宁夏中南部铁矿地质特征及成矿规律探讨

仲佳鑫，李欢，孙雨，张锐

(1．宁夏国土资源调查监测院，宁夏银川750004;2．宁夏遥感测绘勘查院，宁夏银川750021; 3．核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室，北京100029; 4．成都理工大学地球科学学院，四川成都610059)

宁夏中南部铁矿地质特征及成矿规律探讨

仲佳鑫1，李欢2，孙雨3，张锐4

(1．宁夏国土资源调查监测院，宁夏银川750004;2．宁夏遥感测绘勘查院，宁夏银川750021; 3．核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室，北京100029; 4．成都理工大学地球科学学院，四川成都610059)

宁夏中南部主要包括中卫市和固原市，该区属香山－卫宁北山－固原铜、金、铁、铅锌多金属成矿带，也是宁夏重要的金属矿产矿集区。研究区大地构造位于北祁连褶皱系走廊过渡带东段。铁矿床类型主要有中低温热液充填交代型和地表浅部氧化淋滤型;含矿层位主要为下石炭统前黑山组、臭牛沟组以及上石炭统土坡组，其沉积建造主要为粉砂岩－泥岩建造、石英砂岩建造、碳酸盐岩建造;矿体主要沿断裂分布，呈脉状、透镜状和似层状;具有原生矿石和氧化矿石两种矿石类型。成矿物质主要来源于地层;褶皱和断裂构造为成矿流体提供了有利的运移通道和淀积空间，从而对矿体的空间展布起到了控制作用;岩浆热液和围岩蚀变对成矿物质的聚集以及重新分配、改造起到了重要的作用。

铁矿床地质特征成矿规律宁夏中南部

Zhong Jia－xin，Li Huan，Sun Yu，Zhang Rui．Geological characteristics and mineralization regularities of iron deposits in central－southern Ningxia［J］．Geology and Exploration，2012，48(5):0922－0931．

1 引言

宁夏中南部地区行政区划包括宁夏中卫市和固原市，西南与甘肃相临，北与内蒙古阿拉善左旗接壤，总体呈向西南开口的三角形，东西长约106 km，南北宽约80 km，总面积约8480 km2。该区属香山－卫宁北山－固原铜、金、铁、铅锌多金属成矿带，也是宁夏重要的金属矿产矿集区。通过近几年对研究区的找矿与勘查工作发现，研究区铁矿含矿层位多，且分布范围广，铁矿床分布、矿床类型与构造单元、含铁建造、构造等具有非常密切的关系。前人工作主要集中在区域地质调查、构造演化、矿产勘查等方面(李天斌，1999;王振藩等，1998;徐黎明等，2006;吕昌国等，2009)，本文对宁南地区典型铁矿床的分布情况与地质特征进行研究，探讨研究区内铁矿床成矿规律，为研究区寻找铁矿床提供理论依据。

2 区域地质概况

研究区大地构造位置属塔里木－华北板块之华北陆块的阿拉善地块南缘，鄂尔多斯地块西缘和祁连－秦岭活动带(北带)的北祁连褶皱带东段北缘复合部位，发育古生代贺兰“冷裂谷”(图1)(吕昌国等，2009)。研究区综合地层区划属华北地层大区，秦祁昆地层区祁连－北秦岭地层分区，古生代、新生代地层均有分布。奥陶系香山群海相复理石、碳酸盐岩建造在本区分布广泛(李天斌等，2005;徐黎明等，2006;李红宇等，2009;徐广平等，2011);此外，出露的地层还有泥盆系老君山组陆相红色碎屑岩沉积，具磨拉石建造特点;石炭系前黑山组、臭牛沟组浅海相碎屑岩、碳酸盐岩沉积，土坡组、太原组海陆交互相含煤碎屑岩沉积，二叠系河流相碎屑岩和泥质岩沉积建造、三叠系和白垩系红色碎屑岩沉积建造以及新近系和第四系。区域性大断裂主要有牛首山东麓－罗山东麓－小关山东麓断裂、烟筒山－窑山东北麓断裂、中卫－同心断裂等(李天斌，1999;李天斌等，2005)。

