豫北杨家庄外围铁矿床地质特征及矿床成因分析

王春永

(河南省有色金属地质矿产局第一地质大队，河南 郑州 450016)

0 引 言

杨家庄外围铁矿床位于豫北安林地区，安林地区是我国华北地区重要的接触交代型铁矿基地，分布着李珍铁矿、东冶铁矿、杨家庄铁矿等中小型铁矿床(点)50余处，成矿条件良好。本文在收集以往地质、科研资料的基础上，结合该区开展的钻探、高精度磁测等勘查工作，对该矿区矿床地质特征进行了总结和稀土元素特征分析，对矿床成因进行了分析探讨，指出了本区的控矿因素和找矿标志，以期对该区铁的找矿工作有所启发。

1 成矿地质背景

杨家庄外围铁矿床位于林州市横水镇，大地构造位置于华北板块晋冀联合陆块中东部，太行山复式背斜南段(图1)。区内构造发育，断裂构造主要有NE-NNE向、SN向和NW向3组，以NE向为主，褶皱构造局部发育[1]，区内铁矿主要受EW向隐伏基底断裂与NNE向盖层构造的联合控制[2]。岩浆岩活动频繁，成分复杂，从超基性岩至碱性岩皆有出露，其中以燕山期中性闪长岩分布最广，与安林地区铁矿成矿关系最为密切，呈似层状侵入于马家沟组灰岩，为邯邢式铁矿的成矿母岩。

图1 研究区的大地构造位置(据李俊建等[3]，2005修改)

2 地球物理特征

2.1 区域航磁异常特征

1978～1979年，河南省地质局航空物探队在研究区开展了1∶5万安阳工区航磁测量工作，提交了《河南安阳工区航空磁力测量成果报告》。根据1∶5万航磁资料分析，研究区总体为一平静的负磁异常场。磁场强度一般为-50 nT至-250 nT之间，由北西向南东方向负值逐渐加大。在区域磁场背景上，局部异常明显受地质构造，特别是北北东向构造控制。根据地质环境、区域磁场特征和局部异常的展布性质，将安林铁矿区航磁局部异常大致可以分为呈北北东向展布的两个局部异常带，二者正是燕山中晚期岩浆岩体和该类岩体与奥陶系马家沟组灰岩接触形成的矽卡岩型铁矿的反映。

2.2 地磁异常特征

2006～2009年河南省地质矿产勘查开发局第一地质调查队在进行1∶5万水冶镇幅和林县幅矿产地质调查时，开展了1∶5万的地面高精度磁法扫面工作。由1∶5万高精度磁法测量成果可知，研究区内正异常值为60 nT，但其北部伴生负值却为80 nT，在负值区找到了铁矿体。因此，负值超常现象，是安林铁矿区找寻铁矿的有效标志。

3 矿区地质特征

3.1 地 层

区内出露地层相对简单，主要为中奥陶统马家沟组(O2m)及第四系(Q)。中奥陶统马家沟组(O2m)从下而上可分为O2m3、O2m4、O2m5，主要的赋矿地层为第三岩性段O2m3的白云质灰岩、泥灰岩为主、石灰岩、局部呈角砾状灰岩。在靠近岩体部位已蚀变与成矿关系最为密切的大理岩或矽卡岩。

第四系(Q)分布于河沟及低洼地区，主要为耕植土、黄土、砂土等。

3.2 构 造

区内主要构造由杨家庄—上台主背斜，轴向120°左右，北翼陡，南翼缓，纵贯全区。前者延伸最长，向东南延伸区外，倾没在王家窑村东。这一背斜控制了全区的构造形态。区内主要断裂有张家井断层，走向NNE，从张家井南到西沟南西，延伸长度约3 700 m，倾向NWW，倾角约80°，断距约20～30 m。张家井测区东南部分布有两条NE向断层。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩包括超基性岩、中性岩和碱性岩，岩浆岩的产状以顺层侵入形成岩床为主，当与围岩接触边界复杂时，形成玫瑰花状[4]。矿区附近发育有磊口—杨家庄燕山期闪长岩体，与磁铁矿的生成关系极为密切，为成矿母岩(图2)。

