娄岚变质带含矿岩系原岩恢复_赵志伟.pdf

2020年第12期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-05-26修回日期 2020-05-26 第一作者简介 赵志伟 （1987-） ， 男 （汉族） ， 山西长治人， 工程师， 现从事地质矿产勘查工作。 娄岚变质带含矿岩系原岩恢复 赵志伟*1， 郭政斌 2 （1.山西省地质勘查局212地质队， 山西 长治046000； 2.中国冶金地质总局三局， 山西 太原 030000） 摘要 通过分析娄岚变质带所处区域地质背景、 矿床地质特征， 结合薄片鉴定成果、 化学分析结果 进行原岩恢复， 认为娄岚变质带袁家村式铁矿为碎屑岩、 粘土岩、 基性中基性火山岩、 硅铁质岩相 混合的沉积建造， 推测狐姑山蔡家庄一带、 草城一带沉积环境为砂泥质基性凝灰岩过渡带沉积 环境， 袁家村一带沉积环境为砂泥质沉积环境。 关键词 娄岚变质带； 袁家村式铁矿； 原岩恢复 中图分类号 P511.5 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202012-0113-04 晋北娄岚变质带位于太原娄烦县及吕梁岚县之间， 变质带内产出我国典型的海相碎屑沉积作用形成的沉 积变质型铁矿床袁家村式铁矿， 袁家村式铁矿赋存于 吕梁群袁家村组地层， 主要发育于袁家村蔡家庄一 带， 袁家村组为一套完整的且近乎垂直的递增变质带。 1区域地质背景 晋北娄岚变质带所在吕梁地区位于华北克拉通中 部造山带西侧， 系祁吕贺兰山字型构造体系前弧东翼部 分， 区内吕梁群以NNE向构造体系为主， 以褶皱构造最 为发育， 褶曲规模北端最大， 延伸最长。区内地层比较 完整， 古元古界、 古生界及新生界地层均有赋存， 其中由 老至新依次出露有古元古界吕梁群 （近周营组、 裴家庄 组、 袁家村组） 、 岚河群 （石窑凹组、 两角村组、 前马鬃 组） ； 古生界寒武系、 奥陶系； 新生界新近系及第四系。 变质带内吕梁群主要呈NE向分布于在祁家庄 王家坪何家兰一带 （图1） ， 为一套经受中低级变质作 用的巨厚层状陆源碎屑岩火山岩岩系， 为浅海陆棚 沉积环境。吕梁群地层整体存在地层倒转现象， 与周 围岩体均为断层接触关系， 其自北向南依次为低绿片 岩相高绿片岩相低角闪岩相 （图2） 。吕梁群的地 层由老至新依次为袁家村组、 裴家庄组、 近周营组。 袁家村组 呈 “L” 形分布在北村袁家村狐姑山 尖山何家兰一带， 底部与盖家庄花岗岩呈断层接触， 顶部与裴家庄组整合接触。袁家村组地层岩性沿走向 变化较大， 含铁岩系厚度沿走向、 倾向变化也很大。本 岩组厚度北部厚南部薄， 蔡家庄一带仅430m， 尖山不 算沟一带厚度约580m， 中部狐姑山一带约820m， 北部 袁家村一带约2180m。 2地质特征 （1） 矿体地质特征。BIF铁矿层含铁岩系受层位 控制， 含铁岩系走向延伸长40km， 倾向宽1.4～5km， 构 造总体走向NNE-SN向， 倾向SE-E， 倾角60～80， 尖山向斜不算沟矿区内含铁岩系呈水平产出。变质带 内断裂均为BIF沉积后断裂， 对BIF破坏较小。矿体 一般呈层状、 似层状、 扁豆状、 分支聚合状、 透镜状产 出。 （2） 矿体矿石类型。矿石类型以石英磁铁矿、 石英 赤铁矿、 闪石石英磁铁矿、 闪石石英赤铁矿、 闪石磁铁 矿、 石英菱铁矿为主。