遼寧鞍本地區(qū)鐵礦床地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志分析

張 朋，彭明生，歐陽(yáng)兆灼，喬樹(shù)巖

（1.沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，遼寧沈陽(yáng)110034；2.中煤地質(zhì)工程總公司，北京100073）

0 引言

前寒武紀(jì)條帶狀鐵建造（BIF）是指前寒武紀(jì)海相環(huán)境下的化學(xué)沉積的產(chǎn)物，礦石主要由硅質(zhì)（碧玉、髓石、石英）和鐵質(zhì)（磁鐵礦、赤鐵礦）薄層組成［1-2］.根據(jù)形成的構(gòu)造環(huán)境，可進(jìn)一步分為與海相火山作用密切相關(guān)的，產(chǎn)于島弧、弧后盆地或克拉通內(nèi)部斷裂帶中的阿爾戈馬（Algoma）型［2-3］和發(fā)育于大陸架被動(dòng)大陸邊緣的淺海環(huán)境中、與沉積作用密切相關(guān)的的蘇必利爾（Superior）型［4-5］.前寒武紀(jì)條帶狀鐵建造在世界分布最為廣泛，占世界工業(yè)鐵礦總儲(chǔ)量的60%，占中國(guó)總儲(chǔ)量的67.70%.世界最大的條帶狀鐵礦位于南非的Transvaal地區(qū)和澳大利亞西部的Hamersley地區(qū)，而最古老的BIF型鐵礦位于西格林蘭的Iaua地區(qū)［6］.中國(guó)前寒武紀(jì)條帶狀鐵建造的鐵礦資源集中分布在華北地臺(tái)區(qū)，其中尤以鞍山-本溪地區(qū)最為典型，鐵礦探明儲(chǔ)量居全國(guó)首位，已探明資源儲(chǔ)量約占全國(guó)同類型鐵礦資源儲(chǔ)量的40%［7］.本文基于以往地質(zhì)工作基礎(chǔ)，綜合論述了我國(guó)鞍本地區(qū)鐵礦床的基本特點(diǎn)，并對(duì)其成礦規(guī)律和找礦標(biāo)志進(jìn)行了分析總結(jié).

1 成礦地質(zhì)背景及礦床時(shí)空分布特征

鞍山、本溪地區(qū)位于華北地臺(tái)西北部，大致呈北東-南西向延伸，寬50 km、長(zhǎng)150 km，面積約7500 km2，大地構(gòu)造位置位于華北地臺(tái)遼東臺(tái)隆背斜的西部，兼跨鐵嶺-靖宇隆起的西南部、太子河凹陷的西端，以及營(yíng)口-寬甸隆起的西北部.太古宙花崗巖-綠巖地體為本區(qū)的結(jié)晶基底，基底斷陷盆地中發(fā)育的新元古界至中生界沉積巖系構(gòu)成沉積蓋層.本區(qū)出露的地層由老到新有太古宙鞍山群、元古宙遼河群、震旦系、古生界、中生界和新生界.鐵礦主要賦礦層位是太古宙的中上鞍山群.該地區(qū)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，主要有北東、北西、北北東和北北西向4組，其中北北東向的郯廬斷裂、北東向的寒嶺斷裂和北西向的石橋子斷裂對(duì)該區(qū)影響較大.巖漿巖主要有前震旦紀(jì)超基性巖、基性巖和燕山期中酸性巖漿巖.目前，鞍本地區(qū)已探明的沉積變質(zhì)型條帶狀鐵礦床有東鞍山、西鞍山、眼前山、弓長(zhǎng)嶺、歪頭山、南芬、齊大山、北臺(tái)、大孤山等特大型、大型和中小型礦床（圖1）.

2 典型條帶狀鐵礦床地質(zhì)特征

鞍本地區(qū)鐵礦主要集中于鞍山地區(qū)（東鞍山、西鞍山、齊大山、大孤山）、弓長(zhǎng)嶺地區(qū)（弓長(zhǎng)嶺一礦區(qū)、二礦區(qū)）和南芬地區(qū)（南芬、徐家堡子）.對(duì)有關(guān)典型鐵床地質(zhì)特征分析如下.

2.1 東鞍山鐵礦床

東鞍山礦床位于華北地臺(tái)北緣，遼東臺(tái)隆西部太子河-渾江凹陷西端，鞍山凸起，西鞍山-大孤山-眼前山東西向鐵礦帶的中西部.

