山西省代县韩家湾铁矿地质特征及成因浅析

矿产资源
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山西省代县韩家湾铁矿地质特征及成因浅析
杨萌萌
摘要：代县韩家湾铁矿主要赋存于新太古界五台群台怀亚群柏枝岩组地层中，呈透镜状、似层状产出，与其中的绿泥片岩、铁英岩关系密切，受特定地层层位的控制。

铁矿床的形成主要受古沉积环境、基性火山岩活动、后期构造改造和变质作用四个方面因素控制，成因类型属于沉积变质型铁矿。

航磁、地磁异常区和基性变质火山岩是本区主要的找矿标志。

该矿床的发现和矿床特征的研究，为该区进一步开展地质找矿工作指明了方向。

关键词：韩家湾；铁矿；地质特征；矿床成因
山西省铁矿资源分布广泛，五台山地区沉积变质型铁矿是山西省主要的铁矿类型之一，占全省总资源储量的90.61%。

本区开展地质工作开展较早，以往的区域地质及矿产工作，对区域内地层、构造、岩浆岩等特征进行了较为系统的总结，尤其对沉积变质型铁矿的赋存层位、变形变质特征、矿物成分、矿石类型及矿床成因等进行了较为系统的研究；区域物探工作大致查清了区域磁异常的分布及特征。

以上工作为深入分析区内的成矿条件和找矿远景提供了基础资料，为本区的铁矿勘查提供了充分的依据。

但对区内存在的航磁异常仅进行过小范围的异常查证和普查找矿工作，且区内存在明显的赋矿层位，有必要进一步开展较为系统的矿产勘查研究工作。

1 区域地质背景
代县韩家湾工作区地处山西省北部五台山—吕梁山板隆北台块凸之西部边缘，区域内出露地层主要为新太古界五台群石咀亚群金岗库组、庄旺组，台怀亚群柏枝岩组、鸿门岩组，高凡亚群张仙堡组、磨河组，古元古界滹沱群豆村亚群四集庄组，新生界新近系上新统静乐组、第四系中更新统离石组、上更新统马兰组、全新统。

区域构造形迹主要表现为逆冲断层及其形成的推覆褶叠构造和脆性断层。

其中五台群形成断褶带及推覆褶叠构造，滹沱群则表现为一复式向斜。

寒武纪以后的断裂构造以脆性断裂为主，对铁矿层的连续性起破坏作用。

含铁建造在空间分布上受后期褶皱构造和剥蚀作用控制。

台怀运动晚期形成的东西向格局控制了五台群铁矿的总体分布呈东西向带状，而边缘的局部隆起又使它们彼此不相连接，断续分布。

五台、吕梁等后期构造运动使矿体遭受了褶皱、断裂、透镜体化、塑性变形等改造作用，形成了复杂多样的矿体形态和分布格局。

不同级别的褶皱构造对铁矿起着不同的控制作用。

区域构造控制矿床的分布，二级构造控制矿体的形态，更小的褶皱对矿体起到局部改造作用，连续发育的小型褶皱可使矿体加厚、膨大。

区域内岩浆活动强烈，晋宁期辉绿岩脉、吕梁期变辉长辉绿岩和五台期变基性岩、变辉长辉绿岩，呈条带状展布，出露面积较小。

五台期的片麻状花岗岩、奥长花岗岩出露面积较小，形状不规则。

它们与沉积变质型铁矿成因关系不大。

区域内由北向南分布有3个1/5万航磁异常带，第二条异常带西起孙家庄村，东至八塔，长约30km。

韩家湾工作区处于该异常带的中部，分布有M23和M24两个航磁异常，以1000nT等值线将M23异常分为三个部分，表现为M23-2、M23-3两个异常中心。

其中，M23-2异常形状似椭圆形，走向近东西向，长轴5300m，短轴3000m，中心以3000nT等值线封闭，等值线表现为北西密集，南东舒缓的特点；M23-3异常以1000nT等值线封闭，形状椭圆形，长轴3400m，短轴1000m。

