河北承德大庙钒钛磁铁矿矿床实习报告

河北承德大庙钒钛磁铁矿矿床实习

报告

矿区自然概况

（—) 矿区所处行政区划位置

承德市大庙东沟钒钛磁铁矿位于河北市承德市335゜方位，直距25km，归双滦区大庙镇管辖，东经117゜50′15″，北纬41゜10′30″。是我国北方最大的含钒钛铁矿-磁铁矿矿床。本区地处燕山台褶带与内蒙地轴的交接地带，属于台褶带边缘的断裂隆起区的大庙穹断束构造单元中( 朱大岗等，1999; 郑亚东等，2000) 北界为丰宁－隆化东西向深断裂带，南与古北口－承德－平泉深断裂相距25km 红石砬－大庙东西向深断裂横贯本区的中间部位。

（二）矿区交通简况

承德市，[1]承德市位于东经115°54′~119°15′，北纬40°11′~42°40′，处于华北和东北两个地区的连接过渡地带，西南与南分别挨着北京与天津，背靠蒙辽，省内又与秦皇岛、唐山两个沿海城市以及张家口市相邻。河北省承德市市域面积39375平方公里，境内有京承、锦承、京通、承隆四条铁路线，正线延展里程632公里，共有国家干线公路5条，公路通车里程5358公里。

承德火车站位于承德市东南，现有京承、锦承、承隆三条铁路在承德站交汇，京通铁路贯穿全境，正在建设中的张双、虎蓝、遵小铁路2010年底前竣工通车。

承德有公路向四周辐射，境内有101、111、112国道通过，向北可通往内蒙古的赤峰，向东可达辽宁，向西可达张家口，西南前往北京，东南则到天津。从北京到承德京承高速只需要2个小时。

（三）矿床地质研究史及地质研究的现状

该矿为中型钒钛磁铁矿矿山，是20 世纪30 年代初北平地质调查所发现的，后经日本满洲矿山株式会社、重工业部地质局沈阳地质勘探公司104 队、河北省冶金工业厅514 队、华北地质勘查局五一四地质大队等地勘队伍对该区进行了大比例尺地质填图、物化探及槽探、钻探等系统地勘查工作，查明了区内地层、构造、岩浆岩、矿体分布、数量、赋存部位、规模、形态、产状、矿石质量及其变化规律; 查明了矿床成因及工业类型。华北地质勘查局五一四地质大队于2008 年通过对以往的成果资料进行综合整理和系统研究后，在深部主要针对矿体进行了钻探工程验证，对该区深部寻找大庙式钒钛磁铁矿具有重要的指导意义。

华北地质勘查局五一四地质大队王亚民认为本区矿床受岩浆岩和断裂构造联合控制，属于岩浆晚期分凝—贯入式矿床，在斜长岩中以贯入式成矿为主，在苏长岩中以分凝式成矿为主。孙静，杜维河等人认为矿区内主要岩类为斜长岩，根据蚀变作用可分为钠黝帘石化斜长岩，绿泥石化斜长岩及混染斜长岩等，前者广泛分布于矿区内，后二者常构成铁矿的直接围岩。黑山铁矿苏长岩体与铁矿体有成因联系，主要受近东西向压扭性断层和龙潭沟—岔沟压扭性断裂带构造控制，分布于黑山斜长岩体内。部分苏长岩体中有分异式侵染矿体，在苏长岩接触带及围岩中的矿体则为贯入式矿体。黑山的矿源苏长岩为形成铁磷矿床提供了物质来源。本区斜长岩、矿源苏长岩铁矿床和铁磷矿床的物质来源和成因类型相同。苏长岩浆来源于上地幔。黑山铁矿主要为贯入式矿床。杜维河等认为大庙式钒钛磁铁矿床产于大庙斜长岩杂岩体中,受红石砬一大庙深断裂及次级构造控制,成矿构造以北东向压扭性构造为主，北西向压扭性构造次之。矿体成群产出，具有雁行叠瓦式分布产出规律。成矿系统发育较深，矿田截面形态反映矿体产于中深带，认为该区有成为超大型钒钛磁铁矿床的成矿条件。江少卿等人认为大庙斜长岩体由黑山、大乌苏沟、马营和罗锅子沟4个密切伴生的岩体组成，原始岩浆为碱性玄武岩浆。轻稀土富集和大离子亲石元素富集，说明大庙斜长岩体产于板内拉张环境，岩体形成过程中经历了岩浆分离结晶作用，后期发生了同化混染。矿源苏长岩化学性质与矿床的形成有密切的关系: 黑山大乌苏沟两个岩体苏长岩为镁质－镁铁质，富碱质时，形成的铁、磷、钒、钛矿床较富; 罗锅子沟岩体苏长岩富铁、钛，贫碱时形成的铁、磷、钒、钛矿床很贫或者只有矿化; 马营岩体苏长岩富硅铝、贫碱时，矿化很弱。

