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如何找铁矿?看铁矿的类型及找矿标志!
2019-07-11
铁是世界上发现最早,利用最广,用量也是最多的一种金属,其消耗量约占金属总消耗量的95%左右。铁矿石主要用于钢铁工业,冶炼含碳量不同的生铁(含碳量一般在2%以上)和钢(含碳量一般在2%以下)。
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铁是世界上发现最早,利用最广,用量也是最多的一种金属,其消耗量约占金属总消耗量的95%左右。铁矿石主要用于钢铁工业,冶炼含碳量不同的生铁(含碳量一般在2%以上)和钢(含碳量一般在2%以下)。

一、铁矿分布

铁矿 [tiěkuàng]

1.[iron ore]∶含有可提炼出铁的化合物的岩石或沉积物

​2.[iron mine]∶铁矿井或铁矿山

生铁通常按用途不同分为炼钢生铁、铸造生铁、合金生铁。钢按组成元素不同分为碳素钢、合金钢。合金钢是在碳素钢的基础上,为改善或获得某些性能而有意加入适量的一种或多种元素的钢,加入钢中的元素种类很多,主要有铬、锰、钒、钛、镍、钼、硅。此外,铁矿石还用于作合成氨的催化剂(纯磁铁矿),天然矿物颜料(赤铁矿、镜铁矿、褐铁矿)饲料添加剂(磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿)和名贵药石(磁石)等,但用量很少。钢铁制品广泛用于国民经济各部门和人民生活各个方面,是社会生产和公众生活所必需的基本材料。自从19世纪中期发明转炉炼钢法逐步形成钢铁工业大生产以来,钢铁一直是最重要的结构材料,在国民经济中占有极重要的地位,是社会发展的重要支柱产业,是现代化工业最重要和应用最多的金属材料。所以,人们常把钢、钢材的产量、品种、质量作为衡量一个国家工业、农业、国防和科学技术发展水平的重要标志。

二、铁矿物种类

铁矿物种类繁多,目前已发现的铁矿物和含铁矿物约300余种,其中常见的有170余种。但在当前技术条件下,具有工业利用价值的主要是磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。

我国铁矿资源多而不富,以中低品位矿为主,富矿资源储量只占1.8%,而贫矿储量占47.6%。中小矿多,大矿少,特大矿更少。矿石类型复杂,难选矿和多组分共(伴)生矿所占比重大。难选赤铁矿和多组分共生铁矿石储量各占永利手机娱乐版app总储量的1/3,其共(伴)生组分主要包括V、Ti、Cu、Pb、Zn、Co、Nb、Se、Sb、W、Sn、Mo、Au、Ag、S、稀土元素等30余种,最主要的有Ti、V、Nb、Cu、Co、S和稀土元素等,有的共(伴)生组分的经济价值甚至超过铁矿价值,如白云鄂博铁矿中含有丰富的REO和Ta、Nb;攀枝花钒钛铁矿中的V和Ti储量居世界前位。随着分离和应用技术的提高,这些共(伴)生组分将得到充分的综合回收利用。有些红矿有用组分嵌布粒度细,或者与有害组分嵌布紧密,难以选别回收,造成铁矿物选矿回收率低,大量有用组分流失到尾矿中。有些以中低品位为主但易采易选的磁铁矿矿床,其中夹有大量边际效益的低品位矿石,如有适当的经济刺激政策,也可得到充分开发利用。[1]

1、磁铁矿

主要成分为Fe3O4,即四氧化三铁,每个Fe3O4分子中有两个+3价的铁原子和1一个+2价的铁原子,即Fe2O3-FeO,氧原子为-2价,其中Fe的质量分数约为72.3597945571%。等轴晶系。单晶体常呈八面体,较少呈菱形十二面体。在菱形十二面体面上,长对角线方向常现条纹。集合体多呈致密块状和粒状。颜色为铁黑色、条痕为黑色,半金属光泽,不透明。硬度5.5~6.5。比重4.9~5.2。具强磁性。

磁铁矿中常有相当数量的Ti4+以类质同象代替Fe3+,还伴随有Mg2+和V3+等相应地代替Fe2+和Fe3+,因而形成一些矿物亚种,即:

 (1)钛磁铁矿Fe2+(2+x)Fe3+(2-2x)TixO4(0<x<1),含TiO212%~16%。常温下,钛从其中分离成板状和柱状的钛铁矿及布纹状的钛铁晶石。

(2)钒磁铁矿FeV2O4或Fe2+(Fe3+V)O4,含V2O5有时高达68.41%~72.04%。

(3)钒钛磁铁矿为成分更为复杂的上述两种矿物的固溶体产物。

(4)铬磁铁矿含Cr2O3可达百分之几。

(5)镁磁铁矿含MgO可达6.01%。

磁铁矿是岩浆成因铁矿床、接触交代-热液铁矿床、沉积变质铁矿床,以及一系列与火山作用有关的铁矿床中铁矿石的主要矿物。此外,也常见于砂矿床中。

磁铁矿氧化后可变成赤铁矿(假象赤铁矿及褐铁矿),但仍能保持其原来的晶形。

 

