鞍本地區(qū)超大型鐵礦床分布規(guī)律及特征①

劉忠元　付海濤　劉陸山遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局，遼寧沈陽，110032

鞍本地區(qū)超大型鐵礦床分布規(guī)律及特征①

劉忠元*付海濤劉陸山
遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局，遼寧沈陽，110032

提 要 鞍本地區(qū)是我國最重要的沉積變質(zhì)鐵礦產(chǎn)地之一，該區(qū)已探明的鐵礦資源/儲量約占全國同類型鐵礦已探明資源/儲量的40%。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有9個(gè)資源/儲量大于10億t的超大型鐵礦，它們分布在東西長約85km、南北寬約25km的帶狀區(qū)域內(nèi)，超大型鐵礦密度之大非常罕見。超大型鐵礦分布于區(qū)內(nèi)鞍山群南部邊部區(qū)域，與茨溝巖組、櫻桃園巖組含鐵層位密切相關(guān)。如果去除人為劃分礦床范圍因素，一些超大型鐵礦床的資源儲量大于30億t。這些超大型鐵礦床延深很深、規(guī)模很大；礦體既有厚大板狀體，也有多層狀礦體。

關(guān)鍵詞鞍本地區(qū) 超大型鐵礦床 分布規(guī)律 礦體特征

0 序言

遼寧作為礦產(chǎn)資源大省，鋼鐵產(chǎn)量長期居于全國首位【1】。形成于前寒武紀(jì)硅鐵建造中的鐵礦，在世界鐵礦資源中儲量最大、分布最廣，是全球鋼鐵產(chǎn)業(yè)最主要的礦石來源。根據(jù)對世界范圍內(nèi)鐵礦床的統(tǒng)計(jì)，該類鐵礦床占世界富鐵礦儲量的60%～70%，占全球鐵礦產(chǎn)量的90%以上。在中國，該類鐵礦的探明儲量占全國鐵礦總儲量的50%以上。遼寧鞍（山）－本（溪）地區(qū)（簡稱鞍本地區(qū)）是我國這種類型鐵礦即“鞍山式”鐵礦的主要分布區(qū)，其已探明的鐵礦資源儲量約占全國同類型鐵礦已探明資源儲量的40%【2】。該區(qū)有9個(gè)資源儲量超過10億t的特大型鐵礦床分布在約2200 km2范圍內(nèi)【3】，超大型鐵礦密度之大非常罕見。長期以來，鞍本地區(qū)吸引了眾多專家學(xué)者對本區(qū)鐵礦開展研究工作【4-6】，取得了大量成果。20世紀(jì)50年代，對本區(qū)鞍山式鐵礦的研究重點(diǎn)是在礦床類型及富礦成因等方面；70年代，研究重點(diǎn)是礦區(qū)構(gòu)造、地球物理和地球化學(xué)特征等方面；80年代，除典型礦床特征、含鐵巖系變質(zhì)變形等方面外，有人開始研究鞍山地區(qū)花崗巖年齡及含鐵巖系原巖恢復(fù)等問題；90年代，研究內(nèi)容更寬泛一些，既有含鐵巖系的形成與演化、富鐵礦的賦存規(guī)律與找礦標(biāo)志，也有花崗質(zhì)巖石的成因等問題；2000年以后，除繼續(xù)研究典型礦床特征外，對鐵礦資源潛力方面的研究多了一些。但本區(qū)以往的研究基本上是就礦論礦，沒有對超大型鐵礦床分布規(guī)律進(jìn)行專門研究，特別是很多礦床由于人為分割，將一個(gè)礦床的不同礦段稱之為不同的礦床，更是阻礙了對超大型礦床成礦規(guī)律的研究。

