Question

陆相沉积型铁矿床成矿模式

Answer 1

一、山西式铁矿床成矿模式

（一）矿床概况

山西式铁矿以山西省孝义市西河底铁矿床为代表，属陆相沉积型铁矿床，查明资源储量为312万吨，平均品位TFe39.93％，属小型矿床。

（二）矿床地质特征

西河底铁矿区地质图如图7－24所示。

1.矿区地质

矿区地层简单，从老到新：奥陶系中统峰峰组、石炭系上统太原组。峰峰组主要为厚层灰岩、泥灰岩夹石膏、豹皮状灰岩和中厚层灰岩夹白云质灰岩。太原组为一套粘土岩、铝土岩（矿）及铁质岩组合，偶夹劣质煤或碳质页岩。

太原组湖田段为本区含铁岩系，与下伏地层呈假整合接触。自下而上由赤、褐铁矿（即山西式铁矿）、铁铝岩、铝土岩、硬质耐火粘土矿、粘土岩、粘土页岩等组成，其岩性及厚度有一定变化，但垂向层序大致相同，具有铁质岩－铝质岩－泥质岩的沉积规律，厚6.28～21.18 m。

铁质岩：包括山西式铁矿及铁铝质岩。山西式铁矿直接覆盖于奥陶系灰岩侵蚀面之上，呈透镜状、窝子状或似层状产出，厚0.7～10.12 m，平均2 m左右，但不连续，局部缺失。

铁铝岩：位于铁矿和铝土矿之间，属铁质岩与铝质岩间的过渡类型的矿石。呈透镜状或似层状，分布较普遍，但厚度及物质组成变化较大。岩石呈灰、青灰、黄灰色，隐晶质结构或碎屑状、鲕状结构，块状构造，局部呈层状。矿物成分为高岭石、一水硬铝石及赤、褐铁矿。随其化学成分的变化，可构成铁矾土或过渡为铁矿、高铁铝土矿。厚度变化在0.47～5.30 m，局部缺失，一般1～2 m。

铝质岩：包括铝土矿、铝土岩及硬质耐火粘土矿。铝土矿呈灰－深灰及淡黄色，具鲕状、碎屑状、粗糙状结构，块状构造。厚0.50～9.40 m，平均3.50 m。硬质耐火粘土矿位于铝土矿之上，层位稳定，产状与铝土矿一致。灰－灰白色，致密隐晶结构，局部具稀疏鲕状结构，块状构造，厚0.70～8.83 m，一般1～5 m。铝土岩结构、构造特征与铝土矿相似，多呈致密块状或稀疏鲕状。常以铝土矿夹层出现，或横向上与铝土矿互相过渡。

泥质岩：包括粘土岩、粘土页岩、铝土页岩、黑色页岩等，位于硬质耐火粘土矿之上，岩性及其厚度变化较大，厚度0.15～9.96m，一般1～7 m。

矿区构造总体为一单斜层，产状近水平，倾角5°～20°，有小型背、向斜发育，地层亦随之起伏变化。

2.矿床地质特征

山西式铁矿赋存于石炭系上统太原组底部，奥陶系中统灰岩侵蚀面之上。在矿区内广泛分布，除甘草沟、君子沟、石腰河等几条主要沟谷的矿体被剥蚀和少数工程因含铁量低出现无矿“天窗”之外，其余地段基本相连。

矿体剖面如图7－25所示。矿体成透镜状、窝状、层状或似层状。厚度0.70～10.12 m，一般为0.80～5.00 m，平均2.07 m，厚度变化较大。如ZK1707孔，厚度10.12 m，向南80 m处就减小为1.10 m，矿体形态及厚度变化完全受奥陶系灰岩侵蚀面古地形控制，在古地形复杂地段，矿体形态复杂，厚度变化大，反之厚度变化小，较稳定。矿石为红、紫红、橘红等色，具粉状、蜂窝状、致密状结构，结核状、团块状构造。粉状矿石约占50％左右。矿物成分主要由褐铁矿和赤铁矿组成，并常杂有高岭石、方解石或水铝石等矿物。以集合体状和分散状分布。

