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澠池-新安鐵礦床與中元古代海岸碎屑巖有關的成礦亞系列

壹、區域地質構造背景

該成礦亞系列中的鐵礦床產於中元古代晚期,產於汝陽群雲蒙山組,屬沈積型龍軒鐵礦。豫西主要有澠池代欽寨鐵礦和汝陽五灣鐵礦。戴滿寨鐵礦最具代表性。

(1)地層

代秦寨鐵礦位於澠池、新安兩縣北部交界處,代秦寨以東(圖4-12),出露地層自下而上如下。

1.熊耳群馬家河組

該組分布於岱木岱西南部,主要由紫紅色、黃褐色、深綠色杏仁狀或致密塊狀安山巖、安山巖玢巖和玄武巖-安山巖組成,其間夾紫紅色凝灰巖。杏仁通常含有應時、方解石、玉石、綠泥石和沸石。厚度521 ~ 1100米

2.汝陽集團

圖4-12澠池代滿寨鐵礦地質及主要礦體分布圖

1-四元;2-二疊紀;3-中奧陶世;4—汝陽群北大尖組;5-白草坪組;6—雲蒙山組;7—兵馬溝組;8—熊耳群馬家河組;9—正常故障;10-鐵礦體及編號;11-不整合界面;12-地質邊界和產狀

該組在熊耳群周圍出露,分布廣泛,北及西至黃河,南至澠池坡頭,東至新安曹村。與熊耳群壹起形成壹個古島(寒武紀)。該組主要由砂礫巖、應時砂巖、頁巖和泥質砂巖組成,屬於穩定的陸源單壹陸相碎屑巖建造組合。從下到上有四組:

丙馬溝組:主要分布在代木代南部和北部。下部為紫紅色、肉紅色砂礫巖及含礫中粗粒應時砂巖,中上部為紫紅色、肉紅色、灰白色細-中粒應時砂巖。該組在熊耳組上未整合,厚度350 ~ 400 m。

雲蒙山組:主要分布在代木代東部和東南部。底部是鐵礦層和礫巖、砂巖和砂質頁巖;中上部為應時砂巖、砂質頁巖、泥質砂巖夾頁巖碎塊。該組厚度為200 ~ 260米

白草坪組():主要分布在岱木岱和老銀洞礦區東部。由紫紅色頁巖組成,夾薄層-中厚層細-中粒應時砂巖,厚度60m,與下伏雲蒙山組整體接觸。

北大尖組():主要分布在岱木岱北部和老銀洞礦區東部,由細、中粒應時砂巖夾紅紫色、灰綠色頁巖和應時砂巖組成,砂巖中含有海綠石和綠泥石礦物。與白草坪小組的綜合接觸。厚度為160 ~ 200米。

3.威爾士的

主要分布在紫晶山、石井、澠池坡頭和遠離代欽村的新安胡夫山西部。主要由饅頭組紫紅色雜色頁巖、中厚層狀結晶灰巖和張夏鮞狀灰巖組成。系統底部有壹礫巖,與下伏汝陽群呈不整合接觸。厚度為350毫米

4.奧陶紀(O2)

主要分布在大木代的西北部和東南部。它由白雲石、白雲石結晶灰巖和厚層狀灰巖組成。

5.二疊紀

分布於代木代村北部,與南部汝陽群呈斷層接觸。該系統由各種砂巖和頁巖組成,互層或互層。它包含多層煤和碳質頁巖。厚度在285米以上

(2)結構

該地區的地層和鐵礦平緩,呈單斜狀。代滿寨鐵礦區地層平均傾角116,傾角10,為單斜構造,斷層發育。

在區域上,斷裂構造非常發育,主要是近東西向組,其次是東北和西北組。主要斷裂特征如下:

1.官地-塔地正斷層

該斷層位於鐵礦區北部,屬於高角度正斷層。走向近東西-西北,傾角70°,壹般較陡。二疊系和三疊系地層出露於北部板塊,汝陽群和寒武系出露於南部板塊,斷層距離1000m。東西延伸15km,裂縫帶寬可達150m

2.東溝-老銀洞正斷層

斷層走向為東西向,傾角較陡。屬於高角度正斷層,南板塊下降,北板塊上升,落差40m,斷層東西向延伸約4km。它與官地-塔地正斷層形成地壘構造,將代欽寨鐵礦區推向澠池北部最高的地形。