我國于20世紀(jì)80年代末開始對超大型礦床進(jìn)行研究，涂光熾、陳毓川、裴榮富、王世稱、彭松柏、梅友松、劉偉、梅燕雄、孫國曦等先后開展了很多研究工作【7～14】。但以往對超大型礦床的研究，主要集中在貴金屬和有色金屬礦床方面，因此有必要對超大型鐵礦床的分布規(guī)律進(jìn)行研究。根據(jù)已有資料，鞍本地區(qū)有9個(gè)超大型鐵礦床，如果去除人為劃分的因素，這一區(qū)域超大型鐵礦床的資源量可超過30億t，有的礦床資源量甚至超過50億t，而且礦床范圍也只有20～30 km2。各個(gè)超大型礦床間的距離近的只有10多km，遠(yuǎn)的也不超過30多km，這在我國鐵礦礦集區(qū)中是非常獨(dú)特的【15】。

1 區(qū)域含鐵建造特征

鞍本地區(qū)位于中朝準(zhǔn)地臺北緣華北斷坳與膠遼臺隆的結(jié)合部，橫跨下遼河斷陷、鐵嶺-靖宇臺拱、太子河-渾江臺陷和營口-寬甸臺拱4個(gè)三級構(gòu)造單元【16】。本區(qū)的含鐵建造為條帶狀磁鐵石英巖。由于本區(qū)賦存沉積變質(zhì)型鐵礦的鞍山群各個(gè)層位中都有“鞍山式”鐵礦分布，因此，有時(shí)也把鞍山群作為本區(qū)含鐵建造來研究。按《遼寧省區(qū)域地質(zhì)志》觀點(diǎn)，研究區(qū)出露有鞍山群5個(gè)巖組，自下而上包括石棚子巖組、通什村巖組、茨溝巖組、大峪溝巖組和櫻桃園巖組（圖1），它們均呈規(guī)模大小不等的包體狀、孤島狀等形態(tài)賦存于太古宙變質(zhì)深成巖中，各巖組時(shí)代歸屬為新太古代中晚期【16，17】。

圖1　鞍本地區(qū)鞍山群及“鞍山式”鐵礦床分布圖Fig 1 The distribution of Anshan Group and “Anshan iron ore deposits” in Anshan-Benxi Area

根據(jù)最新研究成果【17，18】，本區(qū)出露的鞍山群大致分成3條帶，并有一部分處于隱伏狀態(tài)。

石棚子巖組，出露在研究區(qū)的東北部臺溝－小夾河一帶，屬新賓－撫順小區(qū)，主要巖性為黑云角閃斜長片麻巖、輝石角閃變粒巖、輝石斜長角閃巖、黑云斜長片麻巖夾磁鐵石英巖。

通什村巖組，出露在石棚子巖組新洞溝北側(cè)，范圍很小，主要巖性為黑云變粒巖、石榴黑云變粒巖，夾斜長角閃巖、角閃斜長變粒巖及磁鐵石英巖，本組以富含云母質(zhì)巖石為特征，并以此與下伏富含角閃質(zhì)巖石為主的石棚子巖組相區(qū)別，本組“整合”于石棚子巖組之上。

茨溝巖組，是本區(qū)重要的含鐵層位，主要分布在弓長嶺、南芬等地。主要巖性為斜長角閃巖、黑云變粒巖、黑云角閃斜長片麻巖夾磁鐵石英巖。此巖組中的典型鐵礦床有南芬鐵礦、弓長嶺鐵礦、思山嶺鐵礦、北臺鐵礦、歪頭山鐵礦等。上覆、下伏地層接觸關(guān)系不清。

大峪溝巖組，主要分布在康家堡子－北沙土坎及本溪市－松樹底下一帶。主要巖性為黑云變粒巖、云母斜長片麻巖、二云矽線石英片巖、含黑云母淺粒巖、二云變粒巖，夾含電氣石淺粒巖、黑云角閃斜長片巖、斜長角閃巖及磁鐵石英巖等。賦存于此巖組中的典型鐵礦床有賈家堡子鐵礦、小嶺子鐵礦等。上覆、下伏地層接觸關(guān)系不清。

櫻桃園巖組，是本區(qū)最重要的含鐵層位，主要出露在櫻桃園－洪臺溝－將軍屯一帶。主要巖性為絹云綠泥片巖、白云綠泥片巖、綠泥片巖、二云片巖、千枚巖，夾巨厚磁鐵石英巖。此巖組中的典型鐵礦床有西鞍山鐵礦、東鞍山鐵礦、齊大山鐵礦、大臺溝鐵礦等。上覆、下伏地層接觸關(guān)系不清。

