摘要：原平市孙家庄铁矿位于新太古界五台群石咀亚群金岗库组地层中，含铁石英岩为矿岩石的主要类型，呈现层状和透镜状产出，受特定地层层位的控制。铁矿床的形成主要受古沉积环境、基性火山岩活动、后期构造改造和变质作用四个方面因素的影响，成因类型属于沉积变质型铁矿。航磁、地磁异常区和基性变质火山岩是本区最主要的找矿标志。本矿床的发现和研究，为该区寻找更多沉积变质型铁矿提供了方向指引。

　　关键词：孙家庄；铁矿；地质特征；矿床成因

　　山西省铁矿资源广泛分布，五台山地区的沉积变质型铁矿是山西省主要的铁矿类型之一，其总资源储量占全省的90.61%。该区域开展地质工作较早，以往的区域地质和矿产工作对区域内的地层、构造、岩浆岩等特征进行了较为系统的总结，尤其对沉积变质型铁矿的赋存层位、变形变质特征、矿物成分、矿石类型及矿床成因等进行了较为系统的研究。区域物探工作大致查清了区域磁异常的分布及特征。以上工作为深入分析该区域成矿条件和找矿远景提供了基础资料，为该区的铁矿勘查提供了充分的依据。但对区域内存在的航磁异常仅进行了小范围的异常查证和普查找矿工作，而区内存在明显的赋矿层位。因此，需要开展较为系统的矿产勘查研究工作。

　　1区域地质背景

　　原平市孙家庄工作区位于山西省北部五台山区铁矿成矿带的西南端，山西省原平市苏龙口镇、中阳乡境内。大地构造位于汾渭裂谷带(Ⅱ级构造单元)忻定盆地(Ⅲ级构造单元)代县-原平块凹(Ⅳ级构造单元)中。成矿带属于五台-太行成矿带(Ⅲ级成矿区带)五台山成矿亚带(Ⅳ级成矿区带)的五台山铁、钼、金、铜、银、多金属、硫铁矿、磷、花岗石、云母、硅石、白云岩矿带(V级成矿区带)。区域内出露地层为新太古界五台群石咀亚群金岗库组、庄旺组，台怀亚群柏枝岩组，高凡亚群张仙堡组，古元古界滹沱群豆村亚群四集庄组及新生界新近系、第四系。其中五台群石咀亚群基性变质火山岩为矿体赋存层位。

　　本区褶皱构造发育，断裂构造次之。五台群石咀亚群经历了三次(幕)以上构造变形。五台运动的第一幕为主期构造，第二幕也十分强烈；对主期构造的强烈改造而产生大规模的叠加变形；第三幕于石咀亚群中则相对较弱，使早先褶皱进一步压紧和韧性断裂的进一步活动，反映岩层经多次构造变动由各向异性，趋于各向同性、逐渐稳定的特性。根据变形特点的不同，石咀亚群划分为金岗库-庄旺组区和文溪组区，本区处于石咀亚群分区中的金岗库-庄旺组区。寒武纪以后的构造以燕山期的脆性断裂为主，主要有北西向、北东向、近东西向三组，分布广泛，对铁矿层连续性起破坏作用。区域内岩浆活动强烈，出露有晋宁期辉绿岩脉、吕梁期变辉长辉绿岩和五台期变基性岩、变辉长辉绿岩，呈条带状展布，面积较小。

　　区域内由北向南分布有4个1/5万航磁异常带，分别为M15、M16、M18、M21异常。其中M15异常走向北东-南西，强度不大，△Tmax=200γ，曲线圆滑，形态为一狭长带状异常，150γ的等值线呈长条状，西侧伴生负异常，强度为-60γ，该异常属五台山铁矿成矿带的北带。M16异常走向近东西向，规模大、强度高，△Tmax=4000γ，曲线圆滑，形态规则，500γ的等值线呈椭圆状，西侧伴生负异常，强度为-60γ，该异常属五台山铁矿成矿带的北带。M18异常走向北东-南西，强度不大，△Tmax=900γ，曲线圆滑，形态北西陡，南东缓，异常强度由西向东逐渐增强，150γ的等值线呈长条形，西侧伴生负异常，强度为-70γ，该异常属五台山铁矿成矿带的北带。M21异常走向不明显，强度不大，△Tmax=740γ，曲线圆滑形态呈北陡南缓，异常强度由西向东逐渐增强，150γ的等值线呈南北倒立“〗”型，北端伴生负异常，强度为-50γ，该异常属五台山铁矿成矿带的南带。

