Question

（六）沉积型铁矿床

Answer 1

沉积型铁矿床在我国不但分布较广，而且成矿时代也较多，根据其形成时地质环境和古地理条件的不同，大致可分成浅海（滨海）相沉积铁矿床和海陆交替相或湖相铁矿床两大类。

1.浅海相沉积铁矿床

该类铁矿床，产于从中元古代早期以后许多地质时代的地台型海相沉积地层中，少数含矿地层具有边缘凹陷或类似冒地槽沉积性质。矿床一般呈层状，层位较稳定，大多具有一定规模或规模较大。其中一部分为富矿体。矿石含磷往往较高，含硫较低。此类矿床探明储量约占全国铁矿总储量的7.8%（图2-2）。

含矿建造常位于一个大的海侵地层的底部，大多属浅海-滨海相沉积，厚度一般较小。矿层本身常产于砂页岩中，多数出现在粉砂岩向页岩或钙质页岩递变处。矿石矿物一般以赤铁矿、菱铁矿为主，不少地方有鲕绿泥石。它们的生成分别反映了沉积环境和介质条件的差异。

含铁建造中的含铁层及其所含单个铁矿层，一般厚度较小，从几十厘米到一二米或几米。矿层数目因地而异大多为1～4层。

铁矿石常具鲕状、块状，少数呈肾状或角砾状。矿石化学成分变化较大，一般赤铁矿型矿石TFe含量为30%～55%，SiO₂为15%～35%，两者的数量互为消长。硫含量为0.02%～0.2%，磷含量则较高，达0.4%～1.1%或更多。菱铁矿型矿石的TFe含量为25%～40%。

我国有许多不同时代的浅海相沉积铁矿床，其中最老的是河北西北部形成于中元古代早期的宣龙式铁矿，分布最广且储量最多的是华南泥盆纪宁乡式铁矿。此外，北京、河北、吉林和河南等省（市）中元古界和新元古界及其他时代地层中，也都有不同规模的赤铁矿（菱铁矿）矿床产出。下面着重对较重要的宣龙式和宁乡式铁矿的地质特征、成矿条件或成矿规律作一介绍。

（1）“宣龙式”铁矿床

“宣龙式”铁矿床属滨海浅海相沉积赤铁矿菱铁矿矿床，是我国沉积铁矿重要类型之一。铁矿主要分布于河北西北部张家口地区的宣化—龙关—赤城一带，大致呈北东东方向展布。在大地构造上位于燕山坳陷带西部的宣龙坳陷内，其北部边界与内蒙古地轴南缘相邻，西南侧与五台台隆相接。铁矿层产于中元古代长城系串岭沟组下部砂页岩中，因此推测，铁矿赋存的宣龙坳陷当时处于大部环陆的半封闭式古海湾盆地环境。

该类铁矿在冀北西北地区，现已探明中型矿床6处，小型矿床6处，共获工业储量2.9亿吨。其中，最重要的矿区有庞家堡、辛窑和烟筒山等。

中元古代长城系由下而上包括常州沟组、串岭沟组和团山子3个组，是一个由碎屑岩—泥质（粉砂质）岩—碳酸盐岩组成的较完整的海浸沉积旋回。其中矿层赋存的串岭沟组，厚11～91m，主要由含砂质条带的粉砂质页岩、含铁砂岩和铁矿层组成。含矿层中一般有1～4层赤铁矿，其顶部常有一薄层（0.35～0.4m）菱铁矿，各矿层厚度0.5～3m不等。

矿石矿物以赤铁矿为主，其次为菱铁矿和褐铁矿，含少量黄铁矿。某些地区因受花岗岩类侵入影响，一部分赤铁矿改造为磁铁矿。脉石矿物有石英、长石、绿泥石和磷灰石等。矿石构造有鲕状、肾状和块状，局部有角砾状。鲕状赤铁矿为单个同心圆状鲕粒集合体，鲕粒大小一般为1mm。鲕粒的中心常为石英颗粒，也有长石、绿泥石或磷灰石碎屑。铁矿石含铁（TFe）一般为30%～50%，平均41.6%，有些矿区（如庞家堡）品位较富，平均品位可达45.28%；SiO₂为15%～30%；S为0.006%～0.15%；P为0.1%～0.5%。

（2）“宁乡式”铁矿床

“宁乡式”铁矿床是我国分布最广储量最多的沉积铁矿床，赋存于中上泥盆统，以上泥盆统为主。这类铁矿床广泛分布于华南的湖北、湖南、四川、云南、贵州、广西、江西等省及甘肃南部地区。大地构造位置主要为扬子地台的上扬子台褶带和四川台坳，部分矿床则产于地台边缘附近松潘-甘孜造山系的巴颜喀拉造山带和华南造山系的赣湘桂粤造山带中。现已探明的铁矿储量达37.4亿吨，占全国沉积铁矿床探明储量的73.5%。

