河北省河北省张家口市宣龙式铁矿的研究现状

河北省河北省张家口市宣龙式铁矿的研究现状

1宣龙式铁矿队“玄龙式”矿床是中国北方最具代表性的外生矿。分布范围在河北省张家口市怀安市赤城路以南、花仙英-下花园-西林堡路以北，全长130公里，南北154公里，面积约3900公里。带中分布有大小铁矿床(点)27处,累计探明赤铁矿资源储量3亿多吨。因大多数重要矿床都分布于张家口市的宣化—赤城龙关一带,即通称的宣龙地区,故被命名为“宣龙式”铁矿。因该矿床规模大,含铁量稳定,品位由中等至富,因此被学术界定为海相化学和生物化学沉积矿床的典型范例。对该矿床的地质特征及其成因特征进行分析,可为日后对同类型矿床性质、特征的研究提供一定的帮助,同时也可在实际找矿工作中起到启发作用。2成矿区的地质特征2.1间带黑灰绿、绿色含砾砂岩的岩石学特征“宣龙式”铁矿分布区内出露的主要地层是:基底为太古宇桑干群古老变质岩系,盖层是中元古界长城系常州沟组、串岭沟组、团山子组、大红峪组及高于庄组(见图1)。而铁矿则分布于长城系串岭沟组地层,以下重点对该组地层进行描述。串岭沟组主要由滨海—动荡的潮间带黑灰绿、绿色含砾砂岩条带的粉砂质页岩和浅海潮下高能带的鲕、肾状赤铁矿(含少量菱铁矿)组成,厚62m,其可分为两段:(1)一段:该段为含矿岩段,下部为薄层细砂岩、白云质粉砂岩与微薄层含碳泥质白云岩组成黑白相间的韵律性互层;中部为灰白色厚层中细粒含铁石英砂岩、石英岩及泥质、铁质粉砂岩;上部为含矿层,主要由三层赤铁矿和两层含铁细砂岩、粉砂质页岩组成。夹层中泥裂、波痕、冲槽模及波状层理发育。一段厚度不同地段有所变化,西段四方台—关子口一带,厚度18〜25m,东部23〜50m。(2)二段:该段属页岩段,底部为含碳质粉砂质页岩,下部为黑色页片状粉砂质页岩夹薄层石英细砂岩透镜体,具波状层理;中部为含铁石英细砂岩及长石质粉砂岩,含褐铁矿结核;上部为灰绿—浅灰色含钾页岩,顶部夹含迭层石白云岩透镜体。含钾页岩含氧化钾6〜9%。2.2下花园-斜南翼地区“宣龙式”铁矿带分布区大地构造位置居于华北地台燕山台褶带宣龙复向斜的宣化向斜构造内。向斜轴线在怀安庙岩村—宣化定方水、段家堡—赤城样田一线,呈近东西或北东东向,至东部呈北东向,为一宽缓的向斜。底部为太古宇变质岩系,两翼为长城系,轴部为蓟县系雾迷山组及中生界地层。北翼经剥蚀出露完整,含铁矿带也很好地广泛出露地表,而南翼剥蚀程度较低,仅在涿鹿的塔院、张家河,怀来的麻峪口、杏林堡有局部含铁矿层出露。区内的深、大断裂发育,尚义—赤城深断裂既是燕山台褶带与内蒙地轴的分界线,在北部也控制了赋存“宣龙式”铁矿的宣龙海湾盆地的形成和展布;下花园大断裂和蔚县—延庆大断裂控制了向斜南翼含铁矿带的南部边界;西部右所堡—松枝口和洗马林—武家沟北西向大断裂控制了宣龙含铁矿带的西界,东部的大海坨—大河南北北东向构造岩浆带控制了宣龙含铁矿带的东部边界(图2)。3矿床的地质特征3.1含矿带厚度变化含矿带系指长城系串岭沟组一段,由含铁矿层和矿上、矿下砂页岩三部分组成。各层呈面状延伸,与上、下岩层整合接触,含矿带厚度变化在18〜48m之间。含矿带下伏岩层为常州沟组二段石英岩(大白石英岩),其上为串岭沟组二段页岩。矿下砂页岩系由石英岩(小白石英岩)厚3〜5m及薄层砂岩与页岩互层,厚3〜5m。