2 超大型鐵礦分布特征

2.1 鞍山式鐵礦分布特征

根據(jù)2008年儲量表等資料，區(qū)內(nèi)分布有32個(gè)資源量大于百萬噸的鐵礦床（圖1）。依據(jù)產(chǎn)出位置可將這些礦床分為兩個(gè)礦集區(qū)，一是鞍山礦集區(qū)，二是本溪礦集區(qū)。鞍山礦集區(qū)包括鞍山附近的兩條鐵礦帶以及南部的小嶺子鐵礦、大安口鐵礦等礦床。其中，東西礦帶西起西鞍山鐵礦，東到眼前山鐵礦，包括西鞍山、東鞍山、黑石砬子、大孤山、眼前山等礦床；南北礦帶北起齊大山鐵礦，南至西大背鐵礦，包括齊大山、胡家廟子、祁家溝、張家灣、西大背、陳臺溝等礦床。兩帶合計(jì)已探明的鐵礦資源量大于80億t。兩條礦帶之外的鐵礦除小嶺子鐵礦為大型礦床外，其余均為中小型鐵礦床。

本溪礦集區(qū)北起歪頭山鐵礦，南至銼草溝鐵礦，西起弓長嶺鐵礦，東至小陽溝鐵礦。這個(gè)礦集區(qū)的礦床略顯分散，但資源量巨大，弓長嶺鐵礦、大臺溝鐵礦、思山嶺鐵礦、南芬鐵礦這4個(gè)礦床已探明的資源量就超過100億t。除這4個(gè)礦床外，北部還分布有北臺鐵礦、賈家堡子鐵礦、棉花堡子鐵礦和歪頭山鐵礦等大型礦床。

本區(qū)鐵礦床的顯著特點(diǎn)是規(guī)模大、品位低，一般品位25%～40%，以30%左右的居多。礦石以磁鐵礦為主，部分為赤鐵礦。

2.2超大型鐵礦分布特征

鞍本地區(qū)已發(fā)現(xiàn)9個(gè)資源量超過10億t的超大型鐵礦床（表1）。其中，有6個(gè)分布在櫻桃園巖組地層中，3個(gè)分布在茨溝巖組中。這9個(gè)超大型鐵礦已探明的鐵礦石資源儲量總計(jì)158.51億t。其中眼前山鐵礦由眼前山、關(guān)門山、砬子山和谷首峪4個(gè)礦段組成；齊大山鐵礦由櫻桃園和王家堡子一、二、三礦區(qū)4個(gè)礦段組成；弓長嶺鐵礦由一、二、三礦區(qū)和老弓長嶺、多口峪5個(gè)礦段組成；南芬鐵礦由鐵山、黃柏峪、黑貝溝3個(gè)礦段組成；大臺溝鐵礦不包括位于其西北部與其連為一體的花紅溝鐵礦。

從圖1還可看到，鞍山礦集區(qū)的5個(gè)超大型鐵礦床相距較近，最遠(yuǎn)的東鞍山鐵礦與眼前山鐵礦間的距離為18km，而東鞍山和西鞍山鐵礦及齊大山與胡家廟子鐵礦都是相連的。本溪礦集區(qū)的4個(gè)超大型鐵礦床相對分散一些，但各礦床間的距離也只有10～18km。眼前山與弓長嶺兩個(gè)超大型鐵礦床間的距離為28km，是現(xiàn)有超大型鐵礦床間距離最遠(yuǎn)的。這9個(gè)超大型礦床分布在東西長約85km，南北寬約25km的矩形區(qū)域內(nèi)。

總體上，該區(qū)超大型鐵礦床具有分布密集、資源總量巨大、陡傾礦體延深很深的特征，與茨溝巖組、櫻桃園巖組含鐵層位密切相關(guān)；雖然區(qū)內(nèi)北部鞍山群出露面積較大，但超大型鐵礦床基本上分布于鞍山群南部邊部區(qū)域，礦床規(guī)模與鞍山群出露面積的關(guān)系不大。

