山西省代县初峪沟大型铁矿地质特征及找矿意义_黄华.pdf

0650641 矿区地质特征初峪沟铁矿大地构造位置处于华北克拉通中北部，山西台背斜五台山块隆（）的恒山五台山穹状隆起之上，北与滹沱河新裂陷之代县凹陷靠近。本区花岗质岩石种类繁多，分布广泛，从太古宙、元古宙到中生代均有岩体出露，如车厂北台岩体、兰芝山岩体、石佛岩体、峨口岩体以及王家2会岩体等。矿区北部及中部大面积出露五台期片麻状花岗岩，南侧地层岩性主要为新太古界石咀群文溪组的角闪片岩、绢云石英片岩，以及少量新生界第四系松散堆积层，铁矿体即赋存在文溪组地层中。矿区内变质作用强烈，变质岩分布广泛，主要有角闪片岩、二云母石英片岩、磁铁石英岩等。区内构造以褶皱构造为主，断裂构造次之。主要褶皱构造为初峪沟向形，分布于矿区中部偏南，北翼被五台期片麻状花岗岩覆盖，褶皱轴向均近东西，褶皱轴向北西倾伏，伏角25左右，南东端扬起，两翼地层倾角较陡，多在7085之间。主要断裂为初峪沟逆断层，横贯整个勘查区，走向近东西向，倾向北，倾角4050。2 找矿过程20112014年，中国冶金地质总局三局通过:1 1万地面磁测工作圈出磁异常1处带状异常，正异常位于矿区中部和南部，负异常位于矿区北部（见图1）。在中部和南部的正异常区内，以2000 nT等值线为基准共圈定了3个异常中心，编号依次为-3、-1、-2号磁异常（-3与-2号磁异常分布于勘查区外）。其中-1号异常主体处于勘查区中北部的片麻状花岗岩分布区。磁测工作结果证实，本区除矿化体外，其他岩石（包括片岩及花岗岩）3磁性微弱，在地面不足以引起较强的磁异常。勘查区内磁测圈定的-1磁异常强度较大，峰值大于3000 nT，并且其走向与地层一致，与航磁异常吻合，据此推断-1号磁异常为具有较强磁性的磁性体所引起，为矿致异常。在此基础上对横穿磁异常的5号勘探线进行磁测4数据反演计算，初步认为异常由位于断层下盘的矿体引起，推测矿体呈背形产出且与地层产状一致，于是布设实施向南倾斜的ZK501，结果该钻孔作者简介：黄华（1989），女，工程师，硕士，毕业于中国地质大学（北京），主要从事地质勘查工作。山西省代县初峪沟大型铁矿地质特征及找矿意义摘要：文章以初峪沟大型铁矿床的地质特征、矿体及矿石特征为基础，结合区内估算铁矿石资源量2万余吨的找矿成果，通过分析矿床成因与找矿过程，探讨花岗岩覆盖区铁矿深部找矿意义。关键词：花岗岩覆盖区；矿体特征；找矿意义；初峪沟大型铁矿中图分类号：P611 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）02-64-41112黄 华，刘 超 ，高少阳，成建功（1.中晋环境科技有限公司，山西 太原 030002；2.中国冶金地质总局三局，山西 太原 030002）未见矿，引发地质人员思考。接下来，根据井中三分量磁测推测盲磁性体位于钻孔北侧，实施了与ZK501倾向相反（向北倾斜）的ZK502并找到矿层，见矿厚度最大29.9 m，真厚度最大26.64 m。20122019年，勘查区继续布设实施了ZK505和ZK504，在5号勘探线圈定出多条厚大铁矿体（见图2），结合其他剖面勘查成果，成功在峨口岩体一带铁矿勘查区内实现磁法找矿突破，目前预计区内铁矿资源量可达2亿 t，展示了初峪沟大型铁矿床巨大的找矿潜力。3 矿体特征通过开展钻探工程，共揭露9条铁矿体，均赋存于初裕沟向形北翼的新太古界五台超群文溪组地层中。矿体呈层状、似层状、透镜状，产状与围岩一致。