大矿、富矿的产出部位及控矿因素

成矿系列中大矿产出部位及控矿因素~

综合本区已发现矿床的地质特征、控矿因素、同沉积期火山岩夹层与成矿的时空关系，以及同生断裂活动与火山活动及热水喷流沉积成矿的耦合关系，可以清楚地看出，在火山岩（包括凝灰岩）夹层与同生断层发育的地区，都是有利的成矿区、段，其中大矿和富矿产出的主要部位是：
1）在该裂陷槽内的三级断陷盆地边缘；
2）在狼山地区，主要在狼山群容矿二组中有火山岩夹层或凝灰岩夹层产出、并有明显同生断裂（多次）活动的地段；
3）在渣尔泰山地区，主要在阿古鲁沟组一段、并有明显同生断裂（多次）活动和有凝灰质薄夹层产出的地段。
该区狼山群和渣尔泰山群分布广泛，在已发现的矿床外围和有狼山群和渣尔泰山群的分布区内，在有火山岩（包括凝灰岩）夹层与同生断层发育的地段，都是很有利的成矿区、段，资源潜力大。
今后在该区找矿时，①首先找狼山群二组；②然后在二组（或相当层位）中查找变质火山岩夹层、查找同生断裂。例如，在炭窑口矿床的西部和东部（如杨贵口沟以东一带），都有同沉积期火山岩夹层产出，在东升庙矿床东部的三贵口一带也有同沉积期火山岩夹层及同生断裂活动迹象，建议在这些地区可重点进行外围找矿。

