(一)概述
豆子沟铁矿位于宽城满族自治县县城正南15.6km、承德市东南72km处,运距191km;遵化市北东50°方向,直距54km,运距74km,有京(北京)—建(昌)公路(351省道)相通,交通方便。矿区中心地理坐标:东经118°27′49″,北纬40°27′54″。
20世纪50年代起,华北地质局225队、高板河地质队、承德专署地质队、华北冶金511队、河北地质五队等多家地质队在该区开展勘查工作。
1959年,华北冶金511队提交《宽城县豆子沟铁矿详查报告》,河北冶金厅审定批准C2级矿石量10717×103t;1974—1978年,河北省地质局第五地质大队初步勘探,提交《宽城县豆子沟铁矿初步勘探报告》,1979年省地质局以(79)冀地资字371号文批准铁矿石C+D级39906×103t,其中C级31845×103t,累计探明50623×103t。投入主要工作量如下:1∶5000地质测量11.45km2,1∶2000地质测量1.60km2,1∶2000磁法测量0.21km2,钻探10306.45m,槽探3350.60m3,基本分析样1890件,小体重样221件,工业选矿试验样1件,岩矿鉴定样116件。
20世纪90年代以后,矿山根据生产需要进行了矿山勘探工作。
该区位于燕山山脉东段,海拔200~250m,一般相对比高600m,地势北高南低、东高西低。属低山山岳地貌。
区内属大陆性季风型气候,冬季寒冷干燥,夏季炎热多雨,年降水量550~750m。年最低气温-23℃,最高气温39.3℃。滦河水系长河在矿区东2km处流过,电力设施能满足生产需要。
矿区周围矿产丰富,主要有:北大岭、桲椤台铁矿,碾子峪、峪耳崖、亮甲台超贫钒钛磁铁矿,峪耳崖、铧尖金矿床等。
(二)成矿地质条件
该区位于中朝准地台(I)燕山台褶带(Ⅱ)东段马兰峪复式背斜(Ⅲ)北翼宽城凹断束(Ⅳ)南部。
1.地层
矿区出露有太古宇遵化岩群变质岩系,岩性以斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩为主,夹变粒岩和多层磁铁石英岩矿,其磁铁石英岩是主要的铁矿层,呈北东向带状展布。
图4—4 河北省宽城县豆子沟铁矿地质图
中—新元古界分布在老地层两侧,地层齐全,以沉积碎屑岩、碳酸盐岩为主。主要分布在北部兴隆—宽城一线,与太古宇变质岩系呈角度不整合接触,从长城系常州沟组至青白口系下马岭组均有出露,地层总厚度达500m以上,底部以沉积碎屑岩为主,中、上部以碳酸盐岩为主。南部铁门关—峪耳崖—汤道河一线呈带状分布,与太古宇变质岩系呈断层接触,主要地层为长城系和蓟县系。另外在北部有少量寒武系、奥陶系碳酸盐岩地层及侏罗系碎屑岩地层。沿沟谷有第四系分布。
2.构造
区域构造主要显示中生代构造形迹、残留有太古宙构造形迹,在喜峰口—北大岭一线,以紧密的线形褶皱为主,断裂次之。
矿区内断裂构造为受多期活动的密云—喜峰口大断裂影响的次级断裂构造,主要有3组:①北东向压性断裂(FⅠ),规模较大,破碎带宽5~10m,一般为压碎带或糜棱岩,蚀变较强,有硅化、绢云母化,倾角较陡72°~85°;②北西向压扭性断裂(FⅡ),由一系列横断层组成,一般规模不大,大部分被(FⅠ)断裂切断,破碎带不宽,产状75°~87°;③近东西向断裂(FⅢ),破碎带宽度不大,一般为2~5m,片理化很强,带内沿走向多有伟晶岩脉,倾角75°~85°。