M24异常以150nT等值线圈定，长4000m，宽1000m～1500m，形状不规则，走向近东西，头部转向北东，中心以1500nT等值线封闭。

2 矿区地质特征
2.1 地层
矿区出露的地层主要为上太古界五台群台怀亚群柏枝岩组，高凡亚群张仙堡组，下元古界滹沱群四集庄组，新生界第四系上更新统、全新统。

柏枝岩组在区内大面积出露，呈北东—南西向展布，变质程度属绿片岩相，局部为绿帘角闪岩相。

岩性组合主要为绿泥片岩、绢云石英片岩、角闪片岩、角闪绿泥片岩与斜长角闪岩，矿体主要赋存于柏芝岩组中，与绿泥石片岩和铁英岩关系密切。

张仙堡组主要分布于工作区中东部，由一套浅变质的碎屑沉积岩组成，从下到上分为两段：第一段岩性为厚层状石英岩夹薄层状细粒石英岩及少量变质粉砂岩、千枚岩等；第二段为张仙堡组的主体，为一套泥质、砂质互层出现的浊流沉积建造，主要岩性由千枚岩、粉砂质千枚岩、变质粉砂岩、石英岩、炭质千枚岩组成。

四集庄组主要分布于工作区中南部，岩性主要为变质含砾长石石英砂岩。

第四系上、中更新统区主要分布于山间谷地两侧和山前地带，岩性为粉细砂层、亚砂土、亚黏土、砾石层，质地均匀。

第四系全新
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统主要分布于工作区中东部较大沟谷内，岩性主要为砂砾层、粉砂土、炭质淤泥层、亚黏土。

2.2 构造
工作区内整体构造格架表现为一单斜构造，局部表现为同斜背斜，地层总体呈北东—南西走向，倾向北西，倾角变化较大，一般40°～70°，铁英岩产状较陡，一般75°～85°。

2.3 岩浆岩
区内岩浆活动较弱，主要表现为五台期侵入的变辉长岩脉和晋宁期侵入的辉绿岩脉，零星分布。

前者分布于工作区北部，北东—南西走向，地表出露长970m，宽约35m，西南部被第四系覆盖；后者主要分布工作区中部韩家湾西部一带，地表断续出露，仅南北走向，宽约32m。

2.4 磁异常特征
通过1/1万高精度磁法测量，结合工作区地质情况，共圈定了7处磁异常（即M1-M7），各异常与1/5万航磁异常基本吻合。

M1异常位于工作区北中部赵家湾附近，异常由两个相对独立的小面积异常组成（M1-1、M1-2）。

M1-1位于M1的西部，极大值2400nT，以1000nT圈定，为走向北东—南西的椭圆形异常，长轴约400m， 短轴约90m，△T等值线表现为南密北稀。

M1-2位于M1的东部，极大值2000nT，以1000nT圈定，为走向北东-南西的椭圆形异常，长轴约500m，短轴约300m，△T等值线表现为南密北稀，异常形态完整，北边有负异常相伴出现。

M2异常位于工作区北东部，由于异常进入张仙堡铁矿区厂房区，△T等值线不连续，不完整，故将异常分为两处，既M2-1和M2-2。

M2-1位于M2东部极大值约4500nT，以1000nT圈定，为走向近东西的椭圆形异常，长轴约400m，短轴约100m。

M2-1异常对应地表局部有磁铁石英岩出露，出露厚度约5m，走向近东西，倾向北西。

M2-2异常位于M2西部，极大值约6000nT，以1000nT圈定，为走向北东—南西的椭圆形异常，长轴约600m，短轴约100m，△T等值线的趋势为北密南稀，北边有负值相伴。

M3异常位于工作区中部，极大值约1200nT，以1000nT圈定，为走向北东—南西的椭圆形异常，长轴约200m，短轴约30m，△T等值线为北密南稀。

M4异常位于工作区中西部，极大值约1800nT，以1000nT圈定，为走向北东-南西的椭圆形异常，长轴约200m，短轴约50m。

M5异常位于工作区中南部，异常面积较大，比较杂乱，△T 极大值约4000nT，以1000nT圈定。

M6异常位于测区中南部，和M5相邻，异常呈条带状，△T极大值约2000nT，以1000nT圈定。

M7异常位于测区西部。

异常呈带状，△T极大值约14000nT，以1000nT圈定，异常最长处约1100m，宽度约200m。

3 矿床地质特征
3.1 矿体特征
通过1/1万地质测量、1/1万高精度磁法测量、1/2千地质物探综合剖面测量、槽探、钻探及样品测试等工作手段，工作区内共圈出6条铁矿体（即Ⅰ—Ⅵ号），其中M2异常5条，M7异常1条。