图1 宁夏中南部地区早古生代区域构造略图(据吕昌国等，2009略修改)Fig．1 Sketch map showing early Paleozoic tectonics of central－southern Ningxia(after Lv et al．，2009)

3 铁矿床类型及分布特征

宁南地区铁矿床主要集中在卫宁北山和香山地区，截止目前共发现有矿床(点)37个(徐广平等，2011)，但规模小，多属矿点、矿化点，仅个别达到小型工业矿床(表1，图2)。

3．1 卫宁前陆盆地与卫宁北山褶冲带构造区铁矿床

该区主要由古生界构成，发育有近东西向、南北向和北北西向三组断裂和节理。沿近东西向线形褶皱和同向断裂，金属热液成矿较明显，发现多处铁、铜矿化。照壁山、新照璧山铁矿化带，正是受该组构造控制。在铜铁沟还发育有一条多期活动的南北向断裂，延伸大于10 km，该断裂北段多处出现华力西期中酸性侵入岩，铜铁沟2处铁矿点即位于该南北向断裂带的隆断山体附近。根据成矿地质背景、矿物组合、围岩蚀变等特征分析，本区铁矿床成因类型属于中低温热液充填交代型。

3．2 香山－天景山冲断席构造区铁矿床

该区由香山、天景山、米钵山等断块隆起构成，前缘的主滑断裂为香山北麓大断裂。北西向和近东西向次级断裂和褶皱发育，多以弯滑褶皱为主。褶皱发生后，产生层间滑动，发育构造破碎带。本区石盖沟铁矿和顾家岘铁矿正是受该类构造控制。根据成矿地质背景、矿物组合、围岩蚀变等特征分析，本区铁矿床成因类型属于地表浅部氧化淋滤成因。

4 典型矿床地质特征

4．1 照壁山铁矿

照壁山铁矿床位于卫宁北山地区东西向构造带的北带，即卫宁北山复向斜内。东西向构造是区内的主体构造，控制了古生代地层及山体展布。矿区出露的地层有:上泥盆统老君山组(D3l)、下石炭统前黑山组(C1q)、臭牛沟组(C1c)、上石炭统土坡组(C2t)/羊虎沟组(C2y)以及第四系全新统(Q4)。

4．1．1 矿体规模、形态及产状

铁矿体主要赋存于下石炭统臭牛沟组上段和上石炭统土坡组下段钙质粉砂岩、中－细粒石英砂岩中，沿F1、F2东西向断裂破碎带及裂隙分布，呈脉状、透镜状和似层状。在矿区地表已发现矿体共有33个，地下盲矿体11个。矿体一般长20～50 m，厚1～2 m;最大长160 m，向下延伸约20～30 m。走向为NWW，陡倾斜，倾向以北为主(图3)。

4．1．2 矿石类型、结构构造

根据矿石的自然类型可将照壁山铁矿分为原生矿石和氧化矿石。原生矿石一般分布在地下100 m以下。

(1)氧化矿石主要有:①充填式褐铁矿，褐铁矿沿围岩微裂隙充填生长，后期淋滤空洞发育，格子状褐铁矿残留下来(图4a);②交代式褐铁矿，大多沿围岩层理发育，矿石呈褐色，具蜂窝状，多孔状构造。沿淋蚀空洞及裂隙有重结晶放射状水赤铁矿集合体充填(图4b，c);土状及粉末状褐铁矿，矿石呈褐色，土状，常与交代式褐铁矿伴生。有时见有土状变胶状褐铁矿被晚期碳酸盐脉(胶带环状)穿切(图4d);多孔－块状水赤铁矿，水赤铁矿呈多孔－块状，具粗粒结构，块状构造(图4e);土状水赤铁矿，具松散构造，土状水赤铁矿集合体分布在碎屑岩胶结物及裂隙分布(图4f)。