3.岩浆岩
区内火成岩活动不十分活跃,除矿区北部分布有较大的基性、超基性岩体外,区内零散分布脉岩,有伟晶岩、煌斑岩、花岗斑岩等。
区域构造以紧密线形褶皱为主,断裂次之。主要有半壁山—棒槌崖—宽城正断层,喜峰口—西山逆断层(F1)等断层。断层使豆子沟铁矿位移2~3km,太古宇变质岩系超覆于长城系高于庄组之上。
岩浆活动以中生代为主,有太古宙遵化期中酸性侵入岩、海西期孤山子角闪辉石岩体和辉石闪长岩体、都山花岗岩基。脉岩有辉绿玢岩、闪长岩、花岗闪长岩—花岗岩,均受中生代构造控制,呈北东向。
(三)矿体地质特征
1.矿体规模、形态及产状
该矿床有大小矿层数条,按其分布情况和特点归纳为Ⅰ、Ⅱ号两条矿体(图4—5)。
Ⅰ号矿体:全长769m,最大厚度96m,平均厚度62m,控制底板最大斜深420m。产状:走向60°~90°,倾向150°~180°,倾角72°~84°,TFe平均品位33.52%。东西两端分支复合频繁,中段完整,受构造影响沿走向和倾向呈S形扭曲构造。
Ⅱ号矿体:全长927m,由多条细长矿体组成,呈波状舒缓褶曲,分支现象明显,最大厚度13.5m,平均厚度9.9m,控制底板最大斜深270m。走向60°~95°,倾向150°~185°,西段(FⅡ10以西)倾向330°,倾角68°~86°,TFe平均品位29.70%。
2.矿石特征
(1)矿石矿物成分及结构、构造
矿石为磁铁石英岩和含磁铁角闪斜长片麻岩。矿石的矿物成分简单,矿石中金属矿物主要为磁铁矿,体积分数20%~60%;磁铁矿一般呈半自形等轴粒状,粒径一般为0.06~1.00mm,当受到混合岩化时磁铁矿重结晶,粒径可达2~5mm。次为赤铁矿,粒状、针状,呈细脉穿切磁铁石英岩或在磁铁矿的边缘和解理裂隙中交代,一般体积分数1%~2%,个别高达6%;偶见黄铁矿、黄铜矿。矿石中脉石矿物以石英为主,粒状,粒径一般为0.5~2.0mm,体积分数30%~80%;次为单斜辉石、普通角闪石,一般体积分数<2%,最高体积分数<10%;局部见铁铝榴石和斜长石,体积分数很少;还见有微量磷灰石和锆石。矿石中普遍发育有绿泥石化和碳酸盐化,体积分数<1%。
图4—5 豆子沟铁矿6线剖面图
矿石结构为半自形晶粒状结构,磁铁矿大多呈半自形晶粒状,少数呈自形八面体,部分呈他形粒状,常聚集分布,与石英、单斜辉石等镶嵌。矿石构造有条痕状、条纹状及条带状构造。
(2)矿石类型及品位
矿石自然类型主要为磁铁石英岩型,占表内矿石的94.5%。磁铁变粒岩型矿石占5.5%,大部分为表外矿石。矿石TFe质量分数31.77%,矿石工业类型属于需选贫铁矿石。
(3)矿石化学成分
矿石中主要组分为Fe2O3和FeO及SiO2,其他组分质量分数较少。
矿石中的铁组分主要为磁性铁(mFe),其他组分较少。物相分析,w(mFe)/w(TFe)×100%为90.76%、w(Fe2O3)/w(TFe)×100%为6.5%、w(FeCO3)/w(TFe)×100%为1.94%、w(FeSiO3)/w(TFe)×100%为0.6%、w(FeS)/w(TFe)×100%为0.19%。磁性铁以磁铁矿单矿物产出,Fe2O3以赤铁矿矿物形式产出,碳酸铁产在方解石脉中。硅酸铁分布在辉石、角闪石、绿泥石等矿物中。硫化铁分布在黄铁矿和黄铜矿中。
