首鋼遷安鐵礦區(qū)紅羊裴柳地段控礦構(gòu)造模式探討

湯紹合，鄭廣利，楊國良

（首鋼地質(zhì)勘查院，北京100144）

首鋼遷安鐵礦區(qū)是冀東地區(qū)重要的沉積變質(zhì)鐵礦石產(chǎn)地，同時也是首鋼的重要的原材料基地。經(jīng)過50多年的勘探與開發(fā)。遷安鐵礦區(qū)內(nèi)已勘探發(fā)現(xiàn)有30個礦床，累計探明B＋C＋D級表內(nèi)外鐵礦儲量25.05億t；重要采礦點有大石河、杏山、大楊莊、二馬、裴莊、柳河峪、羊崖山、孟家溝、水廠等9個露采區(qū)。經(jīng)過45年的開采，許多采區(qū)已相繼閉坑，目前只有水廠和孟家溝尚能維持幾年。2004年經(jīng)地調(diào)局危機(jī)礦山辦公室立項進(jìn)行的二馬鐵礦地質(zhì)勘查項目取得重大成果，在其深部探求333資源量1.12億t，并對深部控礦模式有了一定的認(rèn)識，同時白馬山鐵礦床深部也有重大發(fā)現(xiàn)。

1 東礦帶地質(zhì)構(gòu)造概況

東礦帶位于首鋼遷安鐵礦區(qū)北區(qū)東部，東北自宮店子經(jīng)白馬山、柳河峪、前裴莊、羊崖山、紅石崖、大楊莊、二郎廟—菜園以南為止。南北長約10km，東西寬約2km?？傮w走向NE40°～50°，傾向NW，西側(cè)以柳河峪韌性斷裂帶與西礦帶分隔。該地段總體為一緊密復(fù)向斜（圖1）。

圖1 東礦帶地質(zhì)構(gòu)造簡圖

礦帶出露的地層為遷西群三屯營組二段的變質(zhì)巖系，地層普遍遭受了早期麻粒巖相和晚期角閃巖相的兩次變質(zhì)作用，伴隨兩次混合巖化作用和多期褶皺構(gòu)造疊加作用。

在首鋼遷安鐵礦區(qū)劃分的四個巖性組合段中，東礦帶包括了Ars1—Ars3的層位。

東礦帶總體控礦構(gòu)造模式為宮店子—二馬復(fù)向斜，在這一復(fù)向斜中尚有諸多次級向斜，其中有宮店子、白馬山、愛玉山、柳河峪—紅石崖、羊崖山等。柳河峪—紅石崖向斜形態(tài)由于柳河峪斷裂的切割破壞，表現(xiàn)的不完整。

東礦帶斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，主要有北東向、東西向和北西向，斷裂大都經(jīng)早期韌性和晚期脆性兩個變形過程，對鐵礦體都起著破壞作用。東西向的蔡家溝斷裂（F4－6）成為前裴莊鐵礦床和柳河峪—紅石崖鐵礦床與羊崖山鐵礦床的天然分界線。宮店子與白馬山之間，白馬山與柳河峪鐵礦床之間的北西向斷裂，均為相鄰兩礦床的天然分界。

由于這些斷裂的破壞，使東礦帶各礦體在對應(yīng)上造成了一定難度。

2 紅羊裴柳控礦構(gòu)造特征

紅羊裴柳是位于首鋼遷安鐵礦區(qū)東礦帶中部的紅石崖鐵礦床、羊崖山鐵礦床、裴莊鐵礦床和柳河峪鐵礦床的總稱。在其北部有白馬山鐵礦床和沙河山鐵礦床；南部有二馬鐵礦床、黑山鐵礦床和大楊莊鐵礦床。

2.1 地層

本地段出露的地層有遷西群三屯營組二段的第二巖性段（Ars2）、第三巖性段（Ars3）變質(zhì)巖系，地層普遍遭受了早期麻粒巖相和晚期角閃巖相的兩次變質(zhì)作用。

Ars2主要由黑云變粒巖及磁鐵石英巖組成。自下而上分為 Ars2－1、Ars2－2兩個亞層。

Ars3為本地段主要出露的變質(zhì)巖，主要為含輝石的片麻巖、變粒巖類，夾數(shù)層磁鐵石英巖組成。自下而上分為 Ars3－1、Ars3－2、Ars3－3三個亞層。

