我国第四纪风化壳型富铁矿找矿

1、第2期王文焕：我国第四纪风化壳型富铁矿找矿前景和勘查评价初探7我国第四纪风化壳型富铁矿找矿前景和勘查评价初探王文焕（广东省地质勘查局，广州 5本文2005年8月收到，2006年1月改回。0080）文 摘 第四纪形成的铁矿床中，以含铁岩石（主要是基性岩岩株状侵入体）风化壳型铁矿床最有远景。当岩石风化程度深，其中的磁铁矿矿物含量达到工业品位要求，则形成易采易选的土状铁矿石。如风化带规模大、磁铁矿含量高则构成具有规模的风化壳型富铁矿床，广东兴宁霞岚矿区是此类矿床的实例。对风化壳型矿床的勘查应考虑矿床的产出状态，对含铁岩石风化壳型铁矿应采用测定含矿率的方法来评价其经济价值。关键词 风化壳型富铁矿铁矿第

2、四纪找矿前景勘查评价铁矿石是发展现代钢铁工业的矿物原料，铁矿资源是地质找矿勘查工作各方面投入居于前列的主要矿产。中华人民共和国成立之后至今的50多年来，铁矿的找矿勘查取得显著的成果，已查明铁矿石资源储量500多亿吨（平均含铁品位33%），与世界其他铁矿资源丰富的国家数量相比，可列第5位 。所查明的500多亿铁矿资源储量中，占总量97%的铁矿石为贫矿，品位大于50%的仅占3%；约有占总量2/3的资源储量限于内部及外部的不利条件，目前尚难利用。这是我国铁矿资源客观情况的严峻事实。我国是当前世界上钢铁生产数量大国，1995年钢铁产量9 500万t，居于世界钢铁产量大国的前列。钢铁生产的持续发展，20

3、05年我国钢铁行业产能4.7亿t，加上在建、拟建的总产能超过6亿t。2005年钢铁产量将达3.4亿t至3.5亿t2，已是世界上钢铁工业产能和产量最大的国家。国内铁矿资源的现状和铁矿矿山开采量不能满足巨量的铁矿石需求，势必要从国外购进。目前，我国是世界上最大的铁矿石消费国和进口国，2005年110月，我国从巴西、澳大利亚等国进口富铁矿石2.2亿t，耗费外汇148.5亿美元（矿石平均到岸价67.14美元/吨），预计到年底全年需进口富铁矿石2.64亿t3，到时进口总金额将达180亿美元。钢铁工业的巨大产能、产量与当前国内可采铁矿资源和铁矿石开采量等的不足，两者不相适应，受制于他国，矛盾突出。所形成的

4、反差及造成对国外进口铁矿石的依赖性，必然给我国钢铁工业的可持续发展和整个国民经济带来负面影响。作为老地质矿产工作者，笔者认为，在我国国民经济及钢铁工业迅猛发展的良好形势下，铁矿石供需尽可能以国内为主。在总结和肯定以往铁矿找矿勘查工作成果和经验的基础上，寻求铁矿的工作方法、找矿途径，矿床类型新的认识和新的研究思路，加快找矿勘查速度以获得铁矿资源储量的快速增长。笔者对第四纪风化壳类型铁矿的成矿地质特征做了多年的探索、调查，认为对第四纪风化壳类型铁矿应给予足够的重视和认识、慎重评价其经济价值，加大对此类铁矿找矿勘查工作的力度和深度，以期获得更多的铁矿资源储量。1 我国铁矿的分类概况现行铁矿有多种分类

5、，铁矿地质勘探规范（试行）分为7种成因类型（类型组）4，其中第7类的“其他重要（类型）铁矿床”指对主要成矿因素、成矿时期有不同认识的矿床暂时归类，实例为海南石碌、内蒙白云鄂博两处铁矿资源储量规模属大型、经济价值很高的知名矿床。中国矿床发现史·综合卷参照铁矿规范的分类，将我国铁矿类型简明的归纳成7类1：沉积变质型（海南石碌铁矿归入此类）、晚期基性岩浆型、沉积型、矽卡岩型、火山岩型、残积型（即风化壳型）。这7类中除残积型的广东曲江大宝山铁矿储量接近大型规模外，其他均为小型规模，其他沉积变质型等6种类型矿床都有多处大型矿床。铁矿的资源储量以沉积变质型最多，其次为晚期基性岩浆型、沉积型等。铁

