Key Ore-controlling Factors of the Skarn Type High-grade Iron Deposits in North China Craton: Constraints from Stratigraphy

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.011

Abstract

Abstract:

The key ore-controlling factors of the skarn high-grade iron deposits in North China Craton (NCC) is a challenging topic and largely restrict the ore-prospecting directions in the future and make relevant study breakthroughs impossible.Based on the distribution pattern of typical orebodies in NCC and stratigraphy, we determined the key ore-controlling factors and their restriction mechanism.The large scale of orebodies of typical skarn high-grade iron deposits in NCC are closely related to the surrounding rock series (e.g., karst layers, gypsum beds) and they are mainly distributed in the middle Carboniferous Fengfeng Formation, the lower Majiagou formation, and the upper Majiagou Formation, which are located in the karst stratum above gypsum.The key controlling factors from stratigraphy on the mineralization of skarn type high-grade iron deposits are mainly manifested in four aspects: the vertical distribution of karst stratum restricts the favorable space for the emplacement of iron-rich orebodies; the unconformity surface controls the development of the karst system, affecting the scale of high-grade iron orebodies; the sequence stratigraphy affects the karst stages, constraining the distribution of karst layers and high-grade iron orebodies; the gypsum salt layer indicates the bottom boundary of the strongly phased karstification, limiting the favorable lower bound for hosting the high-grade iron orebodies.Consequently, the ore-prospecting model for the skarn type high-grade iron deposits in NCC was established, and seven potential mineralization spatial segments, including three major ones, were recommended in the study.The key ore-prospecting and research directions were suggested at end of the study.

Key words: key ore-controlling factor, high-grade iron deposit, skarn, stratigraphy, North China Craton

CLC Number:

P618.31

ZHANG Baotao, MEI Zhenhua, LI Xiuzhang, JIANG Xiaoping, HU Zhaoguo, WANG Xiaoyu, ZHAO Xiaobo, HU Jiabin, LIU Sen. Key Ore-controlling Factors of the Skarn Type High-grade Iron Deposits in North China Craton: Constraints from Stratigraphy[J]. Geoscience, 2024, 38(01): 98-116.

Figures/Tables 15

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系	统	组	段	代号	厚度(m)	主要岩性	含膏层位	岩溶发育的主要特征
上覆地层:中石炭统铝土岩及页岩								非岩溶层
奥陶系	中统	峰峰组	二段	O₂f²	0~121	中厚层生物碎屑灰岩及斑状白云质灰岩		强岩溶化,缝、洞相对较均匀发育
		峰峰组	一段	O₂f¹	23~127	薄层泥晶白云岩为主,夹石膏,地表多膏溶角砾岩	主要含膏层	岩溶发育微弱,溶孔为主
		上马家沟组	三段	O₂ms³	20~171	中层泥晶灰岩与薄-中层灰质白云岩互层,中部夹石膏	夹含膏层	强岩溶化缝洞层与弱岩溶化溶孔层相间存在
			二段	O₂ms²	28~180	中层泥晶灰岩及斑状白云质灰岩,含生物碎屑		强岩溶化缝洞层较均匀发育
			一段	O₂ms¹	20~171	薄层泥晶灰岩夹石膏层,地表多为膏溶角砾岩	主要含膏层	弱岩溶化溶孔为主
		下马家沟组	三段	O₂mx³	23~176	中厚层泥晶灰岩与中薄层微晶白云岩互层		强岩溶化缝洞层与弱岩溶化溶孔层相间存在
			二段	O₂mx²	28~94	中厚层泥晶灰岩及斑状白云质灰岩		强岩溶化缝洞层较均匀发育
			一段	O₂mx¹	10~57	薄层含泥灰质泥晶白云岩夹石膏层,地表为膏溶角砾岩	含膏层	弱岩溶化溶孔为主
	下统	亮甲山组		O₁l	0~249	薄-厚层微细白云岩为主,含燧石,上部见灰岩		弱岩溶化溶孔为主,上部灰岩夹层局部岩溶发育
	下统	冶里组		O₁y	24~106	中层微、细晶含泥白云岩		弱岩溶化,少量溶孔
寒武系	上统	凤山组		∈₃f	31~184	中上部中粗晶白云岩为主,下部砾屑白云岩		中等岩溶化小孔洞和缝隙相对较均匀发育
	上统	长山及崮山组		∈₃cg	14~120	砾屑灰岩和砾屑白云岩及条带状灰岩		弱岩溶化微裂隙
	中统	张夏组		∈₂z	100~236	厚层鲕状白云质灰岩为主		中等岩溶化缝洞不均匀发育
	中统	徐庄组		∈₂x	40~127	中上部鲕状灰岩和泥质灰岩为主,下部紫色钙质页岩		弱岩溶化微裂隙
	下统	毛庄及馒头组		∈₁	11~211	上部紫红色页岩为主,下部暗紫色泥质白云岩		非岩溶层夹弱岩溶化溶孔层
下伏地层:前寒武系砂岩、白云岩和变质岩等								非岩溶层为主