2.2 控礦褶皺

紅羊裴柳控礦褶皺主體為向斜構(gòu)造（統(tǒng)稱柳河峪向斜）（圖2），長達(dá)4000m，其軸面走向 NE50°～60°，傾向NW，傾角一般為60°～80°，軸面產(chǎn)狀在走向和傾向上略有變化，該向斜北東端仰起，樞紐向SW傾伏，傾角5°左右。且由北向南，從鐵礦體表現(xiàn)看，向斜變得更加緊密。

柳河峪主礦體為向斜正常翼，在深部向北西轉(zhuǎn)折。向斜核部在十八畝臺，其核心部分出露地層為Ars3－3層上部層位，巖性為黑云變粒巖、黑云淺粒巖，中部為十八畝臺礦體，礦體兩側(cè)為Ars3－3下部層位，巖性為紫蘇黑云變粒巖、黑云變粒巖等，兩翼對稱出現(xiàn)。向斜的兩翼由內(nèi)向外為 Ars3－2、Ars3－1。由于柳河峪斷裂的破壞，使該向斜西翼地層變薄或缺失。

紅羊裴柳地段太古界結(jié)晶變質(zhì)巖系，經(jīng)歷了多期褶皺作用。因此，在上述向斜中發(fā)育著次一級褶皺：如十八畝臺向斜、裴柳背斜、前裴莊緊密倒轉(zhuǎn)向斜、羊崖山向斜。由于斷裂構(gòu)造的作用，背斜形態(tài)表現(xiàn)不明顯。

圖2 紅羊裴柳控礦褶皺構(gòu)造示意圖

2.3 斷裂構(gòu)造

本地段斷裂構(gòu)造較發(fā)育，總的特征：斷裂帶較寬，具多期活動的特點。按其方位可分為NE向、NNE向、EW向、NW向和NNW向五組。據(jù)其切割關(guān)系推斷：NE和NNE向斷裂生成最早，基本上是伴隨主期褶皺所生成。NW和NNW向斷裂稍晚，EW向斷裂形成時期最晚，對早期斷裂褶皺破壞和控制作用明顯。

2.3.1 NE向斷裂

F1－1（柳河峪斷裂）：是該組斷裂中規(guī)模最大的。它是由數(shù)條近平行的斷裂組成的斷裂帶，分布于柳河峪鐵礦床的西側(cè)，長大于4000m，寬150～200m，總體走向 NE55°～65°，傾向 NW 傾角80°～85°，斷層性質(zhì)屬平移逆斷層，據(jù)推測，最大逆掩短距大于500m。斷裂內(nèi)發(fā)育糜棱巖、壓碎狀混合花崗巖、斷層角礫巖、擠壓片理化及構(gòu)造透鏡體。該斷裂早期經(jīng)歷韌性變形，后期又經(jīng)歷脆性變形，而脆性變形又以壓性為主。該斷裂和東西向斷裂呈斜接復(fù)合關(guān)系，而且被東西向和北東向斷裂所切割，估計形成較早。該斷裂對柳河峪—紅石崖鐵礦床影響較大，它破壞了柳河峪倒轉(zhuǎn)向斜的完整性，使得柳河峪西翼礦體變得支離破碎。柳河峪、紅石崖西側(cè)礦體群之所以零亂，其原因正是由于該斷裂所致。

2.3.2 EW向斷裂

F4－6（蔡家溝斷裂）：分布于紅羊裴柳地段的南部，是柳河峪—紅石崖和前裴莊鐵礦床與羊崖山鐵礦床的分界。區(qū)內(nèi)出露長度約2000m，寬40～95m，走向80°～100°，傾向近南，傾角79°～88°，該斷層為左移逆斷層，水平斷距100～150m，斷裂帶內(nèi)具強(qiáng)烈的擠壓片理化現(xiàn)象，并發(fā)育糜棱巖、壓碎巖、斷層角礫巖和構(gòu)造透鏡體。該斷裂具多期活動特點。

此外，該地段還存在 EW 向斷裂 F4－3、F4－5。

2.3.3 NNW向斷裂

F2－1（白馬山斷裂）：位于紅羊裴柳地段的北側(cè)，是白馬山鐵礦床與紅羊裴柳地段的天然分界。長約800m，寬10～140m走向340°～350°，傾向NNE，傾角78°～85°，斷層性質(zhì)為右移正斷層，西盤南移且被抬起。

