我國第四紀風化殼型富鐵礦找礦

1、第2期王文煥：我國第四紀風化殼型富鐵礦找礦前景和勘查評價初探7我國第四紀風化殼型富鐵礦找礦前景和勘查評價初探王文煥（廣東省地質(zhì)勘查局，廣州 5本文2005年8月收到，2006年1月改回。0080）文 摘 第四紀形成的鐵礦床中，以含鐵巖石（主要是基性巖巖株狀侵入體）風化殼型鐵礦床最有遠景。當巖石風化程度深，其中的磁鐵礦礦物含量達到工業(yè)品位要求，則形成易采易選的土狀鐵礦石。如風化帶規(guī)模大、磁鐵礦含量高則構(gòu)成具有規(guī)模的風化殼型富鐵礦床，廣東興寧霞嵐礦區(qū)是此類礦床的實例。對風化殼型礦床的勘查應考慮礦床的產(chǎn)出狀態(tài)，對含鐵巖石風化殼型鐵礦應采用測定含礦率的方法來評價其經(jīng)濟價值。關(guān)鍵詞 風化殼型富鐵礦鐵礦第

2、四紀找礦前景勘查評價鐵礦石是發(fā)展現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的礦物原料，鐵礦資源是地質(zhì)找礦勘查工作各方面投入居于前列的主要礦產(chǎn)。中華人民共和國成立之后至今的50多年來，鐵礦的找礦勘查取得顯著的成果，已查明鐵礦石資源儲量500多億噸（平均含鐵品位33%），與世界其他鐵礦資源豐富的國家數(shù)量相比，可列第5位 。所查明的500多億鐵礦資源儲量中，占總量97%的鐵礦石為貧礦，品位大于50%的僅占3%；約有占總量2/3的資源儲量限于內(nèi)部及外部的不利條件，目前尚難利用。這是我國鐵礦資源客觀情況的嚴峻事實。我國是當前世界上鋼鐵生產(chǎn)數(shù)量大國，1995年鋼鐵產(chǎn)量9 500萬t，居于世界鋼鐵產(chǎn)量大國的前列。鋼鐵生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展，20

3、05年我國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能4.7億t，加上在建、擬建的總產(chǎn)能超過6億t。2005年鋼鐵產(chǎn)量將達3.4億t至3.5億t2，已是世界上鋼鐵工業(yè)產(chǎn)能和產(chǎn)量最大的國家。國內(nèi)鐵礦資源的現(xiàn)狀和鐵礦礦山開采量不能滿足巨量的鐵礦石需求，勢必要從國外購進。目前，我國是世界上最大的鐵礦石消費國和進口國，2005年110月，我國從巴西、澳大利亞等國進口富鐵礦石2.2億t，耗費外匯148.5億美元（礦石平均到岸價67.14美元/噸），預計到年底全年需進口富鐵礦石2.64億t3，到時進口總金額將達180億美元。鋼鐵工業(yè)的巨大產(chǎn)能、產(chǎn)量與當前國內(nèi)可采鐵礦資源和鐵礦石開采量等的不足，兩者不相適應，受制于他國，矛盾突出。所形成的

4、反差及造成對國外進口鐵礦石的依賴性，必然給我國鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和整個國民經(jīng)濟帶來負面影響。作為老地質(zhì)礦產(chǎn)工作者，筆者認為，在我國國民經(jīng)濟及鋼鐵工業(yè)迅猛發(fā)展的良好形勢下，鐵礦石供需盡可能以國內(nèi)為主。在總結(jié)和肯定以往鐵礦找礦勘查工作成果和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，尋求鐵礦的工作方法、找礦途徑，礦床類型新的認識和新的研究思路，加快找礦勘查速度以獲得鐵礦資源儲量的快速增長。筆者對第四紀風化殼類型鐵礦的成礦地質(zhì)特征做了多年的探索、調(diào)查，認為對第四紀風化殼類型鐵礦應給予足夠的重視和認識、慎重評價其經(jīng)濟價值，加大對此類鐵礦找礦勘查工作的力度和深度，以期獲得更多的鐵礦資源儲量。1 我國鐵礦的分類概況現(xiàn)行鐵礦有多種分類