图2 宁南地区铁矿床(点)分布图①Fig．2 Distribution of iron deposits in southern Ningxia①

(2)原生矿石主要有脉型块状菱铁矿和细脉状、浸染状菱铁矿。脉型块状菱铁矿呈灰白色、肉黄色，粗粒结构，脉石矿物有石英、方解石、重晶石等;细脉状、浸染状菱铁矿呈浸染状或与石英组成细脉状，分布于黑色泥质页岩中。变胶状构造、蜂窝状构造、土状构造、团块状构造;矿石结构主要有胶状结构、变余砂质结构、放射状、晶簇状结构、球状结构等。矿石矿物主要有褐铁矿、赤铁矿、黄铁矿、水赤铁矿、毒砂、针铁矿，其次为黝铜矿、白铁矿、黄铜矿、方铅矿、黄钾铁矾等;非金属矿物主要有石英、白云母、绢云母、方解石、白云石等。

矿石构造主要有脉状、网脉状构造、胶状、变胶状构造、蜂窝状构造、土状构造、团块状构造。

脉状、网脉状构造－含矿热液沿围岩或早期形成的矿体裂隙充填并交代围岩或早期形成的矿体，构成各种脉状、网脉状构造(图4a)。

胶状、变胶状构造－褐铁矿或水赤铁矿常构成平行弯曲外形甚至同心圆状，形成胶状构造(图4b)。

蜂窝状构造－褐铁矿、水赤铁矿呈蜂窝状分布于脉石矿物中。常呈褐色，可能与硫化物氧化淋滤有关(图4c)。

表1 宁夏中南部地区主要铁矿床地质特征表Table1 Geological features of main iron deposits in central－southern Ningxia

图3 a－照壁山铁矿床矿区地质简图，b－第Ⅷ勘探线(I－I’)剖面图②Fig．3 a－Simplified geological map of the Zhaobishan iron deposit;b－Geological profile along prospecting line No．9(I－I’)②

图4 照壁山铁矿床光片显微照片Fig．4 Microphotos showing the ores from the Zhaobishan iron deposit

土状构造－矿石经风化作用，形成的次生矿物(如水赤铁矿、褐铁矿)呈土状集合体分布在碎屑岩胶结物中(图4d)。

团块状构造－水赤铁矿呈团块状分布于脉石矿物中。

4．2 顾家岘铁矿

顾家岘铁矿区位于中卫香山北麓黄石旋沟，出露地层主要为中奥陶统香山群狼嘴子组和磨盘井组，是一套遭受轻微区域变质的海相复理石、碳酸盐岩建造，岩性主要为变质砂岩、硅质岩、硅质白云岩夹薄层板岩。局部因铁质富集而发生褐铁矿化、赤铁矿化。铁矿化带主要发育于黄石旋背斜南翼的香山群狼嘴子组黄河井段硅质岩和硅质白云岩中，矿化层厚度不足2 m，走向北西，延伸不稳定，呈透镜体状，矿化明显受层间断裂破碎带控制。可分为南北两个矿化带，共发现铁矿(化)点9处，主要分布于黄石旋沟背斜南北两翼;南矿化带(图5)共圈出7个矿段，即铁1～铁7。其中铁1、铁4、铁5为主矿段，矿化较好，达到工业标准;北矿化带由铁8～铁9组成，矿化较弱。总体上，矿化体的分布、产状及规模大小，主要受香山群狼嘴子组黄河井段硅质白云岩和含铁硅质岩夹层控制，矿层厚度与岩性组合密切相关。矿化带平面上呈膨缩的透镜状展布，向北西矿化体厚度变薄或尖灭，南东厚度相对比较稳定，断续延长约1400 m，单个矿化体一般出露宽度2 m，延长100 m左右。矿化体与地层产状近于一致，产状较为稳定，近直立。矿化体的围岩均为硅质岩和硅质白云岩，局部受构造变形较强(图6a、b)。破碎带中局部地段表现出一定的矿化分带性，由矿化体向围岩依次出现褐黑－褐红色褐铁矿化、土黄色褪色氧化带(宽40 cm±)、褐红色硅质白云岩、褐灰色硅质白云岩。

