关鍵词：磁铁矿 成矿规律 找矿实践 马家山

　　1　区域地质背景及矿区地质特征

　　马家山铁矿位于甘肃东部甘谷县境内，产于秦岭西端加里东褶皱带罗卡山复式向斜北翼，在经历了海陆变迁及多旋回造山岩浆火山活动后，本区展示出的是间歇式火山喷发沉积岩层叠置多次变质的复杂地质体。

　　矿区内地层走向近北西西～南东东向，向南西中陡角度倾斜。主要由下古生界牛头河群(Pz1nt)多次变质的火山碎屑岩夹碳酸盐岩组成，岩石特征以绿片岩夹火山岩为特征，在矿区南西为黑云母斑状花岗岩、二长花岗岩岩体出露。根据野外详查工作地层对比，本区牛头河群地层进一步可划分属区测分层下亚群火山岩组(Pz1nt1)的一部分和上亚群碎屑岩组(Pz1nt2)的大部分。在该向斜南西上亚群碎屑岩组(Pz1nt2)与上泥盆统大草滩群(D3dc)粗粒碎屑岩呈断层接触(详见图1)。燕山期中酸性岩浆体侵位发生在控矿层两侧约500m范围内，附近产有混合岩化黑云母片麻岩夹钙质片岩。

　　控矿地层属牛头河群上亚群碎屑岩组(Pz1nt2)，主要由黑云角闪片岩夹石英角闪片岩(含磁铁角闪片岩)夹厚层大理岩(可作为标志层)交替组成，亦为铁矿主要成矿地层。该层岩性较为简单，以石英、角闪石、黑云母、方解石等矿物组成。与围岩岩石相比，控矿地层主要表现为暗色矿物的显著增加，非矿矿物粒度的变细和磁铁矿有明显的矿物结晶颗粒，且片麻理构造被片理构造取代明显。

　　1-第四系全新统洪积物;2-上更新统-全新统深褐色含砾亚粘土、残坡积层;3-新近系上新统粉红色砂质粘土及砂砾岩;4-下古生界牛头河群上亚群第七层黑云角闪斜长片麻岩;5-第六层大理岩层(标志层);6-第五层条纹条带状斜长角闪片岩(含磁铁角闪片岩);7-第四层白色厚层方解石大理岩层(似标志层);8-第三层斜长角闪片岩夹石英角闪片岩(含磁铁角闪片岩);9-第二层厚层状粗晶方解石大理岩层(准标志层);10-第一层石英角闪斜长片麻岩(含磁铁角闪片岩);11-第一层五段含石榴石黑云角闪斜长片麻岩;12-第一层四段云母绿泥片岩夹硅质岩岩;13-上泥盆统灰白色含砾粗砂岩、紫红色粉砂岩;14-燕山期花岗斑岩;15-燕山期花岗斑岩;16-华力西期黑云母斑状花岗岩;16-煌斑岩脉; 17-韧性断裂;18-压扭性断裂;19-区域性压扭性大断裂;20-黑云-角闪石变质岩相带;21-角闪石变质岩相带;22-二云-角闪石变质岩相带;23-二云-绿泥石变质岩相带;24-实测及推测地质界线; 25-岩层片处理产状(倾角);26-高精度磁测异常分布区

　　2 构造控矿作用

　　近些年我队对马家山铁矿区深入找矿时，首先对上世纪五十年地质队做过的小范围概略普查资料和圈定的矿体进行了甄别，在马家山村北侧陡崖壁宽约300m范围内见有斜列的同向4条磁铁矿体小露头，当时认为是由4个单矿体组成，并沿这些矿体延伸方向的覆盖层下探槽追踪揭露，但均未发现有矿体延伸的迹象，于是圈出了长约15～167m,单层厚约1.5～9.5m的小透镜状矿体，推测延深为5～150m，一般为10～20m。随后经磁异常验证显示断续分布的磁异常高值与狭长的带状相吻合，仅在中部附近求得铁矿石储量为6.9万吨，并在1958年大炼钢铁时做了小范围的地表开采，认为矿体较小，工业利用价值不大，并随后弃之。