礦區(qū)出露的地層主要有太古宙鞍山群櫻桃園組和新元古界震旦系釣魚臺(tái)組，新生界第四系（圖 2）［8］.礦區(qū)出露大面積太古宙混合花崗巖和燕山期千山花崗巖，脈巖主要為煌斑巖，在鉆孔中見(jiàn)有少量規(guī)模不大的輝綠玢巖、鞍山玢巖、閃長(zhǎng)玢巖和霏細(xì)斑巖等.區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造發(fā)育，褶皺構(gòu)造主要表現(xiàn)為軸向北西-南東向東傾伏和軸向北西向北東傾伏的向斜構(gòu)造，斷裂構(gòu)造按其構(gòu)造方向可分為走向斷層、橫向斷層和斜交斷層.

東鞍山鐵礦體上盤圍巖為櫻桃園組上部灰色千枚巖，下盤圍巖為櫻桃園組下部灰綠色千枚巖和混合巖，礦體依橫斷層切割關(guān)系，可分為西部礦體、東部礦體和極東部3部分礦體.其中西部礦體形態(tài)復(fù)雜多變，長(zhǎng)120～940 m，寬 40～350 m，控制延深 36～730 m；東部礦體為一厚大的單斜層與一向斜復(fù)合體，礦體下盤為水平厚度160～300 m、北西窄南東厚的單斜層，上盤為一寬150～300 m，北西寬、南東窄的向斜，礦體的總體走向 135～140°，傾向北東，傾角 50～80°；極東部礦體規(guī)模較小，礦體形態(tài)不明，走向與礦區(qū)總體走向一致，長(zhǎng)約50 m，水平寬度330 m，寬度大于走向長(zhǎng)度.東鞍山鐵礦石礦物主要為磁鐵礦、假象赤鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦，鐵礦深部有少量黃鐵礦和黃銅礦.脈石礦物主要有石英、綠泥石、透閃石、陽(yáng)起石，角閃石和電氣石.礦石主要具有半自形等粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)、殘留結(jié)構(gòu)、纖維粒狀變晶結(jié)構(gòu).主要構(gòu)造有條帶狀、條紋狀和角礫狀構(gòu)造.礦石的全鐵品位為20%～40%，變化不大，全區(qū)平均品位為32.46%.

2.2 弓長(zhǎng)嶺鐵礦床

弓長(zhǎng)嶺鐵礦位于鞍本鐵礦成礦帶中部，大地構(gòu)造位置位于華北地臺(tái)遼東臺(tái)背斜中部.弓長(zhǎng)嶺鐵礦共分4個(gè)礦區(qū)：一礦區(qū)、二礦區(qū)、三礦區(qū)和老嶺-八盤嶺礦區(qū).其中尤以二礦區(qū)規(guī)模最大，最為典型.以下主要介紹二礦區(qū)鐵礦床地質(zhì)特征.

礦區(qū)出露的地層主要為太古宙鞍山群茨溝巖組，巖石類型分別為底部角閃巖層、底部片巖層、下部含鐵礦層、中部鈉長(zhǎng)變粒巖層、含鐵礦層帶和上部奧陶系石灰?guī)r硅質(zhì)巖層，礦區(qū)西部同時(shí)分布少量的石灰?guī)r.礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，可劃分為走向斷層、橫向斷層.該區(qū)巖漿巖主要為花崗巖，依據(jù)形成時(shí)代至少可分為形成于條帶狀磁鐵石英巖之前和之后兩種類型（圖3）［9-10］.

弓長(zhǎng)嶺二礦區(qū)鐵礦可分為含鐵石英巖（貧鐵）和富鐵礦兩種，其中貧鐵礦呈厚層狀與地層產(chǎn)狀一致產(chǎn)出，礦體連續(xù)性較好，層位穩(wěn)定，與圍巖漸變接觸，該類型鐵礦層在二礦區(qū)長(zhǎng)達(dá)4800 m，延伸大于600 m，厚度5～160 m，鐵礦體總體走向 120～160°，傾向北東，傾角60～85°，平均品位達(dá) 32.20%［10］.而富鐵礦多呈似脈狀分布于斷裂構(gòu)造附近含鐵石英巖和邊部圍巖中，礦體產(chǎn)狀變化較大，與貧鐵礦近于一致，沿走向長(zhǎng)達(dá)2840 m，深部延伸大于500 m，傾向北東，傾角60～90°，厚度2～30 m，平均品位達(dá)64.77%.礦石普遍具有鑲嵌結(jié)構(gòu)、自形—半自形結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造，條紋狀構(gòu)造.礦石礦物主要為磁鐵礦，含有少量的黃鐵礦、黃銅礦和銳鈦礦.脈石礦物主要為石英，綠泥石、角閃石等.

