于仕祥，趙洪振，李厚民，姚良德，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，中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京100037）

弓長嶺鐵礦二礦區(qū)深部富鐵礦地質(zhì)－地球物理找礦模型

于仕祥1，趙洪振1，李厚民2，姚良德1，洪學(xué)寬1，楊志遼1

（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，中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京100037）

弓長嶺鐵礦二礦區(qū)是我國鞍山式鐵礦的典型礦床，近年來采用地質(zhì)與物探相結(jié)合的方法，尋找深部富鐵礦體獲得突破性進(jìn)展。通過總結(jié)弓長嶺鐵礦二礦區(qū)深部富鐵礦床成礦地質(zhì)條件和控礦因素，解釋磁異常特征，建立了該礦區(qū)地質(zhì) 地球物理找礦模型，預(yù)測(cè)了礦區(qū)深部富鐵礦體賦存部位并經(jīng)鉆探驗(yàn)證。

弓長嶺富鐵礦床；成礦地質(zhì)條件；地質(zhì) 地球物理模型；遼寧省

0 引言

弓長嶺鐵礦二礦區(qū)位于遼寧省遼陽市，是我國著名的鞍山式鐵礦的典型礦床，近年來采用地質(zhì)與物探相結(jié)合的方法，對(duì)弓長嶺二礦區(qū)外圍及深部開展鐵礦資源特別是富鐵礦的地質(zhì)勘查，獲得了重大的找礦突破。本文總結(jié)了該礦床的成礦地質(zhì)條件和控礦因素，解釋了礦床的磁異常特征，建立了地質(zhì)－地球物理找礦模型，以期為尋找類似深部隱伏型富鐵礦提供參考。

1 富鐵礦成礦條件

弓長嶺二礦區(qū)富鐵礦產(chǎn)于貧鐵礦層內(nèi)。富鐵礦體受貧鐵礦層嚴(yán)格控制，二者緊密依存。在整個(gè)富鐵礦形成過程中，貧鐵礦層遭受大型韌塑性構(gòu)造的疊加改造，后期鉀質(zhì)花崗巖漿熱液活動(dòng)使貧鐵礦層中硅質(zhì)遷移、鐵相對(duì)富集，形成富鐵礦脈［1］。

1．1 貧、富鐵礦賦存層位

按其地層順序，自下而上大致可劃分為5層，其中包含上、下2條貧鐵礦帶共6個(gè)貧鐵礦層［2］，富鐵礦脈主要賦存于上部貧鐵礦帶的第六層內(nèi)。①底部層：由斜長角閃巖、黑云角閃巖、綠泥角閃巖、石英角閃巖等組成；②下部貧鐵礦帶：由2層貧鐵礦組成，第一層貧鐵礦為條紋狀磁鐵石英巖，其間夾有斜長角閃片巖、磁鐵角閃片巖等；第二層貧鐵礦由細(xì)條紋狀角閃磁鐵石英巖組成，夾有斜長角閃巖、綠泥角閃巖等；③中部層：主要由黑云鈉長變粒巖組成，偶夾第三層貧鐵礦；④上部貧、富鐵礦帶：由3個(gè)貧鐵礦層組成，其中第四層和第五層貧鐵礦為細(xì)條紋狀陽起磁鐵石英巖；第六層貧鐵礦在西北區(qū)及中央?yún)^(qū)以條帶、細(xì)條紋狀或揉皺狀磁鐵石英巖，東南區(qū)地表為厚層狀細(xì)鱗片赤鐵石英巖為主，向下過渡為條帶、細(xì)條紋狀赤磁鐵石英巖，再向深部幾乎全部變?yōu)榇盆F富礦及蝕變巖；⑤上部硅質(zhì)層：主要由石英巖、白云母石英片巖、含鉻白云母石英片巖及白云鈉長石英片巖等組成，常夾黑云母片巖、透閃石英巖、陽起石英巖、滑石片巖、綠泥片巖，局部夾薄層貧鐵礦。