（四）矿区的经济意义

承德地区是我国北方著名的钒钛生产基地,钒钛磁铁矿资源蕴藏量仅次于攀枝花,居全国第二位。截止2006年底,全市共探明钒钛磁铁矿资源储量3.99亿t,保有储量3.58亿t;查明超贫钒钛磁铁矿资源总量75.54亿。钒钛磁铁矿开发是承德市的传统产业。2000年以来,承德市发现和成功开发了超贫钒钛磁铁矿,超贫钒钛磁铁矿采选业迅速发展壮大。据统计,截止2006年底,承德市共有钒钛磁铁矿山59家,选厂60家;超贫钒钛磁铁矿山68家,选厂163家;2006年生产含钒铁精矿1 600万t,实现工业产值96亿元。目前,承德市共有承钢、建龙、盛丰等3家钢铁企业。承钢集团是国内外知名的钒钛特钢企业。2006年全市生产铁385.11万t、钢393.69万t、五氧化二钒8 500 t、实现销售收入111.52亿元,上缴利税11.92亿元。

矿区地质概况

(一)地层

区内出露地层主要为新太古界变质表壳岩系及古元古界变质深成岩类、中元古界、中生界火山及陆相碎屑沉积岩亦有广泛分布。新太古界地层为单塔子群。由老至新划分为燕窝铺组、白庙组、凤凰咀组、南店子组。燕窝铺组主要岩性为角闪斜长片麻岩夹斜长角闪岩，位于燕窝铺背斜核部，变质相为高角闪岩相，原岩恢复为基性岩及火山碎屑岩。白庙组地层分布在背斜两翼，以二长片麻岩和黑云斜长片麻岩为主，夹磁铁石英岩，变质相为角闪岩相，原岩为砂岩、粉砂岩及硅铁质泥岩。凤凰嘴组地层以黑云斜长片麻岩夹多层大理岩，变质相为角闪岩相至绿片岩相，原岩为砂页岩和碳酸岩。南店子组分布于丰宁－隆化深断裂带上，

以黑云变粒岩浅粒岩为主，变质相为角闪岩相至绿片岩相，原岩为砂页岩。矿区地层为第四系冲洪积物，其中冲洪积物主要出露王营北沟主沟中，厚度1～5m。斜长岩原生流动构造因蚀变形迹不明显。受丰宁－隆化和红石砬－大庙两条深断裂的控制和影响，次生构造较发育，控制苏长岩及铁矿的生成。

（二）构造

大庙杂岩体侵位于太古代单塔子群角闪斜长片麻岩中斜长岩体受北降南升压扭力的作用，产生北东和北西向两组压扭性断裂及裂隙; 同时伴生一组近南北向的张扭性断裂及裂隙，它们的规模大小不等，相差悬殊其中大庙至大乌苏沟和龙潭沟至小沟岔沟两条压扭性断裂带规模较大，前者长12km，宽0.2～1km( 南窄北宽)，走向北东45゜倾向南东，倾角40°～60゜；后者长约10km，宽0.1～0.3km，走向北西40°，倾向北东，倾角约50°，两条断裂带在岔沟附近相交。在断裂带内有苏长岩体铁矿体铁磷矿体充填，使斜长岩多呈碎裂状，产生绿泥石化蚀变。沿断裂带还有成矿后燕山期构造叠加，使断裂带构造更加复杂( 图1) 侵位年龄分别为斜长岩1726±9Ma( Zhanget al. ，2007)，苏长岩1693±7Ma( 赵太平等，2004) 和纹长二长岩1715±6～1742±17Ma( Zhaoet al. ，2009)在斜长岩体底盘，由于红石砬－大庙深断裂继承性活动，生成挤压断裂带，宽数十米至200m 由于叠加应力的释放，沿该带北边缘生成等距性构造活动中心，使苏长岩和铁矿体呈群集中产出，从西向东有大庙马圈子沟黑山马营，相距约3km 构造活动中心以剪切作用为主，产生两组北东和北西向压扭性断裂裂隙，同时还有两组南北向和东西向的张扭性断裂裂隙，黑山矿区构造活动最强黑山铁矿体群位于王营北沟－压青地，呈北东向展布，南侧为深断裂形成的挤压断裂带; 北东端为龙潭沟－岔沟压扭性断裂带。

（三）岩浆岩

矿区位于大庙斜长岩杂岩体的中部。区内岩浆岩以斜长岩为主，次为苏长岩。斜长岩分布面积较广。

斜长岩（绢云母钠黝帘石化斜长岩）：为白色、瓷白色，呈半自形粒状结构，块状构造。矿物成分主要为斜长石，斜长石呈半自形板柱状，粒径一般1mm，最大2mm，普遍有钠黝帘石化、绢云母化，少量暗色矿物蚀变为绿泥石。副矿物有磷灰石、方解石等。矿区内斜长岩类岩石, 主要为斜长岩。根据蚀变作用可划分出钠黝帘石化斜长岩、绿泥石化斜长岩及混染斜长岩等,前者分布在矿区较大的范围内,后二者常构成铁矿的直接围岩。

