辽宁鞍本地区铁矿床地质特征及找矿标志分析

张 朋，彭明生，欧阳兆灼，乔树岩

（1.沈阳地质矿产研究所，辽宁沈阳110034；2.中煤地质工程总公司，北京100073）

0 引言

前寒武纪条带状铁建造（BIF）是指前寒武纪海相环境下的化学沉积的产物，矿石主要由硅质（碧玉、髓石、石英）和铁质（磁铁矿、赤铁矿）薄层组成［1-2］.根据形成的构造环境，可进一步分为与海相火山作用密切相关的，产于岛弧、弧后盆地或克拉通内部断裂带中的阿尔戈马（Algoma）型［2-3］和发育于大陆架被动大陆边缘的浅海环境中、与沉积作用密切相关的的苏必利尔（Superior）型［4-5］.前寒武纪条带状铁建造在世界分布最为广泛，占世界工业铁矿总储量的60%，占中国总储量的67.70%.世界最大的条带状铁矿位于南非的Transvaal地区和澳大利亚西部的Hamersley地区，而最古老的BIF型铁矿位于西格林兰的Iaua地区［6］.中国前寒武纪条带状铁建造的铁矿资源集中分布在华北地台区，其中尤以鞍山-本溪地区最为典型，铁矿探明储量居全国首位，已探明资源储量约占全国同类型铁矿资源储量的40%［7］.本文基于以往地质工作基础，综合论述了我国鞍本地区铁矿床的基本特点，并对其成矿规律和找矿标志进行了分析总结.

1 成矿地质背景及矿床时空分布特征

鞍山、本溪地区位于华北地台西北部，大致呈北东-南西向延伸，宽50 km、长150 km，面积约7500 km2，大地构造位置位于华北地台辽东台隆背斜的西部，兼跨铁岭-靖宇隆起的西南部、太子河凹陷的西端，以及营口-宽甸隆起的西北部.太古宙花岗岩-绿岩地体为本区的结晶基底，基底断陷盆地中发育的新元古界至中生界沉积岩系构成沉积盖层.本区出露的地层由老到新有太古宙鞍山群、元古宙辽河群、震旦系、古生界、中生界和新生界.铁矿主要赋矿层位是太古宙的中上鞍山群.该地区断裂构造较为发育，主要有北东、北西、北北东和北北西向4组，其中北北东向的郯庐断裂、北东向的寒岭断裂和北西向的石桥子断裂对该区影响较大.岩浆岩主要有前震旦纪超基性岩、基性岩和燕山期中酸性岩浆岩.目前，鞍本地区已探明的沉积变质型条带状铁矿床有东鞍山、西鞍山、眼前山、弓长岭、歪头山、南芬、齐大山、北台、大孤山等特大型、大型和中小型矿床（图1）.

2 典型条带状铁矿床地质特征

鞍本地区铁矿主要集中于鞍山地区（东鞍山、西鞍山、齐大山、大孤山）、弓长岭地区（弓长岭一矿区、二矿区）和南芬地区（南芬、徐家堡子）.对有关典型铁床地质特征分析如下.

2.1 东鞍山铁矿床

东鞍山矿床位于华北地台北缘，辽东台隆西部太子河-浑江凹陷西端，鞍山凸起，西鞍山-大孤山-眼前山东西向铁矿带的中西部.

矿区出露的地层主要有太古宙鞍山群樱桃园组和新元古界震旦系钓鱼台组，新生界第四系（图 2）［8］.矿区出露大面积太古宙混合花岗岩和燕山期千山花岗岩，脉岩主要为煌斑岩，在钻孔中见有少量规模不大的辉绿玢岩、鞍山玢岩、闪长玢岩和霏细斑岩等.区内褶皱构造和断裂构造发育，褶皱构造主要表现为轴向北西-南东向东倾伏和轴向北西向北东倾伏的向斜构造，断裂构造按其构造方向可分为走向断层、横向断层和斜交断层.