图2 研究区地质及构造简图

4 矿床地质特征

4.1 矿体赋存部位、形态及规模

矿体主要分布在研究区西部，经探矿工程控制，共发现Ⅰ、Ⅱ号两个铁矿体，均产于O2m3灰岩与闪长岩的接触带中，矿体顶板为灰岩或大理岩，底板为闪长岩或矽卡岩。

Ⅰ号矿体：位于张家井村东，长340 m，宽40～250 m，矿体倾向北西，倾角5°。赋存标高378～386.84 m，矿体埋深15～33.36 m，矿体平均真厚度1.46 m，TFe平均品位40.60%，mFe平均品位33.39%，单工程矿体mFe/TFe为85%。

Ⅱ号矿体：位于前白壁村东，长260 m，宽60～200 m，矿体倾向北西，倾角18°。矿体埋深38.32～42.94 m，赋存标高351.19～355.81 m。矿体平均真厚度4.39 m， TFe平均品位39.89%，mFe平均品位34.68%，单工程矿体mFe/TFe为86%。

4.2 矿石特征

(1)矿石矿物成分：主要金属矿物为磁铁矿，次为黄铁矿，主要脉石矿物为透辉石、透闪石、石榴石、方解石，另有少量的绿泥石等。

(2)矿石化学成分：通过采样分析，TFe平均品位40.15%，mFe平均品位34.20%，ω(mFe)/ω(TFe)达85%，属于磁性铁矿石。矿石中有害杂质为S、P，其中S含量一般为0.015%～8.97%，平均为1.95%。P含量为0.03%～0.11%，平均0.05%。

(3)矿石结构构造：结构为细粒半自形—自形晶粒状结构，少为他形晶粒状结构；矿石构造为条带状构造(图3)、致密块状构造(图4)和浸染状构造。

图3 条带状磁铁矿石

图4 致密块状磁铁矿(反光)

(4)矿石类型：按组成矿石的主要铁矿物，矿石的自然类型为磁铁矿石；按全铁(TFe)品位划分，矿石的工业类型为需选矿石。

4.3 围岩蚀变

围岩蚀变种类繁多，主要有矽卡岩化、大理岩化、碳酸盐化、绿帘石化及绿泥石化等。矽卡岩化与成矿关系极为密切。

矽卡岩化：主要有透辉石矽卡岩和石榴石矽卡岩两种。前者为浅绿色至暗绿色，主要由透辉石、透闪石、绿帘石、绿泥石等矿物组成，常为条带状，与成矿关系极为密切，常见于矿层之下；后者灰褐色，多位于矿体的边部或矿体之上，与成矿有关但不如前者密切，常含矿但品位很低。

大理岩化：与成矿有一定的关系，但不密切。当大理岩中有黑色方解石存在或在接触带附近有粉末状大理岩存在时，则可能与成矿有关。

碳酸盐化：一般在火成岩的浅部或矽卡岩外围，其矿物成分随围岩成分及生成的温度、压力不同而异。

绿帘石化、绿泥石化：是近矿围岩蚀变由交代透辉石、斜长石、角闪石而成，当矽卡岩中绿帘石、绿泥石发育时，也可作为找矿的标志之一。

5 控矿因素及找矿标志

5.1 控矿因素

5.1.1 构造控矿

安林地区已知铁矿矿田和矿体的分布主要受EW向隐伏基底断裂与NNE向盖层构造的联合控制。其中褶皱构造对矿床有明显的控制作用，矿区内侵入体接触带构造则对矿体的产状、规模、形态等起重要控制作用，层间滑脱面是矿质沉淀的有利空间。

5.1.2 岩浆岩控矿

本区岩浆活动频繁，燕山期中性闪长岩分布广泛，呈似层状侵入于马家沟组灰岩，具高碱富钠特征[5]，与铁矿成矿关系最为密切，为矿床的形成提供了物质来源。

5.1.3 岩性控矿

据统计，安林地区铁矿床(点)均赋存于O2m3中。本矿区的矿体产于马家沟组灰岩第三岩性段O2m3与蚀变闪长岩体接触带中。矽卡岩和矿体的生成及其物质化学成分一定程度上受质纯的灰岩控制，而不纯的泥质灰岩或白云岩夹层，对下部矿液的聚集起到了屏障封闭作用，岩性控矿明显。