表1　鞍本地區(qū)大型、超大型鐵礦床一覽表Table 1 List of the large and very large iron ore deposits in the Anshan-Benxi Area

3 典型超大型鐵礦床特征

3.1齊大山鐵礦

齊大山鐵礦是一個(gè)出露于地表的規(guī)模巨大、產(chǎn)狀穩(wěn)定的礦床。礦區(qū)出露有古元古界遼河群浪子山巖組、新太古界鞍山群櫻桃園巖組以及新太古代、中太古代花崗巖。鞍山群櫻桃園巖組為賦礦層位。鐵礦體在平面上呈舒緩波狀，走向?yàn)?05～335°，地表傾向南西，由北向南逐漸變陡，并有倒轉(zhuǎn)。北段厚度100～350m，一般厚度150～250m；中段厚度130～210m，平均厚度174m；南段厚度200～350m，平均厚度224m?？刂频膬A斜延深近800m，下部未控制到邊界。從圖2可以看出，齊大山鐵礦、胡家廟子鐵礦、西大背鐵礦實(shí)際上是一個(gè)礦床，只是由于人為分割曾經(jīng)將其分成了多個(gè)礦床。如果將其作為一個(gè)礦床來研究，從櫻桃園至金家?guī)X，礦體基本上是連續(xù)的，出露長度約11.2km，已探明資源/儲量約30億t。

剖面上，齊大山鐵礦體受斷層破壞向下呈不連續(xù)狀態(tài)，但斷距不大，在斷層附近存在富鐵礦體。該礦區(qū)富鐵礦石有磁鐵和赤鐵富礦兩種，磁鐵富礦呈黑色－鋼灰色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造，主要礦物為磁鐵礦，石英次之，并見有少量閃石類礦物，局部見有散點(diǎn)狀黃鐵礦不均勻分布；赤鐵富礦呈暗紅色－鋼灰色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造。組成礦物以赤鐵礦為主，假像赤鐵礦、石英次之。因赤鐵富礦分布零散、不具有單獨(dú)開采價(jià)值，沒有對其進(jìn)行單獨(dú)圈定。

3.2大臺溝鐵礦

大臺溝鐵礦是2006年以后勘查評價(jià)的超大型鐵礦床。該礦床為隱伏鐵礦床，礦體頂端埋深1100～1200m，是通過查證航磁異常發(fā)現(xiàn)的。礦區(qū)出露有新元古界青白口系釣魚臺組、南芬組、橋頭組、震旦紀(jì)康家組和古生界堿廠組、饅頭組、張夏組。賦礦地層為隱伏的鞍山群櫻桃園巖組。礦床由單一礦體組成。由于礦體規(guī)模巨大，采用400m×400m網(wǎng)度進(jìn)行鉆探控制探求資源量。截止2012年底，該礦床在13條勘探線上共施工了41個(gè)鉆孔，其中37個(gè)孔見礦，4個(gè)孔未見礦。據(jù)4～15線2665件樣品的分析結(jié)果，礦石品位一般為TFe20%～40%，平均29.41%。局部見富鐵礦，既有赤鐵富礦也有磁鐵富礦，但未單獨(dú)圈定富礦體。前述表1中的34億t資源量是4～15線間-1800m標(biāo)高以上估算的結(jié)果。由于人為因素在礦床中間23線將大臺溝鐵礦體分割成兩部分，東南部稱之為現(xiàn)今的大臺溝鐵礦，西北部則稱為花紅溝鐵礦。若把“兩個(gè)”礦床還原為一個(gè)礦床則可看出，大臺溝鐵礦礦體在8～55線間是連續(xù)的，勘探線間距6300m，實(shí)際控制礦體走向長度大于6500m，兩端還應(yīng)有一定的延長。根據(jù)已獲得的資料，這一礦床資源總量將在50億t以上。

圖2　齊大山鐵礦區(qū)地質(zhì)簡圖（據(jù)1/20萬地質(zhì)圖改編）Fig.2 The Geological map of the Qidashan Iron ore (according to 1/20 0000 geological map)