　　根据以上情况，我们首先对区域构造特征进行了全面分析，认为矿区的主要褶皱构造为区域性近NWW向大型罗卡山复向斜。复向斜核部岩层以牛头河群上亚群碎屑岩组(Pz1nt2)和翼部下亚群火山岩组(Pz1nt1)构成，北翼北部以外受燕山期黑云母斑状花岗岩(γ32+3)沿两组地层间侵入，并有后期纵向断裂构造的破坏;南翼则受燕山期花岗斑岩(γπ52+3)大范围侵位影响，地层缺失且支离破碎，致使向斜两翼极不对称。同时在向斜轴部，还发育有次一级背斜小褶皱。由于在加里东运动前本区岩层经历了多次构造变动，致矿区普遍存在地层扭曲和横向小错动，特别在矿区南部明显存在扭性断裂，致大理岩层明显左旋扭转。推测这4条斜列的小矿体实质上是由后期在其间形成的多个横向同向小断裂错位所致。基于这一认识又沿矿体延伸两端证实了矿体沿走向的延长。同时以厚层大理岩标志层和沉积韵律矿物组合及蚀变特征为依据，大胆推测并工程验证了Ⅱ号铁矿体是由多个近乎平行的其它5个单层矿合8个矿体组成，单矿层控制的长度为450～1 320m,厚度约1.5～9.5m(详见图2)，经多个钻孔控制延深在134～228m,就此扩大了找矿规模和成矿空间。

图2 马家山铁矿区基岩地质简图

　　1-第四系上更新—全新统;2-下古生界牛头河群上亚群第五层黑云角闪片岩夹斜长角闪片麻岩(含磁铁角闪片岩);3-第四层方解石大理岩层;4-第三层黑云角闪片岩夹石英角闪片岩(含磁铁角闪片岩);5-第二层白色厚层方解石大理岩层;6-黑云角闪斜长片麻岩夹混合岩化黑云母片麻岩、绢云母石英片岩(含磁铁角闪片岩);7-磁铁矿体(Fe≥25%)及编号;8-磁铁矿体(25%>Fe≥20%)及编号;9-含磁铁矿化角闪片岩;10-实测及推测地质界线;11-勘探线位置及编号;12-岩层产状;13-断层;14-样坎位置及编号;15-见矿探槽位置及编号;16-未达地质目的探槽位置及编号;17-钻孔位置(孔号/孔深);18-穿脉/沿脉位置及编号

　　3 变质岩浆控矿作用

　　通过对出露地层的综合研究，可以看出本区主要经受了两次变质作用，即长期的区域动力变质，和之后的接触热变质边缘混合岩化作用。根据分析和岩矿薄片鉴定成果推测原岩为火山熔岩，在经变质作用后或多或少地还保留着一些杏仁状结构，斑状结构的痕迹。区域变质作用显示的分带现象，表现为岩层组合自下而上(由北向南)可划分为二云母-角闪石带(即变质英安凝灰岩)、黑云母角闪石带、角闪石带、二云母-绿泥石带。变质程度相当于中低变质带绿片岩相～(铁铝榴石)角闪岩相带。

　　复向斜南翼燕山期花岗斑岩(γπ52+3)的侵入，伴随着强烈的边缘混合岩化作用，使区域变质作用又进行了升级。初步分析，外围边缘普遍分布的含硅质火山凝灰岩地层有可能是铁矿成矿的母体，岩浆热力为铁矿的生成提供了重要的热源。其次灰白色大理岩对成矿溶液的物质交换平衡起到了重要的屏蔽作用。

