邯邢式铁矿床成矿模式

邯邢式铁矿是指河北邯郸－邢台一带产于燕山期中酸性侵入体与寒武系—奥陶系碳酸盐岩接触带附近的矽卡岩型铁矿床。邯邢地区邯邢式铁矿带是我国重要的铁矿成矿带，是邯邢式铁矿的重要产地，也是我国铁矿找矿工作的重点地区。

一、区域成矿地质特征

邯邢式铁矿是典型的矽卡岩型铁矿床，矿体大部分产于碳酸盐岩与燕山期岩浆岩的接触带内，并受其控制。邯邢地区广泛出露的中奥陶统碳酸盐岩地层，强烈的燕山期中－酸性岩浆活动，以及优越的构造环境，为邯邢式铁矿的形成创造了十分理想的成矿地质条件。

1.地层

本区中奥陶统地层出露面积1400多平方千米，主要分布在武安断陷、和村向斜两侧至涉县向斜一带。据资料统计邯邢地区总面积90％的燕山期岩浆岩分布在中奥陶统地层中，具工业意义的邯邢式铁矿同样也分布在中奥陶统地层中，其主要原因是中奥陶统地层存在三层角砾状灰岩，构成层间薄弱带，易于岩浆侵入，是良好的储岩空间，而本区邯邢式铁矿则产于角砾状灰岩与上覆地层的界面处的岩体上隆部位，形成层状、似层状矿体。

中奥陶统地层不同组段间由于地层厚度、围岩成分的差异，造成各组段含矿率有明显差异，以上马家沟组（磁县组）含矿最好，是本区邯邢式铁矿最好的含矿层位，一些大、中型矿床皆赋存于该组中，如中关、西石门、王窑、北洺河等。下马家沟组和峰峰组成矿条件相对较差，多为中、小型矿床，前者如符山四矿、一矿、固镇、马甲脑等，后者如矿山村、杨二庄等。根据已探明铁矿资料统计，上马家沟组拥有全区铁矿资源储量的79.7％，峰峰组占11.8％，下马家沟组占8.5％。

2.构造

在矿田内，控制矿床及矿体的构造是各种类型的接触带构造以及接触带附近的层间裂隙及构造裂隙。

受小型背斜构造控制的岩浆上隆体顶面与碳酸盐围岩的接触带是最有利的控矿构造，区内的一些大中型矿床多为该类构造所控制。大部分矿体分布于上隆岩体的一侧，有的分布于上隆岩体的顶部。另一类是岩体沿断裂侵入所形成的复杂的陡倾斜接触带，岩体在接触带附近呈锯齿状、树枝状，接触带不规则，接触带的矿体规模较小，数量多，形态复杂。

在缓倾斜及陡倾斜接触带附近均见有层间裂隙及构造裂隙控矿现象，控矿裂隙多分布于距接触带100 m以内的范围。层间裂隙中的矿体品位富，多为致密块状矿石，有的地段接触带矿不发育而以层间矿为主，如河底、固镇一带各矿区，但规模较小。构造裂隙中的脉状磁铁矿，距接触带较远，很少形成工业矿体，但可作为深部成矿的标志。

在侵入岩体上部或顶面附近的碳酸盐围岩捕虏体，由于被岩浆热液交代在其周围形成铁矿，分布无一定规律，有的是因上部围岩被剥蚀而呈残留体，在残留体周围接触带存在矿体。

3.岩浆岩

燕山期侵入的中性岩浆岩是邯邢式铁矿成矿铁质的主要来源。岩浆多次侵入，铁矿是在岩浆大规模侵入阶段形成的。邯邢地区燕山期岩浆岩分3个阶段侵入，与成矿关系密切的主要是第二阶段侵入的闪长岩类，次为第一阶段侵入的角闪闪长岩及闪长岩。

燕山期中性岩浆沿本区基底构造上升后，又沿着中奥陶统灰岩的脆弱带侵入，形成多层分枝状、似层状岩体。第一阶段岩体侵入层位较低，主要侵入于下马家沟组层位中，如符山、綦村岩体中的角闪闪长岩类，呈似层状，岩体底面平缓，顶面较复杂，有小的突起及凹陷。厚度可达500多米（符山）。局部岩体侵入到上马家沟组层位中，似层状侵入体顶面与下马家沟组接触处以及接触带附近的层间裂隙中有铁矿形成。呈岩株状侵入到下马家沟组以上层位的岩体与围岩形成复杂的陡倾接触带，倾向岩体一侧的接触带，对成矿较为有利。如符山一矿、坡山等处。