其中Fe1矿体在地表出露，以赤褐铁矿为主；Fe2、Fe3、Fe4、Fe5、Fe6、Fe7、Fe8、Fe9号矿体为隐伏矿体，以磁铁矿为主，均位于矿区中部片麻状花岗岩体之下，其中Fe3、Fe4、Fe5号矿体规模较大。Fe3为主矿体，矿体倾角6572，平均倾角68，由15个钻探工程控制，走向控制长度1796 m，控制标高2621127 m，控制延伸933 m，埋深150290 m。真厚度1.8834.43 m，平均真厚度13.30 m。TFe品位24.59%34.40%，平均31.55%，TFe品位变化系数为9.09%；mFe品位19.37%28.66%，平均22.30%，mFe品位变化系数为10.49%。Fe4矿体倾角6572，平均倾角68，由12个钻探工程控制，走向控制长度1796 m，控制标高4581094 m，控制延伸686 m。真厚度 2.6427.05 m，平均真厚度10.26 m，厚度变化系数为68.52%。TFe品位28.82%32.58%，平均31.20%，TFe品位变化系数为2.56%；mFe品位15.88%23.51%，平均21.58%，mFe品位变化系数为11.49%。Fe5矿体倾角6572，平均倾角68，由12个钻探工程控制，走向控制长度1796 m，控制标高410-1012 m，控制延伸649 m。真厚度4.3326.16 m，平均真厚度13.47 m，厚度变化系数为49.94%。TFe品位29.13%32.49%，平均31.41%，TFe品位变化系数为4.31%；mFe品位17.53%24.89%，平均21.48%，mFe品位变化系数为11.93%。各矿体位于初峪沟向形北翼五台超群文溪组地图1 山西省代县初峪沟铁矿勘查区地质及物探综合平面图1.第四系人工堆积；2.第四系冲洪积；3.第四系残坡积；4.文溪组角闪片岩；5.文溪组绢云母石英片岩；6.文溪组斜长角闪岩；7.尾矿库；8.铁矿体；9.五台期片麻状花岗岩；10.地层界限；11.断层；12.推测断层；13.勘探线编号；14.正负磁异常等值线；15.见矿钻孔；16.未见矿钻孔；17.勘查区范围华北自然资源地质勘探2023.2黄 华，等：山西省代县初峪沟大型铁矿地质特征及找矿意义总第113期022023年0650641 矿区地质特征初峪沟铁矿大地构造位置处于华北克拉通中北部，山西台背斜五台山块隆（）的恒山五台山穹状隆起之上，北与滹沱河新裂陷之代县凹陷靠近。本区花岗质岩石种类繁多，分布广泛，从太古宙、元古宙到中生代均有岩体出露，如车厂北台岩体、兰芝山岩体、石佛岩体、峨口岩体以及王家2会岩体等。矿区北部及中部大面积出露五台期片麻状花岗岩，南侧地层岩性主要为新太古界石咀群文溪组的角闪片岩、绢云石英片岩，以及少量新生界第四系松散堆积层，铁矿体即赋存在文溪组地层中。矿区内变质作用强烈，变质岩分布广泛，主要有角闪片岩、二云母石英片岩、磁铁石英岩等。区内构造以褶皱构造为主，断裂构造次之。主要褶皱构造为初峪沟向形，分布于矿区中部偏南，北翼被五台期片麻状花岗岩覆盖，褶皱轴向均近东西，褶皱轴向北西倾伏，伏角25左右，南东端扬起，两翼地层倾角较陡，多在7085之间。主要断裂为初峪沟逆断层，横贯整个勘查区，走向近东西向，倾向北，倾角4050。2 找矿过程20112014年，中国冶金地质总局三局通过:1 1万地面磁测工作圈出磁异常1处带状异常，正异常位于矿区中部和南部，负异常位于矿区北部（见图1）。在中部和南部的正异常区内，以2000 nT等值线为基准共圈定了3个异常中心，编号依次为-3、-1、-2号磁异常（-3与-2号磁异常分布于勘查区外）。其中-1号异常主体处于勘查区中北部的片麻状花岗岩分布区。