图5 顾家岘铁矿床南矿化带地质简图Fig．5 Simplified geological map of the southern mineralization belt in the Gujiayan iron deposit

顾家岘铁矿石可分为块状矿石、条带状矿石(图6c、d)、土状矿石、蜂窝状矿石。矿石主要为褐铁矿化和赤铁矿化的硅质岩、含铁硅质白云岩，原岩硅质沉积物以胶体为主，经轻微脱胶后形成隐晶质结构，成岩前又被铁碳酸盐交代，岩石破碎后，发生表生氧化和淋滤作用使铁碳酸盐矿物分解，铁质组分形成褐铁矿和赤铁矿，褐铁矿和赤铁矿大都沿微细裂隙分布(图6e)，在硅质岩中还有微小的针状、叶片状赤铁矿出现(图6 f)，个别样品中见到黄铁矿褐铁矿化，显示了硅质岩可能提供了铁矿化物质。

5 宁夏中南部地区铁矿床成矿规律

5．1 地层与铁矿形成的关系

图6 顾家岘铁矿床野外露头及显微照片Fig．6 Photos showing outcrops and microphots of the Gujiayan iron deposit

中奥陶统香山群狼嘴子组黄河井段含铁硅质岩建造，是控制香山顾家岘铁矿形成和定位的最主要围岩，它在铁质来源和岩石挤压扩张定位中具有良好的化学和物理条件。与铁矿化有关的硅质岩、硅质白云岩与东部普通硅质岩丰度值相比，除Pb元素和TFe2O3含量增高(与局部铁矿化有关)，其它元素一般较低，除铁外，并无形成其它元素富集的地球化学背景基础。

照壁山铁矿体主要赋存于下石炭统臭牛沟组碎屑岩中，次之为上石炭统土坡组碎屑岩。在卫宁北山地区，石炭系地层分布区以Fe、Cu为主的成矿元素形成了明显的高背景区和异常，且有较大的变化系数，说明该区石炭系地层为成矿提供了物质来源。

5．2 构造与铁矿形成的关系

卫宁北山地区以东西向断裂和褶皱为主，控制了整个地区的构造格局和演化。岩层褶皱形成一系列向斜、背斜及弧形构造。照壁山、新照壁山的弧形构造都非常发育，二者组成一个构造系统，其形态与山字形构造相似，正面弧位于照壁山最东部，向北东凸出，两翼向北东及北西延长，至新照璧山岩层急剧扭折，走向由北东转向北西形成发射弧，弧顶凸向南，随着褶皱变动的发生沿塑性(泥质页岩)及脆性(石英砂岩)接触边缘发生顺层滑动及破碎带，在脆性岩石中节理非常发育。照壁山铁矿床位于弧形构造体系的东部，岩层在此地段收敛后而向西撒开，总的倾向为南西，属较大型褶皱的一个翼部，在北部为次一级褶曲，形成一系列小型背斜及向斜，铁矿脉在此复杂的构造地段，沿次一级小背斜的翼部分布。由东西向次级断裂、裂隙组成的构造扩容带为成矿流体提供了有利的运移通道和淀积空间。

香山地区天景山－香山长香复背斜，构成了香山地区控矿构造的总体轮廓。石盖沟和顾家岘铁矿主要产于次级背斜(或短轴背斜)构造倾末端及背斜(或短轴背斜)构造的近轴部或翼部。这些部位恰好是构造应力集中部位，岩层在褶皱发生后，产生层间滑动、裂隙发育、断裂集中，为成矿物质的富集形成有利的空间。石盖沟铁矿和顾家岘铁矿，均产于层间滑动构造破碎带内，受破碎带明显控制。

