邢文晉　馬　芳　褚　亮

摘要: 通過司家營鐵礦區(qū)地質(zhì)構造的理論分析和實踐驗證,得出整個礦區(qū)的褶皺構造輪廓和構造形式。根據(jù)此理論,在2008年補勘中,鐵礦石增加上億噸儲量,為經(jīng)濟的發(fā)展提供了更多的動力,并且對以后礦山生產(chǎn)開發(fā)具有重要意義。

Abstract: Through the theory analysis and practice prove of the Si Jiaying iron mines, this article can get the whole iron mines wrinkle structure and its styles. According to the theory, in the course of 2008s second explore, the content of iron mines increased to trillion, provide much power for our economic development and has essential meaning for mines development in the long run.

關鍵詞:褶皺;控礦作用;司家營礦區(qū)

Key words: fold;effects of controlling ore;Sijiaying mining area

中圖分類號:F416·1 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2009)10-0105-03

0引言

為了滿足冀東鋼鐵基地對鐵礦資源的需要,從上世紀70年代開始,冶金515隊、地質(zhì)八隊、地質(zhì)十五隊等先后進行了大規(guī)模的普查勘探工作。截止1983年底,已投入鉆探工作量,累計探明鐵礦儲量40多億噸,為冀東鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,提供了足夠的礦產(chǎn)資源。

在普查勘探期間,地質(zhì)科研單位和大專院校也紛紛加入,在司家營礦田區(qū)開展了科研工作。但由于巖石露頭的局限,他們雖然也認為礦田有褶皺構造的存在,但對整個礦區(qū)的褶皺構造輪廓、構造形式還沒有完整精辟的論述。我隊擬編寫礦區(qū)基巖構造地質(zhì)圖,對礦田褶皺、斷裂構造進行了研究,探討該礦控礦地質(zhì)規(guī)律,對于鐵礦儲量的準確計算以及今后礦山生產(chǎn)開發(fā)、勘探具有重要的現(xiàn)實意義。

1地質(zhì)背景

研究司家營地區(qū)的褶皺構造,首先需要分析冀東地區(qū)的地質(zhì)構造單元,結合司家營礦區(qū)的地質(zhì)特征,并通過某一明顯地層特征確立該地區(qū)的地層分布,再結合礦體的表現(xiàn)形態(tài),驗證褶皺理論及控礦作用。

1.1 構造

司家營根據(jù)巖相和構造格局的不同,初步將冀東太古界變質(zhì)巖系劃分五個構造單元,即:遵化—遷西—遷安褶皺區(qū)、都山復背斜區(qū)、山海關隆起區(qū)、灤縣—盧龍—撫寧褶皺區(qū)、青龍河凹陷區(qū)。

司家營鐵礦區(qū)位于灤縣—盧龍—撫寧褶皺區(qū)的西部,屬于灤縣—盧龍—撫寧褶皺區(qū)。司家營鐵礦田構造可劃分陽山復背斜和司家營向斜。它本身構成了Ⅲ級褶皺司賈復向斜,東與新灤河復背斜相接,西與大馬莊復背斜相連。青龍河大斷裂在礦田北側通過,奔城—昌黎大斷裂在礦田南緣,呈北東東向延伸,灤縣—樂亭、高坎—李興莊、高各莊—杜營,坨子頭—大馬莊、芝麻山—古馬等一系列北西向斷裂縱貫整個礦田。

1.2 地層

灤縣司家營鐵礦區(qū),包括杜峪、尹峪、常峪、司家營(劃分南北二個礦區(qū)),南北長達13公里,東西寬5公里,面積65平方公里。

礦區(qū)內(nèi)除杜峪北山、蘑菇山和肖山、鐵石山、池子山、狗頭山有零星露頭外,大部分被第四系覆蓋。第四系深度北淺南深,北0~50m,南部40~200m。

礦區(qū)出露地層由北至南可劃分三個組:

①架子山組:巖性以斜長角閃巖為主;

②陽山組:以含角閃黑云斜長變粒巖夾硅質(zhì)石灰?guī)r;

③司家營組:可劃分兩段,一段巖性以黑云變粒巖、硅質(zhì)石英巖為司家營鐵礦的含礦層位,二段巖性為石英巖、大理巖。

2標志層、地層層序的建立

2.1 標志層的確立

不言而喻,構造不清層序不明,層序不清構造也無法確認,地層層序和構造是密切相關的。然而,要恢復地質(zhì)構造,“正確建立地層層序,必須確立一個或二個標志層”[1]。對司家營地區(qū)鐵礦進行勘探,礦區(qū)期巖呈白色,有時帶淺綠色,為細-中粒-中粗粒鑲嵌變晶結構或殘余砂狀結構,殘斜層狀構造;基于云母石英巖上述特點,我們把云母石英巖作為鐵礦的底板巖石,確定為司家營鐵礦田的標志層。

