鞍山陈台沟铁矿地质－地球物理找矿模型

2013-12-12于仕祥姚良德李厚民赵洪振洪学宽杨志辽

地质找矿论丛 2013年3期

于仕祥，姚良德，李厚民，赵洪振，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 114038；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 100037）

0 引言

陈台沟铁矿床位于辽宁省鞍山市齐大山—王家堡子铁矿床西侧，是近年来在鞍山地区将地质与物探相结合，寻找深部贫铁矿床最为成功的典型范例。本文结合近年来对鞍山地区前寒武纪地壳演化和构造变动的研究成果［1－9］，阐述了陈台沟铁矿床的控矿地质条件和磁异常特征，建立了地质－地球物理找矿模型，以期为寻找类似成矿地质条件下的深部隐伏铁矿提供参考。

1 控矿地质条件

1.1 新太古代表壳岩带的控制作用

陈台沟贫铁矿体位于鞍山铁架山始太古代花岗岩体（古陆核，年龄为3 800Ma［1］）和古太古代似斑状花岗岩、片麻状花岗岩体（年龄分别为3 300Ma，3 360Ma［2］）东侧边缘，赋存在张家湾—西大背区之间新太古代表壳岩带内［2］。这是一套围绕着始、古太古代花岗质古陆核边缘或两个古陆核之间的新太古代的沉积，是由硅铁岩、基性火山岩、中酸性火山碎屑岩、黏土质沉积岩组成的硅铁建造。遭受韧塑性变形、挤压碰撞和俯冲作用后构成2条铁矿带：一条为齐大山、王家堡子、胡家庙子、西大背铁矿带，长达几千米，宽几百米，靠近齐大山花岗岩体边缘；另一条为羊草庄、陈台沟、张家湾矿带，拼贴在铁架山古太古代花岗质陆核周边。乔广生等［3］对齐大山—胡家庙子硅铁建造中的斜长角闪岩测得年龄为（2 729±245）Ma和（2 724±102）Ma，证实花岗质古陆核及条带状铁矿层形成的时代及空间关系。古元古代形成浅海相盆地沉积陆源黏土质、碳质及碎屑物质等（辽河群浪子山组）将陈台沟铁矿覆于地下深处，成为隐伏的大型条带状贫铁矿床。

1.2 区域性深大断裂的控制作用

陈台沟深大断裂带从张家湾至陈台沟，一直延伸到羊草庄一带，走向NW－SE，倾向SW，长约几千米。位于古太古代花岗岩体边缘与新太古代表壳岩带接触部位，为大型韧性糜棱岩化带。它们是在基底构造的基础上发育起来的，从新太古代至古元古代具有多期次活动特点。在古太古代花岗岩体边缘呈高角度与新太古代鞍山群相拼接，在强构造应力场的作用下，花岗质杂岩体沿着大型构造带向上推挤隆起，新太古代鞍山群向深部沉降，被古元古代时期沉积的辽河群浪子山组覆盖。沿着大型构造带赋存有绿泥滑石片岩、蛇纹岩组成的含铬超基性杂岩体。它是本区张家湾、陈台沟、羊草庄一带的古老海槽盆地的边界线，控制着古元古代地层的分布范围，又控制着新太古代表壳岩带内鞍山式铁矿层的分布范围。

1.3 鞍山群樱桃园组的控制作用

鞍山地区条带状铁矿赋存于鞍山群樱桃园组内，大致可划分为3层①：下部为绿泥石英片岩层，主要由绿泥石英片岩、云母石英片岩及透闪滑石片岩等组成，层内夹有3层薄层铁矿（Fe2，Fe3，Fe4）；中部为厚层状贫铁矿（Fe1），其组成以条带状磁铁石英岩、透闪磁铁石英岩为主，次为半假象赤（磁）铁石英岩等；上部为绿泥（黑云）钠长千枚岩层，以绿泥（黑云）钠长千枚岩层及黑云变粒岩层为主，夹有铁矿（Fe5）薄层。条带状铁矿受地层层位、分布范围、围岩组合类型的严格控制，这是本区鞍山群樱桃园组条带状铁矿重要的赋存规律。

1.4 古元古界辽河群的覆盖保护作用

矿区出露辽河群浪子山组，厚达600m，大致可划分为5层：底砾岩层、石英岩层、含碳质绢云千枚岩层、碳质千枚岩层和绢云千枚岩层。深部隐藏着鞍山群樱桃园组及条带状铁矿，矿体主要为厚层状磁铁贫矿，规模较大，氧化程度较浅，是目前综合找矿最有利的部位。

2 地质－地球物理找矿模型

2.1 与相邻矿区类比模型

陈台沟铁矿区与张家湾铁矿区相邻②，同处一个铁矿带中，是张家湾铁矿向陈台沟矿区呈不连续的延伸，其矿床类型及地质特征与张家湾矿区相似。张家湾铁矿区与陈台沟预测区在成矿地质环境、硅铁建造类型、地层时代、层位及岩性方面基本一致，推测矿区深部隐藏着鞍山群樱桃园组及磁铁贫矿层（表1）。

