程玉蘭 張建恩 徐永波

(①新疆維吾爾自治區(qū)地質礦產勘查開發(fā)局第六地質大隊哈密839000②新疆維吾爾自治區(qū)地質調查院烏魯木齊830000)

新疆M1033鐵礦地質特征及礦床成因

程玉蘭①張建恩①徐永波②

(①新疆維吾爾自治區(qū)地質礦產勘查開發(fā)局第六地質大隊哈密839000②新疆維吾爾自治區(qū)地質調查院烏魯木齊830000)

M1033鐵礦層分布于下寒武統(tǒng)雙鷹山組碎屑巖層與碳酸鹽巖層，圍巖蝕變主要表現為黑云母化、角閃石化、磁黃鐵礦化等。礦體形態(tài)呈層狀，似層狀。礦體長度200～1827m，礦體厚度2.13～31.73m；礦體向深部已控制600m左右。礦體產狀：走向多近東西，傾向多為南傾，傾角多為72°～85°。礦體品位TFe為(26.83～35.47)×10-2。金屬礦物有磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、赤鐵礦、褐鐵礦等。礦石結構為自形、半自形、它形晶粒狀結構等，礦石構造為浸染狀構造、塊狀構造、條帶狀構造等。M1033鐵礦床屬高—中溫變質熱液改造的沉積變質型鐵礦。

M1033鐵礦雙鷹山組地層碎屑巖層與碳酸鹽巖層沉積變質礦床

新疆哈密市M1033鐵礦區(qū)位于哈密市東南260km處，距蘭新線天湖車站65km。M1033鐵礦區(qū)位于塔里木板塊北山古生代裂谷帶（圖1），屬塔里木－南疆地層大區(qū)、中南天山－北山地層區(qū)、紅柳園地層分區(qū)、印尼喀拉地層小區(qū)；成礦系列上屬于磁海—方山口Fe、Cu、Ni、Au、Pb、Zn、Mn、W、Sn、Rb、V、U、P成礦帶。加里東構造期，本區(qū)發(fā)生大規(guī)模的近東西向伸展－拉張作用，造成下部地殼高度拉?。簧喜康貧だ瓘?，形成地壘－地塹相間的古生代北山復合裂谷海槽，在本區(qū)形成寒武系沉積硅質巖、碎屑巖，奧陶系錫林柯博組沉積碎屑巖。本區(qū)的鐵礦即形成于寒武紀沉積時期。

圖1 區(qū)域構造單元劃分圖

1 礦區(qū)地質特征

M1033鐵礦區(qū)包括M1033、M1034、M1035、M1053和M1067西端等磁異常區(qū)，呈東西向展布的長條狀。構成磁異常區(qū)的含礦巖系，不僅地質構造特征相同，且含礦層位也完全一致，為一沉積變質磁鐵礦床。

1.1 地層

區(qū)內地層由南向北依次出露震旦系、寒武系和奧陶系。露頭面積約占工作區(qū)總面積的四分之一，其中以震旦系和奧陶系地層為主，下寒武統(tǒng)露頭極少。

1.1.1 震旦系（Z）

震旦系在本區(qū)僅見中統(tǒng)平頭山群上巖組（Z2pnb1），呈近東西向分布在礦區(qū)南部，構成M1033背斜的核部。

1.1.2 寒武系（?）

位于礦區(qū)中部，即M1033背斜的北翼，形成了次一級的一個向斜和一個背斜。寒武系可分為下統(tǒng)雙鷹山組（?1s）和中上統(tǒng)西雙鷹山群（?2-3xs）兩部分，二者為整合接觸。

（1）下寒武統(tǒng)雙鷹山組（?1s）

為一套碎屑巖和碳酸鹽巖，含鐵、磷、釩巖系，地貌上形成負地形，幾乎全被第四系、第三系覆蓋，根據巖性特征分為七層，其中第1層至第4層為含鐵巖系；第5層至第7層為含磷釩巖系。