苏长岩(磷铁矿化苏长岩)：为深灰色、灰黑色，呈它形晶粒状结构，构造有斑状构结、块状构造。矿物成分主要由辉石、斜长石组成。副矿物有磁铁矿、钛铁矿、磷灰石及少量黄铁矿等组成。辉石呈短柱状，部分已纤闪石化，斜长石黝帘石化、绢云母化，沿裂隙被绿泥石交代，个别还有碳酸盐化。苏长岩体多以岩体群出现,受构造控制,并呈脉状、透镜状及其他不规则状，多为互不相连的独立岩体，均分布于黑山斜长岩体内。苏长岩在斜长岩中均呈明显的侵入接触关系，具有明显的侵入接触蚀变带和斜长岩的捕虏体。苏长岩与铁矿体有成因联系。在有的苏长岩体中有分异式浸染矿体，在苏长岩接触带及其围岩中的矿体为贯入式矿体。

根据其特征和共生组合，可划分为两个岩石系列和四种岩体组合类型:

一是苏长岩岩石系列( 见图2e ,f ) , 它由苏长岩类型岩体( 罗锅子沟岩体、马营岩体) 和含橄苏长岩─苏长岩类型岩体( 黑山岩体) 组成。

二是二长岩─苏长岩岩石系列,它由二长岩─苏长岩类型岩体(大庙岩体)和二长岩─橄榄苏长岩类型岩体(乌龙素沟岩体)组成。

矿床地质特征

（一）矿体产状

矿体由数条矿体及多条盲矿体组成，实属矿体群。产出集中，倾向南东，倾角中等60°～70゜。单矿体之间距离数米至数十米不等。矿体地表矿体形态与下部矿体形态不同，地表矿体形态呈不规则的囊状体，具狭缩膨胀及两侧分枝，规模较大，下部矿体多呈分枝脉状和脉状，少数呈透镜体。矿体受压扭性构造控制，在地表及近地表压扭性断裂及裂隙与南北向张扭性断裂及裂隙交汇处，生成不规则的囊状体。下部主受压扭性构造控制，生成分枝脉状和脉状体，下部矿体的分布排列明显左行雁行斜列式，矿体向西偏南侧状，侧伏角60°，由东向西矿体尖灭标高越来越低。如图1：

图1 大庙矿区地质图及剖面图

1．细粒花岗岩；2．中性脉岩；3．细粒辉长岩；4．矿染辉长岩；

5．绿泥石化辉长岩；6．斜长岩；7．贫矿；8．富矿

矿体围岩可分两类: 一类是斜长岩类,包含了白色钠黝帘石化斜长岩和绿泥石化斜长岩, 它们多作为高品位铁矿石的直接围岩, 接触的边缘往往显示贯入式矿床特征,矿体与围岩界限明显,围岩边部常出现一种厚度不等的绿泥石岩反应边; 另一类矿体围岩是苏长岩类,包含了苏长岩经强烈蚀变后的纤长岩和次闪石化苏长岩, 该类岩石与矿体界线往往呈过渡关系,其具体分界需要借助样品分析结果,这类矿体在整个矿带上往往处于顶、底板位置,矿体品位显示了分异型矿床特点, 矿石多为浸染型, T Fe品位偏低。

黑山矿体及部分盲矿体内，含有夹石大多属斜长岩包体,包体可分俘虏体及残留体两部分。俘虏体多为不规则的残块，小者几个平方米，大者20×20 m～20×40 m ，其形态不一; 残留体多为贯入式铁矿体内部围岩，其形态及规模远大于俘虏体，它多平行矿体分布，属未动位置的斜长岩。矿体内部夹石另一类为苏长岩，此类夹石数量远少于斜长岩类，它多处于浸染状矿石内部(Ⅱ级品矿石)，属含磁铁苏长岩，其品位达不到矿石标准，属矿体内部围岩。

（二）矿体规模

矿体地表总长度不超过400 m，最大延深达标高200 m，仍继续延深。因此矿体延深大于延长，斜深是延长的2倍。单个矿体延深与矿体形态有一定关系，囊状及透镜状矿体延深较小，延深小于或等于延长，脉状矿体一般延深大于延长，分枝脉状矿体延深较大，斜深是延长的2～4 倍。

矿体大部分为致密块状铁矿石, 矿石品位较富,矿石中T Fe > 30 %。浸染状矿石多分布在矿体边部，所占比例较低( 20 %±)，只有地表浸染矿石约占50 %。

区内铁矿赋存于元古代斜长岩体中，呈透镜状产出，属于大庙式钒钛磁铁矿床，矿体与斜长岩接触界线清楚。Fe1号矿体地表由探矿工程TC0、TC1、TC3、TC4控制，出露长度约290m，厚度5～30m；深部由0线ZK0-1、1线ZK1-1和ZK1-3、3线ZK3-1钻孔控制，倾斜延伸121～230m,南部变厚，厚度49.48m，北部变薄，厚度2.73m。矿体走向7°，倾向277°，倾角55°。

