遼寧省鳳城市四道門溝鐵礦床地質特征及成因分析

摘 要:遼寧省鳳城市四道門溝鐵礦床位于遼東鐵、硼成礦帶內(nèi)。以下元古界遼河群變質巖系最為發(fā)育，褶皺構造是直接控制本區(qū)變質層控鐵硼礦的重要控礦條件，其控制著礦體的產(chǎn)出空間位置，并控制著區(qū)內(nèi)鐵礦體的展布特征。該區(qū)的鐵礦屬于火山沉積變質-超變質熱液迭生層控礦床，礦石自然類型為磁鐵礦-透閃石型，局部有磁鐵礦-蛇紋石型和磁鐵礦-硼鎂鐵礦型。

關鍵詞:遼河群里爾峪組 鐵礦 褶皺構造

中圖分類號:P618.51文獻標識碼:A文章編號1674-098X(2012)08(b)-0066-02

The analysis of geologic characteristic and causes of iron deposit of the Four Door Ditch， Feng cheng city， Liaoning

Yuan Shi-peng

(The Seventh Geological Team of Liaoning Province，DanDong ，118003，China)

Abstract:The Four Door Ditch’s Iron Ore Deposit of Feng cheng city in Liaoning Province is located in iron and boron ore mine belt in Eastern Liaoning.They mainly develop from series of Liaohe Group Metamorphic Rocks in Lower Proterozoicn.The fold structure is the important Ore-controlling condition，which directly control the its Metamorphic layer and iron and boron ore，the production location，also expansion characteristics of iron rocks.This area of mine belong to volcanic-sedimentary that is fall born layer deposit of the metamorphic hydrothermal fluid.The natural ore type is the through flash tone magnetite，local Serpentine magnetite and boron magnesium and iron mineral type.

Key Words:Liaohe Group Lieryu formation，iron mine，fold structure

該區(qū)位于遼寧省鳳城市四門子鎮(zhèn)四道門溝一帶，周邊有多處礦床，如翁泉溝鐵硼礦床是我國目前最大的超大型硼礦床。自建過以來對該區(qū)附近進行了多次不同程度的地質評價工作，對該礦床的地質特征、規(guī)模形態(tài)和資源潛力有了初步的認識。近年來，通過對本區(qū)鐵硼礦床的進一步研究，對該區(qū)的地質特征、礦床成因、成礦規(guī)律和找礦標志及資源前景有了新的認識。

1 區(qū)域地質背景

該區(qū)大地構造位置處于中朝準地臺(Ⅰ)膠遼臺隆(Ⅱ)營口-寬甸臺拱(Ⅲ)鳳城凸起的中部，褶皺構造發(fā)育，早元古代巖漿活動頻繁，區(qū)域內(nèi)廣泛出露有下元古界遼河群里爾峪組含鐵硼巖系。該區(qū)位于遼東鐵、硼成礦帶，是受遼東古裂谷軸部淺海凹陷優(yōu)地槽相火山沉積成礦作用控制形成的。在這個火山構造活動帶的適當部位，控制著鐵、硼礦產(chǎn)的初始形成?；鹕綆е械幕鹕饺海强刂频V田級別的古控礦構造。由于受遼河期強烈變質變形作用的改造，這些前造山期的重要初始控礦構造已難具體還原其本來面目。

1.1 地層特征

區(qū)內(nèi)出露地層比較簡單，僅出露有下元古界遼河群里爾峪組地層，該組地層在本礦區(qū)內(nèi)主要出露西部和中部，在區(qū)外南部有大面積分布。根據(jù)其巖性組合特征，皆為里爾峪組一段。該段地層為鐵硼礦的蘊礦層。主要巖性有黑云變粒巖、角閃變粒巖、黑云透輝變粒巖、蛇紋巖、蛇紋石化大理巖和金云透閃巖等，本區(qū)的鐵硼礦體即賦存在蛇紋巖和金云透閃巖中。主要巖性描述如下:

