遼寧弓長嶺鐵礦

1、 遼寧弓長嶺鐵礦礦床淺析020131 20131002460 林少偉一、區(qū)域地質(zhì)簡介鞍本地區(qū)在大地構(gòu)造上位于華北地臺遼東臺背斜的西部（周世泰，1994），該地區(qū)主要可以劃分為遼陽向斜、本溪向斜、歪頭山凸起、鞍山凸起、南芬凸起、連山關(guān)凸起等四級構(gòu)造單元（圖 1-1）（周世泰，1994）。而弓長嶺鐵礦在大地構(gòu)造上就位于鞍山凸起中。鞍山凸起是一個近東西向，向南呈弧形凸出的四級構(gòu)造單元，包括鞍山區(qū)和弓長嶺區(qū)。這個凸起大部分是由太古宙鞍山群變質(zhì)巖及混合巖構(gòu)成的，鞍山凸起的西部被NE 向的郯廬斷裂所切割，斷裂以西為下遼河凹陷（周世泰，1994；遼寧弓長嶺鐵礦富鐵礦成因及成礦模式研究，2008）。圖 1-1

2、 遼東臺背斜大地構(gòu)造圖（據(jù)周世泰，1994，有修改）弓長嶺礦區(qū)按照礦體出露位置共分四個礦區(qū)：即一礦區(qū)、二礦區(qū)、 三礦區(qū)、 老嶺 八盤嶺礦區(qū)（包括老弓長嶺、獨木、啞叭嶺和八盤嶺）。其中弓長嶺二礦區(qū)位于弓長嶺鐵礦帶西北端，其西北端被寒嶺斷裂所切，東南端以老嶺斷裂與老嶺八盤嶺礦區(qū)相接。弓長嶺二礦區(qū)礦體呈北西走向的狹長條帶，長約4.5km，分為西北區(qū)、中央?yún)^(qū)和東南區(qū)三部分（趙斌和李統(tǒng)錦，1978）。區(qū)域地層區(qū)內(nèi)出露地層有太古界鞍山群、下元古界遼河群、上元古界震旦系、古生界寒武系、奧陶系、中生界侏羅系及新生界第四系（見表2-1）。地層層序自上而下為：表 2-1 鞍本地區(qū)地層表區(qū)內(nèi)鞍山群出露主要為茨溝組，

3、是鞍山式鐵礦主要的賦存層位。茨溝組呈殘留 體形式出露于大片片麻狀花崗巖中，巖性組成為角閃石、含鐵石英巖、鈉長石片巖 （變粒巖）、石英巖。遼河群在本區(qū)出露三個組，分別為高家峪組、里爾峪組、浪 子山組。起一套淺變質(zhì)的沉積建造，巖性組成為碎屑巖、粘土巖、碳酸鹽巖。遼河 群與鞍山群呈不整合接觸，青白口系呈不整合接觸覆蓋在遼河群和鞍山群之上，出 露三個組分別為：橋頭組、南芬組、釣魚臺組。主要巖性組成為頁巖、石英巖、泥 灰?guī)r、砂巖。震旦系出露康家組，巖性以泥灰?guī)r為主，期間夾雜鈣質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì) 頁巖等。寒武系出露上中下三統(tǒng)，主要巖性有頁巖、石英砂巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r，平 行不整合于震旦系之上。奧陶系出露中下兩統(tǒng)

4、，巖性主要有竹葉狀灰?guī)r、薄層狀灰 巖、白云質(zhì)灰?guī)r。不整合于寒武系之上，與震旦系平行不整合接觸。構(gòu)造本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂和褶皺構(gòu)造比較發(fā)育。礦區(qū)內(nèi)內(nèi)動力地質(zhì)作用強烈，地質(zhì)構(gòu)造強烈發(fā)育，褶皺構(gòu)造與斷裂構(gòu)造十分常見。鞍山群和遼河群構(gòu)造層中的褶皺構(gòu)造經(jīng)過多期活動，總體形成了一個東西走向波浪形的復(fù)背斜，復(fù)背斜的北部受2)2-1 弓長嶺-三道嶺一帶區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)遼寧省冶金地質(zhì)勘查研究院，2007)巖漿巖區(qū)內(nèi)巖漿巖主要有侵入巖和混合巖，其中侵入巖主要包括輝綠巖和花崗巖?；?-2 ) 。表 2-2 區(qū)域巖漿巖特征表三、礦床地質(zhì)特征礦體特征弓長嶺鐵礦二礦區(qū)有貧鐵礦石和富鐵礦石兩種，貧富鐵礦的礦體規(guī)模和產(chǎn)狀各異

