弓长岭铁矿二矿区深部富铁矿地质-地球物理找矿模型.pdf

第 2 9卷第 1 期 2 0 1 4年 3月 ： 1 0 2 1 0 7 地质找矿论丛 Co nt r ib ut ions t o Ge o l o gy a nd M in er a l Re s ou r c e s Re s e a r c h Vo 1 2 9 NO 1 M a r 2 O 1 4： 1 02 1 0 7 0 引言 弓长 岭 铁 矿 二 矿 区深 部 富 铁 矿 地 质 一 地 球 物 理 找 矿 模 型 于仕祥 ， 赵洪振 ， 李厚 民 ， 姚 良德 ， 洪学宽 ， 杨 志辽 ( 1 辽 宁 省 冶 金 地 质 勘 查 局 地 质 勘 查 研 究 院 ， 辽 宁 鞍 山 1 1 4 0 3 8； 2 国土资 源部成矿作用与资源评价重点 实验室 ， 中国地质科 学院矿产 资源研 究所， 北京 1 0 0 0 3 7 ) 摘 要 ： 弓长岭铁矿二矿区是我国鞍山式铁矿的典型矿床 ， 近 年来 采用地质 与物探相结合 的方法 ， 寻找深部 富铁矿体 获得 突破性进 展。通过 总结弓长岭 铁矿二矿 区深 部富铁矿床 成矿地 质条件 和 控矿 因素 ， 解释磁异常特征 ， 建立 了该 矿 区地质一 地 球物理 找矿模 型 ， 预测 了矿 区深 部富铁 矿体 赋 存部位并经钻探验证 。 关键 词 ： 弓长岭富铁矿床 ； 成矿地质条件 ； 地质一 地球物理模型 ； 辽 宁省 中图分类号 ： P 6 1 2 ； P 6 l 8 3 1 文 献标识码 ： A 弓长 岭铁 矿二 矿 区位 于辽 宁省 辽 阳市 ， 是 我 国 著名 的鞍 山式铁矿的典型矿床 ， 近年来采用地质与 物探相结合的方法， 对弓长岭二矿 区外围及深部开 展铁 矿 资源特 别 是 富铁 矿 的地 质勘 查 ， 获得 了重 大 的找 矿 突破 。本 文总结 了该 矿床 的成矿 地质 条件 和 控矿 因素 ， 解 释 了矿床 的磁异 常特 征 ， 建 立 了地质 一 地球 物 理找矿 模 型 ， 以期 为 寻 找类 似 深 部 隐伏 型富 铁 矿提 供参考 。 1 富铁矿成矿条件 弓长岭 二矿 区 富铁矿 产于 贫铁 矿层 内 。富铁 矿 体受贫铁矿层严格控制， 二者紧密依存。在整个富 铁 矿 形成过 程 中 ， 贫铁 矿 层 遭 受 大 型韧 塑 性 构 造 的 叠加改造 ， 后期钾质花岗岩浆热液活动使贫铁矿层 中硅质迁移、 铁相对富集 ， 形成富铁矿脉 。 1 1 贫 、 富铁 矿赋存 层位 按其 地层 顺序 ， 自下 而上 大致 可划分 为 5层 ， 其 中包含 上 、 下 2条 贫铁矿 带共 6 个 贫铁 矿层 ， 富铁 矿脉主要赋存于上部贫铁矿带 的第六层 内。底部 层 ： 由斜 长角 闪岩 、 黑 云角 闪岩 、 绿 泥角 闪岩 、 石 英角 闪岩等组成 ； 下部贫铁矿带 ： 由 2层贫铁矿组成 ， 第一层贫铁矿为条纹状磁铁石英岩 ， 其问夹有斜长 角 闪片 岩 、 磁铁 角 闪片 岩等 ； 第二 层贫铁 矿 由细 条纹 状角闪磁铁石英岩组成 ， 夹有斜长角闪岩、 绿泥角闪 岩 等 ； 中部 层 ： 主 要 由黑 云 钠 长 变粒 岩 组 成 ， 偶 夹 第三层贫铁矿； 上部贫、 富铁矿带 ： 由 3个贫铁矿 层组成 ， 其中第 四层和第五层贫铁矿为细条纹状阳 起 磁铁 石英 岩 ； 第 六层 贫 铁 矿 在 西北 区及 中央 区 以 条带 、 细条纹状或揉皱状磁铁石英岩 ， 东南区地表为 厚层状 细鳞 片赤 铁石 英岩 为主 ， 向下 过渡 为条 带 、 细 条纹 状赤 磁铁 石 英 岩 ， 再 向深 部 几 乎 全部 变 为磁 铁 富矿 及 蚀 变岩 ； 上 部 硅质 层 ： 主要 由石 英 岩 、 白云 母石 英 片岩 、 含 铬 白云 母 石英 片岩 及 白云 钠 长石 英 片 岩等 组 成 ， 常 夹黑 云 母 片岩 、 透 闪石英 岩 、 阳起 石 英岩、 滑石片岩、 绿泥片岩， 局部夹薄层贫铁矿。 