3.張莊-梨園正斷層

位於老銀洞礦區南部,斷層走向為西北,自西北端張莊,經山窩、胡莊向東南延伸至梨園地區,長約10km。斷層傾向東北,傾角很大。

4.伏虎山-河壩正斷層

位於黛玉村南7公裏處。它以近東西向貫穿整個地區,長度超過25公裏。斷層面傾向北方,傾角較大。在梁倩段,其北部出露於汝陽群軍馬溝組,南部為熊耳群馬家河組。

此外,還有近東西向的南天門-黃柏齡正斷層、北西向的雜木溝正斷層、北東向的水磨坪-雙石峪正斷層、東黃柏齡正斷層、和尚溝-鳳凰嶺正斷層等,壹般規模較小。

(3)巖漿巖

該區巖漿活動主要發生在中元古代早期,熊耳運動中發生了中基性和中酸性火山巖的大規模噴發,產生了廣泛分布的玄武安山巖玢巖和英安巖。熊耳期末期,石英斑巖作為小型巖株侵入馬家河組。中元古代晚期汝陽群中沒有巖脈。

二、控礦地質條件

(1)含礦地層

分布在澠池和新安北部的鐵礦受雲蒙山組控制,沿軍明溝組和雲蒙山組分布。其他相鄰的礦區,如老銀洞、石板庵、牛心坡、韶山、石峰峪等也不例外,但各礦區的鐵礦體規模和品位都遠不如代欽村。

(2)巖相古地理環境

中元古代晚期,華北地臺南緣(河南境內)首次出現整體擡升地臺,基底表面不均勻或擡升運動不均勻。豫東除了大面積的剝蝕區,豫西還有兩個大的沈積區:洛陽-駐馬店和盧氏-欒川。戴滿寨鐵礦和吳灣鐵礦都位於以前的沈積區(圖4-13)。

圖4-13河南省中元古代晚期巖相古地理

1-砂巖地層;2-砂巖-頁巖地層;3—頁巖砂巖地層;4-白雲巖-砂巖地層;5-陸海分界線;6-巖相(群)邊界;7—沈積輪廓;8-鐵礦石;9-海上進退方向;10-物料搬運方向;11-海灘相;12-潮坪相;13-亞深-深海相;14-局限臺地相;15疊層石

汝陽群產於洛陽-駐馬店沈積區。軍地谷前期土地遼闊,地表炎熱,地表徑流發育,形成壹套沖積扇-河流相沈積。主要巖石類型為礫巖、砂礫巖和含礫石英砂巖等。沈積物紫紅色、深紫色,屬於氧化環境。到雲蒙山前期,地殼已經下降,海水從東南向西北滲入澠池、三門峽,形成東北高,南部和西部低的趨勢。澠池代欽寨和汝陽五灣均處於濱海海灘環境,其間沈積了鐵礦層、砂礫巖和礫質石英砂巖。礫石由應時砂巖組成,呈紫紅色、肉紅色和灰白色,分選性差,磨圓度低。砂礫巖中礫石多沿層理分布,應時砂巖多發育水平層理、波狀層理和交錯層理,具岸流波和對稱波痕,顯示海灘沈積環境。雲蒙山中晚期,海水繼續向北淋濾,沈積區主要沈積成熟度較高的應時砂巖。

白草坪期海水普遍有限,在潮間帶和潮上帶形成壹套砂泥坪沈積,以砂巖和頁巖互層為主,沈積物以紫紅色為主,屬於氧化環境。白草坪的沈積環境是在北端階段繼承的。主要巖石類型為應時砂巖、長石應時砂巖及少量頁巖和白雲巖。巖石顏色以灰色、黃綠色、灰綠色為主,表明氣候由炎熱向溫暖轉變。應時砂巖成熟度較高,包括海綠石和綠泥石,以及壹些含鐵石英巖。

(三)構造控礦條件

中元古代晚期雲蒙山組沈積前,澠池、新安北部地區處於長期風化侵蝕環境,形成起伏的窪地和殘丘。侵蝕面上的凹陷,在海水落入當地時,為鐵礦的沈積提供了很好的場所。通過對古侵蝕面形態的研究和鐵礦沈積區特征的對比,認為鐵礦分布在被侵蝕的低窪地區,與古地貌特征密切相關。鐵礦集中的地區往往是成礦期沿海地區的窪地。

