陳振翱
一、前言
我國國土幅員遼闊,蘊藏多種礦藏,本文就我國鐵礦類型做一歸納總結。
二、礦床類型
我國幅員遼闊,分布有從超基性—基性—中性—酸性—堿性各時代的各類巖漿(噴發)巖;沉積了從太古宙到第四紀各個時代的地層,包括各種沉積巖系、火山沉積巖系、沉積變質巖系,為不同類型鐵礦的形成創造了條件。我國目前具有工業意義的鐵礦床,按其成因可分為沉積變質型、巖漿型、接觸交代-熱液型、火山巖型、沉積型和風化型等6種主要類型,其中以沉積變質型最重要。現介紹如下:
(一)沉積變質型鐵礦床
這類鐵礦床又稱受變質沉積型鐵礦床,主要產于前寒武紀(太古宙、元古宙)古老的區域變質巖系中,是我國十分重要的鐵礦類型,其儲量占全國總儲量的57.8%。并具有“大、貧、淺、易(選)”的特點,即礦床規模大,含鐵量低,礦體出露地表或淺部,易于選別。主要分布于吉林東南部、遼寧鞍山—本溪、冀東、北京密云、晉北、內蒙古南部、豫中、魯中、皖西北、江西新余、陜西漢中、湘中等地。根據礦床中的礦石類型和含礦變質巖系的巖石礦物組合以及其他地質特征,又分為下列兩大類。
1.受變質鐵硅質建造型鐵礦床
典型鐵礦床分布于遼寧鞍山—本溪一帶,因此,一般稱為“鞍山式”鐵礦。這類鐵礦是受不同程度區域變質作用并與火山-鐵硅質沉積建造有關的鐵礦床。大致與國外阿爾戈馬型鐵礦相當。主要形成于前寒武紀(多集中于2000~3000Ma)老變質巖區。
2.受變質碳酸鹽建造型鐵礦床
典型礦床分布于吉林大栗子,因此,稱為“大栗子式”鐵礦。這種類型鐵礦是受到輕微區域變質作用的碳酸鹽型沉積鐵礦床。主要產于元古宇地層中。含礦巖系主要由碎屑-碳酸鹽巖組成,如砂巖、泥巖、灰巖等。
(二)巖漿晚期鐵礦床
這是一類與基性、基性-超基性巖漿作用有關的礦床,以其鐵礦物中富含釩和鈦,通常稱為釩鈦磁鐵礦礦床,儲量占11.6%。按照成礦方式可以分為兩類:
1.巖漿晚期分異型鐵礦床
由巖漿結晶晚期分異作用形成的富含鐵、釩、鈦等殘余巖漿冷凝而成的礦床。我國首先發現于四川省攀枝花地區,故國內常稱之為“攀枝花式”鐵礦床。
礦床產于輝長巖-橄欖巖等基性-超基性巖體中。而巖體多分布于古陸隆起帶的邊緣,受深大斷裂的控制。含礦巖體延長可達數至數十公里,寬一至數公里。巖體分異良好,相帶明顯,韻律清楚。按巖石組合可以分為輝長巖型、輝長-蘇長巖型、輝長-橄長巖型、輝長-斜長巖型、輝長-輝巖-橄輝巖型和輝綠巖型等巖相組合類型。
2.巖漿晚期貫入型鐵礦床
為巖漿晚期分異的含鐵礦液沿巖體內斷裂或接觸帶貫入而成。我國首先發現于河北省大廟,故常稱之為“大廟式”鐵礦床。
鐵礦床產于斜長巖、輝長巖巖體中。基性巖體沿東西向斷裂帶呈帶狀分布。礦體是沿巖體裂隙或上述兩種巖漿巖接觸帶貫入而形成的。
(三)接觸交代-熱液型鐵礦床
接觸交代型礦床,常稱為夕卡巖型礦床。主要賦存于中酸性-中基性侵入巖類與碳酸鹽類巖石(含鈣鎂質巖石)的接觸帶或其附近。這類礦床一般都具有典型的夕卡巖礦物組合(鈣鋁-鈣鐵榴石系列、透輝石-鈣鐵輝石系列),而在成因和空間分布上,都與夕卡巖有一定的關系。
巖漿巖侵入體的形成時代,從加里東期、海西期、印支期,到燕山期都有。在我國以燕山期最為重要。