5、，鐵礦地質(zhì)勘探規(guī)范（試行）分為7種成因類型（類型組）4，其中第7類的“其他重要（類型）鐵礦床”指對主要成礦因素、成礦時期有不同認識的礦床暫時歸類，實例為海南石碌、內(nèi)蒙白云鄂博兩處鐵礦資源儲量規(guī)模屬大型、經(jīng)濟價值很高的知名礦床。中國礦床發(fā)現(xiàn)史·綜合卷參照鐵礦規(guī)范的分類，將我國鐵礦類型簡明的歸納成7類1：沉積變質(zhì)型（海南石碌鐵礦歸入此類）、晚期基性巖漿型、沉積型、矽卡巖型、火山巖型、殘積型（即風化殼型）。這7類中除殘積型的廣東曲江大寶山鐵礦儲量接近大型規(guī)模外，其他均為小型規(guī)模，其他沉積變質(zhì)型等6種類型礦床都有多處大型礦床。鐵礦的資源儲量以沉積變質(zhì)型最多，其次為晚期基性巖漿型、沉積型等。鐵

6、礦石開采量也以沉積變質(zhì)型最多（約占開采總量的50%），依次是矽卡巖型、晚期基性巖漿型，三者共占80%。富鐵礦多產(chǎn)在矽卡巖型、巖漿熱液型和部分沉積型的鐵礦床中。風化殼型在我國鐵礦總的資源儲量、開采量中所占的份額都很低。2 對風化殼型富鐵礦床的認識（1）風化殼型礦床按地質(zhì)辭典的定義5，“指某些巖石在地表受長期的化學風化和物理風化作用后，有用物質(zhì)聚集而形成的礦床”，“又稱殘留礦床或殘余礦床”。鐵礦地質(zhì)勘探規(guī)范中所列第6類型組的風化淋濾型鐵礦床也說明“本類型礦床由各類原生鐵礦、硫化物礦床以及其他含鐵巖石經(jīng)風化淋濾富集而成，也稱風化殼礦床”4，它包括了由菱鐵礦、金屬硫化物、含鐵硫化物矽卡巖等形成的褐鐵礦

7、和玄武巖風化淋濾鐵礦，以“鐵帽”分布為特征。中國礦床發(fā)現(xiàn)史·綜合卷中對應類型稱“殘積型鐵礦”，指“該類型礦床包括貧鐵礦或硫化物礦石經(jīng)風化淋濾、殘坡積形成的鐵礦或氧化鐵帽等，鐵礦物主要是褐鐵礦，礦床資源儲量規(guī)模為中、小型?！?1筆者經(jīng)過多年的研究和調(diào)查，參閱了多份省外的鐵礦床地質(zhì)資料，認為對第四紀風化殼型礦床找礦前景的注意力應從“鐵帽”轉(zhuǎn)而指向：含鐵質(zhì)較高或含磁鐵礦礦物量較多的巖石（包括基性巖體、矽卡巖、含鐵砂巖和大型鐵礦床的近礦圍巖、蝕變巖等）經(jīng)長期機械風化、化學風化后，含鐵巖石處于松散狀態(tài)，其中化學性質(zhì)相對穩(wěn)定的磁鐵礦礦物含量相應富集、易采易選，如能達到工業(yè)品位要求則在原地形成了風

8、化殼型鐵礦床，含鐵巖石風化殼具有規(guī)模，它可以形成大型、特大型資源儲量鐵礦床。此外，還應注意原生鐵礦床機械風化后的殘坡積堆積礦床或經(jīng)短距離搬運淺埋于地表之下第四紀機械沉積鐵礦床。第四紀風化作用使得鐵礦物富集達到鐵礦工業(yè)要求，風化殼具有較大的厚度、面積，則形成具規(guī)模的風化殼礦床而鐵礦物則基本仍是原生的鐵礦物，如磁鐵礦、赤鐵礦等。其他的，如硫化礦床氧化帶、風化淋濾礦床等風化殼礦床，一般規(guī)模較小，鐵礦物基本是褐鐵礦。下面所述的廣東興寧霞嵐輝綠輝長巖體內(nèi)，風化后的釩鈦磁鐵礦礦物含量達到500600 kg/m3，風化殼的厚度大并呈面積性分布，構(gòu)成了具規(guī)模的風化殼富鐵礦床。內(nèi)蒙白云鄂博、海南石碌、湖北大冶等