矿上砂页岩系由含铁砂岩,厚3〜4及黑色页岩夹薄层砂岩,厚约5〜6m。中部为铁矿层。本区含矿带柱状图及在不同地段含矿带的剖面对比详见图3及图4。3.2矿层及矿层含矿层包括铁矿层与夹层,一般由Ⅰ—Ⅳ4个铁矿层和3个砂页岩夹层组成,局部地段为2层矿或5层(O—Ⅳ)。Ⅰ、Ⅱ矿层为主要矿层,其它次之。Ⅰ矿层:鲕状赤铁矿,厚度稳定,一般厚2m,局部最厚达5.38m,最薄0.18m,含铁品位较高,价值最大。Ⅱ矿层:鲕状赤铁矿,偶见肾状赤铁矿,常夹1〜2层菱铁矿(厚0.2〜0.3m)。Ⅱ矿层厚度不稳定,0.26〜2.96m,一般厚1m左右。矿石质量不如Ⅰ矿层。Ⅲ矿层:为肾状赤铁矿,常夹1〜2层菱铁矿(厚0.2〜0.3m),最大厚度2.45m,全区平均厚度0.63m,矿石质量稍差,低品位矿较多。O矿层:位于Ⅰ矿层顶部,层位稳定,厚0.25〜0.35m,主要为鲕状,少量肾状,局部见鲕状菱铁矿。此外,在个别矿区的局部地段,Ⅲ矿层之下还可见到Ⅳ矿层,规模小,变化大,质量稍差。在以上各矿层之间有0.8〜1.2m厚的石英岩、砂岩、砂质页岩夹层。3.3该区域的主要特征区内主要铁矿区有:烟筒山铁矿、庞家堡铁矿、麻峪口铁矿、黄草梁铁矿、辛夭铁矿、大岭堡铁矿等,其主要地质特征见表1。4机械悬浮体成矿作用根据上述对成矿区与矿床地质特征的分析,结合以往长期地质工作所掌握的资料信息进行研究,“宣龙式”铁矿具有如下特征:(1)铁矿是在湿热型气候带条件下形成的。(2)铁质主要来自内蒙古陆,其次为山西古陆及京西、冀西古陆,其变质岩中的含铁矿物经风化、分解产生大量铁质。(3)陆地上的铁质呈胶体或细小的机械悬浮体,它们被地表迳流搬运,周期性的注入到海湾盆地中。(4)铁矿的形成与有障壁的海湾盆地关系密切,主要生成在次一级的海湾中部浅水盆地的平坦滨岸,属潮下高能环境。成矿末期在成矿带的东部,铁矿才生成于浅水盆地的中心部位,属停滞的闭水环境。(5)从垂直层序来看,铁矿形成于海进程序的下部砂岩向页岩过渡带。铁矿形成于机械作用和化学作用较弱的环境。(6)主要矿物成分为赤铁矿,其次是菱铁矿、鲕绿泥石,偶见海绿石。(7)成矿作用的特点比较复杂,在区域西部及东部早期成矿阶段,海水较浅,水深一般在20m左右,海底在正常浪基面上下,Eh值大约在+0.1〜0之间,PH值约在5〜6之间,为氧化环境,介质属中酸性,形成赤铁矿。成矿中—末期,东部海水变深,海底沉积物中游离氧不足,所以有菱铁矿形成。(8)肾状铁矿是一种叠层石铁质岩,表明生物化学作用所起的重要作用,反映含铁叠层石在潮汐作用和波浪冲刷地带发育。以上特征表明:“宣龙式”铁矿的成因类型为海相化学沉积和生物化学沉积矿床。5宣龙山暴的海底盆地宣龙成矿区位于冀辽陆缘海边缘,其古构造特点是属于地台区,在周边内蒙古陆、山西古陆和京西、冀西古陆的交汇部位,受周边三组基底断裂控制,是一个典型的断陷盆地,在宣龙地区向西北方向弯曲形成宣龙海湾(见图2)。在串岭沟世早期,海湾口处有—北东方向展布的昌(平)怀(柔)海底高地,使海湾的深部与广海水域相隔,成为有障壁的局限性海湾盆地,为“宣龙式”铁矿的生成创造了良好的沉积环境。在早期成矿阶段,海侵范围在宣龙海湾范围最小,从现今所保存的铁矿层分布情况来看,除西北部尚义、怀安骆驼山等地为零星分布外,其余基本连成一片。北部界线整齐,铁矿层沿怀安—烟筒山—赤城断裂南侧分布,其它三面的