于仕祥，姚良德，李厚民，趙洪振，洪學(xué)寬，楊志遼

（1.遼寧省冶金地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查研究院，遼寧 鞍山 114038；2.國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037）

0 引言

陳臺(tái)溝鐵礦床位于遼寧省鞍山市齊大山—王家堡子鐵礦床西側(cè)，是近年來(lái)在鞍山地區(qū)將地質(zhì)與物探相結(jié)合，尋找深部貧鐵礦床最為成功的典型范例。本文結(jié)合近年來(lái)對(duì)鞍山地區(qū)前寒武紀(jì)地殼演化和構(gòu)造變動(dòng)的研究成果［1－9］，闡述了陳臺(tái)溝鐵礦床的控礦地質(zhì)條件和磁異常特征，建立了地質(zhì)－地球物理找礦模型，以期為尋找類似成礦地質(zhì)條件下的深部隱伏鐵礦提供參考。

1 控礦地質(zhì)條件

1.1 新太古代表殼巖帶的控制作用

陳臺(tái)溝貧鐵礦體位于鞍山鐵架山始太古代花崗巖體（古陸核，年齡為3 800Ma［1］）和古太古代似斑狀花崗巖、片麻狀花崗巖體（年齡分別為3 300Ma，3 360Ma［2］）東側(cè)邊緣，賦存在張家灣—西大背區(qū)之間新太古代表殼巖帶內(nèi)［2］。這是一套圍繞著始、古太古代花崗質(zhì)古陸核邊緣或兩個(gè)古陸核之間的新太古代的沉積，是由硅鐵巖、基性火山巖、中酸性火山碎屑巖、黏土質(zhì)沉積巖組成的硅鐵建造。遭受韌塑性變形、擠壓碰撞和俯沖作用后構(gòu)成2條鐵礦帶：一條為齊大山、王家堡子、胡家廟子、西大背鐵礦帶，長(zhǎng)達(dá)幾千米，寬幾百米，靠近齊大山花崗巖體邊緣；另一條為羊草莊、陳臺(tái)溝、張家灣礦帶，拼貼在鐵架山古太古代花崗質(zhì)陸核周邊。喬廣生等［3］對(duì)齊大山—胡家廟子硅鐵建造中的斜長(zhǎng)角閃巖測(cè)得年齡為（2 729±245）Ma和（2 724±102）Ma，證實(shí)花崗質(zhì)古陸核及條帶狀鐵礦層形成的時(shí)代及空間關(guān)系。古元古代形成淺海相盆地沉積陸源黏土質(zhì)、碳質(zhì)及碎屑物質(zhì)等（遼河群浪子山組）將陳臺(tái)溝鐵礦覆于地下深處，成為隱伏的大型條帶狀貧鐵礦床。

1.2 區(qū)域性深大斷裂的控制作用

陳臺(tái)溝深大斷裂帶從張家灣至陳臺(tái)溝，一直延伸到羊草莊一帶，走向NW－SE，傾向SW，長(zhǎng)約幾千米。位于古太古代花崗巖體邊緣與新太古代表殼巖帶接觸部位，為大型韌性糜棱巖化帶。它們是在基底構(gòu)造的基礎(chǔ)上發(fā)育起來(lái)的，從新太古代至古元古代具有多期次活動(dòng)特點(diǎn)。在古太古代花崗巖體邊緣呈高角度與新太古代鞍山群相拼接，在強(qiáng)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用下，花崗質(zhì)雜巖體沿著大型構(gòu)造帶向上推擠隆起，新太古代鞍山群向深部沉降，被古元古代時(shí)期沉積的遼河群浪子山組覆蓋。沿著大型構(gòu)造帶賦存有綠泥滑石片巖、蛇紋巖組成的含鉻超基性雜巖體。它是本區(qū)張家灣、陳臺(tái)溝、羊草莊一帶的古老海槽盆地的邊界線，控制著古元古代地層的分布范圍，又控制著新太古代表殼巖帶內(nèi)鞍山式鐵礦層的分布范圍。

1.3 鞍山群櫻桃園組的控制作用

鞍山地區(qū)條帶狀鐵礦賦存于鞍山群櫻桃園組內(nèi)，大致可劃分為3層①：下部為綠泥石英片巖層，主要由綠泥石英片巖、云母石英片巖及透閃滑石片巖等組成，層內(nèi)夾有3層薄層鐵礦（Fe2，F(xiàn)e3，F(xiàn)e4）；中部為厚層狀貧鐵礦（Fe1），其組成以條帶狀磁鐵石英巖、透閃磁鐵石英巖為主，次為半假象赤（磁）鐵石英巖等；上部為綠泥（黑云）鈉長(zhǎng)千枚巖層，以綠泥（黑云）鈉長(zhǎng)千枚巖層及黑云變粒巖層為主，夾有鐵礦（Fe5）薄層。條帶狀鐵礦受地層層位、分布范圍、圍巖組合類型的嚴(yán)格控制，這是本區(qū)鞍山群櫻桃園組條帶狀鐵礦重要的賦存規(guī)律。