5．3 沉积环境、岩相古地理与铁矿形成的关系

早奥陶世早期海水由南向北入侵，晚期海侵继续扩大，祁连海与华北海相连，中奥陶世海水逐渐退却。该时期研究区地壳活动性强，沉降幅度较大。本区香山群沉积特征表明其形成于陆缘活动的海盆斜坡带，由陆源碎屑浊积岩和远洋及半远洋沉积组成，具深海－次深海浊积扇相沉积特征，形成环境为陆隆区－弧后盆地，构成走廊弧后盆地。其形成机制显然与区域扩张环境有关。自中奥陶世始，北祁连出现初始裂谷，进而发展为次级扩张洋盆，在扩张应力作用下华北稳定区逐渐抬升，在稳定区与活动带交接部位的走廊地带形成陆缘裂陷斜坡带沉积。

早石炭世海水再次入侵，海水自西向东进入本区，形成一向西开口的海湾盆地，即景泰海盆，南面以陇西古陆、北面以阿拉善古陆、东面以鄂尔多斯古陆为界(阎存凤，2008)。本区前黑山组即形成于该海湾盆地东部滨岸地带，为一海进序列，沉积类型有潮坪沉积、泻湖沉积和障壁岛沉积，以前二者为主。从夹有大型石膏透镜体、发育镁质碳酸盐岩、含稀少且个体微小(特化)的腕足类以及石盐假晶、干裂等沉积特征看应属咸化泻湖沉积。前黑山组为海进早期相对局限的海湾盆地环境。石炭世早期末，景泰海盆略有抬升，海水一度收缩，部分地区遭受剥蚀。早石炭世晚期开始，盆地下降，复又海侵，沉积了臭牛沟组。臭牛沟组也是一个海进序列，下部由潮坪沉积的砂岩(可能包含有河口湾砂体)、泥岩、炭质泥(页)岩等组成，上部为浅海相的灰岩和泥岩沉积。盆地周围仍以陇西古陆、阿拉善古陆和鄂尔多斯古陆为蚀源区，沉积范围比前黑山组略有缩小，总体为相对温暖气候的海湾或浅海环境。

本区含铁建造或含铁层位，多产于海进序列的岩石中。沉积环境主要属于一个相对较封闭的内陆古海湾或古海盆沉积，海洋的大风大浪不易侵袭到这个内陆盆地中来，沉积环境较稳定，有利于铁质沉积，而周围的古陆又有较充分的物质(包括铁质)供给。铁质主要以胶体和细悬浮凝胶的方式进行迁移。因此，构成了成矿物质淀积十分有利的古地理条件。在咸化泻湖相沉积建造的下石炭统各类岩石中，富含硫、钙、硅及古地下水，浊流沉积的香山群硅质岩、碳酸盐建造中含有少量铁质及微细粒黄铁矿，是十分有利的成矿、赋矿围岩。研究区内已发现的铁矿化对这一类围岩(钙质砂岩、粉砂砂岩、石英砂岩、含膏钙质粉矿岩、微晶灰岩、硅质岩及硅质白云岩等)具有一定的选择性。

5．4 岩浆－热液活动与铁矿形成的关系

区域上有闪长玢岩脉出现，根据地球物理资料、遥感解译并结合地质分析，卫宁北山可能有隐伏岩体存在，其与出露地表的闪长玢岩脉很可能为同源、同期形成。早期成矿的中－低温热液作用可能与这些岩浆活动有关。

5．5 围岩蚀变与铁矿形成的关系

卫宁北山地区中－低温热液型铁矿围岩蚀变均较轻微，只是在断层破碎带附近硅化程度显著增高，铁矿体附近的砂岩均明显硅化，同时有黄铁矿化(地表褐铁矿化)、绢云母化、绿泥石化、高岭土化、重晶石化及碳酸盐化，局部见有黄钾铁钒化。