金属矿物以磁铁矿、 赤铁矿 （假 象赤铁矿） 为主， 镜铁矿、 褐铁矿、 针铁矿次之， 含少量 黄铁矿、 磁黄铁矿、 黄铜矿、 白铁矿。脉石矿物主要以 石英、 镁铁闪石、 角闪石、 绿泥石为主， 黑云母、 绢云母、 碧玉、 石榴子石、 透闪石次之， 少量透辉石、 白云石、 黝 帘石、 绿帘石、 红帘石、 电气石、 方解石、 磷灰石、 滑石。 （3） 矿体围岩特征。围岩具有和矿体一致的产状， 呈层状分布在矿体顶底板及夹层， 岩性主要有变质石 英岩 （石英片岩） 、 云母片岩、 绿泥片岩、 斜长角闪片岩、 铁闪片岩， 少量变质英安岩、 钠长绿泥片岩、 绢云绿泥 片岩、 含铁石英岩、 含铁角闪片岩。多数地区存在岩浆 侵入矿体的现象， 侵入体主要有变质辉绿岩、 片麻状花 岗岩。 3含铁岩系原岩恢复 113 2020年第12期西部探矿工程 3.1南部狐姑山尖山不算沟一带 含铁岩系在本部位存在三次沉积旋回， 其中第一、 第二旋回较为完整， 并沉积较大规模的铁矿体， 第三旋 回发育较差， 未形成规模铁矿体。每次沉积旋回大致 可分为三段， 底部第一岩段为石英岩段， 主要岩性为 （变质） （变余） 石英砂岩、 绿泥石英片岩夹绢云石英片 岩， 中部第二岩段为云母石英片岩、 炭质云母片岩、 黑 云绿泥片岩、 角闪片岩， 局部为含铁角闪片岩， 第三岩 段为铁硅质岩、 斜长角闪岩， 局部相变为含铁斜长角闪 岩、 斜长阳起片岩。 李芝华等分析狐姑山尖山一带含铁岩系的平均 化学成分认为其原岩为砂泥质、 基性火山岩、 硅铁质岩 的沉积建造。根据王仁民原岩恢复图解进行原岩恢复 （图3） ， 不算沟二云片岩落入Ⅰ区 （富铝粘土岩及酸性 火山岩） ， 斜长角闪片岩落入Ⅸ区 （基性火山岩及铁质 白云质泥灰岩） ， 磁铁石英岩落入Ⅵ-Ⅶ区 （硅铁质沉积 岩、 超基性岩） 。 狐姑山尖山不算沟一带含铁岩系每次沉积旋 回开始均是陆源的砂泥质、 泥质沉积， 而后为泥质、 基 性凝灰质的沉积， 最后为基性凝灰岩、 硅铁质岩的沉 积。狐姑山东部第三旋回底部变质石英岩局部相变为 含铁石英岩。 综上， 笔者认为狐姑山尖山不算沟一带为砂 图2吕梁群袁家村组、 裴家庄组地层变质相带 （据卢保齐等， 2020年改编） 1.绿泥石带； 2.黑云母带； 3.石榴石带； 4.十字石、 蓝晶石带； 5.红 柱石、 矽线石带； 6.铁矿体； 7.西川河断裂； 8.糜棱岩带； 9.古生界 寒武系、 奥陶系地层 图1娄岚变质带区域地质简图 1.新生界； 2.古生界寒武系、 奥陶系； 3～5.古元古界岚河群； 6～8. 古元古界吕梁群； 9.铁矿体； 10.片麻状花岗岩； 11.变质黑云母花 岗岩； 12.变质辉绿岩、 变质辉绿玢岩、 花岗纹辉绿岩、 辉绿岩； 13.变质石英斑岩； 14.眼球状石英二长岩； 15.糜棱岩带 图3不算沟蔡家庄草城原岩恢复图解 （据王仁民等， 1987） Ⅰ 富铝粘土岩及酸性火山岩； Ⅱ 粘土岩及亚杂砂岩； Ⅲ 中性 及碱性火山岩和杂砂岩； Ⅳ 长石砂岩； Ⅴ 凝灰质粉砂岩； Ⅵ 硅 铁质沉积岩； Ⅶ、 Ⅷ 超基性岩； Ⅸ 基性火山岩及铁质白云质泥 灰岩； Ⅹ 钙质碳酸盐岩； Ⅺ 钙硅酸盐岩及石英岩 114 2020年第12期西部探矿工程 泥质、 基性火山岩、 硅铁质岩的沉积建造。 