9、大型、特大型鐵礦床，長期出露地表，其殘坡積礦石也可形成具有規(guī)模的堆積鐵礦床。（2）風化殼型鐵礦勘查工作方法，對一些松散的（如殘積、坡積礦體）或以鐵的礦物量來定其品位的（如興寧霞嵐含鐵巖石風化類型）則可用砂礦的工作方法采樣、分析，以含礦率確定其工業(yè)價值。風化殼型鐵礦床的礦石工業(yè)品位，可以考慮采用礦產(chǎn)工業(yè)要求參考手冊（1972年版）所載的指標，江西某鐵帽型鐵礦床：邊界品位大于等于25%、工業(yè)品位（指單工程）TFe30%，塊段平均品位大于等于40%者為富礦；廣西某堆積褐鐵礦床：富礦段的TFe45%、含礦率大于400 kg/m3，一般礦的TFe40%、含礦率大于200 kg/m36，以此指標來圈定礦體

10、。興寧霞嵐輝長輝綠巖體根據(jù)人工重砂和可選性試驗樣中的釩鈦磁鐵礦的重量推算，含礦率為500600 kg/m3，已屬富礦。可能是對第四紀風化殼型鐵礦重視程度不夠或此類礦床的實例較少，1986年的礦產(chǎn)工業(yè)要求參考手冊（修訂版）上僅列出江西永平鐵帽型鐵礦的邊界品位TFe25%，工業(yè)品位（指單工程）TFe30%7。如以褐鐵礦石密度按2計算，TFe25%亦相當于含礦率500 kg/m3。（3）對我國第四紀風化殼型鐵礦的經(jīng)濟價值和資源潛力有不同認識，鐵礦地質(zhì)勘探規(guī)范在所列的第6類風化淋濾型鐵礦：“前寒武紀的硅鐵建造的風化殼鐵礦已成為國外富鐵礦的主要來源，但在我國未見此類具有工業(yè)意義的礦床”4。涂光熾先生認為

11、“在南方熱帶、亞熱帶地區(qū)，從第三紀以來地殼波動的幅度較大，難以形成一個發(fā)育完善又完好的風化殼，不利于這種類型礦床的形成（指鐵礦和錳礦等）” 涂光熾. 在全國超大型礦床尋找及理論研討會上的講話. 記錄件，1989。這些認識和理論有待實踐來證實。3 第四紀風化殼型鐵礦區(qū)（帶）實例3.1含鐵巖石風化殼型鐵礦（1）廣東興寧霞嵐釩鈦磁鐵礦區(qū)（帶）在興寧市區(qū)北西方向的霞嵐及其往南東方向的五華縣長安一帶的NWSE向斷裂帶中，有多個航磁測量磁力異常，經(jīng)地面檢查發(fā)現(xiàn)有多個燕山期侵入的巖株狀基性侵入體。這些輝綠輝長巖小巖體內(nèi)含磁鐵礦量較高，1975年經(jīng)過廣東省地質(zhì)局723地質(zhì)大隊詳查后 廣東省地質(zhì)局723地質(zhì)大隊

12、. 廣東興寧羅崗釩鈦磁鐵礦區(qū)詳細地質(zhì)普查報告. 1975，按照一般原生礦工業(yè)要求圈定鐵礦體。鐵礦體產(chǎn)于巖體的上部，有兩類不同產(chǎn)狀的礦石，一類產(chǎn)在巖體內(nèi)的“原生”礦石，平均TFe17.34%、TiO24.39%、V2O50.18%；另一類為巖體地表及淺部的風化松軟土狀風化殼礦石，平均TFe26.35%、TiO26.6%、V2O50.27%。有用鐵礦物均為原生的釩鈦磁鐵礦，干擾的鐵礦物為巖體中造巖礦物氧化的褐鐵礦。詳查結(jié)果計算貧鐵礦石儲量1 000多萬噸，估算尚難利用（表外）鐵礦石2.2億t，還有伴生的鈦和釩。由于礦石品位偏貧，儲量又不大，勘查結(jié)束后的30年來一直沒有開發(fā)利用。在詳細參閱區(qū)域和礦區(qū)