5.2 找矿标志

(1)铁矿主要赋存于 O2m3灰岩与闪长岩的接触部位，特别是下接触带底板是深部找矿的潜力部位；

(2)矽卡岩化中伴随有较强的绿泥石化、绿帘石化蚀变是主要的直接找矿标志；

(3)区域上强或弱的航磁异常是该区的找矿标志之一；

(4)地面磁异常低缓或负值超常现象是该区寻找铁矿的有效标志。

6 稀土元素特征

本次在杨家庄矿区采集了岩体、灰岩和矿石样品进行了微量元素地球化学分析，结果见表1[6]。从表1看出，岩体中稀土总量最高，在101.35×10-6～135.90×10-6之间，灰岩中最低，在7×10-6～15.69×10-6之间，磁铁矿石除YJZ-36样品较低(4.3×10-6)外，其余含量在16.81×10-6～81.96×10-6，介于岩体与灰岩之间(图5)，反映了接触交代铁矿石微量元素来源于二者之间。

图5 杨家庄矿区灰岩、岩体、矿石稀土元素配分曲线(◇—灰岩；△—岩体；□—矿石)

表1 杨家庄矿区灰岩、闪长岩体和矿石的稀土元素组成及相关参数 ×10-6

7 矿床成因

7.1 成矿时代和物质来源

据前辈对安林地区铁矿床的测年研究，董建华等[8](2003)测得太行山花岗闪长岩体锆石U-Pb年龄为129～137 Ma。彭头平等[9](2004)获得东冶矿区内闪长岩的年龄主要集中在燕山期，SHRIMP锆石年龄为125.9±0.9 Ma。该年龄代表了南太行山典型闪长岩体的形成时代，也反映了本研究区矽卡岩型铁矿床的成矿时代为燕山期。

从杨家庄矿区的岩矿石稀土配分曲线(图5)可以看出，除YJZ-36样品外，磁铁矿石样品的配分曲线与该区闪长岩体的稀土配分曲线有较好的吻合，这说明成矿作用与岩浆有关，岩体可能是铁质的主要来源，这一结论与陈艳等的研究相一致[10]。因此，本矿区铁矿的物质来源为深源岩浆。

7.2 矿床成因

该矿区铁矿成因类型为与岩浆岩体时空分布具成因联系的接触交代型铁矿。燕山期的构造运动，在本区产生了褶皱以及与之平行的断裂。超基性的角闪石岩和角闪长岩首先沿破裂通道上升，与围岩接触后，除热变质作用外，局部尚可形成矽卡岩，但不见矿；随着构造运动的继续进行，中性的闪长岩体不断地侵入，致使大理岩发生矽卡岩化，但一般不含矿。

续 表

岩浆期后的有用物质，随着气体和热水溶液的上升，发生交代作用，使形成的矽卡岩复杂化，磁铁矿由此形成。而后又陆续生成透闪石、阳起石、绿帘石、黄铁矿、绿泥石、方解石等矿物。可见热液作用从高温期一直延续到中低温期。

中性岩浆侵入到碳酸岩层，伴随岩浆分异作用，部分岩层被同化，析出了岩浆中的铁质，富含Na、Fe的流体在岩浆期后大量聚集，与围岩发生交代作用形成铁质矿液，在碳酸盐质围岩及侵入体顶部接触带内形成接触交代型铁矿。

8 结 论

杨家庄外围铁矿床赋存于马家沟组灰岩与蚀变闪长岩体解接触带中，围岩蚀变形成大理岩、碳酸盐化蚀变岩，闪长岩体蚀变形成矽卡岩、绿帘、绿泥石化蚀变岩，为接触交代矽卡岩型铁矿，受构造、岩浆岩和岩性控制，成矿物质来源为深源岩浆。航磁异常、地表矿化及矽卡岩化伴随绿泥石化等是主要的找矿标志，含矿层位主要为O2m3灰岩与闪长岩的接触部位，特别是下接触带底板是深部找矿的潜力部位。