磁测工作结果证实，本区除矿化体外，其他岩石（包括片岩及花岗岩）3磁性微弱，在地面不足以引起较强的磁异常。勘查区内磁测圈定的-1磁异常强度较大，峰值大于3000 nT，并且其走向与地层一致，与航磁异常吻合，据此推断-1号磁异常为具有较强磁性的磁性体所引起，为矿致异常。在此基础上对横穿磁异常的5号勘探线进行磁测4数据反演计算，初步认为异常由位于断层下盘的矿体引起，推测矿体呈背形产出且与地层产状一致，于是布设实施向南倾斜的ZK501，结果该钻孔作者简介：黄华（1989），女，工程师，硕士，毕业于中国地质大学（北京），主要从事地质勘查工作。山西省代县初峪沟大型铁矿地质特征及找矿意义摘要：文章以初峪沟大型铁矿床的地质特征、矿体及矿石特征为基础，结合区内估算铁矿石资源量2万余吨的找矿成果，通过分析矿床成因与找矿过程，探讨花岗岩覆盖区铁矿深部找矿意义。关键词：花岗岩覆盖区；矿体特征；找矿意义；初峪沟大型铁矿中图分类号：P611 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）02-64-41112黄 华，刘 超 ，高少阳，成建功（1.中晋环境科技有限公司，山西 太原 030002；2.中国冶金地质总局三局，山西 太原 030002）未见矿，引发地质人员思考。接下来，根据井中三分量磁测推测盲磁性体位于钻孔北侧，实施了与ZK501倾向相反（向北倾斜）的ZK502并找到矿层，见矿厚度最大29.9 m，真厚度最大26.64 m。20122019年，勘查区继续布设实施了ZK505和ZK504，在5号勘探线圈定出多条厚大铁矿体（见图2），结合其他剖面勘查成果，成功在峨口岩体一带铁矿勘查区内实现磁法找矿突破，目前预计区内铁矿资源量可达2亿 t，展示了初峪沟大型铁矿床巨大的找矿潜力。3 矿体特征通过开展钻探工程，共揭露9条铁矿体，均赋存于初裕沟向形北翼的新太古界五台超群文溪组地层中。矿体呈层状、似层状、透镜状，产状与围岩一致。其中Fe1矿体在地表出露，以赤褐铁矿为主；Fe2、Fe3、Fe4、Fe5、Fe6、Fe7、Fe8、Fe9号矿体为隐伏矿体，以磁铁矿为主，均位于矿区中部片麻状花岗岩体之下，其中Fe3、Fe4、Fe5号矿体规模较大。Fe3为主矿体，矿体倾角6572，平均倾角68，由15个钻探工程控制，走向控制长度1796 m，控制标高2621127 m，控制延伸933 m，埋深150290 m。真厚度1.8834.43 m，平均真厚度13.30 m。TFe品位24.59%34.40%，平均31.55%，TFe品位变化系数为9.09%；mFe品位19.37%28.66%，平均22.30%，mFe品位变化系数为10.49%。Fe4矿体倾角6572，平均倾角68，由12个钻探工程控制，走向控制长度1796 m，控制标高4581094 m，控制延伸686 m。真厚度 2.6427.05 m，平均真厚度10.26 m，厚度变化系数为68.52%。TFe品位28.82%32.58%，平均31.20%，TFe品位变化系数为2.56%；mFe品位15.88%23.51%，平均21.58%，mFe品位变化系数为11.49%。Fe5矿体倾角6572，平均倾角68，由12个钻探工程控制，走向控制长度1796 m，控制标高410-1012 m，控制延伸649 m。真厚度4.3326.16 m，平均真厚度13.47 m，厚度变化系数为49.94%。TFe品位29.13%32.49%，平均31.41%，TFe品位变化系数为4.31%；mFe品位17.53%24.89%，平均21.48%，mFe品位变化系数为11.93%。