以灣而兔鐵礦實例論鞍山式鐵礦成因及找礦標志

摘要：鐵礦石為鋼鐵工業(yè)的重要基礎(chǔ)原料，而我國鐵礦石貧礦多，富礦很少，遠不能滿足鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展的需求，不足部分只好依靠進口彌補。

該區(qū)地層區(qū)劃：太古代巖石地層單位屬華北地層大區(qū)（Ⅴ），陰山地區(qū)分區(qū)；中晚元古代及古生代巖石地層單位屬華北地層大區(qū)（Ⅴ），晉冀魯豫地層區(qū)（Ⅴ4），大青山小區(qū)（Ⅴ43—2）；中新生代巖石地層單位屬濱太平洋地層區(qū)（5），大興安嶺——燕山地層分區(qū)（51），陰山地層小區(qū)（511）。

大地構(gòu)造單元位于華北地臺北緣、狼山—白云鄂博臺緣凹陷、白云鄂博褶斷束。礦區(qū)位于白云鄂博褶斷束西段。該區(qū)經(jīng)歷了長期復雜多次的構(gòu)造活動，構(gòu)造線方向近東西，區(qū)域構(gòu)造發(fā)育、構(gòu)造形式、尺度多樣，褶皺、斷裂、韌性剪切變形均有顯示。

關(guān)鍵詞：區(qū)域地質(zhì)成礦背景 地質(zhì)特征 找礦潛力

緒言

我國正處在工業(yè)化進程中期，在未來10年經(jīng)濟全球化趨勢的推動下，工業(yè)化進程將進一步加快，鋼材需求將會持續(xù)增長。據(jù)有關(guān)報道，我國城市化歷程將持續(xù)20～30年，隨著城市人口的急劇膨脹，住宅建筑將不斷增加，建筑用鋼材也將隨之增加。2006年我國鋼材需求量為4.5億噸，到2010年我國鋼材產(chǎn)量將達到4億噸左右。

2002年以來，隨著我國宏觀經(jīng)濟持續(xù)向好，汽車、機械制造和建筑等消費鋼材產(chǎn)品行業(yè)的市場需求與日俱增，有力地帶動了鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展。

在市場強勁需求的推斷下，國內(nèi)鐵精礦價格持續(xù)增長，區(qū)內(nèi)鐵精礦到包鋼的價格達到了830～1，000元/噸的歷史高位，其后雖然有所回落，但仍保持在550～650元/噸的歷史較高價位。

鐵礦石為鋼鐵工業(yè)的重要基礎(chǔ)原料，而我國鐵礦石貧礦多，富礦很少，遠不能滿足鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展的需求，不足部分只好依靠進口彌補。據(jù)統(tǒng)計，2001年我國鐵礦石國內(nèi)自給率僅68%，其余32%進口解決。2003年全國鐵礦石進口量為1.45億噸，到2005年進口量已達到1.80億噸。從而推斷進口富礦石價格大幅上揚，2004年2月進口鐵礦石國內(nèi)含稅成交價達到900～1，000元/噸。2006年進口鐵礦石價格上漲19％，世界三大鐵礦石生產(chǎn)商之一的巴西淡水河谷公司對2007年鐵礦石價格漲幅初步確定為5～15％。2005年進口富礦石價格已大幅上漲了71.5％。致使我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)成本大幅上漲，嚴重制約了我國鋼鐵工業(yè)的健康發(fā)展，鐵礦石原料已成為我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的瓶頸。

在內(nèi)蒙古自治區(qū)，截至2004年底，列入礦產(chǎn)資源儲量平衡表的鐵礦山基本全部開發(fā)利用，一些過去認為不具備開發(fā)價值的鐵礦山，也已被陸續(xù)開發(fā)利用。由于市場的急劇變化，一些開采技術(shù)條件差或低品位礦山，都成了市場的搶手貨，相繼建成投產(chǎn)，并取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1．區(qū)域地質(zhì)條件

該區(qū)地層區(qū)劃：太古代巖石地層單位屬華北地層大區(qū)（Ⅴ），陰山地區(qū)分區(qū)；中晚元古代及古生代巖石地層單位屬華北地層大區(qū)（Ⅴ），晉冀魯豫地層區(qū)（Ⅴ4），大青山小區(qū)（Ⅴ43—2）；中新生代巖石地層單位屬濱太平洋地層區(qū)（5），大興安嶺——燕山地層分區(qū)（51），陰山地層小區(qū)（511）。

