ⅲ-4五台山新太古代铁金成矿带(与五台山绿岩带有关的新太古代铁金成矿带)
图4-15五台山绿岩带地质示意图
(据吴素真，1991；田永清，1991，简化修改)
1-四元；2-寒武纪-奥陶纪；3-长城系统；4—郭家寨亚群；5-东野子群；6-斗村子群；7次绿片岩相高凡亚组；8—绿片岩相石咀亚群；9-角闪岩相石咀亚群；10—阜平岩群；11-吕梁花岗岩；12-五台花岗岩类
五台山新太古代绿岩带主要分布在山西省五台山地区。西起原平，东至灵丘，呈北北东向分布，延伸160km以上，宽35km。东南向北东延伸的龙泉关韧性剪切带与古中太古代阜平深变质绿岩带相邻，西北为恒山麻粒岩-片麻岩区，即五台山绿岩带产于恒山和阜平两个古陆核之间(图4-15)。绿岩带的形成是五台群，是一套遭受角闪岩相-亚绿片岩相多期变质和变形叠加的火山-沉积岩系，总厚度超过7000m。五台群可分为两个亚群，下亚群是石咀亚群，上亚群是高凡亚群。卵石亚组是绿岩带的主要火山岩单元，由低、中压绿片岩相至角闪岩相的火山-沉积岩系组成，总厚度5300米。底部为陆源碎屑沉积岩(板峪口组)，主体为具有明显旋回性的基性和中基性，部分中酸性火山熔岩和火山碎屑岩的变质产物:角闪岩、角闪石麻粒岩、黑云母麻粒岩、绿泥石片岩等。基性火山岩包含多层带状铁建造(BIF)，偶尔有变质砂砾岩、石英岩和大理岩。这套变质火山-沉积岩按岩性组合自下而上可分为金刚库组、王壮组、白芝岩组/闻喜组和红门岩组，其中金刚库组和白芝岩组/闻喜组为两个含铁岩系，在一定地段形成工业矿床，也是最有希望的条带状铁构造金矿层位。高凡群是绿岩带上部地层以沉积岩为主的岩石单元，分布有限，集中产于五台山西部地区。是一套浅变质沉积岩系，主体为砂质、粉砂质、泥质岩韵律沉积的陆源碎屑岩建造，顶部为变质基性火山岩。该组为下亚组上的平行不整合，其东南部和南部被滹沱组不整合所覆盖，厚度大于1200米。自下而上可分为张仙堡组、漠河组和窑口前组。五台群地层的原岩类型以火山岩和火山沉积岩为主，约占总岩体的65%，沉积岩约占35%。在各类火山岩中，以镁铁质火山岩为主，有一定量的安山岩和长英质火山岩。各种火山岩的比例为:镁铁质火山岩77%，长英质火山岩11%，安山岩12%，在整个绿岩带地层中的比例分别为50%，7%，8%。五台山绿岩带地层具有独特的特征:①地层底部为陆源碎屑沉积，为典型的陆壳，但没有代表洋壳的科马提岩组合。②有两个镁铁质火山喷发旋回(金刚库组-王壮组和白芝岩组-红门岩组)，均产生BIF。但它们也有所不同:下部绿岩中玄武岩成分较少，安山岩较多，流纹岩较少；上部绿岩以玄武岩为主，流纹岩增多，安山岩减少。③下部火山岩系地层中沉积岩的比例较大，按厚度约占22%，上部沉积岩发育有限。
花岗质岩石在区内广泛分布，占区内太古宙岩石出露面积的50%以上。根据与绿岩的关系，可分为前绿岩(前构造)、同构造和后构造三种类型。岩石类型包括TTG片麻岩杂岩、片麻岩花岗岩、石英闪长岩-英云闪长岩、花岗岩和闪长岩。本区基底杂岩包括恒山岩体和北台支村沟岩体。同一构造时期的花岗质深成岩主要形成于25亿年至26亿年，包括石佛、兰芝山、峨口、宜兴寨、都峪、王嘉卉、光明寺等。构造后花岗质侵入岩主要形成于吕梁期(2100 ~ 1800 Ma)，一般为不整合侵入体，岩性除少部分含钠外，一般富含钾，如平型关、莲花山、凤凰山、大瓦梁等。
