1. Características geológicas de la mineralización regional
El depósito de hierro de tipo Hanxing es un depósito de hierro de tipo skarn típico. La mayoría de los yacimientos se producen en rocas carbonatadas y en roca de magma de Yanshan. zona de contacto y controlada por ella. Los estratos de carbonato del Ordovícico Medio ampliamente expuestos, el fuerte magmatismo ácido intermedio de Yanshan y el entorno tectónico superior en el área de Hanxing han creado condiciones geológicas de mineralización ideales para la formación de depósitos de hierro de estilo Hanxing.
1. Estratigrafía
El área de exposición de los estratos del Ordovícico Medio en esta zona es de más de 1.400 kilómetros cuadrados, distribuidos principalmente en la depresión de la falla de Wu'an, a ambos lados de el sinclinal del pueblo y el sinclinal de Shexian. Según las estadísticas, el 90% de las rocas ígneas de Yanshan en el área total del área de Hanxing se distribuyen en los estratos del Ordovícico Medio, y los depósitos de hierro de estilo Handanxing, de importancia industrial, también se distribuyen en los estratos del Ordovícico Medio. La razón principal es que hay tres capas de piedra caliza de brecha en los estratos del Ordovícico Medio, formando una zona débil entre las capas, que es fácil de invadir por el magma y es un buen espacio de almacenamiento de rocas. El mineral de hierro estilo Hanxing en esta área es. producido en la piedra caliza de brecha y los estratos suprayacentes. La parte elevada del macizo rocoso en la interfaz forma capas sobre capas.
Debido a las diferencias en el espesor de la formación y la composición de la roca circundante, existen diferencias obvias en el contenido mineral de las diferentes formaciones en el Ordovícico Medio. La Formación Majiagou Superior (Formación Cixian) es la mejor formación mineral para los depósitos de hierro de estilo Hanxing en esta área. En este grupo se producen depósitos grandes y medianos como Guanzhong, Xishimen, Wangyao y Beiminghe. Las condiciones del mineral de la Formación Xiamajiagou y la Formación Fengfeng son malas y la mayoría de ellas son depósitos pequeños y medianos. Los primeros incluyen la mina Fushan No. 4, la mina No. 1, Guzhen, Majinao, etc. , y estos últimos, como Kuang Cun y Zhuang, etc. Según las estadísticas sobre recursos probados de mineral de hierro, la Formación Majiagou Superior representa el 79,7% de los recursos de mineral de hierro de la región, la Formación Fengfeng representa el 11,8% y la Formación Majiagou Inferior representa el 8,5%.
2. Estructura
En los campos minerales, las estructuras que controlan los depósitos minerales y los cuerpos minerales son varios tipos de estructuras de zona de contacto y fisuras entre capas y fisuras estructurales cerca de la zona de contacto.
La zona de contacto entre la superficie superior del levantamiento de magma controlado por pequeñas estructuras anticlinales y la roca carbonatada circundante es la estructura de control de mineral más favorable. Algunos depósitos de mineral de tamaño grande y mediano en el área son en su mayoría. controlados por tales estructuras. La mayoría de los yacimientos se distribuyen en un lado del cuerpo superior de Dragon Rock, y algunos se distribuyen en la parte superior del cuerpo superior de Dragon Rock. La otra es una zona de contacto compleja y empinada formada a lo largo de intrusiones de macizos rocosos de falla. El macizo rocoso cerca de la zona de contacto es irregular y dendrítico, y la zona de contacto es irregular. Los yacimientos en la zona de contacto son de pequeña escala, grandes en número y de forma compleja.
Hay grietas entre capas y fracturas estructurales que controlan el mineral cerca de las zonas de contacto suavemente inclinadas y muy inclinadas, y las fracturas que controlan el mineral se distribuyen en su mayoría dentro de los 100 m de la zona de contacto. Los cuerpos minerales en las fisuras de las capas intermedias son ricos en ley y en su mayoría son minerales masivos densos. Algunos de los minerales de la zona de contacto no están desarrollados y están dominados por minerales entre capas, como las áreas mineras en las áreas de Hedi y Guzhen, pero la escala sí. pequeño. La magnetita en forma de veta en las fisuras estructurales está lejos de la zona de contacto y rara vez forma yacimientos industriales, pero puede usarse como un signo de mineralización profunda.
