遼寧鞍山-本溪地區(qū)深部鐵礦發(fā)育模式與鐵礦遠(yuǎn)景

劉 群 ，張 偉 ，成 偉 ，李文慶

（1.黑龍江省地球物理勘察院，黑龍江哈爾濱150036；2.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長春130061）

0 引言

遼寧鞍山-本溪地區(qū)是我國重要的條帶狀鐵礦資源分布區(qū)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和開采了眾多大型、超大型鐵礦床，如南芬、齊大山、弓長嶺、東西鞍山和大臺(tái)溝等鐵礦［1］（圖1）.隨著露頭礦和淺部礦床越來越少，國家對(duì)礦產(chǎn)資源的需求越來越多，找礦模式上已從淺部礦產(chǎn)資源勘探開發(fā)向深部地質(zhì)找礦轉(zhuǎn)變.查明深部鐵礦發(fā)育模式、結(jié)合深部地質(zhì)調(diào)查及三維地質(zhì)建模是進(jìn)行深部地質(zhì)勘探與開發(fā)的重要手段［2-3］.

鞍山-本溪地區(qū)太古宙條帶狀鐵礦分布于中太古—古太古代古陸核邊緣構(gòu)造活動(dòng)帶中，主要賦存在太古宙鞍山群櫻桃園組和茨溝組中.鞍山地區(qū)主要出露櫻桃園組，其原巖建造屬于沉積巖-中酸性火山巖建造.在本溪地區(qū)主要出露茨溝組，其原巖建造屬于基性火山巖建造和含沉積巖的基性—中酸性火山巖建造［4-5］.

圖1 鞍山-本溪地區(qū)主要鐵礦分布圖（據(jù)喬廣生，1990）Fig.1 Distribution of iron deposits in Anshan-Benxiarea（from QIAOGuang-sheng,1990）1—條帶狀含鐵建造（banded iron formation）；2—太古宙表殼巖（Archean supracrustal rocks）；3—太古宙花崗巖（Archean granite）；4—太古宙后建造（post-Archean formation）

鞍山-本溪地區(qū)正在開采的鐵礦多數(shù)以出露地表或發(fā)育在淺部的櫻桃園組和茨溝組為主，而在鞍山-本溪地區(qū)有近一半的地區(qū)被新元古—古生界、中生界及新生界所覆蓋，大臺(tái)溝鐵礦的發(fā)現(xiàn)揭示出覆蓋區(qū)存在著巨大鐵礦勘探開發(fā)潛力［6］.

本文在區(qū)域地質(zhì)、地球物理資料的基礎(chǔ)上，采用歐拉反褶積等重磁場處理解釋技術(shù)，通過綜合研究和三維地質(zhì)建模，提出了深部鐵礦發(fā)育模式，為深部鐵礦找礦提供了新的思路.

1 太古宙鐵礦空間展布特征

根據(jù)鉆孔資料建立的鐵礦體的三維地質(zhì)模型（圖2）表明，鞍山-本溪地區(qū)的鐵礦體主要呈板狀，通常向深部延深較大，走向?yàn)楸蔽飨蚝蜄|西向.南芬鐵礦呈較規(guī)則板狀，厚度穩(wěn)定，走向北西.大臺(tái)溝鐵礦體總體走向呈北西，局部走向略有變化，由南東向北西厚度變薄.陳臺(tái)溝鐵礦呈較規(guī)則的板狀，礦體厚度由南東端向北西端厚度明顯增大，并出現(xiàn)一些薄層鐵礦體.黑石砬子鐵礦走向東西，礦體形態(tài)較復(fù)雜.

由于目前鐵礦的勘探深度主要集中在地表以下1000m深度以淺，現(xiàn)有鐵礦勘探資料沒有揭示出鐵礦體的深部延伸特征，通過綜合不同地區(qū)鐵礦體形態(tài)特征，推測鐵礦體的完整剖面幾何形態(tài)應(yīng)呈“S”形，由于剝蝕程度不同，在不同地區(qū)保留了鐵礦體的不同部分.目前對(duì)鐵礦體主要呈近東西和北西兩種走向的認(rèn)識(shí)基本是一致的，但目前仍不清楚這兩種走向鐵礦體的相互關(guān)系.