3.2南部蔡家庄一带 蔡家庄矿区位于狐姑山尖山矿区东南， 本部位 含铁岩系存在三次沉积旋回， 每次旋回底部均为云母 石英片岩、 石英片岩、 局部为变质石英闪长玢岩， 中部 为石英角闪片岩、 含磁铁矿斜长角闪片岩、 角闪磁铁片 岩， 上部为绢云片岩。 含铁岩系中普遍存在斜长角闪片岩， 本次采用其光 谱全分析成果 （表1） 。其具有CaMg＜30， 且Ca＞ Mg， Fe含量＜15， Al含量＜20， Na＞K， Ti含量较 高， Si＜30的特点， 根据王仁民原岩恢复图解进行原岩 恢复 （图3） ， 其落入Ⅸ区 （基性火山岩及铁质白云质泥灰 岩） 。与中国基性岩浆的平均化学成分相比[8]， 区内含磁 铁矿斜长角闪片岩的Cr、 Mn、 Ni、 Co、 Zn、 Cu、 Ga含量 与中国基性岩浆岩一致。故笔者推测其原岩可能为基 性火山岩。 元素 Na Mg Al Si P S CI K Ca 含量 2.88 2.98 8.35 20.57 0.327 0.177 0.039 1.35 6 元素 Fe Sr Y Co Ni Cu Zn Ga As 含量 7.74 0.063 0.002 0.006 0.008 0.008 0.01 0.0017 0.0012 元素 Cr Mn Ti Rb Zr Ba W 含量 0.017 0.128 2.06 0.0057 0.012 0.076 0.0058 表1蔡家庄含铁岩系 （含磁铁矿斜长角闪片岩） 光谱全分析结果 （单位 ） 含铁岩系中存在数层变质石英闪长玢岩， 薄片鉴 定显示其具有变余斑状结构， 斑晶为角闪石， 基质为斜 长石， 少量黑云母、 角闪石、 石英， 副矿物磷灰石、 榍石、 锆石、 绿帘石， 恢复原岩为石英闪长玢岩。 蔡家庄矿区内矿物主要为角闪石、 阳起石、 石英、 石榴子石、 磁铁矿次之， 含少量黑云母、 斜长石、 磷灰 石， 结合其处于低角闪岩相 十字石、 蓝晶石带， 推测原 岩沉积环境为砂泥质基性凝灰岩过渡带沉积环境。 综上， 笔者认为蔡家庄一带为砂泥质、 基性中基 性火山岩、 硅铁质岩的沉积建造。 3.3北部袁家村一带 袁家村一带经历第一、 二次成矿沉积旋回， 每次沉 积旋回又可分为三段， 底部第一岩段为变质石英砂岩、 绢云千枚岩、 绢云石英片岩、 绿泥片岩、 铁闪片岩； 中部 第二岩段为铁硅质岩、 绿泥片岩、 含铁石英岩、 含铁角 闪片岩、 钠长绿泥片岩 （与绿泥片岩呈相变关系） 、 含铁 绿泥片岩； 第三岩段为绿泥片岩、 绢云千枚岩。 沈保丰等分析认为袁家村一带原岩为碎屑岩、 粘 土岩、 硅铁质岩， 局部为基性凝灰岩的沉积建造， 地表 可观察到钠长绿泥片岩与绢云绿泥片岩过渡， 对比分 析李芝华等对本区的常量及微量元素分析成果， 笔者 推测钠长绿泥片岩原岩为基性火山岩。 综上， 笔者认为袁家村一带为砂泥质、 基性火山 岩、 硅铁质岩的沉积建造。 3.4草城一带 草城矿区位于北部袁家村东部， 含铁岩系主要为 第三成矿沉积旋回， 与袁家村相比， 其底部缺少厚层状 石英岩， 底部第一岩段以绿泥片岩、 绿帘绿泥片岩、 钠 长绿泥片为主， 中部为铁硅质岩、 绿泥石英片岩、 含铁 石英片岩、 局部相变为含铁斜长角闪片岩， 上部第三岩 段为含铁斜长角闪片岩、 变质英安岩。 