1．2 成礦構(gòu)造條件

弓長嶺二礦區(qū)鞍山式貧鐵礦層遭受多期變形，原始含鐵沉積層經(jīng)歷了褶皺、斷裂等改造。根據(jù)野外地表觀察及深部工程控制情況，初步劃分了2期褶皺。①早期褶皺于西北至中央?yún)^(qū)9—20剖面較明顯，地表呈現(xiàn)小型復(fù)雜變形褶皺，軸面片理與（條帶）層理平行。褶皺變形作用力（F1）上下近似垂直，以順層片理（AS0）或原始層理為變形面，形成早期褶皺構(gòu)造（AF1）、軸面片理（AS1）、角閃石礦物線理（AL1）以及石香腸構(gòu)造等。在貧鐵礦層內(nèi)褶皺樞紐近于水平，呈NE-SW向，以同斜緊密或不協(xié)調(diào)型褶皺為特征，是在高韌塑性或流動(dòng)變形條件下產(chǎn)生的。另外，在貧鐵礦層發(fā)生同斜倒轉(zhuǎn)緊閉褶皺的同時(shí)，沿軸面產(chǎn)生韌性剪切拉斷、削失［3］，并使貧鐵礦層內(nèi)部發(fā)生不同程度的細(xì)粒巖化、糜棱巖化及鐵質(zhì)遷移富集。②晚期褶皺位于東南區(qū)20—25剖面之間，褶皺變形作用力近似于水平，是在早期緊密同斜褶皺的基礎(chǔ)上發(fā)生再褶皺，樞紐向北東傾豎，形成傾豎褶皺構(gòu)造。巖層呈“S”彎曲，受走向剪切斷裂切割褶皺兩翼發(fā)生位移，在第25剖面上可見富鐵礦體重疊2層，呈傾豎柱狀。

1．3 花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)

花崗質(zhì)雜巖體按其生成年代可大致劃分為早、晚2期花崗巖：①早期片麻狀鈉質(zhì)花崗巖（稱為弓長嶺花崗巖）同位素年齡為29．9億年［4］，為中太古宙早期陸核形成階段產(chǎn)物，后經(jīng)區(qū)域變質(zhì)、韌塑性變形作用，形成片麻狀花崗質(zhì)雜巖殘?bào)w，同位素年齡22～25億年［5］，為新太古代晚期陸殼拼合時(shí)期產(chǎn)物，經(jīng)歷區(qū)域性構(gòu)造及硅鉀質(zhì)溶體交代或深熔演化過程，殘留著細(xì)?；驓埌呙永鈳r結(jié)構(gòu)，并有晚期鉀鈉質(zhì)溶體注入，形成條帶狀鉀鈉質(zhì)花崗巖；②晚期塊狀鉀長花崗巖（稱為麻峪花崗巖），同位素年齡為18～19億年［5］（陳江峰1976）。

2 富鐵礦找礦標(biāo)志

2．1 條帶狀貧鐵礦層

本區(qū)富鐵礦體主要產(chǎn)于鞍山群茨溝組，嚴(yán)格受上部鐵礦帶的第四、五、六層貧鐵礦層控制，走向呈NE-SW向。根據(jù)弓長嶺鐵礦二礦區(qū)第二期地質(zhì)勘探報(bào)告［2］，富鐵礦體大小有138個(gè)，其中94個(gè)賦存在第六層貧鐵礦中，21個(gè)在第四層貧鐵礦中，19個(gè)在第五層貧鐵礦中，3個(gè)在第二層貧鐵礦中，第三層貧鐵礦中富鐵礦體僅有1個(gè)。可見，富鐵礦體主要賦存在第六層貧鐵礦中，其次是第四層及第五層。因此，鞍山群茨溝組條帶狀貧鐵礦層是尋找富鐵礦的重要標(biāo)志。