目前，晋冀北缘－辽西铁矿重要成矿带内已探明具有工业意义的铁矿床主要为沉积变质型、岩浆型、接触交代型、沉积型等主要成矿类型，其中以沉积变质型最为重要。不同类型的铁矿，通常都受特定的地质构造和成矿环境等所控制，下面分别进行介绍。
（一）沉积变质型铁矿
主要产于前寒武纪（太古宇、古元古界）古老的区域变质岩系中，铁矿层、火山岩和沉积岩具有明显的空间共生关系，铁矿的产出受原岩建造和火山旋回的控制比较明显，主要赋存在火山岩和火山岩比较发育的沉积岩系中，铁矿主要形成于火山活动的间隙期。沉积变质型铁矿的主要控矿条件有层位、构造、火山岩、混合岩等。
1.层位控矿
已知该类型铁矿床主要产于太古宇迁西群、遵化群、滦县群、密云群、五台群等变质岩系中的不同层位，特别是前寒武纪火山活动的间隙期、在火山岩周围形成的沉积层中产出的铁矿床往往大而富，因此该类型铁矿明显受地层时代及层位的控制。矿体形态、矿石类型及结构，在不同的地层层位也具有不同的特点。如司家营大型铁矿床，铁矿赋存于滦县群中，其特点是铁矿层与变粒岩（黑云变粒岩为主，少量角闪变粒岩）互层，矿石矿物主要为磁铁矿、假象赤铁矿、赤铁矿等；矿石主要为贫铁矿石、TFe品位30%，少量为致密块状及砂状矿石组成富矿，TFe品位一般为45%～55%，最高达60%，平均为50%；矿石构造以细条纹、条纹状为主，条带状少见；矿石类型有两类，即磁铁石英岩类和赤铁石英岩类。水厂大型铁矿床，铁矿赋存于迁西群三屯营组二段中，其特点是铁矿层与紫苏黑云斜长片麻岩及辉石斜长片麻岩互层，分上、下两个铁矿层，上主矿层厚为20～200m，下主矿层厚为20～150m；矿石矿物以磁铁矿为主，假象赤铁矿次之，次生矿物有褐铁矿等；矿石主要为贫铁矿石，TFe含量为20%～35%，平均为28%；矿石类型有磁铁石英岩、透辉磁铁石英岩、磁铁辉石岩和赤铁石英岩等4种；矿石构造以条纹状、条带状为主，少量片麻状及块状矿石；磁铁矿颗粒一般较粗，常在0.1～0.7m m 之间。
另外，本成矿带内沉积变质型铁矿可细分为阿尔戈马型和苏必利尔湖型二个亚类，每一亚类铁矿床各自具有特定的控矿层位。
阿尔戈马型铁矿床的铁矿体都产在火山喷发间歇期的沉积岩（或火山沉积岩）中，但不同矿床不完全一样，铁矿体控矿层位可以大致细分为4种类型：①斜长角闪岩（或麻粒岩）－磁铁石英岩岩石组合，原岩建造为火山岩－铁建造，矿体顶、底板均为斜长角闪岩，矿体厚度小，常多层矿，规模不大，如冀东太平寨等铁矿床；②二辉麻粒岩（或斜长角闪岩）－矽线石榴片麻岩（或黑云角闪斜长片麻岩）－磁铁石英岩岩石组合，原岩建造为含沉积岩的火山岩－铁建造，矿体多呈层状、透镜状，形态变化大，以中、小规模为多，亦有大型，如冀东水厂、宫店子、龙湾、石人沟等铁矿床；③斜长角闪岩（或绿泥片岩）－黑云变粒岩－云母石英片岩－磁铁石英岩岩石组合，原岩建造为火山岩－中酸性火山碎屑岩－沉积岩－铁建造。此类型分布广泛，常形成大型、特大型铁矿床，如冀东司家营、马城和五台山羊坪、柏枝岩等铁矿床；④绢云千枚岩－黑云变粒岩－云母石英片岩夹斜长角闪岩－铁建造，原岩建造为含火山岩的沉积岩－铁建造，此类型已发现有大型铁矿床，如冀东柞兰杖子、前白枣山等铁矿床。
苏必利尔湖型铁矿床主要形成于新太古代和古元古代，以沉积作用为主，火山活动较弱，含铁岩系的岩石组合为绢云千枚岩－绿泥片岩－变质石英砂岩－铁建造，原岩建造为沉积岩－铁建造。铁矿层往往赋存在海侵沉积岩系的中－中上部，分布在由碎屑沉积向纯化学沉积物（碳酸盐）过渡部位，如袁家村铁矿床。
2.构造控矿
