷发， 形成了一套巨厚的中酸性 夹中基性火山岩， 厚度达 0 , 4 58 0 4 , 1 “ 4 3 6 2 5 , 6 4 6 A 0 6 1 , 4 54 9 B 4 C 0 D 2 E 4 5 , 9 0 4 F G 2 , 2 5 4 7 2 1 , 4 5； 4 3 6 2 5 , 6 E 0 6 6 , 2 , 5H 4 3 6 2 5 , 6 4 6 A 0 6 1 , 4 5；I F 9 9 2 6 0 4 F H 4 3 6 2 5 , 6 4 6 A , 5 H 4 3 6 2 5 , 6 4 6 A 0 6 1 , 4 5；J 4 5 4 0 E 4 8 7 0 8 , 2 1 0 K 2 6 , 8 H 4 3 6 2 5 , 6 3 2 H 2 , 5 H 4 3 6 2 5 , 6 4 6 A 0 6 1 , 4 5； 0 6 2 5 , 1 0 梭井铁矿为例简述之。 梭梭井铁矿区范围内上元古界青白口系大豁落 山群以种较极端的地貌形态 高山和平原出 现， 在高山两侧急转为平原的过渡区， 分布有近十个 矽卡岩型磁铁矿点， 梭梭井铁矿处于矿带的西侧。 大豁落山群厚层状白云质大理岩、 含钙白云岩被岩 基状海西期中粗粒黑云母钾长花岗岩和浅肉红色似 斑状黑云母花岗岩侵入， 在花岗岩和白云质大理岩 的接触部位形成了广泛的矽卡岩， 在矽卡岩及热液 蚀变较强发育的碳酸盐岩地层一侧， 形成了铁、 铜矿 体及多金属矿化 （图） 。总体来看， 在矽卡岩中， 主 要形成铁铜矿体， 在外接触带及蚀变大理岩中， 以石 英脉型或方解石脉型多金属矿化发育为特征。 矿区内断裂和节理发育， 以走向MN “ * * O， 倾向M P， 倾角’ * * O的压扭性断裂为主。 矿体在矽卡岩中成群产出， 单一矿体多呈扁豆 体、 似脉状， 长 * * *7， 厚数米到数十米， 延深最 大到“ *7。 矽卡岩主要由钙铝K钙铁榴石和透辉石等矿物 组成， 有时见少量方柱石， 磁铁矿主要以交代石榴子 石和透辉石产出， 矽卡岩中阳起石化和绿泥石化普 遍发育， 黄铜矿化和黄铁矿化主要伴随阳起石和绿 泥石化出现。根据“ “块样品分析 （测试单位 中国 地质科学院地球物理与地球化学研究所） ， 铁矿石中 全铁含量 〔（G） ， 下同〕 可高达 / 3 ; / / / . . 8 / 3 * 5 “ / 0 / 7 * 5 * 17 2 A 0 . 2 1 2 0 1 2 . / ; 3 / 0 / 3 5 / .；B . * ; 7 C 1 / 2 3 . 2 * . A * / 5 * 5 . 2 * 5 .；D / 8 6 E * 5 / * 2 * 5 .；- 2 * 5 * 1 E 4 .； 4 2 ； 2 E 岩系从元古代晚期到古生代经历了多次构造运动改 造， 岩层已发生了浅到中等程度的变质， 其中的铁是 在硅质和白云质碳酸盐物质沉积时伴随沉积的， 以 形成赤铁矿为主， 其后在变质过程中进一步得到富 集， 并改造为磁铁矿层。区域内航磁和地磁异常明 显。现以黄山矿点为例， 对成矿特征简述之。 矿点所在地区的白湖群呈孤岛状凸现在大面积 分布的侏罗系上统粉砂质粘土岩中， 白湖群主要由 厚层硅质岩和白云质结晶灰岩或大理岩组成， 铁矿 体呈断续条带状分布在硅质岩和白云质结晶灰岩 中， 其厚度从数厘米到近“7不等。 铁矿石可分成大类 硅质岩型和碳酸盐岩型 矿石。 （“） 硅质岩型铁矿石。基本仅由石英和磁铁矿 组成， 石英呈微细粒C细粒他形晶镶嵌的集合体， 磁 铁矿以浸染状、 稠密浸染状、 不规则块状分布在石英 集合体中。 在浸染状磁铁矿石中， 磁铁矿呈很不规则的微 细粒他形晶分布在石英集合体中。磁铁矿的含量在 H I“ H I。 在稠密浸染状磁铁矿石中， 磁铁矿呈不规则的 细粒C微细粒他形晶分布在石英集合体中， 总体来 看， 磁铁矿的分布较为均匀， 有时有数量不等的阳起 石呈放射状集合体叠加其上。磁铁矿在矿石中含量 可达到 “射线荧光光谱 （; ， 矿体多呈透镜状、 似 脉状及扁豆体， 矿体和围岩界线清楚， 其产状完全一 致， 两者随岩层褶皱而共同发生弯曲。但矿层极不 稳定， 特别是在横向上变化较大， 一般是中间富， 向 两侧逐渐变贫。