5、（見圖3-1 ），下面分別進行敘述。（ 1）貧鐵礦體規(guī)模與產(chǎn)狀本礦區(qū)貧鐵礦體主要賦存在上、下兩個含鐵帶之中。上含鐵帶包括Fe 4、 Fe5和 Fe6；下含鐵帶包括Fe1和 Fe2，以及含鐵帶之間的黑云斜長變粒巖帶中夾有Fe3；其中規(guī)模最大的礦層為Fe6，其次順次為Fe2、Fe4、Fe1、Fe5、FeS、Fe3（劉軍，2008）。（ 2）富鐵礦體規(guī)模與產(chǎn)狀全區(qū)總共有138 個富鐵礦體，其中較大的有三個。主要分布在Fe6中，其次是在硅質(zhì)層中。3-1 弓長嶺二礦區(qū)25 號線地質(zhì)剖面圖I礦石特征礦區(qū)內(nèi)礦石組成主要有磁鐵石英巖、假象赤鐵石英巖、赤鐵富礦、磁鐵富礦。 先分別闡述如下：石英巖GCL-6: 含

6、 Fe石英巖（光面）：褐黑色，主要由磁鐵礦、石英以及少量云母組成； 細粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，呈條帶狀，可見褶皺構(gòu)造、軟沉積構(gòu)造。上含鐵帶 第六層鐵礦（Fe6），即主要富鐵礦層GCL-8: 塊狀磁鐵礦礦石：黑色， 主要礦物是磁鐵礦、石英； 細粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，屬于富鐵礦。GCL-6: 假象赤鐵礦礦石：黑紅色，條紋狀或塊狀結(jié)構(gòu)，條痕呈櫻紅色，弱磁性； 金屬礦物主要為鏡鐵礦和假像赤鐵礦，有少量的磁鐵礦和褐鐵礦分布其中。 斜長角閃巖層GCL-1: 黑云母鉀長片麻巖：礦石呈灰白色，主要礦物是黑云母、鉀長石；細粒結(jié) 構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。GCL-4: 肉紅色混合巖：礦體主體呈肉紅色，主要礦物是白云母、鉀長石、石英

7、和角閃石；鉀長石呈肉紅色占60%；石英無色透明，斷口呈油脂光澤；白云母呈灰白色，硬度小于指甲。下含鐵帶第二層鐵礦（Fe2），即主要貧鐵礦層GCL-7: 條帶狀磁鐵礦礦石：黑色，主要礦物是磁鐵礦、石英；條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀 構(gòu)造，為貧鐵礦。片巖層GCL-3: 綠泥石片巖：灰綠色，主要礦物是綠泥石，泥質(zhì)變晶結(jié)構(gòu)，片狀、條紋狀 構(gòu)造，手摸有滑感。鐵礦、褐鐵礦，非金屬礦物有石英、陽起石、綠泥石等，呈條帶狀結(jié)構(gòu)。GC3.4 角閃巖層GCL-4: 角閃石片巖：黑綠色，主要礦物是角閃石，還有少部分礦物為金云母；還 可見褐鐵礦，片狀構(gòu)造。4、礦物組合與成礦期、成礦階段礦物組合礦區(qū)內(nèi)礦石組成主要有磁鐵石英巖、假象赤

8、鐵石英巖、赤鐵富礦、磁鐵富礦。磁鐵貧礦中金屬礦物主要有磁鐵礦，此外還有少量的赤鐵礦、褐鐵礦；非金屬礦物以石英為主，此外還有少量的角閃石、黃鐵礦及碳酸鹽礦物等，磁鐵貧礦平均品位從TFe31% TFe35%不等。磁鐵富礦石中金屬礦物主要有磁鐵礦，少量的赤鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦；非金屬礦物有角閃石、陽起石、綠泥石、石英以及少量的石墨，磁鐵富礦的平均品位可達TFe70%。成礦階段關(guān)于弓長嶺二礦區(qū)條帶狀磁鐵石英巖的年齡的研究眾多，其中伍家善等采用鋯石測年法對不整合于鞍山群及其硅鐵建造之下的東鞍山花崗巖進行了鋯石U-Pb 年齡測定，結(jié)果為(2994 8)Ma。喬廣生等采用全巖測年分析法分別對該區(qū)歪頭山北臺

