淺析內蒙古烏拉特前旗黃土窯礦區超貧磁鐵礦礦床地質特征及礦床成因

李宇飛

1 區域地質背景

1.1 區域地層

區內出露地層主要為中太古界烏拉山（巖）群（Ar2wl）及新生界第四系。太古界烏拉山（巖）群全區廣泛分布，構成了烏拉山主體；新生界第四系在二級盆地及現代河床零星分布。

1.2 區域構造

區域內褶皺、斷裂構造強烈。構造線總體方向近東西向，以烏拉山復式背斜為主體構造形式。花崗巖的侵入破壞了背斜的完整形態。本區斷裂構造較發育，后期斷裂疊加在前期斷裂之上，使斷裂識別較困難。在礦區西南部可見較明顯的斷裂構造，出露長度3000m左右，時代較新，可能為中生代以后斷層，具平推、逆沖性質。

1.3 區域巖漿巖

區域巖漿活動頻繁，各時代巖漿巖均有出露，侵入期次主要有中太古代片麻狀石英閃長巖（Ar2δo）侵入Ar2wl、中太古代片麻狀黑云母二長花崗巖（Ar2γ）以脈狀侵入Ar2wl、石炭紀細粒石英閃長巖（Cδo）以巖枝形式產出、石炭紀中粒花崗閃長巖（Cγδ）呈小侵入體侵入Cδo、二疊紀中粒黑云母花崗巖（Pγ）以巖基、巖珠形式侵入Ar2wl，巖性從基性-中性-酸性均有分布，但以酸性侵入巖為主。

脈巖：脈巖較發育，種類較多，主要有石英斑巖脈（λπ）、鉀長花崗巖脈（Kγ）、偉晶巖脈（?）、閃長玢巖脈（δμ）、輝綠巖脈（βμ）、花崗斑巖脈（γπ）、閃長巖脈（δ）、角閃巖脈（φ0）。

2 礦區地質特征

礦區位于近東西向區域性構造—烏拉山復背斜南翼，中太古界烏拉山（巖）群片麻巖系厚度巨大，巖漿活動較為強烈。

2.1 礦區地層

礦區主要出露地層為中太古界烏拉山（巖）群斜長片麻巖組（Ar2wl3），巖性以黑云母斜長片麻巖為主，及黑云母角閃斜長片麻巖夾磁鐵石英巖，局部見花崗片麻巖，另有零星分布的第四系殘坡積、沖洪積層。黑云母斜長片麻巖（Pmxh）：總體走向北西、南東向，總體傾向南西，傾角45°～85°，局部直立。巖石呈灰白-灰-黑灰色，鱗片粒狀變晶結構，片麻狀構造。巖石主要由黑云母（15%）、角閃石（13%）、斜長石（45%）、鉀長石（5%）、石英（20%）組成，少量綠簾石、磷灰石、鋯石、磁鐵礦。

黑云角閃斜長片麻巖（Pmjxh），總體走向北西、南東向，總體傾向南西，傾角45°～83°，灰綠色，鱗片變晶結構，片麻狀構造。礦物成份主要為斜長石，角閃石，石英，次為黑云母及少量不透明礦物。局部混合巖化現象較強。

磁鐵石英巖：呈層狀、似層狀夾層分布于黑云母斜長片麻巖中，產狀與片麻巖一致，巖（礦）石呈黑灰色，半自形—它形粒狀結構，條紋狀浸染構造，條帶狀構造。礦石礦物主要為磁鐵礦，少量褐鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦，脈石礦物主要為石英，次為黑云母、角閃石。磁鐵礦主要與暗色礦物黑云母、角閃石一起集中定向分布，與淺色礦物石英相間分布形成條帶狀構造。

花崗片麻巖（Pmr）：主要分布于礦區南部，地層總體走向近東西，厚度大于200m。傾向南西，傾角53°～80°，巖石呈灰白色，粒狀鱗片變晶結構，條帶狀、片麻狀構造。礦物成分主要為石英（48%）、斜長石（32%）、鉀長石（16%）、其次為黑云母（4%）、角閃石，微量磷灰石、鋯石、磁鐵礦、黃鐵礦。