五台群的总体构造格局是一个长轴60° ~ 70°，呈之字形分布的复式倒转向斜。地层的面理与区域性反转褶皱的轴向面理一致，都倾向于西北方向。后来又被一系列起源相同褶皱变形，但形成较晚的韧-脆性韧性剪切带所肢解。这种构造背景直接反映了五台变形期和吕梁变形期的叠加和变形转换。从变形机制上反映出褶皱变形为主，剪切变形叠加在褶皱变形之上。五台群的构造轮廓也可以理解为以一系列韧性剪切为构造边界的褶皱片组合(田永庆，1991，1996)。
五台群形成于25亿~ 28亿年，顶年龄25亿年，底年龄28亿年，25亿~ 26亿年有一次强烈的构造热事件(沈宝峰等，1998a，2003)。
五台山地区绿岩带中的铁矿床属于BIF型和阿尔戈马型，是我国重要的铁矿石产地。超大型山阳坪铁矿1处(储量7.63亿吨)，至少有白芨岩、白榆里、平型关、赵村等4处大型铁矿，巴塔、张仙堡、山蓬、黑山、大明烟草、铺上、大草坪等一批中小型铁矿(图4-16)。条带状铁建造的铁矿床集中在五台群的金刚库组和闻喜组/白芝岩组，赋存层位稳定，分布广泛。金岗库组铁矿床主要分布在绿岩带周围，形成两条向东北-NEE方向延伸的带，其中北带规模较大，主要出露于五台山北麓，条带状铁矿组断续延伸100多公里，产于黑山铁矿。南部带相对较小，主要分布在五台山东南边缘。条带状铁建造断续延伸约40公里，其中产有金岗库硫铁矿床。白芝岩组/闻喜组铁矿主要分布在复合定向构造的核心，形成一条东西长约73km，宽1 ~ 20 km的中央矿带。在中央矿带，条带状铁建造断续产出，分段集中，自东向西形成了大草坪、白芨岩、大明烟草、铺上、白榆里、山阳坪等一系列不同规模的铁矿床和矿点。
金刚库组铁矿主要集中在该组下部岩性段，与角闪岩和角闪岩互层。如在金刚库组下部地层中发育的石阡地区，自下而上有两个含铁层，下部含铁层产于角闪岩和角闪岩中，上部含铁层主要与角闪岩互层(李树勋等，65430通常下部含铁层中的条带状铁建造较薄，层数较多；而在上部含铁层中，带状铁建造的单层较厚，层数较少。
文西组铁矿主要产于文西组上部的角闪石黑云母麻粒岩和斜长角闪岩中。白芝岩组铁矿主要产于绿泥石钠长石片岩、绿泥石片岩和绢云母绿泥石片岩中，集中在基性-中酸性火山沉积旋回的下部，是五台山地区最重要的条带状铁矿建造层位。该组有两个含铁层，上铁矿层较厚，下铁矿层较薄。白芝岩铁矿和山羊坪铁矿主要产于安山岩-长英质火山碎屑岩向镁铁质火山岩过渡的镁铁质火山岩中。巴塔、张仙堡等铁矿床位于镁铁质火山岩顶部，靠近镁铁质火山岩与粘土岩的接触界面。
从条带状铁建造的规模来看，不同矿带之间、同一矿带的不同剖面之间、同一剖面的不同层位之间，条带状铁建造的规模差异很大。总的趋势是白芝岩组的条带状铁建造大于金刚库组和闻喜组。
五台山是山西省金矿的主要分布区。与新太古代五台山绿岩带有关的同构造晚期原生金矿(狭义绿岩带金矿)为本区主要金矿。目前已发现多处矿点和矿化点，是潜在的找矿目标。金矿主要分布在两个矿化带(图4-16)。北部矿化带位于五台山北坡。矿化带长90公里，宽1～4公里，主要由金刚库组岩石组合组成。矿化带南北两侧为片麻岩TTG岩系，表壳岩呈碎块状产于花岗质岩石中，两侧及内部发育脆韧性剪切构造。已发现的金矿床较少，规模较小，主要有顺王寺、凹子头、皇家等。南部带位于五台山南坡。矿化带长约80公里，宽65438±0～2公里。鲁文西组/白芝岩组岩石组合是该类型金矿的主要产地。狐狸山、东姚庄、白芝岩、店头、小坂峪、康家沟矿床，花桥、鹿嘴头、铜鼓村、木后沟、宽滩、康家沟为大家所知。