系	统	组	段	代号	厚度(m)	主要岩性	含膏层位	岩溶发育的主要特征
上覆地层:中石炭统铝土岩及页岩								非岩溶层
奥陶系	中统	峰峰组	二段	O₂f²	0~121	中厚层生物碎屑灰岩及斑状白云质灰岩		强岩溶化,缝、洞相对较均匀发育
		峰峰组	一段	O₂f¹	23~127	薄层泥晶白云岩为主,夹石膏,地表多膏溶角砾岩	主要含膏层	岩溶发育微弱,溶孔为主
		上马家沟组	三段	O₂ms³	20~171	中层泥晶灰岩与薄-中层灰质白云岩互层,中部夹石膏	夹含膏层	强岩溶化缝洞层与弱岩溶化溶孔层相间存在
			二段	O₂ms²	28~180	中层泥晶灰岩及斑状白云质灰岩,含生物碎屑		强岩溶化缝洞层较均匀发育
			一段	O₂ms¹	20~171	薄层泥晶灰岩夹石膏层,地表多为膏溶角砾岩	主要含膏层	弱岩溶化溶孔为主
		下马家沟组	三段	O₂mx³	23~176	中厚层泥晶灰岩与中薄层微晶白云岩互层		强岩溶化缝洞层与弱岩溶化溶孔层相间存在
			二段	O₂mx²	28~94	中厚层泥晶灰岩及斑状白云质灰岩		强岩溶化缝洞层较均匀发育
			一段	O₂mx¹	10~57	薄层含泥灰质泥晶白云岩夹石膏层,地表为膏溶角砾岩	含膏层	弱岩溶化溶孔为主
	下统	亮甲山组		O₁l	0~249	薄-厚层微细白云岩为主,含燧石,上部见灰岩		弱岩溶化溶孔为主,上部灰岩夹层局部岩溶发育
	下统	冶里组		O₁y	24~106	中层微、细晶含泥白云岩		弱岩溶化,少量溶孔
寒武系	上统	凤山组		∈₃f	31~184	中上部中粗晶白云岩为主,下部砾屑白云岩		中等岩溶化小孔洞和缝隙相对较均匀发育
	上统	长山及崮山组		∈₃cg	14~120	砾屑灰岩和砾屑白云岩及条带状灰岩		弱岩溶化微裂隙
	中统	张夏组		∈₂z	100~236	厚层鲕状白云质灰岩为主		中等岩溶化缝洞不均匀发育
	中统	徐庄组		∈₂x	40~127	中上部鲕状灰岩和泥质灰岩为主,下部紫色钙质页岩		弱岩溶化微裂隙
	下统	毛庄及馒头组		∈₁	11~211	上部紫红色页岩为主,下部暗紫色泥质白云岩		非岩溶层夹弱岩溶化溶孔层
下伏地层:前寒武系砂岩、白云岩和变质岩等								非岩溶层为主