2、赤铁矿

赤铁矿中主要成分为Fe2O3,即氧化铁。自然界中Fe2O3的同质多象变种已知有两种,即α-Fe2O3和γ-Fe2O3,其中Fe的质量分数约为69.9433034300%。前者在自然条件下稳定,称为赤铁矿;后者在自然条件下不如α-Fe2O3稳定,处于亚稳定状态,称之为磁赤铁矿。

常含类质同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2+、Ca、Mg及少量Ga和Co。三方晶系,完好晶体少见。结晶赤铁矿为钢灰色,隐晶质;土状赤铁矿呈红色。条痕为樱桃红色或鲜猪肝色。金属至半金属光泽。有时光泽暗淡。硬度5~6。比重5~5.3。

赤铁矿的集合体有各种形态,形成一些矿物亚种,即:

(1)镜铁矿为具金属光泽的玫瑰花状或片状赤铁矿的集合体。

(2)云母赤铁矿具金属光泽的晶质细鳞状赤铁矿。

(3)鲕状或肾状赤铁矿 形态呈鲕状或肾状的赤铁矿。

赤铁矿是自然界中分布很广的铁矿物之一,可形成于各种地质作用,但以热液作用、沉积作用和区域变质作用为主。在氧化带里,赤铁矿可由褐铁矿或纤铁矿、针铁矿经脱水作用形成。但也可以变成针铁矿和水赤铁矿等。在还原条件下,赤铁矿可转变为磁铁矿,称假象磁铁矿。

 

3、磁赤铁矿

γ-Fe2O3,其化学组成中常含有Mg、Ti和Mn等混入物。等轴晶系,五角三四面体晶类,多呈粒状集合体,致密块状,常具磁铁矿假象。颜色及条痕均为褐色,硬度5,比重4.88,强磁性。

磁赤铁矿主要是磁铁矿在氧化条件下经次生变化作用形成。磁铁矿中的Fe2+完全为Fe3+所代替(3Fe2+→2Fe3+),所以有1/3Fe2+所占据的八面体位置产生了空位。另外,磁赤铁矿可由纤铁矿失水而形成,亦有由铁的氧化物经有机作用而形成的。

 

4、褐铁矿

实际上并不是一个矿物种,而是针铁矿、纤铁矿、水针铁矿、水纤铁矿以及含水氧化硅、泥质等的混合物。化学成分变化大,含水量变化也大。

 (1)针铁矿 α-FeO(OH),含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者,称水针铁矿HFeO2·NH2O。斜方晶系,形态有针状、柱状、薄板状或鳞片状。通常呈豆状、肾状或钟乳状。切面具平行或放射纤维状构造。有时成致密块状、土状,也有呈鲕状。颜色红褐、暗褐至黑褐。经风化而成的粉末状、赭石状褐铁矿则呈黄褐色。针铁矿条痕为红褐色,硬度5~5.5,比重4~4.3。而褐铁矿条痕则一般为淡褐或黄褐色,硬度1~4,比重3.3~4。

(2)纤铁矿γ-FeO(OH),含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者,称水纤铁矿FeO(OH)·NH2O。斜方晶系。常见鳞片状或纤维状集合体。颜色暗红至黑红色。条痕为桔红色或砖红色。硬度4~5,比重4.01~4.1。

 

5、钛铁矿

主要成分为FeTiO3,即钛酸亚铁,其中Fe的质量分数约为36.8031410549%。三方晶系。菱面体晶类。常呈不规则粒状、鳞片状或厚板状。在950℃以上钛铁矿与赤铁矿形成完全类质同象。当温度降低时,即发生熔离,故钛铁矿中常含有细小鳞片状赤铁矿包体。钛铁矿颜色为铁黑色或钢灰色。条痕为钢灰色或黑色。含赤铁矿包体时呈褐色或带褐的红色条痕。金属-半金属光泽。不透明,无解理。硬度5~6.5,比重4~5。弱磁性。钛铁矿主要出现在超基性岩、基性岩、碱性岩、酸性岩及变质岩中。我国攀枝花钒钛磁铁矿床中,钛铁矿呈粒状或片状分布于钛磁铁矿等矿物颗粒之间,或沿钛磁铁矿裂开面成定向片晶。

 

6、菱铁矿

主要成分为FeCO3,即碳酸亚铁,其中Fe的质量分数约为49.0504689248%,常含Mg和Mn。三方晶系。常见菱面体,晶面常弯曲。其集合体成粗粒状至细粒状。亦有呈结核状、葡萄状、土状者。黄色、浅褐黄色(风化后为深褐色),玻璃光泽。硬度3.5~4.5,比重3.96左右,因Mg和Mn的含量不同而有所变化。

 

7、黄铁矿

主要成分为FeS2,即过硫化亚铁,其中Fe的质量分数约为46.5519684580%,黄铁矿因其浅黄铜的颜色和明亮的金属光泽,常被误认为是黄金。晶体属等轴晶系的硫化物矿物。成分中通常含钴、镍和硒,具有NaCl型晶体结构。常有完好的晶形,呈立方体、八面体、五角十二面体及其聚形。立方体晶面上有与晶棱平行的条纹,各晶面上的条纹相互垂直。集合体呈致密块状、粒状或结核状。浅黄(铜黄)色,条痕绿黑色,强金属光泽,不透明,无解理,参差状断口。摩氏硬度较大,达6-6.5,小刀刻不动。比重4.9―5.2。在地表条件下易风化为褐铁矿。

