邯邢铁矿床成矿模式
一、区域成矿地质特征
邯邢式铁矿床是典型的矽卡岩型铁矿床，大部分矿体产于碳酸盐岩与燕山期岩浆岩的接触带，并受其控制。邯邢地区广泛出露的中奥陶统碳酸盐岩地层、强烈的燕山期中酸性岩浆作用和优越的构造环境，为邯邢式铁矿床的形成创造了理想的成矿地质条件。
1.地层
本区中奥陶统地层出露面积1400平方公里以上，主要分布在武安断陷、村向斜两侧和涉县向斜。据统计，邯邢地区总面积中90%的燕山期岩浆岩分布在中奥陶世地层中，具有工业意义的邯邢式铁矿也分布在中奥陶世地层中。主要原因是中奥陶统地层中有三层角砾灰岩，构成层间薄弱带，易于岩浆侵入，是良好的岩石储集空间，而该区的邯邢式铁矿产于角砾灰岩与上覆地层界面的岩体隆起部分，形成层层叠叠。
由于地层厚度和围岩成分的差异，中奥陶统不同地层的含矿率存在明显差异。上马家沟组(磁县组)是本区邯邢式铁矿的最佳含矿地层，管仲、西石门、王耀、北洺河等大中型矿床均产于该组。下马家沟组和峰峰组成矿条件较差，多为中小型矿床。前者如浮山四矿、一矿、固镇、马迹脑等。，以及后者，如邝村和庄等。根据已探明铁矿资料统计，上马家沟组占全区铁矿资源的79.7%，峰峰组占11.8%，下马家沟组占8.5%。
2.结构
在矿田中，控制矿床和矿体的构造是各种类型的接触带构造和接触带附近的层间裂隙和构造裂隙。
受小型背斜构造控制的岩浆隆起顶面与碳酸盐围岩的接触带是最有利的控矿构造，区内一些大中型矿床多受此类构造控制。大部分矿体分布在上龙岩体的一侧，部分分布在上龙岩体顶部。另一种是沿断层岩体侵入形成的复杂陡接触带。接触带附近岩体呈锯齿状、树枝状，接触带不规则。接触带中的矿体规模小，数量多，形态复杂。
缓倾斜和陡倾斜接触带附近存在层间裂缝和构造裂缝控矿现象，控矿裂缝多分布在距接触带100 m范围内。层间裂隙中的矿体品位丰富，多为致密块状矿石，部分接触带矿石不发育，以层间矿石为主，如河底和固镇地区的矿区，但规模较小。构造裂隙中的脉状磁铁矿远离接触带，很少形成工业矿体，但可作为深部成矿的标志。
侵入岩体上部或顶面附近的碳酸盐岩捕虏体，由于岩浆热液的交代作用，在其周围形成铁矿，分布不规则，有的是上部围岩剥蚀的残体，残体周围接触带有矿体。
3.岩浆岩
燕山期侵入的中性岩浆岩是邯邢式铁矿床的主要成矿物质来源。岩浆多次侵入，铁矿形成于大规模岩浆侵入阶段。邯邢地区燕山期岩浆岩分三期侵入，第二期侵入的闪长岩与成矿关系密切，第一期侵入的角闪石和闪长岩次之。
燕山期中岩浆沿该区基底构造上升后，沿中奥陶统灰岩的脆性带侵入，形成多层分支层状岩体。第一阶段岩体侵入层位较低，主要侵入下马家沟组层位，如浮山、奇村岩体中的角闪闪长岩，呈层状，底面平坦，顶面复杂，有小的凸起和凹陷。厚度可达500米以上(浮山)。局部岩体侵入上马家沟组层位，铁矿形成于层状岩体顶面与下马家沟组的接触部位及接触带附近的层间裂隙中。以岩株形式侵入下马家沟组上层的岩体与围岩形成复杂的陡倾接触带，向岩体一侧的接触带倾斜，有利于成矿。如浮山一矿、破山等。