Los xenolitos carbonatados que invaden la parte superior o cerca de la cima del macizo rocoso forman mineral de hierro a su alrededor debido al metasomatismo del magma y fluidos hidrotermales. Están distribuidos irregularmente y algunos son restos de la denudación. de la roca circundante superior el cuerpo está en contacto con yacimientos minerales alrededor de los restos.
3. Rocas ígneas
Las rocas ígneas neutras intruidas en el período Yanshan son la principal fuente de minerales para los depósitos de hierro de tipo Hanxing. El magma invadió muchas veces y se formó mineral de hierro en la etapa de invasión de magma a gran escala. Las rocas magmáticas de Yanshan en el área de Hanxing fueron intruidas en tres fases. La diorita introducida en la segunda fase está estrechamente relacionada con la mineralización, seguida por la hornblenda y la diorita introducidas en la primera fase.
Después de que el magma se elevó a lo largo de la estructura del basamento del área durante el período Yanshaniano, invadió la zona frágil de la piedra caliza del Ordovícico Medio, formando una masa rocosa en capas ramificadas de múltiples capas. La primera etapa de la intrusión del macizo rocoso se produce en un nivel inferior, introduciéndose principalmente en la Formación Majiagou Inferior. Por ejemplo, la anfibolita en los macizos rocosos de Fushan y Qicun está en capas, con una superficie inferior plana y una superficie superior compleja con pequeñas protuberancias. y abolladuras. El espesor puede alcanzar más de 500 metros (Fushan). Parte del macizo rocoso invade la Formación Majiagou superior, y el mineral de hierro se forma en las fisuras de las capas intermedias cerca del contacto entre la superficie superior del macizo rocoso en capas y la Formación Majiagou inferior y la zona de contacto.
El macizo rocoso que invade la capa superior de la Formación Majiagou Inferior en forma de cepas rocosas forma una zona de contacto compleja y muy inclinada con las rocas circundantes, que está inclinada hacia la zona de contacto en un lado del macizo rocoso, lo que favorece la mineralización. Como la mina Fushan No. 1, Poshan, etc.
La segunda fase de diorita es la intrusión de mineralización más importante en esta zona, y es también el periodo en el que la actividad de intrusión de magma es más intensa. Intruye principalmente en la Formación Majiagou Superior y una pequeña cantidad en la Formación Fengfeng, formando una serie de intrusiones de diorita-monzonita. Es la principal roca madre metalogénica del mineral de hierro en esta área, es decir, el segundo período metalogénico principal en. esta área. El magma local invadió estratos del Carbonífero-Pérmico y formó pórfido de diorita. Durante el proceso de intrusión de magma, debido a la diferenciación y evolución, el líquido mineral y la materia volátil se acumulan en la parte superior del macizo rocoso, por lo tanto, la parte superior del macizo rocoso y los pequeños cuerpos rocosos en el borde frontal de la invasión de magma. o levantamientos en forma de arco o columnares, favorecen la formación de mineral de hierro. Por un lado, el contacto entre el magma y las rocas carbonatadas produce metasomatismo, que precipita los minerales, por otro lado, debido a la alta presión interna en la parte superior del magma, el fluido mineral migra a las rocas circundantes y precipita en el contacto; zona y fisuras de las rocas circundantes para formar minerales. Por lo tanto, el borde frontal de la intrusión de magma y la parte que sobresale de la superficie superior del macizo rocoso son las áreas de mineralización más prometedoras. Los cuerpos de diorita se transforman gradualmente en diorita de sienita en lo profundo o dentro del macizo rocoso, y las condiciones de mineralización son pobres en las áreas donde se desarrollan los cuerpos de diorita de sienita. La zona de contacto entre el pequeño cuerpo rocoso elevado en forma de arco y la roca circundante favorece la mineralización, y las suaves pendientes y depresiones elevadas son las partes principales del yacimiento. El yacimiento de forma compleja en la zona de contacto es de pequeña escala y la forma del yacimiento es compleja y dispersa.
En la tercera etapa, el macizo rocoso invadió la Formación Majiagou Superior del Pérmico Superior, formando la masa de sienita alcalina Hongshan.