具有工业意义的铁矿床多产于向斜构造或复向斜构造（如密云沙厂铁矿、冀东迁安矿区等）中，少部分产于复背斜构造中的向斜构造内（如水厂铁矿）或其他形式的褶皱构造内。因此向斜构造对沉积变质型铁矿具有重要的控矿作用。
断裂构造也是控矿的主要因素之一。断裂构造一方面提供岩浆活动和铁矿物质所需的运移通道，另一方面提供后期热液活动的通道，后期热液是贫铁矿脱硅而变富的重要因素之一。
不同亚类的产出也严格受构造控制。阿尔戈马型铁矿受古火山岛弧盆地（绿岩盆地）控制，与海相火山作用关系密切，含铁岩系主要分布在火山岛弧盆地边部，矿体与围岩产状基本一致。而苏必利尔湖型主要赋存在陆块内断陷盆地或坳拉槽盆地环境，主要与沉积作用有关。
3.火山喷发作用控矿
正如前面所述，本成矿带内沉积变质型铁矿主要赋存于火山岩或火山岩比较发育的沉积岩系中，火山喷发作用对铁矿的控矿作用明显。
火山喷发作用为沉积变质型铁矿的形成提供了物质来源。首先，早期的基性火山岩浆的喷发作用直接将深部的铁质带到地表，为铁矿的形成提供了物质保障；其次，后期的火山喷发作用产生的酸性火山热液，对早先形成的、富含铁质的火山岩进行萃取，形成富含铁质的热液，迁移到适当的部位成矿。
4.变质作用控矿
在漫长的地质年代里，太古宇含铁岩系遭受了多次区域变质作用。本成矿带内铁矿的含矿岩系主要为麻粒岩（水厂、石人沟、沙厂、龙湾）、黑云变粒岩（司家营、石人沟、栅兰杖子、湾杖子、北大岭）和角闪变粒岩（棒棰山、庙岭）等中深变质程度的岩石，因此变质作用对铁矿的演化具有一定的控制作用。主要体现在区域变质作用往往形成大量的变质热液，变质热液从周围围岩中萃取铁质，迁移到适当的部位再成矿。
5.混合岩化控矿
本成矿带内沉积变质铁矿周围的岩石遭受混合岩化作用较普遍，因此混合岩化对沉积变质铁矿具有一定控制作用，如迁安水厂铁矿含铁岩系主要为麻粒岩相变质的表壳岩，普遍遭受不均匀重熔混合岩化，局部有紫苏花岗岩形成。这种作用主要是通过混合岩化产生的高温和混合岩释放出来的热液对火山－沉积型铁矿的再造结果。
（二）岩浆型铁矿
在本成矿带内，岩浆型铁矿分布不广，目前已知的有大庙、黑山、罗锅子沟、头沟等矿床（点），以大庙钒钛磁铁矿床最具有代表性，故又称为“大庙式”岩浆型铁矿，其控矿条件比较简单。
1.岩浆岩控矿
中元古代基性杂岩类属于本成矿带岩浆型铁矿的主要控矿岩浆岩。目前已知铁矿床的矿体主要产于暗色苏长岩、斜长岩及辉长岩岩体中。
矿床的形成是基性岩浆长期演化过程中，经历了早期的结晶分异、晚期（浅部）熔离作用和晚期结晶分异作用的复杂成矿作用过程。早期含矿苏长岩岩浆的深部液态重力分异是本成矿带成矿的基础，形成了直凝型钒钛铁磷矿体和深熔、贯入分凝型钒钛铁、铁磷矿体；晚期（浅部）的贯入分凝或熔离作用是富铁矿、富磷矿形成的关键，这一作用贯穿了岩浆演化和成矿作用的全部过程，形成了贯入分凝或贯入型铁、铁磷矿体和局部压滤贯入型铁、铁磷小矿体。
2.构造控矿
区域性的深大断裂构造，提供了中基性岩浆活动的通道，控制了岩浆岩的产出和分布范围，对铁矿具有间接控制作用。
铁矿体多是沿基性杂岩体中的裂隙或不同岩浆岩接触带贯入而形成的。因此，岩体内部的裂隙和不同岩浆岩体之间的接触带对铁矿具有直接控制作用。
（三）接触交代型铁矿床
接触交代型铁矿，也称矽卡岩型铁矿，主要赋存于中酸性侵入岩类与碳酸盐类岩石（含钙镁质岩石）的接触带或其附近。本成矿带内，目前已知的最具有代表性的铁矿床有支家庄铁矿、于城铁（铜）矿等，属于“韩邢式”（也称为“涞源式”）矽卡岩型铁矿，该类型矿床的控矿条件主要有地层、岩浆岩及构造。
1.地层控矿