2.2 礦區構造

礦區位于區域性構造—烏拉山復背斜北側，總體為一單斜構造，走向近東西向。褶皺、斷裂構造不明顯，節理裂隙較發育。

2.3 礦區巖漿巖

礦區位于大樺背黑云母花崗巖巖體（Pγ）北部邊側，巖石呈淺肉紅色，似斑狀結構，基質具花崗結構；斑晶主要由微斜長石及石英組成；基質由微斜長石、奧長石、石英、黑云母及少量磁鐵礦組成。礦區出露脈巖主要有花崗巖脈（γ）、角閃巖脈（Ф）、閃長巖脈（δ）。

2.4 礦區變質巖與變質作用

礦區變質巖分布廣泛，以太古界區域變質作用形成的淺色片麻巖為主，變質巖主要礦物組合為石英—白云母—黑云母—斜長石，石英—黑云母—微斜長石—中長石—石榴石，屬鐵鋁榴石角閃巖相。

2.5 礦區地球物理特征

中太古界烏拉山群第三巖段黑云角閃斜長片麻巖是磁測區出露的主要地層，占據了查證區80%以上的面積，經磁測統計得到：礦體中磁鐵石英巖型鐵礦石磁化率（K）平均值18650×10-6CGSM～19710×10-6CGSM、剩余磁化強度Jr值7650×10-6CGSM～8760×10-6CGSM；礦體圍巖斜長片麻巖的磁化率K平均值為770或微弱磁性、剩余磁化強度Jr平均值為230。由此可見，鐵礦石與非鐵礦石的磁化率K值與剩余磁化強度Jr值存在幾何數值的差別，二者磁性特征具有明顯不同，為本區開展高精度磁法測量奠定了一定的基礎。因此，本區開展高精度磁測具有一定的物理前提和條件。

2.6 磁異常特征

2006年內蒙古自治區第一地質礦產勘查開發院在內蒙古烏拉特前旗沙德蓋—巴勒代溝一帶進行1：1萬高精度磁法測量工作，其中梅力更溝測區包括本區石門溝礦段，磁異常特征如下：

梅力更測區面積14km2，1/20萬地質圖上可見測區北部被第四系覆蓋，測區南部出露太古界烏拉山群地層，測區位于航磁CD異常帶和CE異常的邊部交匯部位，CE-2號航磁異常分布在礦區內。據1/5000ΔT等值線平面圖可見，梅力更異常區ΔT-221nT的負異常和ΔT0nT～279nT的正異常成片大面積分布，以500nT為異常下限，可編出C1、C2、C3—C12計12個異常，異常強度一般700nT～1000nT。測區東北部分布有北西向展布的負異常片區，西南部亦有北西或近東西展布負異常片區，異常區內分布有近南北向的串珠狀負異常帶，縱貫異常區，ΔT約-221nT左右。

據1/20萬地質資料、C1—C12號磁異常特征，巖礦石磁參數統計結果，推斷C1—C12號異常為含磁鐵礦8%—15%的太古界烏拉山群片麻巖類、混合巖類、磁鐵石英巖和輝長巖等引起，也可以說是超貧鐵礦引起。其中C1號異常面積大，中等強度，ΔT779nT～1279nT，為片麻巖類引起，C2號異常強度較大，為磁鐵石英巖或小型鐵礦引起。本區磁異常大多呈點狀、扁豆狀展布，其東側未封閉的C12號異常呈東西窄條帶展布?？偟膩砜矗V區異常峰值部位范圍很小，均值最高處3000nT左右，均為磁性體局部富集引起，其工業價值不大。C2、C7、C10三個異常相對其它異常其規模較大一些，場值較強，可供小型開采。在C10號異常處布設一條精測剖面，計算磁性體頂端埋深約44m，厚度約20m，長度50m～80m，向南傾。