根據(jù)斷層的組合特征分析認(rèn)為：紅羊裴柳地段的控礦斷裂構(gòu)造形式是以蔡家溝斷層（F4－6）、柳河峪斷層（F1－1）和白馬山斷層（F2－1）為邊界構(gòu)成的一個三角形斷塊，簡稱“紅裴柳三角形斷塊”。在這個斷塊內(nèi)分布著紅石崖、柳河峪、前裴莊和裴柳盲礦體。據(jù)斷層性質(zhì)表明：三角形斷塊的東側(cè)相對上升，南側(cè)及北西側(cè)相對下降。這樣就造成了斷塊內(nèi)的柳河峪礦體及前裴莊礦體的控礦褶皺構(gòu)造具有NE端仰起，向SW方向傾伏，同時斷塊外南部的羊崖山鐵礦體NE端仰起（圖3）。

在這個三角形斷塊內(nèi)有兩條主要的東西向斷層（F4－5、F4－3），且方向相反。將柳河峪 鐵礦體截為三段，紅石崖鐵礦體既為柳河峪鐵礦體南延的第三段。其中斷裂 F4－5與蔡家溝斷裂（F4－6）傾向相反，均為逆斷層，就此形成“紅石崖地塹型構(gòu)造”（圖4）。

總之，紅裴柳三角形斷塊控制了紅羊裴柳地段的鐵礦的分布，EW向斷裂及其組合型式切割并控制鐵礦體的賦存狀態(tài)。

3 紅羊裴柳地段控礦構(gòu)造模式認(rèn)識依據(jù)

前人關(guān)于紅羊裴柳地段的控礦斷裂構(gòu)造的認(rèn)識比較一致。但對紅楊裴柳地段的褶皺構(gòu)造認(rèn)識還存在一定的分歧，分歧主要在柳河峪—紅石崖地段。一種觀點認(rèn)為：柳河峪倒轉(zhuǎn)向斜的核心在十八畝臺，柳河峪主礦體為正常翼，深部向西轉(zhuǎn)折，與柳西礦體構(gòu)成倒轉(zhuǎn)向斜（圖2）；另一種則認(rèn)為柳河峪主礦體為倒轉(zhuǎn)翼，深部向東倒轉(zhuǎn)與裴柳之間的礦體構(gòu)成倒轉(zhuǎn)向斜（圖5）。

圖3 紅羊裴柳三角形斷塊示意圖

通過本次工作認(rèn)為柳河峪倒轉(zhuǎn)向斜的核心在十八畝臺，柳河峪主礦體為正常翼，深部向西轉(zhuǎn)折，與柳西礦體構(gòu)成倒轉(zhuǎn)向斜。具體依據(jù)如下：

3.1 地層

柳河峪—紅石崖出露地層主要為Ars3，具有中間新，向兩邊老的特點。具體就是中間出露的是Ars3－3層上部層位，巖性為黑云變粒巖、黑云淺粒巖，中部為十八畝臺礦體。礦體兩側(cè)為Ars3－3下部層位，巖性為紫蘇黑云變粒巖、黑云變粒巖等。再向外依次為 Ars3－3、Ars3－2、Ars3－1地層（圖1）。

3.2 地球物理特征

由于本次工作探測的深度較深，而且工作區(qū)內(nèi)存在不同的干擾信息，為了排除干擾，了解更加全面的、真實深部地質(zhì)信息，本次物探工作采用多手段聯(lián)合探測的方法，通過多種手段獲取紅羊裴柳的深部地質(zhì)信息。

3.2.1 地面磁異常剖面特征

通過地表地質(zhì)物探聯(lián)合剖面的測制，經(jīng)計算、擬合認(rèn)為：該地段的深部礦體為一向北西端轉(zhuǎn)折向斜構(gòu)造，所推礦體形態(tài)與圖2中礦體形態(tài)相似。

圖4 紅石崖地塹型構(gòu)造示意圖

3.2.2 大地電磁測深

考慮到地面磁法測量在測量深度的局限性，我們同時開展了大地電磁測深的工作，總共測制了四條剖面。通過與已知礦體對比認(rèn)為：在該地段視電阻率高阻體對應(yīng)磁鐵礦體。綜合分析認(rèn)為：該地段在深部有存在厚大礦體的可能。盡管斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，但初步判斷深部礦體形態(tài)應(yīng)為兩翼近直立的向斜構(gòu)造，柳河峪主礦體向北西轉(zhuǎn)折。