含铁岩系中普遍存在含磁铁矿斜长角闪片岩， 本 次采用光谱全分析及化学全分析分析斜长角闪片岩的 岩石化学成分 （表2） ， 发现具有CaMg＜30， 且Ca＞ Mg， Fe含量＞15， Al含量＜20， Na＞K， Ti含量较 高， Si＜30的特点， 根据王仁民原岩恢复图解 （图3） ， 其落入Ⅸ区与Ⅷ区之间和Ⅷ区 （基性火山岩及铁质白 云质泥灰岩超基性岩） ， 与中国基性岩浆、 沉积岩的 平均化学成分相比， 区内斜长角闪片岩低Cr、 Co、 Ni的 特点说明其可能为基性凝灰岩， 其Zn含量高， 说明其 具有部分沉积岩特征， 综上笔者认为含磁铁矿斜长角 闪片岩原岩可能是砂泥质岩沉积与基性凝灰岩的混合 115 2020年第12期西部探矿工程 表2草城含铁岩系 （含磁铁矿斜长角闪片岩） 岩石化学分析结果 （单位 ） 元素 Na Mg Al Si P S CI K Ca Ti V Mn 含量 Y1 1.04 1.34 4.6 19.87 0.413 0.109 0.044 0.456 6.35 1.81 0 0.347 Y2 0.843 0.489 3.81 19.63 0.648 0.068 0.065 0.456 7.64 1.52 0.0048 0.384 Y3 0.588 0.488 3.52 18.99 0.785 0.251 0.062 0.387 7.46 1.69 0 0.38 元素 Cu Zn Ga As Rb Sr Zr Ba W O Fe 含量 Y1 0.0059 0.017 0.0016 0.0013 0.0019 0.0066 0.0049 0 0 41.87 21.72 Y2 0.005 0.018 0.0019 0.0016 0.0015 0.0082 0.0065 0.028 0 43.08 21.29 Y3 0.0068 0.015 0 0.004 0.001 0.0062 0.0038 0 0.0094 41.3 24.05 岩。 含铁岩系中还赋存薄层状变质英安岩， 具变余斑 状结构， 片状构造。变余斑晶占总量的15， 斑晶成分 为斜长石和石英。变余基质为微晶石英， 微晶石英已 重结晶。 矿区内主要矿物为绿泥石、 斜长石、 角闪石、 石英， 黝帘石、 绿帘石、 绢云母、 红帘石次之， 少量方解石、 磷 灰石。 综上， 笔者认为草城矿区其原岩为碎屑岩、 粘土 岩、 铁硅质岩及基性凝灰岩、 基性中基性火山岩， 原 岩沉积环境为砂泥质、 基性中基性火山岩、 硅铁质岩 的沉积建造。 4结论 娄岚变质带所处华北克拉通中部造山带西侧， 系 祁吕贺兰山字型构造体系前弧东翼部分， 区内构造以 褶皱最为发育， 变质带内吕梁群自北向南依次为低绿 片岩相高绿片岩相低角闪岩相， 矿床地质特征， 结 合薄片鉴定成果、 化学分析结果进行原岩恢复， 认为娄 岚变质带袁家村式铁矿狐姑山尖山不算沟一带为 砂泥质、 基性火山岩、 硅铁质岩的沉积建造， 蔡家庄一 带为砂泥质、 基性中基性火山岩、 硅铁质岩的沉积建 造， 袁家村一带为砂泥质、 基性火山岩、 硅铁质岩的沉 积建造， 草城一带为砂泥质、 基性中基性火山岩、 硅 铁质岩的沉积建造。娄岚变质带整体为海相碎屑沉积 作用形成的砂泥质、 基性中基性火山岩、 硅铁质岩的 沉积建造。 参考文献 [1]李厚民.沉积变质型铁矿的分类[J].矿床地质， 2012， 31 （S1） 117-118. 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