“宁乡式”铁矿的分布和岩相古地理间的关系 早泥盆世华南海局限于昆明以东的贵阳、桂林、南宁一带；至中泥盆世，海侵范围扩大，超越江南古陆，向鄂西、湘西北侵漫，形成一海湾，沉积了滨海相的砂（页）岩，而在滇东、湘中一般为碳酸盐潮坪，但在一些小的海湾中则沉积了碎屑岩，铁矿层不仅产于碎屑岩中，也产于碳酸盐岩相内，且分布较广，如云南昆明北部的鱼子甸、四川西昌北部的碧鸡山、贵州的平黄山和潘家院子等以及广西的海洋、屯秋和大圩等（图2-7）；晚泥盆世，在鄂西、湘西一带海水进一步扩张，沉积了海陆交互相的黄家磴组和写经寺组，并有不少大（中）型沉积铁矿形成，例如鄂西的火烧坪、官店、龙角坝、长潭河和五家河等（图2-8）。湘中碳酸盐台坪的上泥盆统，下部称佘田桥组，主要由灰岩、泥灰岩构成，上部称锡矿山组，为砂页岩、灰岩夹鲕状赤铁矿层，越向北碎屑含量越高。由湘中至粤赣一带逐渐接近华南海的边缘，总的特点是滨海碎屑岩发育，上部夹陆相层。沿湘、赣交界和鄂西、湘西北的陆缘常发育鲕状赤铁矿。与中泥盆世不同的是，在晚泥盆世沉积铁矿的分布范围相对集中，矿化强度加大，形成了一批大中型鲕状赤铁矿矿床，主要集中分布于鄂西和湘西北的华南海海湾和湘中以及赣西边境地区，只有个别矿床赋存于湘东南地区，如大坪。

图2-7 中泥盆世古地理及主要沉积铁矿的分布

图2-8 晚泥盆世古地理及主要沉积铁矿的分布

中泥盆世和晚泥盆世沉积铁矿床的异同 宁乡式中泥盆世和晚泥盆世沉积铁矿床虽有不少相似之处，但在赋矿层位、分布范围、矿床规模、赋矿围岩岩性、矿石矿物和含铁品位等方面均有一定差异（表2-6）。对于中泥盆世沉积铁矿来说，大多数铁矿层产于海侵沉积岩系的碎屑岩中，广西海洋铁矿产于碎屑岩向碳酸盐岩过渡的下部白云岩内，而云南寸田铁矿的铁矿层则赋存于海退沉积岩系的砂岩中。矿层一般为1～2层，个别位于造山带的矿床（如甘肃黑拉）可多达6～7层，但不稳定，时而较厚，时而变薄或尖灭，并可有分叉或合并现象。在铁矿层中，鲕状赤铁矿常和菱铁矿、鲕绿泥石共生或互间，有时则延矿层出现一定分带现象。图2-9反映了鄂西、湘中、赣西和湘南地区晚泥盆世主要沉积铁矿床的含矿岩系柱状图对比情况，从图中可以看出：①湖南大坪铁矿的铁矿层赋存于上泥盆统佘田桥组（相当于鄂西地区的黄家磴组）中部，只有一层矿，上部的锡矿山组在矿区内缺失，湘中、赣西和鄂西等地的铁矿一般有1～4层，但主矿层只有一层，大多为Fe₃，赋存于写经寺组下部或锡矿山组中部；②在海侵程序沉积岩系中，主要生成鲕状赤铁矿，矿层单一稳定，分布范围较大，海退程序沉积岩系中则往往生成鲕绿泥石、鲕状赤铁矿和菱铁矿矿石，矿层结构较复杂，变化大，分布范围也相对较小，一般多位于古陆边缘，如鄂西火烧坪和官店矿区上部的Fe₄铁矿层。