　　4 矿体及矿石矿物特征

　　马家山铁矿区位于罗卡山向斜西北端转折部位，地层走向沿向斜西北边缘向东南呈帚状撒开。为一向北西倾伏的向斜构造，倾伏角25°～30°，靠近该向斜核部只出露牛头河群上亚群(Pz1nt2)第五岩段角闪片岩夹细粒黑云母角闪斜长片麻岩，整个大理岩层属翼部地层。该向斜北翼基本完整，南翼受水河峪以西花岗斑岩(γπ52+3)侵位和走向断层的共同影响，使应该对称出现的铁矿层位断失而形成半向斜构造(见图2)。整个铁矿层赋存在向斜翼部牛头河群上亚群第五岩段(Pz1nt25)、第三岩段(Pz1nt23)、第一岩段(Pz1nt21)黑云母角闪斜长片(麻)岩地层组合中。

　　以Ⅱ号铁矿层为例加以说明，Ⅱ号铁矿层是全矿区延续性最好的矿体，受向斜影响呈东陡西缓产出，矿体长1 320m，TFe平均28.30%,似层状、板形，透镜状、楔形，可分成东西两段。西段地表走向延长740m，被8组相互平行背冲式横断层平移错断，地表厚度一般1.6-4.5m，深部磁测异常属高异常区，含矿层厚度有增厚的趋势，但可圈定的铁矿体呈多层条带状较为零乱，单层厚度在1.5-2.3米左右。合并的含矿层达8-11m，延续的铁矿层中在富矿间总有少量矿化体的依附和转变，并在深部有厚度增加的现象(详见图3)，反映在岩石构造上柔变应力集中。向东延伸的矿体总体受构造变化不大，以似层状、板形小幅呈波状变化为特征。

　　本矿区六个矿层属赋矿层位不同，但矿石矿物组分基本接近。矿相测定主要金属矿物为磁铁矿(占18-43%)，少量褐铁矿(占3-15%)、针铁矿(占2-5%)和软锰矿(占1～2%)，金属矿物为粒度0.2—0.4mm的粉粒状集合体。脉石矿物有：石英(占15-30%)、角闪石(占15-25%)、斜长石、黑云母、绢云母(占5-10%)、碳酸盐、绿帘石等(占1-2%)、斜长石(占2%)，粒度0.1—0.2mm。矿石品位中等。

　　本矿区矿石结构较为单一，呈半自形—它形鳞片晶粒状结构，矿石中磁铁矿多呈半自形—它形晶粒状，粒度0.10—0.5mm，散布均匀。经对铁矿石的主要有害元素测定：P、S、Si分别来源于含磷矿物和各种金属硫化物。P含量为0.39-0.64%，平均为0.46%; S为0.014%—0.062%，平均含量0.043%;Si含量23.27%—41.48%，平均含量32.52%; Cu为 0.011 %;As为 0.47-0.532 %，属低硫高磷低中品位矿石。

　　矿体围岩具蚀变作用，其围岩蚀变主要有角闪石化、绢云母化、黑云母化等，形成黑云角闪岩型磁铁矿。在蚀变矿物中，多半出现黑云母等矿物。黑云母矿物生成温度为350～400℃，因此，上述温度可以代表促使围岩发生蚀变的温度值。靠近Ⅱ号矿体底板围岩为黑云石英片岩夹角闪石英片岩，该地层中普含断续的煌斑岩脉。主要蚀变作用有硅化、黑云母化，少量碳酸盐化、绿帘石化。

　　1-第四系上更新—全新统;2-下古生界牛头河群上亚群第三层黑云角闪片岩夹石英角闪片岩(含磁铁角闪片岩);3-第一层黑云角闪斜长片麻岩夹混合岩化绢云母石英片岩(含磁铁角闪片岩);4-角闪斜长片麻岩;5-含磁铁矿化角闪片岩;6-磁铁矿体(25%>Fe≥20%)及编号;7-磁铁矿体(Fe≥25%)及编号;8-采样位置及编号;9-实测及推测地质界线; 10-见矿探槽位置及编号;11-矿体推深最大延深(m)