黑云變粒巖:灰白色，風化后呈黃褐色，鱗片、粒狀變晶結構，塊狀結構。主要礦物成份有:斜長石:白色，它形-半自形粒狀，含量35%～50%;石英:無色、半透明，它形粒狀，含量25%～30%;黑云母:黑色、褐色，片狀、鱗片狀，含量大于15%;局部含少量角閃石。

角閃透輝變粒巖:出現(xiàn)于磁鐵礦體頂、底板圍巖中。巖石呈淺綠灰色，中粒柱狀變晶結構，塊狀、條帶狀構造。由斜長石45%～50%，石英20%～30%，角閃石10%，透輝石10%～15%組成。

蛇紋巖:黑綠色或黃綠色，細粒變晶結構、鱗片變晶結構，塊狀、條帶狀構造。礦物成份以蛇紋石為主，占70%～90%，其它礦物有磁鐵礦、金云母、透閃石、硼鎂石等。構成的巖石類型有磁鐵蛇紋巖、金云透閃蛇紋巖等，是鐵硼礦體的直接圍巖。當其中磁鐵礦、硼鎂石含量增高達邊界品位時，既構成礦(化)體。

1.2 構造特征

該區(qū)附近遼河期褶皺構造發(fā)育，以東西向褶皺構造為主，并有局部性其它方向的褶皺。區(qū)內(nèi)的褶皺構造主要為東西向三道溝-五道溝向東傾伏的背斜(形)褶皺及其“分枝”狀從屬褶皺(西北角延向區(qū)外的北西向頭道溝-三道溝褶皺)，它們共同組成一個復雜的不規(guī)則褶皺。三道溝-五道溝背斜(形)褶皺軸向呈東西向，西起蔡家堡子，經(jīng)區(qū)內(nèi)三道溝-五道溝，在六道溝向東傾伏，并被元古代花崗巖所截，是區(qū)域上虎溝-蔡家堡子復向斜的組成部分。該褶皺構造在區(qū)內(nèi)部分為一個背斜(形)褶皺，東西長1.5km，南北寬0.7km。地層由里爾峪組一段構成，巖性主要有黑云角閃變粒巖、黑云斜長淺粒巖、金云透閃巖、金云透閃蛇紋巖夾磁鐵礦體等組成。這些巖層間的新老關系不是很明確的，至使造成對褶皺向、背性質的判斷困難。三道溝-五道溝背斜(形)在以往資料中認為是由里爾峪一段和二段組成的向斜，但經(jīng)近期地質工作我們認為是一段內(nèi)的復式褶皺，其理由有三:

①區(qū)內(nèi)所見巖石均應為里爾峪一段的巖石組合，沒有或甚少有較典型的二段主要代表性巖性-含黃鐵磁鐵淺(變)粒巖。褶皺北部、東部和南部的元古代花崗巖亦不是典型的“基底花崗巖”(以往稱條痕狀混合巖)。

②從地層產(chǎn)狀、金云透閃巖和鐵礦體的空間分布特征看，恢復為一個向東傾伏的背形，能更好地解釋地層、礦體產(chǎn)狀及背形東部傾伏端的地層產(chǎn)狀及厚度變化現(xiàn)象。

③褶皺構造是直接控制本區(qū)變質層控鐵硼礦的重要控礦條件。結合地磁異常分布情況分析，褶皺核部并無磁異常，可能是一段中鐵礦層被剝蝕殆盡的結果。如果為向斜，則很可能有楊林式和翁泉溝式含鐵礦層位存在，則很可能有磁異常，但實際并非如此。

1.3 巖漿巖特征

區(qū)域上早元古代巖漿活動較頻繁，區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為礦區(qū)東部、北部及東南部的元古代混合巖化花崗巖，為大區(qū)域上翁泉溝穹窿核部盾狀古老花崗巖基的組成部分。其中常有鈉長淺粒巖、角閃變粒巖、斜長角閃巖等混合巖化和花崗巖化的殘留體。其主體為遼河期前造山期和同造山期的重熔花崗巖，二者巖性成份相似，有時難于分辨。它們與遼河群一同變質變形，經(jīng)常出露于背斜核部，有時也切穿地層。