13、的各種地質(zhì)資料和實地調(diào)查后，筆者認為：釩鈦磁鐵礦礦物粒徑一般為0.12 mm，大于0.3 mm的占93%，風化帶礦石可選性試驗時，用原礦直接弱磁選、原礦磨礦后弱磁選和原礦弱磁選后粗精礦磨礦再磁選等3種方法試驗，都能得到全鐵品位大于55%的鐵精礦，鐵和釩的回收率較高，說明礦區(qū)的釩鈦磁鐵礦是可以被利用的；巖體（鐵礦體）位于地形較高的山岳地帶，風化帶礦體為紅色含泥量很高的土狀礦石，只需水洗沖選，脫泥量效果明顯而金屬量損失不大；對此類風化殼型礦床的勘查不宜采用一般原生礦的工作方法，據(jù)礦區(qū)選礦樣和14個人工重砂樣的釩鈦磁鐵礦礦物量推算，含礦率達到500600 kg/m3，故應采用獲得鐵礦物量的含礦率測定

14、方法來評價；據(jù)勘查鉆孔和淺井所了解的風化殼礦體厚（深）度，達到12.865.6 m，平均28.2 m。因霞嵐輝綠輝長巖體含鐵鎂造巖礦物相對較多易于風化，在礦區(qū)4 km2范圍內(nèi)所形成的面積性風化帶具有較大的厚（深）度，足以形成規(guī)模型風化殼型富鐵礦床；除霞嵐之外，尚有興寧的澄清、永和，五華的長安等含礦基性巖體，這些巖體的地表風化很深，有可能賦存著風化殼型鐵礦床，甚至大型規(guī)模的釩鈦磁鐵礦風化殼型礦床，與霞嵐礦區(qū)組成地區(qū)性的風化殼型釩鈦磁鐵礦礦田。筆者于1996年11月向廣東省地礦局陳述并上書建議對霞嵐風化殼型礦床進一步勘查，按風化殼型砂鐵礦床的工業(yè)指標評價，釩鈦磁鐵礦礦石儲量可望達1億t，加上外圍礦

15、區(qū)，遠景儲量可達5億t以上。經(jīng)當時地礦部領(lǐng)導批示，廣東省地礦局于1997年3月提出重新勘查立項申請，19981999年仍由廣東省723地質(zhì)大隊勘查，2000年5月提交普查報告。經(jīng)過重新勘查后，鐵礦石儲量增長多倍（6 740萬t），但仍未采用風化殼砂鐵礦床的工業(yè)指標和含礦率的工作方法來進行勘查，礦床規(guī)模沒有明顯擴大，仍然對此類礦床遠景未能做出確切評價。筆者認為，如采用砂鐵礦的工作方法，風化殼型鐵礦的資源儲量將高出34倍10。（2）粵西陽春地區(qū)風化殼型鐵礦區(qū)（帶）粵西地區(qū)分屬陽江、湛江、茂名等三市的陽春、新興、信宜、廉江、化州、高州、吳川等地有多處鐵礦床、有色金屬礦床，有廣泛分布的、產(chǎn)地不少于百處

16、的金屬礦點、礦化點，可謂點多面廣。尤以陽春境內(nèi)鐵礦、有色金屬礦產(chǎn)地相對集中，如石錄銅礦、茶地多金屬礦、黑石崗硫鐵礦及芒鋨嶺、地豆崗、黑石嶺、錫山巴頂、陂頭面、林灣等鐵礦床。此區(qū)處于吳川四會斷裂帶的南西段，儲礦主巖為下部古生界碳酸鹽巖，其次是寒武系中所夾大理巖、白云巖，具透輝石化、石榴石化等接觸變質(zhì)或熱變質(zhì)礦物（巖），礦床成因類型歸入廣義的“矽卡巖”型。這一帶的層狀“矽卡巖”、侵入巖與碳酸鹽巖的接觸變質(zhì)矽卡巖、“矽卡巖”型鐵銅礦和硫化礦床氧化帶的褐鐵礦等僅陽春境內(nèi)沿東西方向分布就長達30 km以上，風化殼深度一般都有3050 m。如以含礦率200400 kg/m3作為邊界品位，大于400 kg/

