辽宁弓长岭铁矿

1 辽宁弓长岭铁矿矿床浅析 020131 20131002460 林少伟 1 区域地质简介 鞍本地区在大地构造上位于华北地台辽东台背斜的西部 周世泰 1994 该 地区主要可以划分为辽阳向斜 本溪向斜 歪头山凸起 鞍山凸起 南芬凸起 连 山关凸起等四级构造单元 图 1 1 周世泰 1994 而弓长岭铁矿在大地构造上就位于鞍山凸起中 鞍山凸起是一个近东西向 向 南呈弧形凸出的四级构造单元 包括鞍山区和弓长岭区 这个凸起大部分是由太古 宙鞍山群变质岩及混合岩构成的 鞍山凸起的西部被 NE 向的郯庐断裂所切割 断 裂以西为下辽河凹陷 周世泰 1994 辽宁弓长岭铁矿富铁矿成因及成矿模式研究 2008 图图 1 1 辽东台背斜大地构造图 据周世泰 辽东台背斜大地构造图 据周世泰 1994 有修改 有修改 2 矿区地质概况 弓长岭矿区按照矿体出露位置共分四个矿区 即一矿区 二矿区 三矿区 老 2 岭 八盘岭矿区 包括老弓长岭 独木 哑叭岭和八盘岭 其中弓长岭二矿区位 于弓长岭铁矿带西北端 其西北端被寒岭断裂所切 东南端以老岭断裂与老岭 八 盘岭矿区相接 弓长岭二矿区矿体呈北西走向的狭长条带 长约 4 5km 分为西北 区 中央区和东南区三部分 赵斌和李统锦 1978 2 12 1 区域地层区域地层 区内出露地层有太古界鞍山群 下元古界辽河群 上元古界震旦系 古生界 寒武系 奥陶系 中生界侏罗系及新生界第四系 见表 2 1 地层层序自上而下为 表表 2 1 鞍本地区地层表鞍本地区地层表 区内鞍山群出露主要为茨沟组 是鞍山式铁矿主要的赋存层位 茨沟组呈残留 体形式出露于大片片麻状花岗岩中 岩性组成为角闪石 含铁石英岩 钠长石片岩 变粒岩 石英岩 辽河群在本区出露三个组 分别为高家峪组 里尔峪组 浪 子山组 起一套浅变质的沉积建造 岩性组成为碎屑岩 粘土岩 碳酸盐岩 辽河 群与鞍山群呈不整合接触 青白口系呈不整合接触覆盖在辽河群和鞍山群之上 出 露三个组分别为 桥头组 南芬组 钓鱼台组 主要岩性组成为页岩 石英岩 泥 灰岩 砂岩 震旦系出露康家组 岩性以泥灰岩为主 期间夹杂钙质页岩 粉砂质 页岩等 寒武系出露上中下三统 主要岩性有页岩 石英砂岩 灰岩 泥灰岩 平 行不整合于震旦系之上 奥陶系出露中下两统 岩性主要有竹叶状灰岩 薄层状灰 岩 白云质灰岩 不整合于寒武系之上 与震旦系平行不整合接触 2 22 2 构造构造 本区地质构造复杂 断裂和褶皱构造比较发育 矿区内内动力地质作用强烈 地质构造强烈发育 褶皱构造与断裂构造十分常见 鞍山群和辽河群构造层中的褶 皱构造经过多期活动 总体形成了一个东西走向波浪形的复背斜 复背斜的北部受 3 到寒岭大断裂的切割 区内主要的褶皱有弓长岭背斜和三道岭 下马塘背斜 主要 断裂为寒岭断裂 偏岭断裂 三道岭 陈家岭子断裂 汤河沿 南芬断裂等 其中 寒岭断裂和偏岭断裂控制了弓长岭二矿区的地层 见图 2 图图 2 1 弓长岭弓长岭 三道岭一带区域地质图 据辽宁省冶金地质勘查研究院 三道岭一带区域地质图 据辽宁省冶金地质勘查研究院 2007 2 32 3 岩浆岩岩浆岩 区内岩浆岩主要有侵入岩和混合岩 其中侵入岩主要包括辉绿岩和花岗岩 混 合岩体主要包括 麻峪混合岩体 