混合巖化花崗巖具有花崗變晶結構，蠕蟲狀結構、凈邊結構、港灣結構，條痕狀、片麻狀構造。礦物成份:石英為它形粒狀變晶結構，具波狀消光，部分石英在斜長石中呈蠕蟲狀結構，有的交代長石呈港灣狀結構，占25%;長石以更長石為主，并有微斜長石，他形，板柱狀變晶結構，多具聚片雙晶，局部被鉀長石交代顯凈邊結構，部分石英在長石中呈穿孔狀結構，占70%;綠泥石為黃綠色，片狀，具異常干涉色，占3%～4%;不透明礦物(磁鐵礦)少量。

2 礦體地質特征

本區(qū)鐵礦體賦存在金云透閃巖中，金云透閃巖是礦體的母巖又是礦體的直接圍巖，也是礦體主要蘊礦層，礦體的間接圍巖為里爾峪組一段地層的黑云變粒巖、角閃變粒巖。區(qū)內(nèi)鐵礦體由于受褶皺構造控制，使礦體形態(tài)復雜化，位于曲軸傾伏背斜(形)東部傾伏端附近，地表呈不標準的“3”字形(見圖1)。從地層產(chǎn)狀、金云透閃巖和鐵礦體的空間分布特征看，恢復為一個向東傾伏的背形，能更好地解釋地層、礦體產(chǎn)狀及背形東部傾伏端的地層產(chǎn)狀及厚度變化現(xiàn)象。故可以看出:褶皺構造是直接控制本區(qū)變質層控鐵硼礦的重要控礦條件。結合地磁異常分布情況分析，褶皺核部并無磁異常，可能是一段中鐵礦層被剝蝕殆盡的結果。

本區(qū)礦石的礦物成份簡單，磁鐵礦是本區(qū)最主要的工業(yè)礦物，按其賦存狀態(tài)，分為粒晶狀、脈狀、次生塵點狀和假象磁鐵礦四種。脈石礦物有透閃石、金云母、蛇紋石、石英等，局部見少-微量副礦物黃鐵礦、磁黃鐵礦、硼鎂鐵礦、磷灰石等。圍巖蝕變主要有蛇紋石化、綠泥石化、絹云母化、碳酸鹽化及硅化，其中礦體的直接圍巖金云透閃巖中蝕變主要有蛇紋石化、綠泥石化、絹云母化，間接圍巖黑云變粒巖、角閃變粒巖中蝕變主要有碳酸鹽化、硅化。結構構造主要有粒狀變晶結構和交代結構，稠密浸染狀構造，次為條帶狀構造和塊狀、準塊狀構造。礦石自然類型主要為磁鐵礦-透閃石型，局部有磁鐵礦-蛇紋石型和磁鐵礦-硼鎂鐵礦型，皆屬原生磁鐵礦石，工業(yè)類型屬需選礦的磁性鐵礦石。礦床成因確定為火山沉積變質-超變質熱液迭生層控礦床。

2.1 礦床成因分析

1)大約在距今20億年，遼東地區(qū)發(fā)生了遼河運動主幕的造山運動。使本區(qū)優(yōu)地槽型火山-沉積建造發(fā)生強烈的區(qū)域變質變型。區(qū)域變質程度達綠片巖相-綠簾角閃巖相，形成了變粒巖類、淺粒巖類、片麻巖類、片巖類、大理巖類等一套變質雜巖。在不同的巖類和地層中，賦存有不同的層控礦產(chǎn)。該區(qū)礦床產(chǎn)于下元古界遼河群里爾峪組含鐵硼變質巖系中。它經(jīng)過漫長的地質年代及多期次的變形變質作用，原巖許多特征基本已消失殆盡。通過原巖恢復(據(jù)區(qū)調(diào)研究成果)，富鎂碳酸鹽巖為化學沉積成因，各種變、淺粒巖均為火山沉積成因。說明含鐵硼巖系是在古裂谷中形成的以海相火山沉積為主夾有正常沉積物的火山沉積含礦變質建造。