　　2矿区地质特征

　　2.1地层

　　矿区全被第四系亚粘土覆盖，钻孔揭露其下覆地层为新太古界五台群石咀亚群金岗库组，岩性主要为黑云变粒岩、斜长角闪岩、黑云母角闪片岩及磁铁石英岩，是区内硅铁建造铁矿床的主要含矿层位。第四系全新统主要分布于工作区中东部较大沟谷内，岩性主要为砂砾层、粉砂土、炭质淤泥层、亚粘土。

　　2.2构造

　　矿区构造比较复杂，发育有褶皱构造和断裂构造。褶皱构造对铁矿的控制表现为一级构造控制矿床的分布，二级构造控制矿床的形态，三级构造控制矿体形态，四级及更低级褶皱对矿体起局部改造作用。本区矿床主要受二级褶皱构造控制，为本区的主要构造形式。后期的断裂构造影响较小，个别断层对矿床起局部破坏作用。根据地层产状判断，认为南王就复式向形构造是本区的主要褶皱构造，该复式向形构造核部位于南王就村附近，构造线方向为北西西向，南翼倾向北北东，倾角35°~54°，孙家庄铁矿床位于其中，北翼倾向南南西，倾角55°~72°，北王就铁矿床位于其中。褶皱构造控制矿体的产状及规模，次级构造变形造成了矿体的加厚和变薄。断裂构造均表现为走向断层，共发育5条，对矿体影响较小或没有影响。

　　2.3岩浆岩

　　区内岩浆岩主要为五台早期的黑云斜长片麻岩、黑云二长片麻岩，片麻理产状与地层产状一致，除此以外无其他岩体侵入。

　　2.4磁异常特征

　　通过1/1万高精度磁法测量，结合工作区地质情况，共圈定了5处磁异常(即M1-M5)，各异常与1/5万航磁异常基本吻合。M1异常位于矿区北部，以700nT圈定，极大值1399nT，形状呈长条状，走向北东，长800m，宽200m，△T等值线南北两侧基本均匀。M2异常位于矿区东北部，以2000nT圈定，呈长条形，走向北东东，向东未封闭，延伸至郭家庄矿区，区内该异常长1200m，宽400m左右，有一个异常封闭中心，以3200nT封闭，极大值4045nT。△T等值线具有北密南疏的特点。M3异常位于矿区北部，以800nT圈定，呈椭圆形，走向北东东，长800m，宽200m，有一个异常中心，以1000nT封闭，极大值1769nT，700nT等值线与M2异常相连，△T等值线南北两侧基本均匀。M4异常位于矿区中部，以1300nT圈定，椭圆形，走向北西，长880m，宽280m~530m，极大值2600nT。△T等值线北西密集，南东舒缓。M5异常位于矿区南部，以800nT圈定，呈椭圆形，走向北西西，长1450m，宽500m，有一个异常中心，以1600nT闭合，极大值1673nT。△T等值线北疏南密。本区引起磁异常的原因主要为沉积变质型铁矿，严格受其层位控制。磁异常走向一般为北西或近东西向，随含矿层的走向的改变而改变；△T等值线形态规则、曲线圆滑，说明了矿体埋藏较深的缘故。