2.3 南芬鐵礦床

南芬鐵礦大地構(gòu)造位置位于華北地臺(tái)遼東臺(tái)背斜營(yíng)口-寬甸隆起的北緣太子河凹陷中.礦區(qū)出露的地層主要為太古宙鞍山群茨溝巖組、元古宙遼河群浪子山組、震旦系釣魚臺(tái)組、南芬組、寒武系堿廠組、饅頭組.礦區(qū)主要構(gòu)造有黑背山及露天鐵礦兩個(gè)倒轉(zhuǎn)背斜和北北東向大斷裂.巖漿巖主要為中細(xì)粒斑狀黑云母花崗巖，脈巖主要為花崗斑巖、石英斑巖（圖4）.

礦體主要呈層狀—似層狀產(chǎn)出，礦床由三層鐵礦組成，第一層鐵礦層走向北西，傾向南西或西，傾角平均47°.礦層平均厚為11 m，最厚28 m，工業(yè)礦段長(zhǎng)2200 m.第二層鐵礦工業(yè)礦段長(zhǎng)2500 m；礦層走向北西，傾向南西或西，傾角平均47°.礦層平均厚為21 m，層厚為8～78 m；第三層鐵礦工業(yè)礦段長(zhǎng)2900 m，走向北西，傾向南西，傾角47°，平均厚88 m，沿走向厚度變化較大，一般為35～100 m，而沿傾向較穩(wěn)定.

礦石礦物成分主要為磁鐵礦、赤鐵礦，次要成分為黃鐵礦、鏡鐵礦、菱鐵礦及少量黃銅礦.脈石礦物有石英、透閃石、白云母、方解石和陽(yáng)起石等.礦石結(jié)構(gòu)為不均勻粒狀變晶結(jié)構(gòu)、纖狀變晶結(jié)構(gòu)，構(gòu)造主要是條帶狀、條紋狀和塊狀構(gòu)造.根據(jù)礦石礦物組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，礦石可分為磁鐵石英巖、透閃石磁鐵石英巖、磁鐵赤鐵石英巖和赤鐵磁鐵石英巖、赤鐵石英巖、菱鐵磁鐵石英巖和磁鐵滑石片巖六種自然類型.

全區(qū)鐵礦石主要成分為SiO2及TFe，兩者占礦石化學(xué)成分的30%.礦層中全鐵品位為25%～40%，全鐵含量與礦石類型密切相關(guān)，含鐵最高的是磁鐵石英巖，一般在28%～40%；赤鐵石英巖次之，含量為25%～37%；透閃磁鐵石英巖較低，多為20%～30%，少數(shù)低于20%.

3 找礦標(biāo)志

3.1 地層標(biāo)志

鞍本地區(qū)鐵礦主要為層控型火山-沉積變質(zhì)鐵礦或沉積變質(zhì)鐵礦，礦體主要產(chǎn)于太古宙鞍山群茨溝巖組、櫻桃園巖組和大峪溝巖組中.其中茨溝巖組主要分布在本溪地區(qū)，櫻桃園巖組主要分布在鞍山地區(qū)，茨溝巖組和櫻桃園巖組含礦較好，而大峪溝巖組含礦性較差，因此前兩者是尋找鐵礦的主要層位.

3.2 構(gòu)造標(biāo)志

鞍本地區(qū)條帶狀含鐵建造沉積之后，經(jīng)歷了長(zhǎng)期多次的構(gòu)造活動(dòng)，原始簡(jiǎn)單層狀的巖層和礦層遭受褶皺、斷裂等后期構(gòu)造作用的改造，形成復(fù)雜多樣的礦體形態(tài)和礦帶分布格局，但是，構(gòu)造對(duì)礦體的改造作用具有一定規(guī)律，具有重要的找礦意義.