表2-6 中泥盆世和晚泥盆世沉积铁矿床地质特征对比

图2-9 晚泥盆世主要沉积铁矿床含矿地层柱状对比图

宁乡式铁矿生成条件讨论 含铁建造大多产于海侵程序沉积岩系中。矿层之下一般为石英砾岩或石英粗砂岩，向上渐变为细砂岩、砂质页岩或页岩，矿层一般产于页岩或粉砂岩中。少数矿层则产于海退沉积岩系内，如云南寸田铁矿和鄂西等地区部分矿床的上部铁矿层（Fe₄）。含铁建造或含铁层位主要属古海盆地或古海湾中的浅海-近岸（包括潮坪）沉积。从含矿层盛产腕足类、珊瑚、鱼类、苔藓虫以及植物茎、碎片等化石特征，反映其处于湿热气候条件下比较缓慢的沉积和局部海水交替进退环境下。鄂西-湘西北成矿区是一个相对较封闭的内陆古海盆地。海洋的大风大浪不易侵袭到这个内陆盆地中来，海水比较平静，有利于铁矿沉积作用的进行（廖士范，1964）。而周围的古陆（包括西部的上扬子古陆、北部的武当淮阳古陆和东南部的江南古陆）又有较充分的物质（包括铁质）供给。铁质可能是以胶体和细悬浮凝胶的方式进行迁移的（傅家谟，1961）。因此，就构成了一个沉积成矿十分有利的古地理条件，并形成一系列规模巨大含铁品位相对较高的铁矿床。湘中-赣西成矿区也处于一个半封闭的古海湾有利古地理环境。根据宁乡式铁矿的共生岩石类型（石英砂岩-粉砂岩-粘土页岩-鲕状赤铁矿等），刘宝珺（1980）把该类类铁矿的沉积条件归属于滨海三角洲陆源型旋回，并认为形成于明显的温湿气候环境。据Borchet（1960），氢氧化铁和氧化铁形成于浅海通风的水中，随着海水深度的加大，先后出现菱铁矿、鲕绿泥石，最后是黄铁矿。上述矿物相的分异，反映了海水的垂直分带。Taylor（1967）曾指出，鲕绿泥石形成于较大范围的浅海海域内，其水温超过20℃，进一步说明鲕状铁矿的形成是在温暖潮湿的季节性气候条件。程裕淇等（1983）认为，宁乡式铁矿不同矿石类型的生成，分别反映了它们的沉积环境和介质条件的差异。一般在近岸浅海处，由于氧气充足，二氧化碳相对贫乏，水温较高，易于形成赤铁矿。而离海岸较远和海水较深处或在近岸坳陷处，海水较稳定，有机质不断分解出二氧化碳。在这种半还原弱碱性条件下，易于形成菱铁矿。在相似条件下，如有硅质参与，就可能生成鲕绿泥石。鄂西-湘西北地区和湘中一带的宁乡式铁矿矿石的Al₂O₃含量大多较高，一般为2.5%～9%，少数矿区矿石的Al₂O₃含量可高达12%～21%，如湖南的槟榔坪、西界和喻家嘴等。Bubenicek（1968）认为中欧地区沉积鲕状铁矿石中含Al₂O₃较高表明从陆地分离出来的红土中的铁参与了沉积成矿作用。Lemoalle和Dupont（1973）曾研究了非洲乍得湖中现代鲕状铁矿的形成。虽然乍得湖大体上是一个淡水湖，湖水盐度的增长是在干旱季节由于蒸发作用的结果。因此，上述沉积条件可与浅海古海盆或古海湾和半碱水环境进行对比。特别有意义的是，根据他们的观察，铁质富集反应作用是在季节性洪水开始时进行的。铁质是呈吸附的氢氧化物或氧化物形式进行搬运的。被溶解铁质的浓度是很低的，它对于形成鲕状铁矿来说，微不足道。鲕状铁矿的形成是在乍得湖东南靠近主干河流入口处，其水深大致为1～3m之间。就今论古，宁乡式鲕状赤铁矿生成时海水的深度大概也不会超过数十米。综上所述，宁乡式沉积铁矿产出的有利古地理条件是：①湿热的古气候条件，促使古陆的含铁岩石进行红土化作用，并提供较充分的铁质来源；②相对较封闭或半封闭的内陆古海盆地、古海湾或潮坪，那里海水深度不大，且较平静，无海洋大风大浪的侵袭，有利于铁矿沉积作用的进行；③浅海的海侵沉积岩系中，一般形成鲕状赤铁矿矿石相，而海水稍深和海退沉积岩系中往往生成鲕绿泥石-鲕状赤铁矿-菱铁矿石相；④铁质可能主要是以胶体，细悬浮凝胶或呈吸附的氧化物形式被古陆的河流进行搬运的。

2.海陆交替相或湖相沉积型铁矿

这类矿床形成于海陆交替相或湖相的沉积环境中，其生成的时代以石炭纪、二叠纪、三叠纪和侏罗纪较为重要，主要分布于山西、四川、贵州和云南等省。在两广等地区，也有第三纪的湖相菱铁矿或沼铁矿。不少地方的铁矿层，往往同煤系地层有密切关系，在有的地区（如贵州、山西）铁矿常和铝土矿共生，且铝土矿层一般产于铁矿层的上部。矿层多呈层状、似层状或透镜状，沿走向变化大。矿床规模均为中小型。矿石矿物主要为菱铁矿，次为赤铁矿，可含不等量的鲕绿泥石。矿石以中等品位较多，许多具低硫高磷的特点，也有不少含磷较低的，常具块状、角砾状和鲕状构造。本组铁矿已探明储量为4.6亿吨，仅占全国铁矿总储量的0.89%。

不同时代形成的代表性湖相或海陆交替相沉积型铁矿的地质特征见表2-3。