　　3矿床地质特征

　　3.1矿体特征

　　通过1/1万地质测量、1/1万高精度磁法测量、1/2千地质物探综合剖面测量、钻探及样品测试等工作手段，全区共圈出29条铁矿体，其中M5异常区11条，分布于矿区南部；M2异常区9条，分布于矿区东北部；M3异常区1条，分布于矿区北部；M4异常区8条，分布于矿区中部。矿体主要赋存于新太古界五台群石咀亚群金岗库组下部斜长角闪片岩(黑云母角闪片岩)与石榴黑云变粒岩(或黑云微斜石英片岩)的接触带，少数赋存于石榴黑云变粒岩或黑云微斜石英片岩中，含矿岩石为含铁石英岩。形态呈似层状、透镜状，在走向上和倾向上均有增厚变薄、尖灭再现的现象。主要矿体有4条，分别为M5-⑤号、M5-⑦号、M2-④号、M2-⑤号，占总资源量的77.06%，现将主要矿体特征分述如下：

　　M5-⑤号矿体：位于M5异常区的中部，矿体赋存于石榴黑云变粒岩与斜长角闪片岩的接触带，顶板为石榴黑云变粒岩，底板为斜长角闪片岩。形态似层状，走向286°~310°，倾向北北东，倾角32°~42°。矿体长1300m，延深613m，厚度1.10m~11.20m，平均厚度6.37m，厚度变化系数53.68%。矿石品位较稳定，平均品位TFe26.95%，mFe16.16%，S0.63%，品位变化系数TFe8.78%，mFe31.24%，S41.54%，赋存标高60m~657m。

　　M5-⑦号矿体：位于M5异常区中部，为该异常区规模最大的矿体，矿体赋存于斜长角闪片岩与石榴黑云变粒岩的接触带。形态呈似层状，走向286°~310°，倾向北北东，倾角30°~42°。矿体长1800m，延深986m，厚度2.78m~16.17m，平均厚度6.79m，厚度变化系数61.31%。矿石品位较均匀，平均品位TFe27.76%，mFe17.22%，S0.51%，品位变化系数TFe7.59%，mFe22.87%，S39.22%，赋存标高-7m~652m。

　　M2-④号矿体：位于M2异常区的北部，矿体赋存于黑云微斜石英片岩与黑云母角闪片岩的接触带，顶板岩性为黑云微斜石英片岩，底板为黑云母角闪片岩。形态呈似层状，走向54°~82°，倾向南东，倾角64°~80°。矿体长1400m，延深895m，厚度1.25m~24.44m，平均厚度10.50m，受褶皱构造的影响，走向上矿体厚度变化较大，厚度变化系数73.13%。矿石品位较稳定，平均品位TFe26.13%，mFe16.21%，S0.50%，品位变化系数TFe8.01%，mFe24.58%，S46.93%，变化程度属均匀，赋存标高-163m~740m。

　　M2-⑤号矿体：位于M2异常区的北部，矿体赋存于黑云母角闪片岩中，顶、底板岩性均为黑云母角闪片岩。形态呈似层状，走向54°~82°，倾向南东，倾角64°~80°。矿体长1400m，延深910m，厚度2.02m~15.88m，平均厚度9.55m，厚度变化系数48.54%。矿石品位较稳定，矿石平均品位TFe29.17%，mFe19.78%，S0.30%，品位变化系数TFe5.96%，mFe14.85%，S36.66%，品位变化程度属均匀，赋存标高-191m~740m。

　　3.2矿石特征

　　本区铁矿石呈深灰色，一般具自形－半自形晶粒结构，粒状柱状变晶结构，鳞片粒状柱状变晶结构；条纹状、条带状构造，在褶皱强烈部位呈柔皱状构造。据岩矿鉴定结果，矿石矿物主要为磁铁矿(10%~30%)，少量的赤铁矿(<1%)、黄铁矿、磁黄铁矿(1%~3%)、黄铜矿(<1%)。脉石矿物主要为石英(35%~50%)、铁闪石(15%~20%)、少量的方解石(1%~5%)、角闪石(1%~2%)、石榴石(1%~5%)、黑云母(1%)等。