各矿体位于初峪沟向形北翼五台超群文溪组地图1 山西省代县初峪沟铁矿勘查区地质及物探综合平面图1.第四系人工堆积；2.第四系冲洪积；3.第四系残坡积；4.文溪组角闪片岩；5.文溪组绢云母石英片岩；6.文溪组斜长角闪岩；7.尾矿库；8.铁矿体；9.五台期片麻状花岗岩；10.地层界限；11.断层；12.推测断层；13.勘探线编号；14.正负磁异常等值线；15.见矿钻孔；16.未见矿钻孔；17.勘查区范围华北自然资源地质勘探2023.2黄 华，等：山西省代县初峪沟大型铁矿地质特征及找矿意义总第113期022023年067066层中，呈层状、似层状、透镜体状产出，其顶底板岩性为角闪片岩和二云母石英片岩。区内地层包括矿体受区域变质构造影响，局部发生了不同程度的弯曲，形成了一系列挠曲、褶皱，矿体局部的形态、倾向、倾角变化较大，但区内含矿层位整体上是连续的，产出层位较稳定。4 矿石类型4.1 矿石自然类型根据矿石中所含矿物的种类不同，本区Fe1铁矿石属于赤铁矿石，Fe2、Fe3、Fe4、Fe5、Fe6、Fe7、Fe8、Fe9铁矿石属于石英型磁铁矿石。矿石矿物以磁铁矿为主，含量15%30%，其次为褐铁矿、赤铁矿等。脉石矿物主要有石英、角闪石（镁铁闪石、铁闪石及普通角闪石），其次是碳酸盐类矿物（方解石、铁白云石）及少量绿泥石、黑云母。矿石为中细粒变晶结构，条纹条带状构造。4.2 矿石工业类型本矿区铁矿石TFe平均品位31.36%，mFe平均品位21.57%，有用铁矿物为磁铁矿，为贫铁矿石，需经过磁选加工方可利用。根据化学全分析结果计算可知，铁矿石（CaO+MgO）/（SiO+Al O）0.5，且223mFe/TFe85%，为弱磁性铁矿石，故本区矿石的工业类型为弱磁性需选铁矿石。5 矿床成因根据以上矿床地质特征认为，初峪沟铁矿主要赋存于新太古界五台超群石咀群文溪组，呈层状、(上接第63页)似层状、透镜状产出，延伸可达上千米，产状与围岩一致并受构造控制。矿床含矿岩系及围岩为磁铁石英岩、角闪片岩、二云母石英片岩等，变质作用发育强烈且广泛。铁矿石矿物组成为磁铁矿、石英、角闪石、碳酸盐、黑云母等，为典型沉积变质型铁矿的矿物特征。经与恒山五台山地区同类矿床对比，认为原岩为海底火山喷发的中基性海相拉斑玄武岩，中基性火山岩为铁矿层的形成提供了丰富的物质来源，且火山活动间歇期的富铁硅质气液大大提高了海水中硅铁的浓度，形成了硅酸和铁质胶体，在适当的物理化学条件下形成硅质条带，后经变质作用铁质结晶凝结形成较粗颗粒的磁铁矿，再经构造变动使磁铁矿聚集形成铁矿层。综上，该矿床属沉积变质型铁矿床，其原始沉积为陆源物质夹火山物质交替沉积，铁质来源于火山物质。6 找矿意义初峪沟铁矿位于山西省北东部五台山恒山一带，区内地表大面积覆盖五台期花岗岩，无矿体出露。通过地质、物探等找矿工作，在花岗岩覆盖区深部发现1处大型沉积变质铁矿床，找矿效果显著，是山西省首例花岗岩覆盖区铁矿深部找矿取得重大找矿成果的勘查项目，为山西省地质找矿提供了新的思路。该项目找矿方法可应用于花岗岩覆盖区铁矿深部找矿工作，通过分析研究岩浆岩体的成因、岩浆岩体与含矿地层的接触关系，加以地质、物探等工作手段，探寻岩浆岩覆盖区深部的铁矿体，为国家提供优质矿产地。参考文献：1 罗 淑兰,吴宗絮,邓晋福,等.太行五台山区不同 时代花岗岩类岩石学和地球化学的特征对比及 陆壳演化J.岩石学报,1997,13(2):204-214.2 中国冶金地质总局第三地质勘查院.