氧化淋滤型铁矿床近矿围岩蚀变较简单，主要为褐铁矿化、硅化和碳酸盐化。具有明显的矿化分带性，由矿体到围岩依次出现褐黑－褐红色褐铁矿化、土黄色褪色氧化带。

6 结论

宁夏中南部地区铁矿床(点)较多，分布范围广;矿床类型主要有中低温热液充填交代型和地表浅部氧化淋滤型;含矿层位主要为中奥陶统香山群狼嘴子组、下石炭统前黑山组、臭牛沟组以及上石炭统土坡组，其沉积建造主要为硅质岩建造、粉砂岩－泥岩建造、石英砂岩建造、碳酸盐岩建造;矿体主要沿着断裂分布，呈脉状、透镜状和似层状;具有原生矿石和氧化矿石两种矿石类型;矿石构造主要有块状、条带状、脉状、网脉状、蜂窝状以及土状构造;矿石结构主要有胶状结构、变余砂质结构、放射状、晶簇状结构、球状结构;矿石矿物主要有菱铁矿、褐铁矿、赤铁矿、黄铁矿、水赤铁矿、毒砂、针铁矿。

地层、构造、岩相、岩浆热液以及围岩蚀变是研究区铁矿床的主要控矿因素;地层为成矿提供了物质来源;构造为成矿流体提供了有利的运移通道和淀积空间，从而对矿体的空间展布起到了控制作用;岩浆热液和围岩蚀变对成矿物质的聚集以及重新分配、改造起到了重要的作用。

［注释］

①宁夏回族自治区地质环境监测总站．2009．宁南弧形构造带演化与找矿前景研究报告［R］．

②宁夏回族自治区地质环境监测总站．2009．宁南弧形构造带演化与找矿前景研究报告［R］．

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Geological Characteristics and Mineralization Regularities of Iron Deposits in Central－Southern Ningxia

ZHONG Jia－xin1，LI Huan2，SUN Yu3，ZHANG Rui4
(1．Ningxia Institute of Survey and Monitoring of Land and Resources，Yinchuan，Ningxia750004; 2．NingXia Institute of Remote Sensing and Mapping Exploration，Yinchuan，Ningxia750021; 3．National Key Laboratory of Remote Sensing Information and Image Analysis Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing100029; 4．College of Earth Science，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan610059)

Central－southern Ningxia includes Zhongwei and Guyuan cities，which is a part of the Xiangshan－Weiningbeishan－Guyuan Cu－Au－Fe－Pb－Zn polymetallic ore belt，and is also an important metal deposit concentration area．It is located in the eastern section of the North Qilian fold belt．The iron ore deposits are dominated by low－middle temperature hydrothermal metasomatic and shallow oxidative leaching ones．The orebodies mainly occurred in the lower Carboniferous Qianheishan and Chouniugou Formations and the upper Carboniferous Tupo Formation．The sedimentary formations are mainly siltstone－shale，quartz sandstone and carbonate Formations．The ore bodies are distributed along the fractures，and display vein，lenticular and bedded textures．The ores can be classified into the primary and oxidized ores．The ore－forming materials are originated from the strata．The folds and faults provided favorable fluid migration channels and deposition space，and thus controlled the spatial distribution of the ore bodies．The magmatic－hydrothermal fluid and wall rock alteration played an important role in the accumulation，redistribution and reformation of the ore－forming materials．

iron deposit，ore－controlling factors，metallogenesis，central－southern Ningxia

book=9,ebook=444

P612+P618．31

A

0495－5331(2012)05－0922－10

2012－01－07;

2012－07－05;［责任编辑］郝情情。

宁夏回族自治区探矿权采矿权使用费和价款项目"宁南弧形构造带演化与找矿前景研究项目"资助(项目编码:011)。

仲佳鑫(1984年－)，男，2010年毕业于长安大学，获硕士学位，现从事固体矿产资源勘查工作。E－mail:zjx4000@163．com。