第二阶段闪长岩为本区最主要的成矿侵入体，也是最强烈的一次岩浆侵入活动，主要侵入到上马家沟组，少量侵入到峰峰组，形成闪长岩－二长岩系列的侵入体，是本区铁矿的主要成矿母岩，亦即本区主要的第二成矿期，局部岩浆侵入于石炭二叠系地层中，形成闪长玢岩。在岩浆侵入过程中由于分异演化，矿液及挥发份等向岩体上部聚集，因此在岩体顶部及岩浆侵入的前缘部位，或呈弧状及柱状上隆的小岩体有利于铁矿的形成。一是岩浆与碳酸盐岩接触，产生交代作用，使成矿物质沉淀，二是由于岩浆顶部内压力较大，矿液向围岩运移，在接触带及围岩裂隙中沉淀成矿。所以，岩浆侵入的前缘地段及岩体顶面的突起部位是最有远景的成矿地段，闪长岩体向深部或向岩体内部逐渐相变为正长闪长岩，正长闪长岩体发育地段成矿条件差。呈弧状上隆的小岩体与围岩的接触带对成矿有利，上隆体的缓坡及凹部是矿体产出的主要部位。形态复杂的接触带的矿体规模小，矿体形态复杂且较分散。

第三阶段岩体侵入到上马家沟组至上二叠统地层中，形成洪山的碱性正长岩体。

从岩石组成来看，角闪闪长岩类铁质含量高，暗色矿物角闪石含量高，成矿条件较差；闪长岩中暗色矿物含量低，铁的氧化度较高，对成矿有利。成矿闪长岩的化学成分特征是富钠、硅酸饱和。由于自交代作用产生钠长石化或钠黝帘石化，使铁质富集成矿。因此，岩浆岩的钠化是成矿岩体的主要标志之一。

二、矿床地质特征

本区邯邢式铁矿属燕山期产物。在空间上，矿床与岩浆岩紧密共生，构成綦村、矿山村、武安、鼓山、符山5个矿田。各矿田内一般均有多个不同规模的磁铁矿床，但集中分布于綦村、矿山村两个矿田内，资源储量占全区的74.4％。矿体95％以上产于中奥陶统石灰岩与中酸性岩浆岩的接触带中，矿体形态多样，数目不等，规模不一。矿石品级以富矿为主（TFe＞45％），占总矿石量的55.2％。矿石含硫高（中关高炉富硫富矿含硫3.63％），高硫矿石占92％，同时伴有钴，可以综合利用。

根据区内控矿围岩、岩浆岩条件与资源储量的关系统计，成矿围岩主要是上马家沟组（磁县组），成矿岩浆岩以燕山期第二阶段侵入的闪长岩为主。

（一）控矿接触带及矿体形态、规模

本区矿体主要产于燕山期中性杂岩体与中奥陶统碳酸盐岩接触带中。矿体的产状、规模和形态严格受接触带控制。根据邯邢地区11个大中型铁矿床统计，产于平缓接触带的矿石占95.4％，产于接触带外侧围岩层间破碎带中的矿石占3.7％，产于与捕虏体有关的接触带的矿石占0.9％。一般讲，接触带构造形态较简单，则矿体的产状较稳定，规模较大，形态多呈似层状，大型扁豆状，如中关、西石门等大中型矿床（图6－5、图6－6）；接触带构造形态复杂，则矿体的产状变化大，规模较小，形态复杂多样，沿接触带的不同部位而呈透镜状、分叉状、囊状、脉状或不规则状，如西郝庄、崇义等中小型矿床。

图6－5 西石门铁矿地质图

本区矿床很少为单一矿体组成，多数为一个矿体为主，上下重叠的一组矿体组成。矿体规模以中小型为主，大型仅4处，但其资源储量却占到全区的40.80％，中型26处占45.04％，小型46处只占14.17％（资料截止到2008年底）。矿体规模，一般长数十米至数百米，少数千米以上，个别可达5020 m（西石门）；矿体厚度由几米至几十米，个别最厚可达190余米（北洺河）。