矿石矿物为磁铁矿,其次为赤铁矿(Fe2O3)(尚未利用)。矿石中组合分析有害杂质P质量分数为0.014%~0.026%,S质量分数为0.14%~0.39%;现生产中段220m精粉中,P质量分数为0.04%、S质量分数为0.14%,其他有害杂质Cu、Pb、Zn、Sn等质量分数均低于0.1%。
(四)磁异常特征
豆子沟铁矿床位于宽城豆子沟—板城异常区带的西南段,有两个近于平行的带状磁异常,分别形成了桲椤台铁矿和豆子沟铁矿。异常呈北东向,长8km左右,宽4~5km,航磁异常中心异常强度在1000nT以上。
区内地面磁法工作不全,仅在矿体两端进行了1/2千磁法测量。区内铁矿体的分布受构造影响较大,地面磁异常有较明显的表现,在东西两断层以外异常值突变低缓。在矿体东端,靠近断层处异常值为8000nT,断层向东50m处异常值突然下降到600nT,再向东50m为200nT。同样在矿体西端,位于断层下盘的异常值高峰达14500nT,而相距50m的上盘突然降低为1500nT,进而产生负值,由此证实两端矿体被断层破坏错距很远。
后期深部钻探工程对矿体及断层控制时也证明了这一点。该断层使豆子沟铁矿向NEE移动2~3km,使区内太古宇变质岩系超覆于长城系高于庄组沉积岩之上,成为冀北东西向构造带右行扭动平面效应的具体表现。
(五)矿床开采技术条件
矿石中主要组分为Fe2O3和FeO及SiO2,其他组分质量分数较少。铁组分以磁性铁(90.76%)为主,其他组分较少。磁铁矿、赤铁矿以单矿物形式产出,矿石属易采选。
目前,矿山采用“三级破碎,二段磨矿,三次磁选加磁团聚重选”工艺流程。矿石入选品位(TFe)27.85%,铁精矿回收率87.02%,产率36.61%,精粉品位(TFe)66.20%。
经水文地质勘查,矿区水文地质条件属简单—中等,矿井抽水量1200m3/d作为选矿用水。
矿体及顶底板岩石的稳固程度属中等,矿石致密坚硬,为完整结构,部分地段受断层破坏节理裂隙影响稳固性降低。
(六)勘查类型及工业指标
1.矿床勘查类型
豆子沟矿区矿体走向长300~600m,倾向延深300~500m,规模近于中型;矿体呈似层状,局部厚大,形态复杂程度中等;构造复杂程度中等,有用组分分布较均匀。因此,将其划为Ⅱ—Ⅲ类勘探类型。
工程网度按:50m×50m~75m求(111b);100m×100m~125m求(122b);200m×200m~250m求(333)。
2.工业指标
TFe边界品位,≥20%;
TFe工业品位,≥25%;
可采厚度,≥2.0m
夹石剔除厚度,≥2.0m。
(七)矿床成因及远景
矿床成因类型属于受变质沉积铁矿床。工业类型属于“鞍山式”,其发生和发展的过程如下:
太古宙遵化期燕辽沉降带(或准地槽)发育形成的早期阶段,沉积了复理式砂页岩建造和硅铁建造,并伴随有基性火山岩的喷发,硅铁质岩层成为受变质铁矿的物质基础。沉降带晚期回返,受区域应力的作用发生强烈的变形、变质作用,生成豆子沟复式背斜,由于背斜核部受力最强,而且极不均匀,致使背斜轴北翼地层倒转,局部发生“虚脱”,形成一定的空间。在高温、中高压下,原岩发生强烈的变质分异作用,硅铁物质相对集中并向开放的部位聚集,因而形成背斜轴部厚度较大的矿体,向两翼和深部则相对的变薄。
该矿磁异常有一定范围,矿体个数多,具有一定规模,特别是Ⅰ、Ⅱ矿体已达千余米长,厚度达几十米,有一定延深,因此,深部具有较大远景。目前该矿上表资源量为2831×104t。