第二期闪长岩是本区最重要的成矿侵入体，也是岩浆侵入活动最强烈的时期。主要侵入上马家沟组，少量侵入峰峰组，形成闪长岩-二长岩系列侵入体，是本区铁矿的主要成矿母岩，即本区主要的第二成矿期。局部岩浆侵入石炭纪-二叠纪地层，形成闪长玢岩。在岩浆侵入过程中，由于分异演化，矿液和挥发分聚集在岩体上部，因此岩体顶部和岩浆侵入前缘的小岩体，或弧形、柱状隆起，有利于铁矿的形成。一方面，岩浆与碳酸盐岩接触产生交代作用，沉淀成矿物质；另一方面，由于岩浆顶部内压较高，矿液向围岩迁移，在接触带和围岩裂隙中沉淀成矿。因此，岩浆侵入的前缘和岩体顶面的突出部分是最有希望的成矿区。闪长岩体在岩体深部或内部逐渐转化为正长闪长岩，在正长闪长岩体发育的地区成矿条件较差。弧形隆起的小岩体与围岩接触带有利于成矿，隆起的缓坡和凹部是矿体的主要部位。形状复杂的接触带矿体规模小，矿体形态复杂而分散。
第三阶段，岩体侵入上二叠统上马家沟组地层，形成红山碱性正长岩体。
从岩石成分来看，角闪石闪长岩含铁量高，暗色矿物角闪石含量高，成矿条件差。闪长岩暗色矿物含量低，铁氧化程度高，有利于成矿。成矿闪长岩的化学成分特征是富含钠，硅酸饱和。自交代作用产生的钠长石化或钠黝帘石使铁矿石富集。因此，岩浆岩的钠化作用是成矿岩体的主要标志之一。
二、矿床的地质特征
本区邯邢铁矿属燕山期产物。在空间上，矿床与岩浆岩密切共生，形成青村、匡村、武安、孤山、浮山五个矿田。一般每个矿田都有许多大小不一的磁铁矿床，但集中在齐村和匡村两个矿田，占总资源量的74.4%。95%以上的矿体产于中奥陶统灰岩与中酸性岩浆岩的接触带，矿体形态、数量、规模多样。矿石品位以富矿为主(TFE > 45%)，占矿石总量的55.2%。矿石硫含量高(管仲高炉富硫矿石中硫含量为3.63%)，高硫矿石占92%，并伴有钴，可综合利用。
根据控矿围岩、岩浆岩条件与资源储量关系的统计，成矿围岩主要为上马家沟组(磁县组)，成矿岩浆岩主要为燕山期第二阶段侵入的闪长岩。
(1)控矿接触带及矿体形态和规模
该区矿体主要产于燕山期中杂岩与中奥陶统碳酸盐岩的接触带。矿体的产状、规模和形态严格受接触带控制。据邯邢地区11大中型铁矿统计，95.4%的矿石产于平缓接触带，3.7%产于接触带外的围岩层间破碎带，0.9%产于与捕虏体有关的接触带。一般来说，如果接触带构造形态简单，矿体产状相对稳定、规模较大，形态多为层状、大扁豆状，如管仲、西石门等大中型矿床(图6-5、图6-6)；若接触带构造形态复杂，矿体产状变化大，规模小，形态复杂多样，沿接触带不同部位呈透镜状、分叉状、囊状、脉状或不规则状，如西郝庄、崇义等。
图6-5西石门铁矿地质图
该区的矿床很少由单一矿体组成，但大多由一组以一个矿体为主、相互重叠的矿体组成。矿体以中小型为主，只有4个大型，但其资源储量占全区的40.80%，26个中型占45.04%，46个小型只占14.17%(数据截止2008年底)。矿体的规模，一般长几十到几百米，几公里甚至更多，有的可达5020米(西石门)；矿体厚度从几米到几十米不等，某些情况下最厚可达190米以上(北明河)。
图6-6矿床蚀变分带示意图
(二)矿物质的组成和富集规律
矿石矿物组成较为简单，金属矿物以磁铁矿为主，其次为黄铁矿、假赤铁矿、黄铜矿和褐铁矿。脉石矿物主要为透辉石、钙铁辉石、透闪石和金云母；其次是方解石、蛇纹石、阳起石、绿帘石、钙铁辉石、红柱石、浮山石、白云石、绿泥石等。由于成矿母岩和围岩岩性不同，成矿温度不同，某些矿区的主要矿物组合也不同。矿石不同矿物组合的空间分布有一定的规律，有的矿区明显，有的不明显。一般来说，透辉石-磁铁矿组合靠近钠长石岩接触带，而金云母、透闪石-磁铁矿和透闪石-磁铁矿则发育在碳酸盐岩接触带附近。
