河北省承德县头沟—三家一带超贫钒钛磁铁矿矿床地质特征

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【摘 要】介绍河北省承德县头沟—三家一带超贫钒钛磁铁矿矿床地质特征、矿石质量、矿床成因与找矿标志。

【关键词】超贫钒钛磁铁矿；矿床特征；矿床成因；找矿标志

承德是中国最早发展钒钛磁铁矿的地区之一，是中国重要的钒钛资源产地。

1、区域地质条件

矿区位于中朝准地台（Ⅰ21）燕山台褶带（Ⅱ22）的北部边缘，承德拱断束（Ⅲ26）、大庙穹断束（Ⅳ220）构造单元中段。穹断束的轴部由红石砬-大庙-头沟-娘娘庙深断裂带呈东西向横贯全区，全长约150km。地表呈舒缓波状，该断裂带自晚古生代以来直至中生代后期经历了漫长的时间和多次的剧烈活动，沿断裂带分布一系列呈串珠状排列、东西向拉长的中酸性、基性、超基性的岩体群。

1.1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、中生界火山岩及陆相碎屑沉积岩亦有广泛分布。

1.1.1新太古界

主要岩石类型有角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、二长变粒岩、黑云角闪变粒岩、斜长角闪岩及磁铁石英岩。

1.1.2中元古界变质深成岩

主要有斜长角闪岩、黑云角闪斜长片麻岩、黑云钾长片麻岩、石榴斜长角闪岩等岩石类型。

1.1.3中元古界

区域上分布的中元古界地层主要有长城系团山子组、大红峪组、高于庄组；蓟县系杨庄组和雾迷山组部分地层。

1.1.4中生界

下侏罗系杏石口组缺失外，其它各组均有发育，分别不整合于新太古界、古元古界变质岩及基性、超基性岩之上。岩性以火山岩、火山碎屑岩及一些湖泊-沼泽相砂页岩和河流-湖泊相的碎屑岩为主，其中含有著名的热河生物群化石。

1.1.5第四系

第四系分布山涧洼地、山麓边缘缓坡及河床沟谷之中。

1.2构造

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。北界为丰宁-隆化东西向深断裂带，南与古北口-承德-平泉深断裂带相距25km。大庙-头沟-娘娘庙东西向深断裂横贯本区的中间部位。

1.2.1东西-近东西向断裂带

丰宁-隆化断裂带，长约200余公里，宽几十--百余米，是本区重要的金、银多金属成矿带。姑子沟银铅矿、东山银矿、丰宁王营金矿就产于此带中；中部大庙-头沟-娘娘庙深断裂带，其变形特征及发展过程与上述的深断裂带相类似，形成古元古末期，燕山运动之后处于相对稳定阶段。该带长约140km，宽几十-百余米，倾向北，倾角60°-80°，地表形迹呈舒缓波状，区内最著名的基性-超基性岩带即受此断裂的控制，黑山铁矿就位于此带上。

1.2.2北东-北北东向及其他方向断裂带

北东-北北东向及北西向、南北向断裂构造，在区内远不如东西向断裂带发育，仅为一些规模不大，延长不远的断裂带或断层。

1.3岩浆岩

区内岩浆活动强烈，自元古代至中生代各个地质时期均有不同特征的火山-岩浆侵入活动，形成了不同类型的岩浆岩，从超基性-基性-中性-酸性到偏碱性岩类均有分布。其生成深度由深成-中深-浅成-大面积的火山喷发，形成岩基、岩株、岩墙、岩枝及岩脉等不同形态。岩浆活动在时间上具有多期性，在空间上具有明显的方向性和分带性。

区内与成矿有关的岩浆岩，是中、晚元古时期沿大庙-黑山-头沟-娘娘庙东西向断裂及北东-北北东、北西向次级构造侵入产出的超基性岩体岩体。区内的铁矿体皆产于该岩体中。属头沟基性杂岩体的东部的小岩体。该超基性岩体岩体侵入于太古代变质岩中，岩相单一，属辉石岩相。岩石类型主要为角闪辉石岩。