6、矿石开采量也以沉积变质型最多（约占开采总量的50%），依次是矽卡岩型、晚期基性岩浆型，三者共占80%。富铁矿多产在矽卡岩型、岩浆热液型和部分沉积型的铁矿床中。风化壳型在我国铁矿总的资源储量、开采量中所占的份额都很低。2 对风化壳型富铁矿床的认识（1）风化壳型矿床按地质辞典的定义5，“指某些岩石在地表受长期的化学风化和物理风化作用后，有用物质聚集而形成的矿床”，“又称残留矿床或残余矿床”。铁矿地质勘探规范中所列第6类型组的风化淋滤型铁矿床也说明“本类型矿床由各类原生铁矿、硫化物矿床以及其他含铁岩石经风化淋滤富集而成，也称风化壳矿床”4，它包括了由菱铁矿、金属硫化物、含铁硫化物矽卡岩等形成的褐铁矿

7、和玄武岩风化淋滤铁矿，以“铁帽”分布为特征。中国矿床发现史·综合卷中对应类型称“残积型铁矿”，指“该类型矿床包括贫铁矿或硫化物矿石经风化淋滤、残坡积形成的铁矿或氧化铁帽等，铁矿物主要是褐铁矿，矿床资源储量规模为中、小型。” 1笔者经过多年的研究和调查，参阅了多份省外的铁矿床地质资料，认为对第四纪风化壳型矿床找矿前景的注意力应从“铁帽”转而指向：含铁质较高或含磁铁矿矿物量较多的岩石（包括基性岩体、矽卡岩、含铁砂岩和大型铁矿床的近矿围岩、蚀变岩等）经长期机械风化、化学风化后，含铁岩石处于松散状态，其中化学性质相对稳定的磁铁矿矿物含量相应富集、易采易选，如能达到工业品位要求则在原地形成了风

8、化壳型铁矿床，含铁岩石风化壳具有规模，它可以形成大型、特大型资源储量铁矿床。此外，还应注意原生铁矿床机械风化后的残坡积堆积矿床或经短距离搬运浅埋于地表之下第四纪机械沉积铁矿床。第四纪风化作用使得铁矿物富集达到铁矿工业要求，风化壳具有较大的厚度、面积，则形成具规模的风化壳矿床而铁矿物则基本仍是原生的铁矿物，如磁铁矿、赤铁矿等。其他的，如硫化矿床氧化带、风化淋滤矿床等风化壳矿床，一般规模较小，铁矿物基本是褐铁矿。下面所述的广东兴宁霞岚辉绿辉长岩体内，风化后的钒钛磁铁矿矿物含量达到500600 kg/m3，风化壳的厚度大并呈面积性分布，构成了具规模的风化壳富铁矿床。内蒙白云鄂博、海南石碌、湖北大冶等

9、大型、特大型铁矿床，长期出露地表，其残坡积矿石也可形成具有规模的堆积铁矿床。（2）风化壳型铁矿勘查工作方法，对一些松散的（如残积、坡积矿体）或以铁的矿物量来定其品位的（如兴宁霞岚含铁岩石风化类型）则可用砂矿的工作方法采样、分析，以含矿率确定其工业价值。风化壳型铁矿床的矿石工业品位，可以考虑采用矿产工业要求参考手册（1972年版）所载的指标，江西某铁帽型铁矿床：边界品位大于等于25%、工业品位（指单工程）TFe30%，块段平均品位大于等于40%者为富矿；广西某堆积褐铁矿床：富矿段的TFe45%、含矿率大于400 kg/m3，一般矿的TFe40%、含矿率大于200 kg/m36，以此指标来圈定矿体

