謝朝永 劉蘭菊

1 河南省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001

2 河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州 450001

3 新密市供水節(jié)水技術(shù)服務(wù)中心，河南 新密 452370

溫都爾廟群鐵礦為蒙中地區(qū)富鐵礦基地[1]。含礦層位東西橫向延伸約400km，空間展布上分南帶和北帶，二者相距約60km，橫向出露不連續(xù)，兩帶之間被新生界所覆蓋。

溫都爾廟群發(fā)育在華北板塊北緣，處于華北與西伯利亞兩大板塊接合區(qū)域，斷裂及褶皺構(gòu)造及其復(fù)雜。由于處于特殊的大地構(gòu)造位置，溫都爾廟群一直是業(yè)界研究熱點(diǎn)，上世紀(jì)中葉始，研究成果不斷推陳出新。但是，由于中、新生界覆蓋嚴(yán)重，露頭出露有限，以往研究大多為點(diǎn)上成果，對于南北鐵礦帶之間的聯(lián)系缺乏調(diào)查研究，二者是否為同一層位疑問頗多，形成南帶和北帶分立的動(dòng)力背景不明，是推覆還是褶皺至今沒有定論。

2019 年自治區(qū)開展鐵礦資源大整合，對溫都爾廟群兩條鐵礦帶展開了調(diào)查。在考察過程中，本人利用構(gòu)造解析方法，對含鐵層位及鐵礦體構(gòu)造形態(tài)進(jìn)行了恢復(fù)，追蹤及恢復(fù)溫都爾廟群變質(zhì)巖系鐵礦層構(gòu)造形態(tài)，對指導(dǎo)礦產(chǎn)預(yù)測、礦床勘探和礦床開采都具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 地質(zhì)背景

溫都爾廟群總體呈北東向斷續(xù)展布于內(nèi)蒙古蘇尼特右旗及蘇尼特左旗地區(qū)，分布于芒和特-二道井-紅格爾一線的溫都爾廟群謂之北帶，分布于溫都爾廟-哈日哈達(dá)一線的溫都爾廟群謂之南帶。溫都爾廟群大面積被中-新生界覆蓋，并受晚古生代-中生代巖漿強(qiáng)烈侵蝕（圖1）。

圖1 溫都爾廟群分布圖[2-3] Fig.1 Distribution map of Wenduermiao Group

鐵礦層賦存于溫都爾廟群淺變質(zhì)巖系中，屬于沉積變質(zhì)型鐵礦，原始鐵礦層為被動(dòng)大陸邊緣裂谷噴發(fā)-沉積產(chǎn)物，成礦時(shí)代為元古代[4]。溫都爾廟群鐵礦層遭受了多期褶皺和變質(zhì)作用，但大量原始沉積構(gòu)造、火山噴出構(gòu)造及部分原巖結(jié)構(gòu)仍有保留。其下部為含鐵石英巖、變質(zhì)基性火山巖與絹云石英片巖，上部為各類絹云石英片巖、石英巖，局部夾碳酸鹽。火山巖與陸源碎屑交互沉積，并與含鐵石英巖一起形成同步褶皺，三者屬于同一個(gè)噴發(fā)-沉積時(shí)期的產(chǎn)物。

其中變石英砂巖成熟度很高，石英片巖中含較多云母及綠泥石，石英巖結(jié)構(gòu)致密均勻，鈣質(zhì)成分或形成大理巖或呈膠結(jié)物存在于石英片巖和石英巖中，水平層理普遍發(fā)育。反映當(dāng)時(shí)沉積環(huán)境為封閉盆地，水深不大，物源補(bǔ)償欠佳，水動(dòng)力也較弱，泥質(zhì)含量很高，火山活動(dòng)也很活躍[5]。