　　根据基本分析结果，矿石中主要有用组分为铁。TFe变化范围20.14%~39.13%，平均值27.71%，mFe变化范围12.14%~36.25%，平均值17.61%。根据矿石组合分析结果、矿石光谱全分析结果，矿石中有害组分主要为S、P，其次为Cu、Pb、Zn、Sn、As、F等，S含量一般0.10%~4.0%，平均含量0.34%~0.60%，超过炼铁用铁矿石工业指标(﹤0.3%)的要求；P平均含量0.068%~0.070%，低于工业指标(﹤0.25%)的要求，不超标。其它有害物质Cu、Pb、Zn、Sn、As、F平均含量均低于工业指标的要求，不超标。矿石中共伴生组分均达不到工业指标要求，无综合利用价值。

　　矿石自然类型主要为磁铁矿石，工业类型属需选的磁性铁矿石。

　　4矿床成因

　　4.1矿床成因

　　通过对原平市孙家庄铁矿地质特征的研究发现，区内铁矿体主要赋存于新太古界五台群石咀亚群金岗库组下部斜长角闪片岩(黑云母角闪片岩)与石榴黑云变粒岩(或黑云微斜石英片岩)的接触带。晚太古代五台早期，该区为恒山-五台裂陷槽形盆地，随着后来地槽急剧下沉，火山活动(主要是基性-中酸性)强烈而频繁，一方面，为海洋输送大量的成矿物质(Fe、Si等)，另一方面，形成岛弧或岛弧盆地。在火山间歇期，由于季节变化、风暴或海洋等因素的作用，使溶解在深水中的铁质和硅质被带到浅部，在成矿有利地段沉积了本区的含铁建造。新涌出的海水较快的被氧化，形成一片富铁层，继续蒸发提供硅质层，条带就是这样按年度的变化而形成；气象变化的同期性引起条带宽度的周期性。沉积物中大量的有机碳和氢氧化铁反应，形成磁铁矿。该区铁矿床的总体特征是受特定地层层位的控制，多期褶皱导致矿层折叠集中形成了大规模的矿床，向形构造对矿体的保存具有重要意义。与此同时或之后的构造活动对已形成的铁矿层起改造作用，褶皱构造起到了建设性作用，使矿体在向斜转折端富集加厚，两翼变薄。后期的断裂构造对已形成的矿体起破坏作用，破坏了矿体的连续性。矿床成因类型属于沉积变质型。

　　4.2控矿因素

　　区内磁铁矿成矿控制因素主要表现在古沉积环境、基性火山岩活动、后期构造改造和变质作用四个方面。区内铁矿层沉积于中等深度的海盆中，在海底凹陷地带，相当于海盆边缘的半封闭环境中，矿层厚度较大。基性火山岩活动对成矿有两方面作用，一方面，供给硅铁物质，另一方面，是改造海底成矿环境，因此基性火山岩是含铁层位，铁建造受基性火山岩层位控制。后期构造改变了铁矿层的原始产状，矿体的产状和形态主要受后期褶皱构造所控制。元古代及以后的脆性断裂对矿体有错断作用，但一般断距不是很大。区内角闪岩相区域变质作用使含铁建造中的赤铁矿和菱铁矿起还原反应形成磁铁矿，并且随着温度升高发生重结晶作用，磁铁矿颗粒变粗，提高了矿石质量和工业利用率。

　　4.3找矿标志

　　本区找矿标志主要为航磁、地磁异常区和基性变质火山岩。

　　5结论及建议

　　(1)区内铁矿体主要赋存于新太古界五台群石咀亚群金岗库组地层中，含矿岩石为含铁石英岩，呈似层状、透镜状产出，受特定地层层位的控制，成因类型属于沉积变质型铁矿。

　　(2)区内铁矿床的形成主要受古沉积环境、基性火山岩活动、后期构造改造和变质作用四个方面因素控制。航磁、地磁异常区和基性变质火山岩是本区主要的找矿标志。

　　(3)目前发现的磁异常区均不同程度的发现了铁矿体，但整体异常验证和矿体控制程度不够，矿体规模未完全控制，有进一步工作的必要