　　5 控矿因素找矿标志及矿床成因

　　据1:20万区测地质资料和本次工作对矿区的进一步认识，矿区地层岩相建造属低中级变质中酸性火山碎屑岩夹少部分碳酸盐岩。首先在还原环境下，沉积了含钙硅的细碎屑岩沉积，由于海底火山间歇喷发，碎屑物渗和作用，形成条带状角闪岩型磁铁矿层，随着陆源碎屑加入的多寡，确定其铁源的多少。加之后期花岗岩的热力改造使原有的含硅铁质岩石中硅质发生重结晶，岩浆侵位的变形构造使原有的矿体遭受破坏，又使部分铁质活化重新富集形成贫富不均的矿层。从区域上看铁矿层的分布基本是沿方解石大理岩层附近并有一定较稳定的层位，具成层性，产状与地层产状基本一致特点，矿石普遍具有条带(纹)状、浸染状构造，其条带多平行于围岩层理，产状与围岩一致。区域上矿层延伸较远，厚度不大，其东西部约2～5km均有黑云母花岗岩体，从岩石组合蚀变看，有后期的热液影响，原有的条带不甚明显，铁矿层及围岩蚀变矿物形成仍是低中级变质作用气液交代反应的结果，从而形成了石英角闪岩型磁铁矿层，黑云绿泥石英岩型磁铁矿层等。由此认为本矿床属火山沉积与硅铁建造下多旋回作用下受变质和后期混合岩化热液改造形成的铁矿床。

　　找矿标志中控矿层位牛头河群上亚群(Pz1nt2)是铁矿的重要含矿岩系。沿方解石大理岩顶底板30～500m范围内的岩石组合角闪质片岩—斜长角闪石英片麻岩地层中，且富有绢云(黑云)绿泥石英片岩的地段，最直接的找矿标志，有可能存在磁铁矿。

　　由于富含铁镁质的硅酸盐矿物中角闪石极易受后期热液蚀变影响，有促使铁质进一步聚集从而形成了较富的铁矿，表现出绿泥黑云角闪岩深色蚀变带出现，因而要特别关注硅化、黑云母化蚀变强烈的地段和蚀变分带明显的岩性段。

　　当然磁异常分布密集区是铁矿最好的指示标志，重点关注磁异常有高强度、梯度陡、形态规则、正负异常相伴出现的地段，是找矿的有利地段。它的出现与岩石地层组合中韵律特征对比对推测和指导深部找矿意义重大。

　　6 找矿方向

　　根据以上控矿因素,在外围扩大找矿实践中，沿下古生界牛头河群(Pz1nt)绿片岩夹火山岩地层组合中，马家山矿区向东延伸约11km范围内黑鹰窝、徐洞沟、深岘子一带，一般厚度不大2-7米，但延伸较长。控矿地层均为火山碎屑岩中蚀变作用较强烈的中深变质火山绿片岩夹碳酸盐岩地层中。经磁法查验一般层状磁铁矿含矿层附近显示强负磁异常与正磁异常交替的一组数据，且异常波动幅度较大，在600～900 nT，且在黑鹰窝等地钻孔验证，深部确赋存有富矿。

　　此外，在找矿中同时应关注方解石大理岩顶底板30～500m范围内的岩石组合角闪质片岩—斜长角闪石英片麻岩地层中深色蚀变带分带明显地带，在富有绢云(黑云)绿泥石英片岩的地段，有可能存在磁铁矿矿化。

　　参考文献

　　[1]野外地质工作参考资料[M].冶金工业出版社.1978.11：210～215

　　[2] 许英霞,张龙飞,李厚民,李立兴,高孝敏,贾东锁.冀东司家营沉积变质型铁矿床找矿模型[J].地质与勘探2015,51(1)：23～35