宣龙式铁矿床成矿模式

宣龙式铁矿是我国沉积型铁矿主要类型之一，赋存于中元古界长城系串岭沟组近底部，主要位于燕山台褶带宣龙复式向斜中，集中分布于张家口的怀安、赤城、宣化、怀来、涿鹿一带，有7处中型、7处小型矿产地，累计探明资源储量3.6亿吨。在承德、石家庄地区也有零星分布，经济意义不大。

一、含矿层位

含矿地层为长城系串岭沟组砂页岩。含矿带位于串岭沟组一段的下部，主要由黑色页岩，板状石英岩，含铁石英砂岩，1至5层鲕状、肾状赤铁矿及菱铁矿构成。东部地区含矿层顶、底板岩性稳定，一般底板为白色石英岩，顶板为黑色砂质页岩夹砂岩；西部地区一般含矿层的底板多为紫红色页岩、紫红色长石砂岩，局部底板为片麻岩，顶板为白色砂岩、黑绿色页岩等。宣龙盆地的中部和东部地区矿层较多，较厚，如庞家堡矿区矿层多达5层，普遍为3～4层；而在西部地区，矿层一般1～3层，部分矿点仅有一层矿。

二、岩相古地理

宣龙海湾盆地在成矿期为一障壁性局限海湾盆地。其沉积相为滨海－浅海相。铁矿物质来源于周围山西古陆和内蒙古古陆的剥蚀物，经胶体化学沉积和生物化学沉积成矿。对成矿比较有利的部位是浅水盆地的中心部位。砂页岩比值也是一个有重要意义的成矿要素，一般来说砂页岩比值在1/1～8/1时对成矿最有利。

三、成矿特征

区内矿层（矿体）随所处构造位置不同在形态、产状、厚度及规模等各方面都有很大变化。在宣龙复向斜的轴部，即宣龙海湾盆地的中心部位，矿体呈稳定层状，分布范围较大。矿体走向与复向斜轴线基本一致。矿层多数呈单斜构造。沿宣龙复向斜轴向，东西两端为单层矿，中部为多层矿，一般3～4层。矿体为层状，连续性好。垂直向斜轴方向，南北两端，矿层亦为单层状，往复向斜中心，矿体变为多层状，各层呈层状展布。矿体中矿石以赤铁矿型为主。盆地的中部为赤铁矿型和菱铁矿型。盆地边缘矿石中的矿物仅有赤铁矿和次生的褐铁矿，盆地中部的铁矿成分较为复杂。原生的含铁矿物有赤铁矿、菱铁矿、鲕绿泥石、黄铁矿、海绿石等，次生或热液变质含铁矿物有褐铁矿、磁铁矿等。由边缘向中部作有规律的分布。

四、典型矿床特征

宣龙式铁矿以河北省张家口市庞家堡铁矿床为代表。庞家堡铁矿床属宣龙式海相沉积型铁矿床，查明资源储量为9125万吨，平均品位TFe45.00％，属中型矿床。

（一）矿区地质特征

庞家堡铁矿区地质图如图7－2所示。

1.地层

矿区出露地层为中元古界长城系，有高于庄组白云岩、大红峪组石英砂岩、串岭沟组砂页岩、常州沟组石英岩。从下到上为：

1）常州沟组石英岩，厚135 m：下段为砂页岩，厚约50 m，底部偶见0.2～0.3 m的砾状砂岩。其上为灰色中厚层含长石砂岩、黑色页岩及暗灰色叶片状砂岩互层。再上以黑色具微细层理的页岩和暗灰色叶片层理砂质页岩为主，夹数层薄层状砂岩或灰岩。

上段为白色石英岩，厚85 m。下部为中厚层致密细粒石英岩，底部常见斑点状褐铁矿。往上为紫色薄层含铁砂质页岩、砂岩及粉红色石英岩、紫色薄层石英岩，有时见粗大交错层及波痕。再上为中厚层纯石英岩（即“大白”石英岩）。交错层及波痕均较发育。

2）串岭沟组页岩，厚70 m：下段为含矿带，由下往上为砂页岩、含矿层和砂页岩，厚23 m。

上段为页岩系，厚47 m，其下部为黑色致密均一层理的炭质页岩。顶部常夹薄层菱铁矿。上部为灰绿色叶片状隐蔽层理页岩。

图7－2 庞家堡铁矿地质略图

3）团山子组白云岩，厚200 m。自下而上可分为5个岩性段：即硅质页岩和大理岩，厚30 m；紫色白云岩，厚30 m；薄层白云岩夹紫色页岩，厚70 m；灰色、黑色中厚层白云岩，厚40 m；黑色硅质页岩，厚30 m。

4）大红峪组砂岩，厚150 m。

5）高于庄组白云岩，厚955 m。

矿床赋存于中－新元古界长城系串岭沟组中。

2.构造

矿床产于宣化－后城向斜北翼。褶皱缓和、宽阔、幅度大。震旦系地层走向NE50°，倾向SE，倾角25～35°，向南东倾角变缓。西端受花岗岩侵入和断层影响，局部地层和矿层的走向、倾向都发生变化。