根据金矿床与容矿岩石的关系，可分为条带状铁建造造型和变质火山-沉积岩型两种类型。条带状金矿是该类型金矿中最重要的类型，也是我国最重要的条带状金矿产地。目前已有康家沟、小坂峪、店头、白芝岩等六个小型金矿床和十余个金矿化点被一些工程发现和控制。条带状铁建造模式金矿具有明显的层控特征，与富碳酸盐铁建造和富硅酸盐铁建造密切相关。矿床的位置与构造变形有关，明显受剪切变形构造和褶皱构造控制。矿化以细脉为主。矿石类型较多，有黄铁矿-磁铁矿-应时型、黄铁矿-磁铁矿-碳酸盐-应时型、硅酸盐-磁铁矿-应时型、碳酸盐-应时型、黄铁矿-磁黄铁矿-磁铁矿-应时型等。，但含金矿物主要是自然金。变质火山-沉积岩中的金矿也是五台山绿岩带的重要金矿类型，特别是20世纪90年代东姚庄金矿发现后。目前主要有东姚庄、狐狸山等金矿。该类矿床主要产于绿岩带火山-沉积旋回中上部的白芝岩组和红门组。含金岩系的岩石类型主要为绿泥石绢云母片岩、绢云母钠长石片岩、绢云母绿泥石片岩、绢云母片岩和绿泥石片岩。矿体产于韧脆性剪切变形带中。矿化大多呈浸染状和细脉状。矿体呈层状或透镜状，有一定延伸。矿石的金属矿物主要是黄铁矿，金矿物主要是自然金。罗惠等(2002)对店头和小坂峪矿床的应时进行了40Ar/39Ar快中子活化定年，分别获得2416±64Ma和2317±63Ma等时线年龄，表明该金矿床形成于五台山绿岩带区域变质变形的高峰期之后，相当于五台运动晚期或吕梁运动早期。
图4-16五台山绿岩带条带状铁建造及金矿分布示意图
(根据罗惠等人，2002年)
1—奥陶纪—寒武纪；2-滹沱组；3-高凡子群；4-石咀子群；5-阜平岩群；6-地层单位群的边界；7-花岗岩片麻岩；白芝岩组8条带状铁建造；金刚库组9条带状铁建造；10 ——条带状铁型金矿床(实心圆指矿床，空心圆指产状)
由此形成了与新太古代绿岩带有关的铁、金成矿系列。
(2)典型矿床实例
该区铁、金矿床较多，简述了山阳坪铁矿、东姚庄金矿和小坂峪金矿的地质特征。
1.山羊坪铁矿
山羊坪铁矿，又称峨口铁矿，位于代县聂营乡山羊坪村。截止1990年底，累计探明储量76331.8万吨，为超大型矿床。
矿床产于五台群石咀群闻喜组顶部。含铁岩系以绿泥石片岩为主，包括(绿泥石)角闪石片岩、云母石英片岩、云母钠片岩和条带状铁建造。有三个铁矿层，第三个铁矿层是主要含矿层，有绿泥石片岩、角闪石片岩、绿泥石云母片岩和钠长石云母片岩夹层。铁矿层顶板为厚达500米以上的绿泥石角闪石片岩，底板为应时角闪石片岩，常与石榴石云母石英片岩呈相变关系。矿区褶皱构造十分发育，对铁矿起着重要的控制作用，主要是一个倒转的复式向斜，一个紧密褶皱或褶皱转折部位，矿体厚度倍增(图4-17)。区内断裂以矿化后为主，有的破坏矿体，有的对矿体影响不大。吕梁期的角闪岩脉和辉绿岩脉广泛分布于矿体和围岩中。
图4-17山羊坪铁矿28号勘探线剖面图
(据姚培辉等1993)