1 2成 矿构 造条 件 弓长岭 二矿 区 鞍 山式 贫 铁 矿 层遭 受 多 期 变 形 ， 原 始含 铁沉 积 层经 历 了褶 皱 、 断 裂 等改 造 。根 据 野 收稿 日期 ： 2 0 i3一 O 5 2 1 ； 责任编辑 ： 赵庆 作者简介 ： 于仕祥( 1 9 6 5一 ) ， 男 ， 高级工程师 ， 1 9 8 9年毕业于中国地质 大学 ( 北京) ， 从事金属矿产地质勘查研究 与技术管理 工作。通信地 址 ： 辽宁省鞍 山市鞍千路 ， 辽宁省地质勘查局地质勘 查研究 院； 邮政编码 ： 1 1 4 0 3 8 第 2 9卷第 1 期 于仕 祥等 ： 弓长岭铁 矿二矿区深部富铁矿地质 一地球物理找矿模型 1 0 3 外地表观察及深部工程控制情况 ， 初步划分 了 2期 褶 皱 。早 期褶 皱 于西北 至 中央 区 9 2 O剖面 较 明 显 ， 地表 呈 现小 型复 杂变 形褶 皱 ， 轴面 片理 与 ( 条 带 ) 层 理平行 。褶皱 变 形 作 用力 ( F ) 上 下 近 似垂 直 ， 以 顺 层 片理 ( AS O ) 或 原 始 层 理 为变 形 面 ， 形 成 早 期 褶 皱 构造 ( AF 1 ) 、 轴 面 片 理 ( AS 1 ) 、 角 闪 石 矿 物 线 理 ( AL1 ) 以及 石香 肠 构造 等 。在贫铁 矿 层 内褶 皱 枢 纽 近 于水 平 ， 呈 NE S W 向 ， 以同斜 紧 密 或不 协 调 型 褶 皱 为特 征 ， 是在 高韧 塑性 或流 动变 形条 件下 产 生 的 。 另 外 ， 在贫 铁矿 层发 生 同斜倒 转 紧闭褶 皱 的 同时 ， 沿 轴面产生韧性剪切拉断 、 削失 ， 并使贫铁矿层 内部 发生不同程度的细粒岩化 、 糜棱岩化及铁质迁 移富 集 。晚期褶皱位于东南区 2 O 2 5剖面之间 ， 褶皱 变形 作 用力 近似 于水 平 ， 是 在 早 期 紧 密 同斜褶 皱 的 基础上发生再褶皱 ， 枢纽向北东倾竖， 形成倾竖褶皱 构 造 。岩层 呈“ S ” 弯 曲 ， 受走 向剪切 断裂 切割褶 皱 两 翼发生位移 ， 在第 2 5剖 面上可见 富铁 矿体重 叠 2 层 ， 呈倾 竖 柱状 。 1 3花 岗质岩 浆活 动 花岗质杂岩体按其生成年代 可大致划分为早 、 晚 2期 花 岗岩 ： 早 期 片麻状 钠质 花 岗岩 ( 称 为 弓长 岭花 岗岩) 同位素年龄为 2 9 9亿年l 4 ， 为 中太古宙 早期 陆核 形 成 阶段 产 物 ， 后 经 区域 变质 、 韧塑 性 变形 作用 ， 形成片麻状花 岗质杂岩残体 ， 同位素年 龄 2 2 2 5亿年 ， 为新太古代晚期 陆壳 拼合时期产物 ， 经历 区域性 构造及硅钾质 溶体交代或深 熔演化过 程 ， 残 留着 细粒化 或 残斑糜 棱 岩结 构 ， 并 有 晚期 钾钠 质溶体注入 ， 形成条带状钾钠质花岗岩 ； 晚期块状 钾长花岗岩( 称为麻峪花岗岩) ， 同位素年龄为 1 8 l 9亿 年 J ( 陈 江峰 1 9 7 6 ) 。 2 富铁矿找矿标志 2 1 条 带状 贫铁 矿层 本 区富铁 矿体 主要 产 于鞍 山群 茨 沟 组 ， 严 格 受 上部 铁 矿 带 的第 四 、 五 、 六层 贫铁 矿 层控 制 ， 走 向呈 NE S W 向。