（构造地质学专业论文）宁夏香山卫宁北山地区铁矿类型与成矿规律.pdf

摘要 宁夏香山卫宁北山地区大地构造位于北祁连褶皱系走廊过渡带( 走廊南山岛弧) 之东北端与阿拉善地( 陆) 块南缘、鄂尔多斯地块西缘的交汇部位，也是我国西部东西 向构造带( 北祁连) 与东部的近南北向构造( 贺兰山) 带转换交接部位，整体为宁夏南 部弧形推覆构造体系的重要组成部分。因其特殊的大地构造位置和复杂的地质背景，一 直成为宁夏金属矿产勘查的重点地区。近年来，随着矿产勘查工作的深入，相继在中卫 香山、卫宁北山地区以及邻区阿拉善左旗境内发现了许多小型铁矿床( 点) ，使其成为 宁夏重要的铁矿床成矿区和找矿远景区。在该成矿区带内，照壁山铁矿、顾家岘铁矿和 石盖沟铁矿的形成受不同的地质单元和成矿作用影响，且含矿层位多分布范围广，是本 区最具有代表性的典型矿床。本文通过对宁夏中卫香山卫宁北山地区成矿地质背景、 地球化学、地球物理特征和典型矿床的综合研究，取得了如下进展： ( 1 ) 本区弧形构造体系主要由4 期逆冲推覆作用形成，这几期构造相互叠加，形 成复杂而庞大的逆冲推覆体系，为成矿作用的发生提供了条件。 ( 2 ) 本区铁矿的形成受地层建造控制。中奥陶统香山群狼嘴子组黄河井段硅质岩 建造、下石炭统( 前黑山组、臭牛沟组) 和上石炭统羊虎沟组碎屑岩建造、碳酸盐建造 为本区主要的含铁建造，富含铁、硫、钙、硅等，具有一定的成矿物质基础，对铁矿形 成有一定控制作用。 ( 3 ) 由褶皱、断裂组成的弧形构造体系控制了含矿地层的展布和形态。次级褶皱、 断裂、层间滑动破碎带、软硬岩层问因挤压所造成的裂隙组成的控容带为铁质的富集成 矿提供了直接的运移通道和淀积空间。 ( 4 ) 本区铁矿形成与岩相古地理环境关系密切。含铁建造或含铁层位，多产于海 进序列的岩石中。下石炭统盐化泻湖相( 前黑山组、臭牛沟组) 各类岩石主要属于一个 较封闭的古海湾或古海盆沉积，周围的古陆又有较充分的物质( 包括铁质) 供给，形成 一个非常有利的古地理环境。 ( 5 ) 依据成矿地质背景、矿石特征、矿石结构构造、矿物共生组合以及围岩蚀变 等特征分析，认为顾家岘铁矿和石盖沟铁矿属于地表浅部环境下氧化和淋滤作用所成； 照壁山铁矿床为中一低温热液和表生氧化作用复合成因。 关键词：卫宁北山香山地区铁矿；地质特征；控矿构造；成矿规律 a b s t r a c t x i a n g s h a n w e i n i n g b e i s h a nr e g i o no fn i n g x i ai s l o c a t e di nt h ec o n n e c t i o np l a c eo f n o r t h e a s tc o r r i d o rt r a n s i t i o n a lb e l to fn o r t hq i l i a nf o l d ss y s t e m ，s o u t he d g eo ft h ea l a s h a n b l o c ka n dw e s tm a r g i no ft h eo r d o sb l o c k ，a n di ti ss i t u a t e di nt h ei n t e r s e c t i o n a lp a r to ft h e e wt r e n d i n gt e c t o n i cz o n eo ft h ew e s t e r nc h i n aa n ds nt r e n d i n gt e c t o n i cz o n eo ft h e e a s t e mc h i n a a l s o ，x i a n g s h a n w e i n i n g b e i s h a nr e g i o n ，w h i c hh a sb e e na ni m p o r t a n tp a r to f a r c s h a p e dt h r u s t n a p p es t r u c t u r es y s t e mo ft h es o u t h e mn i n g x i a , i sa l w a y st h eh i g h l i g h tt o w o r kf o rm e t a l l i cm i n e r a le x p l o r a t i o n ，d u et oi t se s p e c i a lt e c t o n i ca n dc o m p l i c a t e d g e o l o g i c a lb a c k g r o u n d w i t ht h ep r o g r e s so fm i n e r a le x p l o r a t i o n ，ag r e a tn u m b e ro f s m a l l i r o nd e p o s i t sh a v eb e e nf o u n di nt h ef i e l do fx i a n g s h a nm o u n t a i na n dw e i n i n g b e i