2)在這套巖系中，與鐵共生的硼元素豐度高，一般高出克拉克值10～20倍，特別是富鎂硅酸鹽巖、富鎂碳酸鹽巖含硼量更高，說明成礦物質鐵和硼等與這套巖系是同源的產(chǎn)物。

3)礦體不但受層位控制，更明顯地受巖性控制。礦體賦存于磁鐵蛇紋巖或金云透閃巖中，說明磁鐵蛇紋巖和金云透閃石是鐵礦的控礦母巖和直接圍巖。

4)在原巖建造上，含鐵、硼巖系原巖為一套富鈉富鐵、硼的酸性火山噴發(fā)巖系列，屬早元古宙優(yōu)地槽建造。通過前人對鐵、硼礦體與圍巖(火山巖)在地質構造位置，鐵、硼元素的分布，微量元素含量及穩(wěn)定同位素的研究，二者皆具一致性和相近性。說明鐵、硼元素來自地殼深部，并與火山巖(圍巖)具有同源同生的特征。說明鐵礦的產(chǎn)出受遼河群火山-沉積建造系列的下部火山沉積建造控制。原始建造構成了鐵硼礦成礦的基礎物質條件。

5)該區(qū)鐵礦來源于地殼深部，受控于早元古宙優(yōu)地槽含礦火山沉積建造的控制，達到初始就位。經(jīng)后期區(qū)域變質作用，形成了含硼鐵的鎂硅酸鹽巖-富鎂碳酸鹽巖含礦變質建造。在變質-變形作用過程中，鐵組分發(fā)生了活化遷移及變質重就位，鑄成了現(xiàn)今我們所能觀察到的鐵礦體?？梢哉f，鐵礦是經(jīng)過多期多階段形成的特征明顯的層控礦床。

綜上所述，礦床形成過程為:元古代早期的遼東-吉南古裂谷內(nèi)火山活動頻繁，形成了富含鐵、硼元素的火山沉積原始礦層和礦源層。經(jīng)后期區(qū)域變質作用、變質熱液迭加改造、褶皺迭加改造等多期富集改造作用，使礦源層中部分鐵、硼元素遷移聚集在有利空間(主要為原始礦層)形成現(xiàn)今的鐵礦床。故本礦床成因確定為火山沉積變質-超變質熱液迭生層控礦床。

3 成礦模式分析

通過對礦床的地質特征及礦床成因探討，本礦床找礦標志可歸納為:

1)下元古界遼河群里爾峪巖組下部一套含鐵硼巖系是鐵、硼礦的礦源層，具有明顯的層控特征，是找尋鐵、硼礦的前提條件。

2)本區(qū)鐵礦蘊礦母巖是金云透閃巖和磁鐵蛇紋巖、蛇紋石化大理巖。具有巖控特征。礦體規(guī)模與金云透閃巖和蛇紋巖厚度間具有正相關性。

3)金云母巖、透閃石巖等蝕變巖往往分布于蛇紋巖或蛇紋石化大理巖的兩側和尖滅端。

4)礦體位于具似層狀特征的條痕狀角閃花崗巖(r12)附近。特別是由它圍成的“港灣區(qū)”往往最利于成礦。

5)遼河構造層中背斜褶皺構造的轉折端是找尋鐵、硼礦的有利構造部位。尤其是在褶皺軸轉彎處，更容易形成較厚大的重就位礦體。

6)早元古代條痕狀角閃花崗巖附近正地形中的凹地、鞍部等往往是地貌找礦標志。

7)具有航磁和地磁異常，具有化探酸溶硼異常是尋找此類鐵、硼礦的物、化探標志。

參考文獻

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