Desde la perspectiva de la composición de la roca, la diorita de hornblenda tiene un alto contenido de hierro, un alto contenido de hornblenda mineral oscuro y malas condiciones de mineralización. La diorita tiene un bajo contenido de minerales oscuros y un alto grado de oxidación del hierro, lo que favorece la mineralización. La composición química de la diorita mineralizada se caracteriza por ser rica en sodio y saturada de ácido silícico. El mineral de hierro se enriquece con albita o zoisita producida por autosomatismo. Por tanto, la sodiación de las rocas magmáticas es uno de los principales signos de la formación de cuerpos rocosos mineralizados.
II.Características geológicas del yacimiento
El yacimiento de hierro de Hanxing en esta zona es producto del período Yanshan. Espacialmente, los depósitos de mineral y las rocas magmáticas están estrechamente simbióticas y forman cinco campos de mineral: Qingcun, Kuangcun, Wu'an, Gushan y Fushan. Generalmente, cada campo mineral tiene muchos depósitos de magnetita de diferentes tamaños, pero se concentran en los campos Qicun y Kuangcun, que representan el 74,4% de los recursos totales. Más del 95% de los yacimientos se producen en la piedra caliza del Ordovícico Medio y el Ordovícico Medio. piedra caliza En la zona de contacto de rocas magmáticas ácidas, los yacimientos tienen diversas formas, cantidades y tamaños. La ley del mineral es principalmente mineral rico (TFE > 45), lo que representa el 55,2% del mineral total. El mineral tiene un alto contenido de azufre (el contenido de azufre en el mineral rico en azufre del alto horno de Guanzhong es 3,63), y el mineral con alto contenido de azufre representa el 92%, acompañado de cobalto, que puede utilizarse de manera integral.
Según las estadísticas sobre la relación entre la roca circundante que controla el mineral, las condiciones de la roca magmática y las reservas de recursos, la roca circundante que forma el mineral es principalmente la Formación Majiagou Superior (Formación Cixian), y la roca magmática que forma el mineral. La roca es principalmente la segunda etapa del período Yanshan.
(1) Zona de contacto controlada por el mineral y forma y escala del yacimiento
Los yacimientos de esta área se producen principalmente en la zona de contacto entre el complejo del Yanshaniense Medio y el Ordovícico Medio. roca carbonatada. La aparición, escala y forma de los yacimientos están estrictamente controladas por la zona de contacto. Según estadísticas de 11 minas de hierro grandes y medianas en el área de Hanxing, el 95,4% del mineral se produce en la zona de contacto suave, el 3,7% se produce en la zona fracturada entre las capas de roca circundantes fuera de la zona de contacto y el 0,9% se produce en la zona de contacto relacionada con los xenolitos. En términos generales, si la estructura de la zona de contacto es simple, el yacimiento será relativamente estable y de gran escala, en su mayoría en capas y con forma de lenteja grande, como Guanzhong, Xishimen y otros depósitos de tamaño grande y mediano (Figura 6- 5, Figura 6-6); si la estructura de la zona de contacto es compleja, el yacimiento cambia mucho en cuanto a ocurrencia, escala pequeña y formas complejas y diversas, y las diferentes partes a lo largo de la zona de contacto tendrán forma de lente, bifurcadas, en forma de saco, venosa o irregular, como Xihao Zhuang, Chongyi, etc.
Figura 6-5 Mapa geológico del mineral de hierro de West Shimen
Los depósitos de mineral en esta área rara vez consisten en un solo yacimiento, sino que en su mayoría consisten en un grupo de yacimientos superpuestos dominados por un yacimiento. La composición del yacimiento. Los yacimientos son principalmente de tamaño pequeño y mediano, con solo 4 grandes, pero sus reservas de recursos representan el 40,80% de toda la región, 26 medianos representan el 45,04% y 46 pequeños solo representan el 14,17. % (datos a finales de 2008).
El tamaño del yacimiento es generalmente de decenas a cientos de metros de largo, varios kilómetros o incluso más, y algunos pueden alcanzar los 5020 metros (Xishimen) el espesor del yacimiento varía desde unos pocos metros hasta decenas de metros, y en algunos casos; En algunos casos el más grueso puede llegar a superar los 190 metros (río Beiming).