s h a n m o u n t a i na n dt h a to fa l a s h a n z u o q i ，a tt h es o u t h e r nm a r g i no ft e n g g e rd e s e r t ，h e l p i n gt h e a r e at ot u r ni n t ot h ev e r ys i g n i f i c a n ti r o nd e p o s i t - f r o m i n ga n do r e s e a r c h i n gp e r s p e c t i v e z o n e i nt h i sz o n e ，z h a o b i s h a nd e p o s i t ，g u j i a x i a nd e p o s i ta n ds h i g a i g o ud e p o s i ta r et h e m o s tt y p i c a li r o nd e p o s i t s ，w h i c hh a v e b e e na f f e c t e db yd i f f e r e n tg e o l o g i c a lu n i ta n ds p e c i f i c m i n e r a l i z a t i o n b y v i r t u eo fc o m p r e h e n s i v er e s e a r c ho nm i n e r a l i z a t i o n ，g e o l o g i c a l b a c k g r o u n d ，g e o c h e m i s t r y , g e o p h y s i c s a n dt h et y p i c a li r o n d e p o s i t s o fx i a n g s h a n _ w e i n i n g b e i s h a nr e g i o no fn i n g x i a i nt h i sp a p e rp r o g r e s s e sh a v eb e e nm a d e t h e ya r ea s f o l l o w s ( 1 ) r e s u l t e df r o m4p e r i o d so ft h r u s t i n gn a p p ee v e n t s ，t h ec o m p l i c a t e da n dg i a n t a r c s h a p e ds t r u c t u r es y s t e mo f t h ea r e ah a v eb e e no p e n n i n gt h ew a yt oi r o nm i n e r a l i z a t i o n ( 2 ) i r o nm i n e r a l i z a t i o nr u l e db yt h es e d i m e n t a r yf o r m a t i o n t h em a i ni r o nf o r m a t i o n i n c l u d e dt h ec h e r ta n ds i l i c e o u sd o l o s t o n es e q u e n c eo ft h em e d i a lo r d o v i c i a nx i a n g s h a n g r o u pa n dt h ec a r b o n i f e r o u sa sw e l la st h ec l a s t i cr o c k sa n dc a r b o n a t ef o r m a t i o no ft h e c a r b o n i f e r o u s ，r i c hi nf e ，s ，c a ，s i ，e ta 1 ( 3 ) t h ea r c s h a p e dt h r u s t i n gn a p p es y s t e mt h a tc o n s i s t e do f as e r i e so fl a r g e 。s c a l ef a u l t s a n df o l d s ，h a v et a k e nc o n t r o lo ft h ed i s t r i b u t i o n sa n ds h a p e so ft h eo r eb o d i e s a n dt h e o r e c o n t r o l l i n ga n dh o s ts t r u c t u r e s i s c o m p o s e do ft h es e c o n d a r yf o l d sa n df a u l t s ，t h e i n t e r l a y e r e df r a c t u r eb e l t s ，a n dt h ef i s s u r e sc a u s e db yc o m