该矿体保有资源储量（332+333）矿石量1106Kt,氧化物量TiO2 75097t，V2O5 2590t，平均品位：TFe29.29%，mFe20.10%, TiO2 6.79%，V2O5 0.24%。

（三）围岩蚀变

矿田中矿体围岩为斜长岩，其次是苏长岩，以东西向、北东向、北西向三个方向呈脉状和岩瘤状产出。

斜长岩类包含了白色钠黝帘石化斜长岩和绿泥石化斜长岩, 它们多作为高品位铁矿石的直接围岩, 接触的边缘往往显示贯入式矿床特征,矿体与围岩界限明显,围岩边部常出现一种厚度不等的绿泥石岩反应边; 苏长岩类包含了苏长岩经强烈蚀变后的纤长岩和次闪石化苏长岩, 该类岩石与矿体界线往往呈过渡关系,其具体分界需要借助样品分析结果,这类矿体在整个矿带上往往处于顶、底板位置,矿体品位显示了分异型矿床特点, 矿石多为浸染型, T Fe品位偏低。

总的来说，区内蚀变以钠黝帘石化为主，其次为绢云母化，主要发育于斜长岩中，与磁铁矿有关的蚀变主要有绿泥石化和纤闪石化，主要发育于矿体的上、下盘。

（四）矿石物质成份

1．矿物成份

矿石金属矿物主要为含钒钛磁铁矿、钛铁矿、含钒磁铁矿,次有少量含钴黄铁矿、黄铜矿。脉石矿物主要为绿泥石，次为斜长石，还有其它少量矿物，其矿物含量见表4。

( 1) 主要金属矿物特征。含钒钛磁铁矿: 指含钒磁铁矿母晶中,由固溶体分离出来的钛铁矿或钛铁晶石等钛铁氧化物矿物集合体, 钛铁矿片晶沿含钒磁铁矿( 100) 和( 111) 节理产出,常构成格状结构,它们被称为含钒钛磁铁矿,具强磁性，含量3 %～

60 %。在致密块状铁矿石中含钒磁铁矿中钛铁矿板条最发育,含量亦高,其钛铁矿板条亦最长、最宽。

含钒磁铁矿:少数呈自形八面体，多数呈不规则粒状，粒径0 . 5～5 mm , 常与钛铁矿、含钒钛磁铁矿镶嵌,具强磁性。含量7 %～27 %。

钛铁矿: 指粒状钛铁矿,不包括含钒钛磁铁矿中固溶体分离的钛铁矿片晶。呈半自形板柱状和不规则粒状，具强电磁性。粒径0 . 5～5 mm , 含量2 %～19 %。

含钴黄铁矿: 分布广泛,多呈自形立方体和半自形粒状,粒径小于2 mm ,交代上述铁矿物, 含量一般小于1 %。浸染于铁矿石中。具强电磁性。为气成热液阶段产物。还有与磁黄铁矿、黄铜矿共生的晚期黄铁矿。一般为细粒,含量很少。

黄铜矿：呈半自形—它形不规则粒状，粒径较细,常与磁黄铁矿镶嵌,溶蚀含钴黄铁矿,含量很少。

磁黄铁矿：产出较少,呈半自形—它形不规则粒状,与黄铜矿镶嵌。具较强磁性。

绿泥石：以铁绿泥石和叶绿泥石为主，为铁矿石中主要脉石矿物,呈显微鳞片状集合体,交代斜长石及上述铁矿物,有时充填于铁矿物的解理、裂隙中。含量7 %～33 %。

斜长石：分布不均匀，呈残余不规则粒状，常有绢云母化、硅化、绿泥石化、碳酸盐化。分布不均匀，含量变化不大，0 %～45 %。

氟磷灰石: 呈残余不规则粒状,被绿泥石等矿物溶蚀交代,含量小于1 %。

金红石和榍石: 为钛铁矿片晶蚀变产物; 有的是新生矿物。前者交代钛铁矿片晶; 后者与绿泥石嵌生。

矿物生成顺序见表1。

表1 黑山矿区矿物生成顺序表

矿区内斜长岩类岩石，主要为斜长岩根据蚀变作用可划分出钠黝帘石化斜长岩绿泥石化斜长岩及混染斜长岩等。

（1）白色斜长岩( 即钠黝帘石化斜长岩) 呈白色，块状构造，半自形中粗粒状－等粒镶嵌结构，局部呈似斑状结构主要矿物有斜长石( ＞98%) ;次要矿物有钛铁矿磷灰石; 次生矿物有黝帘石绿帘石绢云母等斜长岩普遍遭受强烈的钠黝帘石化，形成了钠黝帘石化斜长岩，岩石呈变余中粗粒－半自形粒状结构钠长石黝帘石微粒生长在斜长石中，呈云雾状花朵状，伴生有少量绢云母绿帘石。