10、。兴宁霞岚辉长辉绿岩体根据人工重砂和可选性试验样中的钒钛磁铁矿的重量推算，含矿率为500600 kg/m3，已属富矿。可能是对第四纪风化壳型铁矿重视程度不够或此类矿床的实例较少，1986年的矿产工业要求参考手册（修订版）上仅列出江西永平铁帽型铁矿的边界品位TFe25%，工业品位（指单工程）TFe30%7。如以褐铁矿石密度按2计算，TFe25%亦相当于含矿率500 kg/m3。（3）对我国第四纪风化壳型铁矿的经济价值和资源潜力有不同认识，铁矿地质勘探规范在所列的第6类风化淋滤型铁矿：“前寒武纪的硅铁建造的风化壳铁矿已成为国外富铁矿的主要来源，但在我国未见此类具有工业意义的矿床”4。涂光炽先生认为

11、“在南方热带、亚热带地区，从第三纪以来地壳波动的幅度较大，难以形成一个发育完善又完好的风化壳，不利于这种类型矿床的形成（指铁矿和锰矿等）” 涂光炽. 在全国超大型矿床寻找及理论研讨会上的讲话. 记录件，1989。这些认识和理论有待实践来证实。3 第四纪风化壳型铁矿区（带）实例3.1含铁岩石风化壳型铁矿（1）广东兴宁霞岚钒钛磁铁矿区（带）在兴宁市区北西方向的霞岚及其往南东方向的五华县长安一带的NWSE向断裂带中，有多个航磁测量磁力异常，经地面检查发现有多个燕山期侵入的岩株状基性侵入体。这些辉绿辉长岩小岩体内含磁铁矿量较高，1975年经过广东省地质局723地质大队详查后 广东省地质局723地质大队

12、. 广东兴宁罗岗钒钛磁铁矿区详细地质普查报告. 1975，按照一般原生矿工业要求圈定铁矿体。铁矿体产于岩体的上部，有两类不同产状的矿石，一类产在岩体内的“原生”矿石，平均TFe17.34%、TiO24.39%、V2O50.18%；另一类为岩体地表及浅部的风化松软土状风化壳矿石，平均TFe26.35%、TiO26.6%、V2O50.27%。有用铁矿物均为原生的钒钛磁铁矿，干扰的铁矿物为岩体中造岩矿物氧化的褐铁矿。详查结果计算贫铁矿石储量1 000多万吨，估算尚难利用（表外）铁矿石2.2亿t，还有伴生的钛和钒。由于矿石品位偏贫，储量又不大，勘查结束后的30年来一直没有开发利用。在详细参阅区域和矿区

13、的各种地质资料和实地调查后，笔者认为：钒钛磁铁矿矿物粒径一般为0.12 mm，大于0.3 mm的占93%，风化带矿石可选性试验时，用原矿直接弱磁选、原矿磨矿后弱磁选和原矿弱磁选后粗精矿磨矿再磁选等3种方法试验，都能得到全铁品位大于55%的铁精矿，铁和钒的回收率较高，说明矿区的钒钛磁铁矿是可以被利用的；岩体（铁矿体）位于地形较高的山岳地带，风化带矿体为红色含泥量很高的土状矿石，只需水洗冲选，脱泥量效果明显而金属量损失不大；对此类风化壳型矿床的勘查不宜采用一般原生矿的工作方法，据矿区选矿样和14个人工重砂样的钒钛磁铁矿矿物量推算，含矿率达到500600 kg/m3，故应采用获得铁矿物量的含矿率测定

14、方法来评价；据勘查钻孔和浅井所了解的风化壳矿体厚（深）度，达到12.865.6 m，平均28.2 m。因霞岚辉绿辉长岩体含铁镁造岩矿物相对较多易于风化，在矿区4 km2范围内所形成的面积性风化带具有较大的厚（深）度，足以形成规模型风化壳型富铁矿床；除霞岚之外，尚有兴宁的澄清、永和，五华的长安等含矿基性岩体，这些岩体的地表风化很深，有可能赋存着风化壳型铁矿床，甚至大型规模的钒钛磁铁矿风化壳型矿床，与霞岚矿区组成地区性的风化壳型钒钛磁铁矿矿田。笔者于1996年11月向广东省地矿局陈述并上书建议对霞岚风化壳型矿床进一步勘查，按风化壳型砂铁矿床的工业指标评价，钒钛磁铁矿矿石储量可望达1亿t，加上外围矿