p r e s s i o nb e t w e e nt h es o f t r o c k s a n dt h eh a r do n e s t h a td o e saf i n dj o bo fp r o v i d i n gd i r e c tm i g r a t i o nc h a n n e l sa n d d e p o s i t i o ns p a c e sf o ri r o nm i n e r a l i z a t i o n ( 4 ) t h ec o n f e i r m a t i o no ft h ei r o nd e p o s i t sa r eo ni n t i m a t et e r m sw i t ht h es e d i m e n t a r y e n v i r o n m e n ta n dp a l e o g e o g r a p h yo ft h i s a r e a i r o n f o r m a t i o n so ri r o n 。b e a r i n gs t r a t a o c c u r r e di nt h er o c k so ft r a n s g r e s s i o ns e q u e n c e t h es a l t yl a g o o nf a c i e sr o c k so ft h el o w e r c a r b o n i f e r o u sr e s u l t e df r o mt h ed e p o s i t i o n o c c u r r e di nac o m p a r a t i v e l yc l o s e do r i i s e m i c l o s e di n l a n dp a l e o b a s i no rp a l e o - b a y , a r o u n dw h e r eo r e - f o r m i n gm a t e r i a l s ( i n c l u d i n g f e ld e r i v e df r o mp a l e o c o n t i n e n tw e r ea d e q u a t ef o rs u p p l y , t ob u i l du pa na d v a n t a g e o u s s e d i m e n t a r ye n v i r o n m e n ta n dp a l e o g e o g r a p h i cc o n d i t i o n ( 5 ) a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so nt h eg e o l o g i c a ls e r i n go fo r e f o r m i n gp r o c e s s e s ，t h e c h a r a c t e r i s t i c so fo r e ，t h es t m c t u r ea n dc o m p o s i t i o no fi r o nm i n e r a l sa n dt h ef e a t u r e so f t h e t h ew a l l r o c ka l t e r a t i o n ，i tc o n c l u d e dt h a tg u j i a x i a ni r o nd e p o s i t a n ds h i g a i g o ui r o nd e p o s i t h a dt h e i ro r i g i ni nt h ep r o c e s s e so fo x i d a t i o na n dl e a c h i n gi nt h es h a l l o ws u r f a c e ，a n dt h a t z h a o b i s h a ni r o nd e p o s i tr e s u l t e df r o mt h el o w - t e m p e r a t u r eh y d r o t h e r m a ia c t i v a t i o na n d t h e o x i d a t i o no ft h es h a l l o ws u r f a c e k e y w o r d s ：i r o nd e p o s i t so fw e i n i n g b e i s h a n x i a n g s h a na r e a ，g e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s ， o r e c o n t r o l l i n gs t r u c t u r e s ，o r e f o r m i n gr e g u l a r i t y i i i 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究区范围及自然地理概况 研究区位于宁夏中西部，行政区划隶属宁夏中卫市管辖，西南与甘肃相临，北与内 蒙古阿拉善左旗接壤，总体呈向西南开口的三角形。