Ⅲ-吕梁山古元古代铁成矿带(吕梁山古元古代古陆边缘与沉积作用有关的浅变质铁矿床成矿系列)

如题所述

该成矿带产于华北陆块中部,太古宙临汾陆核的西北部,吕梁山隆起内。地理位置位于山西省娄烦县、岚县境内,尖山 狐姑山 袁家村一带,出露面积80km2(长20km,宽4km)。该带以产出条带状铁建造型沉积变质铁矿为特征的成矿带。区内产出袁家村(8.94亿吨)、尖山(1.46亿吨)、狐姑山(1.77亿吨)三个超大型、大型铁矿床,是山西省重要铁矿资源基地之一,占全省铁矿储量的32.8%。

条带状铁建造型铁矿床主要产于吕梁群的袁家村组的含铁岩系内,受到严格层位的控制。从吕梁地区岚县北村到尖山罗家岔,袁家村组含铁岩系沿北北东-北东东向呈L形带状分布,走向延长44km,宽1.4km。含铁岩系个主要由绿泥片岩、绢云绿泥片岩、(磁铁矿、赤铁矿)铁英岩、镁铁滑石闪石片岩、变质石英砂岩组成。原岩为一套碎屑-粘土岩,中夹中基性火山岩。据含铁岩系层位、层序、岩相分析(沈保丰等,1982;杨敏之等,1992),含铁岩系由三个微沉积旋回构成一海进程序的沉积旋回。每个沉积旋回底部为粉砂岩,中部为磁铁英岩、石英岩,上部为粘土岩。尖山-狐姑山的两层铁矿产于第一沉积旋回的底部。第一沉积旋回是滨海高能带-低能带-浅海环境相互交替阶段。第二沉积旋回是浅海带,出现炭质粘土岩的沉积。第三沉积旋回为粉砂岩与粘土岩交替沉积为浅海带上部沉积相。总体上看来,含铁岩系的形成环境为吕梁海槽边缘坳陷,近陆源的滨海(高能带-低能带)-浅海相沉积(杨敏之,1992)。铁矿层主要形成于第一沉积旋回的滨海低能带。第二、三沉积旋回为浅海环境,不利于形成铁矿。

关于吕梁群的时代,许多学者认为它相当于五台山地区的五台群,属于太古宙(张其春等,1988;林枫等,1992),也有的提出吕梁群的袁家村组属古元古代(杨敏之等,1992)。于津海(1997)根据近周峪组火山岩(2051Ma)和杜家沟组变流纹岩(2099Ma)的数据认为吕梁群形成于2100Ma左右。耿元生等(2000)从近周峪组的黑云变粒岩获得锆石U-Pb一致线年龄2360±95Ma,斜长角闪岩Sm-Nd等时线年龄2351±56Ma,这表明吕梁群的形成时代应在2360~2200Ma期间,属古元古代。因此产出于吕梁群的条带状铁建造型铁矿,与五台群中的沉积变质型铁矿形成时代不同。

成矿带呈北北东-北东向向形褶皱构造型式。带内几个超大型、大型矿床的构造分别为:袁家村矿床为单斜的褶叠层(图5-18);狐姑山矿区为北西走向同斜褶皱构造;尖山矿区由一向斜和一背斜组成。矿体多呈层状、似层状,与围岩发生了同褶现象,在向斜轴部有明显加厚现象。

矿石为赤铁矿-磁铁矿矿石、鲕绿泥石-赤铁矿-磁铁矿矿石,具豆状、放射状结构、变余碎屑结构,具条带(条纹)构造。矿石相具一定的变化规律,自成矿带北端的袁家村矿区,矿石中碳酸铁含量为0.67%~1.66%,氧物相、碳酸盐相、硅酸盐相均较发育,磁性铁较低,为24.27%~30.41%。至南端的尖山矿区,碳酸铁含量低,为0.49%~0.83%,因此磁性铁含量增高,为34.76%~35.39%。碳酸铁含量变化与沉积古地理环境有关;磁性铁含量变化与受变质程度的高低有关,从袁家村→狐姑山→尖山,变质质相从绿片岩相到绿帘角闪岩相,铁矿石从赤铁矿→磁铁矿。

综合上述铁矿成矿带产出地质环境、矿体地质产状、产出层序、岩相、矿石类型等方面特征来看,该成矿带铁矿床为条带状铁建造型,相当于国外苏必利尔湖型(沈保丰等,1982),沉积环境为陆内滨海-浅海的海盆边缘坳陷区。铁矿成矿经历过沉积成矿-变质、变形改造成矿两个阶段而形成。厚层优质铁矿层的形成,主要受沉积环境-沉积作用、变质作用、构造作用的三者控制。

图5-18 袁家村铁矿床Ⅳ线剖面图

(据姚培慧等,1993)

Q—第四纪黄土残坡积层;

—寒武纪灰岩、白云岩;Ag—石英岩、含铁石英岩;Ac—绿泥片岩、绢云片岩;δ—变闪岩。1—铁矿;2—断层;3—氧化带下限

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