大冶铁矿实习报告北京科技大学
一.大冶铁矿简介
大冶铁矿位于湖北省黄石市铁山区，大冶铁矿开采历史悠久、文化底蕴深厚，自三国?吴?黄武五年（公元226年）开采迄今已有1700余年。历经古代开采、近代开采、日本掠采、重建开采和深部开采5个历史阶段；先后采用官办、官督商办、商办、公私两矿并存以及国有开采5种经营形式。
1958年9月15日，毛泽东主席视察大冶铁矿，指示矿山要综合利用好矿产资源。此后，大冶铁矿不断引进新设备、新材料、新工艺、新技术，对采场、选厂进行改造。截止2004年，累计采出原矿1.14亿吨，生产铁精矿7321万吨，矿山铜34万吨，钴硫精矿206万吨，球团矿308万吨。有色金属产品行销国内15个省市自治区的60多家冶炼、化工、建材行业。
今日大冶铁矿，基础设施成龙配套，管理方式先进，生产工艺精良，科技实力雄厚，矿区局域网络全线贯通，办公实现自动化。多次评为湖北省花园式工厂、清洁无害工厂、安全生产文明单位。多次获湖北省文明单位及全国模范职工之家称号。
二.矿床地质特征
1、矿区地层
矿区范围内出露的主要地层为三叠系下统大冶群灰岩、白云岩建造，其次二叠系、统大隆组长兴组龙潭组地层二叠系与三叠系呈平行不整合接触关系。根据岩性及层理特征；变质残余结构岩石化学成分等可将矿区三叠系下统大冶群变质地层划分为七个岩性段；灰黑色竹叶状大理岩，白云质大理岩黑白相间大理岩夹层黄褐色白云质大理岩，白色薄层细齿状大理岩，灰白色薄层大理岩，含灰黑色角砾团块大理岩浅绿色薄层，含石榴石、透辉石条带大理岩、浅灰色薄层与中厚层互层状，含香肠构造大理岩、灰黄色、灰黑色斑点角岩，泥质角岩夹有泥灰岩透镜体变质程度较浅，上铁山岩体东西长24km，南北宽5km，面积120km2。出露形状呈纺锤形。铁山岩体是燕山期多次岩浆活动形成的复式岩体。已查明有四次侵入活动，由老至新依次为中细粒含石英闪长岩、中粒黑云母透辉石闪长岩、正长闪长岩和斑状含石英闪长岩。各次岩浆岩特征见表4-1。用钾氩法测定同位素年龄值为138Ma（斑状含石英闪长岩）和150Ma（黑云母透辉石闪长岩）。大冶铁山铁（铜）矿床由六大矿体组成，自西向东依次为铁门坎、龙洞、尖林山、象鼻山、狮子山和尖山矿体，总长4300m，其中尖林山矿体为盲矿体。矿床范围内出露的岩浆岩有种岩浆岩属铁山侵入体南缘中段部分根据野外穿插关系和间接证据适当参考同位素年龄数值确定上述四种岩浆岩形成顺序自早而晚为中细粒含石英闪长岩，黑云母透辉石闪长岩，正长闪长岩和斑状含石英闪长岩 前者属燕山早期如图1。
图1 大冶铁山矿区地质图
1．第四系；2．第七段具花斑构造的大理岩；3．第六段大理岩夹少量白云质大理岩；4．第五段大理岩常具细齿状缝合线；5．第四段大理岩含角岩石香肠断块；6．第三段石榴石-透辉石大理岩；7．第二段夹角岩条带大理岩；8．第一段页岩夹泥灰岩有时角岩化；9．中细粒含石英闪长岩；10．黑云母透辉石闪长岩；11．闪长玢岩；12．煌斑岩脉；13．钠长岩脉；14．花岗斑岩脉；15．矽卡岩；16．矿体；17．隐伏矿体；18．NW向及NWW向压性断裂；19．NNE向压性断裂；20．推测断层；21．正常和倒转地层产状。
2、矿体特征：