主要矿物为磁铁矿，含量在30 %~ 90%之间，一般为60 %~ 80 %,主要为半自型粒状，其次为八面体和立方自型晶体，偶尔有片状晶体，粒度为0.01 ~ 5 mm，一般为0.1 ~ 2 mm..磁铁矿形成至少分两代，以口袋怪为主，粒度细，第二代粒度粗，常产于口袋怪磁铁矿的晶体洞穴或裂隙中，有时以脉状切穿口袋怪磁铁矿。
(3)矿石结构、构造和矿石工业类型
矿石结构以自生-半自生-异形颗粒为主，其他结构有残余、骨架、筛状、假晶、破碎、固溶体分离等。矿石中交代作用明显。矿石以浸染状(密集浸染状和稀疏浸染状)、条带状和密集块状构造为主，其次为点状和角砾状构造。
根据矿物组合和矿石结构，矿石的自然类型可分为致密块状磁铁矿、磁铁矿赤铁矿、黄铁矿磁铁矿、条带状和浸染状矽卡岩磁铁矿等。高炉以高硫富矿为主，约占80%。
(4)矿石的化学成分和伴生有益成分
矿石的化学成分主要是铁，其次是钙、镁、硅、铝、硫、磷，还有少量的钴、镍、铜、硒、碲等微量元素。
铁是矿石中的主要成分，主要以氧化铁的形式存在，其次是硫化物。矿床中铁的平均品位为35.02% ~ 56.09%，一般在45%左右。
矿石中的伴生元素有硫、钴、铜、镍、硒、碲、镓、钒、钛、锗和铟。伴生元素的赋存状态，除铜作为独立矿物存在并与黄铁矿密切共生外，钴、镍、硒、碲主要以类质同象存在于黄铁矿中。
钴是邯邢地区矽卡岩型铁矿床中最重要的有益伴生元素。除部分矿区发现含钴硬锰矿(云驾岭)、硫钴矿和硬钴矿(管仲和庄)外，未发现独立矿物。矿石中的钴主要赋存于黄铁矿中，磁铁矿和脉石矿物中也普遍含有钴，但含量很低。
硫是铁矿石中重要的伴生组分，主要以黄铁矿形式存在，含量变化较大，平均品位为0.011% ~ 2.17%。大多数大中型矿床的硫平均品位大于0.3%。矿体中，厚矿体和碳酸盐附近的矿体含硫量高。重要的伴生有益元素含量往往与硫含量成正比。目前，该地区铁矿石中的伴生硫没有得到很好的回收。
磷的含量一般低于0.15%，以磷灰石的形式存在。磷的分布空间与硫相似，矿体上部含量高，下部含量低，近接触带含量高，远接触带含量低。
(5)围岩蚀变
该区邯邢式铁矿体围岩蚀变普遍，类型多样，包括钠长石化、矽卡岩化和各种热液蚀变。其中，内外接触带的钠长石化和矽卡岩化与铁矿成矿关系最为密切，蚀变的宽度和强度与铁矿规模明显正相关。
钠长石化(钠长石化)发育在矿山附近的角闪石闪长岩、闪长岩等中性杂岩体中，是各期岩浆活动后期自变质作用的产物。其特点是岩石的褪色和铁的沉淀，有利于铁的富集和整合。钠化的延伸方向一般几乎平行于接触带或矿体，其蚀变强度从接触带向岩体有减弱的趋势。由于钠化过程中铁组分的不断沉淀，为接触带附近磁铁矿体的形成提供了物质来源，所以钠化带越发育，铁矿体越大，两者呈正相关关系。
矽卡岩化是另一种与矿化有关的重要蚀变类型。区内矽卡岩主要为钙镁型，根据矿物组合可分为透辉石矽卡岩、金云母透辉石矽卡岩和石榴石矽卡岩。其中透辉石矽卡岩和金云母透辉石矽卡岩与铁矿关系最为密切，它们往往控制着大型矿床。此外，石榴石矽卡岩控制着一些规模小、品位高、含硫量低、形态复杂的矿体。矿化单调，主要是磁铁矿化，往往单独形成大、中、小型矿床。