（2）绿泥石化斜长岩( 图2a，b) 常分布在苏长岩体和铁矿体周围，是铁矿体的近矿围岩。与前者岩石的主要区别是以绿泥石为主的暗色矿物增多，是热液蚀变作用的产物。

（3）混染斜长岩。主要发育在苏长岩体的下盘。岩石为斑杂状、似角砾状构造，交代残余结构，局部纤状变晶结构。主要矿物成分斜长石( 40%～75%)，其次有紫苏辉石、单斜辉石、钛磁铁矿磷灰石等，紫苏辉石常纤闪石化，单斜辉石阳起石化，斜长石和次闪石又常绿泥石化。

苏长岩体根据特征和共生组合，可划分为两个岩石系列和四种岩体组合类型( 见图2c，d) :一是苏长岩岩石系列，它由苏长岩类型岩体(罗锅子沟岩体、马营岩体) 和含橄苏长岩－苏长岩类型岩体(黑山岩体) 组成; 二是二长岩－苏长岩岩石系列，它由二长岩－苏长岩类型岩体(大庙岩体)和二长岩－橄榄苏长岩类型岩体(大乌苏沟岩体)组成。

图2大庙地区岩石镜下特征

2．化学成份

2.1主要氧化物含量变化和对比

从表1 可以看出: S i O2 , 黑山岩体的平均含量49 . 01 %～51 . 28 % , 同大庙岩体比较, S i O2 低2 %～3 % ,与世界和中国苏长岩的含量基本一致。Ti O2 ,黑山较中国苏长岩高一些, 与大庙斜长岩体淡色苏长岩、苏长岩的含量比较接近。Al 2 O3 : 黑山含量均在16 .

21 %～21 . 45 %之间,高出世界和中国同类岩石平均值的3 %左右,低于大庙斜长岩体4 %～7 %。Fe2 O3 ,黑山岩体基本接近为3 %～4 % ,高于中国和世界苏长岩的平均值。FeO ,黑山岩体含量5 . 63 % ，比中国和世界苏长岩平均值含量低2 % ～4 %。MgO ,矿源苏长岩体的含量均低于中国和世界同类岩体的平均值。Ca O , 稍低于中国和世界同类岩石的平均值。Na2 O + K 2 O ,所有的矿源苏长岩体的平均值高于中国和世界同类岩石平均值3～5 倍。黑山的矿源苏长岩和中国及世界同类岩石有显著不同，S i 、Al 、Fe 、Ti 、P 、Na 、K高，Ca 、Mg低，这类岩体为形成铁磷矿床提供了物质来源, 是造成矿源苏长岩中斜长石偏酸，A n 较国内外同类型岩石偏低的重要原因之一。

2.2黑山各类矿石中含钒磁铁矿的化学分析结果

区内各类矿石中的钒钛磁铁石母晶, 含钒磁铁矿的化学分析与电子分析结果见表2 。

不同成矿的物质来源,成矿作用、成矿方式及不同成矿条件，形成的含钒磁铁矿,其主要组分和微量元素，有明显的差异。块状铁磷矿石中的含钒磁铁矿, 一般含S i O2较多。Ti O2 ,铁矿石比铁磷矿石高出1～2 倍; 铁磷矿石，早期的含量高于晚期的。Al 2 O3 , 铁矿石高于铁磷矿石。分异作用形成的浸染状铁磷矿石，其含量高于熔离作用形成的块状铁磷矿石。Fe2 O3 , 铁磷矿石明显高于铁矿石。V2 O5 ,铁磷矿石和铁矿石基本一致,但铁磷矿石中浸染状的矿石显著高于块状矿石。MgO ,铁矿石高于铁磷矿。这些特点在各元素对比值中反映非常明显。

通过对区内各类矿石中的含钒钛磁铁矿的化学分析结果表明有以下几个特点( 见表2)。

( 1) 铁磷矿石、铁矿石、浸染状矿石中含钒钛磁铁矿，S i O2 均高于块状矿石约1 ～2 倍。Ti O2 在铁磷矿石的含钒钛磁铁矿中变化较大, 一般是浸染状矿石中含量高于块状矿石1～3 倍。而铁矿石中则基本相等。Fe2 O3 在铁矿石不同类型矿石的含钒钛磁铁矿石中非常接近，铁磷矿石变化较大, FeO 则相反。V2 O5 ,明显表现出和成矿母岩的岩石系列有密切的关系。与二长岩2 苏长岩系列岩石有关的铁磷矿石,铁矿石含量高出苏长岩系列岩石有关的铁磷矿石、铁矿石1～3 倍。Cr 2 O3 在各类型矿石的含钒钛磁铁矿中含量基本一致。MgO 在块状矿石的含钒钛磁铁矿中一般高于浸染状矿石。

( 2) 与四川攀枝花钒钛磁铁矿床中的钒钛磁铁矿相比，本区有显著的差别: SiO2、TiO2、Cr2O3、MgO、FeO ,明显偏低,而V2 O5、Fe2O3则明显偏高。