碳酸鹽類巖石生成時代,從前震旦紀到侏羅紀都有,巖性也很不相同。就已知國內夕卡巖型鐵礦圍巖而言,包括灰巖、大理巖、白云質灰巖、泥灰巖、各種不純質的灰巖、白云巖;部分圍巖可為角巖、片巖、板巖、砂巖或凝灰巖等。從巖性的時代來看,元古宙(包括震旦紀)多為硅質灰巖;寒武紀—奧陶紀多為純質灰巖或含鎂質灰巖;石炭紀-二疊紀多為含泥質及有機質灰巖。我國北方最有利形成接觸交代型鐵礦的是寒武紀-奧陶紀灰巖,南方主要是三疊紀大冶灰巖和早二疊世棲霞灰巖。
(四)與火山-侵入活動有關的鐵礦床
這類礦床是指與火山巖、次火山巖有成因聯系的鐵礦床。成礦作用與富鈉質的中性(偏基性或偏酸性)、基性火山巖侵入活動有關。以成礦地質背景為基礎,按火山噴發環境,可分為陸相火山-侵入型鐵礦床和海相火山-侵入型鐵礦床。
1.陸相火山-侵入型鐵礦床
在我國東部陸相安山質火山巖分布區,發育著一套與輝石閃長玢巖-次火山或火山侵入巖有空間、時間和成因聯系的鐵礦床。典型礦床產于寧(南京)蕪(湖)地區的中生代陸相火山巖斷陷盆地中,同偏堿性玄武安山質火山侵入活動有密切的成因關系。國內有人稱之為“玢巖鐵礦”。它實際包括由巖漿晚期-高溫、中溫,直至中低溫一系列成因類型。按礦床在火山機構中的產出特點,大致可分為3類:①產于玢巖體內部、頂部及其周圍火山巖接觸帶中的鐵礦床,如“陶村式”、“凹山式”、“梅山式”等。②產于玢巖體與周圍接觸帶中的鐵礦床。如“姑山式”等。③產于火山碎屑巖中的火山沉積礦床,如“龍旗山式”等。其中以第①類礦床規模最大,礦石含鐵較高。
2.海相火山-侵入型鐵礦床
多產于地槽褶皺帶海底火山噴發中心附近,鐵礦床的形成與火山作用有直接的關系。典型礦床以云南大紅山鐵礦為代表。
鐵礦體賦存于由火山碎屑巖-碳酸鹽巖-熔巖(細碧巖和角斑巖)組成的一套含礦建造中。下部為石英砂巖、鈣質或硬砂質粉砂巖,夾泥灰巖、白云質灰巖和粉砂巖薄層;富鈉質的淺色巖是主礦體的容礦巖層。上部為厚層大理巖。
(五)沉積型鐵礦床
它是出露地表的含鐵巖石、礦物或鐵礦體,在風化作用下,被破碎、分解,搬運到低洼盆地中,有的經過機械沉積,有的經過沉積分異作用(包括化學分異作用)沉積下來。鐵礦物或鐵質富集達到工業要求時,即形成沉積礦床。這種類型鐵礦床儲量占全國儲量的8.7%。其礦床具有“廣、薄、難”的特點,即礦層分布面積廣,厚度薄,礦石多為赤鐵礦、菱鐵礦,含磷高,難選。根據鐵礦床形成的沉積環境,可分為海相和湖相兩類沉積礦床。
1.海相沉積型鐵礦床
該類鐵礦產于新元古代以后各個地質時期。
時代最老的是早震旦世沉積鐵礦床,以河北宣化龐家堡鐵礦為代表。礦體產于長城系串嶺溝組底部,礦體底板是細砂巖或砂質灰巖,頂板為黑色頁巖夾薄層砂巖。礦體一般有3~7層,與砂巖互層,構成厚10m的含礦帶。礦體頂板之上為大紅峪組灰巖和鈣質砂巖,底板之下為長城系石英砂巖夾層,常見波痕及交錯層。礦體呈層狀、扁豆狀或透鏡體狀。礦石主要由赤鐵礦組成,還有鏡鐵礦、石英、方解石和黃鐵礦、綠泥石、磷灰石等。礦石具有鮞狀、豆狀、腎狀構造。礦床規模一般為中、小型。主要分布于河北宣化、龍關一帶。俗稱“宣龍式”鐵礦。
2.湖相沉積鐵礦床
礦床形成的時代以二疊紀、侏羅紀最為重要,主要分布于四川省。
鐵礦層往往與煤系地層有密切關系,產于煤系砂頁巖中,礦體呈透鏡狀和似層狀,沿走向變化大。長數十米至數百米,厚一般小于2m。礦石礦物為赤鐵礦、菱鐵礦,有時為褐鐵礦。礦石構造主要為鮞狀、塊狀。礦石含鐵量多在35%~40%之間。
(六)其他重要鐵礦床
這類礦床主要包括內蒙古白云鄂博和海南石碌鐵礦。這兩個鐵礦床均屬大型礦床,因對其礦床成因問題,尚有爭議。關于其礦床地質特征,請參閱下一節典型礦床實例。