三。矿床成因及成矿模式
1.成矿时代
该矿床的成矿时代为燕山早期，约为晚侏罗世。
2.硫同位素组成
邯邢地区不同产状的黄铁矿和硬石膏的硫同位素组成表明，岩浆岩中黄铁矿δ 34s = 2.5 ‰ ~ 15.6 ‰，大部分保持深部岩浆硫的特征，硬石膏δ 34s = 24.0 ‰ ~ 29.1 ‰，不同于典型的蒸发硫(δ 34s = 20 ‰ ~ 24 ‰)黄铁矿δ 34s = 11
3.氢、氧和碳同位素
根据邯邢铁矿主要矿物及其包裹体的氢、氧、碳同位素组成，在δ D-δD-δ18O图上，磁铁矿落在岩浆水域，透辉石和石榴石落在岩浆水域附近，表明成矿流体以岩浆水为主，混有大气降水。
4.成矿温度
成矿温度统计表明，主要蚀变温度为290 ~ 400℃，成矿温度为258 ~ 356℃，属于高温成气条件。
5.成矿环境与压力
矿床成矿母岩位于奥陶系地层中，上覆地层厚1.5 ~ 2.5 km，处于浅部环境，符合闪长岩的细粒斑状结构特征。根据275×105 Pa/km的地面压力梯度，成矿系统的岩石静压为410×105 ~ 690×105 Pa，与冯仲彦等人计算的蚀变成矿压力接近，表明成矿系统与环境条件是同步的。
6.夹杂物特征
邯邢铁矿中的透辉石包裹体主要有Na+、Mg2+、Ca2+、Cl-、CO2、H2O、CO等。磁铁矿包裹体主要为Na+、Mg2+、Cl-、CO2、H2O等。显然，成矿流体富含钙和硫酸盐，这与母岩侵入含石膏碳酸盐地层不无关系。
7.矿床成因
根据本区大量矿床实例，综合分析邯邢式铁矿成矿地质条件和矿床特征，认为邯邢式铁矿是典型的矽卡岩型铁矿，主要依据如下:
1)铁矿体主要产于燕山期中侵入杂岩与中奥陶统含石膏碳酸盐岩的接触带。
2)铁矿石主要来源于附近的岩体(钠在铁被取出的过程中起着重要作用)。
3)矿石中广泛发育交代结构和交代残余构造，常见磁铁矿交代矽卡岩和碳酸盐围岩。矿石的矿物成分、化学成分和结构与交代碳酸盐岩密切相关。磁铁矿与矽卡岩，尤其是透辉石矽卡岩和金云母矽卡岩无论在空间上还是在形成时间上都有着密切的关系，在围岩中占透辉石和碳酸盐矿物非常明显。
4)磁铁矿的矿物组合和成矿特征反映磁铁矿主要形成于岩浆期后的气体-高温热液阶段。
5)沉积物的形状变化很大。一般大中型矿床由形状相对简单的层状、透镜状矿体组成，小型矿床多由胶囊、饼状、树枝状等形状复杂的不规则体组成。同一矿体可与中奥陶统不同建造接触。
与国内其他矽卡岩型铁矿相比，邯邢式铁矿有其自身的特点:(1)本区成矿母岩为酸性较低的中性岩浆杂岩体系，岩性以闪长岩-二长岩系列为主；(2)矿化类型主要为单一磁铁矿化；(3)黄铁矿富含硫的重同位素；(4)中奥陶统地层中常见复杂层状侵入体，受中奥陶统地层中的角砾岩层控制，形成多层接触带，造成多层矿体重叠；(5)围岩蚀变以靠近矿体边缘的钠长石化为特征。
邯邢式铁矿的成矿模式如图6-7所示。闪长岩侵入奥陶系马家沟组灰岩，接触带发生矽卡岩化。随后，来自岩浆的含矿热液交代围岩，改造矽卡岩，形成矽卡岩型铁矿床。
图6-7邯邢式铁矿成矿模式