Figura 6-6 Diagrama esquemático de la zonificación de alteración de depósitos minerales
(2) Reglas de composición y enriquecimiento de los minerales
La composición de los minerales es relativamente simple. con minerales metálicos Principalmente magnetita, seguida de pirita, pseudohematita, calcopirita y limonita. Los minerales de ganga son principalmente diópsido, henita, tremolita y flogopita, seguidos de calcita, serpentina, actinolita, epidota, henita, andalucita, piedra pómez, dolomita, clorita, etc. Debido a las diferentes litologías de la roca madre formadora del mineral y las rocas circundantes, así como a las diferentes temperaturas de formación del mineral, las principales combinaciones de minerales en algunas áreas mineras también son diferentes. La distribución espacial de diferentes combinaciones de minerales en los minerales tiene ciertas reglas. Algunas áreas mineras son obvias y otras no. En términos generales, los conjuntos diópsido-magnetita se encuentran cerca de la zona de contacto con la roca albita, mientras que flogopita, tremolita-magnetita y tremolita-magnetita se desarrollan cerca de la zona de contacto con la roca carbonatada.
El mineral principal es la magnetita, con un contenido entre un 30 y un 90%, generalmente entre un 60 y un 80%. Es principalmente granular semieuédrico, seguido de cristales octaédricos y euhédricos cúbicos, y ocasionalmente cristales en escamas. el tamaño de partícula es de 0,01 ~ 5 mm, generalmente 0,1 ~ 2 mm. La magnetita se forma en al menos dos generaciones, principalmente Pokémon, con un tamaño de partícula fino, y la segunda generación tiene un tamaño de partícula gruesa, a menudo producida en los cristales de magnetita de Pokémon. La Magnetita Pokémon a veces se corta a través de venas en cuevas o fisuras.
(3) Estructura del mineral, estructura y tipo de industria del mineral
La estructura del mineral consiste principalmente en partículas de forma autigénica-semiautógena, y otras estructuras incluyen residuos, esqueleto y tamices. y pseudomórficos, trituración, separación de soluciones sólidas, etc. El efecto de metasomatismo en el mineral es obvio. Los minerales son principalmente diseminados (densamente diseminados y escasamente diseminados), rayados y densamente masivos, seguidos de estructuras puntuales y brechadas.
Según la combinación de minerales y la estructura del mineral, los tipos naturales de minerales se pueden dividir en magnetita masiva densa, hematita magnetita, magnetita pirita, magnetita de roca sica diseminada y con bandas, etc. En los altos hornos predomina el mineral con alto contenido de azufre, que representa alrededor del 80%.
(4) Composición química del mineral e ingredientes beneficiosos asociados
La composición química del mineral es principalmente hierro, seguido de calcio, magnesio, silicio, aluminio, azufre, fósforo y un pequeña cantidad de cobalto, níquel, cobre, selenio, telurio y otros oligoelementos.
El hierro es el principal componente del mineral, principalmente en forma de óxido de hierro, seguido del sulfuro. La ley promedio de hierro en el depósito es 35,02 ~ 56,09, generalmente alrededor de 45.
Los elementos asociados en el mineral incluyen azufre, cobalto, cobre, níquel, selenio, telurio, galio, vanadio, titanio, germanio e indio. En cuanto al estado de aparición de los elementos asociados, a excepción del cobre, que existe como un mineral independiente y es estrechamente simbiótico con la pirita, el cobalto, el níquel, el selenio y el telurio existen principalmente en la pirita como isomorfos.
El cobalto es el elemento beneficioso asociado más importante en los depósitos de hierro skarn de la zona de Hanxing. A excepción del mineral de manganeso duro que contiene cobalto (Yunjialing), el mineral de cobalto azufre y el mineral de cobalto duro (Guan Zhonghezhuang) que se encuentran en algunas áreas mineras, no se han encontrado minerales independientes. El cobalto en el mineral se encuentra principalmente en la pirita. El cobalto también se encuentra comúnmente en minerales de magnetita y ganga, pero el contenido es muy bajo.