本成矿带内接触交代型铁矿控矿围岩以中元古界长城系高于庄组和蓟县系雾迷山组、下古生界寒武系和奥陶系，岩性包括灰岩、大理岩、白云质灰岩、泥灰岩、各种不纯质的灰岩、白云岩等。矿体主要赋存于岩体顶部围岩及阶梯状接触带中，一般呈透镜状、似层状、脉状或不规则状产出。该类型铁矿床一般都具有典型的矽卡岩矿物组合（钙铝－钙铁榴石系列、透辉石－钙铁辉石系列），在成因和空间分布上，都与矽卡岩有一定的关系。
2.岩浆岩控矿
本成矿带内与成矿关系密切的岩浆岩侵入体以花岗岩－闪长岩－二长岩系列为主体，包括黑云母花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩和石英闪长岩等。成矿岩体侵入时期集中在燕山期，这是本成矿带内接触交代型铁矿最重要的成矿期。岩浆演化过程中分出的含铁溶液是形成该类型铁矿的先决条件，围岩岩性、岩石结构以及围岩的节理、裂隙、孔隙度等是决定矽卡岩和矽卡岩型铁矿形成的外部条件，直接影响着矽卡岩型铁矿的成分、产状、含矿性及其分布规律。
3.构造控矿
本成矿带内该类型铁矿主要受基底构造与N NE向、近SN向构造复合形成的旋扭构造、格状构造以及岩浆上隆形成的穹窿与弧形褶皱带控制，背斜构造常为主要控矿构造。矿床（体）主要产于岩体与围岩接触带中，受各种形式接触带构造与层间构造控制。岩浆岩侵入上隆的形式不同，与其相关的铁矿床（体）的空间分布型式也不同，其中以弧形上隆为主的岩浆岩侵入部位，是本成矿带内较大规模铁矿床的主要产出部位，矿体为凸镜状、似层状的多层状；线状上隆构造条件下形成的铁矿体个数少，储量集中，形态简单，规模也较大；柱状上隆构造条件下形成的铁矿体的规模小而个数多，形态复杂，多产在锯齿状接触带内。
（四）沉积型铁矿床
该类型铁矿主要分布于河北宣化、龙关、北京市延庆县四海及山西省五台地区，根据其形成时地质环境和古地理条件的不同，大致可分成浅海相沉积铁矿床（宣龙式、四海式）和海陆交互相或湖相沉积铁矿床（山西式）两大类。其主要控矿条件为：
1.地层控矿
本成矿带内该类型铁矿明显受地层层位的控制，矿体产出层位比较稳定，矿带常有较大延伸。浅海相沉积铁矿床产于长城系串岭沟组底部（宣龙式）和蓟县系铁岭组内（四海式），海陆交互相或湖相沉积铁矿床产于石炭系本溪组中（山西式）。宣龙式和四海式铁矿床多产于地台型海相沉积地层中，含矿建造常位于一个大的海侵地层的底部，大多属浅海－滨海相沉积，厚度一般较小。矿层本身常产于砂页岩中，多数出现在粉砂岩向页岩或钙质页岩递变处；山西式铁矿床产于上石炭统本溪组海陆交互相沉积的铁铝岩－黏土岩－砂页岩－灰岩建造中，铁矿常和铝土矿共生，铝土矿层一般产于铁矿层的上部。其中铁铝岩相为海陆交互相或湖相沉积铁矿及其共生矿产（铝土矿、耐火黏土）的赋矿层位。
另外，从本成矿带内沉积型铁矿床产出部位和形成时间来看，均位于早期沉积变质型铁矿附近的坳陷区或残留盖层区中（王可南等，1992年），其成矿物质主要来源于早期形成的铁矿床，因此早前寒武纪含铁建造的分布情况对沉积型铁矿的产出部位具有一定控制作用。
2.构造控矿
本成矿带内浅海相沉积型铁矿床产于华北陆块北缘燕山坳陷带西部的宣龙坳陷内，其北部边界与内蒙古地轴南缘相邻，西南侧与五台台隆相接。铁矿分布主要受坳陷带中次级隆起边缘部位控制，矿体形态不规则，矿石矿物一般以赤铁矿、菱铁矿为主，不少地方有鲕绿泥石，多具块状、鲕状、蜂窝状构造。
海陆交互相或湖相沉积铁矿床主要受中奥陶统红土－钙红土风化壳地形起伏与坳陷带中次级隆起边缘部位控制，矿体形态不规则，规模较小。矿石矿物主要为菱铁矿，次为赤铁矿，可含不等量的鲕绿泥石，常具块状、角砾状和鲕状构造。