3.3 鉆探驗證

3.3.1 鉆孔驗證見礦情況

根據(jù)已有資料和上述物探數(shù)據(jù)的推測，在紅石崖地段的S100和S300線各布設(shè)一個鉆孔進(jìn)行驗證，驗證孔深分別為950m和900m。兩個鉆孔在設(shè)計見礦范圍內(nèi)均見到推測的礦體。礦體累計厚度約25m，與推測向斜核部相一致，柳河峪主礦體在深部向北西轉(zhuǎn)折，并逐漸變薄。

其中：S300線HZK1201鉆孔深部見到三個礦層（圖6），累計見礦厚度24.19m，礦石類型為輝石磁鐵石英巖。目估品位20%～35%；S100線HZK1202鉆孔深部見到兩個礦層，累計見礦厚度14.10m，礦石類型為輝石磁鐵石英巖。目估品位20%～35%。具體見礦位置參見表1。

3.3.2 褶皺形態(tài)的判定

鉆孔驗證的結(jié)果表明：柳河峪主礦體向下有延伸，在紅石崖地段的S100線延伸至－600m標(biāo)高，在S300線延伸至－700m標(biāo)高。且深部礦體向北西端轉(zhuǎn)折（圖6）。

圖5 紅羊裴柳控礦褶皺構(gòu)造示意圖

表1 施工鉆孔見礦位置統(tǒng)計表

圖6 紅石崖鐵礦S300線地質(zhì)剖面示意圖

4 紅羊裴柳控礦構(gòu)造的成因

紅羊裴柳控礦褶皺的特點可以歸納為：以柳河峪—紅石崖向斜為主體，前裴莊向斜、裴柳背斜和羊崖山向斜為該主體向斜內(nèi)的次級構(gòu)造，向斜向南西方向傾伏。根據(jù)其特點簡單理解：該褶皺的形成至少經(jīng)歷了兩期褶皺作用，首先形成前裴莊向斜、前裴莊背斜和羊崖山向斜等小型褶皺，再一次褶皺作用形成主體褶皺。

該區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，由于白馬山斷裂的作用使得柳河峪—紅石崖復(fù)向斜北東端上揚(yáng)，向南西方向傾伏，致使柳河峪—紅石崖磁鐵礦體的北東端出露地表，同時由于紅石崖地塹型構(gòu)造的影響，使得柳河峪—紅石崖磁鐵礦體的紅石崖段礦體埋藏變得更深，均為隱伏礦體，賦存標(biāo)高已達(dá)－650m以下。但由于蔡家溝斷裂的影響，同為向斜南段的羊崖山磁鐵礦體有一定上移而出露地表。

在紅羊裴柳北西側(cè)的柳河峪斷裂帶破壞了柳河峪—紅石崖復(fù)向斜的北西翼的完整性。使其內(nèi)賦存的礦體支離破碎。

5 結(jié)論

首鋼遷安鐵礦區(qū)紅羊裴柳地段整體為以柳河峪—紅石崖向斜為主體的復(fù)向斜，該向斜的核心在十八畝臺，柳河峪主礦體在深部向北西轉(zhuǎn)折，為該向斜的正常翼，與柳西礦體構(gòu)成倒轉(zhuǎn)向斜。前裴莊緊密倒轉(zhuǎn)向斜、紅石崖倒轉(zhuǎn)向斜為其次級褶皺構(gòu)造。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造對其形態(tài)完整性和產(chǎn)狀有一定影響。

[1]錢祥麟，崔文光，王時麒，等.冀東前寒武紀(jì)鐵礦地質(zhì)[M].石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，1985.

[2]張貽俠，葉挺松，閆鴻銓，等.冀東太古代地質(zhì)及變質(zhì)鐵礦[M].北京：地質(zhì)出版社，1986.

[3]蘭玉琦，施性明，李占德，等.冀東遷安太古代變質(zhì)地質(zhì)[M].長春：吉林科學(xué)科技出版社，1990.

[4]程裕淇，趙一鳴，林文蔚.中國鐵礦床[M].北京：地質(zhì)出版社，1994.

[5]沈其韓.華北地臺早前寒武紀(jì)條帶狀鐵英巖地質(zhì)特征和形成的地質(zhì)背景[C]∥華北地臺早前寒武紀(jì)地質(zhì)研究論文集.北京：地質(zhì)出版社，1998.

[6]首鋼地質(zhì)勘探公司.河北省遷安鐵礦區(qū)柳河峪（含裴柳）鐵礦床深部地質(zhì)詳查總結(jié)報告[R].1991.