黄铁矿是铁的二硫化物。一般将黄铁矿作为生产硫磺和硫酸的原料,而不是用作提炼铁的原料,因为提炼铁有更好的铁矿石,且炼制过程当中会产生大量SO2,造成空气污染。黄铁矿分布广泛,在很多矿石和岩石中包括煤中都可以见到它们的影子。一般为黄铜色立方体样子。黄铁矿风化后会变成褐铁矿或黄钾铁矾。

 

铁元素(Ferrum)原子序数为26,符号为Fe。在元素周期表上,铁是第四周期第八副族(ⅧB)的元素。它与钴和镍同属四周期ⅧB族。

在自然界中,铁元素有4种稳定同位素,其同位素丰度(%)如下(Hertz,1960):

54Fe—5.81,56Fe—91.64,57Fe—2.21,58Fe—0.34。

铁的原子量平均为55.847(当12C=12.000时)。

铁的原子半径,取12配位数时,为1.26×10-10m。铁的原子体积为7.1cm3/克原子,原子密度为7.86g/cm3。

铁原子的电子结构是3d64s2。

铁原子很容易失掉最外层的两个s电子而呈正二价离子(Fe2+)。如果再失掉次外层的1个d电子,则呈正三价离子(Fe3+)。铁元素的这种变价特征,导致铁在不同氧化还原反应中显示出不同的地球化学性质。

铁原子失去第一个电子的电离势(I1)为7.90eV,失去第二个电子的电离势(I2)为16.18eV,失去第三个电子的电离势(I3)为30.64eV。

铁的离子半径随配位数和离子电荷而变化。据Ahrens(1952)资料,取6配位数时,Fe2+的离子半径为0.074nm,Fe3+的离子半径为0.064nm。铁离子在含氧盐和卤化物等中构成离子化合物。

铁常与硫和砷等构成共价化合物。铁的共价半径为1.17×10-10m。其键性强度可用铁和硫、砷等的电负性差求得。铁的电负性,Fe2+为1.8,Fe3+为1.9(波林,1964)。

凡是原子半径与铁相近的元素,当晶体结构相同时,易与铁形成金属互化物,如铁和铂族形成的金属互化物粗铂矿(Pt,Fe)。凡是离子半径与铁相近的元素,当化学结构式相同时,易与铁发生类质同象替换,如硅酸盐中的铁橄榄石和镁橄榄石类质同象系列;碳酸盐中的菱铁矿和菱锰矿类质同象系列;以及钨酸盐中的钨铁矿和钨锰矿类质同象系列,等等。

离子电位(Φ)是一个重要的地球化学指标。Fe2+的离子电位为2.70,可在水溶液中呈自由离子(Fe2+)迁移。Fe3+的离子电位较高,为4.69,它易呈水解产物沉淀。因此,在还原条件下,有利于Fe2+呈自由离子迁移;在氧化条件下,则Fe2+易氧化为Fe3+而呈水解产物沉淀。与铁共沉淀的元素(同价的或异价的)共生组合,可用离子电位图来预测。

铁及其化合物的密度、熔点和沸点,以及它们在水中的溶解度或溶度积,是决定铁进行地球化学迁移的重要物理常数。

铁化合物的溶度积(18℃时),Fe(OH)3为1.1×10-36,Fe(OH)2为1.04×10-14,FeS为3.7×10-19,等等。

铁的熔化潜热为269.55J/g,蒸发潜热为6343J/g。

铁矿石是指岩石(或矿物)中TFe含量达到最低工业品位要求者。

 

铁矿石分类

按照矿物组分、结构、构造和采、选、冶及工艺流程等特点,可将铁矿石分为自然类型和工业类型两大类。

1.自然类型

1)根据含铁矿物种类可分为:磁铁矿石、赤铁矿石、假象或半假象赤铁矿石、钒钛磁铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石以及由其中两种或两种以上含铁矿物组成的混合矿石。

2)按有害杂质(S、P、Cu、Pb、Zn、V、Ti、Co、Ni、Sn、F、As)含量的高低,可分为高硫铁矿石、低硫铁矿石、高磷铁矿石、低磷铁矿石等。

3)按结构、构造可分为浸染状矿石、网脉浸染状矿石、条纹状矿石、条带状矿石、致密块状矿石、角砾状矿石,以及鲕状、豆状、肾状、蜂窝状、粉状、土状矿石等。

4)按脉石矿物可分为石英型、闪石型、辉石型、斜长石型、绢云母绿泥石型、夕卡岩型、阳起石型、蛇纹石型、铁白云石型和碧玉型铁矿石等。

三、铁矿工业类型

1)工业上能利用的铁矿石,即表内铁矿石,包括炼钢用铁矿石、炼铁用铁矿石、需选铁矿石。

2)工业上暂不能利用的铁矿石,即表外铁矿石,矿石含铁量介于最低工业品位与边界品位之间。

工业质量要求

1.炼钢用铁矿石(原称平炉富矿)

矿石入炉块度要求:

平炉用铁矿石50~250 mm;

电炉用铁矿石50~100 mm;