3 礦床地質

黃土窯礦區超貧磁鐵礦床成因屬沉積變質型鐵礦床，超貧磁鐵礦體賦存于中太古界烏拉山（巖）群斜長片麻巖組（Ar2wl3）中，礦體產狀與圍巖基本一致。以石門溝礦段一區1號、2號、3號礦體和沙德蓋礦段四區25號、26號礦體為例敘述如下。

3.1 石門溝礦段一區1號礦體

礦體位于一區西北部，呈透鏡狀產出，走向北西-南東、傾向235°，傾角67°。礦體地表由一個采坑控制，控制礦體厚度1.94m，品位TFe30.01%，mFe18.47%。礦體深部由兩個鉆孔控制，控制最大延深42m，控制礦體厚度1.13m～1.48m，平均厚度1.31m，品位TFe26.80%～30.50%，mFe14.70%～22.30%，平均品位TFe28.42%，mFe18.02%。礦體厚度1.13m～1.94m，平均厚度1.54m，厚度變化系數29.28%，變化屬簡單。礦體品位TFe26.80%～30.50%、mFe14.70%～22.30%，礦體平均品位TFe28.96%、mFe18.05%。品位變化系數TF8.65%、mFe22.27%，屬均勻型。

3.2 石門溝礦段一區2號礦體

礦體位于一區中部，呈透境狀產出，走向164°，傾向254°，傾角70°。礦體地表由探槽控制，控制礦體厚1.97m，品位TFe27.00%，mFe17.33%。礦體內無可剔除夾石。

3.3 石門溝礦段一區3號礦體

礦體位于一區南部，呈透境狀產出，走向155°，傾向245°，傾角66°。礦體地表由采坑控制，控制礦體厚1.08m，品位TFe33.15%，mFe25.77%。礦體內無可剔除夾石。

3.4 沙德蓋礦段四區25號礦體

礦體位于四區中部，呈層狀似層狀產出，總體走向124°局部近東西向，傾向214°傾角81°～89°。礦體地表由六個工程控制礦體走向長346m，控制礦體厚1.98m～6.89m，平均3.43m，品位TFe11.58%～41.15%，mFe6.82%～38.03%，平均TFe27.59%，mFe23.00%。礦體深部由三個鉆孔控制，控制礦體最大延深為80m，其中二個鉆孔控制礦體延深分別為80m、42m，控制礦體厚0.45m～1.45m，品位TFe14.00%～21.60%，mFe10.65%～17.90%，平均TFe18.00%，mFe13.91%。由地表向深部礦體厚度變薄，全鐵、磁性鐵品位地表均高于深部。礦體厚度1.00m～6.89m，平均厚度2.89m，厚度變化系數（Vm）為67.38%，變化屬中等。礦體品位TFe17.29%～33.19%、平均TFe24.34%，mFe13.08%～28.76%，平均mFe19.65%。品位變化系數（Vc）TFe37.80%、mFe45.97%，屬均勻型。礦體無可剔除夾石。

3.5 沙德蓋礦段四區26號礦體

礦體位于四區中部，在25號礦體上盤，兩者近于平行相距2m～3m。礦體呈透境狀產出，走向125°，傾向215°，傾角80°。礦體地表由一個探槽控制，控制礦體厚5.93m，品位TFe16.00%～24.30%，mFe11.35%～12.57%，平均TFe19.43%，mFe12.12%。礦體深部由一個鉆孔控制延深56m，控制礦體厚1.46m，品 位Fe14.00%～20.25%，mFe10.15%～15.10%，平均TFe17.27%，mFe12.74%。礦體厚度1.46m～5.93m，平均厚度3.70m。礦體品位TFe17.27%～19.43%、平均TFe19.00%，mFe12.12%～12.74%、平均mFe12.24%。礦體內無可剔除夾石。

4 礦石特征

4.1 礦石的結構構造

礦石以它形-半自形粒狀變晶、柱狀變晶結構為主。鐵礦物主要呈短柱狀、條帶狀集合體與脈石礦物呈條帶相間分布，條帶狀構造為該礦石的主要構造。

4.2 礦石的礦物成分

（1）礦物成分。礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦（20%～30%）、少量褐鐵礦、磁黃鐵礦（＜0.1%）；非金屬礦物主要為斜長石（2%～55%）、角閃石（5%～50%），少量黑云母（占2%～25%），石榴石及其它礦物。