15、区，远景储量可达5亿t以上。经当时地矿部领导批示，广东省地矿局于1997年3月提出重新勘查立项申请，19981999年仍由广东省723地质大队勘查，2000年5月提交普查报告。经过重新勘查后，铁矿石储量增长多倍（6 740万t），但仍未采用风化壳砂铁矿床的工业指标和含矿率的工作方法来进行勘查，矿床规模没有明显扩大，仍然对此类矿床远景未能做出确切评价。笔者认为，如采用砂铁矿的工作方法，风化壳型铁矿的资源储量将高出34倍10。（2）粤西阳春地区风化壳型铁矿区（带）粤西地区分属阳江、湛江、茂名等三市的阳春、新兴、信宜、廉江、化州、高州、吴川等地有多处铁矿床、有色金属矿床，有广泛分布的、产地不少于百处

16、的金属矿点、矿化点，可谓点多面广。尤以阳春境内铁矿、有色金属矿产地相对集中，如石录铜矿、茶地多金属矿、黑石岗硫铁矿及芒锇岭、地豆岗、黑石岭、锡山巴顶、陂头面、林湾等铁矿床。此区处于吴川四会断裂带的南西段，储矿主岩为下部古生界碳酸盐岩，其次是寒武系中所夹大理岩、白云岩，具透辉石化、石榴石化等接触变质或热变质矿物（岩），矿床成因类型归入广义的“矽卡岩”型。这一带的层状“矽卡岩”、侵入岩与碳酸盐岩的接触变质矽卡岩、“矽卡岩”型铁铜矿和硫化矿床氧化带的褐铁矿等仅阳春境内沿东西方向分布就长达30 km以上，风化壳深度一般都有3050 m。如以含矿率200400 kg/m3作为边界品位，大于400 kg/

17、m3作为工业矿体，则可构成具规模的风化壳型铁矿床。与上述“矽卡岩”型金属矿床有成因联系的燕山期偏中性的岩株状侵入体中，磁铁矿的含钒较高，化学分析数值见表18。这些偏中性的侵入岩中，磁铁矿V2O5含量可达0.60%0.70%，其地球化学信息显示，岩体与下部古生界、寒武纪碳酸盐岩产生接触变质交代等的成矿作用，构成了粤西地区铁（钒）矿床和含钒的有色金属的矿床（带），并在不同的构造条件下形成了不同类型、不同产状的金属矿体，组成类似于宁芜地区的“玢岩式铁（钒）矿床”的成矿组合。 表1 阳春地区侵入岩中磁铁矿分析含量 %岩体名称V2O5Fe2O3FeOTiO2马山二长花岗岩0.7665.8929.362.

18、05南湖云辉岩0.6862.9627.913.60石录花岗闪长玢岩*0.6169.7028.760.23黑石岗花岗内长岩0.3668.1930.860.70屋背岭二长花岗岩0.7068.1027.900.76岗尾二长花岗岩0.5070.1427.350.24*据王联魁，覃慕陶，刘师先. 吴川四会断裂带铜全矿控矿条件和成矿预测. 20013.2 现有大型铁矿区（带）内的残坡积铁矿从国内现有已知铁矿资源储量达到大型或特大型、且早已建成规模开采矿山的矿床中，选择内蒙古白云鄂博、海南石碌、湖北大冶等3处进行地质矿产资料分析。这些矿床的主矿体或矿体群沿走向和沿倾斜方向，宏观上原来完整状态可能都呈巨大的透

19、镜体状，因长期遭受强烈剥蚀现在出露地表（仅湖北大冶矿床的6个主矿体中的尖林山为隐伏矿），目前所见的矿体最厚大部分在地表，可能是原巨大透镜体所保留的一半，另一半已被剥蚀。已剥蚀的铁矿必然有一部分保留而呈残坡积物存在，其数量也会达到一定规模，以往可能被忽视了，笔者在此提出自己的分析和认识。（1）内蒙白云鄂博铁矿区（带）白云鄂博铁矿区（带）位于内蒙包头市以北150 km处、鄂尔多斯草原边部，为含铌和稀土矿的特大型储量规模的铁矿床。矿区早经开发利用，现已建成年产铁矿石约1 000万t的大型矿山，是包头钢铁公司矿山基地。铁矿床产在中元古界都拉哈拉组的白云岩、板岩之间，矿区（带）呈东西方向延展，长16 k