1-铁矿体；2-钻孔。铵绿泥石角闪石片岩；镁云母石英片岩；δ-角闪石；石榴石云母石英片岩；云母绿泥石片岩
该矿床分为两部分，东部正在开采，西部仅达到详细调查阶段。有三个主要的铁矿床，顶层(Fe3)是矿山生产的主要矿层。矿体呈层状，规模较大，约占矿区储量的80%。矿体东西长约7000米，南北宽约3500米，最大厚度230米，平均厚度57.82米，矿体走向50 ~ 110，总体倾向东南，倾角60 ~ 70。矿体受褶皱控制，呈陡直倒转。中缝和下缝(Fe2，Fe3)有时会合并成一层。矿体呈层状或透镜状，受向斜限制，两翼不对称。
矿石的成分很复杂。原生矿物主要为磁铁矿和菱镁矿，脉石矿物主要为应时、绿泥石和菱镁矿闪石。矿石主要为他形或自形粒状晶体结构，局部有交代结构。矿石构造主要为条带状构造。全矿区矿石平均TFe品位为30.10%，属于贫铁矿。
2.东姚庄金矿
东姚庄金矿位于五台县李家庄乡东姚庄村东南约1km处。矿床产于五台山绿岩带向斜核心附近的五台群洪门组中。红门岩组主要由绿泥石钠长石片岩、绿泥石绢云母片岩、绢云母钠长石片岩和绢云母片岩组成，以条带状磁铁矿石英岩与白芝岩组相区别。下段以绿片岩为代表的变质火山岩段，原岩中的中基性-中酸性火山岩，上段以绢云母片岩和绢云母为代表的变质沉积岩段。金矿体产于浅变质火山岩中。矿区含矿岩系的主要岩石组合为钠长石片岩、绢云母钠长石片岩、绢云母片岩和绢云母钠长石片岩。金矿体产于下部基性与酸性火山沉积岩的界面上，直接容矿岩石为黄铁矿化碳酸盐绢云母钠片岩。绢云母钠长石片岩的主要矿物成分为钠长石、绢云母、方解石、应时和绿泥石，具变斑状结构。斑晶主要是钠长石和少量应时。斑晶略微定向，与片理方向不一致。原岩应为中酸性火山岩。绢云母钠长石片岩一般含有绿泥石和应时。随着绿泥石和应时含量的增加，变成绢云母钠长石片岩或绢云母钠长石片岩。
矿床位于早期向斜反转向斜的核心附近，也是后期闭合褶皱的反转翼。最明显的构造特征是强烈的层理剪切。剪切变形带呈北东向网络状发育，由强面理岩和弱面理岩交替组成，剪切变形为韧脆性。强面理带发育糜棱岩、超糜棱岩和热液蚀变，也是金矿体的构造部位。
矿区内有5个矿化带，其中1号矿化带长2000多米，宽10 ~ 20m，最宽处40米(图4-18)。其他四个矿化带不连续，呈层状或透镜状，矿化带内矿体也不稳定。ⅰ矿化带ⅰ号矿体控制长度615m，厚度0.25 ~ 13.73m，平均2.95m号矿体呈层状，厚度稳定，连续性好。金矿石平均品位3.5g/t，1 ~ 10g/t不等，矿体呈单斜，与围岩产状基本一致，具有一定的层控性。矿体与围岩之间无明显界线。ⅲ号矿体长350米，位于ⅰ号矿体东部以北，平均厚度2.96米，产状与ⅰ号矿体相同。
图4-18东姚庄金矿地质示意图
(据山西省地质勘查局216地质队)
1-第四系残坡积；2-绢云母钠片岩；3-绿泥石片岩；4-结构透镜状岩石；5-金矿体；6—推断的隐伏金矿体；7—变质辉绿岩；8-面理产状；9—个人资料