沿接触带藕断丝连地延长4300米，矿体产状与接触面产状相吻合，走向NWW，除尖林山矿体为隐伏矿休外，其余均出露地表，由于断层错动，铁门坎矿体和龙洞矿体不相连。象鼻山矿体和狮子山矿体也基本不连，除龙洞矿体倾向SW 外 ，其它矿体总体倾向有变化，一般上部倾向NE深部转向SW 。转折范围大致在72米到200米之间，矿体倾角变化较大 有的地段近于水平，如尖林山东段矿体有的地段又近于直立，如狮子山西段，一般矿体倾角为30一80度之间，矿体沿走向延长300一800米，沿倾向延深最大500米最30米，一般斜深100～400米。一般厚度30一80米，矿体形态在不同地段有较大差异，有似层状、透镜状、囊抹等、矿床范围内多数地段矿体与围岩呈接触明显的界线。
图2
典型矿物描述：
矿石特征：包括组成矿石的矿物的构造、结构、组成、及矿物本生的一些性质。下面对该矿床一些典型的岩石做详细的见绍。（注另对一些围岩也作了描述）
矿石名称：菱铁矿-磁铁矿矿石
矿石产地：湖北大冶
矿石描述：灰黑色，块状构造，主要为菱铁矿，其风化后表面有褐红色氧化物，含量10％。磁铁矿：铁黑色，具有磁性，含量50％此外还有少量的黄铁矿和黄铜矿，雌黄铁矿，三者呈共生关系，含量为5％。
脉石矿物：主要为方解石，无色或白色，三组解理，硬度小，含量5％。呈细粒分散状分布在矿石中。
图3 菱铁矿矿石
矿石描述：褐红色，因表面被氧化所致。蜂窝状构造，主要的矿石矿物为褐铁矿（针铁矿和水针铁矿尾主要成分）—褐红色，条痕黄褐色，疏松多孔状，含量95％，脉石矿物为孔雀石—蓝色，隐晶质，呈团状分布在褐铁矿中。含量为5％。
图4 含铜硫铁矿矿石
矿石名称：金云母-透辉石矽卡岩
矿石产地：湖北大冶
矿石描述：灰绿色，块状构造，鳞片粒状变晶结构，块状构造，主要矿石矿物为金云母，透辉石，方解石。金云母，浅黄色，鳞片粒状集合体，含量50％。透辉石，暗绿色，细粒，含量30％。脉石矿物为方解石，无色或白色，含量20％。
矿石名称：条带状透辉石-石榴石大理岩
矿石产地；湖北大冶
图5 褐铁矿
矿石描述；灰绿色，中细粒变晶 结构，块状构造，主要矿石矿物为透辉石，石榴石。透辉石，浅绿色，细粒，含量70％。石榴石，褐色，粗粒，20％。脉石矿物为方解石，白色，含量10％。
3、构造：
北西西向构造为淮阳山字形前弧西翼的组成部分，由一系列北西西向不同等级的褶皱、压扭性冲断层组成，倾角10-15度。是矿区内主要的构造格架。主要构造形迹有铁山背斜、棺材山-尖山逆断层、男名山向斜、老铁山背斜、龙门山倒转向斜、龙洞-狮子山卷曲背斜、尖山北西西向断裂带等。
北北东向构造
为新华夏构造体系的组成部分，是本区重要的构造形迹之一，由北北东向的褶皱、压扭性挤压带、逆冲断层及其伴生的构造形迹所组成，它叠加并改造北西西向构造。主要构造形迹有尖山背斜、麻雀脑背斜、F13压扭性断裂、狮子山北部的北北东向断裂带等。
喜山期北西向构造带
构造形迹表现为断裂构造。由一系列北西向压扭性断裂及伴生的北北西向和北东向的扭裂带所组成，往往切割所有的地质体（大理岩、岩体、矿体），部分断裂被挽近期中基性岩脉充填，区内比较典型的有F25压扭性断裂、铁F1、铁F2、F4压扭性断裂、铁门坎后山北西向压扭性断裂、龙F1、龙F2、F77断裂等。