2．2 貧鐵礦層褶皺及斷裂部位

本區(qū)富鐵礦床的空間分布及產(chǎn)出位置嚴(yán)格受區(qū)內(nèi)褶皺 斷裂帶控制，富鐵礦脈主要集中分布在靠近早、晚2期花崗巖體邊緣的鞍山群茨溝組上部鐵礦帶的遭受多期褶皺、斷裂疊加改造的第六層貧鐵礦層內(nèi)。褶皺 斷裂構(gòu)造帶從北西區(qū)經(jīng)中央?yún)^(qū)向東南區(qū)延伸長達(dá)2 000 m，寬30～80 m，其嚴(yán)格控制著富鐵礦脈的展布方向，是一條具有古老深成韌塑性變形構(gòu)造帶、巖漿侵入帶及熱液活動(dòng)蝕變帶，也是礦區(qū)內(nèi)最重要的富鐵礦成礦帶，構(gòu)成了礦區(qū)富鐵礦體集中分布區(qū)，在空間分布上具有明顯的方向性，是礦區(qū)富鐵礦床在成礦空間分布上的一個(gè)突出特點(diǎn)，也是該區(qū)尋找富鐵礦的重要標(biāo)志。

2．3 晚期花崗巖體外接觸帶

通過研究弓長嶺地區(qū)2期花崗巖與富鐵礦時(shí)空分布位置發(fā)現(xiàn)，富鐵礦體及蝕變帶主要與晚期鉀質(zhì)花崗巖體活動(dòng)有關(guān)［6］。花崗巖體的外接觸帶是韌性變形及熱液活動(dòng)的有利場(chǎng)所，也是富鐵礦賦存的重要空間，表現(xiàn)出富鐵礦成礦受鉀質(zhì)花崗巖體制約。弓長嶺富鐵礦的成礦年齡為18億年，而鉀質(zhì)花崗巖的同位素年齡為18～19億年［5］，二者基本上屬同期產(chǎn)物，這種空間和時(shí)間上的緊密關(guān)系是晚期鉀質(zhì)花崗巖與富鐵礦成礦的最為突出的特征。因此，富鐵礦沿著晚期鉀質(zhì)花崗巖體外接觸帶貧鐵礦層分布，可作為尋找富鐵礦的又一重要標(biāo)志。

3 礦區(qū)磁異常帶分布特征

3．1 巖、礦石磁性數(shù)據(jù)

弓長嶺二礦區(qū)巖、礦石磁性數(shù)據(jù)［7］具有幾個(gè)特點(diǎn)：一是礦體與圍巖的磁性差異非常懸殊，磁化率或剩余磁化強(qiáng)度一般相差1 000倍以上，礦體的磁化率和剩余磁化強(qiáng)度很大，而圍巖基本無磁性；二是富鐵礦與貧鐵礦存在磁性差異，經(jīng)測(cè)定，磁鐵富礦κ值最大，部分超過1×4πSI，平均值0．55×4πSI；磁鐵貧礦的κ值低于磁鐵富礦，平均值0．13×4πSI，赤鐵富礦和赤鐵貧礦κ值均小于磁鐵貧礦一個(gè)級(jí)次左右。因此，在弓長嶺二礦區(qū)采用地球物理磁法手段尋找深部磁鐵富礦是可行的，特別是弓長嶺二礦區(qū)東南部的地表為赤鐵貧礦層，向深部過渡為磁鐵富礦，具有充分的磁法找礦前提。

3．2 地表磁異常曲線分布特點(diǎn)

弓長嶺二礦區(qū)地表磁異常曲線呈NW-SE帶狀展布（圖1），磁異常延伸長5 000 m，寬500 m，磁異常強(qiáng)度很大，一般＞10 000 n T，磁異常帶分布與貧鐵礦體產(chǎn)出空間位置吻合。位于西北區(qū)至中央?yún)^(qū)9—20剖面線的磁異常帶，西南側(cè)梯度較陡，北東側(cè)梯度稍緩；位于東南區(qū)20—25剖面線的磁異常帶，北東翼等值線寬緩，范圍較大。