转炉用铁矿石10~50 mm。

直接用于炼钢的矿石质量(适用于磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石)。

2.炼铁用铁矿石(原称高炉富矿)

矿石入炉块度要求:一般为8~40mm。

炼铁用铁矿石,按造渣组分的酸碱度可划分为:

碱性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)>1.2;

自熔性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.8~1.2;

半自熔性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.5~0.8;

酸性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)<0.5。

酸性转炉炼钢生铁矿石P≤0.03%

碱性平炉炼钢生铁矿石P≤0.03%~0.18%

碱性侧吹转炉炼钢生铁矿石P≤0.2%~0.8%

托马斯生铁矿石P≤0.8%~1.2%

普通铸造生铁矿石P≤0.05%~0.15%

高磷铸造生铁矿石P≤0.15%~0.6%

3.需选铁矿石

对于含铁量较低或含铁量虽高但有害杂质含量超过规定要求的矿石或含伴生有益组分的铁矿石,均需进行选矿处理,选出的铁精粉经配料烧结或球团处理后才能入炉使用。

需经选矿处理的铁矿石要求:

磁铁矿石TFe≥25%,mFe≥20%;

赤铁矿石TFe≥28%~30%;

菱铁矿石TFe≥25%;

褐铁矿石TFe≥30%。

对需选矿石工业类型划分,通常以单一弱磁选工艺流程为基础,采用磁性铁占有率来划分。根据我国矿山生产经验,其一般标准是:

矿石类型mFe/TFe(%)

单一弱磁选矿石≥65

其他流程选矿石<65

对磁铁矿石、赤铁矿石也可采用另一种划分标准:

mFe/TFe≥85磁铁矿石

mFe/TFe85~15混合矿石

mFe/TFe≤15赤铁矿石

四、成矿规律

不同的地质时期,在类似的地质条件下,可以形成同类型的铁矿床;但在不同的地质时期和构造运动期,占主导地位的铁矿床类型则是不同的,显示了铁矿床形成与地壳演化密切有关的特点。由老到新,各地质时期的主要铁矿床类型及其成矿规律如下:

(一)沉积变质型铁矿床

这类铁矿床又称受变质沉积型铁矿床,主要产于前寒武纪(太古宙、元古宙)古老的区域变质岩系中,是永利国际娱乐官网十分重要的铁矿类型,其储量占永利手机娱乐版app总储量的57.8%。并具有“大、贫、浅、易(选)”的特点,即矿床规模大,含铁量低,矿体出露地表或浅部,易于选别。主要分布于吉林东南部、辽宁—本溪、冀东、北京密云、晋北、内蒙古南部、豫中、鲁中、皖西北、江西新余、陕西汉中、湘中等地。根据矿床中的矿石类型和含矿变质岩系的岩石矿物组合以及其他地质特征,又分为下列两大类。

1.受变质铁硅质建造型铁矿床

典型铁矿床分布于辽宁鞍山—本溪一带,因此,一般称为“鞍山式”铁矿。这类铁矿是受不同程度区域变质作用并与火山-铁硅质沉积建造有关的铁矿床。大致与国外阿尔戈马型铁矿相当。主要形成于前寒武纪(多集中于2000~3000Ma)老变质岩区。

铁矿床主要产于辽宁、河北、山东、河南、安徽等地太古宇鞍山群、迁西群、泰山群、登封群、霍丘群及其相当的变质岩系中的不同层位;山西、内蒙古古元古界五台群、吕梁群及其相当的变质岩地层中,变质作用大多数属于绿片岩至角闪岩相,个别产于麻粒岩相中。湖南、江西等省产于板溪群或震旦系松山群。多数地区含铁变质岩系受到不同程度的混合岩化、花岗岩化作用。

受变质铁硅建造中铁矿层是多层的,也有1~2层的,呈层状、似层状、透镜状产出。矿层厚度一般几十至百米,最厚可达350m左右。延长较稳定,个别矿层长可达几十公里以上。矿床规模大多数为大型或特大型。矿石中铁矿物与石英组成具有黑白相间的条带状、条纹状构造,变质程度高时,向片麻状过渡。矿石为磁铁石英岩、赤铁石英岩、绿泥磁铁石英岩、角闪磁铁石英岩。以贫矿为主,含铁品位一般为25%~40%。在贫矿中也有含铁品位达50%~60%不同规模不同成因的富铁矿石。

2.受变质碳酸盐建造型铁矿床

典型矿床分布于吉林大栗子,因此,称为“大栗子式”铁矿。这种类型铁矿是受到轻微区域变质作用的碳酸盐型沉积铁矿床。主要产于元古宇地层中。含矿岩系主要由碎屑-碳酸盐岩组成,如砂岩、泥岩、灰岩等。

已知矿产地不多,主要产于吉林东南部古元古界辽河群千枚岩与碳酸盐类岩层中;云南易门、峨山铁矿产于新元古界下部的昆阳群碳酸盐类岩层中。矿体呈层状、似层状、扁豆状、地瓜状、不规则形态,矿体一般沿走向长100~300m,倾斜延深200~500m,倾斜长大于走向长,厚度变化大。矿石矿物有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、褐铁矿等。矿石以块状、条带状构造为主,鲕状构造次之。矿石类型有赤铁矿型、磁铁矿型、菱铁矿型、次生褐铁矿型。磁铁矿型、赤铁矿型矿石围岩多为千枚岩,而菱铁矿型矿石围岩多为大理岩。富铁矿占较大比例为特点,如云南化念铁矿,其储量一半为含碱性炼铁用矿石。