17、m3作為工業(yè)礦體，則可構(gòu)成具規(guī)模的風化殼型鐵礦床。與上述“矽卡巖”型金屬礦床有成因聯(lián)系的燕山期偏中性的巖株狀侵入體中，磁鐵礦的含釩較高，化學分析數(shù)值見表18。這些偏中性的侵入巖中，磁鐵礦V2O5含量可達0.60%0.70%，其地球化學信息顯示，巖體與下部古生界、寒武紀碳酸鹽巖產(chǎn)生接觸變質(zhì)交代等的成礦作用，構(gòu)成了粵西地區(qū)鐵（釩）礦床和含釩的有色金屬的礦床（帶），并在不同的構(gòu)造條件下形成了不同類型、不同產(chǎn)狀的金屬礦體，組成類似于寧蕪地區(qū)的“玢巖式鐵（釩）礦床”的成礦組合。 表1 陽春地區(qū)侵入巖中磁鐵礦分析含量 %巖體名稱V2O5Fe2O3FeOTiO2馬山二長花崗巖0.7665.8929.362.

18、05南湖云輝巖0.6862.9627.913.60石錄花崗閃長玢巖*0.6169.7028.760.23黑石崗花崗內(nèi)長巖0.3668.1930.860.70屋背嶺二長花崗巖0.7068.1027.900.76崗尾二長花崗巖0.5070.1427.350.24*據(jù)王聯(lián)魁，覃慕陶，劉師先. 吳川四會斷裂帶銅全礦控礦條件和成礦預測. 20013.2 現(xiàn)有大型鐵礦區(qū)（帶）內(nèi)的殘坡積鐵礦從國內(nèi)現(xiàn)有已知鐵礦資源儲量達到大型或特大型、且早已建成規(guī)模開采礦山的礦床中，選擇內(nèi)蒙古白云鄂博、海南石碌、湖北大冶等3處進行地質(zhì)礦產(chǎn)資料分析。這些礦床的主礦體或礦體群沿走向和沿傾斜方向，宏觀上原來完整狀態(tài)可能都呈巨大的透

19、鏡體狀，因長期遭受強烈剝蝕現(xiàn)在出露地表（僅湖北大冶礦床的6個主礦體中的尖林山為隱伏礦），目前所見的礦體最厚大部分在地表，可能是原巨大透鏡體所保留的一半，另一半已被剝蝕。已剝蝕的鐵礦必然有一部分保留而呈殘坡積物存在，其數(shù)量也會達到一定規(guī)模，以往可能被忽視了，筆者在此提出自己的分析和認識。（1）內(nèi)蒙白云鄂博鐵礦區(qū)（帶）白云鄂博鐵礦區(qū)（帶）位于內(nèi)蒙包頭市以北150 km處、鄂爾多斯草原邊部，為含鈮和稀土礦的特大型儲量規(guī)模的鐵礦床。礦區(qū)早經(jīng)開發(fā)利用，現(xiàn)已建成年產(chǎn)鐵礦石約1 000萬t的大型礦山，是包頭鋼鐵公司礦山基地。鐵礦床產(chǎn)在中元古界都拉哈拉組的白云巖、板巖之間，礦區(qū)（帶）呈東西方向延展，長16 k

20、m，寬3 km，面積48 km2，其中斷續(xù)分布著幾十個鐵礦體（床）。礦體呈似層狀與地層產(chǎn)狀一致，傾角一般4060°。有巨大的主礦體5個：主礦、東礦、西礦、東介勒格勒、都拉哈拉等，主礦體長1 250 m，厚度400 m，沿傾斜延深600700 m，最大延深970 m。白云鄂博鐵礦床外圍有可能是蘊藏著第四紀風化殼型殘坡積大型鐵礦床的地帶。整個礦區(qū)（帶）內(nèi)隱伏礦體比較少，巨厚的鐵礦上端大部分已出露地表，而地表部分往往又是其最厚大處，沿傾斜方向往深處多呈自然尖滅趨勢，從地表到尖滅點的長（深）度可到970 m，如此強度的風化剝蝕作用說明至少有50%的礦石已以物理（機械）或化學風化作用脫離原生礦