鞍本隆起區(qū)由于長(zhǎng)期遭受剝蝕，礦體保存不好，分布比較零星，如東部清原隆起，面積大，僅有幾個(gè)中型礦床和幾個(gè)小型礦床，隆起中心部位只有一些零星小礦.凹陷地區(qū)礦層保留比較完整，但往往覆蓋較厚、埋藏深，情況不明，找礦難度較大，如本區(qū)下遼河沉陷帶及太子河凹陷帶.但在隆起區(qū)和凹陷交接地區(qū)，蓋層薄、礦層埋藏淺，或出露地表剝蝕程度較低，礦層保留較好，是綜合找礦最有利的部位.

3.3 磁異常標(biāo)志

鞍本地區(qū)條帶狀鐵礦均具有較強(qiáng)的磁性，均會(huì)引起磁異常.就一個(gè)獨(dú)立的鐵礦磁異常而言，磁異常長(zhǎng)軸方向反映礦體的走向，軸向越長(zhǎng)礦體延長(zhǎng)就越大；短軸方向反映礦體的厚度，短軸越寬礦體的厚度越大；梯度反映礦體的埋藏深度，梯度越陡礦體埋藏就越淺，反之就越深；磁場(chǎng)強(qiáng)度反映礦體規(guī)模，礦體的規(guī)模越大，磁場(chǎng)的強(qiáng)度也越大，影響的范圍也就越廣.但由于鐵礦體的規(guī)模產(chǎn)狀、構(gòu)造形態(tài)以及埋深等不同，磁異常特征也表現(xiàn)不同.總結(jié)鞍本地區(qū)鐵礦磁異常特征，大致可歸納為以下幾種類型.

（1）高大磁異常

由出露地表或埋藏很淺的厚大鐵礦引起，磁場(chǎng)強(qiáng)度大，梯度陡.鞍本地區(qū)的高大磁異常均進(jìn)行過(guò)勘探，礦床規(guī)模均為大型、超大型.

（2）復(fù)雜磁異常

此類磁異常在航磁異常圖上的反映還是比較規(guī)則的，但地磁異常比較復(fù)雜，會(huì)出現(xiàn)多個(gè)異常中心，正負(fù)異常交替，梯度忽陡忽緩，但異常的長(zhǎng)軸方向大體一致.異常形態(tài)復(fù)雜的原因主要是多層鐵礦體緊密褶皺的結(jié)果.

（3）低緩磁異常

磁場(chǎng)強(qiáng)度低緩，一般由產(chǎn)狀平緩的隱伏鐵礦引起.該類磁異常最初并未引起重視，后經(jīng)研究在找礦上取得了突破.如獨(dú)木礦區(qū)，產(chǎn)狀平緩并隱伏于太古宙鉀質(zhì)花崗巖之下，形成低緩磁異常，經(jīng)勘探為大型鐵礦床.

（4）深大磁異常

實(shí)際上也應(yīng)屬于低緩磁異常，這里指的是異常范圍和磁場(chǎng)強(qiáng)度都比較大，梯度一般，推測(cè)埋深較大，資源潛力也較大的磁異常.

（5）剩余磁異常

在已知礦床的周邊，利用已取得的勘探資料進(jìn)行正演計(jì)算獲得的理論曲線，與實(shí)測(cè)異常曲線進(jìn)行擬合，可以發(fā)現(xiàn)是否有剩余異常.通過(guò)剩余磁異常研究，可以擴(kuò)大礦床的資源儲(chǔ)量，或發(fā)現(xiàn)新的隱伏礦體.

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鞍本地區(qū)成礦地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征研究并結(jié)合以往詳細(xì)地質(zhì)勘查、航磁資料，得出如下結(jié)論：

（1）鞍本地區(qū)條帶狀鐵礦主要呈層狀賦存在太古宙晚期花崗巖-綠巖帶內(nèi)，并受鞍山群地層嚴(yán)格控制，礦石主要具有條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造，半自形等粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)、殘留結(jié)構(gòu)、纖維粒狀變晶結(jié)構(gòu).

（2）鞍山群茨溝巖組、櫻桃園巖組是含礦的主要層位，鞍本凹陷區(qū)以及高大磁異常、復(fù)雜磁異常、低緩磁異常、深大磁異常和剩余磁異常處是尋找大型、超大型鐵礦的最有利部位.

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