（2）中上寒武統(tǒng)西雙鷹山群（?2+3xs）

為一套黑色硅質板巖，巖性單一，巖石呈顯微花崗變晶鑲嵌結構，薄板狀構造，主要成分為石英，其次為絹云母、泥炭質、磁鐵礦等。巖石堅硬，性脆，具油脂光澤和貝殼狀斷口。地貌上形成黑山梁。

1.1.3 奧陶系（O）

僅有未分的中、下統(tǒng)，出露于礦區(qū)北側，與寒武系為整合關系，為一套硅質巖石，按巖性自下而上可分為兩大層：（1）石英片巖類硅質板巖透鏡體（O1+21）81.85m。（2）硅質板巖夾薄層石英巖（O1+22）＞230.34m。

1.2 構造

1.2.1 褶皺

M1033鐵礦區(qū)主要分布在背斜的北翼，M1033背斜是一個復式背斜，次一級褶皺發(fā)育。寒武系地層在鐵礦區(qū)內構成一個向斜和一個背斜，兩者同等發(fā)育，平行排列，為一緊閉的線狀褶皺。

隨著褶皺對地層的重復，磁鐵礦層也有向斜南翼、共同翼和背斜北翼三層。

1.2.2 斷層

區(qū)內斷層發(fā)育，大致可分東西向和北東向兩組，把礦區(qū)地層截成許多斷塊，對寒武系及礦層的分布，均有很大影響。

（1）東西向斷層：呈近東西向延伸，與區(qū)域構造線方向一致，有著長期發(fā)展的歷史，是受南北向擠壓應力作用的結果。

（2）斜推斷層：根據斷層地表見露頭證實，均被第四系所覆蓋，但根據零星露頭、鉆孔資料和地層對比，均可證實它們的存在。

斜推斷層之間距離為1～4km不等，走向30°～40°，水平錯移距離80～300余米，呈左推式階梯狀展布，東盤北移，使地層的連續(xù)性均遭破壞，同時，也錯開了所有的東西向斷層。

1.3 侵入巖

據區(qū)域地質資料，M1033一帶巖漿活動強裂而頻繁，并以華力西期酸性侵入巖為主，M1033鐵礦區(qū)是按磁異常分布范圍圈定的，侵入巖的分布較少，僅有石英閃長巖、黑云母斜長花崗巖和各種巖脈等。

1.3.1 加里東期石英閃長巖（δO3）

侵入于震旦系含石墨大理巖（Z2pnb1-1）和白云質大理巖（Z2pnb1-2）的接觸面附近，呈不規(guī)則三角形，面積約為1km2，可能為一小巖株。在該巖株附近，還有石英閃長巖脈分布。

1.3.2 華力西晚期黑云母斜長花崗巖（γ43b）

主要侵入于M1033復背斜之核部及南翼，僅在礦區(qū)南部邊緣有少量露頭，北部見黑云母斜長花崗巖。

1.3.3 巖脈

區(qū)內巖脈發(fā)育，從基性至酸性均有：如輝綠（玢）巖、閃長（玢）巖、花崗（斑）巖、黑云母斜長花崗巖、角閃斜長花崗巖、含電氣石偉晶花崗巖、含鈦鐵礦鈉長斑巖、閃斜煌斑巖和石英巖脈等。

1.4 變質作用

變質作用，按其成因和性質，可分為區(qū)域變質、動力變質和變質熱液蝕變三種類型。

區(qū)內的變質熱液蝕變以生成角巖（本區(qū)為非熱變質巖石）為特征，與其成礦有直接關系。根據蝕變特點和礦物的共生組合：可將角巖分成黑云母化、角閃石（陽起石）化、磁黃鐵礦化三個蝕變帶。