4 地質(zhì)-地球物理找礦模型及勘查驗(yàn)證

通過分析礦區(qū)富鐵礦的成礦地質(zhì)條件及找礦標(biāo)志，確定了磁鐵富礦的賦存空間。根據(jù)貧、富鐵礦的垂直分帶規(guī)律，結(jié)合物探磁異常數(shù)據(jù)，建立深部富鐵礦的綜合找礦模型。

4．1地質(zhì) 地球物理找礦模型

4．1．1 富鐵礦賦存空間及地球物理找礦模型

從弓長嶺二礦區(qū)地質(zhì)及磁法ΔZ等值線平面圖（圖1）、二礦區(qū)25線地質(zhì)及磁法ΔZ正演剖面圖（圖5）可以看出富鐵礦體在三度空間上的分布規(guī)律。①二礦區(qū)富鐵礦主要集中分布在第六層貧鐵礦層內(nèi)；②遭受麻峪鉀長花崗巖的熱接觸影響，形成了大型韌塑性構(gòu)造帶、熱液活動(dòng)帶及各類交代蝕變巖帶；③貧鐵礦層經(jīng)歷了2期褶皺：早期褶皺見于9—20線，貧鐵礦層形成復(fù)雜的同斜緊密褶皺，樞紐近于水平，呈NE-SW向，強(qiáng)烈的熱液活動(dòng)使鐵質(zhì)富集在褶皺轉(zhuǎn)折端，富礦加厚，儲(chǔ)量集中，品位增高，是富鐵礦體最重要的賦存部位；晚期褶皺見于20—25線，早期褶皺被改造成傾豎褶皺，巖層呈反“S”彎曲（圖1），受走向剪切斷裂切割，褶皺兩翼發(fā)生位移，富鐵礦體重復(fù)出現(xiàn)，呈傾豎柱狀。磁異常在9—18線呈高強(qiáng)度的帶狀展布，18—25線磁異常帶呈寬緩形，磁異常帶與貧、富鐵礦帶產(chǎn)出位置吻合。

4．1．2 貧、富鐵礦垂直分帶及地球物理找礦模型

本區(qū)貧、富鐵礦具有明顯的氧化、還原的垂直分帶特征，根據(jù)貧、富鐵礦體氧化程度，由淺至深可大致劃分為氧化帶、半氧化帶及還原帶。不同部位各帶發(fā)育程度并不一致；在西北區(qū)主要保留著還原帶，而氧化帶、半氧化帶已被剝蝕；中央?yún)^(qū)出現(xiàn)還原帶及半氧化帶，缺失氧化帶；東南區(qū)的氧化帶、半氧化帶及還原帶發(fā)育齊全。另外，在東南區(qū)貧、富鐵礦在空間上也具有垂直分帶特征，顯現(xiàn)出“上紅下黑、上貧下富”的特征：近地表上部為赤鐵貧礦，向下過渡為赤（磁）鐵貧礦，伴隨有富鐵礦及蝕變巖出現(xiàn)，深部由磁鐵貧礦逐漸變?yōu)閹缀跞渴谴盆F富礦及蝕變巖。

圖1 弓長嶺二礦區(qū)地質(zhì)及磁法ΔZ等值線平面圖Fig．1 Geological and magneticΔZ contour plan of No．2 mining area of the Gongchangling iron deposit

圖2 弓長嶺二礦區(qū)25線前期控制的貧、富鐵礦磁法ΔZ正演剖面圖Fig．2 The magneticΔZ forward profile of pro-control of the poor and rich iron ore at line 25 in No．2 mining area of the Gongchangling iron deposit

圖3 弓長嶺二礦區(qū)25線推測(cè)－400m標(biāo)高以下貧鐵礦磁法ΔZ正演剖面圖Fig．3 MagneticΔZ forward profile of the poor iron ore speculated below－400 m at line 25 in No．2 mining area of the Gongchangling iron deposit