断层发育，全区共71条断层。按断层性质及其对矿层的影响程度，将全区由西向东划分4个构造区：

1）构造简单区：位于1—23线间，长3.7 km，有断层6条，大多为近SN向的高角度横断层。断层稀疏，断距较小。

2）构造中常区：位于23—48线间，长3.3 km，有较大断层7条。断层虽较多，但断距不大，最大为60 m。

3）构造复杂区：位于48—58线间，长1.5 km，有断层8条，其中4条对矿层影响较大，走向NE20°～50°；倾角20°～90°；最大断距100 m。

4）正断层区：位于58线以东，长4 km，有较大断层12条。断层虽多，但性质单一，多为正断层，呈阶梯状排列。

3.岩浆岩

矿区西端有花家梁花岗岩，走向SE，长约5 km，宽约3 km。13线附近见红色粗粒花岗岩露头。二者同源，均为燕山期产物。另外区内还有酸性和中基性浅成岩脉。

（二）矿体规模、形态与产状

矿体剖面图如图7－3所示。矿化带延长12500 m，厚23.33 m，贯穿全区。共4层铁矿，连续矿化的有3层，合计厚6.33 m。矿层走向北东40°～50°，倾向南东，倾角25°～35°，与地层产状一致，向南倾角变缓。自下而上为：

图7－3 庞家堡铁矿34线剖面图

第1层鲕状赤铁矿，其顶部或底部有0.47 m厚的菱铁矿，呈层状产出，长12500 m，厚2.24 m。

第2层鲕状、肾状赤铁矿，厚1.27 m。

第3层肾状赤铁矿，厚0.82 m，矿体基本连续。

第4层肾状赤铁矿，仅见于个别地段，呈似层状产出。

（三）矿石特征

原生矿石以赤铁矿为主，其次是磁铁矿、菱铁矿和褐铁矿。矿石矿物有赤铁矿、菱铁矿、磁铁矿、褐铁矿、黄铁矿等。脉石矿物有石英、长石、阳起石等。

矿石以他形粒状结构为主，另有自形或半自形粒状结构。鲕粒的核心多是结晶较好的菱铁矿，胶结物则是他形铁质碎粒。

矿石构造有鲕状、肾状和块状。鲕状构造多见于矿带上部，肾状构造见于矿带底部，矿带中部上述两种构造均有，而以鲕状构造为主。

围岩蚀变不发育，仅在后期岩体侵入部位，受热液活动影响，局部见磁铁矿化、黄铁矿化、阳起石化和绿泥石化。

第1层矿TFe品位49.21％，第2层41.90％，第3层42.99％，全区平均45.28％。

五、矿床成因与成矿模式

成矿模式如图7－4所示。

图7－4 庞家堡铁矿和大岭堡铁矿典型矿床成矿模式图

宣龙式铁矿床为海相沉积型铁矿，属化学沉积和生物化学沉积成因。其生成环境是湿热性气候环境。生成铁矿的铁质主要来源于内蒙古古陆和山西古陆及京西－冀西古陆上的变质岩中含铁矿物，经风化、剥蚀产生大量铁质。陆地上的铁质呈胶体或极细小的机械悬浮体被地表径流搬运，周期性的注入到海湾盆地中。铁矿主要生成于次一级即海湾中部浅水盆地的平坦滨岸，属潮下高能环境。仅在成矿末期，在盆地东部，浅水盆地的中心部分，才有少量铁矿生成于停滞闭水环境中。

宣龙式铁矿形成于海进层序的下部砂岩向页岩的过渡带，夹层为粉砂质和泥质沉积物。矿层不在侵蚀面附近，与侵蚀面有一定距离。这些现象表明铁矿产生在机械掺和作用与化学掺和作用较弱的环境，成矿物质并非由海解作用产生，而是由地表径流从大陆带来，且矿层主要是混水沉积。

铁矿的沉积环境和成矿作用比较复杂，在西部及东部的早期成矿阶段，海水较浅，水深一般在20 m左右，海底在正常浪基面上下。氧化界面在盆底附近，海水沉积物中有充足的游离氧。pH值在5～6之间，为氧化环境，介质属中酸性，因此在这一阶段铁矿的主要存在形式为赤铁矿，实际上，矿区西部单一的赤铁矿层和东部下部的赤铁矿正是该阶段成矿作用的结果。

在成矿中期，东部海水变深，因构造活动氧化界面有时不能到达海底，海底沉积物中游离氧不足，开始出现菱铁矿。这一时期形成的矿层主要特点是菱铁矿增多，局部出现赤铁矿、菱铁矿互层。

成矿末期，东部海水进一步加深，氧化界面位于盆地以上，pH值呈现弱碱性，海底沉积物中缺少游离氧，为弱还原环境，因此在东部地区开始出现单一的菱铁矿层，部分地区矿层顶部出现黄铁矿。

宣龙式铁矿中的肾状赤铁矿已经证实为一种叠层石铁质岩，其生成过程是：藻类生物有机体需要从海水中吸取铁质，通过新陈代谢作用使铁质不断富集，最后转化为赤铁矿。肾状铁矿的存在表明，生物化学作用在该类铁矿的形成中起重要作用。叠层石主要在潮汐作用强烈和波浪冲刷地带发育，这也印证了铁矿的主要生成环境。