1.4 古元古界遼河群的覆蓋保護(hù)作用

礦區(qū)出露遼河群浪子山組，厚達(dá)600m，大致可劃分為5層：底礫巖層、石英巖層、含碳質(zhì)絹云千枚巖層、碳質(zhì)千枚巖層和絹云千枚巖層。深部隱藏著鞍山群櫻桃園組及條帶狀鐵礦，礦體主要為厚層狀磁鐵貧礦，規(guī)模較大，氧化程度較淺，是目前綜合找礦最有利的部位。

2 地質(zhì)－地球物理找礦模型

2.1 與相鄰礦區(qū)類比模型

陳臺(tái)溝鐵礦區(qū)與張家灣鐵礦區(qū)相鄰②，同處一個(gè)鐵礦帶中，是張家灣鐵礦向陳臺(tái)溝礦區(qū)呈不連續(xù)的延伸，其礦床類型及地質(zhì)特征與張家灣礦區(qū)相似。張家灣鐵礦區(qū)與陳臺(tái)溝預(yù)測(cè)區(qū)在成礦地質(zhì)環(huán)境、硅鐵建造類型、地層時(shí)代、層位及巖性方面基本一致，推測(cè)礦區(qū)深部隱藏著鞍山群櫻桃園組及磁鐵貧礦層（表1）。

2.2 地球物理磁法找礦模型

從上述相鄰礦區(qū)類比模型來(lái)看，陳臺(tái)溝預(yù)測(cè)礦區(qū)與相鄰張家灣鐵礦的磁異常展布方向、形態(tài)和鐵礦體走向、傾向、傾角都基本相同。根據(jù)陳臺(tái)溝預(yù)測(cè)礦區(qū)控礦地質(zhì)條件，結(jié)合磁異常帶形態(tài)、強(qiáng)度、延伸、分布等情況，推測(cè)鐵礦層長(zhǎng)3 000m，厚100～200 m，為大型磁鐵貧礦床。

表1 陳臺(tái)溝鐵礦區(qū)與相鄰的張家灣鐵礦區(qū)類比模型Table 1 Correlation of Chentaigou iron deposit to the neighbouring Zhangjiawan iron deposit

圖1 陳臺(tái)溝鐵礦區(qū)磁法等值線平面圖Fig.1 The magnetic contour map of Chentaigou iron deposit

圖2 陳臺(tái)溝鐵礦區(qū)4 500線磁法ΔZ正演解釋推斷圖Fig.2 The forward sectional drawing of 4 500magnetic line in Chentaigou mining area

（1）礦區(qū)磁性參數(shù)。系統(tǒng)測(cè)定了陳臺(tái)溝礦區(qū)內(nèi)或鄰近的齊大山、胡家廟子鐵礦石及其圍巖的磁性參數(shù)①，作為磁異常解釋的依據(jù)。巖、礦石磁性數(shù)據(jù)顯示出幾個(gè)特點(diǎn)：磁鐵貧礦磁性最強(qiáng)，假像赤鐵貧礦無(wú)磁性或弱磁性，蛇紋巖具有一定的磁性，輝長(zhǎng)巖為弱磁性，其他巖石均為無(wú)磁或弱磁。本區(qū)除了蛇紋巖體對(duì)鐵礦異常產(chǎn)生干擾外，磁鐵貧礦與各類圍巖具有明顯的磁性差異；因此，在陳臺(tái)溝預(yù)測(cè)區(qū)采用地球物理磁法手段，尋找深部磁鐵貧礦是可行的。

（2）磁異常推演鐵礦形態(tài)模型。為確定陳臺(tái)溝隱伏型貧鐵礦體賦存位置、長(zhǎng)度、厚度、產(chǎn)狀及埋深情況，編制了陳臺(tái)溝磁法等值線平面圖（圖1）。圖中可見，地面磁測(cè)有2條磁異常帶：一條位于陳臺(tái)溝礦區(qū)東北側(cè)，相距1.35km，由已知出露地表的厚約數(shù)百米、長(zhǎng)約幾千米的王家堡子、胡家廟子鐵礦帶C1引起；另一條為陳臺(tái)溝預(yù)測(cè)礦區(qū)磁異常帶C2，疊加在較高背景場(chǎng)王家堡子、胡家廟子磁異常C1之上。磁異常等值線沒有封閉，以6 000nT等值線呈NW－SE走向，長(zhǎng)2 600m，寬約1 200m，在磁異常中心部位受陳臺(tái)溝蛇紋巖體影響，8 000nT等值線自行封閉，磁異常最大值10 721nT，磁異常曲線寬緩圓滑，北東側(cè)略陡，規(guī)模較大③④。