21、體有可能形成殘坡積鐵礦床。以內(nèi)蒙古所處地形平坦的地理位置，殘坡積礦石再經(jīng)搬運遷移，就近沉積于第四系中是有可能的。李毓英先生也認為，經(jīng)過物理風化和崩解的礦石，“鄰近礦體的部分，礦石多富集成層，厚度較大，形成具有經(jīng)濟價值的次生堆積礦層”9。筆者認為，白云鄂博礦區(qū)（帶）內(nèi)及外圍廣闊的草原之下的第四系風化殼型鐵礦具有良好的找礦前景。此外，礦區(qū)的鐵礦化層的厚度相當大，現(xiàn)在所圈定的鐵礦體系按原生鐵礦的工業(yè)品位要求確定的，實際上“多數(shù)情況下礦體的分隔，系由于礦石的貧化造成的”9。如能論證經(jīng)濟效益，進行可行性評價，適當調(diào)整礦石工業(yè)品位要求，則原生礦的資源儲量還會擴大很多。（2）海南石碌鐵礦區(qū)（帶）石碌鐵礦區(qū)（

22、帶）位于海南省西部的昌江縣，是產(chǎn)高品位富鐵礦石頗負盛名的特大型資源儲量的富鐵礦床。1957年起建立開采礦山，以后逐年擴建，現(xiàn)已建成年產(chǎn)460萬t的露天開采鐵礦石礦山，是我國富鐵礦石的供給基地。礦區(qū)處在海拔500 m以上高山地區(qū)，面積16 km2。礦床產(chǎn)在含鐵透輝石矽卡巖、透閃石矽卡巖中，共有鐵礦體36個、坡積礦體7個，最大的北一礦體地表出露長度1 154 m，最寬326 m，最大垂直厚度430 m，平均含鐵64.14%。鐵礦經(jīng)受強烈的風化剝蝕作用，大部出露地表，有分布范圍很大的殘坡積富鐵礦石。曾對離開采區(qū)最近的北一和南礦體兩處較集中且易采的坡積鐵礦勘查，僅此就獲得鐵礦石凈儲量1 061萬t，這

23、也是中國礦床發(fā)現(xiàn)史·綜合卷中所列出的全國大型或重要的40處鐵礦區(qū)中唯一對坡積鐵礦進行勘查并被全國儲委審查批準鐵礦資源儲量的礦床1。石碌礦區(qū)（帶）的鐵礦分布面積廣，鐵礦大部出露地表，殘坡積鐵礦石呈面積型散布且多為富鐵礦石，現(xiàn)計算的1 000多萬噸富鐵礦石儲量也只是殘坡積鐵礦石的一小部分，因殘坡積礦體是按原生礦的工業(yè)指標確定的，實際殘坡積鐵礦的資源儲量要比此數(shù)大得多。（3）湖北大冶鐵礦區(qū)（帶）大冶鐵礦區(qū)（帶）位于湖北省東南部的黃石市，是具有1 700年開采歷史的鐵礦礦山，1951年起對礦山重建，1952年開始對礦區(qū)進行系統(tǒng)勘查，屬大型儲量規(guī)模的礦床?，F(xiàn)已建成年產(chǎn)500萬t鐵礦石的開采礦山，是武漢鋼鐵公司的重要礦石基地1。鐵礦床產(chǎn)在燕山早期花崗閃長巖和石英閃長巖等侵入巖與早三疊世大冶群碳酸鹽巖接觸帶上的鈣鎂質(zhì)矽卡巖內(nèi)。鐵礦區(qū)（帶）呈東西方向延伸，長5 km，寬0.5 km，分布面積2.5 km2。共有6個主礦體，自西向東名稱分別是：鐵門坎、龍洞、尖林山、象鼻山、獅子山、尖山等，尖林山礦體處于成礦后斷層的下盤而成隱伏礦體外，其余礦體都直接出露地表。鐵礦體長480920 m，厚20150 m，平均含鐵52.13%1。鐵礦體中除尖林山外，都出露地表高處，礦體的厚大部分都在地表，沿傾斜往下呈尖滅趨勢