主要矿石类型为含金黄铁矿化和碳酸盐化绢云母钠片岩，其次为黄铁矿化和碳酸盐化绿泥石片岩。矿石构造为鳞片状粒状变质构造，还可见交代构造。矿石结构呈浸染状，但所有高品位矿石均为细脉或网状矿脉。矿石主要矿物为钠长石、绢云母、应时、电气石、铁白云石、绿泥石等脉石矿物，金属矿物为黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、磁铁矿和自然金，偶见少量毒砂。自然金主要以包裹金、粒间金和裂隙金的形式赋存于黄铁矿、应时和碳酸盐矿物中，以黄铁矿中的包裹金为主。单体金颗粒细小，最大金颗粒长度为0.03 mm，自然金纯度高于905。
总之，东姚庄金矿床应是受顺层剪切变形控制、与变质热液有关的绿岩带同构造晚期原生金矿床，广义上可属绿岩带剪切带型金矿床。
3.小坂峪金矿
小坂峪金矿位于樊氏岩头乡甘泉村和代县姚希乡小坂峪村交界处。这是一个以条带状铁建造为容矿岩石的金矿床。矿区构造位于五台山之字形复式向斜东西两翼交界处的甘泉复式背侧区，叠加褶皱和剪切变形构造发育。矿区出露地层为白芝岩组，主要岩性为条带状碳酸盐磁铁矿石英岩(又称贫磁铁矿石英岩)、碳质硫化物片岩、铁角闪石片岩、绿泥石片岩及少量绿帘石隆起片岩和角闪石。带状碳酸盐磁铁矿石英岩是矿区的主要岩石，一般含磁铁矿30%左右，含铁白云石10% ~ 20%，有时达40%，属于碳酸盐-氧化物混合相的带状铁建造。带状碳酸盐磁铁石英岩层通常含有绢云母石英片岩、绢云母绿泥石片岩和碳酸盐透镜体薄层。
小坂峪金矿分布在矿区北缘，产于条带状碳酸盐磁铁矿石英岩层或条带状碳酸盐磁铁矿石英岩与绿片岩层的接触带中，受闭合向斜褶皱及其剪切构造控制(图4-19)。
图4-19小坂峪金矿地质示意图
(据山西省地质勘查局212地质队)
1-四元；两带碳酸盐-磁铁矿石英岩；3-铁角闪岩片岩；4-碳质硫化物片岩；5-绢云母绿泥石片岩；6-绢云母石英片岩；7-绿幕上升片岩；8—变质辉绿岩；9-辉长岩；10-故障；11-地质产状；12-金矿体
矿区分为四个矿体:1号矿体位于背斜的枢纽部位，在条带状碳酸盐磁铁矿石英岩中，由一系列小矿束组成马蹄形矿柱。矿柱位于东南方向，侧向倾角为30° ~ 55°。矿体厚度大，金品位高，是主要矿体。ⅱ号矿体位于背斜北翼条带状碳酸盐磁铁矿石英岩与绢云母绿泥石片岩的层间接触带，厚度薄，规模小。ⅲ号矿体位于背斜南翼，发育于条带状碳酸盐磁铁矿石英岩中，向下延伸深，规模大；ⅳ号矿体位于ⅱ号矿体北侧，产于条带状碳酸盐磁铁矿石英岩和绿泥石片岩之间，厚度小，规模小。矿体呈层状、柱状、透镜状，四个矿体位于同一背斜的不同构造部位。总体走向为NEE，控制长度395m，垂深大于158m，平均厚度2.37m，背斜转折端变厚，最大厚度7.05m，矿石金品位为(2.5 ~ 47.39) × 10。
矿石的矿物组成主要为应时、磁铁矿、黄铁矿、铁白云石、菱镁矿、角闪石和氧化矿物褐铁矿，含少量黄铜矿。自然金以中细粒为主，粒度为0.01 ~ 0.06 mm，主要赋存于应时和黄铁矿的孔隙或裂隙中。矿石以条带状构造为主，其次为块状构造、粒状镶嵌变质构造。矿石中糜棱岩构造和碎裂构造发育。蚀变主要是黄铁矿化和硅化。矿体夹层少，矿体结构简单。
罗惠等(2002)对该区矿石中的应时进行了40Ar/39Ar快中子活化定年，得到2333±10Ma的坪年龄和2365438±07±63Ma的等时线年龄，两者相近，反映形成于五台晚期或吕梁早期。
总之，小坂峪金矿是五台晚期的原生金矿，属于与铁形成有关的晚期同构造绿岩带，具层控性，明显受构造变形控制。