这一成矿系列内产出的大型-特大型矿床主要有菱镁矿和滑石矿床，而且它们中有许多富矿，在国内外有一定影响。下面总结菱镁矿和滑石矿床中大矿、富矿的产出部位，并讨论主要控矿因素。

1.菱镁矿大矿、富矿的产出部位

1）辽东地区所有大型菱镁矿矿床均分布于英落-草河口-太平哨复向斜北翼西段，镁质碳酸盐岩沉积厚度大，菱镁矿矿体发育好，规模大，形态简单；

2）菱镁矿矿体主要赋存在大石桥组三段，一般可分为中、下两个层位。下部含矿层产出菱镁矿矿床有小圣水寺、铧子峪、金家堡子、下房身、梨树沟等；中部含矿层赋存菱镁矿矿床有官马山、圣水寺、高庄、青山怀、石匠沟、老官山、吉洞峪东山等。总的来看，下部含矿层规模和质量都优于中部含矿层；

3）大型优质菱镁矿矿床的菱镁矿矿体底板围岩一般为灰色条带状中粗粒含炭质绿泥石菱镁矿大理岩，有的则是以断层与白云石大理岩相接触，如小圣水寺；顶板围岩为白、灰白色、薄-厚层细粒含透闪石白云石大理岩。

2.滑石大矿、富矿的产出部位

1）辽东地区所有大型滑石矿床均分布于英落-草河口-太平哨复向斜北翼西段，镁质碳酸盐岩沉积厚度大，滑石矿体常与菱镁矿伴生，规模大，形态简单，延伸稳定。

2）大石桥组三段是辽东地区滑石矿床的主要含矿层位。绝大多数滑石矿床均产于大石桥组三段白云石大理岩、菱镁矿大理岩中，受东西向褶皱的层间压性构造控制。

表3-21 富镁质碳酸盐岩建造镁质非金属矿床成矿系列特征结构模型

营口—辽阳地区古元古代大石桥组三段总体构造为一局部倒转的单斜层。滑石矿床通常产在NEE向逆断层及层间挤压破碎带发育地段，并伴有NW和NE向平移和平移正断层等断裂构造交叉部位的附近。滑石矿床的空间分布主要受三条构造带控制，形成三条构造含矿带。其中，大型优质滑石矿床主要分布在下部构造含矿带，其次在中部构造含矿带。

3）大型优质滑石矿体围岩为菱镁矿大理岩或菱镁矿矿体，少数（30%）为白云石大理岩。滑石矿体主要赋存在菱镁矿大理岩或菱镁矿层间挤压破碎带内，其次是在菱镁矿大理岩与白云石大理岩层接触部位和白云石大理岩层间构造中。厚大矿体与围岩界线多为渐变过渡。

3.菱镁矿和滑石矿床控矿因素

根据辽东地区地质构造格局、菱镁矿和滑石矿床的分布特点，大型优质菱镁矿和滑石矿床形成和分布的控矿因素主要有构造、岩相古地理、地层层位、含矿建造的厚度和岩石组合特点、地球化学等因素。

（1）控矿构造

菱镁矿受构造控制作用不明显，主要呈单斜产出。但滑石矿床严格受褶皱、断裂构造控制。矿床集中分布于向斜、背斜的上翼部和端部。这是由于褶皱构造的低压区，对成矿流体的运移起控制作用。断裂构造以层间断裂构造为主，其形成同时产生二组平移或平移正断层。这些断裂叠加于成矿原岩层，使之原有的构造性质、形态受到改造，有的甚至明显切割了滑石矿体。层间断裂提供了滑石矿体生成的最有利场所。由于镁质碳酸盐岩受挤压破碎，形成较宽的挤压破碎带，一方面为成矿流体提供了通道，另一方面也有利于成矿流体对镁质碳酸盐岩的交代作用。褶皱和断裂构造的这种对滑石矿床的控制作用在营口—辽阳地区比较明显。就褶皱构造而言，该区含矿部位属英落-草河口-太平哨复向斜上翼部，离复向斜槽端较近，属低压带。该地区断裂构造也发育，含矿层有三组层间断裂带，断裂带发育较宽，延续较稳定，并有平移或平移正断层发育，控制了刘家坟、范家堡子、水泉等大型滑石矿床的分布。

（2）岩相古地理

辽东地区大型菱镁矿和滑石矿床受岩相古地理因素控制明显。首先，古元古代裂陷沉积受裂谷构造控制，具有明显的近东西向分带性。在北缘斜坡带滨海泻湖蒸发相沉积了一套富镁质碳酸盐岩建造，岩石组合主要为白云石大理岩和菱镁矿大理岩，夹薄层千枚岩。当时的沉积环境，类似于现代的滨海萨布哈环境，加上当时盆地的持续下陷，有利于巨厚菱镁矿的沉积。向南盐度减小，镁质碳酸盐岩减少，钙质碳酸盐岩和碎屑岩增加，因而不利于形成菱镁矿矿床。与菱镁矿成矿稍有不同的是，滑石矿床受镁质碳酸盐岩沉积环境控制，并不像菱镁矿沉积时要求环境严格，而一部分白云石大理岩也是滑石矿床的成矿母岩和赋矿层位，因此滑石矿床虽然也受镁质碳酸盐岩制约，但比菱镁矿范围要宽的多，使一部分滑石矿床的分布与菱镁矿伴生外，也有与白云石大理岩伴生的。

（3）地层层位、厚度与含矿建造的岩石类型

辽东地区大型菱镁矿和滑石矿床受地层层位因素控制明显，因此有人也称之为“层控矿床”。已知大型菱镁矿和滑石矿床均产在大石桥组三段地层中。例如，在营口—辽阳地区，菱镁矿矿体受地层层位控制集中于大石桥组三段地层的下部，次为中部。