基性火山巖保留部分原巖結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，有些巖石受擠壓形成綠泥片巖，化學(xué)分析表明屬于拉斑系列板內(nèi)玄武巖范疇，為火山巖型被動(dòng)陸緣，總體屬于穩(wěn)定大陸沉積面貌[6]。與區(qū)域上陸內(nèi)裂谷和陸緣裂谷渣爾泰群、白云鄂博群共同組成綿延2000 多千米的華北板塊北緣被動(dòng)陸緣體系。

前人獲得的溫都爾廟群年齡數(shù)據(jù)，大致集中于兩個(gè)階段，成巖年齡大致為1511～807Ma[7-10]；結(jié)合侵入其中的石英閃長巖U-Pb 665Ma 年齡，推斷峰期變質(zhì)年齡介于624～665Ma[11,5]，此時(shí)華北板塊北緣由火山巖型被動(dòng)陸緣轉(zhuǎn)為早古生代活動(dòng)陸緣演化，硬柱石和藍(lán)閃石高壓相系的出現(xiàn)即是該事件的標(biāo)志[12-13]，峰期特征變質(zhì)礦物組合為Chl（綠泥石）+Ep（綠簾石）+Ab(鈉長石)+Zo（黝簾石）+Act(陽起石)+Q（石英）+Cc（方解石），變質(zhì)程度達(dá)綠片巖相。

2 礦床特征

溫都爾廟群內(nèi)普遍發(fā)育3～8 層鐵礦，礦體賦存于赤（磁）鐵石英巖夾石英巖、絹云母片巖、綠泥片巖、千枚巖和千枚狀板巖等巖石中。厚度數(shù)十厘米至數(shù)米不等，鐵礦層多為層狀、似層狀，少量為薄層狀、透鏡狀、囊狀。南帶北帶的鐵礦床具有很好對比性，總體特征大同小異，下面以小敖包鐵礦為典型礦床敘述如下。

2.1 礦體特征

小敖包鐵礦位于蘇尼特右旗朱日和鎮(zhèn)西北約5km 處，共有3 條具工業(yè)價(jià)值的礦體，呈層狀、似層狀和透鏡狀平行展布，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，層控特征明顯，礦體形態(tài)受褶皺嚴(yán)格控制，形成南、北兩翼不對稱倒轉(zhuǎn)背斜形態(tài)，在平面上呈不對稱“W”形，在剖面呈“N”和“M”形。礦體北翼走向135°，南西傾，一般傾角35°～60°，礦體轉(zhuǎn)彎部位走向漸變?yōu)?65°，傾角漸變?yōu)?3°，礦體向北東傾，礦體南翼走向105°，南西傾，傾角45°，礦體轉(zhuǎn)彎部位走向漸變?yōu)?8°，傾角漸變?yōu)?3°，礦體向北東傾。在褶皺轉(zhuǎn)彎部位礦體產(chǎn)狀變陡，厚度加大。

礦體的平均厚度1.42～7.22m。礦體控制長度130～1382m，控制最大斜深175.51m。

2.2 礦石特征

TFe 品位24.21%～51.56%，多在30.00%～48.40%之間，平均品位36.41%。金屬礦物主要有赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦及黃銅礦。含有S、P 有害組分。自然類型為條紋－條帶狀絹云母石英片巖型磁鐵礦—假象赤鐵礦混合型礦石。工業(yè)類型屬需選鐵礦石，mFe/TFe 為37.32%，屬弱磁性鐵礦石。

2.3 變形期次與控礦

溫都爾廟群褶皺可分為3 期，最晚的一期褶皺，軸面平直陡立，形態(tài)寬緩，走向340°～360°；第二期褶皺軸面總體南傾，為連續(xù)的弧形彎曲形態(tài)，走向上在北西、北北西-近東西、北東、北北東之間波動(dòng)，明顯受到了第三期褶皺疊加影響；最早的一期褶皺軸面產(chǎn)狀多變，并遭受了第二期褶皺疊加改造。以世代順序敘述各期褶皺如下：