9、硅鐵建造和齊大山胡家廟硅鐵建造中的斜閃角長巖進行了全巖Sm Nd 年齡測定，獲得了(2724 102)Ma 和 (2729 245)Ma 的 Sm Nd 等時線年齡。據(jù)萬渝生的說法，弓長嶺二礦區(qū)的條帶狀磁鐵石英巖很可能不整合于年齡為億年的弓長嶺片麻狀花崗巖之上。通過不同方法對嶺東礦區(qū)及二礦區(qū)的黑云變粒碎屑鋯石進行測定，得出25 億年至 27 億年的較為集中的年齡數(shù)據(jù)，根據(jù)黑云變粒巖的鋯石年齡已經(jīng)受到變質(zhì)作用的改造而是部分年齡偏低的事實，且本去其他類型巖石中的碎屑鋯石仍出現(xiàn)30 億年以上的年齡，得出黑云變粒巖的鋯石年齡反應(yīng)了源區(qū)巖石的形成年齡。四、成礦淺析1、成礦條件鐵的最初來源是遼東南幔枝構(gòu)造

10、在太古宇初次活動時通過海底火山噴發(fā)帶至地表，后經(jīng)歷里漫長的侵蝕作用，鐵質(zhì)呈層狀沉積下來，再次接受沉降作用，直到燕山期地幔熱柱再次活動，將深部形成于太古宙的沉積變質(zhì)鐵礦抬升至地表，期間伴隨著復(fù)雜的構(gòu)造運動以及巖漿熱液的侵入，對先前的沉積變質(zhì)鐵礦床進行了改造、疊加、富集，最終形成了如今鐵礦床多層分布，貧鐵礦與富鐵礦互層分布的特征。2、成礦作用及控礦要素遼東南地區(qū)弓長嶺鐵礦為相對地幔隆起區(qū)，伴隨著遼東南幔枝構(gòu)造在古元古宙的初次活動，巖石圈下富含鐵質(zhì)的成礦流體組分通過殼-幔相互作用輸送至地表，導(dǎo)致海底火山噴發(fā)溢流，形成沉積型鐵礦，隨著中生代幔枝構(gòu)造再次活躍，新的成礦流體和熱液再次上涌，并伴隨著整體區(qū)域

11、整體抬升作用，對先期形成的礦床進行了二次改造和遷移，使得礦床得到進一步富集并接近地表利于開采。整個時空演化過程就是構(gòu)造-巖漿-流體的相互作用和幔源流體侵位過程，也就是幔枝構(gòu)造發(fā)展過程。遼東南幔枝構(gòu)造在古元古宙開始活動時，伴隨著大量的火山活動，隨著巖漿的上涌帶來了大量的鐵質(zhì)，隨著幔枝構(gòu)造活動的減弱鐵質(zhì)在淺海沉積下來，形成了最初的沉積型鐵礦?？氐V構(gòu)造不僅是提供礦液運移的通道或者礦石聚集的場所，同時應(yīng)當(dāng)把構(gòu)造活動與成礦作用統(tǒng)一在一個過程來研究。對沉積變質(zhì)型鐵礦來說，礦層形態(tài)由于受到沉積作用的影響主要為層狀，似層狀。其不均一性可能是受到地形影響以及區(qū)域應(yīng)力造成的局部呈鞍狀或膨大和縮小現(xiàn)象，然而對總體礦層產(chǎn)狀的影響有限。構(gòu)造對沉積作用形成的層狀礦體的影響作用主要表現(xiàn)在礦體形態(tài)和空間位置的控制。3、礦床成因類型以幔枝構(gòu)造理論為依據(jù)，通過對礦床地質(zhì)特征及諸因素綜合研究認為：弓長嶺二礦區(qū)鐵礦為沉積變質(zhì)型鐵礦。其成因模式如下：.早在太古宙時期，遼東南幔枝構(gòu)造就開始發(fā)育，隨著地幔物質(zhì)的上涌，大量的鐵質(zhì)被帶至地表，經(jīng)過漫長的侵蝕作用，在廣闊的海洋中形成了中鞍山群的海底火山巖一沉積巖系，同時在其中也沉積形成了厚大的條帶狀磁鐵石英巖層，隨后經(jīng)歷了漫長的沉降作用。.直到中生代遼東南幔枝構(gòu)造再次活躍，伴隨著強烈的區(qū)域變質(zhì)作用，以及受到區(qū)域應(yīng)力擠壓