为了解钛铁矿的化学成分特点、变化规律与产出环境的关系，本次对区内铁磷矿体、铁矿体矿石中的钛铁矿进行了电子探针分析,结果如表3。

表3情况表明:

( 1) 浸染状铁磷矿石中，钛铁矿基本不含S i O2或者甚微。

( 2) 钛铁矿中的主要元素Ti O2 的含量, 铁磷矿石高于铁矿石。铁磷矿石中浸染状矿石的高于块状矿石。结晶分异作用形成的钛铁矿，Ti O2 高于熔离作用形成的钛铁矿中Ti O2 的含量。

( 3) 钛铁矿中的FeO 及微量元素MnO 、V2O5、Cr2O3 ,各类型矿石内的含量非常接近。

( 4) 铁磷矿石中钛铁矿MgO 的含量高于铁矿石,结晶分异作用形成的钛铁矿中MgO 的含量高于熔离作用形成的钛铁矿。

( 5) 钛铁矿中MgO 的含量同攀枝花钒钛磁铁矿区的钛铁矿相比偏低,这是本区的一个显著特点。钛铁矿中MgO 含量的高低看来与岩浆、矿浆的基性度高低有十分密切的关系。

( 6) 本区的钛铁矿中的主要成分FeO、Ti O2和理论值相比，偏低较多，特别是Ti O2 。这在计算的化学式中( 见表3) ,表现尤为明显,这说明钛铁矿在结晶过程中,有较多的杂质元素进入晶格。

( 7) 钛铁矿中T Fe 、Ti O2在各类型矿石中含量有较大的变化, 但是T Fe/ Ti O2 比值却相当一致和稳定,反应了矿物在形成过程中铁、钛分配率的一致性。

3．元素分析

研究在大庙黑山地区采近百个样品，我们选择代表性的10个新鲜样品: 4个矿石样品( 包括3个黑山铁矿石样品，1个大乌苏沟矿石样品) ; 2个黑山苏长岩样品; 3个斜长岩样品( 包括2个黑山样品，1个大乌苏沟样品) ; 和1个黑山磷灰石样品用于包括全岩的主量、微量元素等方面的测试分析测试单位为中国地质科学院国家地质实验测试中心，主量元素用X 荧光分析，微量元素用等离子质谱ICP－MS分析。

3.1 主量元素地球化学

岩体岩石的化学成分及有关数值特征如表1和表2所示，这里就主要氧化物含量对比如下:

SiO2含量均在51%左右，明显低于阿迪龙达克莫林岩块及世界平均值2%～3%。大庙斜长岩体与国外和世界同类型岩体的最大差别，表现在Fe2O3 +FeOK2O含量较高特别是P2O5 含量，高出近3～9倍SiO2 和CaO的含量低2%～3%，岩石化学类型属铝过饱和岩石系列。

岩石化学分析表明( 表1和表2) : ( 1) 磁铁矿石: w( SiO2) 为10.18%～33.01%，w( MgO) 为2.77%～12.03%，w( Fe2O3 +FeO) 为28.1%～58.2%，w( K2O+Na2O) 为0.02%～4.86%，K2O 及Na2O质量分数较低在AFM图解( 图3) 上几乎所有样品都投在拉斑系列区域，呈FeO

富集趋势( 2) 矿源苏长岩: w( SiO2) 为50.02%～52.68%，w( MgO) 为1.5%～2.99%，w( Fe

2O3 +FeO) 为2.59%～4.62%，w( K2O+Na2O) 为7.44%～7.29% 在TAS图( 图4) 上样品分布比较分散在AFM图解多数样品投在钙碱系列区域，呈K2O+Na2O富集趋势镁铁比值＜1，为铁质基性岩。( 3) 矿源斜长岩: w( SiO2) 为33.11%～54.37%，w( MgO) 为0.62%～4.57%，w( Fe2O3 +FeO) 为1.55%～19.16%，w( K2O+Na2O) 为2.47%～5.92% 在TAS图( 图2) 上样品基本落于粗面玄武岩和玄武质粗面安山岩区，靠近碱性与亚碱性界线附近，多属于亚碱性岩石系列。在AFM图解上多数样品投在钙碱系列区域，呈K2O+Na2O富集趋势趋势。镁铁比值＜1，为铁质基性岩。

总之，苏长岩斜长岩和矿石的SI 值为6.6～19.9，远离原生玄武岩浆值( 约为40) 在岩浆演化过程中，Mg#从大到小的变化一般反映岩石形成的早晚时间顺序，研究区内Mg#顺序依次为: 超基性岩( 0.51) ＞苏长岩( 0.401～0.437) ＞斜长岩( 0.241～0.482) ＞矿石( 0.107～0.239) ，反映基性岩浆侵入的时间稍晚于超基性岩浆。

