河北承德张营子钒钛磁铁矿床地质特征与成因浅析

河北承德张营子钒钛磁铁矿床地质特征与成因浅析

张营子钒钛磁铁矿床位于红石砬-大庙-娘娘庙深断裂南侧，产于超基性岩体内，受区域次级构造控制，侵入于晚太古代变质岩中，矿床成因为岩浆晚期分异式铁矿。

标签：超基性岩 钒钛磁铁矿 地质特征 矿床成因

张营子钒钛磁铁矿位于河北省承德县高寺台镇，是河北省地矿局第四地质大队于2011年在分析冀C-2010-194的航磁异常基础上开展异常验证工作时发现的。经2013年度普查，预测资源量（334）工业品位钒钛磁铁矿石为1.01亿吨，达到大型铁矿床。本区的钒钛磁铁矿是以铁、钒、铜、钪等同时开发利用的综合性矿种，经济价值较高。对该矿床的勘查开发可满足国内、省内对铁矿石的需求，具有重要的现实意义。

1区域地质背景

张营子矿区位于华北地台北缘，燕山台褶带与内蒙地轴的交接地带，属台褶带边缘的断裂隆起区大庙穹断束（Ⅳ级）构造单元中。

区域上超基性岩体呈带状分布，自西向东较大岩体有铁马、高寺台、张营子和唐杖子超基性岩体，产出的矿产有钒钛磁铁矿、铁磷矿和铬铁矿（图1）。通过与相邻超基性岩体年龄相类比，初步确定张营子超基性岩体形成时代为海西期。

2矿区地质

2.1地层

矿区位于张营村北部，地表局部有少量太古代地层出露，岩性为黝帘石化斜长角闪岩和角闪斜长片麻岩。总体上片麻理产状：走向近东西，倾向北，倾角44°～80°，以60°～70°为主。片麻岩构成了中生代盆地基底，为海西期超基性岩体侵入围岩，它们与上覆的中生代地层呈角度不整合接触。

侏罗系中统地层在本区分部广泛，呈角度不整合覆盖于太古代变质岩及超基性岩体之上。侏罗系中统九龙山组（J2j），按岩性可分为三层：底部为紫红色粉砂岩夹少量砂岩、砾岩；中部为紫灰色岩屑熔结凝灰岩；上部为紫红色砂砾岩。髫髻山组（J2t）岩性以灰紫～灰黑色安山岩为主，局部夹红褐色砂岩、粉砂岩、砾岩。后城组（J2h）为典型的“承德砾岩”，是一套河流相红色砂砾岩地层，岩性为紫红色砾岩、砂砾岩。

第四系全新统主要为坡积、冲洪积，沿坡麓、沟谷分布。

2.2构造

矿区位于大庙～娘娘庙深断裂南侧，矿区内超基性岩体受深断裂次级构造控制呈岩墙产出。按成矿时间分为成矿前、成矿期、成矿后构造，分述如下：

成矿前构造为深断裂的次级构造，已被超基性岩体侵位占据，根据岩（矿）体产出形态、分布规律、排列组合等分析研究，确定以压扭性构造为主。该构造西起郭杖子村东，止于山西营村西，长约2Km，宽约300m，总体走向近东西，倾向北，倾角60°～80°。控制了超基性岩体和钒钛磁铁矿体的产出和展布。

成矿期构造继承了成矿前构造，由超基性岩体扩容、冲击、同化，改造了成矿前构造。在岩体中见片麻岩残留体，在岩体边缘局部有角闪混染片麻岩和角闪石岩枝脉穿切片麻岩现象。

成矿后构造主要表现为较少的压性断裂及张性裂隙。压性断裂规模很小，岩体中局部见糜棱岩化；张性裂隙多被后期的闪长玢岩脉所充填，对矿体破坏作用较小。

2.3岩浆岩

超基性岩体呈厚大岩墙状，由辉石岩、纯橄岩、角闪石岩及三者之间的过渡岩石组成，被中生代地层所覆盖掩埋，通常称为张营子掩埋超基性岩体，其基本特征如下：

2.3.1超基性岩体形态、产状及空间分布

张营子超基性岩体受红石砬～大庙～娘娘庙深断裂次级构造控制，沿深断裂南侧侵入于晚太古代变质岩中，受压扭性构造控制，岩体走向近东西，倾向北，中上部倾角70°～85°，下部产状逐渐趋缓为60°，呈岩墙状产出。通过钻孔施工，现控制岩体长1Km，宽约300m。根据地磁异常形态和规模推测岩体西起小蛤蟆沟，东至山西营村西，长2Km±，宽400m±。4线一带为岩体中心膨大部位，由4线向东西两侧逐渐收窄。