矿体赋存于五台群台怀亚群柏枝岩组中，与其中的绿泥片岩、铁英岩关系密切，含矿岩石为铁英岩。

矿体呈似层状、透镜状产出，局部地段有分叉现象。

现将各矿体特征分述如下：
Ⅰ号铁矿体：位于M2-2异常内，呈透镜状产出，产状340°∠75°。

矿体长200m，延深200m，为单个钻孔见矿，矿体厚度22.10m，平均品位TFe26.98%，mFe22.98%，S0.73%。

矿体垂直最小埋深550m左右，赋存标高1014m～1230m，为区内主要的铁矿体。

Ⅱ号铁矿体：位于M2-2异常内，呈透镜状产出，产状338°∠80°。

矿体长200m，延深200m，为单个钻孔见矿，矿体厚度11.54m，平均品位TFe22.77%，mFe3.53%，S1.03%。

矿体垂直最小埋深120m左右，赋存标高1381m～1579m。

Ⅲ号铁矿体：位于M2-2异常内，呈透镜状产出，产状338°∠88°。

矿体长200m，延深200m，单个钻孔见矿，矿体厚度20.20m。

其中矿体上部3.61m为低品位磁铁矿石，平均品位：TFe26.17%、mFe18.22%，S0.58%；下部16.59m 为菱铁矿石，平均品位：TFe24.74%、mFe1.76%，S0.70%。

矿体垂直最小埋深410m左右，赋存标高1108m～1308m，为区内主要的铁矿体。

Ⅳ号铁矿体：位于M2-1异常内，呈透镜状、似层状产出，产状335°∠80°～89°。

矿体长400m，延深600余米，矿体厚度14.98m～34.30m，平均厚度25.28m。

其中矿体上部、下部为菱铁矿石，平均品位：TFe24.99%、mFe6.96%，S0.49%；中部为磁铁矿石，平均品位：TFe23.13%、mFe21.21%，S0.28%。

矿体垂直最小埋深80m 左右，赋存标高882m～1544m，为区内主要的铁矿体。

Ⅴ号铁矿体：位于M2-1异常内，呈似层状、透镜状产出，产状336°∠82°。

矿体长200m，延深200m，为单个钻孔见矿，矿体厚度2.96m，平均品位TFe24.39%、mFe2.14%，S0.43%。

矿体垂直最小埋深230m左右，赋存标高1244m～1438m。

Ⅵ号矿体：位于M7异常内，呈层状、似层状产出，产状330°∠75°～86°。

矿体长650m，延深50m，矿
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体厚度1.09m～17.00m，平均厚度7.25m，平均品位：TFe27.32%、mFe18.88%。

3.2 矿石特征
本区铁矿石呈灰白色，一般具自形—半自形晶粒结构、中细粒粒状变晶结构，局部交代残余结构、不规则粒状结构；条带状构造、块状构造。

据岩矿鉴定结果，磁铁矿矿石中金属矿物主要为磁铁矿（20%～40%），少量的黄铁矿（1%～5%）、微量磁黄铁矿（<3%）、黄铜矿（<1%）等。

脉石矿物主要为石英（35%～60%）、（铁）白云石（10%～30%），微量绢云母、绿泥石。

菱铁矿矿石中金属矿物主要为菱铁矿（25%～65%），少量的黄铁矿（1%～5%）、少量的磁铁（1%～5%）、矿微量磁黄铁矿（<3%）、黄铜矿（<1%）等。

脉石矿物主要为石英（30%～65%），微量绢云母、绿泥石。

根据基本分析结果，矿石中主要有用组分为铁。

其中，Ⅰ号矿体、Ⅳ号矿体中部、Ⅲ号矿体顶部、Ⅵ号矿体以mFe为主，其中前两者为工业磁铁矿体，TFe品位23.13%～26.98%，mFe品位21.21%～22.98%，有用组分分布较为均匀；后两者为低品位磁铁矿体，TFe品位26.17%～27.32%，mFe品位18.22%～18.88%，有用组分分布较为均匀，但TFe与mFe相差较大，主要为其中含有一定量的菱铁矿、铁白云石矿物所致。