(二)岩浆晚期铁矿床

这是一类与基性、基性-超基性岩浆作用有关的矿床,以其铁矿物中富含钒和钛,通常称为钒钛磁铁矿矿床,储量占11.6%。按照成矿方式可以分为两类:

1.岩浆晚期分异型铁矿床

由岩浆结晶晚期分异作用形成的富含铁、钒、钛等残余岩浆冷凝而成的矿床。永利国际娱乐官网首先发现于四川省攀枝花地区,故国内常称之为“攀枝花式”铁矿床。

矿床产于辉长岩-橄榄岩等基性-超基性岩体中。而岩体多分布于古陆隆起带的边缘,受深大断裂的控制。含矿岩体延长可达数至数十公里,宽一至数公里。岩体分异良好,相带明显,韵律清楚。按岩石组合可以分为辉长岩型、辉长-苏长岩型、辉长-橄长岩型、辉长-斜长岩型、辉长-辉岩-橄辉岩型和辉绿岩型等岩相组合类型。

铁矿体多呈似层状,分布于岩体的中部或下部韵律层底部的暗色相带内,与岩体的韵律层呈平行的互层。矿床常由数至数十层平行的矿体组成,累计厚度由数十至两三百米,延深可达千米以上。主要矿石矿物有粒状钛铁矿、磁铁矿、钛铁晶石、镁铝尖晶石等,含少量磁黄铁矿、黄铁矿及钴、镍、铜的硫化物。矿石具陨铁结构、镶嵌结构。矿石呈致密块状、条带状和浸染状构造,矿石含TFe20%~45%、TiO23%~16%、V2O50.15%~0.5%,Cr2O30.1%~0.38%,伴生微量的Cu、Co、Ni、Ga、Mn、P、Se、Te、Sc和Pt族元素,可综合利用,这类矿床的规模多属大型,是铁、钒、钛金属的重要来源,在永利国际娱乐官网主要分布于四川省的攀(枝花)西(昌)地区。

2.岩浆晚期贯入型铁矿床

为岩浆晚期分异的含铁矿液沿岩体内断裂或接触带贯入而成。永利国际娱乐官网首先发现于河北省大庙,故常称之为“大庙式”铁矿床。

铁矿床产于斜长岩、辉长岩岩体中。基性岩体沿东西向断裂带呈带状分布。矿体是沿岩体裂隙或上述两种岩浆岩接触带贯入而形成的。

矿体形态不规则,多呈扁豆状或脉状,成群出现,作雁行式排列。矿体与围岩界线清楚,产状陡立。从地表到深部,矿体常见分支复合现象,多为盲矿体。单个矿体长数至数百米,厚数至数十米,延深数十至数百米。主要矿物有磁铁矿、钛铁矿、赤铁矿、金红石和黄铁矿等。脉石矿物有斜长石、辉石、绿泥石、阳起石、纤闪石和磷灰石。矿石结构均匀,常见陨铁结构。具浸染状和块状构造。贫富矿石均有,含钒、钛以及镍、钴、铂等硫化物。

近矿围岩常见纤闪石化、绿泥石化和黝帘石化等蚀变。有用矿物颗粒大,矿石易选。矿床规模一般为中—小型,主要分布于河北省承德地区大庙、黑山一带。

(三)热液型铁矿床

接触交代型矿床,常称为夕卡岩型矿床。主要赋存于中酸性-中基性侵入岩类与碳酸盐类岩石(含钙镁质岩石)的接触带或其附近。这类矿床一般都具有典型的夕卡岩矿物组合(钙铝-钙铁榴石系列、透辉石-钙铁辉石系列),而在成因和空间分布上,都与夕卡岩有一定的关系。

岩浆岩侵入体的形成时代,从加里东期、海西期、印支期,到燕山期都有。在永利国际娱乐官网以燕山期最为重要。

碳酸盐类岩石生成时代,从前震旦纪到侏罗纪都有,岩性也很不相同。就已知国内夕卡岩型铁矿围岩而言,包括灰岩、大理岩、白云质灰岩、泥灰岩、各种不纯质的灰岩、白云岩;部分围岩可为角岩、片岩、板岩、砂岩或凝灰岩等。从岩性的时代来看,元古宙(包括震旦纪)多为硅质灰岩;寒武纪—奥陶纪多为纯质灰岩或含镁质灰岩;石炭纪-二叠纪多为含泥质及有机质灰岩。永利国际娱乐官网北方最有利形成接触交代型铁矿的是寒武纪-奥陶纪灰岩,南方主要是三叠纪大冶灰岩和早二叠世栖霞灰岩。

接触交代型铁矿大部分形成于接触带,有的矿体可延伸到非夕卡岩的围岩之中,矿体常成群出现,形态复杂,多呈透镜状、囊状、不规则状和脉状等,矿石矿物成分较复杂。铁矿石以块状构造为主,次为浸染状、斑点状、团块状和角砾状构造。该类铁矿常伴生有可综合利用的铜、钴、金、银、钨、铅、锌等;甚至构成铁铜、铁铜钼、铁硼、铁锡、铁金等共(伴)生矿床。矿床规模以中小型为主,也有大型。