2.2 地球物理磁法找矿模型

从上述相邻矿区类比模型来看，陈台沟预测矿区与相邻张家湾铁矿的磁异常展布方向、形态和铁矿体走向、倾向、倾角都基本相同。根据陈台沟预测矿区控矿地质条件，结合磁异常带形态、强度、延伸、分布等情况，推测铁矿层长3 000m，厚100～200 m，为大型磁铁贫矿床。

表1 陈台沟铁矿区与相邻的张家湾铁矿区类比模型Table 1 Correlation of Chentaigou iron deposit to the neighbouring Zhangjiawan iron deposit

图1 陈台沟铁矿区磁法等值线平面图Fig.1 The magnetic contour map of Chentaigou iron deposit

图2 陈台沟铁矿区4 500线磁法ΔZ正演解释推断图Fig.2 The forward sectional drawing of 4 500magnetic line in Chentaigou mining area

（1）矿区磁性参数。系统测定了陈台沟矿区内或邻近的齐大山、胡家庙子铁矿石及其围岩的磁性参数①，作为磁异常解释的依据。岩、矿石磁性数据显示出几个特点：磁铁贫矿磁性最强，假像赤铁贫矿无磁性或弱磁性，蛇纹岩具有一定的磁性，辉长岩为弱磁性，其他岩石均为无磁或弱磁。本区除了蛇纹岩体对铁矿异常产生干扰外，磁铁贫矿与各类围岩具有明显的磁性差异；因此，在陈台沟预测区采用地球物理磁法手段，寻找深部磁铁贫矿是可行的。

（2）磁异常推演铁矿形态模型。为确定陈台沟隐伏型贫铁矿体赋存位置、长度、厚度、产状及埋深情况，编制了陈台沟磁法等值线平面图（图1）。图中可见，地面磁测有2条磁异常带：一条位于陈台沟矿区东北侧，相距1.35km，由已知出露地表的厚约数百米、长约几千米的王家堡子、胡家庙子铁矿带C1引起；另一条为陈台沟预测矿区磁异常带C2，叠加在较高背景场王家堡子、胡家庙子磁异常C1之上。磁异常等值线没有封闭，以6 000nT等值线呈NW－SE走向，长2 600m，宽约1 200m，在磁异常中心部位受陈台沟蛇纹岩体影响，8 000nT等值线自行封闭，磁异常最大值10 721nT，磁异常曲线宽缓圆滑，北东侧略陡，规模较大③④。

采用物探“板状体正演程序”计算方法，对陈台沟4 150，4 500，4 900，5 100，5 300，5 700，6 100各剖面线磁异常进行模拟正演计算，编制出磁法ΔZ正演解释推断剖面图，如陈台沟铁矿预测区4 500线磁法ΔZ等值线剖面（图2）。根据预测区磁异常特征：①预测铁矿体长度3 000m，7条剖面线4 150，4 500，4 900，5 100，5 300，5 700，6 100矿体厚度分别为160m，220m，210m，210m，170m，140m，140m；矿体走向330°，倾向 NE，倾角75°。②从地表至深部预测铁矿体埋藏深度，剖面线4 150，4 500，4 900，5 100，5 300，5 700，6 100 埋藏深度分别为920m，825m，820m，790m，681m，615m，665m。

3 预测结论及验证结果

根据陈台沟矿区地质及磁法ΔZ等值线数据分析，在磁异常带分布集中较强的部位，出露地表为辽河群浪子山组，推测地下深处隐伏着鞍山群樱桃园组及铁矿。根据磁异常形态、强度大小，确定铁矿体延长可达3 000m，总体走向330°（图3）。根据陈台沟矿区各地质－磁法ΔZ等值线剖面正演计算数据分析，主矿体厚140～220m，倾向NE，倾角70°～80°，预测地下深处隐伏着陡倾斜大型铁矿床。总的趋势是，由北东向南西，铁矿体埋藏深度由深变浅，呈厚层板状形态隐伏地下，向深部延伸稳定。

经深部钻探工程验证，矿区上部覆盖辽河群浪子山组，厚度600～900m，地下深处共发现5条铁矿体（Fe1—Fe5），赋存于鞍山群樱桃园组中，矿体

图3 陈台沟地质－磁法ΔZ等值线平面图①Fig.3 The geological and magneticΔZcopntour plan of Chentaigouiron deposit

产出特征见图4。主矿体Fe1规模最大，贯穿全区，由3 700线、4 100 线、4 500 线、4 900 线、5 300 线、6 100线、6 500线共7条勘探线18个钻孔控制。控制矿体延深240～970m，控制标高－650～－1 641m。矿体呈厚层状，总体走向约330°，倾向NE，倾角68°～75°。矿体真厚度76.02～273.15 m，平均170.00m。矿体主要由磁铁贫矿组成，矿石平均品位 w（TFe）＝35.06%，w（mFe）＝28.14%。