（2）主要金屬礦物特征。①磁鐵礦：多呈半自形-它形粒狀、不規則集合體，粒徑0.7mm～0.03mm，沿一定方向略呈定向分布，構成條紋。與石英等脈石礦物呈條帶相間分布，部分細粒磁鐵礦呈零星狀包裹于石英等脈石礦物中。磁鐵礦條帶寬0.3mm～2.0mm，礦物自然嵌布粒度多數居于0.1mm～0.3mm，部分磁鐵礦邊緣或整體常見到格狀赤鐵礦片晶。②褐鐵礦：褐鐵礦呈半自形假象粒狀，與磁鐵礦連生。③磁黃鐵礦：呈渾圓粒狀、粒狀，零星分布于脈石中，多為交代磁鐵礦形成。

（3）主要脈石礦物特征。①斜長石：主要脈石礦物，以粒徑相對粗大的柱狀變晶集合體形式產出，粒徑一般在0.1mm～0.3mm之間。②角閃石：主要脈石礦物之一，多以粒狀變晶集合體形式產出，粒徑一般為0.1mm～0.3mm。③石英：為主要脈石礦物，多以它形粒狀晶呈條帶狀產出，并與鐵礦物條帶相間分布。石英條帶寬窄不一，多在1mm～3mm之間，石英礦物粒徑一般在0.1mm～0.5mm之間。④黑云母：常以片狀晶呈零星狀分布于鐵礦物條帶中，粒徑0.1mm～0.3mm，局部出現富集。⑤石榴石：多以自形晶呈零星狀分布，礦物粒徑0.2mm～0.3mm。

4.3 礦石的化學成分

（1）礦石中主要有用組分。礦石中主要有用元素（Fe）分布較為均勻，全區TFe平均品位29.30%，mFe平均品位18.64%。通過物相分析結果得出，鐵的物相以磁鐵礦為主，主要有用礦物為磁鐵礦，礦石中赤（褐）鐵礦含量少，說明礦體基本上未被風氧化。

（2）礦石有害及有益組分。根據組合分析結果，礦石中有害組分S含量在0.37%～0.53%之間，平均0.48%，P含量在0.043%～0.178%之間，平均0.12%，SiO2含量在42.8%～44.82%之間，平均43.76%，SiO2和S含量超過了煉鐵用鐵礦石有害物質工業指標?？紤]到該超貧磁鐵礦石品位低，屬需選礦的鐵礦石，礦體采用mFe圈定，磁法選礦時磁鐵礦石中硅酸鐵、硫化鐵、碳酸鐵含量將會降低，自然SiO2、S、P等有害元素就會降下來。主要有害雜質含量較低，符合規范要求，伴生有益組分含量，無綜合利用價值。

4.4 礦石類型和品級

礦石類型：（1）礦石自然類型。超貧磁鐵礦體基本為露頭礦體，地表未見氧化礦石。依據巖礦鑒定及礦石鐵物相分析結果，礦石中金屬礦物主要是磁鐵礦；脈石礦物主要是斜長石、角閃石。礦石自然類型可以進一步劃分為以下幾種：按照主要鐵礦物劃分為磁鐵礦石；按照脈石礦物劃分：斜長石-角閃石型磁鐵礦石，石英型磁鐵礦礦石；按照結構構造可劃分為浸染狀、條紋狀-條帶狀磁鐵礦石。

（2）礦石工業類型。該區礦石TTe平均品位多在25%～30%之間，礦石工業類型主要為需選超貧磁鐵礦石。根據基本分析及礦石鐵物相分析結果，全區磁性鐵（mFe19.09%）對全鐵（TFe28.76%）的占有率劃分，mFe/Tfe＝66.38≤85%為弱磁性鐵礦石。