El azufre es un componente asociado importante en el mineral de hierro. Existe principalmente en forma de pirita. El contenido varía mucho y la ley promedio es de 0,011 a 2,17. La ley promedio de azufre de la mayoría de los depósitos grandes y medianos es superior a 0,3. Entre los yacimientos, los yacimientos gruesos y los que están cerca de carbonatos tienen un alto contenido de azufre. El contenido de importantes elementos beneficiosos asociados suele ser directamente proporcional al contenido de azufre. Actualmente, el azufre asociado al mineral de hierro de la región no se recupera bien.
El contenido de fósforo es generalmente inferior al 0,15 y se presenta en forma de apatita. El espacio de distribución del fósforo es similar al del azufre. El contenido es alto en la parte superior del yacimiento y bajo en la parte inferior. El contenido es alto en la zona de contacto cercano y bajo en la zona de contacto lejano.
(5) Alteración de la roca de pared
La alteración de la roca de pared del yacimiento de mineral de hierro tipo Hanxing en esta área es común y de varios tipos, incluyendo albita, skarnización y varios fluidos hidrotermales. modificación.
Entre ellos, la albita y la skarnización en las zonas de contacto interior y exterior están más estrechamente relacionadas con la mineralización del mineral de hierro, y la amplitud y la intensidad de la alteración obviamente están relacionadas positivamente con la escala del mineral de hierro.
La albitización (albitización) se desarrolla en complejos neutros como la diorita hornblenda y la diorita cerca de la mina. Es producto del autometamorfismo en las últimas etapas de la actividad magmática. Se caracteriza por el desvanecimiento de las rocas y la precipitación del hierro, lo que favorece el enriquecimiento e integración del hierro. La dirección de extensión de la soda es generalmente casi paralela a la zona de contacto o yacimiento, y su intensidad de alteración tiende a debilitarse desde la zona de contacto hacia el macizo rocoso. Dado que la precipitación continua de componentes de hierro durante el proceso de sodiación proporciona una fuente de material para la formación de cuerpos de magnetita cerca de la zona de contacto, cuanto más desarrollada esté la zona de sodiación, más grande será el cuerpo de mineral de hierro y ambos están correlacionados positivamente.
La skarnización es otro tipo importante de alteración asociada a la mineralización. El skarn de la zona es principalmente del tipo calcio-magnesio. Según la combinación de minerales, se puede dividir en skarn de diópsido, skarn de diópsido de flogopita y skarn de granate. Entre ellos, el skarn de diópsido y el skarn de diópsido de flogopita están más estrechamente relacionados con el mineral de hierro y, a menudo, controlan grandes depósitos. Además, el skarn de granate controla algunos yacimientos de pequeña escala, de alta ley, con bajo contenido de azufre y con morfología compleja. La mineralización es monótona, principalmente mineralización de magnetita, y a menudo se forman depósitos grandes, medianos y pequeños solos.
Tres. Origen y modelo de mineralización del depósito mineral
1. Era de mineralización
La edad de mineralización de este depósito es el período Yanshan temprano, aproximadamente el Jurásico Tardío.
2. Composición de isótopos de azufre
La composición de isótopos de azufre de pirita y anhidrita de diferentes yacimientos en el área de Hanxing muestra que la pirita δ 34s en la roca magmática = 2,5 ‰ ~ 15,6 ‰. , la mayoría de los cuales mantienen las características del azufre magmático profundo, anhidrita δ 34s = 24,0 ‰ ~ 29,1 ‰, diferente del azufre evaporativo típico (δ 34s = 20 ‰ ~ 24 ‰) pirita δ 34s = 11
3 Isótopos de hidrógeno, oxígeno y carbono
Según las composiciones de isótopos de hidrógeno, oxígeno y carbono de los principales minerales e inclusiones en el mineral de hierro de Handan, en el diagrama δ D-δD-δ18O, el imán El mineral. Cayó en las aguas de magma, y diópsido y granate cayeron cerca de las aguas de magma, lo que indica que el fluido formador de mineral era principalmente agua de magma, mezclada con precipitación atmosférica.
4. Temperatura de formación del mineral
Las estadísticas de temperatura de formación del mineral muestran que la temperatura de alteración principal es de 290 ~ 400 ℃, y la temperatura de formación del mineral es de 258 ~ 356 ℃, que pertenece a las condiciones de formación de gas a alta temperatura.