總之,岱木岱鐵礦和吳灣鐵礦是在炎熱氣候和氧化條件下沈積在濱海海灘環境中,位於兩者之間的侵蝕窪地中。

三。礦床地質特征(代木代型)

(1)含礦地層

新安、澠池鐵礦床產於雲蒙山組底部,該組巖石地層自下而上具有以下特征:

底部主要由礫巖、砂礫巖、鐵礦層、砂巖和頁巖組成,不整合在軍明溝組應時砂巖上。在鐵礦分布區,致密塊狀赤鐵礦厚度從0 ~ 15m不等,其下有0.0 ~ 1.2m的鐵頁巖,鐵礦直接或間隔很小地覆蓋在軍馬溝上,鐵礦上方有0 ~ 8m的紫紅色砂質頁巖作為直接頂板,有時為厚度較小的礫巖層。在沒有鐵礦體的地段,被礫巖和其上的紫色薄層細砂巖所覆蓋,礫巖厚度為0.1 ~ 2.2m,底部巖組厚度為60m。下部為紅色泥質砂巖組(巖性組),由淺灰色、紫紅色中粒應時砂巖和細-粗粒薄砂巖組成。薄砂巖中主要礦物為應時,含少量粘土礦物,泥質膠結。厚度37m;中部為淺灰色、肉紅色應時砂巖組,由淺灰色、肉紅色條帶狀應時砂巖、紫紅色中粗粒砂巖夾薄層砂巖和砂質頁巖組成。厚度77 ~ 138m;上部由紫紅色和灰白色應時砂巖、細-中粒應時砂巖和泥質砂巖互層以及含紫色和綠色頁巖碎片的石英砂組成。厚度高達80m。

(2)礦床(體)的空間分布

根據上述含礦地層特征,鐵礦體(層)垂直存在於雲蒙山組底部,明顯受層位控制。在水平方向上,礦體總是不連續地出露在雲蒙山組和兵馬溝組的地質邊界(面)周圍,並靠近雲蒙山組。在代滿寨礦區,礦體主要分布在北部,無礦段在250-1800m之間,而在礦區南部,礦體很少,有零星露頭。代欽礦區外圍的老銀溝、石板庵、韶山、石峰峪、牛心坡的空間分布特征完全相似。礦體呈帶狀或弧形分布。

(3)礦體的賦存特征和規模

受古地形和後期沖刷的影響,礦體多呈透鏡狀,緩傾斜,形狀不規則。壹般走向延伸較大,與巖層走向基本壹致,沿傾向變化較大,有時在很短的距離內(約10m)突然尖滅。在岱木岱礦區,鐵礦體規模最大,儲量最大。其中最大的紅山頭-山神廟礦體沿走向長1200米,沿傾向延伸200 ~ 700米,最大厚度15.27米,壹般在7 ~ 14米之間,較薄。勘探證實,位於洪山頭和山神廟地區的ⅰ-ⅳ號礦體呈不規則大透鏡體。黃連嘴ⅶ、ⅸ號礦體在深部連成壹個大透鏡體,走向長700米,傾向延伸約300米,長:寬≈3∶1,礦體最大厚度為12.89米,壹般為3 ~ 10米..第壹次罷工。火溝v礦體長450m,傾向延伸150m,長:寬接近3∶1,礦體厚度3~7m,最大厚度12.76m..此外,礦區其他礦體規模較小,長度從幾十米到350米不等,厚度大多為1 ~ 3米。

除代滿寨礦區外的其他礦區,礦體規模較小,最大走向長度200m,大部分只有幾十米,最短的只有12m,厚度多為0.5 ~ 3m,因此礦區鐵礦儲量很少。

(4)礦石的物質成分

1.礦石的礦物成分

礦石中主要礦物為赤鐵礦和針鐵礦,含量為40% ~ 60%,其次為粘土礦物,含量為35% ~ 50%。微量礦物包括鋯石、電氣石、白雲母、絹雲母、滑石、重晶石和黃鐵礦。粘土礦物是鐵礦石中的主要雜質。