这类铁矿在永利国际娱乐官网分布十分广泛,主要集中在河北省邯(郸)—邢(台)地区、鄂东、晋南、豫西、鲁中、苏北、闽南、粤北以及川西南、滇西等地,是永利国际娱乐官网富铁矿石的重要来源。

按岩浆岩和围岩条件,在工业上常分为邯邢式、大冶式和黄岗式铁矿。邯邢式铁矿围岩主要是中奥陶统马家沟组灰岩,矿体常呈似层状。大冶式铁矿围岩主要为三叠系大冶灰岩,矿体形态不规则。黄岗式铁矿成矿岩体为花岗岩及白岗岩,围岩为古生界碳酸盐岩夹火山岩系。

热液型铁矿床明显受构造控制,有的是断裂控矿,有的是褶皱控矿,还有断裂与褶皱复合控矿。热液型铁矿床与岩浆岩的关系常因地而异,多数矿体与岩体有一定距离。高温热液磁铁矿、赤铁矿矿床常与偏碱性花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩类有关,中低温热液赤铁矿矿床常与较小的中酸性侵入体有关,两者多保持一定的距离。中低温热液菱铁矿矿床与侵入体无明显关系。围岩条件对热液型铁矿的控制作用不甚明显。围岩蚀变是热液型铁矿的显著特征,高温矿床常见透辉石化、透闪石化、黑云母化、绿帘石化等;中低温矿床多见绿泥石化、绢云母化、硅化、碳酸盐化等。

大多数热液型铁矿体较小,常成群出现。矿体呈脉状、透镜状、扁豆状,多见分支复合,膨胀收缩,尖灭再现现象。矿石组合简单,矿石品位一般较高。矿床规模以中小型为主。分布于内蒙古、吉林、山东、湖北、广东、贵州和云南等省、自治区。但也有大型矿床,如山东淄河一带,产于上寒武统—中奥陶统碳酸盐类岩石中的文登铁矿床,该矿床为浅成-低温热液充填交代矿床。矿床由22个矿体组成,呈似层状和透镜状,重叠平行分布。主矿体长7000m,厚12~36m,延深100~470m。矿石矿物以褐铁矿、菱铁矿为主。矿石品位TFe平均41%(褐铁矿)30%(菱铁矿),探明铁矿石储量1.16亿t,其中炼铁用矿石储量5400万t。

(四)与火山侵入活动有关

这类矿床是指与火山岩、次火山岩有成因联系的铁矿床。成矿作用与富钠质的中性(偏基性或偏酸性)基性火山岩侵入活动有关。以成矿地质背景为基础,按火山喷发环境,可分为陆相火山-侵入型铁矿床和海相火山-侵入型铁矿床。

1.陆相火山-侵入型铁矿床

在永利国际娱乐官网东部陆相安山质火山岩分布区,发育着一套与辉石闪长玢岩-次火山或火山侵入岩有空间、时间和成因联系的铁矿床。典型矿床产于宁(南京)芜(湖)地区的中生代陆相火山岩断陷盆地中,同偏碱性玄武安山质火山侵入活动有密切的成因关系。国内有人称之为“玢岩铁矿”。它实际包括由岩浆晚期-高温、中温,直至中低温一系列成因类型。按矿床在火山机构中的产出特点,大致可分为3类:①产于玢岩体内部、顶部及其周围火山岩接触带中的铁矿床,如“陶村式”、“凹山式”、“梅山式”等。②产于玢岩体与周围接触带中的铁矿床。如“姑山式”等。③产于火山碎屑岩中的火山沉积矿床,如“龙旗山式”等。其中以第①类矿床规模最大,矿石含铁较高。

陆相火山-侵入型铁矿床,矿体常呈似层状、透镜状、囊状、柱状、脉状等。矿体规模大小不一,大型矿体长可达千米以上,厚数十至二三百米,宽数十至近千米。矿石矿物以磁铁矿为主,假象赤铁矿、赤铁矿次之,可见少量菱铁矿。矿石构造有块状、浸染状、角砾状、斑杂状、条纹条带状等。这类矿床的磁铁矿以含Ti、V为特征。

2.海相火山-侵入型铁矿床

多产于地槽褶皱带海底火山喷发中心附近,铁矿床的形成与火山作用有直接的关系。典型矿床以云南大红山铁矿为代表。

铁矿体赋存于由火山碎屑岩-碳酸盐岩-熔岩(细碧岩和角斑岩)组成的一套含矿建造中。下部为石英砂岩、钙质或硬砂质粉砂岩,夹泥灰岩、白云质灰岩和粉砂岩薄层;富钠质的浅色岩是主矿体的容矿岩层。上部为厚层大理岩。

矿体常呈层状、似层状、透镜状,少数呈脉状或囊状,常成群成带出现。矿石构造主要有块状、浸染状、角砾状、条带状、杏仁状和定向排列构造等。矿石矿物主要为磁铁矿、赤铁矿,次有假象赤铁矿、菱铁矿和硫化矿物。脉石矿物有石英、钠长石、绢云母、铁绿泥石等。