2.3.2超基性岩体岩相划分

张营子超基性岩体分异作用较好，形成不同的岩相、岩石类型，从中段平面图和横、纵剖面图上看，岩体由三个岩相组成即橄榄岩相、辉石岩相和角闪石岩相。岩体主体部位由辉石岩、橄榄辉石岩及角闪辉石岩组成，统称为辉石岩相；在岩浆结晶过程中，首先结晶的橄榄石聚集在一起，形成异离体，呈透镜状分布于辉石岩相的上部，由中细粒辉橄岩和纯橄岩组成，称为橄榄岩相；而在辉石岩相的四周，尤其是其底板被晚期的角闪石岩呈镶边状包围，构成角闪石岩相，另见有少量角闪石岩呈脉状沿片麻岩裂隙侵入。超基性岩体的直接围岩为角闪斜长片麻岩或绢云斜长片麻岩，接触界线较清晰，混杂和蚀变现象微弱。

2.3.3岩石化学特征

按镁铁比值不同可将超基性岩划分为3类，即镁铁比值>6.5者称镁质超基性岩，将镁铁比值介于2～6.5者称铁质超基性岩，将镁铁比值介于0.5～2者称为富铁质超基性岩。张营子超基性岩体各岩性的镁铁比值为1.73～3.98，与高寺台超基性岩体比对Mg/Fe比值低1～2%，由此可知，张营子超基性岩体为铁质～富铁质超基性岩（据吴利仁）。

由图2可知，所有向量均落在两个面内，且碱性面内的向量都以一定角度向右倾斜，说明本岩体为含有较高CaO成分的正常超基性岩。

所有向量从上而下逐渐靠近铁镁轴，并且向量产状变陡，说明张营子岩体具一定含量暗色矿物，并向下逐渐增多，铁镁含量亦增高，钙质含量降低，基性程度越来越高。

碱性面内的向量都向右倾斜，且倾斜角度较大，说明本区的岩石化学成分富钙镁而贫钾钠。

与高寺台岩体对比，本区各岩性略偏上，说明本岩体MgO含量较低，基性程度略差；各向量长度短且产状陡，说明铁质含量较高。因此，总体上看张营子岩体比高寺台岩体基性程度略低，但更富含铁质，这正是本区形成较大规模钒钛磁铁矿的原因。3矿体地质特征

3.1矿体特征

张营子钒钛磁铁矿体赋存在被中生代地层掩埋的超基性岩体中，经连接对比，由上而下划分出三个矿体（群），其中②矿体群为主矿体，其工业品位矿体占全区工业总资源量77.1%，①矿体群为次要矿体，③矿体群只是低品位矿体。矿体群在空间上呈带状，以多层似层状产出。矿体由工业品位和低品位矿体组成，工业矿体往往集中在中、下部，形态简单，层数较多，规模较大，所占全区（工业+低品位）资源量比例近三分之一。总体上看，上部矿体产状较陡，下部趋缓，矿体与岩体产状相近。（见图3）

①号矿体（群）为矿区次要矿体，主要赋存在辉石岩和橄榄岩中，矿体以多层似层状产出，单矿体多呈脉状和透镜状，具分枝、复合现象，由工业品位和低品位矿体组成。矿体厚度变化大，形态变化较复杂，品位变化亦不均匀，变化系数102.15%。矿体总体产状：走向85°，倾向北西，倾角65°～72°。