大地構(gòu)造單元位于華北地臺北緣、狼山—白云鄂博臺緣凹陷、白云鄂博褶斷束。礦區(qū)位于白云鄂博褶斷束西段。該區(qū)經(jīng)歷了長期復雜多次的構(gòu)造活動，構(gòu)造線方向近東西，區(qū)域構(gòu)造發(fā)育、構(gòu)造形式、尺度多樣，褶皺、斷裂、韌性剪切變形均有顯示。

區(qū)域內(nèi)出露的地層由新至老有：第四系（Qhpal+esl）沖洪積、殘坡積沙礫層；第三系上新統(tǒng)（N2）磚紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾泥灰?guī)r；上元古界震旦系什那干群（ZS）結(jié)晶灰?guī)r、板巖；中元古界長城系白云鄂博群尖山巖組（Chj）灰白—銹紅色變質(zhì)石英砂巖、板巖；上太古界色爾騰山群（Ar3S） 斜長角閃巖與斜長片麻巖互層夾磁鐵石英巖。

本區(qū)及其外圍巖漿巖分布廣泛，由早到晚劃分為晚太古代變質(zhì)深成侵入體；石炭紀—二疊紀（C Pγ）侵入體和二疊紀（Pγ）侵入體三個填圖單位。

新太古代變質(zhì)深成侵入體（Ar3gn），巖性為片麻狀斜長花崗巖、花崗閃長巖、灰黑色片理化細粒閃長巖等，中、細粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，該期巖體侵入太古界色爾騰山巖群中。構(gòu)造變形及混合巖化作用強烈，巖石被強烈改造，具片麻狀構(gòu)造，部分形成混合巖化花崗巖。主要分布于勘查區(qū)東部及南部，呈近東西向展布。區(qū)域資料顯示，該期巖漿活動較為強烈，分布范圍較廣，與鞍山式鐵礦的主要賦礦圍巖上太古界色爾騰山巖群（Ar3s）為侵入接觸，破壞了色爾騰山巖群（Ar3s）的連續(xù)性，致使其呈斷續(xù)團塊狀或捕虜體出露。

石炭紀—二疊紀（C Pγ）花崗巖為中細粒似斑狀鉀長花崗巖。

二疊紀（Pγ）花崗巖為二疊紀（Pγβ）似斑狀花崗閃長巖、二疊紀（Pγδ）灰黃色中細粒黑云母花崗巖區(qū)域上除上述侵入體外，主要脈巖有石英巖脈（q），閃長巖脈（δ），閃長玢巖脈（δμ）。

新太古代（Ar3gn）變質(zhì)深成侵入體主要分布在勘查區(qū)以東和南偏西（不在測區(qū)范圍內(nèi)），呈近東西向帶狀分布。

石炭紀—二疊紀（C Pγ）花崗巖主要分布在勘查區(qū)東部、南部，呈不規(guī)則巖基形態(tài)產(chǎn)出，分布面積較廣。

二疊紀花崗巖（Pγ）主要分布在勘查區(qū)東北部、南部，呈不規(guī)則巖基形態(tài)產(chǎn)出。

2．礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)完全被第四系殘坡積層所覆蓋。根據(jù)鉆探工程所揭露的地層，分述如下：

2.1 上太古界色爾騰山群

巖性主要為斜長角閃巖及斜長角閃片麻巖、混合片麻巖，磁鐵石英巖，其中斜長角閃巖及斜長角閃片麻巖是本礦區(qū)的主要賦礦圍巖。其內(nèi)并可見較多的碳酸鹽細脈沿節(jié)理充填。通過鉆探揭露，最大控制深度至305m。與上覆第三系上統(tǒng)地層呈角度不整合關(guān)系。

斜長角閃巖及斜長角閃片麻巖，灰黑色，不等粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀—片麻狀構(gòu)造，主要礦物成分為角閃石、斜長石及其他暗色礦物組成。

混合片麻巖，灰黑色，花崗變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，具有明顯的交代作用。基體主要由角閃石、輝石等暗色礦物組成；脈體主要由石英、長石組成。

磁鐵石英巖，灰黑色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，條紋—條帶狀構(gòu)造，主要礦物成分為石英、磁鐵礦及其他少量暗色礦物組成。

2.2 第三系上統(tǒng)