1.4航磁特征

沿大庙-黑山-头沟-娘娘庙东西向断裂附近航磁异常较多，呈东西向串珠状展布，大多由超基性岩体、基性岩体及铁矿体引起。

1.5岩体特征

区内的角闪辉石岩岩体呈不甚规则的透镜状，岩体东西长1600m，宽340～510m。总体呈北东70°东方向展布，倾向西北，倾角55～70°，延深较大。岩石类型为绿帘石化角闪辉石岩、角闪辉石岩、含磁铁角闪辉石岩等。

1.6赋矿层位、矿化特征

本区超贫钒钛磁铁矿赋存于辉石角闪岩中，矿化程度低，一般mFe品位在4-10%之间，属超贫钒钛磁铁矿。

2、矿体特征

本区铁矿体赋存于超基性岩体中。铁矿体即角闪辉石岩中磁铁矿相对富集部位，称超贫钒钛磁铁矿，矿体与角闪辉石岩呈渐变过渡关系，无明显界线。区内共1个矿化带（8个矿体）呈不甚规则的透镜状，东西长1600m，宽340～510m。总体倾向西北，倾角55～70°，延深较大。

1、矿体分布于矿化带的西部，呈不规则的透镜状。西宽东窄。长度790m，水平厚度7.90m-273.97m，平均厚度143.04m。倾向西北，倾角55°-70°，平均倾角60°。

2、矿体：分布于矿化带中部北缘，呈条带状，长度200m，水平厚度7.98m-14.72m，平均厚度11.35m。倾向西北，倾角55°-70°，平均倾角60°。

3、矿体：分布于矿化带的中部，呈条带状，长度200m，水平厚度6.42m-7.83m，平均厚度7.13m。倾向西北，倾角55°-70°，平均倾角60°。

4、矿体：分布于矿化带的中东部，呈不规则的透镜状。长度1180m，水平厚度155.75m-348.48m，平均厚度238.50m。倾向西北，倾角55°-70°，平均倾角60°。

5、矿体：分布于矿化带的中部南缘，呈透镜状。长度210m，水平厚度32.03m-79.32m，平均厚度55.68m。倾向西北，倾角55°-70°，平均倾角60°。

6、矿体：分布于矿化带的中部北缘，呈透镜状。长度350m，水平厚度18.38m-36.23m，平均厚度28.86m。倾向西北，倾角55°-70°，平均倾角60°。

7、矿体：分布于矿化带的中部北缘，呈透镜状。长度100m，水平厚度38.97m。倾向西北，倾角55°-70°，平均倾角60°。

8、矿体：分布于矿化带中部北缘，呈不规则透镜状。长度410m，水平厚度34.23m-113.92m，平均厚度63.64m。倾向西北，倾角55°-70°，平均倾角60°。

3、矿石质量

3.1矿石自然类型

按矿石中脉石矿物种类为角闪辉石岩型铁矿石；按矿石结构构造为稀疏浸染状铁矿石；按矿石矿物为含钒钛磁铁矿石。矿石工业类型为需选型铁矿石，矿化带mFe/TFe=54.67%，

3.2矿石结构、构造

含磁铁角闪辉石岩，灰黑色-灰绿色，中细粒半自形-自形晶粒状结构，块状构造。

3.3矿石矿物成分及含量

矿石金属矿物为磁铁矿、含钒钛磁铁矿、少量黄铁矿，脉石矿物主要为角闪石、辉石、次为绿帘石、绿泥石、磷灰石、榍石等。

磁铁矿：自形晶-半自形晶，细粒结构，含量4.33-9.57%之间。

含钒钛磁铁矿：格状结构，具磁性，钒0.07%-0.16%，钛0.80%-1.57%。

3.4矿石化学成分及微量元素

矿石化学成分中，SiO2 16.34～38.90%，平均32.82%；CaO、Fe2O3、MgO、Al2O3、FeO，分别为17.63%、12.22%、11.78%、7.82%、5.46%；TiO2含量很小，占1.7%左右；其余成分P2O5、K2O、Na2O、MnO1%以下。

3.5矿石中有益有害组分、赋存状态、变化规律

3.5.1矿石中有益组分含量、赋存状态及变化规律

矿石中有益组分TFe，伴生组分TiO2、V2O5、P2O5及有益元素CO、Ni等。TFe 12.84%、V2O5 0.103%、TiO21.12%、P2O5 0.30%；TiO2/TFe 0.730，V2O5/TFe 0.821，TiO2、V2O5与TFe相关系数大于0.70，均正相关。