從剖面上看（圖3），大臺溝鐵礦的礦體上部上覆有遼河群浪子山巖組，該巖組與鞍山群櫻桃園巖組呈角度不整合接觸。浪子山巖組之上是新元古界青白口系釣魚臺組、南芬組、橋頭組和震旦系康家組。新元古界與浪子山巖組間也是角度不整合接觸。根據(jù)鉆孔資料，大臺溝礦區(qū)的新元古界地層產(chǎn)狀平緩，呈近水平狀產(chǎn)出。鐵礦體產(chǎn)狀近直立，略向西傾，上盤為花崗質(zhì)片麻巖，下盤為綠泥片巖；未發(fā)現(xiàn)有對礦體造成明顯破壞作用的斷裂構(gòu)造。

圖　3大臺溝鐵礦0線剖面圖（據(jù)洪秀偉資料改編）Fig.3 The profile of 0 line of Dataigou iron ore (modified by Hong’s data)

3.3弓長嶺鐵礦

弓長嶺鐵礦是研究區(qū)內(nèi)富鐵礦最多的一個(gè)礦床，富鐵礦資源量達(dá)到大型富鐵礦規(guī)模。該礦床出露于地表，賦存于茨溝巖組中。礦區(qū)內(nèi)茨溝巖組可分為6個(gè)巖性層，包括：

底部角閃巖：主要為斜長角閃巖，此外還有黑云母角閃巖、綠泥角閃巖、石英角閃巖和石英綠泥角閃巖等，局部夾有薄層的磁鐵石英巖。

底部片巖：主要巖石有綠泥云母片巖、石英云母片巖、云母綠泥片巖、綠泥片巖、石英綠泥片巖，有時(shí)夾薄層的滑石片巖或磁鐵石英巖。

下含鐵帶：包括第一層鐵礦、中部片巖和第二層鐵礦。

中部鈉長石片巖帶(K層)：以石英黑云鈉長片巖、石英綠泥鈉長片巖為主，局部有鈉長角閃巖、綠簾鈉長片巖、角閃片巖。此外夾有薄層磁鐵石英巖層，即第三層鐵礦。

上含鐵帶：此帶內(nèi)包括第四層鐵礦、下角閃巖、第五層鐵礦、上角閃巖和第六層鐵礦。

頂部硅質(zhì)巖層：組成巖石有白云母石英片巖、石英巖、白云母片巖、透閃石英巖、滑石片巖、綠泥滑石片巖等，夾薄層鐵礦。

與前述櫻桃園巖組中鐵礦不同的是，茨溝巖組中的鐵礦體為多層狀產(chǎn)出。

4 含鐵巖系原巖恢復(fù)及礦床成因

根據(jù)《遼寧省區(qū)域地質(zhì)志》資料，研究區(qū)出露的鞍山群各巖組其原巖組合總體上屬含硅鐵質(zhì)沉積巖的中酸性及中基性火山巖-沉積巖建造。

石棚子巖組原巖組合為：下部為富鐵拉斑玄武巖、科馬提巖、二長安山巖、二長安山質(zhì)凝灰?guī)r、英安質(zhì)凝灰?guī)r，夾流紋巖、硅鐵質(zhì)沉積巖；上部為二長安山質(zhì)凝灰?guī)r、二長安山巖、石英二長安山巖、玄武巖，夾硅鐵質(zhì)沉積巖。按原巖組合屬含有硅鐵質(zhì)沉積巖的中基性火山巖建造。

通什村巖組原巖組合為：下部為英安質(zhì)凝灰?guī)r、英安巖、拉斑玄武巖，夾硅鐵質(zhì)沉積巖；中部為富鐵拉斑玄武巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r、硅鐵質(zhì)沉積巖；上部為英安質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖、英安巖，夾拉斑玄武巖、硅鐵質(zhì)沉積巖及粘土巖。按原巖組合屬含硅鐵質(zhì)沉積巖的中基性火山巖建造。

茨溝巖組的原巖組合為：下部為富鐵拉斑玄武巖、科馬提巖夾硅鐵質(zhì)沉積巖；上部為二長安山質(zhì)凝灰?guī)r、二長英安質(zhì)凝灰?guī)r、安山巖、英安巖、富鐵拉斑玄武巖、科馬提巖夾粘土巖及硅鐵質(zhì)沉積巖。按原巖組合屬一套含有硅鐵質(zhì)沉積巖的中基性火山-沉積巖建造。