图6－6 矿床蚀变分带示意图

（二）矿石物质组分及富集规律

矿石的矿物成分比较简单，金属矿物以磁铁矿为主，其次为黄铁矿、假像赤铁矿、黄铜矿、褐铁矿等；脉石矿物主要为透辉石、钙铁榴石、透闪石、金云母；其次有方解石、蛇纹石、阳起石、绿帘石、钙铁辉石、方柱石、符山石、白云石、绿泥石等。由于各矿区的成矿母岩、围岩岩性不同，成矿温度有差异，所以一些矿区的主要矿物组合各不相同。矿石的不同矿物组合在空间分布上显示一定的规律，有的矿区明显，但有的矿区不明显，一般透辉石－磁铁矿组合靠近钠长石化岩体的接触带附近，而金云母、透闪石－磁铁矿和透闪石－磁铁矿发育于靠近碳酸盐岩围岩的接触带处。

主要矿物是磁铁矿，其含量变化在30％～90％间，一般60％～80％，以半自形他形粒状为主，八面体和立方体自形晶次之，偶见板状晶，晶粒0.01～5 mm，一般0.1～2 mm。磁铁矿形成至少分为两个世代，以第一世代为主，粒径较细，第二世代粒径较粗，常产于第一世代磁铁矿的晶洞或裂隙中，有时呈脉状穿切第一世代的磁铁矿。

（三）矿石结构、构造及矿石工业类型

矿石结构以自形－半自形－他形粒状为主，其他尚有残余、骸晶、筛状、假晶、压碎、固溶体分离等结构。矿石中交代现象明显。矿石以浸染状（稠密浸染状和稀疏浸染状）、条带状、致密块状构造为主，斑点状、角砾状构造次之。

根据矿物组合、矿石结构构造，矿石自然类型可划分为致密块状磁铁矿石、磁铁矿赤铁矿矿石、黄铁矿磁铁矿矿石，条带状、浸染状矽卡岩磁铁矿石等。全区以高炉高硫富矿为主，约占80％。

（四）矿石化学成分及伴生有益组分

矿石的化学成分以铁为主，其次有钙、镁、硅、铝、硫、磷等，以及少量钴、镍、铜、硒、碲微量元素。

铁为矿石中的主要成分，以氧化铁形式出现为主，硫化物次之，铁在矿床中的全铁平均品位为35.02％～56.09％，一般在45％左右。

矿石中伴生元素有硫、钴、铜、镍、硒、碲、镓、钒、钛、锗、铟等。伴生元素的赋存状态，除铜以独立矿物存在并与黄铁矿紧密共生外，钴、镍、硒、碲主要以类质同像存在于黄铁矿中。

钴是邯邢地区矽卡岩型铁矿中最重要的有益伴生元素。除个别矿区发现含钴辉铁镍矿（云驾岭）、硫钴矿和辉钴矿（中关、杨二庄）外，尚未发现独立矿物。矿石中的钴主要赋存于黄铁矿中，磁铁矿及脉石矿物中也普遍含钴，但含量很低。

硫是铁矿中的重要伴生组分，主要以黄铁矿形式出现，其含量变化大，平均品位0.011％～2.17％，多数大中型矿床中硫平均品位大于0.3％。在矿体中，厚大矿体和近碳酸盐的矿体含硫量高。重要的伴生有益元素含量也往往与硫含量成正比关系。目前，本区铁矿中伴生硫未很好地回收利用。

磷的含量普遍低于0.15％，以磷灰石形式存在于矿石中。磷的分布空间与硫相似，矿体上部含量高，下部低，近接触带含量高，远接触带低。

（五）围岩蚀变

本区邯邢式铁矿体的围岩蚀变普遍，类型繁多，重要的有钠长石化、矽卡岩化以及多种热液蚀变等。其中以内、外接触带的钠长石化和矽卡岩化与铁矿成矿的关系最为密切，其蚀变宽度和强度同铁矿规模呈明显的正相关关系。

钠长石化（钠化）发育于近矿的角闪闪长岩、闪长岩等中性杂岩体内，是各阶段岩浆活动晚期的自变质作用产物。表现为岩石褪色、铁质析出，有利于铁质富集成矿。钠化的延展方向一般与接触带或矿体近乎平行，其蚀变强度从接触带向着岩体的方向趋于减弱。由于岩体在钠化过程中铁组分的不断析出，从而为接触带附近的磁铁矿体的形成提供了物质来源，因此钠化带越发育，铁矿矿体也越大，二者成正相关关系。

矽卡岩化是与成矿有关的另一种重要蚀变类型。区内矽卡岩以钙镁型为主，根据矿物组合可划分为透辉石矽卡岩、金云母透辉石矽卡岩、石榴子石矽卡岩等。其中以透辉石矽卡岩和金云母透辉石矽卡岩与铁矿关系最为密切，它们往往控制较大规模的矿床。此外，石榴子石矽卡岩则控制一些规模小、品位高、含硫低、形态复杂的矿体。矿化比较单调，以磁铁矿化为主，并经常单独地构成大、中、小型矿床。