(五)沉积型铁矿床

它是出露地表的含铁岩石、矿物或铁矿体,在风化作用下,被破碎、分解,搬运到低洼盆地中,有的经过机械沉积,有的经过沉积分异作用(包括化学分异作用)沉积下来。铁矿物或铁质富集达到工业要求时,即形成沉积矿床。这种类型铁矿床储量占永利手机娱乐版app储量的8.7%。其矿床具有“广、薄、难”的特点,即矿层分布面积广,厚度薄,矿石多为赤铁矿、菱铁矿,含磷高,难选。根据铁矿床形成的沉积环境,可分为海相和湖相两类沉积矿床。

1.海相沉积型铁矿床

该类铁矿产于新元古代以后各个地质时期。

时代最老的是早震旦世沉积铁矿床,以河北宣化庞家堡铁矿为代表。矿体产于长城系串岭沟组底部,矿体底板是细砂岩或砂质灰岩,顶板为黑色页岩夹薄层砂岩。矿体一般有3~7层,与砂岩互层,构成厚10m的含矿带。矿体顶板之上为大红峪组灰岩和钙质砂岩,底板之下为长城系石英砂岩夹层,常见波痕及交错层。矿体呈层状、扁豆状或透镜体状。矿石主要由赤铁矿组成,还有镜铁矿、石英、方解石和黄铁矿、绿泥石、磷灰石等。矿石具有鲕状、豆状、肾状构造。矿床规模一般为中、小型。主要分布于河北宣化、龙关一带。俗称“宣龙式”铁矿。

分布最广的是泥盆纪“宁乡式”铁矿,主要分布于湘赣边界、鄂西、湘、川东、黔西、滇北、甘南、桂中等地。铁矿产于中、上泥盆统砂页岩中,矿体呈层状,主要含矿层有1~4层,层间夹绿泥石页岩或细砂岩。矿体厚0.5~2m,厚度比较稳定。矿体延长数百米至数千米,最长达十几公里。矿石由赤铁矿、菱铁矿、方解石、白云石、绿泥石、胶磷矿、黄铁矿、粘土矿物和石英等组成。具有鲕状和粒状结构,豆状、块状、砾状构造。矿床规模以中型为主。因首先发现于湖南省宁乡县,故称之为“宁乡式”铁矿。

最新的是晚三叠世沉积铁矿床。该类矿床主要分布于滇西、川西一带,如滇西维西-德钦的楚格铁矿、勐腊新山铁矿和川西盐源—木里一带的褐铁矿、菱铁矿矿点。

2.湖相沉积铁矿床

矿床形成的时代以二叠纪、侏罗纪最为重要,主要分布于四川省。

铁矿层往往与煤系地层有密切关系,产于煤系砂页岩中,矿体呈透镜状和似层状,沿走向变化大。长数十米至数百米,厚一般小于2m。矿石矿物为赤铁矿、菱铁矿,有时为褐铁矿。矿石构造主要为鲕状、块状。矿石含铁量多在35%~40%之间。

具有代表性矿床是赋存早、中侏罗世自流井群底部的“綦江式”铁矿。是湖相沉积赤铁矿、菱铁矿矿床,伴有磁铁矿、铁绿泥石等,矿床规模一般多为中、小型矿床,如綦江、白石潭铁矿。

另外,还有在山西省寿阳一带产于二叠纪页岩中湖相沉积“寿阳式”铁矿床和甘肃省六盘山以东的华亭一带赋存于白垩纪粘土岩或砂页岩中的湖相沉积“华亭式”铁矿床及广西右江流域赋存在第三纪渐新统煤系中的湖相沉积“右江式”铁矿床。矿床规模均为小型。

(六)风化淋滤型铁矿床

本类矿床包括原生铁矿体、玄武岩和含铁质岩石或硫化矿体,经风化淋滤、残坡积堆积形成的铁矿床。

矿床多产于铁矿或硫化矿顶部及其附近的低凹处或山坡上。矿体形态多不规则。矿石矿物有褐铁矿、假象赤铁矿等。矿床规模以中、小型为主,但埋藏浅,矿石含铁量较高,易于开采,是地方和群众开采的主要对象。在永利国际娱乐官网两广、福建、贵州、江西等省区都有分布。

(七)其他重要铁矿床

这类矿床主要包括内蒙古白云鄂博和海南石碌铁矿。这两个铁矿床均属大型矿床,因对其矿床成因问题,尚有争议。关于其矿床地质特征,请参阅下一节典型矿床实例。

五、成矿规律

太古宙

铁矿主要分布于华北地台北缘的吉林东南部、鞍山—本溪、冀东—北京、内蒙古南部和地台南缘的许昌—霍丘、鲁中地区。以受变质沉积型铁硅质建造矿床为主,常称“鞍山式”铁矿。多为大型矿床,铁矿床主要赋存于鞍山群、迁西群、密云群、乌拉山群、泰山群、登封群、霍丘群等。其岩石变质程度多属角闪岩相,部分属麻粒岩相或绿片岩相,并受混合岩化。矿石以条纹状、条带状、片麻状构造为特征,被称为条带状磁铁石英岩型铁矿。该时代储量占41.4%。