地理极值坐标：东经1 0 4 。2 0 7 1 0 6 。0 07 ，北纬3 7 。0 0 7 u 3 8 。0 07 ，范围东西长约1 0 6 k m ，南北宽约8 0 k m ，总面积 约8 4 8 0 k m 2 。 区内海拔1 0 0 0 m 以上，总体地势南高北低。水系发育中等，黄河是唯一的永久性河 流。高崖沟和碱壕沟为间歇性河流，其他水系均为暂时性流水，水系流向除黄河自西向 东外，其余均为南北向，大部分流向黄河。黄河从中卫、中宁通过，形成开阔的冲积平 原，土地肥沃。引黄灌区已有二千多年的历史，有塞外江南之称。 1 0 4 。0 0 1 0 5 。0 0 1 0 6 。0 0 1 0 7 40 0 j 3 8 3 8 0 0 0 0 。 一、古 番辨 筒一 7 f ；! 镇3 7 。 鲈髟 3 7 0 0 。 肖铺黼 0 0 7 j n 肃 、乙原 己i ： 矧 。、 、火石幕f 省，。( j 3 6 0崔士，3 6 。 0 0 5 翰一 fi 写 0 0 7 、”分飞s莲翰b 夏。s 。乜。0 0 ：i 、：# 臻呈 誓 、 1 0 4 。0 0 7 1 0 5 。0 0 1 0 6 。0 0 1 0 7 。0 0 图1 1 研究区交通位置图 国道 省道 高速公路 铁潞 省界 主要山峰 研究区 刚园因日日日田囫 第一章绪论 研究区矿产资源以煤为主，次为少量铜、金、铁矿，为企业、乡镇和个体开采。近 年来区内交通发展很快，除包兰铁路从北部通过，中宝铁路贯穿南北外，还有不同级别 的公路贯穿于县市与乡镇之间，交通十分便利。( 见图1 1 ) 1 2 选题依据及研究意义 随着我国日益增长的经济发展需求，基础设施的快速发展和生活方式的改变自然会 引起原材料需求的巨大增长，促进了钢铁工业的发展，并拉动了铁矿石需求的增长。我 国铁矿已探明资源利用程度不高，目前已开发利用的铁矿区1 3 6 5 处，占用铁矿查明资 源储量2 9 0 亿吨，占全部铁矿查明资源储量的4 7 8 ；未开发利用的铁矿区1 4 9 2 处， 占有铁矿查明资源储量3 1 7 亿吨，占全部铁矿查明资源储量的5 2 2 ，我国还有一半的铁 矿查明资源储量尚未开发利用( 刘树臣等，2 0 0 8 ) 。 宁夏中卫香山卫宁北山地区是宁夏重要的金属矿产分布区，由于其所处特殊的大 地构造位置和复杂的地质背景，一直以来成为宁夏矿产勘查工作的重点。但是经过几十 年的工作，目前尚无大的突破。其中，铁矿勘查又是宁夏金属矿产勘查工作的难点之一。 仪发现了少数小型矿床和较多的矿点、矿化点及异常。其中只有照壁山铁矿、麦堆山等 4 个小型矿床提交了资源储量，且在全国同类矿产资源储量总量中几乎可以忽略不计。 铁矿勘查力度小，勘查思路多是就矿追矿，对于含铁建造和控矿构造等方面勘查研究工 作较少，且工作方法也多局限于地表槽( 坑) 探，钻探工程较少，且深度均在3 0 0 米以 内。因此，宁夏的铁矿勘查不论横向空间上，还是深度空间上，仍处在寻求找矿突破的 阶段。 研究区铁矿含矿层位多且分布范围广，铁矿分布、类型与构造单元、含铁建造、构 造等具有非常密切的关系。因此，通过深入了解研究区的地质背景及特征，总结铁矿床 的分布、类型与断裂、褶皱组成的弧形构造体系的关系，对典型矿床( 或矿产地) 进行 详细的研究，掌握矿区地层、含矿岩系及铁矿层的空间展布特征，分析矿区地质构造及 其与矿体空间分布的关系，查明矿体形态、产状、规模及矿石特征，为寻找铁矿勘查突 破口，进一步贯彻“功深找盲 勘查思路，加快宁夏矿产资源勘查与开发的步伐，提供 理论和现实依据。 1 3 研究方法及内容 1 系统收集和研究前人资料，结合研究区野外地质调查及典型矿床综合研究，了解 2 长安大学硕士学位论文 和掌握研究区铁矿的时间和空间分布特征、矿体的规模、形态、产状、物质组分、赋存 部位、矿化类型、矿石结构构造等地质特征； 2 分析研究区弧形构造单元特征及铁矿成矿作用的关系；揭示该区弧形构造体系及 热事件的控矿规律。 3 结合前人研究成果并利用岩石地球化学、矿床地球化学对铁矿床的成矿作用进行 进一步研究，通过围岩和矿石样品进行化学测试，分析微量元素和稀土元素等在围岩和 矿体中的分布规律，形成的构造环境及成矿物质来源，探讨成矿期次及矿床成因，为同 类型矿床的理论研究提供实际依据。 4 总结研究区铁矿的形成与地层、构造、岩相古地理、围岩蚀变的关系；划分远景 区，并进行资源潜力评价。 1 4 以往地质工作程度 研究区建国前几乎为一地质空白区，仅有个别人进行过点线调查，所见资料甚舜 建国后，地质、煤炭等部分专业队伍、科研单位先后在本区开展了一系列的地质、矿产：。 地震、水文等工作。在上世纪7 0 9 0 年代，包括本区在内的1 ：2 0 万和1 ：5 区域地质 调查、i ：2 0 万和l ：5 万区域地球化学测量( 水系沉积物测量) 、1 ；2 0 万区域重力测 量、1 ：1 0 万和1 ：5 万航磁测量等地质工作先后完成，其中卫宁北山西部还进行了1 0 5 万地面磁测工作。 