辽东地区大型菱镁矿和滑石矿床不仅受地层层位因素控制，而且还受地层厚度的控制，特别是其中含矿建造富镁质碳酸盐岩建造厚度的控制。小圣水寺、青山怀、铧子峪、下房身等大型菱镁矿矿床中大石桥组三段的地层厚度均在2500 m以上，其中主要为碳酸盐岩，而富镁质碳酸盐岩建造厚度为500～800 m。其他地区由于富镁质碳酸盐岩建造厚度较小，因而没有大型菱镁矿矿床产出。

滑石矿床的分布范围和矿床规模同样受地层中富镁质碳酸盐岩建造厚度的控制。目前所知，大中型滑石矿床均控制在碳酸盐岩厚度大于1000 m的地层中，其中富镁质碳酸盐岩建造厚度占大多数。如富镁质碳酸盐岩建造在营口—海城一带厚度最大，产出的菱镁矿和滑石矿床多是大中型矿床。

（4）地球化学

大石桥三段岩石化学成分以高镁高钙为特征，SiO₂与MgO，CaO成反比关系，而MgO厚度与地层厚度为正相关关系。大石桥—黑峪—二户来一线及岫岩王家堡子、宽甸坦甸、丹东汤池地区等地 MgO ＞20%，其中营口—辽阳地区为高镁区，MgO 平均含量为27.08%。菱镁矿层出现在CaO/MgO比值2.2附近；高镁区有大规模菱镁矿聚集。碳酸盐岩MgO含量、CaO/MgO比值对菱镁矿滑石的控制作用与地层厚度相一致。

（5）区域变质

菱镁矿矿床主要受沉积作用控制，而受区域变质作用控制不明显。辽东地区古元古代末期发生的区域变质与部分混合岩化作用导致沉积菱镁矿发生重结晶、变质结晶、局部产生重结晶，造成矿石结构方面的变化，并使局部矿体产生重就位，矿体形态变的复杂。但区域变质和混合岩化为滑石成矿提供热能、流体运移通道及物质来源，高盐度富硅成矿流体交代富镁质碳酸盐岩形成滑石矿体，并在构造薄弱部位形成厚大滑石矿体。

4.硼矿床大矿、富矿的产出部位及控矿因素

综合研究本区的大型-超大型硼矿床可知，辽东地区大型优质硼矿床主要分布于以下构造和岩性有利部位：

1）所有大型优质硼矿床均分布在辽东裂谷里尔峪期中央凹陷带蒸发盆地中。断陷盆地内主要受断裂控制的局部的次一级热卤水蒸发盆地的大小、盆地沉降的幅度都影响硼矿床形成的规模。如同处于凤城断陷盆地内的翁泉沟成矿盆地近10km²，矿层厚度由几十米至百米以上；二台子成矿盆地不到1km²，矿层厚度仅几米至十几米。翁泉沟矿床构成超大型硼矿床，它的储量是较小的二台子硼矿床高1000倍。可见，成矿盆地的规模越大，沉降越深，对形成超大型矿床越有利。

2）所有大型优质硼矿床均分布于富镁质碳酸盐岩建造分布区，严格受里尔峪组（含硼岩系）富镁质碳酸盐岩建造控制。矿体厚度、矿石品位均与里尔峪组富镁质碳酸盐岩建造厚度呈正比。

3）所有大型优质硼矿床均分布于具蒸发环境的断陷盆地中。在中央凹陷带沉降中心营口—宽甸一带，受古地理环境制约，盆地内相对封闭并逐渐演化成泻湖蒸发环境，为硼矿床大规模聚集提供了适宜的环境条件。大量的含矿热泉长时间地为成矿盆地带来巨量的成矿物质，也是形成大型超大型硼矿床的条件。

4）含铁量大小决定了硼矿床类型。含铁量较低的情况下，形成优质的硼镁石型硼矿床；含铁量较高时，则形成较难分离的硼镁铁矿型硼矿床。

5.成矿系列模式

综上所述，可将辽东地区镁质非金属矿床成矿系列模式概括为图3-28。

图3-28 辽东地区古元古代裂谷带镁质非金属矿床成矿系列模式

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