（1）黑云母化：主要生成黑云母石英角巖，分布與巖性特征同地層（?1s3）所述，是由黑云母石英片巖經變質熱液的改造，生成較多的黑云母及少量的鉀長石、斜長石、微斜長石、角閃石、石榴子石等。巖石結構產生明顯的變化，而化學成分基本不變，去硅及鈣、鎂交代作用微弱。

（2）角閃石（陽起石）化：晚于黑云母化，下部與黑云母石英角巖具有明顯的交代過渡關系，在黑云母石英角巖中有角閃石（陽起石）石英角巖順裂隙和層理充填交代形成帶狀和不規(guī)劃團塊。在角閃石（陽起石）石英角巖中，也常有黑云母石英角巖的殘塊。該帶處于硅酸鹽與碳酸鹽的接觸部位，由于變質熱液的活動，產生滲濾和雙交代作用，有類似矽卡巖化現象，生成透輝石、透閃石、角閃石（陽起石）、金云母、柘榴石和磁鐵礦等礦物，去硅和鈣、鎂交代作用明顯。

（3）磁黃鐵礦化：屬晚期變質熱液硫化物階段產物，主要形成磁黃鐵礦化透閃石角巖，磁黃鐵礦化透閃石石英角巖。這一階段中，除形成大量的磁黃鐵礦外，還有少量的黃鐵礦，微量黃銅礦，并含有微量的鈷。

2 礦床地質

2.1 礦層圍巖

磁鐵礦層主要賦存于下寒武雙鷹山組中下部一套蝕變角巖部位（即?1s3）層底板為黑云母石英片巖（?1s2），頂板為磁黃鐵礦化透閃石角巖，局部地段為透閃石透輝石化大理巖。

2.2 礦體

M1033礦體形態(tài)呈層狀，似層狀，礦體分布多為單層。礦體向深部已控制600m左右，一般向深部礦體有厚度變厚，品位變富的趨勢。礦體長度200～1827m，礦體厚度2.13～31.73m；礦體向深部已控制600m左右。礦體產狀：走向多近東西，傾向多為南傾，傾角多為72°～85°。礦體品位TFe為（26.83～35.47）×10-2。

2.3 礦石

2.3.1 礦石的礦物成分

礦物成分簡單，主要金屬礦物有磁鐵礦，含量一般在30%～40%，局部高達65%以上，其次為磁赤鐵礦、黃鐵礦，一般含量≤1%，最高達5%。磁黃鐵礦一般含量1%～3%，有時高達5%～10%，黃銅礦局部可見，含量1%。另外，在氧化帶常見赤鐵礦、褐鐵礦等。

主要非金屬礦物有角閃石、石英、黑云母及少量或微量斜長石、透閃石、透輝石、綠泥石、白云母、方解石、磷灰石、鋯石、榍石、石榴石等。

2.3.2 礦石結構與構造

（1）礦石結構：常見有微—細粒（平均粒度0.02～0.06mm或0.04mm以下）自形、半自形、它形晶粒狀結構，交代結構，海綿隕鐵結構等。

（2）礦石構造：根據礦石的構造形態(tài)可分六類：浸染狀構造，浸染條帶狀、條紋狀、塊狀、斑雜狀及角礫狀構造等。它們在空間分布上無明顯的規(guī)律，一般在礦層邊部多為浸染狀，浸染條帶狀構造，中間部分可出現塊狀、團塊狀構造，而且常在同一礦層中，各種類型構造相互過渡而無截然界線。

2.3.3 礦石的化學成分

礦區(qū)TFe品位變化為23.00%～52.64%，一般為23.00%～35%，可以看出，在貧礦體中，局部存在富化現象。

礦石中硫的品位變化區(qū)間為0.02%～0.30%，但分布情況看，部分礦體的邊存在硫偏高的現象。

磷的一般品位變化多在0.13%～0.61%之間，含量最高達1.29%。

礦石中TFe品位愈高，SiO2愈低。另外，Al2O3、CaO、MgO的含量略有減少的趨勢。

礦石中K2O、Na2O、TiO2含量很少，Cu、Ni、Co、As、Ga等元素以痕跡存在。

關于礦石的酸堿性質，SiO2、Al2O3、CaO、MgO的比值在0.1～0.2區(qū)間變化，因此，礦石屬酸性礦石。磁黃鐵礦石僅在東礦區(qū)M1053異?？梢姟?/p>