（1）第一期褶皺

僅為露頭尺度，形態(tài)緊密，轉(zhuǎn)折端尖銳，S1徹底置換S0，原始層理與第一期褶皺翼部產(chǎn)狀被強(qiáng)制協(xié)調(diào)一致，兩翼基本平行展布。局部可見20°～30°的翼夾角，屬于緊閉同斜褶皺，轉(zhuǎn)折端部位往往形成不規(guī)則“A”型加厚，硅質(zhì)和鐵質(zhì)發(fā)生了翼部向軸部遷移現(xiàn)象，形成一些比翼部巖層厚得多的巖柱、礦柱、石英棒等構(gòu)造，展現(xiàn)出強(qiáng)烈擠壓特點(diǎn)。

該期褶皺表現(xiàn)出明顯塑性流動(dòng)，普遍發(fā)育礦物定向、巖層變薄、拉斷、布丁化、透鏡化等現(xiàn)象，重熔析出的細(xì)密淺色長英質(zhì)條帶也隨同褶曲，反映出強(qiáng)烈逆掩應(yīng)力機(jī)制背景，應(yīng)力總體指示來自南北地體擠壓。

其中，S0 為原始沉積形成的不同成分層分界面，S1 是由絹云母、綠泥石等片狀礦物以及基性巖中被壓扁的氣孔或氣孔充填物形成的面狀定向構(gòu)造。

（2）第二期褶皺

使第一期已經(jīng)發(fā)生褶皺的巖（礦）層再次褶皺，以第一期褶皺形成的面理S1 為參考界面進(jìn)行識別，形成占絕對優(yōu)勢新生S2 面理。第二期褶皺為不對稱同斜褶皺，兩翼產(chǎn)狀南傾，夾角不一，翼部尚有波高數(shù)十厘米至數(shù)米的小型從屬拖拽褶皺，小褶皺軸部往往發(fā)育淺色硅質(zhì)聚集生長形成的鉛筆構(gòu)造，反映逆掩機(jī)制應(yīng)力背景，指示應(yīng)力來自南北地體擠壓縮減。

第二期褶皺嚴(yán)格控制礦體形態(tài)，局部將礦體改造成囊狀、柱狀、鉤狀厚大富礦體。

（3）第三期褶皺

表現(xiàn)在宏觀上的寬緩波動(dòng)，以第二期褶皺軸面（S2）為參考面，表現(xiàn)水平方向上東西方向褶皺縮減，兩翼夾角為40°～150°，軸面產(chǎn)狀一般陡立，走向340°～360°，波幅最大可達(dá)十幾千米。第三期褶皺發(fā)育一組密集的滑劈理（S3），相伴產(chǎn)生第三期線理（L3）。第三期褶皺以后地殼基本穩(wěn)定，構(gòu)造輪廓沒有明顯改變。

3 構(gòu)造解析與恢復(fù)

第一期褶皺屬于露頭尺度，已無從恢復(fù)，第三期屬于濱太平洋構(gòu)造域，影響相對較弱，第二期規(guī)模達(dá)填圖尺度，軸面劈理極為發(fā)育，從屬拖拽小褶皺也較多，易于追蹤，本文構(gòu)造恢復(fù)建立在第二期褶皺基礎(chǔ)之上。

3.1 北帶構(gòu)造解析

溫都爾廟群含鐵變質(zhì)巖系北帶又分為東西兩部分[6]，東部為蘇尼特左旗的紅格爾、哈拉干、二道井和芒和特等地，西部為烏拉特中旗以北中蒙邊境地區(qū)，新生界大面積覆蓋，雖出露不連續(xù)，仍顯示出構(gòu)造一致性特點(diǎn)。