三道岭 下马塘混合岩体 老爷岭 泉眼背混合 岩体 区内岩浆岩体特征见 表 2 2 表表 2 2 区域岩浆岩特征表区域岩浆岩特征表 4 3 矿床地质特征 1 1 矿体特征矿体特征 弓长岭铁矿二矿区有贫铁矿石和富铁矿石两种 贫富铁矿的矿体规模和产状各 异 见图 3 1 下面分别进行叙述 1 贫铁矿体规模与产状 本矿区贫铁矿体主要赋存在上 下两个含铁带之中 上含铁带包括 Fe4 Fe5 和 Fe6 下含铁带包括 Fe1和 Fe2 以及含铁带之间的黑云斜长变粒岩带中夹有 Fe3 其中规模最大的矿层为 Fe6 其次顺次为 Fe2 Fe4 Fe1 Fe5 FeS Fe3 刘军 2008 2 富铁矿体规模与产状 全区总共有 138 个富铁矿体 其中较大的有三个 主要分布在 Fe6中 其次是 在硅质层中 图图 3 1 弓长岭二矿区弓长岭二矿区 25 号线地质剖面图号线地质剖面图 I 2 2 矿石特征矿石特征 矿区内矿石组成主要有磁铁石英岩 假象赤铁石英岩 赤铁富矿 磁铁富矿 先分别阐述如下 3 13 1 石英岩石英岩 5 GCL 6 含 Fe 石英岩 光面 褐黑色 主要由磁铁矿 石英以及少量云母组成 细粒状结构 块状构造 呈条带状 可见褶皱构造 软沉积构造 3 23 2 上含铁带上含铁带 第六层铁矿 第六层铁矿 FeFe6 6 即主要富铁矿层 即主要富铁矿层 GCL 8 块状磁铁矿矿石 黑色 主要矿物是磁铁矿 石英 细粒结构 块状构 造 属于富铁矿 GCL 6 假象赤铁矿矿石 黑红色 条纹状或块状结构 条痕呈樱红色 弱磁性 金属矿物主要为镜铁矿和假像赤铁矿 有少量的磁铁矿和褐铁矿分布其中 斜长角闪岩层斜长角闪岩层 6 GCL 1 黑云母钾长片麻岩 矿石呈灰白色 主要矿物是黑云母 钾长石 细粒 结构 片麻状构造 GCL 4 肉红色混合岩 矿体主体呈肉红色 主要矿物是白云母 钾长石 石英 和角闪石 钾长石呈肉红色占 60 石英无色透明 断口呈油脂光泽 白云母呈灰 白色 硬度小于指甲 3 33 3 下含铁带下含铁带 第二层铁矿 第二层铁矿 FeFe2 2 即主要贫铁矿层 即主要贫铁矿层 GCL 7 条带状磁铁矿矿石 黑色 主要矿物是磁铁矿 石英 条带状结构 块 状构造 为贫铁矿 片岩层片岩层 7 GCL 3 绿泥石片岩 灰绿色 主要矿物是绿泥石 泥质变晶结构 片状 条纹 状构造 手摸有滑感 GCL 5 磁铁矿石英片岩 灰黑色 主要金属矿物有磁铁矿 次要的金属矿物有 赤铁矿 褐铁矿 非金属矿物有石英 阳起石 绿泥石等 呈条带状结构 3 43 4 角闪岩层角闪岩层 GCL 4 角闪石片岩 黑绿色 主要矿物是角闪石 还有少部分矿物为金云母 还可见褐铁矿 片状构造 4 4 矿物组合与成矿期 成矿阶段 矿物组合与成矿期 成矿阶段 4 14 1 矿物组合矿物组合 矿区内矿石组成主要有磁铁石英岩 假象赤铁石英岩 赤铁富矿 磁铁富矿 磁铁贫矿中金属矿物主要有磁铁矿 此外还有少量的赤铁矿 褐铁矿 非金属矿物 以石英为主 此外还有少量的角闪石 黄铁矿及碳酸盐矿物等 磁铁贫矿平均品位 从 TFe31 TFe35 不等 磁铁富矿石中金属矿物主要有磁铁矿 少量的赤铁矿 黄铁矿 磁黄铁矿 非金属矿物有角闪石 阳起石 绿泥石 石英以及少量的石墨 