Ⅱ号矿体、Ⅲ号矿体中西部、Ⅴ号矿体及Ⅳ号矿体的上部和下部，有用组分以cFe 为主，TFe品位22.77%～24.99%，mFe品位1.76%～6.96%，有用组分分布较为均匀，但TFe与mFe相差很大，原因为其中所含有用矿物主要为菱铁矿，其它含铁矿物较少。

根据矿石组合分析结果、矿石光谱全分析结果，矿石中有害组分主要为S、P，其次为Cu、Pb、Zn、Sn、As等，S 平均含量为0.47%；P为0.01%，次要元素平均含量均低于0.008%。

无伴生有益组分。

矿石自然类型主要为磁铁矿石和菱铁矿石，工业类型属需选的磁性铁矿石和需选的菱铁矿石。

4 矿床成因
4.1 矿床成因
通过对代县韩家湾铁矿地质特征的研究发现，区内铁矿体主要赋存于五台群台怀亚群柏枝岩组中，与其中的绿泥片岩、铁英岩关系密切。

晚太古代五台早期，该区为恒山－五台裂陷槽形盆地，随着后来地槽急剧下沉，火山活动（主要是基性－中酸性）强烈而频繁，一方面为海洋输送大量的成矿物质（Fe、Si等），另一方面形成岛弧或岛弧盆地。

在火山间歇期，由于季节变化和风暴或海洋等因素的作用，使溶解在深水中的铁质和硅质被带到浅部，在成矿有利地段沉积了该区五台群柏枝岩组含铁岩段。

新涌出的海水较快的被氧化，形成一片富铁层，继续蒸发提供硅质层，条带就是这样按年度的变化而形成；气象变化的同期性引起条带宽度的周期性。

沉积物中大量的有机碳和氢氧化铁反应，形成磁铁矿。

该区铁矿床的总体特征是受特定地层层位的控制，多期褶皱导致矿层折叠集中形成了大规模的矿床，向形构造对矿体的保存具有重要意义。

矿床的形成可分为两个阶段：一是优地槽强烈海底火山喷发环境下形成了沉积铁矿，铁矿物以赤铁矿、菱铁矿为主；二是区域变质阶段由赤铁矿、菱铁矿转化为磁铁矿。

变质程度愈高，磁铁矿的比率愈大，变质程度低则铁矿物成分复杂，且磁铁矿比率愈低。

矿床成因类型属于沉积变质型。

4.2 控矿因素
区内磁铁矿成矿控制因素主要表现在古沉积环境、基性火山岩活动、后期构造改造和变质作用四个方面。

区内铁矿层沉积于中等深度的海盆中，在海底凹陷地带，相当于海盆边缘的半封闭环境中，矿层厚度较大。

基性火山岩活动对成矿有两方面作用，供给硅铁物质，另一方面是改造海底成矿环境，因此基性火山岩是含铁层位，铁建造受基性火山岩层位控制。

后期构造改变了铁矿层的原始产状，矿体的产状和形态主要受后期褶皱构造所控制。

元古代及以后的脆性断裂对矿体有错断作用，但一般断距不是很大。

区内角闪岩相区域变质作用使含铁建造中的赤铁矿和菱铁矿起还原反应形成磁铁矿，并且随着温度升高发生重结晶作用，磁铁矿颗粒变粗，提高了矿石质量和工业利用率。

4.3 找矿标志
本区找矿标志主要为航磁、地磁异常区和基性变质火山岩。

5 结论及建议
（1）区内铁矿体主要赋存于新太古界五台群台怀亚群柏枝岩组地层中，含矿岩石为铁英岩，呈透镜状、似层状产出，受特定地层层位的控制，成因类型属于沉积变质型铁矿。

（2）区内铁矿床的形成主要受古沉积环境、基性火山岩活动、后期构造改造和变质作用四个方面因素控制。

航磁、地磁异常区和基性变质火山岩是本区主要的找矿标志。

（3）目前发现的磁异常区均不同程度的发现了铁矿体，但整体异常验证和矿体控制程度不够，矿体规模未完全控制，找矿潜力较大，有进一步工作的必要。

（4）该矿床的发现和矿床特征的研究，为该区进一步开展地质找矿工作指明了方向。

（作者单位：山西省地质勘查局二一四地质队有限公司）
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