4、岩浆岩
铁山岩体东西长24km，南北宽5km，面积120km2。出露形状呈纺锤形。铁山岩体是燕山期多次岩浆活动形成的复式岩体。该区岩浆岩以侵入活动为主，侵入的岩浆岩主要组成铁山岩体。岩体走向北西西向，东西长约28公里，南北宽约2-8公里，出露面积约150平方公里。组成铁山岩体的岩浆岩，主要为中细粒含石英闪长岩，次为黑云母黑云母透辉石闪长岩，再次为正长闪长岩、斑状闪长岩。其中，与成矿关系最为密切的是中细粒含石英闪长岩和黑云母透辉石闪长岩。铁山矿区岩浆岩特征见表1 。
大冶铁矿矿区位于铁山岩体的南缘中断，侵入岩体直接与三叠系大冶群地层接触。此外，在矿区内还有一些在成矿后生成的脉岩如辉绿岩、闪长玢岩、煌斑岩等，这些脉岩有时穿插矿体，对矿体有轻微的破坏作用。
三.矿床成矿分析
1、矿床形成的地质条件
1﹒1矿床地质条件
矿区位于淮阳山字形构造弧顶西侧和新华夏构造体系第二隆起带次级构造的复合部位，同时处在长江中下游断裂凹陷成矿带中大冶复向斜的铁山背斜的北翼。区内经历了复杂的构造变动，但是主要构造成矿期为晚侏罗燕山期的褶皱构造和次级叠加构造。构造为成矿溶液提供了通道，同时也是矿床的“家”。
矿区内侵入体于围岩接触以角度不整合为主，有利于成矿溶液沿围岩的原生层理，层间破碎带及构造裂隙贯入并交代成矿，另外，在侵入岩与围岩的“S”型或凹凸不平的接触地段，岩石易于破碎，裂隙发育，矿液常易于集中，使得侵入体与围岩的接触面积增大，能使矿液与有利围岩进行充分的交代作用而成矿，矿化更为集中，更有利于矿体富集。
矿区位于长江中下游断裂凹陷成矿带中大冶复向斜的铁山背斜的北翼，此褶皱构造有利于岩浆的侵入和与其相伴随的矿化，这个特殊的构造条件不仅提供了含矿溶液流通的通道，同时有利于矿体的稳定富集。
矿区内捕掳体仅局部发育，规模不大，但是对成矿也有很重要的意义。在捕虏体周围，侵入体可以和有利围岩充分接触，形成较富的矿体，或是发生接触变质形成某些有特殊成矿作用的矿物，为后期的成矿做准备。
根据矿区采样分析，推断矿床成矿温度以高温为主，深度较浅，大部分在地下几百米范围以内，属浅－中成相。
1﹒2岩浆岩条件
形成大冶矽卡岩型铁矿床的岩浆岩为铁山侵入杂岩体南缘接触带的中段，主要岩性为石英闪长岩，黑云母透辉石闪长岩和含石英闪长岩，为典型的中酸性侵入体。而二长岩-闪长岩类侵入体则主要形成矽卡岩型铁矿床。
1﹒3围岩条件
矿床围岩主要是三叠系大冶群的灰岩和白云质灰岩，在侵入体与围岩接触带上及其附近，灰岩及白云质灰岩由于接触变质分别变成了大理岩和白云质大理岩，同时在接触带及其附近由于交代作用形成了大量钙矽卡岩系列的硅酸盐矿物，以铁的氧化物为主。矽卡岩矿物主要有石榴子石，透辉石矽卡岩和阳起石矽卡岩等。
2、矿床成矿作用
根据矿区采样标本分析，矿床成矿作用较为复杂，并不是单一的某一成矿作用而成，而是不同成矿作用共同作用的结果。根据矿区内围岩与矿体的产出状态及接触关系，以及控矿构造的复杂性和多起叠加性，笔者认为本区成矿作用不仅有接触渗滤交代作用（单交代作用），还有接触扩散交代作用（双交代作用），以接触渗滤交代作用为主，接触扩散交代作用为辅。
3、矿床的成矿过程