山西省代县 初裕沟矿区铁矿普查地质报告R.2019.3 王妙月.勘探地球物理学M.北京:地震出版社,2003.4 杨文采.地球物理反演的理论与方法M.北京:地 质出版社,1991.5 黄华,刘超,李爱生,等.山西峨口岩体一带铁矿磁 法勘查的应用J.矿产勘查,2019(10),12:3066-3069.图2 山西省代县初峪沟铁矿勘查区5号勘探线剖面图1.第四系黄土；2.文溪组角闪片岩；3.文溪组绢云石英片岩；4.五台期片麻状花岗岩；5.磁铁石英岩；6.铁矿体；7.逆断层；8.钻孔位置及编号；9.矿区界限参考文献：12 李青元.三维矢量结构GIS拓扑关系研究D.江苏:中国矿业大学,1996.3 王纯祥,白世伟,贺怀建.三维地层可视化中地质 建模研究J.岩石力学与工程学报,2003,22(10)1722-1726.4 吴立新,史文中.ChristopherG old.3DGIS与3DGMS 中的空间构模技术J.地理与地理信息科学,2003,19(1):5-11.5 朱良峰,潘信,吴信才,等.地质断层三维可视化 模型的构建方法与实现技术J.软件学报,2008,Houlding S W.3D Geoscience ModelingM.Springer Berlin Heidelberg,1994.19(8):2004-2017.6 李梅,毛善君,马蔼乃.平行轮廓线三维矿体重建 算法J.计算机辅助设计与图形学学报,2006,18(7):1017-1021.7 董前林.地质矿产三维形态重构及属性场建模研 究D.中国矿业大学(北京).2017.8 康志军.地层趋势面拟合与DEM建模D.太原理工 大学,2007.9 丁永祥,夏巨谌,王英,等.任意多边形的Delaunay 三角剖分J.计算机学报,1994,17(4):270-275.10 董前林,李青元,曹代勇,等.多源地质数据综合 三维建模及地质学分析:以青海木里三露天勘探 区 为例J.煤田地质与勘探,2017,45(3):37-44.海 拔(m)华北自然资源地质勘探2023.2总第113期022023年黄 华，等：山西省代县初峪沟大型铁矿地质特征及找矿意义067066层中，呈层状、似层状、透镜体状产出，其顶底板岩性为角闪片岩和二云母石英片岩。区内地层包括矿体受区域变质构造影响，局部发生了不同程度的弯曲，形成了一系列挠曲、褶皱，矿体局部的形态、倾向、倾角变化较大，但区内含矿层位整体上是连续的，产出层位较稳定。4 矿石类型4.1 矿石自然类型根据矿石中所含矿物的种类不同，本区Fe1铁矿石属于赤铁矿石，Fe2、Fe3、Fe4、Fe5、Fe6、Fe7、Fe8、Fe9铁矿石属于石英型磁铁矿石。矿石矿物以磁铁矿为主，含量15%30%，其次为褐铁矿、赤铁矿等。脉石矿物主要有石英、角闪石（镁铁闪石、铁闪石及普通角闪石），其次是碳酸盐类矿物（方解石、铁白云石）及少量绿泥石、黑云母。矿石为中细粒变晶结构，条纹条带状构造。4.2 矿石工业类型本矿区铁矿石TFe平均品位31.36%，mFe平均品位21.57%，有用铁矿物为磁铁矿，为贫铁矿石，需经过磁选加工方可利用。根据化学全分析结果计算可知，铁矿石（CaO+MgO）/（SiO+Al O）0.5，且223mFe/TFe85%，为弱磁性铁矿石，故本区矿石的工业类型为弱磁性需选铁矿石。5 矿床成因根据以上矿床地质特征认为，初峪沟铁矿主要赋存于新太古界五台超群石咀群文溪组，呈层状、(上接第63页)似层状、透镜状产出，延伸可达上千米，产状与围岩一致并受构造控制。矿床含矿岩系及围岩为磁铁石英岩、角闪片岩、二云母石英片岩等，变质作用发育强烈且广泛。