2.礦石的化學成分

礦石中全鐵含量範圍為37.3% ~ 55.04%,SiO:8.30% ~ 26.06%,al2o 3:0.2% ~ 0.05%,Cao:0.05% ~ 0.1%,MgO:0.05% ~ 0.2%。礦石中硫和磷含量均較高:硫含量為0.12% ~ 0.61%,平均為0.369%;磷含量為0.14% ~ 1.27%,平均值為0.743%。S和P作為鐵礦石的有害成分,其含量壹般高於平爐和高爐的工業要求。

(5)礦石結構和礦石類型

1.結構施工

根據礦物的成因特征和富集分異程度,鐵礦構造主要有微葉狀構造、腎狀構造、豆狀構造和砂狀構造。礦石結構致密、塊狀、條帶狀。帶狀結構是礦石中粘土礦物、赤鐵礦和針鐵礦富集的結果。深紅色條帶主要由針鐵礦、微葉理赤鐵礦和少量粘土礦物組成,而淺色條帶粘土礦物含量高。

2.礦石類型

戴滿寨鐵礦礦石類型簡單,根據礦石中鐵礦物特征,自然類型屬於赤鐵礦型。根據礦石中主要有用組分(全鐵)含量壹般在40% ~ 565438±0.7%之間變化,S平均含量為0.369%的特點,其工業類型為高硫高爐富礦型,礦體邊緣有少量貧礦型。

四。成礦機制與模式

(1)成礦物質來源

澠池—新安北部和汝陽吳灣鐵礦的鐵來自古陸富鐵矽酸鹽和矽鐵建造巖系。中元古代晚期,地殼下降,海水侵入這壹地區,北部是山西古陸,東北和西南是華北和秦嶺古陸。除了新太古代存在的富鐵綠巖帶(拉斑玄武巖)和鐵矽質建造(磁鐵礦石英巖)外,還有熊耳期強烈火山活動產生的大面積富鐵玄武安山巖。這些富鐵巖石為中元古代晚期沈積鐵礦提供了大量的物質來源。

(2)鐵處理的形式

古代陸地上富含鐵的矽酸鹽被長期風化侵蝕破壞,鐵析出,主要以三種形式進入地表水中並被搬運:壹是不溶性三價鐵(價格較高)常呈膠體狀態或機械懸浮狀態;二、二價鐵(低價)與碳酸氫鹽()的結合是離子狀態;第三,在有機物的參與下,鐵與腐殖酸結合形成穩定的腐殖酸鹽絡合物,在含有適量腐殖質的地表水中運移。

(3)鐵沈澱條件

袁建奇等人(1979)認為,由於湖海盆地的物理化學環境不同,沈積鐵礦床壹般有氧化礦物、矽酸鹽礦物、碳酸鹽礦物和硫化物四種礦物相帶(圖4-14)。在氧化礦物相帶,氧化界面到達盆地底部,底部淤泥層有大量的過剩氧,成為充分的氧化環境,形成鐵的氧化物和氫氧化物,如赤鐵礦、褐鐵礦、針鐵礦等。矽酸鹽礦物相帶中,氧化界面靠近盆地,粉砂層中殘留的遊離氧很少,主要形成鐵矽酸鹽礦物,如鮞狀綠泥石;碳酸鹽礦物相在氧化界面以下,淤泥中含有有機質,含氧量不足,不能氧化低價鐵,從而形成菱鐵礦和碳酸鈣的混合物;硫化物相帶遠在氧化界面之下,由於細菌活動,有機質分解產生大量硫化氫,與鐵結合形成黃鐵礦、白鐵礦和膠磷礦。根據戴滿寨和吳灣鐵礦床的鐵礦物組成、結構及頂底板巖性特征,並與上述沈積鐵礦床礦物相帶模式對比,認為該區鐵礦床為濱海-淺海區氧化礦物相帶中的沈積礦床。在海侵早期,大量的鐵從古陸被從表層水帶到了沿海或淺海地區。在全氧化環境(高Eh值)條件下,水溶液中的低價鐵由於海水電解質和帶不同電荷的膠體的作用,轉化為高價鐵,使懸浮態和膠體態的高價鐵相繼沈澱,形成鐵礦層。

圖4-14沈積鐵礦床相變圖

(4)成礦模式

根據鐵礦的物質來源、運移形式和沈積環境等成礦過程特征,代比寨式鐵礦的成礦模式可概括為:

河南省主要礦產成礦作用及礦床成礦系列