主要巖性為磚紅色泥巖及薄層砂質(zhì)泥巖組成，厚度30—50m。與上覆第四系全新統(tǒng)殘坡積地層呈整合關(guān)系。

2.3 第四系全新統(tǒng)殘坡積

殘坡積層由黃色沙土及砂礫石組成，厚度2—4m左右。

在礦區(qū)內(nèi)主要有蝕變輝長巖（υ），二疊紀肉黃紅色花崗巖（Pγ），脈巖有煌斑巖脈（χ）、石英脈（q）、偉晶巖脈（ρ）。

蝕變輝長巖為灰黑色，變質(zhì)輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分主要為輝石、斜長石及少量角閃石組成，對礦體具有一定的破壞作用。

花崗巖為淺肉色，粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分主要為鉀長石、斜長石、石英、黑云母組成。對礦體無破壞。

礦體中未見脈巖穿插。

礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，總體表現(xiàn)為陡立單斜構(gòu)造，地層總體走向56°，傾向北西，傾角50—70°左右，由于經(jīng)受多次構(gòu)造運動的影響，巖層走向有些扭曲，另在多個鉆孔中見有破碎帶。

3．磁異常特征

3.1 地球物理特征

礦區(qū)磁異常編號為C67—160，礦區(qū)含礦巖性為磁鐵石英巖，圍巖為斜長角閃巖及斜長角閃片麻巖，物性標本的磁參數(shù)測定（見表1）。

磁鐵石英巖磁性最強，其磁化率為2，353—70，415（4π×10-6SI），剩余磁化強度為519—153，892×10—3A/m；圍巖斜長角閃巖及斜長角閃巖片麻巖的磁化率為26—1，825（4π×10-6SI），剩余磁化強度為61—2，233×10-3A/m，差別較明顯，所以本礦區(qū)用磁測方法圈定礦體具備地球物理前提。

3.2 磁場特征

據(jù)1979年內(nèi)蒙古自治區(qū)110地質(zhì)隊磁測成果資料，灣而兔地區(qū)區(qū)域磁場為負磁場區(qū)。C67—160磁異常為在負磁場區(qū)出現(xiàn)的疊加正異常。△Z200nT—300nT為平穩(wěn)正磁場；△Z400nT等值線形成一個北東東走向的長1，500m，寬400m的藕型異常帶，△Zmax=1，400nT。

參考上述資料，并結(jié)合本次磁法測量出現(xiàn)的磁異常特點，確定異常帶下限為△Z400nT。據(jù)此，圈定的異常帶長1，600米，寬120—400m，大體走向56°，根據(jù)測區(qū)△T等值線平面圖的位置和相關(guān)特性，以△Z—200nT至800nT為背景場，以△Z800nT為子異常下限，將該測區(qū)的磁異常可明顯分出4個子異常區(qū)，由南西至北東依次編為C1、C2、C3、C4四個磁異常。

3.3 磁異常解釋

（1）C1磁異常解釋

C1磁異常位于測區(qū)的西南部，異常北東東走向，呈近似等軸狀，長320m，寬220m，位于1剖面線～8剖面線之間，△T極大值1，323.8nT，依據(jù)等值線平面圖和剖面圖，曲線圓滑寬緩，南側(cè)梯度變化較北側(cè)略緩，表現(xiàn)出深源磁場特征和板狀斜磁化磁性體特征；曲線具雙峰現(xiàn)象，反映磁性體存在側(cè)向排列、疊加的特征，推斷該異常由兩層順層磁化的磁鐵礦引起。該異常雖然與C2異常相連，但從總體形態(tài)上分析，二者存在著較大斷裂牽動錯位現(xiàn)象。

（2）C2磁異常解釋

C2磁異常位于測區(qū)的西南部，是一個近南北向的寬帶異常，長280余米，寬130米，位于6剖面線～13剖面線之間，△T極大值1，138.2nT，依據(jù)等值線平面圖，異常西北側(cè)梯度變化較東南側(cè)略緩。從剖面圖看，曲線具雙峰現(xiàn)象，且圓滑寬緩，反映深部磁性體存在側(cè)向排列、疊加的特征，由此推斷，C2異常是由兩個平行排列的厚板狀磁鐵礦體引起。依據(jù)整個異常帶高峰值特征，C2異常與C3異常間存在斷裂或褶皺構(gòu)造。