采用物探“板狀體正演程序”計(jì)算方法，對(duì)陳臺(tái)溝4 150，4 500，4 900，5 100，5 300，5 700，6 100各剖面線磁異常進(jìn)行模擬正演計(jì)算，編制出磁法ΔZ正演解釋推斷剖面圖，如陳臺(tái)溝鐵礦預(yù)測(cè)區(qū)4 500線磁法ΔZ等值線剖面（圖2）。根據(jù)預(yù)測(cè)區(qū)磁異常特征：①預(yù)測(cè)鐵礦體長(zhǎng)度3 000m，7條剖面線4 150，4 500，4 900，5 100，5 300，5 700，6 100礦體厚度分別為160m，220m，210m，210m，170m，140m，140m；礦體走向330°，傾向 NE，傾角75°。②從地表至深部預(yù)測(cè)鐵礦體埋藏深度，剖面線4 150，4 500，4 900，5 100，5 300，5 700，6 100 埋藏深度分別為920m，825m，820m，790m，681m，615m，665m。

3 預(yù)測(cè)結(jié)論及驗(yàn)證結(jié)果

根據(jù)陳臺(tái)溝礦區(qū)地質(zhì)及磁法ΔZ等值線數(shù)據(jù)分析，在磁異常帶分布集中較強(qiáng)的部位，出露地表為遼河群浪子山組，推測(cè)地下深處隱伏著鞍山群櫻桃園組及鐵礦。根據(jù)磁異常形態(tài)、強(qiáng)度大小，確定鐵礦體延長(zhǎng)可達(dá)3 000m，總體走向330°（圖3）。根據(jù)陳臺(tái)溝礦區(qū)各地質(zhì)－磁法ΔZ等值線剖面正演計(jì)算數(shù)據(jù)分析，主礦體厚140～220m，傾向NE，傾角70°～80°，預(yù)測(cè)地下深處隱伏著陡傾斜大型鐵礦床。總的趨勢(shì)是，由北東向南西，鐵礦體埋藏深度由深變淺，呈厚層板狀形態(tài)隱伏地下，向深部延伸穩(wěn)定。

經(jīng)深部鉆探工程驗(yàn)證，礦區(qū)上部覆蓋遼河群浪子山組，厚度600～900m，地下深處共發(fā)現(xiàn)5條鐵礦體（Fe1—Fe5），賦存于鞍山群櫻桃園組中，礦體

圖3 陳臺(tái)溝地質(zhì)－磁法ΔZ等值線平面圖①Fig.3 The geological and magneticΔZcopntour plan of Chentaigouiron deposit

產(chǎn)出特征見圖4。主礦體Fe1規(guī)模最大，貫穿全區(qū)，由3 700線、4 100 線、4 500 線 、4 900 線 、5 300 線、6 100線、6 500線共7條勘探線18個(gè)鉆孔控制?？刂频V體延深240～970m，控制標(biāo)高－650～－1 641m。礦體呈厚層狀，總體走向約330°，傾向NE，傾角68°～75°。礦體真厚度76.02～273.15 m，平均170.00m。礦體主要由磁鐵貧礦組成，礦石平均品位 w（TFe）＝35.06%，w（mFe）＝28.14%。

4 結(jié)論

通過(guò)總結(jié)陳臺(tái)溝礦區(qū)控礦地質(zhì)條件，解釋磁異常，建立地質(zhì)－地球物理找礦模型，根據(jù)該模型開展深部找礦預(yù)測(cè)，并經(jīng)鉆探驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了陳臺(tái)溝大型隱伏鐵礦床。這一發(fā)現(xiàn)是近年來(lái)在鞍山地區(qū)采用地質(zhì)與物探相結(jié)合，尋找深部貧鐵礦床最為成功的典型范例，可為類似條件下尋找深部隱伏型鐵礦提供參考。

圖4 陳臺(tái)溝鐵礦床4 500線地質(zhì)－磁法剖面圖①Fig.4 The geological and magneticΔZisogram section along line 4500Chentaigou iron deposit

注釋：

① 趙登科.遼寧省鞍山市陳臺(tái)溝鐵礦詳查總結(jié)報(bào)告.鞍山：遼寧省冶金地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查研究院，2012.

② 鞍鋼地質(zhì)勘探公司402隊(duì).張家灣鐵礦地質(zhì)詳查報(bào)告.1972.

③ 冶金工業(yè)部鞍山冶金地質(zhì)勘探公司.鞍山地區(qū)鞍山式鐵礦地質(zhì)（上、下卷）.1983.

④ 鞍鋼地質(zhì)勘探公司402隊(duì).胡家廟子鐵礦地質(zhì)勘探報(bào)告.1974.

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