矿石成分简单， 铁矿物主要为镜铁 矿和磁铁矿， 脉石矿物为石英和绢云母， 从’类矿物 的关系看， 铁矿物和脉石矿物的原始碎屑物是共同 沉积的， 其后共同经历了变质“分异作用， 形成了铁 矿层。 , 7 岩浆晚期熔离型铁矿 这类铁矿和辉长岩类在空间上密切共生， 铁矿 石主要由含钒钛的磁铁矿构成。赋矿围岩辉长岩的 产出环境有’种 蛇绿混杂岩和褶皱隆起带。在前 一类环境中， 辉长岩和超基性岩及辉绿岩墙共同构 成蛇绿混杂岩， 辉长岩是蛇绿混杂岩中的最主要组 成成分， 但层序极不完全。对含钒钛磁铁矿的辉长 岩进行了化学成分分析 〔测试单位 中国地质科学院 地球物理和地球化学研究所； 用熔片法; “射线荧光 光谱 （; 9 H “ 4 “ 7H 9 8 F E I 2 J 8 9 J K I “7 E “ L 9 9 8 E H 2 J 8 9 J K I；7 E “ C 9 M E H 2 J 8 9 J K I；4 2 N N C * J 9 5 O * 5 O 7 E E H 2 J 8 9 J K I .’ 矿床地质 ’ 9 6 9 8 / ；个样品的; 、 1、 /、 、’ 、A分析显示， ; 变化于 （B C D B C E B）FB G H D； 1变化于 （D C B I J C D）F B G H I； /变化于 （ K B K）FB G H I； 变 化于 （K C E B G J C J）FB G H I； ’ 变化于 （ C E K J C J） F B G H I； L 变化于 （B B I D ）F B G H I； A变化于 （ K E G I） FB G H I 〔测试单位 中国地质科学院地球 物理和地球化学研究所； ; 用无火焰原子吸收光谱 法 （; ; ’） 分析； 其他元素用等离子体光谱法 （M 第 卷第 I D 4 1 O ;5 ’’ 2 44 P J 1 I1 ’ 7 PD ’ 7 ’ 1 O ;5 ’ 4 ’ 1 7 6 9 ; ’ ’ 4）“ ’ 5 ’ “VQ 1 ; 4 2 4 ; 4 1 2 2 ’ 1，Y 4 ’ 1 7 6 ; ’ ’ 4）“ 附中文参考文献 何世平，任秉成，姚文光“ - C C - “甘肃内蒙古北山地区构造单位划分 ［］“西北地质，, S（0） , C / 0 C “ 何世平，周会武，任秉琛，姚文光，付力浦“ - C C S “甘肃内蒙古北山 地区古生代地壳演化 ［］“西北地质，, \（,） T / * S “ 聂凤军，江思宏，刘妍，胡朋“ - C C S “内蒙古黑鹰山富铁矿床磷 灰石钐/钕同位素年龄及其地质意义 ［］“矿床地质，- 0（-） S C / S T “ 聂凤军，江思宏，白大明，王新亮，苏新旭，李景春，刘妍，赵省 民“ - C C - “北山地区金属矿床成矿规律及找矿方向 ［G］“北京 地质出版社“ * / 0 C \ “ 宋泰忠，王瑾，林海，杨宪法，张林，安守文“ - C C \ “内蒙古 北山地区小黄山蛇绿岩地质特征 ［］“西北地质，0 *（,） S S / T , “ 宋学信“ * . \ . “黑鹰山铁矿床的岩石学、 地球化学特征及成因 ［］“中 国地质科学院矿床地质研究所所刊，** * 0 / - C S “ 西安地质矿产研究所“ - C C T “西北地区矿产资源找矿潜力 ［G］“北 京地质出版社“ - - 0 / - 0 S “ 杨合群，李英，李文明，杨建国，赵国斌，孙南一，王小红，谭文 娟“ - C C \ “北山成矿构造背景概论 ［］“西北地质，0 *（*） - - / - “ 杨敏之“ - C C , “甘肃北山富铁矿床类型、 成矿系列及成矿预测 ［］“地 质找矿论丛，* \（*） T / * - “ 赵一鸣，吴良士，白鸽，袁忠信，叶庆同，黄民智，芮宗瑶，盛继 幅，林文蔚，邓颂平，毛景文，毕承思，党泽发，王龙生，张作 衡，陈伟十“ - C C 0 “中国主要金属矿床成矿规律 ［G］“北京地 质出版社“ * , / T - “ 赵光仁，童炳源“ * . 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