（3）C3磁異常解釋

C3磁異常位于測區(qū)的中部，是一個橢圓狀異常，長120m，寬60m，位于14剖面線～17剖面線之間，△T極大值962.8nT，異常峰值基本左右對稱，由此推斷，C3磁異常是由厚板狀磁鐵礦引起。C3雖然與C4異常處于同一走向帶上，但錯位扭動現(xiàn)象明顯，推斷C3與C4異常間存在斷裂構(gòu)造。

（4）C4磁異常解釋

C4磁異常位于測區(qū)的東部，北東東走向，呈帶狀分布，長560m，寬200m，位于19剖面線～29剖面線之間，△T極大值1，429.2nT，依據(jù)等值線平面圖和剖面圖，曲線圓滑，兩端較為對稱且伴有低緩負異常，南側(cè)梯度變化較北側(cè)略緩，沿異常帶走向出現(xiàn)三個高峰值封閉圈，反映出深源磁場特征和板狀斜磁化磁性體特征，由此推斷，C4磁異常是由多層的磁鐵礦引起。

4．礦床地質(zhì)

4.1 礦體賦存部位

灣而兔礦區(qū)鐵礦成因類型為沉積變質(zhì)鐵礦床之變質(zhì)鐵硅建造鐵礦，鐵礦體賦存于上太古界色爾騰山群（Ar3s）斜長角閃巖及斜長角閃片麻巖中，礦體呈近南西—北東向展布。頂?shù)装鍑鷰r為斜長角閃巖及斜長角閃片麻巖，礦體與圍巖產(chǎn)狀完全一致。

4.2 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)磁異常編號為C67—160，進一步可劃分為C1、C2、C3、C4四個子異常區(qū)。經(jīng)探礦工程對磁異常驗證，含礦巖性為磁鐵石英巖，圍巖為斜長交閃巖及斜長交閃片麻巖。礦區(qū)內(nèi)共圈定4個礦段11條礦體，4個礦段編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號，11條礦體編號為FeⅠ—1、FeⅠ1—2、FeⅠ—3、FeⅡ—1、FeⅡ—2、FeⅡ—3、FeⅡ—4、FeⅡ—5、FeⅢ、FeⅣ—1、FeⅣ—2。礦體均被第四系殘坡積層覆蓋。Ⅰ號礦段位于礦區(qū)東側(cè)，與C4磁異常區(qū)對應吻合，覆蓋層厚度大于20米，礦區(qū)內(nèi)控制長度約250米，走向56°，傾向326°，傾角59—70°；Ⅱ號礦段位于Ⅰ號礦體東側(cè)，與C2磁異常區(qū)對應吻合，覆蓋層厚度大于50m，礦區(qū)內(nèi)控制長度約235米，走向16°，傾向286°，傾角54—66°。Ⅲ號與C1磁異常區(qū)對應吻合，覆蓋層厚度大于75m，礦區(qū)內(nèi)控制長度約200m，走向56°，傾向326°，傾角53—59°。Ⅳ號礦體段于Ⅱ號礦體東側(cè)，與C3磁異常區(qū)對應吻合，覆蓋層厚度大于45米m，礦區(qū)內(nèi)僅ZK16—1鉆孔控制，走向56°，傾向326°，傾角60°。各礦體地質(zhì)特征（見表2）。

5．礦石質(zhì)量

5.1 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石呈灰黑色，半自形—他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，似層狀、條帶狀、條紋狀構(gòu)造。

5.2 礦石的礦物成分

根據(jù)物相分析及鏡下鑒定，金屬礦物主要為磁鐵礦，其次為黃鐵礦及少量磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、鈦鐵礦。

5.3 礦石的化學成分

5.3.1礦石中主要有用元素

礦石中主要有益元素（Fe）分布較為均勻，全礦區(qū)礦體全鐵（TFe）平均品位30.64%，磁性鐵（mFe）平均品位23.33%。鐵的礦物相以磁性鐵、硅酸鐵為主。

5.3.2伴生組分

伴生有益組分Mn含量0.03—0.2%，Cr含量0.007—0.02%，Ti含量0.03—0.1%；伴生有用組分Cu含量0.001—0.02%，含量低，在目前技術(shù)經(jīng)濟條件下均不能綜合利用。

5.3.3有害組分

礦石中有害組分S含量在0.076—0.42%，P含量在0.04—0.09%之間，主要有害雜質(zhì)S、P含量較低。

5.3.4礦石主要化學成分

礦石中主要化學成分是硅和鐵的氧化物，其次是鋁的氧化物。與鏡下鑒定和物相分析結(jié)果相符。礦石造渣組分（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）比值小于0.5，屬酸性鐵礦石。