②号矿体（群）为矿区主矿体，主要赋存在辉石岩中。矿体总体上呈一巨厚层状产出，具分枝、复合、膨胀、狭缩现象，由工业品位和低品位矿体组成。其中工业矿体呈多层似层状，个别呈囊状，具分枝复合现象，连续性好。单矿体呈脉状，局部见膨胀分枝，厚度变化较大，矿体厚度变化系数109.17%。总体上看该矿体的厚度在走向和倾向上均变化较大，形态属复杂类型。矿体品位变化系数为112.53%，品位变化曲线呈多峰型，说明矿体品位不均匀。矿体总体产状：走

向85°，倾向北西，倾角55°～60°。

③号矿体（群）为矿区最次要矿体，赋存在角闪石岩中，矿体规模较小，呈脉状。矿体总体产状：走向85°，倾向北西，倾角60°±。

3.2矿石质量

本区矿石按脉石矿物的种类和含量可分为三种类型：即橄榄岩型钒钛磁铁矿石、辉石岩型钒钛磁铁矿石和角闪石岩型钒钛磁铁矿石。三种矿石类型的结构构造相似，结构主要为半自形～它形晶粒状结构；构造以稀疏浸染状为主，少量稠密浸染状构造。

金属矿物以含钒磁铁矿、钛磁铁矿为主，少量钛铁矿，另有少量黄铁矿、黄铜矿；脉石矿物以单斜辉石、橄榄石角闪石为主，另有少量次闪石、绿泥石等矿物，橄榄石多蚀变为蛇纹石，单斜辉石部分次闪石化，之后又绿泥石化，角闪石多次闪石化。

经矿石化学成分对比可看出，三类铁矿石均属于贫碱、低铝、钙镁适中类型，并且按橄榄岩→辉石岩→角闪石岩顺序，SiO2含量升高、MgO含量降低、CaO升高，说明岩矿石基性程度越来越低。

4矿床成因

张营子铁矿床产于超基性岩体中，岩体沿大庙—娘娘庙深断裂侵入于太古代片麻岩中，后被中生代地层所覆盖，形成掩埋岩体。根据区域对比，它与哈叭沁、铁马等岩体特征相似，成岩成矿时代为海西期，角闪石单矿物的40Ar/39Ar为3.8-4.0亿年（据李厚民，2012）。

来源于上地幔的富含铁的钙镁硅铝熔浆在高温、高压条件下向上运移，沿大庙—娘娘庙深断裂的次级构造（压扭性断裂）侵位上升，侵入到张营子一带太古界片麻岩中，富铁熔浆经过流动分异、重力分异和岩浆结晶分异等作用，呈不同期次涌动式侵入，富铁镁的熔浆率先侵入，而后富铁钙熔浆侵入。硅酸盐矿物先结晶，析出熔浆中的Fe2O3和FeO，得到进一步富集，在岩浆晚期结晶成磁铁矿，呈半自形—它形粒状充填在硅酸盐矿物晶体间，形成浸染状铁矿石。初步确定矿床成因类型为岩浆晚期分异型钒钛磁铁矿床。

5找矿标志

受区域深断裂带控制的基性—超基性岩带，它控制了钒钛磁铁矿床、铂矿床和铬铁矿床的产出和分布。因此，沿深断裂产出的基性—超基性岩体是区域找矿标志。

区域上的串珠状航磁异常，一般由超基性岩体和钒钛磁铁矿引起，因此，航磁异常可作为间接找矿标志。

地磁异常当强度大于1000nT时，可作为直接找矿标志，如本区地磁异常为低缓异常，在△Z>1000nT的圈内，常由深部的超基性岩体中钒钛磁铁矿引起，因此，可作为深部找矿的标志。

基性—超基性岩和钒钛磁铁矿的自然露头是找矿的直接标志。

6找矿前景

红石砬—大庙—娘娘庙深断裂是区域控岩、控矿构造，基性—超基性岩体、钒钛磁铁矿床沿该构造呈条带状分布，有的出露于地表，有的被中生代地层所覆盖，形成掩埋岩体（如张营子岩体），张营子掩埋超基性岩体及大型钒钛磁铁矿床的发现，对区域找矿具有重要的指导和借鉴意义。加强基础地质和成矿规律的研究，正确分析引起航磁异常的原因，合理安排地面磁测和深部钻孔验证，指导进一步勘查，有望实现找矿突破。