铁矿石矿物组成为磁铁矿、石英、角闪石、碳酸盐、黑云母等，为典型沉积变质型铁矿的矿物特征。经与恒山五台山地区同类矿床对比，认为原岩为海底火山喷发的中基性海相拉斑玄武岩，中基性火山岩为铁矿层的形成提供了丰富的物质来源，且火山活动间歇期的富铁硅质气液大大提高了海水中硅铁的浓度，形成了硅酸和铁质胶体，在适当的物理化学条件下形成硅质条带，后经变质作用铁质结晶凝结形成较粗颗粒的磁铁矿，再经构造变动使磁铁矿聚集形成铁矿层。综上，该矿床属沉积变质型铁矿床，其原始沉积为陆源物质夹火山物质交替沉积，铁质来源于火山物质。6 找矿意义初峪沟铁矿位于山西省北东部五台山恒山一带，区内地表大面积覆盖五台期花岗岩，无矿体出露。通过地质、物探等找矿工作，在花岗岩覆盖区深部发现1处大型沉积变质铁矿床，找矿效果显著，是山西省首例花岗岩覆盖区铁矿深部找矿取得重大找矿成果的勘查项目，为山西省地质找矿提供了新的思路。该项目找矿方法可应用于花岗岩覆盖区铁矿深部找矿工作，通过分析研究岩浆岩体的成因、岩浆岩体与含矿地层的接触关系，加以地质、物探等工作手段，探寻岩浆岩覆盖区深部的铁矿体，为国家提供优质矿产地。参考文献：1 罗 淑兰,吴宗絮,邓晋福,等.太行五台山区不同 时代花岗岩类岩石学和地球化学的特征对比及 陆壳演化J.岩石学报,1997,13(2):204-214.2 中国冶金地质总局第三地质勘查院.山西省代县 初裕沟矿区铁矿普查地质报告R.2019.3 王妙月.勘探地球物理学M.北京:地震出版社,2003.4 杨文采.地球物理反演的理论与方法M.北京:地 质出版社,1991.5 黄华,刘超,李爱生,等.山西峨口岩体一带铁矿磁 法勘查的应用J.矿产勘查,2019(10),12:3066-3069.图2 山西省代县初峪沟铁矿勘查区5号勘探线剖面图1.第四系黄土；2.文溪组角闪片岩；3.文溪组绢云石英片岩；4.五台期片麻状花岗岩；5.磁铁石英岩；6.铁矿体；7.逆断层；8.钻孔位置及编号；9.矿区界限参考文献：12 李青元.三维矢量结构GIS拓扑关系研究D.江苏:中国矿业大学,1996.3 王纯祥,白世伟,贺怀建.三维地层可视化中地质 建模研究J.岩石力学与工程学报,2003,22(10)1722-1726.4 吴立新,史文中.ChristopherG old.3DGIS与3DGMS 中的空间构模技术J.地理与地理信息科学,2003,19(1):5-11.5 朱良峰,潘信,吴信才,等.地质断层三维可视化 模型的构建方法与实现技术J.软件学报,2008,Houlding S W.3D Geoscience ModelingM.Springer Berlin Heidelberg,1994.19(8):2004-2017.6 李梅,毛善君,马蔼乃.平行轮廓线三维矿体重建 算法J.计算机辅助设计与图形学学报,2006,18(7):1017-1021.7 董前林.地质矿产三维形态重构及属性场建模研 究D.中国矿业大学(北京).2017.8 康志军.地层趋势面拟合与DEM建模D.太原理工 大学,2007.9 丁永祥,夏巨谌,王英,等.任意多边形的Delaunay 三角剖分J.计算机学报,1994,17(4):270-275.10 董前林,李青元,曹代勇,等.多源地质数据综合 三维建模及地质学分析:以青海木里三露天勘探 区 为例J.煤田地质与勘探,2017,45(3):37-44.海 拔(m)华北自然资源地质勘探2023.2总第113期022023年黄 华，等：山西省代县初峪沟大型铁矿地质特征及找矿意义