Cu、Ni、Co雖然平均含量很低，但在個別樣品中Cu高達0.19%，Ni高達0.034%，Co高達0.015%，均不具工業(yè)意義。

2.3.4 礦石的微量元素特征

根據光譜分析結果，磁鐵礦石、磁黃鐵礦石中銀（Ag）、鋅（Zn）、鉛（Pb）、錫（Sn）、鈰（Ce）、鑭（La）、鉬（Mo）、鈧（Se）、鈮（Nb）、鉭（Ta）、釷（Tn）等元素無或低于分析靈敏度的含量，釔（Y）僅在磁鐵礦石中個別達到0.001%～0.003%，在磁黃鐵礦石中為0.001%或＜0.001%；砷（As）僅在磁黃鐵礦石中個別樣品為0.05%。

3 礦床成因

通過對M1033鐵礦床可總結出下述幾個特征：

（1）鐵礦層產于碎屑沉積向碳酸鹽沉積的過渡層中，說明鐵質是在海進時沉積的產物，沉積環(huán)境相對穩(wěn)定，礦體（層）層數少，單層厚度比較大，礦層延長在13km以上。

（2）礦層層位明顯，礦體（層）呈層狀、似層狀、凸鏡狀，礦體產狀與圍巖一致，厚度、品位一般變化較小，礦石結構比較簡單，礦石顆粒細小，具明顯的條帶狀構造。

（3）含礦圍巖鐵質成分高，一般TFe20.03%～21.98%，最高可達22.84%，礦體與圍巖呈漸變的過渡關系。

（4）礦石物質組分簡單，金屬礦物為磁鐵礦；非金屬礦物主要有角閃石、石英和黑云母。硫、磷比較少，且硫略高于磷，一般磁鐵礦十石英十角閃石的含總合在85%以上，是沉積作用的特征。

（5）磁鐵礦石中，TiO2很低，平均含量0.20%，Go、Ni、Cu等元素甚微，這是沉積變質型鐵礦床的標型組份特征。

（6）鏡下常見微粒磁鐵礦被石英顆粒包裹，這可能顯示膠體溶液的沉積特征。

（7）含礦圍巖具明顯的蝕變分帶現象，由于含礦層中原巖性質不同，出現了不同的礦物組合，顯示了蝕變過程中，不同階段變質熱液性質不同并具選擇交代的特征。

（8）礦區(qū)構造復雜，褶皺、斷層比較發(fā)育，礦層隨褶皺而褶，隨斷層破壞而斷。

綜上所述，M1033鐵礦的形成環(huán)境是：鐵呈膠體溶液和細小的機械懸浮物被地下水搬運到海盆地（或淺海），隨著遠離海岸，鐵的沉積發(fā)生中性或微堿性的水溶液中（pH=7），這時，水與活潑氧的界面高于水盆地底部，開始沉積鐵礦層或含鐵的碎屑物（即礦源層）。以后主要經區(qū)域變質的變質熱液順著含鐵碎屑巖與碳酸鹽巖的接觸部位（相當于礦源層）活動，產生蝕變交代，使礦源層中的鐵質發(fā)生遷移、富集成礦。

M1033鐵礦床應屬中—高溫變質熱液改造的沉積變質型磁鐵礦床。

［1］李衛(wèi)東，陳疆，張佳儒.新疆哈密市東鹽池一帶1∶5萬區(qū)域地質礦產調查報告，新疆地礦局第六地質大隊，2009.

［2］彭方洪，張黎.新疆哈密市M1033鐵礦普查地質報告.新疆地礦局第六地質大隊，2003.

收稿：2015-06-07

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.05.007