图7－24 山西省孝义县西河底铁矿矿区地质图

根据初勘200个样品分析结果统计，主要化学成分含量：TFe25.03％～61.5％，一般为30％～50％，平均38.42％，有害成分S：0.02％～4.59％，一般小于0.20％，平均0.42％；P：0.00％～0.42％，一般小于0.10％，平均0.08％，对矿体质量影响不大。

（三）矿床成因与成矿模式

（1）古地理、古构造特征

含矿岩系与下伏碳酸盐岩为一平行不整合，是一个大的沉积间断。据有关资料及现在地貌特点分析，山西陆块在寒武纪—中奥陶世沉积之后，经长达1.5亿年的风化剥蚀，总体上成为一个北隆南倾、西隆东倾的古陆、古岛和盆地、凹地相间并存的地貌景观。在遭受到红土化或钙红土化之后，形成一定厚度的古风化壳，为铁铝岩层的形成提供了丰富的物质基础。

（2）含矿岩系的沉积环境：晚石炭世本溪期山西陆块整体下沉，接受来自北东的上古生代以来的第一次海侵，使山西陆台处于滨－浅海环境，铁在海水盆地中的沉积规律，由边缘向深处沉积相，依次呈氧化物相、硅酸盐相、碳酸盐相和硫化物相，其沉积物依次为碎屑岩、粘土岩、碳酸盐岩和有机岩，形成了一组铁、铝、粘土和硫等矿产组合。

山西式铁矿含矿岩系形成后，山西陆台又自北向南逐步短时间的整体抬升，形成一个沉积间断面。湖田段顶部有再冲蚀、再沉积的铝土矿透镜体，在山西式铁矿含矿岩系上部或同层位形成较明显的砂砾岩沉积。此后陆台又下沉，接受石炭系—二叠系的海陆交替相的煤系地层沉积，由于煤系沉积盆地为山西式铁矿盆地的继承性盆地，其范围基本与山西式铁矿含矿岩系分布一致。

山西式铁矿为陆相沉积型铁矿床，是在石炭系太原组沉积时，就已经经过古风化淋滤作用形成的铁矿，成矿类型为古风化壳沉积型矿床，是在陆表海的滨浅海环境中，成矿物质以胶体物悬浮物被海水搬运，化学沉积成矿。

成矿模式如图7－26所示。

二、綦江式铁矿床成矿模式

（一）矿床概况

綦江式铁矿以重庆市綦江县綦江式土台铁矿床为代表，属陆相沉积型铁矿床，查明资源储量为2311万吨，平均品位TFe38.82％，属中型矿床。

图7－25 山西式铁矿克俄矿段20线钻孔柱状对比图

图7－26 山西省孝义县西河底铁矿典型矿床成矿模式图

（二）矿床地质特征

土台铁矿区地质图如图7－27所示。

1.矿区地质

矿区出露地层包括中侏罗统沙溪庙组、中侏罗统新田沟组、下侏罗统自流井组大安寨段、下侏罗统自流井组马鞍山段、下侏罗统自流井组东岳庙段、下侏罗统珍珠冲组及上三叠统须家河组。为一套含煤碎屑岩建造。

含矿岩系为下侏罗统珍珠冲组之下部（即綦江段）。含矿岩系可划分为3层，自下而上为：

田坝层：上部为炭质页岩、砂岩、劣煤层夹菱铁矿及燧石透镜体；下部灰白色细－中粒石英砂岩。厚0.53～16 m。与下伏须家河组呈假整合接触。

綦江层：为主要含矿层，灰色泥质石英砂岩、铁质砂岩、赤铁矿、菱铁矿等组成含矿层。厚1～7.88 m。

岩楞山层：灰、灰白色石英砂岩。厚0.23～13 m。

矿区构造位置为NE向展布的九龙坡背斜的北西翼，为单斜构造，倾向10°～30°，倾角10°～20°，局部有微小起伏。

2.矿体特征

矿体剖面如图7－28所示。“綦江层”中含矿1层，层位稳定，产状与围岩一致，呈NE－SW向展布，走向长4 km，宽2 km，矿体面积7km²，深部矿体平均厚1.55 m，全矿区平均厚1.51 m。矿体中局部多见小于0.05～0.15 m厚的夹石层。估算331＋332级矿石量2311万吨。