大峪溝巖組原巖組合為：下部為英安質(zhì)凝灰?guī)r、英安巖、石英二長安山巖、流紋巖、長石砂巖，上部為英安質(zhì)凝灰?guī)r、石英二長安山巖、英安巖、流紋巖，局部夾玄武巖。按原巖組合屬中酸性火山-沉積巖建造。

櫻桃園巖組原巖組合為：安山質(zhì)凝灰?guī)r、石英二長安山質(zhì)凝灰?guī)r、英安質(zhì)凝灰?guī)r、石英砂巖、粘土巖、硅鐵質(zhì)沉積巖。按原巖組合為含有硅鐵質(zhì)沉積巖的中酸性火山-沉積巖建造。

底部的石棚子巖組和通什村巖組的變質(zhì)年齡在2800Ma左右，上部的茨溝巖組、大峪溝巖組和櫻桃園巖組的變質(zhì)年齡在2500Ma左右（遼寧省地礦局，1989）。最近有人提出鞍本－撫順地區(qū)太古宙層狀巖系，形成時(shí)代為新太古代中晚期，同位素測年數(shù)據(jù)為2710～2470Ma之間（盧崇海，2013）。不論是新太古代沉積的，還是在新太古代以前變質(zhì)的，本區(qū)的鞍山群經(jīng)歷了從原始沉積到遭受區(qū)域變質(zhì)直至最后形成現(xiàn)今的形態(tài)這樣一個(gè)過程，也就是說，本區(qū)的鞍山式鐵礦屬沉積變質(zhì)型鐵礦。

5 結(jié)語

通過以上討論可以得出以下一些認(rèn)識：

（1）鞍本地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的超大型鐵礦床主要分布在長約85km、寬約25km的范圍之內(nèi)，超大型鐵礦之間最大距離小于30km。

（2）本區(qū)超大型鐵礦主要分布在櫻桃園巖組和茨溝巖組之中，其中櫻桃園巖組中的礦床規(guī)模大于茨溝巖組中的礦床規(guī)模，去除人為分割因素，本區(qū)存在多個(gè)礦石量超過30億t的巨型礦床。

（3）櫻桃園巖組中的超大型鐵礦床的礦體規(guī)模巨大，主要呈厚板狀產(chǎn)出，最大長度超過10km，厚度一般為幾百米，最厚超過1000m。

（4）鞍本地區(qū)是我國超大型鐵礦床分布最密集的區(qū)域之一。

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THE DISTRIBUTION AND CHARACTERISTICS OF THE VERY LARGE IRON ORE DEPOSITS OF ANSHAN-BENXI AREA

Liu Zhongyuan Fu Haitao Liu Lushan Liaoning Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration，Shenyang, Liaoning, 110032

Abstract

The Anshan-Benxi region of Liaoning province is the most important sedimentary metamorphic iron ore producer in China. The proven resources/reserves of iron ore in this area account for about 40% of the same kind of iron ore in whole China. There are 9 large iron ores in this region which resources/reserves were of more than 10 tons. All these very large iron ores distributed in the strip of about 85 km long and 25 km wide, and the density of large iron ore is rare. The very large iron ores distributed in the edge of south of Anshan Group, and they were closely related with the ferreous layers in Cigou Group and Yingtaoyuan Group. If removing the human factor into the scope of the deposit, the reserves of some iron ore deposits were more than 3 billion tons. Most of the ore body of these very large iron ore deposit were large and thick plate, a few for multilayer plate.

Keywords:Anshan-Benxi region, very large iron ore deposit, distribution law, ore body characteristics

收稿日期：2015-04-20；改回日期：2015-05-19

* 第一作者簡介：劉忠元（1961～），男，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)勘查研究工作，高級工程師

基金項(xiàng)目：①國土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（編號 201 111 002-DZ）資助

中圖分類號：P618.31

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006–5296（2015）02–0065–07