5. Entorno y presión de mineralización
La roca madre formadora del mineral del depósito se encuentra en los estratos del Ordovícico. Los estratos suprayacentes tienen un espesor de 1,5 a 2,5 km. ambiente poco profundo y es consistente con diorita Las características de estructura de pórfido de grano fino de la roca. Según el gradiente de presión del suelo de 275×105 Pa/km, la presión litostática del sistema de mineralización es 410×105 ~ 690×105 Pa, que está cerca de la presión de mineralización de alteración calculada por Feng Zhongyan et al., lo que indica que la El sistema de mineralización y las condiciones ambientales son sincrónicas.
6. Características de la inclusión
Las inclusiones de diópsido en el mineral de hierro de Handan incluyen principalmente Na, Mg2, Ca2, Cl-, CO2, H2O, CO, etc. Las inclusiones de magnetita son principalmente Na, Mg2, Cl-, CO2, H2O, etc. Obviamente, el fluido formador del mineral es rico en calcio y sulfato, lo que no deja de estar relacionado con la intrusión de la roca madre en la formación de carbonato que contiene yeso.
7. Origen de los depósitos minerales
Basado en una gran cantidad de ejemplos de depósitos minerales en esta área y un análisis exhaustivo de las condiciones geológicas y las características del depósito de hierro estilo Hanxing. , se cree que el depósito de hierro estilo Hanxing es un hierro típico de tipo skarn. La base principal es la siguiente:
1) El yacimiento de mineral de hierro se produce principalmente en la zona de contacto entre el Yanshaniano medio complejo intrusivo y la roca carbonatada que contiene yeso del Ordovícico Medio.
2) El mineral de hierro proviene principalmente de macizos rocosos cercanos (el sodio juega un papel importante en el proceso de extracción del hierro).
3) Las estructuras metasomáticas y las estructuras residuales metasomáticas están ampliamente desarrolladas en los minerales, y el skarn metasomático de magnetita y las rocas circundantes de carbonato son comunes. La composición mineral, la composición química y la estructura de los minerales están estrechamente relacionadas con las rocas carbonatadas metasomáticas.
La magnetita y el skarn, especialmente el diópsido y el flogopita, están estrechamente relacionados tanto en el espacio como en el tiempo de formación. Los minerales de diópsido y carbonato representan una proporción muy grande en las rocas circundantes.
4) La combinación de minerales y las características de mineralización de la magnetita reflejan que la magnetita se forma principalmente en la etapa hidrotermal de gas de alta temperatura después de la etapa magmática.
5) La forma de los sedimentos varía mucho. Generalmente, los depósitos minerales de tamaño grande y mediano se componen de cuerpos minerales en capas y lenticulares con formas relativamente simples, mientras que los depósitos minerales pequeños se componen principalmente de cuerpos irregulares con formas complejas, como cápsulas, tortas y dendritas. Un mismo yacimiento puede estar en contacto con diferentes estructuras del Ordovícico Medio.
En comparación con otros depósitos de hierro de tipo skarn nacionales, el depósito de hierro de tipo Hanxing tiene sus propias características: (1) La roca madre que forma el mineral en esta área es un sistema complejo de magma neutro con baja acidez. El tipo de mineralización es principalmente serie diorita-monzonita; (2) el tipo de mineralización es principalmente mineralización de imán único; (3) la pirita es rica en isótopos pesados de azufre (4) común en los estratos del Ordovícico medio. La intrusión estratificada compleja está controlada por la brecha; capa en los estratos del Ordovícico Medio, formando una zona de contacto de múltiples capas, lo que resulta en la superposición de múltiples capas de yacimientos (5) La alteración de la roca de la pared se caracteriza por albita cerca del borde del yacimiento;
El modelo de mineralización del mineral de hierro Handan-Xing se muestra en la Figura 6-7. La diorita irrumpió en la piedra caliza de la Formación Majiagou del Ordovícico y se produjo skarnización en la zona de contacto. Posteriormente, el fluido hidrotermal que contiene mineral del magma metasomatizó las rocas circundantes y transformó el skarn, formando un depósito de hierro tipo skarn.
Figura 6-7 Modelo de mineralización de mineral de hierro de Handan-Xing