古元古代

铁矿主要分布于华北地台中部北东向五台燕辽地槽区。矿床仍以受变质沉积型铁硅质建造为主,赋存于五台群、吕梁群变质岩中,矿石以条纹状、条带状构造为主。在南方地区有伴随海相火山岩、碳酸盐岩的火山岩型矿床,以云南大红山铁铜矿床为代表,矿体产于大红山群钠质凝灰岩、凝灰质白云质大理岩中。

新元古代(含震旦纪)

铁矿床类型较多。在北方地区,有产于浅海-海滨相以泥砂质为主沉积型赤铁矿床,分布于河北龙关—宣化一带和产于斜长岩体中的承德大庙一带的岩浆型钒钛磁铁矿床;在内蒙古地轴北缘有产于白云鄂博群白云岩中的白云鄂博铁、稀土、铌综合矿床;还有赋存细碎屑岩-泥灰岩-碳酸盐建造中的酒泉镜铁山沉积变质型铁矿(铜、重晶石)。在南方地区,除分布于湘、赣两省的板溪群、松山群浅变质岩系中的沉积变质型铁矿,还有产于新元古界澜沧群中基性火山岩中的云南惠民大型火山-沉积型铁矿。

元古宙形成的铁矿,储量占22.8%。

古生代

除志留纪铁矿较少外,其他各时代都有铁矿。以沉积型和岩浆型矿床为主,也有接触交代-热液型铁矿。如沉积型铁矿,分布于南方(湘、桂、赣、鄂、川)泥盆系中的海相沉积赤铁矿床,常称“宁乡式”铁矿;岩浆晚期型矿床以钒钛磁铁矿(攀枝花式)最为重要,含矿岩体分布于攀枝花—西昌一带。该时代储量占22.4%。

中生代

是陆相火山-侵入活动有关的铁矿床和接触交代-热液型铁矿形成的主要时代。陆相火山-侵入型,主要分布于宁(南京)—芜(湖)地区。接触交代-热液型铁矿床,分布于鄂东(大冶式)邯邢、鲁中、晋南、豫北和闽南等地区。这个时代形成的铁矿,储量占12.4%。

新生代

以风化淋滤及残、坡积型为主,次为陆相沉积的菱铁矿、沼铁矿,还有海滨砂铁矿。储量占1.0%。

现将国内5个主要铁矿储量集中分布地区,即鞍山—本溪、冀东—北京、攀枝花—西昌、五台—岚县、宁芜—庐枞介绍如下:

(1)鞍山—本溪地区万铁矿分布于辽宁鞍山、本溪和辽阳3市,东西长85km,南北宽60km,面积约5000km2(图3.2.4)。铁矿床几乎全为“鞍山式”沉积变质型。有大、中、小型铁矿床53处,其中大型19处。合计保有铁矿石储量(A+B+C+D级)106.5亿t。已开采的大型铁矿山有:鞍山齐大山、大孤山、东鞍山、眼前山和本溪南芬、歪头山、北台以及辽阳弓长岭铁矿等,1996年末铁矿开采能力3955万t。另外,可供设计与规划建设的大型铁矿床有红旗、贾家堡子、棉花堡子等。

(2)冀东—北京地区铁矿分布于河北迁安、迁西、遵化、宽城、青龙、滦县、抚宁和北京密云、怀柔等县(图3.2.5)。铁矿几乎全为“鞍山式”沉积变质型。有大、中、小型矿床84处,其中大型铁矿床9处。合计保有铁矿石储量(A+B+C+D级)58.1亿t。已开采的重点矿山有迁安水厂、大石河(包括大石河、二马、前裴庄、柳河峪、羊崖山、大杨庄、杏山)棒锤山、磨盘山和遵化石人沟、青龙庙沟以及北京密云铁矿等,1996年末铁矿开采能力2105万t。另外,可供设计与规划建设的大型铁矿床有迁安孟家沟(储量2.1亿t,TFe28.9%)和滦县司家营北区(储量8.4亿t,TFe 29.2%)。

(3)攀枝花—西昌地区铁矿分布于攀枝花市和西昌地区的米易、德昌、会理、会东、盐边、盐源、冕宁和喜德等县(图3.2.6)。主要为岩浆型的钒钛磁铁矿矿床,其次有接触交代-热液型和沉积型铁矿床。有大、中、小型矿床66处,其中大型13处。合计保有铁矿石储量(A+B+C+D级)51.6亿t,V2O2储量1282万t,TiO2储量3.34亿t。已开采的重点矿山有攀枝花的朱家包包、兰家火山、 尖包包和西昌的太和北矿区等,1996年末铁矿开采能力1420万t。另外,可供设计与规划建设的大型铁矿床有米易白马及及坪(TFe品位27.8%,铁矿石储量5.5亿t,伴生TiO2品位6.29%,TiO2储量1600万t,V2O5品位0.27%,V2O5储量149万t);白马田家村(TFe品位25.3%,铁矿石图3.2.6攀枝花—西昌地区铁矿分布示意图储量3.14亿t,伴生TiO2品位6%,TiO2储量922万t,V2O5品位0.25%,V2O5储量76.5万t);攀枝花红格(TFe品位27.4%,铁矿石储量18.4亿t,伴生TiO2品位10.5%,TiO2储量2亿t,V2O5品位0.24%,V2O5储量448万t)。


 

 


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