5 礦體圍巖和夾石

5.1 圍巖特征

礦區出露地層為烏拉山（巖）群斜長片麻巖組，發育花崗巖、閃長巖及細晶巖脈等侵入巖。礦體頂、底板巖性以灰色黑云斜長片麻巖和黑云斜長角閃片麻巖為主，局部地段出現構造破碎蝕變巖、花崗片麻巖、花崗巖、鉀長花崗巖等。由于每個礦體所處位置及礦化蝕變的強度和規模不一樣，導致礦體頂底板巖石中TFe和mFe品位有很大差別，頂板TFe含量最大值29.50%、最小值1.55%、平均值9.19%；底板TFe含量最大值27.30%、最小值1.55%、平均值9.38%；頂板mFe含量最大值21.85%，最小值0.05%、平均值2.54%；底板mTFe含量最大值10.50%，最小值0.15%、平均值2.44%?？梢钥闯鲰?、底板的差值并不大，圍巖中TFe、mFe含量均較低，礦體與圍巖界限清晰。

5.2 夾石特征

根據工業指標規定，夾石剔除厚度為1.0m，在圈定礦體時，凡mFe含量小于10%、厚度≥1.0m者，均作為夾石予以剔除。巖性為黑云斜長片麻巖，產狀與礦體產狀一致，規模較小。夾石樣品中TFe含量為10.50%～15.20%，平均品位12.81%；mFe品位為0.20%～8.50%，平均品位為3.50%。夾石中mFe含量較低。

6 礦床成因及找礦標志

6.1 礦床成因類型

黃土窯礦區超貧磁鐵礦體均產于中太古界烏拉山（巖）群斜長片麻巖組中，嚴格受巖性控制，局部地段該套巖性全部為礦體。條帶狀磁鐵石英巖長度一般幾十米到幾百米，呈層狀、似層狀產出，與圍巖為整合接觸。其礦石主要由交替出現的暗灰色磁鐵礦和白色石英條帶組成，具條紋狀～條帶狀構造，反映了晚太古代海底火山噴氣沉積成因的特點。條帶狀磁鐵石英巖在局部地段的多層產出以及與圍巖互層產出的特征表明，火山作用與沉積作用是同期發生的，礦床中大量的鐵是由海底玄武質的火山活動提供的，也就是說礦床沉積期由海底火山活動及沉積作用形成了原始的含鐵硅質沉積或礦床，后期的變質作用又對其進行了改造。變質作用對礦體具有一定的礦化富集作用，而且使礦石礦物成分和結構發生不同程度的變化，從而提高了經濟價值。變質作用對礦床的改造有以下兩種情況：其一，含鐵硅質沉積（或礦床）受熱流變質作用，原來沉積礦床中的氫氧化鐵，經脫水和重結晶作用變為磁鐵礦，硅質礦物則重結晶成石英，形成條帶狀磁鐵石英巖，在這一改造中，礦石粒度增大，有利于選礦的磁鐵礦的出現，提高了其經濟價值。其二，巖石脫水，并形成變質熱液，由于自身的含鐵硅酸鹽分解，變質熱液富集了Mg、Fe、Ca、CO2等活動組分，變質熱液進入構造有利部位，隨后將成礦組分析出，由于作用初期供氧不足，故有利于鎂鐵角閃石發育，隨著氧的作用增大，便依次形成了磁鐵礦、石英，形成了磁鐵石英巖型礦床。通過對礦石礦物成分及結構構造分析，變質作用對礦體的兩種改造現象可能都存在。

綜上所述，黃土窯礦區鐵礦成因類型為沉積變質型鐵礦床。

6.2 找礦標志

（1）地層標志。該類型鐵礦嚴格受地層層位的控制，所有礦體均產在中太古界烏拉山（巖）群斜長片麻巖組中。該套地層是該類型鐵礦成礦的有利部位。

（2）巖性標志。該類型鐵礦嚴格受巖性控制，所有礦體均產在條帶狀磁鐵石英巖中。條帶狀磁鐵石英巖就是直接的找礦標志。

（3）地球物理標志。①航磁異常標志：利用航磁異?？梢源_定含鐵建造的存在，是間接的找礦標志。②地面高精度磁測異常標志：該類型礦床地面高精度磁測效果較好，一般異常下面可能存在鐵礦體。