东鞍山铁矿体上盘围岩为樱桃园组上部灰色千枚岩，下盘围岩为樱桃园组下部灰绿色千枚岩和混合岩，矿体依横断层切割关系，可分为西部矿体、东部矿体和极东部3部分矿体.其中西部矿体形态复杂多变，长120～940 m，宽 40～350 m，控制延深 36～730 m；东部矿体为一厚大的单斜层与一向斜复合体，矿体下盘为水平厚度160～300 m、北西窄南东厚的单斜层，上盘为一宽150～300 m，北西宽、南东窄的向斜，矿体的总体走向 135～140°，倾向北东，倾角 50～80°；极东部矿体规模较小，矿体形态不明，走向与矿区总体走向一致，长约50 m，水平宽度330 m，宽度大于走向长度.东鞍山铁矿石矿物主要为磁铁矿、假象赤铁矿、赤铁矿、菱铁矿，铁矿深部有少量黄铁矿和黄铜矿.脉石矿物主要有石英、绿泥石、透闪石、阳起石，角闪石和电气石.矿石主要具有半自形等粒粒状变晶结构、残留结构、纤维粒状变晶结构.主要构造有条带状、条纹状和角砾状构造.矿石的全铁品位为20%～40%，变化不大，全区平均品位为32.46%.

2.2 弓长岭铁矿床

弓长岭铁矿位于鞍本铁矿成矿带中部，大地构造位置位于华北地台辽东台背斜中部.弓长岭铁矿共分4个矿区：一矿区、二矿区、三矿区和老岭-八盘岭矿区.其中尤以二矿区规模最大，最为典型.以下主要介绍二矿区铁矿床地质特征.

矿区出露的地层主要为太古宙鞍山群茨沟岩组，岩石类型分别为底部角闪岩层、底部片岩层、下部含铁矿层、中部钠长变粒岩层、含铁矿层带和上部奥陶系石灰岩硅质岩层，矿区西部同时分布少量的石灰岩.矿区断裂构造发育，可划分为走向断层、横向断层.该区岩浆岩主要为花岗岩，依据形成时代至少可分为形成于条带状磁铁石英岩之前和之后两种类型（图3）［9-10］.

弓长岭二矿区铁矿可分为含铁石英岩（贫铁）和富铁矿两种，其中贫铁矿呈厚层状与地层产状一致产出，矿体连续性较好，层位稳定，与围岩渐变接触，该类型铁矿层在二矿区长达4800 m，延伸大于600 m，厚度5～160 m，铁矿体总体走向 120～160°，倾向北东，倾角60～85°，平均品位达 32.20%［10］.而富铁矿多呈似脉状分布于断裂构造附近含铁石英岩和边部围岩中，矿体产状变化较大，与贫铁矿近于一致，沿走向长达2840 m，深部延伸大于500 m，倾向北东，倾角60～90°，厚度2～30 m，平均品位达64.77%.矿石普遍具有镶嵌结构、自形—半自形结构，条带状构造，条纹状构造.矿石矿物主要为磁铁矿，含有少量的黄铁矿、黄铜矿和锐钛矿.脉石矿物主要为石英，绿泥石、角闪石等.

2.3 南芬铁矿床

南芬铁矿大地构造位置位于华北地台辽东台背斜营口-宽甸隆起的北缘太子河凹陷中.矿区出露的地层主要为太古宙鞍山群茨沟岩组、元古宙辽河群浪子山组、震旦系钓鱼台组、南芬组、寒武系碱厂组、馒头组.矿区主要构造有黑背山及露天铁矿两个倒转背斜和北北东向大断裂.岩浆岩主要为中细粒斑状黑云母花岗岩，脉岩主要为花岗斑岩、石英斑岩（图4）.

矿体主要呈层状—似层状产出，矿床由三层铁矿组成，第一层铁矿层走向北西，倾向南西或西，倾角平均47°.矿层平均厚为11 m，最厚28 m，工业矿段长2200 m.第二层铁矿工业矿段长2500 m；矿层走向北西，倾向南西或西，倾角平均47°.矿层平均厚为21 m，层厚为8～78 m；第三层铁矿工业矿段长2900 m，走向北西，倾向南西，倾角47°，平均厚88 m，沿走向厚度变化较大，一般为35～100 m，而沿倾向较稳定.

矿石矿物成分主要为磁铁矿、赤铁矿，次要成分为黄铁矿、镜铁矿、菱铁矿及少量黄铜矿.脉石矿物有石英、透闪石、白云母、方解石和阳起石等.矿石结构为不均匀粒状变晶结构、纤状变晶结构，构造主要是条带状、条纹状和块状构造.根据矿石矿物组合、结构构造特征，矿石可分为磁铁石英岩、透闪石磁铁石英岩、磁铁赤铁石英岩和赤铁磁铁石英岩、赤铁石英岩、菱铁磁铁石英岩和磁铁滑石片岩六种自然类型.