結(jié)合弓長嶺二礦區(qū)第25線地質(zhì)特征及磁法ΔZ正演數(shù)據(jù)，從深部貧、富礦體產(chǎn)出狀態(tài)編制出多種磁法ΔZ正演剖面圖，從多方面進(jìn)行推斷解釋。圖2為已知原經(jīng)地表及深部工程控制的－400 m標(biāo)高以上的貧、富鐵礦體，根據(jù)實(shí)測(cè)磁異常及正演曲線推測(cè)深部賦存有厚層（磁性）鐵礦；圖3顯示，－400 m標(biāo)高以下為磁鐵貧礦，則推測(cè)深部賦存有2層貧鐵礦層；圖4為根據(jù)實(shí)測(cè)磁異常及正演曲線預(yù)測(cè)在－400 m標(biāo)高下部有2層磁鐵富礦；從圖5可見，上部鐵礦帶中磁化強(qiáng)度以－400 m標(biāo)高為界，上部主要為赤鐵貧礦及磁鐵貧礦（Js＝20～50 A／m），下部則為磁鐵富礦（Js＝100 A／m）。

根據(jù)上述礦區(qū)地質(zhì)情況結(jié)合磁異常特征，預(yù)測(cè)（圈定）弓長嶺二礦區(qū)深部富鐵礦體賦存空間部位：①在弓長嶺二礦區(qū)9—20線之間主要為早期褶皺、韌性斷層改造及花崗質(zhì)巖漿熱液活動(dòng)的部位，礦體內(nèi)的鐵質(zhì)向褶皺轉(zhuǎn)折端遷移富集。表現(xiàn)出磁異常在地表呈窄帶狀與鐵礦帶延展方向吻合；垂直礦帶走向從南西向北東側(cè)磁異常梯度由陡變緩，顯示出貧、富鐵礦體向北東方向傾斜。深部在－100 m標(biāo)高以上磁化強(qiáng)度值為Js＝50 A／m，主要為磁鐵貧礦引起，從－100至－400 m，磁化強(qiáng)度值Js＝100 A／m，為富鐵礦引起；②在弓長嶺二礦區(qū)20—27線為晚期傾豎褶皺構(gòu)造疊加部位，該區(qū)礦體磁場(chǎng)強(qiáng)度較高、寬度較大，預(yù)測(cè)深部從－400至－800 m標(biāo)高賦存有較厚的富鐵礦脈，磁鐵富鐵礦體向深部延伸可達(dá)－1 000 m標(biāo)高以下。

4．2 找礦預(yù)測(cè)及工程驗(yàn)證

根據(jù)弓長嶺二礦區(qū)地質(zhì)特征，結(jié)合磁化強(qiáng)度大小和方向等，預(yù)測(cè)了磁鐵富礦賦存的位置，并實(shí)施鉆探工程進(jìn)行了驗(yàn)證。

9線地質(zhì)及磁法ΔZ正演剖面：在上部鐵礦帶內(nèi)磁化強(qiáng)度以－100 m標(biāo)高為界，上部Js＝50 A／m，主要為磁鐵貧礦引起；下部Js＝100 A／m，為磁鐵富礦引起。根據(jù)鉆孔ZK601驗(yàn)證，在－600 m標(biāo)高見有2層厚1～2 m磁鐵富礦體。

14線地質(zhì)及磁法ΔZ正演剖面：在上部鐵礦帶內(nèi)磁化強(qiáng)度以0 m標(biāo)高為界，上部Js＝50 A／m，主要為磁鐵貧礦引起；下部Js＝80 A／m，為磁鐵富礦引起。根據(jù)ZK604孔驗(yàn)證，在－600 m標(biāo)高處見有厚10 m磁鐵富礦體。

圖4 弓長嶺二礦區(qū)25線推測(cè)－400 m標(biāo)高以下富鐵礦磁法ΔZ正演剖面圖Fig．4 MagneticΔZ forward profile of the rich iron ore speculated below－400 m at line 25 in No．2 mining area of the