磁铁富矿的平均品位可达 TFe70 4 24 2 成矿阶段成矿阶段 关于弓长岭二矿区条带状磁铁石英岩的年龄的研究众多 其中伍家善等采用锆 石测年法对不整合于鞍山群及其硅铁建造之下的东鞍山花岗岩进行了锆石 U Pb 年 龄测定 结果为 2994 8 Ma 乔广生等采用全岩测年分析法分别对该区歪头山 北台硅铁建造和齐大山 胡家庙硅铁建造中的斜闪角长岩进行了全岩 Sm Nd 年 龄测定 获得了 2724 102 Ma 和 2729 245 Ma 的 Sm Nd 等时线年龄 据万渝生的说法 弓长岭二矿区的条带状磁铁石英岩很可能不整合于年龄为 29 9 亿年的弓长岭片麻状花岗岩之上 通过不同方法对岭东矿区及二矿区的黑云变 粒碎屑锆石进行测定 得出 25 亿年至 27 亿年的较为集中的年龄数据 根据黑云 8 变粒岩的锆石年龄已经受到变质作用的改造而是部分年龄偏低的事实 且本去其他 类型岩石中的碎屑锆石仍出现 30 亿年以上的年龄 得出黑云变粒岩的锆石年龄反 应了源区岩石的形成年龄 4 成矿浅析 1 1 成矿条件 成矿条件 铁的最初来源是辽东南幔枝构造在太古宇初次活动时通过海底火山喷发带至地 表 后经历里漫长的侵蚀作用 铁质呈层状沉积下来 再次接受沉降作用 直到燕 山期地幔热柱再次活动 将深部形成于太古宙的沉积变质铁矿抬升至地表 期间伴 随着复杂的构造运动以及岩浆热液的侵入 对先前的沉积变质铁矿床进行了改造 叠加 富集 最终形成了如今铁矿床多层分布 贫铁矿与富铁矿互层分布的特征 2 2 成矿作用及控矿要素 成矿作用及控矿要素 辽东南地区弓长岭铁矿为相对地幔隆起区 伴随着辽东南幔枝构造在古元古宙 的 初次活动 岩石圈下富含铁质的成矿流体组分通过壳 幔相互作用输送至地表 导致 海底火山喷发溢流 形成沉积型铁矿 随着中生代幔枝构造再次活跃 新的成矿流 体和热液再次上涌 并伴随着整体区域整体抬升作用 对先期形成的矿床进行了二 次改造和迁移 使得矿床得到进一步富集并接近地表利于开采 整个时空演化过程 就是构造 岩浆 流体的相互作用和幔源流体侵位过程 也就是幔枝构造发展过程 辽东南幔枝构造在古元古宙开始活动时 伴随着大量的火山活动 随着岩浆的 上涌带来了大量的铁质 随着幔枝构造活动的减弱铁质在浅海沉积下来 形成了最 初的沉积型铁矿 控矿构造不仅是提供矿液运移的通道或者矿石聚集的场所 同时应当把构造活 动与成矿作用统一在一个过程来研究 对沉积变质型铁矿来说 矿层形态由于受到 沉积作用的影响主要为层状 似层状 其不均一性可能是受到地形影响以及区域应 力造成的局部呈鞍状或膨大和缩小现象 然而对总体矿层产状的影响有限 构造对 沉积作用形成的层状矿体的影响作用主要表现在矿体形态和空间位置的控制 3 3 矿床成因类型 矿床成因类型 以幔枝构造理论为依据 通过对矿床地质特征及诸因素综合研究认为 弓长岭 二矿区铁矿为沉积变质型铁矿 其成因模式如下 1 早在太古宙时期 辽东南幔枝构造就开始发育 随着地幔物质的上涌 大量的 铁质被带至地表 经过漫长的侵蚀作用 在广阔的海洋中形成了中鞍山群的海底火 山岩一沉积岩系 同时在其中也沉积形成了厚大的条带状磁铁石英岩层 随后经历 了漫长的沉降作用 2 直到中生代辽东南幔枝构造再次活跃 伴随着