3.矿石特征

该矿区主要为致密块状赤铁矿、块状菱铁矿矿石，次为碎屑状菱铁矿矿石、赤铁矿质菱铁矿石、菱铁矿质赤铁矿石，更次为碎屑状、角砾状赤铁矿矿石。深部地段粒状、块状菱铁矿石、碎屑状菱铁矿石增多。矿石结构构造：铁矿石结构主要有显微（隐晶）－微粒状、似碎屑状及假鲕状3种。矿物构造为块状、角砾状－砾状构造及层状构造。

矿石矿物以菱铁矿、赤铁矿为主，次为磁铁矿及少量磁赤铁矿。次生矿物为褐铁矿、针铁矿及少量假象赤铁矿、水赤铁矿及次生菱铁矿。脉石矿物主要为石英、绿泥石。单工程矿体含TFe26.73％～52.35％，平均33％；S0.01％～1.603％；P0.086％～1.603％；SiO₂ 5％～40.64％。未发现可供利用的其他有益元素。工业类型为中品位低硫高磷酸性矿石。

图7－27 土台铁矿区地质图

（三）矿床成因与成矿模式

重庆市“綦江式”铁矿土台典型矿床，控矿的主要因素为中生代前陆盆地内陆淡水湖泊环境。成矿时代早侏罗世，成矿期次为下侏罗统珍珠冲组綦江段沉积成岩阶段。含矿建造为下侏罗统珍珠冲组綦江段浅湖－滨湖相灰色含煤铁碎屑岩建造。矿体呈透镜状－似层状，少数为层状，与上下围岩整合接触，产状一致。单个矿体长数百至千余米，宽300～400 m，厚度0.6～2.4 m。矿带总长4000余米，宽2000余米，总厚度1.48～4.69 m，深度方向延伸950 m（未尖灭）。在矿床的走向方向，呈铁质砂岩→赤铁矿→赤铁矿菱铁矿混合矿→菱铁矿→赤铁矿菱铁矿混合矿→赤铁矿→铁质砂岩的分带，沉积中心以菱铁矿为主，向外侧则向赤铁矿－铁质砂岩过渡。矿石矿物以赤铁矿、菱铁矿为主，见少量磁铁矿、针铁矿、褐铁矿、含铁绿泥石等。粒状、砂状、胶状、假鲕状结构，块状、微层状构造。TFe一般30％～45％，矿体平均37.82％～40.50％。矿床成因为胶体化学、生物化学沉积型，成矿物理化学条件为弱动荡－平静的浅水－较深水动力环境，弱氧化－弱还原环境，酸碱度中性－弱酸性。

成矿模式如图7－29所示。

图7－28 土台铁矿剖面图

图7－29 綦江式铁矿成矿模式

1）晚三叠世须家河组沉积末期，在洼地或洼塘中，冲积中粗粒岩屑石英砂岩沉积，组成侵蚀基底。

2）早侏罗世珍珠冲组一段田坝层沉积早期，河水将侵蚀和风化的碎屑带入洼地，沉积形成边滩石英砂岩。

3）早侏罗世珍珠冲组一段田坝层沉积晚期，在蛇曲河边滩沉积之上发育由煤、碳质页岩组成的泥炭湖相沉积。

4）早侏罗世珍珠冲组一段綦江层沉积期，地表和（或）地下水携带砂质、泥质、铁质进入浅水湖泊，经同生－成岩期后的变化，形成菱铁矿、赤铁矿和燧石。然后，粘土岩、泥质砂岩、含铁砂岩组成矿层顶板。