现已发现并初步查明的铁矿床有新照壁山、照壁山、石堆水和麦垛山铁矿等6 处小 型铁矿床，累计查明的铁矿资源量仅1 9 2 万吨。就上述几处初步查明的铁矿床而言，以 往勘查工作只限于地表和浅部( 勘查深度在1 5 0 3 0 0 m 以浅) ，实际上对矿点中深部情况 及规模并未查清。此外，还有一批仅做过地表调查和有限勘查工作的情况不明的铁矿点、 矿化点。与铁矿有关的勘查及研究工作成果见表1 1 。 表1 1 研究区主要铁矿产勘查及研究工作程度表 序号工作年份工作单位 工作成果 11 9 5 8 宁两地质队中卫麦堆l i i 铁矿地质评价报告， 21 9 5 9宁撕地质队 中卫照雄山铁矿区地质评价 31 9 6 2 j j 。西地质队中一卫照罐山铁矿地质评价 41 9 6 7 宁复综合地质队中卫大石头井一米地梁一带铁矿普查报告 51 9 6 8宁夏综合地质队宁夏中卫右堆水铁矿酱奄报告 61 9 7 4 1 j 。夏地质局中卫县m - 3 3 航磁异常地面检奄小结 71 9 7 5 宁夏地质局宁夏铁矿区域成矿条件及找矿远景研究 81 9 8 4 1 9 8 9 宁夏冶金地质队卫宁北山铁矿概查工作报告 第一章绪论 1 5 主要实物工作量 本论文依托宁夏回族自治区探矿权采矿权使用费和价款项目“宁南弧形构造带演 化与找矿规律研究”( n x i t c c 0 7 8 1 7 一标段) 和“中卫香山地区( 长流水幅、峡门幅) 1 ：5 0 0 0 0 矿产地质调查 ( n x 2 0 0 7 x x ) 开展野外调研及室内综合研究工作。 项目工作分野外考察、资料收集、矿产地数据库、综合编图和综合研究五个方 面进行。野外考察有重点的选择了卫宁北山、香山开展野外调研，对3 个典型矿床进 行了重点剖析工作，并对这些矿床进行了重点测试研究。涉及本论文内容的主要实物 工作量见表1 2 。 表1 2 实物工作量一览表 工作内容 完成工作量工作内容完成工作量 野外调研 6 5 天 光薄片 6 l 片 地质路线 4 8 3 6k m 基岩岩屑分析样 7 0 件 地质观察点数2 2 3 个 化学分析 1 5 0 件 矿点检查 6 个 硅酸盐全分析 1 6 件 典型矿床研究 3 个 稀七元素 2 0 件 1 ：1 万地质编图 8 k m 2 微量元素 2 0 件 1 ：1 0 0 0 实测剖面 4 9 1 4k m f e 矿石样 1 7 件 4 长安大学硕上学位论文 2 1 大地构造位置 第二章区域地质 研究区大地构造位于北祁连褶皱系走廊过渡带( 走廊南山岛弧) 之东北端与阿拉善 地( 陆) 块南缘、鄂尔多斯地块西缘交汇部位，也是我国西部东西向构造带( 北祁连) 与东部的近南北向构造( 贺兰山) 带转换交接部位。( 见图2 1 ) 2 2 区域地层 图2 1 研究区大地构造位置图 图例 团漱撇 困授捌 团弼锻勘椭 回僦区 ， 西华山六盘山弧形挤 入推覆构造带 t t 香山天景山弧形挤入 一推覆构造带 1 1 i 烟筒山窑山弧形挤入 推覆构造带 矬黼 ，牛首i i i 一罗i 悯原 。 镬冲椎覆柚箍格 研究区综合地层区划属华北地层大区，秦祁昆地层区祁连一北秦岭地层分区。区内 古生代、新生代地层均有分布，依次出露奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、 白垩系、古近系、新近系和第四系地层( 见图2 2 研究区区域地质简图) 。 5 第二章区域地质 1 0 4 。3 0 7 1 0 5 。0 0 71 0 5 ”3 01 0 6 。0 0 一蓐奠， 。 i ! ；黔j j 鲁 3 8 。 u ，7 ，q t ，j i 3 8 7。，1 2 蠹尹 一一 1 0 0 、 h 1 平j ，、 ，0 7 j 。o ：篇。缓，i j ：。，古 攥羲3 7 一荔爨l 麓莲麓拳 i 羔，ij j 蠢爹i 爹7n 雾文 “：童j ；幽o o 一 一：，。磐? 、。i ， 一，hn ， o _ - 纂善裘j i 譬豢! ! 霾辫魏织：鬟，乏凄 3 7 。饕爹簿零攀警瀵粪纂 4 0 + ? _ l 岁 磷筏鬻鬻 警j 7 。j ，| 内 7 t 中-季蓬嚣；萋“：i ? 、：。： 譬! i 娶“。r 。簿孓， 寒寒蛰，。r 。襞、醛 3 7 3 7 。j 加 2 0 ，7 j ，一膨魏 肃、弋? 、j 濒黪- ? 营? l j _ j 沁蛳。-3 7 0 0 7 j 衍3 0 1 0 5 。0 0 ， 1 0 5 。3 0 7 1 0 6 。0 0 ，附 图例 q l h 2 x 、3 j4 t 5 露6 h7 图8 d | 9 团1 0 f 1l l 圈1 2 l e o 1 3 囫1 4 图2 2 研究区区域地质简图 1 第四系2 一新近系3 白垩系4 侏罗系5 一三叠系6 二叠系7 石炭一二叠系 8 石炭系9 泥盆系1 0 志留系11 奥陶系1 2 寒武系1 3 寒武一奥陶系1 4 断层 2 2 1 奥陶系 研究区奥陶系地层广泛出露，遍布整个中卫香山地区，卫宁北山及牛首山出露较少， 具岛弧弧后盆地火山一碎屑沉积建造特征。按岩性组合特征划分为米钵山组和香山 群。 米钵山组岩性为灰绿一深灰色板岩、粉砂质板岩、含砾板岩夹灰绿色薄一中层( 轻 变质) 中一细粒长石石英砂岩，偶夹灰一深灰色厚层块状砾屑灰岩、砾岩，上部尚见 夹灰一灰黑色薄层燧石岩、硅质板岩。