6．礦石類型

6.1 礦石的自然類型

礦石的自然類型按組成礦石的主要鐵礦物劃分為磁鐵礦石，按礦石中主要脈石礦物劃分為石英型，按結(jié)構(gòu)構(gòu)造劃分為條紋—條帶狀磁鐵礦石。

6.2 礦石的工業(yè)類型

根據(jù)礦區(qū)礦石基本分析結(jié)果，最高全鐵（TFe）品位為44.01%，最高磁性鐵（mF）品位為40.89%，平均全鐵（TFe）品位為30.64%，平均磁性鐵（mF）品位為23.33%，全鐵中磁性鐵占有率為76.14%，其工業(yè)類型屬需選弱磁性鐵礦石。

7．礦體圍巖與夾石

磁鐵礦體呈似層狀、透鏡狀賦存在色爾騰山群第三巖段斜長角閃巖、斜長角閃片麻巖、磁鐵石英巖，礦體與圍巖產(chǎn)狀一致，接觸界線清楚。因此，礦體頂?shù)装鍑鷰r及夾石均為斜長角閃巖、斜長角閃片麻巖、磁鐵石英巖。

斜長角閃巖、斜長角閃片麻巖，片麻理發(fā)育一般，巖石結(jié)構(gòu)緊密，穩(wěn)固性好，局部呈混合巖，混合巖化較明顯。全鐵（TFe）含量7.22—19.81%，平均全鐵（TFe）含量10.97%；磁鐵（mFe）含量1.79—4.27%，平均磁鐵（mFe）含量1.33%。

夾石層巖性與礦層巖性基本一致，為磁鐵石英巖，與礦體區(qū)分僅在磁鐵礦的含量少與多之分，磁性鐵（mF）品位小于15%，真厚度大于1m的均作為夾石剔除。

8．礦床成因及找礦標志

灣而兔礦區(qū)鐵礦成因類型為沉積變質(zhì)鐵礦床之變質(zhì)鐵硅建造鐵礦，礦體賦存于色爾騰山群第三巖段斜長角閃巖及斜長角閃片麻巖中，礦體的產(chǎn)出受地層的控制，呈層狀及似層狀，因此含礦地層色爾騰山群第三巖段斜長角閃巖及斜長角閃片麻巖是找礦的首選層位。磁測異常也是重要找礦標志。

結(jié)束語

內(nèi)蒙古中部地區(qū)的鞍山式鐵礦主要賦礦層位在中太古界烏拉山（巖）群和上太古界色爾騰（巖）群中，礦石類型可分為變質(zhì)型塊狀鐵礦和沉積變質(zhì)型條紋—條帶狀鐵礦。中太古界烏拉山（巖）群鞍山式鐵礦存在下部以角閃斜長片麻巖、斜長角閃巖、磁鐵石英巖為主的暗色巖系中，上太古界色爾騰（巖）群鞍山式鐵礦具有多個賦礦層位。成礦期后又經(jīng)歷了變質(zhì)作用、構(gòu)造變形、巖漿侵入活動，致使賦礦層位發(fā)生韌性變形和流動變形，鐵礦層厚度變化較大，褶皺軸部厚度加大，兩翼變薄，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，巖漿活動對礦體的連續(xù)性具有破壞作用。

太古界暗色巖系是鞍山式鐵礦主要賦礦圍巖，其本身就具有磁性，另有含磁鐵礦的基性侵入體，二者是對利用磁法尋找磁鐵礦的主要干擾因素，但磁鐵礦所引起的磁異常曲線強度高，異常形態(tài)的長軸方向與地層走向基本一致，并從剖面曲線形態(tài)可以判別鐵礦層的大致產(chǎn)狀。

上太古界色爾騰（巖）群分布區(qū)是內(nèi)蒙古中部地區(qū)的鞍山式鐵礦的重點找礦靶區(qū)，太古界烏拉山（巖）群、色爾騰（巖）群的硅鐵建造暗色巖系是找礦標志層位，磁法測量是尋找隱伏磁鐵礦的直接有效方法手段。

參考文獻：

[1] 內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)志.

[2] 內(nèi)蒙古自治區(qū)達爾罕茂明安聯(lián)合旗灣而兔礦區(qū)鐵礦詳查報告.

[3] 西部資源2008.2總第二十三期.