2.2 礦區(qū)地層

根據(jù)標志層將司家營礦區(qū)劃分如下地層層序:

司家營組一段(Ar2S1):下部以黑云斜長變粒巖為主,中夾斜長角閃巖和角閃變粒巖薄層,偶夾石榴黑云斜長變粒巖,上部為黑云斜長變粒巖,夾石英巖。

二段下部與一段以石英巖分界,分布在向斜核部,下部以薄層鐵閃石石英巖類、黑云斜長變粒巖、鉀長變粒巖互層,層厚10~25m。中部以中厚層、厚層、鐵閃—陽起磁鐵石英巖為主,厚20~40m。

通過對礦田含鐵巖系特征的分析,和標志層的建立,認為“層間滑動褶皺實際具有的復雜形態(tài)及全方位特征”[2]。

3褶皺構造特征

3.1 南北向緊密同斜褶皺

通過礦田含鐵巖系特征的認識和標志層的建立,其“層間滑動褶皺實際具有的復雜形態(tài)及全方位特征”[3],我們認為:司家營鐵礦田東礦帶與西礦帶同屬一層礦,結合礦體表現(xiàn)形態(tài)是褶皺的結果。一是在水平切面圖上礦體分枝復合,二是勘探線剖面圖上礦體分叉,說明褶皺轉折普遍存在。在鉆孔內(nèi)巖心中軸夾角系統(tǒng)變化,地表和鉆孔內(nèi)巖性對稱重復出現(xiàn),如N12線ZK208孔,薄層磁鐵石英分黑云斜長變粒巖互層重復出現(xiàn)二次,厚度30m左右,厚層磁鐵石英完全出現(xiàn)2次,厚47m左右,構造了二向一背的復式向斜構造。在鐵石山、和尚山、池子山、磨菇山等鐵礦露頭上側轉擠壓現(xiàn)象既普遍又明顯,甚至白云巖層合并或消失。而東礦帶Ⅰ、Ⅱ號礦帶和大賈莊礦帶Ⅰ、Ⅱ號礦體,雖然相距很近,但礦體延深卻相差懸殊,用沉積環(huán)境完整改變是難以解釋的;這應是“層間滑動褶皺有名層間牽引、層間拖拽褶皺”?；谏鲜龇治?我們認為,礦田緊密同斜褶皺的存在,難以置疑。

東礦帶:Ⅰ、Ⅱ礦體構成了司家營復向斜。Ⅰ號在礦體由蘑菇山至S50線構成了二向一背的復向斜,S50—S70為單一的向斜構造,S66線表現(xiàn)為平臥;Ⅱ號礦體在N14以北合并;它們之間構造成一背斜構造。

西礦帶:此區(qū)Ⅲ、Ⅳ號礦體,杜峪、尹峪、常峪礦體,南區(qū)大賈莊礦帶Ⅰ、Ⅱ號礦體構成了在賈莊復向斜。只是由于后期東西向褶皺的影響,致使大賈莊復向斜不連續(xù),礦體分布零星。除北區(qū)Ⅲ號礦體,常峪、尹峪礦區(qū)構造二向一背的復向斜外,其余均構成某一向斜;南區(qū)大賈莊礦層為Ⅰ號礦體在大22—大70線表現(xiàn)為單斜構造。

東西兩礦帶在N18以北合并,為司賈向斜的轉折端,以南逐漸散開,它們之間為一背斜,即李興莊—小劉莊背斜;緊密同斜褶皺,具有北強南弱的特點,褶皺軸走向近南北,而南區(qū)段的變化,軸傾向西,傾角35°~50°;樞紐波狀起伏,但是總的趨勢是向南傾伏,傾伏角10°~20°。

3.2 近東西向舒緩褶皺

在太古界變質(zhì)巖系的薄層長城系地層中,有東西向開闊褶皺的存在,在水平切面圖上礦體展布形態(tài),背斜形成向西,向斜形成向東凸起的弧形,南北向緊密同斜褶皺軸走向有區(qū)層性變化。如:南區(qū)南礦層Ⅰ號礦體走向呈北北西—南北—北北東—北北西變化,大賈莊礦層礦體走向呈北西—北北西—南北—北北東—北東向變化。在縱剖面圖上,礦體呈波狀起伏,背斜表現(xiàn)為外傾,向斜表現(xiàn)為內(nèi)傾,北區(qū)Ⅲ、Ⅳ號礦體在N22~N32線向深部傾角明顯變緩,由40°~45°變?yōu)?0°~20°。上述都反映出東西向舒緩褶皺的存在,由北至南依次為:賈營向斜,鐵石山背斜,響堂向斜,大孟莊背斜。