2 深部鐵礦發(fā)育模式

研究區(qū)存在太古宙基底/新元古界—下古生界、下古生界/上古生界、上古生界/中生界3個(gè)主要地質(zhì)界面，控制地層的基本空間展布輪廓.由于地殼的抬升剝蝕或發(fā)育背斜構(gòu)造，部分地區(qū)太古宙茨溝組或櫻桃園組已出露于地表，目前正在開采的鐵礦主要分布在出露的太古宙茨溝組或櫻桃園組中.而那些被覆蓋的地層之下的含鐵建造可能成為鐵礦遠(yuǎn)景區(qū).

圖2 鞍山-本溪地區(qū)主要鐵礦礦體形態(tài)圖Fig.2 Morphology of iron deposits in Anshan-Benxiarea

通過綜合研究與三維地質(zhì)建模發(fā)現(xiàn)，鞍山-本溪主要存在3種深部鐵礦發(fā)育模式（圖3）.（1）逆沖推覆型：若在逆沖推覆帶的上盤存在含鐵建造，那么在逆沖推覆帶的下盤也可能存在含鐵建造.（2）向斜覆蓋型：新元古界—古生界構(gòu)成的向斜覆蓋區(qū)下可能存在含鐵建造.（3）新生界覆蓋型：在下遼河盆地東緣新生代、古生代和新元古代沉積蓋層下可能存在含鐵建造.其中逆沖推覆型與向斜覆蓋型通常相伴出現(xiàn).逆沖推覆構(gòu)造的下盤一般發(fā)育向斜構(gòu)造.

圖3 鞍山-本溪地區(qū)深部鐵礦發(fā)育模式Fig.3 Developingmodelofthedeep iron depositinAnshan-Benxiarea1—太古宙變質(zhì)基底（Archeanmetamorphicbasement）；2—新元古界—古生界地層（Neoproterozoic-Paleozoic）；3—新生界地層（Cenozoicstrata）

3 逆沖推覆構(gòu)造相關(guān)含鐵建造及鐵礦資源遠(yuǎn)景

鞍山-本溪地區(qū)發(fā)育逆沖-推覆構(gòu)造，多數(shù)已知鐵礦均發(fā)育在逆沖-推覆構(gòu)造上盤.逆沖-推覆斷層下盤太古宙基底巖系主要被青白口系—古生界所覆蓋.據(jù)斷層上盤含鐵建造的發(fā)育情況，可以推斷逆沖推覆構(gòu)造的下盤應(yīng)存在含鐵建造，構(gòu)成一種具有重要鐵礦勘探遠(yuǎn)景的逆沖推覆型隱伏鐵礦.綜合研究與三維建模表明，火連寨、思山嶺、臥龍鎮(zhèn)、南芬東、北臺(tái)等6個(gè)地區(qū)的逆沖推覆構(gòu)造下盤應(yīng)存在含鐵建造，具有十分重要的深部隱伏鐵礦勘探遠(yuǎn)景.

（1）本溪火連寨逆沖斷裂含鐵建造

火連寨逆沖斷裂為一條走向近南北、傾向西的逆沖斷層.逆沖斷裂的上盤主要為茨溝組、新太古代大蘇河新賓片麻巖，逆沖斷裂下盤地層主要為古生界,地層產(chǎn)狀20～30°左右，在火連寨與寒嶺－偏嶺斷裂之間形成了褶皺軸為北西向的向斜，在東風(fēng)鎮(zhèn)一帶基底埋深較大.根據(jù)火連寨上盤存在茨溝組可以推斷該斷裂下盤青白口系—古生界蓋層之下應(yīng)存在含鐵建造，具有鐵礦勘探遠(yuǎn)景.

以東風(fēng)鎮(zhèn)為中心向南西方向和向北東方向基底埋深變小，火連寨附近基底埋深較小.根據(jù)地層產(chǎn)狀及地層厚度計(jì)算，在火連寨一帶，基底埋深約為3000m，在東風(fēng)鎮(zhèn)一帶基底最大埋深可達(dá)4800m.重磁反演結(jié)果與地質(zhì)推斷及歐拉反褶積結(jié)果［7-8］基本一致.斷層上盤的茨溝組中正在開采鐵礦.