根据 弓长岭铁石 广 二矿 区第二期地质勘 探报告l 2 ， 富铁矿体大小有 1 3 8个 ， 其 中 9 4个赋存 在第 六 层 贫铁 矿 中 ， 2 1个 在 第 四层 贫 铁 矿 中 ， 1 9个 在第五层贫铁矿中， 3个在第 二层贫铁矿中， 第 三层 贫铁矿 中富铁矿体仅有 1个。可见 ， 富铁矿体 主要 赋存在第六层 贫铁矿 中， 其次是第 四层及第 五层。 因此 ， 鞍 山群茨 沟 组 条 带 状 贫铁 矿层 是 寻 找 富 铁 矿 的重要 标志 。 2 2贫铁矿 层 褶皱及 断 裂部位 本 区富铁 矿 床 的空 问分 布及 产 出位置严 格 受 区 内褶 皱一 断裂带 控制 ， 富铁 矿脉 主要 集 中分 布在 靠近 早 、 晚 2期花 岗 岩体 边 缘 的鞍 山群 茨 沟 组 上 部铁 矿 带 的遭 受多期 褶 皱 、 断裂 叠 加 改造 的第 六 层 贫铁 矿 层 内。褶皱一 断裂 构 造 带 从 北西 区经 中央 区 向东 南 区延 伸 长达 2 0 0 0 m， 宽 3 O 8 0 m， 其严格 控 制着 富 铁 矿脉 的展 布方 向 ， 是 一 条 具 有古 老 深 成 韧 塑性 变 形构造带、 岩浆侵入带及热液活动蚀变带， 也是矿区 内最重 要 的富铁 矿 成 矿 带 ， 构 成 了矿 区 富铁 矿体 集 中分 布 区 ， 在 空 间分 布 上具有 明显 的方 向性 ， 是矿 区 富铁矿床在成矿空间分布上 的一个突出特点 ， 也是 该 区寻 找富铁 矿 的重要 标志 。 2 3晚期花 岗岩体 外 接触 带 通过 研究 弓长 岭地 区 2 期 花 岗岩 与富铁 矿 时空 分布位置发现 ， 富铁矿体及蚀变带主要与晚期钾质 花岗岩体活动有关 6 。花岗岩体的外接触带是韧性 变形及热液活动 的有利场所 ， 也是 富铁矿赋存 的重 要 空 间 ， 表 现 出 富铁 矿 成 矿 受 钾 质 花 岗 岩 体 制 约 。 弓长 岭 富铁矿 的成 矿年 龄为 1 8亿 年 ， 而钾质 花 岗岩 的同位素年龄为 1 8 l 9亿年 ， 二者基本上属同期 产物 ， 这种 空 间 和时 间 上 的 紧密 关 系 是 晚期 钾 质 花 岗岩 与 富铁矿 成 矿 的最 为 突 出 的特 征 。 因此 ， 富 铁 矿沿着晚期钾质花 岗岩体外接触带贫铁矿层分布， 可作 为 寻找 富铁矿 的又 一重要 标 志 。 3 矿 区磁异常带分布特征 3 1岩 、 矿石 磁性 数据 弓长 岭二 矿 区岩 、 矿 石磁 性 数 据 具 有 几 个 特 点 ： 一是矿体与围岩的磁性差异非常悬殊 ， 磁化率或 剩余 磁 化 强 度一 般 相 差 1 0 0 0倍 以上 ， 矿体 的磁 化 率和 剩余磁 化 强度很 大 ， 而 围岩 基本 无磁 性 ； 二是 富 铁矿与贫铁矿存在磁性差异 ， 经测定 ， 磁铁富矿 值 最大 ， 部分 超 过 1 4 7 c S I ， 平 均值 0 5 5 4 7 c S I ； 磁 铁 贫矿的 值低 于磁铁富矿 ， 平均值 0 1 3 4 S I ， 赤 铁富矿和赤铁贫矿 值均小于磁铁贫矿一个级次左 右 。 因此 ， 在 弓长 岭 二 矿 区采 用 地 球 物 理磁 法 手 段 寻找 深部 磁铁 富 矿是 可 行 的 ， 特 别 是 弓长 岭二 矿 区 东南 部 的地表 为 赤铁 贫 矿 层 ， 向深 部 过 渡 为磁 铁 富 矿 ， 具 有充 分 的磁法 找矿前 提 。 