3.2 微量元素特征

原始地幔标准化元素配分曲线( 图5) 显示，斜长岩中大离子亲石元素含量明显高于其他岩石，岩体的各种微量元素丰度较低，除部分斜长岩( ZK400、HS2307) 样品中的Sr、Rb、Ba、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd较高外，其他相容元素不相容元素都相对亏损此外，大离子亲石元素( Sr) 和不相容元素( Sr、U、Nb、Sm、Eu)的配分曲线呈不规则波动，岩体的曲线还显示了明显Rb、Th、Zr负异常和不同程度Nb、Eu负异常，这可能与岩石受到蚀变和地壳混染有关。

Cr在各类岩石中的含量和变化与V有很多相似的情况V和Cr在本区尚未发现独立矿物的存在，它们主要以类质同象的形式分散于钛铁氧化物之中Co Ni S在各类型岩石中的含量与变化亦有类似的情况。

Zr、Hf、U、Th在各类型岩石中，含量非常稳定，均小于10 μg/g( 汪云亮等，2001) ，这反映了岩浆成因的特征，并说明在成岩过程中分异作用很差Rb、Sr、Ba在各类型岩石中

的含量有明显的差异，斜长岩苏长岩中含量稳定在10～16 μg/g范围之内，变化幅度很小Rb主要以类质同象形式代替K+而存在于斜长石中，因此可以看出斜长岩比其它类型岩石较高。

综上所述，各类型岩石中微量元素含量变化和组合特征，表明它们在成岩过程中物化条件及成岩环境十分相似，虽经各种变质作用的改造，基本上没有外来物质的加入。

3.3 稀土元素特征

从表2可知，大庙斜长岩体REE变化范围为21.76～64.46 g/g，∑Ce/ ∑Y为3.346～8.261，平均值为5.104。大庙斜长岩体苏长－斜长岩体的各类型岩石中δEu均为正值，并且都大于1，变化范围为2.41～5.73，平均值为3.93，反映了原始岩浆为碱性玄武岩浆的特征我们将稀土元素值用Boynton( 1984) 球粒陨石进行了标准化处理之后，得到了如下模式图( 见图3)。大庙斜长岩体岩石的稀土元素分配模式图上所有曲线均向右陡倾，LREE明显富集并为HREE的3.3～8.3倍上述资料均表明，大庙斜长岩体的原始岩浆性质具有碱性玄武岩浆性质的特点。

从表2可知:所有的岩体∑REE均大于11.42μg/g，变化范围为11.42～613.78μg/g，是球粒陨石稀土元素含量的3.9～58.1倍。和F. A弗雷、M. A哈斯金报道的布什维尔德基性岩、大陆玄武岩基本一致，表明矿源岩浆和岩体岩浆均属玄武质岩浆。∑Ce/∑Y比值变化范围为1.19～4.80，表明矿源岩浆和岩体均属于轻稀土富集－重稀土亏损型，很窄的变化范围表明岩浆形成之后的演化具有相似的趋势δEu值和Eu正异常，表明了岩体岩浆和矿源岩浆均来自地幔，但矿源岩浆后来从岩体岩浆分离出来。图6中所有的分配曲线，向右作缓倾斜，有显著的Eu正异常但大乌苏沟Eu异常不显著，曲线呈平行分布，这表明尽管岩石形成时代和岩性不同，却反映了同源系列的一致性和划分成岩石系列的客观性。

（五）矿石结构构造

矿石结构主要为自形—半自形晶粒状结构、格状熔离结构、海绵陨铁结构三种。构造有致密块状构造、浸染状构造，分叙如下：

自形—半自形晶粒状结构: 矿石中少数含钒磁铁矿、含钒钛磁铁矿呈自形八面体，少数钛铁矿呈自形板柱状，大多数铁矿物呈半自形较规则的粒状,它们常彼此镶嵌或单独产出, 被绿泥石等矿物联结起来并受其交代, 粒径大小不均匀, 由0.2～8.0 mm ,个别达1c m。

格状熔离结构：是矿石中典型特有结构，即在含钒钛磁铁矿中，钛铁矿沿含钒磁铁矿( 110)和( 111)解理呈片晶或板条,板条宽0 . 01～0 . 02mm ,长度不超过含钒磁铁矿粒径,组合呈格状,称为格状熔离结构。

海绵陨铁结构: 主要分布在稠密浸染状矿石中,含钒磁铁矿和含钒钛磁铁矿及钛铁矿，呈半自形—它形彼此镶嵌，把脉石矿物包起来，并使之发生蚀变，局部在铁矿物边缘形成绿泥石镶边。

致密块状构造: 矿石主由含钒磁铁矿和含钒钛磁铁矿、钛铁矿彼此镶嵌组成, 它们总含量达60 %～95 % , 且粒径一般为粗粒( > 5 mm) , 呈自形—半自形晶粒结构。该矿石构造类型是矿石中最重要类型，一般属Ⅰ级品。

稠密浸染状构造: 矿石中含钒磁铁矿、含钒钛磁铁矿、钛铁矿呈半自形晶粒状，浸染状分布，有的呈镶嵌状，总含量20 %～30 % ，粒径变化大，脉石矿物含量中等。是矿石中次要构造类型,一般属Ⅱ级品。稀疏浸染状构造：含钒磁铁矿、含钒钛磁铁矿、钛铁矿呈半自形晶粒状,稀疏浸染状分布,矿物粒径一般为中细粒, 铁矿物总含量12 %～30 % , 多数属Ⅲ级品。