（2）本溪思山嶺逆沖推覆帶含鐵建造

思山嶺逆沖斷裂傾向南東，上盤主要為茨溝組、新太古代齊大山片麻巖以及釣魚臺(tái)組和南芬組.下盤主要由青白口系-寒武系組成，傾向西南，傾角24～30°，局部因受斷裂影響，地層傾角可達(dá)54°.西南部有早白堊世中粒二長花崗巖侵入.

斷層上盤基底埋深最大地方位于靠近斷裂一側(cè)，地質(zhì)推斷的最大基底埋深為2070m左右.歐拉反褶積計(jì)算結(jié)果與地質(zhì)估算的基底埋深基本一致.

4 新生代覆蓋區(qū)含鐵建造及鐵礦資源遠(yuǎn)景

（1）燈塔縣覆蓋區(qū)含鐵建造空間展布

燈塔縣西南張臺(tái)子鎮(zhèn)存在一個(gè)明顯的正航磁異常，長軸呈北東向（圖4）.根據(jù)該磁異常西側(cè)露頭區(qū)的地質(zhì)情況可以推斷，磁異常區(qū)的沉積蓋層主要為青白口系及寒武系，地層傾角較小，推測基底埋深不大.根據(jù)此次研究對(duì)太古宙含鐵建造分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)，推測該磁異常是由太古宙含鐵建造引起的.

圖4 燈塔縣地質(zhì)圖及航磁異常Fig.4 Geologicalmapwithaeromagnetic anomaliesofDengtaarea1—全新統(tǒng)（Holocene）；2—上更新統(tǒng)（UpperPleistocene）；3—古生界（Paleozoic）；4—航磁等值線（isoplethofaeromagneticanomalies）

根據(jù)歐拉反褶積計(jì)算表明，燈塔磁異常的磁源深度較淺，小于2000m，具有一定鐵礦資源勘探價(jià)值.

（2）鞍山覆蓋區(qū)含鐵建造空間展布及鐵礦遠(yuǎn)景

鞍山地區(qū)東西鐵礦勘探區(qū)和南北鐵礦勘探區(qū)含鐵建造出露地表，為強(qiáng)磁異常區(qū)，磁異常值可達(dá)3000 nT以上.在鞍山地區(qū)的西北部有一個(gè)磁異常區(qū)，最大磁異常值可達(dá)3000 nT以上，位于第四系覆蓋區(qū)，處于下遼河裂谷盆地中.由于古近紀(jì)—新近紀(jì)的右旋拉分作用，含鐵建造經(jīng)歷再次沉降埋藏，推測該磁異常的埋深較小，具有良好的勘探價(jià)值.

鞍山地區(qū)的鐵礦目前的勘探深度主要集中在地表以下1000m深度以上，鐵礦在深部的發(fā)育情況有待進(jìn)一步查明.根據(jù)目前勘探開發(fā)控制的鐵礦幾何形態(tài)看，結(jié)合磁力資料，可以推斷在鞍山地區(qū)所開采的鐵礦主要屬于鐵礦體的中上部分，鐵礦體在深部仍有很大的延深，表明在深部仍存在巨大的鐵礦資源勘探潛力.

5 結(jié)論

（1）在區(qū)域地質(zhì)、地球物理資料的基礎(chǔ)上，通過綜合研究和與三維地質(zhì)建模和科學(xué)可視化，提出了鞍山-本溪地區(qū)存在逆沖推覆、向斜覆蓋和新生界覆蓋3種深部鐵礦發(fā)育模式.

（2）預(yù)測逆沖推覆型及向斜覆蓋型深部鐵礦發(fā)育在火連寨、思山嶺、臥龍鎮(zhèn)、南芬東、北臺(tái)等6個(gè)地區(qū)，進(jìn)一步指出本溪火連寨逆沖斷層下盤3 km左右、本溪思山嶺逆沖斷層下盤2 km左右、燈塔縣張臺(tái)子鎮(zhèn)覆蓋區(qū)下2 km以淺存在含鐵建造，鐵礦找礦遠(yuǎn)景廣闊.

（3）預(yù)測新生界覆蓋型深部鐵礦主要發(fā)育在燈塔縣西南張臺(tái)子鎮(zhèn)及鞍山西北部.

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