3 2地表磁 异 常 曲线分 布特点 第 2 9卷第 1 期 于仕 祥等 ： 弓长岭铁矿二 矿区深部富铁矿地质地球物理找矿模型 1 0 5 点号 图 2 弓长岭二矿 区 2 5线前期控制 的 贫 、 富铁矿磁法 A Z正演 剖面 图 Fig 2 The ma g ne t ic AZ f or wa r d pr o f il e of p r o c on t r o l o f t he po or a nd r ic h ir o n o r e a t l in e 25 in No 2 m in in g a r e a o f t h e Go ngc ha ng 1 ing ir o n de p os it 赤铁贫矿磁化强度 J 一3 0 A m； 磁铁 贫矿 J =5 0 A m； 磁铁富矿 J 一 1 O 0 A m 法 Z正 演 剖 面 图 ， 从 多 方 面进 行 推 断解 释 。 图 2 为 已知原 经地 表及 深部 工程 控制 的一 4 0 0 m 标 高 以 上 的贫 、 富铁矿 体 ， 根据 实测 磁异 常及 正演 曲线 推 测 深部赋存有厚层 ( 磁性) 铁矿 ； 图 3显示 ， 一4 0 0 m标 高以下为磁铁贫矿 ， 则推测深部赋存有 2层贫铁矿 层 ； 图 4为 根据 实测 磁异 常及 正演 曲线 预测 在 一4 0 0 m标高下部有 2 层磁铁富矿； 从 图 5可见， 上部铁矿 带 中磁 化强 度 以 一 4 0 0 m 标 高为 界 ， 上部 主 要 为 赤 铁 贫矿 及磁 铁贫 矿 ( 一2 0 5 0 A m) ， 下 部则 为 磁 铁 富矿 ( J 一1 0 0 A m) 。 根 据上 述矿 区 地 质 情况 结 合 磁 异 常 特 征 ， 预测 ( 圈定) 弓长岭二矿 区深部富铁矿体赋存空 问部位 ： 在 弓长岭 二 矿 区 9 2 O线 之 间 主要 为 早 期 褶 皱 、 韧性断层改造及花 岗质岩浆热液活动的部位 ， 矿体 内的铁质 向褶 皱转 折端 迁 移 富集 。表现 出磁异 常在 地表呈窄带状与铁矿带延展 方向吻合 ； 垂直 矿带走 向从南 西 向北 东侧 磁异 常 梯度 由陡 变缓 ， 显示 出贫 、 富铁矿体向北东方向倾斜。深部在一1 0 0 m标 高以 上磁化强度值为 J 一5 0 A m， 主要为磁铁 贫矿引 n ， r 点号 图 3 弓长岭二矿区 2 5线推测一4 0 0 m标高 以下贫铁矿磁法 A Z正演剖面图 Fig 3 Mag ne t ic AZ f o r wa r d pr of il e o f t h e po or ir o n o r e s p e c ul a t e d be l o w 一 4 0 0 m a t l in e 25 in No 2 min in g a r e a o f t h e Gon gc h an ghn g ir on d e po s it 赤铁贫矿磁化 强度 J 一3 0 A m； 磁铁贫矿 J 一5 0 A m 起 ， 从一1 0 0至一4 0 0 m， 磁化强度值 J 一1 0 0 A m， 为富铁矿引起 ； 在弓长岭二矿 区 2 O 2 7线为晚期 倾 竖褶 皱构 造叠 加部 位 ， 该 区矿 体磁 场强 度较 高 、 宽 度 较 大 ， 预 测 深 部 从 一4 0 0至 一 8 0 0 m 标 高赋 存 有 较厚的富铁矿 脉， 磁 铁 富铁矿 体 向深部延 伸可 达 1 0 0 0 m标 高 以下 。 4 2 找矿预 测及 工 程验证 根 据 弓长岭 二矿 区地 质 特 征 ， 结 合 磁化 强 度 大 小 和方 向等 ， 预测 了磁 铁富 矿赋存 的位 置 ， 并实施 钻 探 工程进 行 了验证 。 9线地 质及 磁法 Z正演 剖 面 ： 在上 部铁矿 带 内 磁 化强度 以一1 0 0 m 标 高 为 界 ， 上 部 J 一 5 0 A m， 主要 为磁 铁贫 矿 引起 ； 下部 J 一1 0 0 A m， 为磁铁 富 矿 引起 。根 据钻 孔 Z K6 0 I验证 ， 在 一6 0 0 m 标高 见 有 2层厚 1 2 m 磁铁 富矿 体 。 