对于矽卡岩型矿床，其成矿分析有较多的观点。有毕利滨科-卡尔波娃的“两期五阶段说”观点；有爱纳迪等人（1981）的将矽卡岩矿床形成过程分为三个阶段的观点等；就笔者本人，比较赞同毕利滨科-卡尔波娃的“两期五阶段说”，故下面将引用以上毕利滨科-卡尔波娃的观点对大冶矽卡岩型铁矿床的成矿过程进行分析：
3﹒1矽卡岩期
干矽卡岩阶段（早期矽卡岩阶段）：
此阶段没有水的参加，成矿流体处于一种高温的超临界状态，液体为酸性状态，主要形成无水的岛状和链状硅酸盐矿物，如石榴子石，透辉石，方柱石等。无石英出现，无矿化现象。
湿矽卡岩阶段（晚期矽卡岩阶段）：
有大量水开始出现，主要形成含水硅酸盐类矿物，液体处于中性到弱碱性状态，以气成至高温阶段的产物，主要是双链状及带状矿物。如阳起石。大量含铁矿物在这个时期开始沉淀，如磁铁矿和赤铁矿。
氧化物阶段：
此阶段为一过渡阶段，以高温阶段为主，可形成层状或架状硅酸盐矿物，也允许部分高温阶段的硫化物出现，如黄铁矿。
矽卡岩期主要形成钙，镁，铝的硅酸盐矿物。大部分硅酸盐类矿物和矽卡岩在这个时期结晶完成。
3﹒2石英硫化物期
早期硫化物阶段：
此阶段主要出现各种铜，铁，钼的硫化物，如黄铁矿，黄铜矿和磁黄铁矿等。主要是在高中温热液条件下形成，故又称铁铜硫化物阶段。
晚期硫化物阶段：
此阶段除交代早期形成的硅酸盐矿物外，可出现方铅矿，闪锌矿，黄铁矿，黄铜矿等矿物。主要为中温热液条件下形成的矿物，故又称铅锌硫化物阶段。
根据综合分析，可以知道矿床的主要成矿阶段为湿矽卡岩阶段，氧化物阶段和早期硫化物阶段，由于矿床活动的多期性，长期性和复杂性，成矿溶液运移过程的成分浓度等的变化以及构造活动的间歇性等因素导致了成矿过程相当复杂，故对矿床形成过程的分期只是一概述，并不能将各个阶段绝对地分开。
四、矿床成因类型
1、接触交代矽卡岩型。
矿床主要形成在燕山期中酸性杂岩体与三盛系大冶群碳酸盐岩接触带上或其附近，为气化一热液交代作用所形成。与矽卡兴有密切的生成联系。主要依据是：矿体产在中酸性侵入体与中、下三叠统碳酸盐岩接触带上或其附近，接触带构造控矿明显。
其次，矿床具有典型的矽卡岩矿物组合。矿床规模与矽卡岩化发育强度和程度呈正比。矿石中可见到明显的交代成矿现象。矿体与有关侵入休的同位素年龄基本一致，矿体与岩体中所含微量元素情况基本相同。
2、矿浆注入成矿型；
认为矿质主要来自岩浆，而不是接触交代形成的，依据为矿体与围岩接触界线清楚，其矽卡岩不是很发育。其次，有磁铁矿胶结的角砾状矿石，反映是后期矿浆与围岩作用形成的。最后，蚀变矿物较弱。
3、热液改造成矿型；
依据为：矿物呈层状，似层状、填充在岩层之间。且蚀变较弱，是沉积与后期热液改造的产物。
五、控矿规律
矿区内矿体产状与围岩以小角度斜交，仅局部地段呈整合接触，故矿体产出状态整体上侵入体与围岩的接触带大致平行展布，由于矿区内三叠系大冶群灰岩和白云质灰岩整体上呈北西-南东向，故矿体以整体上呈北西-南东向展布并大致继承接触带的形态特征。
参考文献
⑴薛清泼、徐九华、陈伟、石教波、谢玉玲等，大冶铁矿尖林山—狮子山矿段接触带形态及控矿规律分析
⑵北京科技大学资源工程系，武钢大冶铁矿，2015；
⑶袁见齐、朱上庆、翟裕生，矿床学，武汉地质学院，1984