18線地質(zhì)及磁法ΔZ正演剖面：在上部鐵礦帶內(nèi)磁化強(qiáng)度以50 m標(biāo)高為界，上部Js＝50 A／m，主要為磁鐵貧礦引起；下部Js＝100 A／m，為磁鐵富礦引起。推斷在標(biāo)高－400 m以下礦體變薄。根據(jù)鉆孔ZK605驗(yàn)證，在標(biāo)高－650 m處見有厚4 m的薄層磁鐵富礦體。

22線地質(zhì)及磁法ΔZ正演剖面：在上部礦帶內(nèi)磁化強(qiáng)度以－100 m標(biāo)高為界，上部Js＝50 A／m，主要為磁鐵貧礦引起；下部Js＝100 A／m，為磁鐵富礦引起。向下延深較大，富礦體變寬，且較穩(wěn)定。根據(jù)ZK608孔驗(yàn)證，在－150 m標(biāo)高處見到厚約25 m的磁鐵富礦體。

25線地質(zhì)及磁法ΔZ正演剖面：在上部鐵礦帶內(nèi)磁化強(qiáng)度以－400 m標(biāo)高為界，上部Js＝50 A／m，主要為磁鐵貧礦引起；下部Js＝100 A／m，為磁鐵富礦引起。推斷磁鐵富礦體在－500 m以下變厚，向下延深較大，且較穩(wěn)定。根據(jù)ZK610鉆孔證實(shí)，在－800 m見有4層磁鐵富礦，其中2層較厚，分別為25 m和38 m；2層較薄，厚度為10～12 m。

圖5 弓長嶺鐵礦床二礦區(qū)25線地質(zhì)及磁法ΔZ正演剖面圖Fig．5 Geological and magneticΔZ forward profile of the 25 line in No．2 mining area of the Gongchangling iron deposit

5 結(jié)語

通過總結(jié)弓長嶺二礦區(qū)富鐵礦床成礦地質(zhì)條件和控礦因素，正確解釋磁異常，建立了地質(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，擴(kuò)大了深部磁鐵富礦資源儲(chǔ)量。這一找礦成果是近年來鞍本地區(qū)尋找深部磁鐵富礦床的成功范例，可為今后尋找隱伏磁鐵富礦提供經(jīng)驗(yàn)。

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Geological geophysical prospecting model of deep rich iron ore for No．2 mining area of the Gongchangling iron deposit，Liaoning，China

YU Shixiang1，ZHAO Hongzhen1，LI Houmin2，YAO Liangde1，HONG Xuekuan1，YANG Zhiliao1
（1．Institute of Metallurgical Geology and Exploration of Liaoning Bureau of Metallurgical Geology and Exploration，Anshan 114038，Liaoning，China；2．Institute of Meneral Resources Chinese Academy of Geological Sciences，Bejing 100037，China）

Gongchangling Iron Deposit in Liaoyang province is the most famous Anshan-type rich iron deposit in the northeast China and a successful geological-geophysical combination-based example of deep rich iron ore prospecting in recent years．Deep rich iron ore-control factors and geological conditions at No．2 mining area of Gongchangling Iron Deposit are summarized and the magnetic anomly characteristics interpreted and geological-geophysical model for deep rich iron ore prospecting set up and the model-predicted location of deep rich iron ore checked by the ore prospecting drill holes．

Gongchangling Rich Iron Deposit；Mineralization geological condition；Geology-geophysical Model；Liaoning Province

P612；P618．31

： A

10．6053／j．issn．1001-1412．2014．01．014

2013-05-21； 責(zé)任編輯： 趙慶

于仕祥（1965 ），男，高級(jí)工程師，1989年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（北京），從事金屬礦產(chǎn)地質(zhì)勘查研究與技術(shù)管理工作。通信地址：遼寧省鞍山市鞍千路，遼寧省地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查研究院；郵政編碼：114038．