具稠密浸染状和稀疏浸染状构造的矿石一般分布在矿体边部,具致密块状构造的矿石一般在矿体的中心或内部。

（六）同位素组成

6.1硫同位素

本次对区内的铁、铁磷矿床共作了16个硫化物单矿物的硫同位素测定。其中黄铁矿12个，磁黄铁矿2个,黄铜矿2个。同时对头沟、马营、大庙、罗锅子沟、乌龙素沟6个矿区的铁、铁磷矿床也作了硫同位素测定。样品分布考虑了不同类型,不同产状的铁矿床、铁磷矿床、矿源苏长岩及其围岩斜长岩。多数样品采于钻孔岩心,少数样品采自矿山采场。δ34S 值测定和计算结果见表6。

从表9可见,本区铁矿床、铁磷矿床的硫平均同位素组成δ34S为+3.337‰,变化范围+1.8‰～4.49‰,32S/34S平均值为22.148,变化范围在22.120～22.180。铁矿床δ34S的平均值为3.216‰,变化范围1.8‰～4.49‰,32S/34S平均值为22.149,变化范围在22.12～22.180,其中块状铁矿石δ34S平均值为3.02‰,浸染状铁矿石,平均为3.64‰。铁磷矿床的硫平均同位素组成,δ34S值为 3.55‰,变化范围 2.4‰～4.4‰,32S/34S平均值为22.135,变化范围在22.12～22.150,其中浸染状铁磷矿石δ34S平均值为3.633‰。硫化物矿体的硫平均同位素δ34S值为4.494‰,变化范围4.23‰～4.58‰。从上述看,δ34S、32S/34S值变化范围很窄,绝对值小,其平均值与陨石硫同位素组成接近。同国内外与基性、超基性岩有关的典型铁、铁磷矿床硫同位素组成及变异特征十分相似见图7。这表明,全区在硫同位素组成中富集了δ34S。

从铁、铁磷矿床的δ34S组成所作的直方图见图8看,具有明显的塔式效应分布特点,塔峰突出,基座比较窄,这和国内外一些典型的与基性岩、超基性岩有关的岩浆型铁矿床、铁磷矿床的δ34S的分布特点颇为相近。上述特征反映了成矿过程中没有引起硫同位素的强烈分馏和混染,仍保持着高温均一特征及幔源硫的面貌,这是硫同位素平衡交换反应的结果,只是不同硫化物的δ34S值大小稍有不同,其普遍规律是磁黄铁矿大于黄铁矿,黄铁矿大于黄铜矿。

表9黑山矿区矿石及岩石矿物硫同位素分析结果表

6.2氧同位素

为了从氧稳定同位素这一角度对铁、铁磷矿床之间的彼此关系,成矿流体的性质和来源以及成矿成因等问题作一些探讨。本次在6个矿区对铁、铁磷矿床的不同类型、不同部位,共采集了单矿物27个样品,其中在黑山区采了8个样品,分别测定了氧同位素,见表7(叶东虎,1989)。

从表8和图9可见,本区铁、铁磷矿床中平均钒钛磁铁矿氧同位素组成δ18O分布在2.30‰～8.39‰,平均为7.98‰,紫苏辉石分布在5.50‰～7.11‰。铁矿石中钒钛磁铁矿的氧同位素组成δ18O为4.07‰,钛铁矿为5.08‰。铁磷矿床中钒钛磁铁矿的氧同位素组成δ18O 为2.30‰,钛铁矿为3.69‰。

结果表明:区内各铁矿床、铁磷矿床成矿物质来源具有和矿源苏长岩、斜长岩完全一致的同位素组成和变化特征,并且与世界上典型岩浆型钒钛磁铁矿床、钒钛磁铁-磷灰石矿床相近似。

矿床成因

本矿床属岩浆晚期分凝—贯入式矿床，在斜长岩中以贯入式成矿为主，在苏长岩中以分凝式成矿为主。

晚期的苏长岩在侵入过程中，经过分凝作用，使成矿物质从岩浆中分离出来形成矿浆，部分矿浆在内应力的作用下，贯入到斜长岩的裂隙中或苏长岩体与斜长岩体的接触带中，形成规模不等形态各异的脉状贯入体，统称贯入式矿床。另一部分含矿的苏长岩浆沿较大规模断裂带侵入后就地分异凝固，成为分凝式矿体。

贯入式矿体严格受构造控制，矿体边缘受到矿浆的烘烤交代作用，致使矿体附近围岩发生变化，出现较强烈的绿泥石化、阳起石化。

无论是分凝式还是贯入式形成的矿体，它们的矿源均为矿化苏长岩岩浆，但形成时间上分凝式形成的矿体稍早于贯入式矿体。

参考文献

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