总之，米钵山组岩石组成较为庞杂，重力流和浊 流沉积十分发育，岩相变化急剧，沉积厚度变化巨大，显示了典型的斜坡相沉积特征， 属次深海大陆斜坡沉积。 香山群为一套遭受轻微区域变质的碎屑岩、碳酸盐岩和硅质岩组成的深海浊积扇沉 积，按其岩性、岩相组合特征可划分为徐家圈组、狼嘴子组和磨盘井组。岩性主要为长 6 长安大学硕士学位论文 石石英砂岩、粉砂质灰岩、板状千枚岩、砂质板岩、硅质岩、硅质白云岩等。其中香山 群狼嘴子组黄河井段硅质岩、硅质白云岩是中卫香山地区主要的含铁建造，为该区铁矿 的形成提供了有利的地层条件。 2 2 2 泥盆系 研究区泥盆系地层广泛分布，以卫宁北山为中心向四周逐渐变薄，为一套陆相红色 碎屑岩沉积，具磨拉石建造特征。由褐红一灰紫色中一厚层钙质中一粗砾岩、砂砾岩、 含砾砂岩及砂岩组成。自下而上砾岩逐渐减少、砂岩逐渐增多，具有总体向上变细的层 序特征。属冲积扇一辫状河沉积特征。 2 2 3 石炭系 研究区石炭系一地层广泛分布于卫宁北山，中卫长流水、香山梁水园子、校育川地 区。为一套滨浅海相一三角洲相煤系地层( 含煤建造) 。自下而上可划分为前黑山组、 臭牛沟、羊虎沟组土坡组和太原组。 前黑山组由紫红、灰白、灰绿色砾岩、砂砾岩、石英砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥 岩、泥晶灰岩、微晶灰岩、疙瘩状灰岩等组成。属潮坪相一浅海相沉积。其中中一细粒 石英砂岩及岩屑白云质灰岩、砾屑微晶灰岩( 主要为下段和中段接触部位) 是本区铁矿 重要的赋矿地层。 臭牛沟组具有海进式向上变细的层序特征，属潮坪相一浅海相沉积，自下而上显示 了一个由滨海相一浅海相的海侵旋回。岩性为灰白色巨厚层缺状砾岩、砂砾岩、砂岩、 深灰、浅灰色薄层粉砂岩、灰一深狄色中厚层含生物碎屑细晶灰岩、粉砂质泥岩夹灰石 英砂岩及劣质煤线。在卫宁北山地区，臭牛沟组钙质粉砂岩、中一细粒石英砂岩也最主 要的矿体围岩，为该区铁矿的富集提供了有利围岩基础。 羊虎沟组土坡组具有三角洲相沉积特征。岩性为灰黄、褐黄、暗紫色薄层钙质粉 砂岩、粉砂质泥岩、粉砂质页岩、页岩夹灰黄、灰绿色薄一中厚层钙质细粒长石石英砂 岩、石英岩状砂岩、少量灰色厚层生物碎屑微晶灰岩及煤层。 太原组为一套三角洲相碎屑岩类和粘土岩类为主的沉积，以夹有可采煤层、粘土矿 层和数层较稳定的生物碎屑灰岩。岩性为灰白、褐灰色中一厚层、中一薄层中一细粒长 石石英砂岩、深灰一黑灰色粉砂质页岩、黑色页岩、粉砂质泥岩、炭质泥( 页) 岩、粉 砂岩为主，夹深灰一灰色中一厚层含生物碎屑微晶灰岩、煤层及煤线，粘土岩类略多于 碎屑岩类。 7 第二章区域地质 2 2 4 二叠系 研究区二叠系地层出露较少，主要分布于中卫长流水、香山南麓，为一套河流相碎 屑岩和泥质岩沉积。岩性为主要岩石类型为砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、 含砾中粒长石砂岩，次为砂砾岩、砾岩。砂岩发育板状斜层理、交错层理。 2 2 5 三叠系 研究区三叠系地发育较差，仅分布于中卫香山南麓，主要岩性为灰白色间夹紫红色 中一巨厚中一细粒岩屑长石石英砂岩、粉砂岩、钙质粉砂岩。底部为浅灰一灰白色厚层 状含细砾粗砂岩。岩屑长石砂岩呈灰一灰白色，紫红色次之，发育平行层理、板状斜层 理。 2 2 6 白垩系 白垩系地层零星分布于中卫香山红石沟和牛首山南麓，主要岩性为砖红色间夹灰白 色中一厚层中一粗粒长石石英砂岩夹桔红色中一厚层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。 2 2 7 古近系、新近系及第四系 区内古近系、新近系及第四系地层，主要分布于研究区山间盆地、河谷两侧、山前 丘陵，其所占面积有限且与成矿无密切关系，在此不再详细叙述。 2 3 区域构造 “走廊过渡带 一词最早由黄汲清先生( 1 9 9 2 ) 提出，其本意是该地区的古生代沉 积属于“祁连地槽与阿拉善地块之问的过渡类型，而中、新生代陆相沉积则属于祁连 山前坳陷型。宁南弧形构造带( 走廊过渡带东部地区) 和鄂尔多斯西缘逆冲构造带是连 接我国北方西部与东部不同大地构造单元的枢纽地区( 马宗晋，1 9 9 0 ) ，是我国地层、 构造、地貌以及各种地球物理场的重要分界区域。按其构造属性来看，宁南弧形构造带 ( 走廊过渡带东部地区) 属于北祁连加里东造山带的前陆地区。该构造带的变形及演化 与北祁连造山作用以及新生代祁连山再生造山作用息息相关。由于该地区处于几个不同 时代构造单元的衔接部位，因此这也就决定了该地区尤其是南部复杂的演化历史。 宁南弧形构造带北起贺兰山南段( 三关口) 、牛首山、经六盘山向南直到陕西宝鸡 附近，全长约5 0 0 k m 。该构造带东面是稳定鄂尔多斯地块，西北侧为阿拉善地块，西南 与北祁连加里东造山带相邻。本文涉及到的是该构造带的西北部地区，即阿拉善地块南 缘的中卫香山、米钵山、天景山、中宁、卫宁北山一带( 见图2 3 ) 。 8 ! 面 ，3 d 长安大学硕士学位论文 - 主膏墨 t 单元羿簟 兰 薹墨誊嚣 少孝：嚣一 、_ - - - 一一主要：盏 。