3.5.2矿石中有害元素含量、赋存状态及变化规律

铁矿石中硫、磷为有害组分，平均0.032%，硫主要呈单矿物黄铁矿产出。

3.6矿石品级

区内铁矿石mFe品位在mFe≥8%、6%≤mFe

3.7矿体围岩和夹石

矿体围岩一是片麻岩类；另一类围岩是超基性岩体角闪辉石岩。夹石主要为角闪辉石岩属矿体内部围岩。

4、矿床成因及找矿标志

4.1矿床成因

超基性岩体沿深断裂带和大断裂产出，切穿上地幔甚至到地壳，上地幔中玄武岩浆向地壳下部构造薄弱处聚集，在一定条件下发生分异，衍生出不同组份的的硅铝质、镁铁质、富铁质熔浆，在上覆岩层的巨大压力下，沿深断裂和大断裂上升，较轻的硅铝质熔浆产生流动分异，生成辉石岩类。然后是富铁质熔浆侵入，在侵入上升过程中发生流动分异作用，再加上岩浆活动的脉动性，生成不同期次的角闪辉石岩、辉石角闪岩或角闪石岩。在高氧逸度条件下，磁铁矿结晶沉淀生成微量副矿物。最后铁矿浆或含矿流体侵入，在挥发份的作用下，产生铁矿化，形成含钒钛磁铁矿。

4.2找矿标志

找矿标志是以角闪辉石岩为主的超基性岩体有一定规模和异常强度的磁异常。

5、共、伴生矿产综合评价

矿床V2O5 0.07%-0.16%，平均0.103%，TiO2 0.80%-1.57%，平均1.12%，S 0.014%-0.42%，平均0.032%，P2O5 0.02-1.00%，平均0.30%，其伴生组分含量较低，未达到规定的质量分数。

6、矿石加工技术性能

铁矿石经破碎，三段磨矿和一次磁粗选二次磁精选——浓缩过滤获得合格的铁精矿，其中破碎经粗碎-中碎-细碎及筛分完成，矿石加工成16.0mm以下进入磨矿，磨矿为三段磨矿。一段磨矿粒度为-200目35%，二段磨矿粒度为-200目52%，三段磨矿粒度为-200目75%。磁选与磨矿相对应，一段为磁粗选，二段和三段为磁精选。入选品位：TFe12.84%，mFe7.02%，V2O5 0.103%，TiO2 1.12%。精矿产率：44%。精矿品位：TFe64.25%。回收率：49.06%。

7、矿石工业利用性能评价

区内铁矿石为含钒钛超贫磁铁矿石，矿石矿物粒径较细。该类矿石选矿不同于单一磁铁矿石选矿，铁精矿TFe品位不能要求过高（≥65%），要求过高技术上不可行，经济上不合理；一般要求铁精矿TFe≥60%，在技术上可行，经济上合理。产生这一问题的原因是在磁铁矿中有部分钛铁矿片晶，用加工选矿方法不能完全分离出去。

8、结论

承德县头沟—三家一带超贫钒钛磁铁矿资源储量15500万吨以上，TFe 12.84%，mFe 7.02%，V2O5 0.103%，TiO2 1.12%，S 0.032%，P2O5 0.30%。

参考文献

[1]《河北省北京市天津市区域地质志》地质出版社1982年7月

[2]李文学，王秘新.《河北省承德县头沟—三家一带超贫钒钛磁铁矿普查地质报告》承德市地质队，2006年12月

1王玉和（1965年9月-）男，河北省承德县人，职称：工程师，学历：吉林大学《资源勘查工程》专业本科毕业，研究方向：地质勘查与储量管理。

2王秘新（1964年1月-）男，河北省青龙县人，职称：地质工程师，学历：吉林大学《资源勘查工程》专业本科毕业，研究方向：地质勘查与储量管理，曾在《河北煤炭》、《安全为天报》、《华矿安全报》、《科技创新导报》、《科技与企业》等发表十余篇论文。

3李文学（1969年11月-）男，河北省卢龙县人，职称：地质工程师，学历：吉林大学《资源勘查工程》专业本科毕业，研究方向：地质勘查与储量管理。