①響堂向斜:分布在礦區(qū)的北部,在N10~N34線間,由杜峪、尹峪、北區(qū)Ⅲ、Ⅳ號、常峪礦體構成,一個向東凸起的半園形。杜峪、尹峪礦體走向北西西,傾向南南西,傾角30°~45°;北區(qū)Ⅲ、Ⅳ號礦體走向北北東,傾向北西,傾角40°~45°,深部傾角變緩為10°~22°;常峪礦體走向北西西,傾向北北東,傾角10°~30°。響堂向斜軸向南80°,為不對稱向斜,北翼陡傾角30°~45°,南翼緩傾角10°~30°。

②鐵石山背斜:分布在N6~S16線間,由西礦帶常峪礦體、小坡礦體、大賈莊礦Ⅰ、Ⅱ號礦層F11斷裂以北部分構成了一個自西凸起的不連續(xù)的弧形;東礦帶Ⅰ、Ⅱ號礦體向西凸起,弧形幅度小。北翼常峪礦體走向北西西,傾向北北東,傾角10°~30°;南翼小坡、大賈莊礦層Ⅰ、Ⅱ號礦體走向北西,傾向南西,傾角30°~50°。

③賈營向斜:分布在S16~S54線間,由東礦帶Ⅰ、Ⅱ號礦體,西礦帶大賈莊礦層Ⅰ、Ⅱ號礦體構成,呈現(xiàn)向東凸起的弧形,為不對稱向斜,軸向北80°東,北翼陡傾角15°~35°,南翼緩傾角10°~20°。

④大孟莊背斜:分布在S50~S58線間,展布范圍較小。東礦帶Ⅰ、Ⅱ號礦體在S54線構成一個向西凸起的弧形,為不對稱背斜,軸向北80°東,北翼延傾角32°,南翼緩,傾角15°。

北區(qū)Ⅰ、Ⅱ號礦體延深淺,而Ⅲ、Ⅳ礦體延深卻很大,大賈莊礦Ⅰ號礦體和F11號斷裂以南大雙線以北,隱伏在變粒巖中,顯示出東西向舒緩褶皺東端仰起,西端深傾。

4褶皺構造的控礦意義

“礦體的傾角、厚度及礦體頂板圍巖穩(wěn)固程度是采礦設計的依據(jù),而褶皺構造嚴格控制著本礦區(qū)礦體形態(tài),使礦體傾角、厚度及頂板圍巖發(fā)生變化,礦山采礦工作按理也應跟著變化,否則可能帶來損失?！盵4]本區(qū)較大的磁異常,雖然都進行了地質(zhì)勘探工作,但根據(jù)地區(qū)控礦規(guī)律,結合磁異常特征分析,我們認為再次尋找中型甚至億噸以上的大型鐵礦床是有希望的。

在以上所述司家營鐵礦區(qū)中,近南北緊密同斜向斜,與等近東西向舒緩向斜的復合部位,是深部找礦的有利地層。如在南區(qū)N32至N4線間,磁異常值向西擴張,探礦工程一般已控制在-500m以上,控制礦體斜深1 000余m,但礦體仍未封閉,厚度幾乎不減,其中N22線控礦工程控制-900m標高,控制斜深1 600m,見礦厚仍在150m,探礦工程正控制的礦體部位,距地面西部磁異常線還有一定距離,這充分說明,深部有一定規(guī)模的礦體存在。

西礦體大賈莊礦區(qū)Ⅰ號礦體,在F11斷裂與大14線間礦體隱伏至變質(zhì)巖中,控礦工程控制到-600m標高,礦體斜深已控制在900m,礦體仍未封閉,厚度反而加大,地面正常異常值向西擴張,也充分說明深部正面鐵礦體存在。

1981年,司家營鐵礦區(qū)詳查勘探出23.5億噸礦石儲量,其中包括南區(qū)14.5億噸,北區(qū)9.0億噸。2008年補勘中又新勘探出2.57億噸礦石儲量。

參考文獻:

[1]朱志澄:《構造地質(zhì)學》[M];中國地質(zhì)大學出版社,1999:53。

[2]龔劍飛、新余良:《鐵礦區(qū)褶皺構造規(guī)律于生產(chǎn)實踐初探》[J];《江西冶金》2008(1):20。

[3]易順華、張先進、朱章顯、余君鵬、李華亮:《層間滑動褶皺新見》[J];《地球科學:中國地質(zhì)大學學報》2007(5):723。

[4]徐光洪、牛志軍、陳輝明:《金沙江溪洛渡地區(qū)疊加褶皺及工程地質(zhì)意義》[J];《中國地質(zhì)調(diào)查局宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所》2003(4):353。