、 i p 啪s u l lg 5 l 囊 。i l l - i ， ， 图2 3 鄂尔多斯西缘构造纲要图 占 酣磊，。彳蝴 必 第二章区域地质 2 3 1 构造单元划分 在对宁南弧形构造区沉积构造演化和冲断层体系研究的基础上，主要根据被不同性 质区域大断裂限制的地质体属性，将本文所涉及的宁南弧形构造划分为4 个一级构造单 元、4 个二级构造单元和7 个三级构造单元。其中一级构造单元包括周缘地区的结晶地 块和造山带，以及宁南弧形逆冲推覆构造系统，二级以下构造单元包括由推覆体、冲断 组合、褶冲带、盖层冲断席组成的冲断层构造单元，由坳陷盆地、断陷盆地、前陆盆地 和后展盆地组成的沉降构造单元，以及反映构造复合叠加的冲断复合域和褶冲带等。( 见 表2 1 ，据张家声、李天斌等，2 0 0 4 ，略有修改) 。 表2 1 研究区构造单元划分及其基本沉积构造属性 一级二级 三级属性简述 i 鄂尔多斯地块 太古代一古元古代高级变质结晶基底 i i 阿拉善地块古元古代中、低级变质结晶基底 i ! i 北祁连造山带加里东变质褶皱基底 i v l a 海原一同心 加里东末期，志留系不整合地体逆冲到无志留系( 奥陶系被泥盆 i v i 北祁连推覆体冲断席 系或石炭一二叠系不整合) 地体之上，n e e 向( 第l 期) ( 第1 期)i v i c 卫宁前陆 早、中泥盆世 盆地 志留纪一早、中泥盆世期间，地体性质与双铺树台一致，华北 陆缘型地体( 无志留系) 逆冲到志留系奥陶系不整合地体之，h ， i v 宁南 i v 2 双铺一马家滩 i v 2 b 香山一天泥盆系，石炭一二叠系不整合在上述两种性质地体之上( 第2 期) 。 弧形冲断体 景山冲断席 内部一系列奥陶系岩片逆冲到泥盆系石炭一二叠系之上，前锋为 构造 ( 第2 、3 期) 马鞍山一黑鹰山冲断层，志留系奥陶系不整合地体中的奥陶系推 带 覆到泥盆一石炭系之上( 侏罗一白垩纪，第3 期) ； i v 2 e 同心一嗣 与第3 期逆冲推覆构造同期，侏罗纪开始，白垩纪以后与天环前 原前陆盆地陆盆地连为一体 i v 3 海原一罗山冲 i v 3 b 同心冲断 断体 席 奥陶系逆冲到古近新近系之上，切过香山一米钵山冲断席 1 v 3 c 烟筒山一 ( 第4 期) 石炭系逆冲到古近一新近系之上 窑山冲断席 构造复 i v 4 卫宁北山一贺 i v 4 a 卫宁北山 合带与兰山南段构造复合 褶冲带 近东西走向的褶皱冲断层带 解耦域带 2 3 2 主要构造单元特征 1 、香山一天景l 且冲断席 香山一天景山冲断席其冲断层上盘主体为华北陆缘型奥陶系( 马家沟组、米钵山组、 香山群或平凉组) ，下盘是先期由北祁连推覆而来的海原一同心冲断席。早、中泥盆世 在该冲断席前缘形成卫宁前陆盆地，沉积了早一中泥盆世石峡沟组。中泥盆世末宁夏运 1 0 长安大学硕士学位论文 动使红泉、校育川以及东部米钵山一黑鹰山等地再次沉降，沉积了晚泥盆世一石炭纪地层， 致使上泥盆统及石炭系不整合在上述两种性质地体之上。香山一天景山冲断席在华力西 晚期一印支期接受了二叠纪、三叠纪沉积( 老圈沟、油井山) 。印支运动使其褶皱造山带 得以基本定型，燕山期仅在下流水见侏罗纪沉积( 2 0 0 6 ，李天斌) 。 香山一天景山冲断席自北东向南西可分为9 个次级岩席( 见图2 4 ) ：( 1 ) 天景山逆 冲推覆岩席( 2 b 1 ) ，( 2 ) 米钵山逆冲推覆岩席( i v 2 b - 2 ) ，( 3 ) 狼嘴子逆冲推覆岩席 ( i v 2 b 一3 ) ，( 4 ) 校育川逆冲推覆岩席( 2 b 一4 ) ，( 5 ) 红泉逆冲推覆岩席( i v 2 b 一5 ) ， ( 6 ) 莫尔水逆冲推覆岩席( 2 b 一6 ) ，( 7 ) 香山寺逆冲推覆岩席( i v 2 b 一7 ) ，( 8 ) 石砚 子逆冲推覆岩席( i v 2 b - 8 ) ，( 9 ) 新水逆冲推覆岩席( i v 2 b - 9 ) 。 图2 4 香山天景山弧形推覆构造带剖面图( 李天斌，2 0 0 6 ) q - 第四系；e n 一古近系新近系：c 石炭系：d 泥盆系；0 2 x 中奥陶统香山群； 0 2 m b 一中奥陶统米钵山组；0 1 m 下奥陶统马家沟组 2 、卫宁前陆盆地与卫宁褶冲带 香山地区早古生代弧后盆地沉积了巨厚的含砾陆相碎屑岩建造和类复理石建造，夹 巨厚的移置滑塌碳酸盐建造及硅质岩建造，加里东运动使其强烈褶皱隆起造山。造山带 北缘与阿拉善地块南缘间，自泥盆纪逐步发展演化为前陆盆地，构成典型的盆一山体系。 前陆盆地展布范围除卫宁北山外，还包括黄河以南中卫长流水一中宁烟筒山一青铜峡牛首 山西麓的广大区域。华力西晚期一印支期的构造运动使前陆盆地全面褶皱隆起，形成新 的造山带。其典型代表就是镶嵌于香山主造山带与阿拉善地块之间的卫宁北山褶断带。 卫宁前陆盆地( 1 c ) 经华力西一印支期褶皱运动，使前陆盆地全面褶皱隆起，形成褶 皱冲断带，后经燕山期、喜马拉雅期逆冲推覆作用改造，形成现在的卫宁北山褶冲带( i v 4 a ，图2 5 ) ，主要展布于香山一天景山冲断席与阿拉善地块之间的卫宁北山地区，向西 穿越腾格里沙漠直达内蒙古阿拉善左旗通湖山、青羊山等地，向北东被贺兰山南段围井 沟一大坝冲断带截切，往北可达大战场，受其影响甚至可达榆树沟，南以中卫一同心断裂 为界。