三、矿床成因及成矿模式

1.成矿时代

矿床成矿时代为燕山早期，约为晚侏罗世。

2.硫同位素组成

邯邢地区不同产状的黄铁矿及硬石膏的硫同位素组成，表明岩浆岩中黄铁矿δ³⁴S＝2.5‰～15.6‰，大部保持着深源岩浆硫特点，硬石膏δ³⁴S＝24.0‰～29.1‰，与典型蒸发沉积硫（δ³⁴S＝20‰～24‰）基本一致；矿区矽卡岩铁矿中黄铁矿δ³⁴S＝11.6‰～18.7‰，介于岩浆硫与沉积石膏硫之间，表明成矿过程中有围岩硫的加入。

3.氢氧碳同位素

根据邯邢铁矿主要矿物及其包裹体氢氧碳同位素组成，在δD－δ¹⁸O图上，磁铁矿落于岩浆水区，透辉石及石榴子石落入岩浆水范围下方附近，表明成矿流体以岩浆水为主，混入有大气降水成分。

4.成矿温度

矿床成矿温度统计表明，主要蚀变温度290～400℃，矿化温度258～356℃，属高温气成条件。

5.成矿环境及压力

矿床成矿母岩位于奥陶统地层，其上覆岩层厚度1.5～2.5 km，属浅成环境，这与闪长岩的细粒－似斑状结构特征相一致。以275×10⁵ Pa/km地压梯度计，成矿体系所受静岩压力为410×10⁵～690×10⁵ Pa，与冯钟燕等研究计算的蚀变矿化压力400×105Pa接近，从而表明成矿体系与环境条件相统一，属于相对封闭体系。

6.包裹体特征

邯邢铁矿透辉石包裹体以Na^＋、Mg^2＋、Ca^2＋、 、Cl^－、CO₂、H₂O、CO等为主，磁铁矿包裹体以Na^＋、Mg^2＋、Cl^－、 、CO₂、H₂O为主，显然成矿流体富含钙及硫酸根等与母岩侵位于含石膏碳酸盐地层不无关系。

7.矿床成因

根据本区大量矿床实例及对邯邢式铁矿成矿地质条件及矿床特征综合分析，认为邯邢式铁矿是典型的矽卡岩型铁矿床，主要依据如下：

1）铁矿体主要赋存于燕山期中性侵入杂岩体与中奥陶统含膏碳酸盐岩的接触带内。

2）铁矿物质主要来源于近矿岩体（钠化在铁被带出的过程中起了重要作用）。

3）矿石中广泛发育着交代结构、交代残余结构，磁铁矿交代矽卡岩和碳酸盐围岩现象较普遍。矿石的矿物成分、化学成分和构造与被交代的碳酸盐岩有着密切的继承关系。磁铁矿无论在空间上和形成时间上均与矽卡岩、特别是透辉石矽卡岩和金云母矽卡岩关系密切，它交代透辉石和围岩中的碳酸盐矿物的现象十分明显。

4）磁铁矿的矿物组合与矿石建造特征反映出磁铁矿主要在岩浆期后气成－高温热液阶段形成。

5）矿床的形态变化较大，一般大中型矿床由形态相对简单的似层状和透镜状的矿体组成，小型矿床多由形态复杂的囊状、饼状、树枝状等不规则体组成。同一矿体可与中奥陶统不同组段地层接触。

邯邢式铁矿床同我国其他地区矽卡岩型铁矿床相比，又有自己的特点：(1)本区成矿母岩是中性岩浆杂岩系，酸度比较低，岩性以闪长岩－二长岩系列为主；(2)矿化类型以比较单一的磁铁矿化为主；(3)黄铁矿中比较富集硫的重同位素；(4)岩体在中奥陶统地层常作复杂似层状侵入为主，受中奥陶统地层内角砾岩层的控制，形成多层接触带，造成上、下重叠多层矿体；(5)围岩蚀变以近矿岩体边缘的钠长石化为特征。

邯邢式铁矿成矿模式如图6－7所示。闪长岩类侵入体侵入到奥陶系马家沟组灰岩中，在接触带发生矽卡岩化，随后来自岩浆的含矿热液交代围岩和改造矽卡岩，形成矽卡岩型铁矿床。

图6－7 邯邢式铁矿成矿模式