全区铁矿石主要成分为SiO2及TFe，两者占矿石化学成分的30%.矿层中全铁品位为25%～40%，全铁含量与矿石类型密切相关，含铁最高的是磁铁石英岩，一般在28%～40%；赤铁石英岩次之，含量为25%～37%；透闪磁铁石英岩较低，多为20%～30%，少数低于20%.

3 找矿标志

3.1 地层标志

鞍本地区铁矿主要为层控型火山-沉积变质铁矿或沉积变质铁矿，矿体主要产于太古宙鞍山群茨沟岩组、樱桃园岩组和大峪沟岩组中.其中茨沟岩组主要分布在本溪地区，樱桃园岩组主要分布在鞍山地区，茨沟岩组和樱桃园岩组含矿较好，而大峪沟岩组含矿性较差，因此前两者是寻找铁矿的主要层位.

3.2 构造标志

鞍本地区条带状含铁建造沉积之后，经历了长期多次的构造活动，原始简单层状的岩层和矿层遭受褶皱、断裂等后期构造作用的改造，形成复杂多样的矿体形态和矿带分布格局，但是，构造对矿体的改造作用具有一定规律，具有重要的找矿意义.

鞍本隆起区由于长期遭受剥蚀，矿体保存不好，分布比较零星，如东部清原隆起，面积大，仅有几个中型矿床和几个小型矿床，隆起中心部位只有一些零星小矿.凹陷地区矿层保留比较完整，但往往覆盖较厚、埋藏深，情况不明，找矿难度较大，如本区下辽河沉陷带及太子河凹陷带.但在隆起区和凹陷交接地区，盖层薄、矿层埋藏浅，或出露地表剥蚀程度较低，矿层保留较好，是综合找矿最有利的部位.

3.3 磁异常标志

鞍本地区条带状铁矿均具有较强的磁性，均会引起磁异常.就一个独立的铁矿磁异常而言，磁异常长轴方向反映矿体的走向，轴向越长矿体延长就越大；短轴方向反映矿体的厚度，短轴越宽矿体的厚度越大；梯度反映矿体的埋藏深度，梯度越陡矿体埋藏就越浅，反之就越深；磁场强度反映矿体规模，矿体的规模越大，磁场的强度也越大，影响的范围也就越广.但由于铁矿体的规模产状、构造形态以及埋深等不同，磁异常特征也表现不同.总结鞍本地区铁矿磁异常特征，大致可归纳为以下几种类型.

（1）高大磁异常

由出露地表或埋藏很浅的厚大铁矿引起，磁场强度大，梯度陡.鞍本地区的高大磁异常均进行过勘探，矿床规模均为大型、超大型.

（2）复杂磁异常

此类磁异常在航磁异常图上的反映还是比较规则的，但地磁异常比较复杂，会出现多个异常中心，正负异常交替，梯度忽陡忽缓，但异常的长轴方向大体一致.异常形态复杂的原因主要是多层铁矿体紧密褶皱的结果.

（3）低缓磁异常

磁场强度低缓，一般由产状平缓的隐伏铁矿引起.该类磁异常最初并未引起重视，后经研究在找矿上取得了突破.如独木矿区，产状平缓并隐伏于太古宙钾质花岗岩之下，形成低缓磁异常，经勘探为大型铁矿床.

（4）深大磁异常

实际上也应属于低缓磁异常，这里指的是异常范围和磁场强度都比较大，梯度一般，推测埋深较大，资源潜力也较大的磁异常.

（5）剩余磁异常

在已知矿床的周边，利用已取得的勘探资料进行正演计算获得的理论曲线，与实测异常曲线进行拟合，可以发现是否有剩余异常.通过剩余磁异常研究，可以扩大矿床的资源储量，或发现新的隐伏矿体.

4 结论

通过对鞍本地区成矿地质背景、矿床地质特征研究并结合以往详细地质勘查、航磁资料，得出如下结论：

（1）鞍本地区条带状铁矿主要呈层状赋存在太古宙晚期花岗岩-绿岩带内，并受鞍山群地层严格控制，矿石主要具有条带状构造、块状构造，半自形等粒粒状变晶结构、残留结构、纤维粒状变晶结构.

（2）鞍山群茨沟岩组、樱桃园岩组是含矿的主要层位，鞍本凹陷区以及高大磁异常、复杂磁异常、低缓磁异常、深大磁异常和剩余磁异常处是寻找大型、超大型铁矿的最有利部位.

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