1 4线地质及磁法 Z正演剖面： 在上部铁矿带 内磁化强度 以 0 m标高为界 ， 上部 J 一5 0 A m， 主 要为磁铁贫矿引起 ； 下部 J 一8 0 A m， 为磁铁富矿 引起 。根据 Z K6 0 4孔验 证 ， 在 一 6 0 0 m 标 高处 见 有 第 2 9 卷第 1期 f仕祥等 ： 弓长岭铁矿二矿 区深 部富铁矿地质一地球物理找矿模型 1 O 7 参考 文 献 ： 1 郑宝鼎 辽宁省鞍山本 溪地 区太古代 花岗质 岩石绿 岩地体 中 层控磁铁 富矿矿床 M 王可南， 姚培慧 中国铁 矿床综论 北 京 ： 冶金工业 出版社 ， 1 9 9 2 ： 1 6 01 7 l J 2 鞍山冶金地质勘探公 司 4 0 4队 辽宁省辽阳县 弓长岭铁矿床二 矿 区第二期地质勘探 报告 ( 1 9 7 6 1 9 8 1 ) R 鞍 山： 辽 宁省冶 金地质勘查局 ， l 9 8 1 F 3 胡桂明 ， 谢坤一 ， 王守伦 ， 等华 北陆台北缘地体构造 演化及其 主要矿产 M 武汉 ： 中国地质大学 出版社 ， 1 9 9 6 ： 1 1 8 8 4 E s 2 6 7 万渝生辽 宁弓长岭含铁岩系 的形成 与演化 M 北京 ： 北京 科学技术 出版社 ， l 9 9 3 尹成俊鞍本地区同位素地质 年代若干 问题 c 鞍本地 区鞍 山式铁矿地质 ， 1 9 8 3 洪学宽辽宁省弓长岭矿 区富铁矿成矿规律研究 R 鞍山 ： 辽 宁省冶金地质勘查局地质勘查研 究院， 2 0 1 0 陆海 ， 罗延文 ， 卫广远 ， 等 辽宁省辽 阳市 弓长 岭铁矿接替 资源 勘查报告E R 鞍 山： 辽宁省冶金地质勘 查局地质勘查研究 院 ， 2n08 Ge o l o g ic a l _ g e o ph y s ic a l pr o s pe c t in g mo de l o f de e p r ic h ir o n o r e f o r No 2 min in g a r e a o f t h e G0 ng c h a n g l in g ir o n d e p o s it ，Lia o ning，Ch ina YU S hix ia n g ，ZHAO Ho ng z h e n ，LI Ho u m in 。，YAO Lia n g d e ，HONG Xu e ku a n 。YANG Zhil ia o ( 1 I n s t it u t e o f Me t a l l u r g ic a l Ge o l o g y a n d Ex pl o r a t io n o f Lia o n in g Bu r e a u o f Me t a l l u t g ic a l Ge o l o g y a n d Ex pl o r a t io n， An s h a n l 1 4 0 3 8 ，Lia o n in g， Ch in a； 2 I n s t it u t e 0 f Me n e r 【 I Re s o u r c e s C h in e s e Ac a d e my 0 f Ge o l o g ic a l Sc ie n c e s Be ii n g 1 0 0 0 3 7 C h in a ) Ab s t r a c t ： Go ngc ha n gl in g I r o n De po s it in Lia o y a ng pr o v inc e is t h e mos t f a mou s A n s h a n t y pe r ic h ir on de po s i t i n t he n o r t he a s t Chin a a n d