20、m，宽3 km，面积48 km2，其中断续分布着几十个铁矿体（床）。矿体呈似层状与地层产状一致，倾角一般4060°。有巨大的主矿体5个：主矿、东矿、西矿、东介勒格勒、都拉哈拉等，主矿体长1 250 m，厚度400 m，沿倾斜延深600700 m，最大延深970 m。白云鄂博铁矿床外围有可能是蕴藏着第四纪风化壳型残坡积大型铁矿床的地带。整个矿区（带）内隐伏矿体比较少，巨厚的铁矿上端大部分已出露地表，而地表部分往往又是其最厚大处，沿倾斜方向往深处多呈自然尖灭趋势，从地表到尖灭点的长（深）度可到970 m，如此强度的风化剥蚀作用说明至少有50%的矿石已以物理（机械）或化学风化作用脱离原生矿

21、体有可能形成残坡积铁矿床。以内蒙古所处地形平坦的地理位置，残坡积矿石再经搬运迁移，就近沉积于第四系中是有可能的。李毓英先生也认为，经过物理风化和崩解的矿石，“邻近矿体的部分，矿石多富集成层，厚度较大，形成具有经济价值的次生堆积矿层”9。笔者认为，白云鄂博矿区（带）内及外围广阔的草原之下的第四系风化壳型铁矿具有良好的找矿前景。此外，矿区的铁矿化层的厚度相当大，现在所圈定的铁矿体系按原生铁矿的工业品位要求确定的，实际上“多数情况下矿体的分隔，系由于矿石的贫化造成的”9。如能论证经济效益，进行可行性评价，适当调整矿石工业品位要求，则原生矿的资源储量还会扩大很多。（2）海南石碌铁矿区（带）石碌铁矿区（

22、带）位于海南省西部的昌江县，是产高品位富铁矿石颇负盛名的特大型资源储量的富铁矿床。1957年起建立开采矿山，以后逐年扩建，现已建成年产460万t的露天开采铁矿石矿山，是我国富铁矿石的供给基地。矿区处在海拔500 m以上高山地区，面积16 km2。矿床产在含铁透辉石矽卡岩、透闪石矽卡岩中，共有铁矿体36个、坡积矿体7个，最大的北一矿体地表出露长度1 154 m，最宽326 m，最大垂直厚度430 m，平均含铁64.14%。铁矿经受强烈的风化剥蚀作用，大部出露地表，有分布范围很大的残坡积富铁矿石。曾对离开采区最近的北一和南矿体两处较集中且易采的坡积铁矿勘查，仅此就获得铁矿石净储量1 061万t，这

23、也是中国矿床发现史·综合卷中所列出的全国大型或重要的40处铁矿区中唯一对坡积铁矿进行勘查并被全国储委审查批准铁矿资源储量的矿床1。石碌矿区（带）的铁矿分布面积广，铁矿大部出露地表，残坡积铁矿石呈面积型散布且多为富铁矿石，现计算的1 000多万吨富铁矿石储量也只是残坡积铁矿石的一小部分，因残坡积矿体是按原生矿的工业指标确定的，实际残坡积铁矿的资源储量要比此数大得多。（3）湖北大冶铁矿区（带）大冶铁矿区（带）位于湖北省东南部的黄石市，是具有1 700年开采历史的铁矿矿山，1951年起对矿山重建，1952年开始对矿区进行系统勘查，属大型储量规模的矿床。现已建成年产500万t铁矿石的开采矿山，是武汉钢铁公司的重要矿石基地1。铁矿床产在燕山早期花岗闪长岩和石英闪长岩等侵入岩与早三叠世大冶群碳酸盐岩接触带上的钙镁质矽卡岩内。铁矿区（带）呈东西方向延伸，长5 km，宽0.5 km，分布面积2.5 km2。共有6个主矿体，自西向东名称分别是：铁门坎、龙洞、尖林山、象鼻山、狮子山、尖山等，尖林山矿体处于成矿后断层的下盘而成隐伏矿体外，其余矿体都直接出露地表。铁矿体长480920 m，厚20150 m，平均含铁52.13%1。铁矿体中除尖林山外，都出露地表高处，矿体的厚大部分都在地表，沿倾斜往下呈尖灭趋势