在北帶的東部二道井、紅格爾、哈拉干均表現(xiàn)出明顯的2 期變形（一期二期）。各地總體片理產(chǎn)狀為南西傾，傾角大小不等（表1），包絡(luò)面傾角56°～65°，軸面劈理產(chǎn)狀為南西傾，總體傾角49°～55°，軸面劈理普遍小于片理（包絡(luò)面），顯示為倒轉(zhuǎn)層序。從屬褶曲表現(xiàn)為露頭尺度，形態(tài)為“Z”形，產(chǎn)狀不一，總體拖拽痕跡指示背斜轉(zhuǎn)折端更靠北部。

表1 北帶片理包絡(luò)面分組統(tǒng)計(jì)一覽表 Table 1 Statistical List of schistositis and enveloping surfaces grouping in the north belt

3.2 南帶構(gòu)造解析

溫都爾廟群含鐵變質(zhì)巖系南帶位于蘇尼特右旗溫都爾廟、圖林凱、哈爾哈達(dá)等地，其新生界大面積覆蓋，出露零星，明顯表現(xiàn)出2 期變形（一期二期）。片理產(chǎn)狀總體為南西傾向（表2），傾角普遍小于北帶，其包絡(luò)面傾角一般36°～45°；軸面劈理產(chǎn)狀為南西傾，一般49°～55°，而且軸面劈理普遍大于片理（包絡(luò)面），顯示為正常層序。露頭尺度的從屬褶曲形態(tài)為“S”形，產(chǎn)狀不一，總體拖拽痕跡指示背斜轉(zhuǎn)折端在北部。

表2 南帶片理包絡(luò)面分組統(tǒng)計(jì)一覽表 Table 2 Statistical List of schistositis and enveloping surfaces grouping in the south belt

3.3 構(gòu)造形態(tài)恢復(fù)

南帶和北帶普遍密集發(fā)育大致平行軸面的滑劈理，產(chǎn)狀接近，屬于調(diào)查區(qū)最大剪切應(yīng)力面，其與片理包絡(luò)面之間以大小不一的夾角相交，總體形態(tài)恢復(fù)為一產(chǎn)狀向南緩傾同斜歪斜褶皺（圖2），褶皺轉(zhuǎn)折端位于北帶北側(cè)附近，北帶為背斜北翼，表現(xiàn)為倒轉(zhuǎn)層序，南帶為背斜南翼，表現(xiàn)為正常層序，核部已遭受剝蝕完全缺失。

圖2 溫都爾廟群構(gòu)造形態(tài)恢復(fù) Fig.2 Restoration of the structure of the Wenduermiao group

翼部發(fā)育較多的從屬小褶皺，受力拖拽痕跡明顯，其軸面與片理形成大小不等夾角斜交，指示北帶應(yīng)力為右行運(yùn)移，南翼應(yīng)力為左行運(yùn)移，調(diào)查區(qū)總體應(yīng)力源自南北擠壓，自南向北逆掩推覆形成軸面南傾的斜歪型地背斜。

4 結(jié)論

通過構(gòu)造解析方法，還原了褶皺控礦過程，認(rèn)識到褶皺作用造成了鐵礦在宏觀上呈雙帶重復(fù)出現(xiàn)的控礦規(guī)律，從構(gòu)造學(xué)角度識別出溫都爾廟群含鐵變質(zhì)巖系南北兩個(gè)鐵礦帶實(shí)為同一層位，分屬于同斜地背斜的南北兩翼，為同層褶皺現(xiàn)象。根據(jù)收集的信息解析詮釋了二者之間的空間聯(lián)系。由于其核部已經(jīng)抬升剝蝕殆盡，從而形成了南帶北帶并存的現(xiàn)狀。本次對溫都爾廟群南北鐵礦帶之間空間關(guān)系的研究盡管是輪廓性的，卻也初見條理，有待今后工作中進(jìn)一步收集資料補(bǔ)充完善。

致 謝 在成文過程中，內(nèi)蒙古天寶力礦業(yè)公司給予了大力支持，審稿專家為本文提出了有益建議和改進(jìn)，在此一并致謝。