在卫宁褶冲带内，以晚古生代地层为主体，发育一系列走向东西、呈舒缓波状的 线性褶皱和冲断群。自北而南可进一步划分为：科学山一古城子叠加褶冲带以及照壁山 第二章区域地质 一膏“善盘叠j 虬。董：h 霉季 州。 。 a 婶鉴囊数鳖一7 长安大学硕士学位论文 期为两次主活动期，构造变形强烈，尤以中段为甚。南段成生晚，大致在燕山期后，变 形相对较弱。 2 4 岩浆作用 研究区岩浆作用不甚发育，仅在中卫香山狼嘴子一磨盘井一带发现奥陶纪火山岩、 加里东期基性与中酸性侵入岩及其脉岩：卫宁北山地区，地表出露以华力西一印支期中 酸性中酸性脉岩为主，主要分布于苦井沟南及新井沟南一带，东北侧的刀石圈一带也有 类似的闪长玢岩脉出露。侵入于上泥盆统老君山组第三段及上石炭统羊虎沟组第一段 中，岩性为蚀变闪长玢岩，呈东西向展布。根据磁测结果和遥感解译的环形构造，结合 地质分析，推断在卫宁北山西部的单梁山西段( 二人山一金场子北) 和东部的土窑一带， 可能存在有隐伏的中酸性岩体，其与出露地表的闪长玢岩脉很可能为同源、同期形成。 初步认为隐伏的中酸性岩体应该是卫宁北山地区多金属矿成矿最核心的要素。无论是加 里东期还是印支一燕山期侵入岩，均系钙碱性系列岩石，形成于岛弧及大陆边缘带，与 造山作用有关。 2 5 变质作用 研究区内变质作用主要发生于加里东中一晚期，使奥陶系地层普遍遭受轻度区域变 质，并导致中奥陶统香山群发生叠加变质作用。区域性资料为该期变质作用的存在，提 供了毋庸置疑的证据： l 、祁连区下古生界普经区域低温动力变质作用。根据出现的变质特征矿物和变质 岩石组合特征判断，本区奥陶系地层发生了低绿片岩相级的区域变质。 2 、研究区加里东晚期发生岩浆侵入活动，上泥盆统老君山不整合于奥陶系香山群 和加里东晚期岩体之上。该期构造热事件的广泛发育，为区域变质提供了条件。 2 6 区域地球物理 2 6 1 重力异常特征 研究区内布格重力异常规律性较强，在总体由东向西逐渐下降的重力背景场上叠加 着为数众多的局部异常，大致呈北西向展布，重力局部异常面积较小，呈密集排列条带 状分布，局部异常边部往往有明显的梯级带。由于研究区特殊的地质条件，局部异常绝 大数可以归结为由古生界、中生界与上覆地层之间的密度界面的起伏所引起。这些特征 1 3 第二章区域地质 往往与该区的地质构造相对应，在下古生界隆起区或山区，重力异常为相对高；在盆地 或拗陷区重力异常相对低；部分重力高异常推测可能有隐伏岩体的存在，多数与古生界、 中生界隆起有关；而重力低异常区则与数个已知煤矿区吻合。调查区主要局部重力异常 分布见图2 6 。 1 0 4 3 0 ，伽石。 i 7 1 0 6 7 玎，一 3 7 彬 d ， ，翼， 一一、一，一7 。氲)， ，i ；二= ：= 旁 i 叠j 釜沁 l li 埔 l - = - - ll 力量 3 圈黼助黼盼 4 0 棚7 1 0 4 。71 0 5 9 咿懈。3 0 ， i 咿吖 图2 6 宁夏中南部地区主要局部重力异常分布图 ( 据宁夏l ：5 0 0 0 0 0 局部重力异常( i i ) 平面图修改) 另外，相应的重力场与调查区金属矿化有一定关系。铁矿床( 点) 分布在北西向重 力梯度带重力高异常与重力低异常的衔接部位( 如中卫石堆水铁矿、麦垛山铁矿) 。香 山顾家岘铁矿和石盖沟铁矿位于香山重力高异常西北侧。 自由空间异常与地形紧密相关，一般认为平均自由空间重力异常值为 2 0 1 0 5 m s 2 时，即处于均衡状态，研究区自由空间大部分地区在均衡值左右，表明 研究区整体处于均衡状态。 2 6 2 磁异常特征 研究区内的磁力异常源主要是变质岩和岩浆岩，因为沉积岩的磁化率一般都很小， 可以认为是无磁性或弱磁性的。本区变质岩为下古生界奥陶系，岩石变质普遍较浅，为 1 4 长安大学硕士学位论文 次绿片岩和绿片岩相，其磁化率较小，与沉积岩没有明显的差别，岩浆岩的分布又极为 局限，磁场面貌相对较为平静。研究区分布磁异常有m - 3 3 、宁c 7 4 7 、m - 7 、m _ 7 一l 。 1 9 9 2 年，在卫宁北山一带进行的l ：5 万航空物探( 磁、伽玛能谱) 测量，圈定出 m - 3 3 异常，与1 9 8 6 年1 ；l o 万航磁圈定的异常范围基本一致，经地面检查，认定该磁 异常为具有一定埋深的磁性体引起，推断磁性体倾向北东，可能为中、酸性岩体，但也 不排除为深部磁性地层。磁性体( 图中红色部分) 形态为一不规则形体，呈上大下小无 限延伸形态，上部有脉状向北西、南东延伸，磁性体最小埋深在8 0 0 - - - 9 0 0 m 之间，磁化 强度2 0 0 xi o * c g s m ( 见图2 7 ) 。 图2 7 卫宁北山地区铁矿资源勘查航磁异常图( 1 l5 0 0 0 0 ) ( 据宁夏5 1 3 协议一卫宁北山整装勘查方案) 2 0 0 7 年对香山地区长流水幅和峡门幅1 ：5 万高精度磁测结果，发现有两处航磁异 常，一处为m - 7 ，中心坐标为东径1 0 4 。5 6 7 1 5 ，北纬3 7 。2 0 7 1 0 ，异常区长3 7 k m ， 宽1 o k m ，呈北西西向延伸，最大强度为3 7 0y ，一般为1