鞍本地区南缘活龙寨铁矿地质特征与地质演化模型构建

引言

“鞍山式”铁矿是前寒武纪硅铁建造（BIFs）中的沉积变质岩型铁矿，储量大、分布广，为全球钢铁产业主要铁矿石来源，在我国探明储量占全国铁矿总量的 50% 以上，其中鞍山-本溪地区占全国同类型资源量的 40% 。

20 世纪 50-60 年代，研究集中于矿床类型及富矿成因；70-80 年代扩展至矿区构造、地球物理化学特征、成岩成矿年龄及含铁岩系原始地层恢复；90 年代后转向矿体深部特征、成矿模型、三维建模及岩石流变学等领域。

活龙寨铁矿位于鞍本矿集区鞍山矿集区南缘，前人曾推测其为大型矿床但缺乏详述。作者经多年勘查，将其资源量从近 4000 万吨提升至近 2 亿吨，确认为大型矿床，亦是大峪沟岩组首个大型铁矿床。本文从地质特征入手，结合区域成矿背景构建地质演化模型。

1 区域成矿背景

活龙寨铁矿地处鞍本矿集区鞍山矿集区南缘，北部有东鞍山-西鞍山、大孤山等大型-特大型铁矿床。构造上位于鞍山太古宙古陆核内部，北接绥中-北镇隆起（新太古代陆缘岩浆弧），分界为北北东向郯庐断裂北延部分——二界沟活动断裂带和浑河活动断裂带；北缘与辽吉古元古代断裂谷相交，接触带被北东向寒岭-偏岭断裂、北东向马蹄形辽阳断裂及近东西向太子河盆地南缘断裂分割。

地层包括太古界鞍山群大峪沟岩组（Ar3d）、樱桃园岩组（Ar3y），下元古界辽河群浪子山岩组（Pt1l）、里尔峪岩组（Pt1lr），青白口系钓鱼台组（Pt31d）、南芬组（Pt31n）、桥头组（Pt32q），及少量震旦系康家组。岩浆岩按时代分为太古代和中生代花岗侵入岩，太古代花岗侵入岩分布最广。

2 矿床地质特征

2.1 地层

出露地层以太古界鞍山群大峪沟岩组（Ar3d）为主，岩石组合为绿泥石英片岩、斜长角闪岩、变粒岩、磁铁石英岩（磁铁贫矿）及少量石英岩。

绿泥石英片岩呈灰绿色，片状粒状变晶结构，片状构造，含绿泥石（ 20% ）、石英 65% ）、斜长石 （15%） ），分布于矿区南北两侧；斜长角闪岩为灰绿色-灰黑色，半自形粒状结构，块状构造，由角闪石（ 55% ）、黑云母（ 8% ）、斜长石（ 35% ）及不透明矿物（ 3% ）组成，原岩为基性火山岩-玄武岩，分布于矿床中部；变粒岩呈黑色-浅灰白色，中细粒变晶结构，块状构造，含黑云母（ 5% ）、角闪石 （5%）% ）、普通辉石（ 15% ）、石英 （15%） ）、斜长石（ 60% ），可细分黑云透闪斜长变粒岩等，分布于矿区西侧；磁铁石英岩（磁铁贫矿）为含矿体层，层状或透镜状，灰色-灰黑色，粒状变晶结构，条带状-块状构造，含角闪石 （8% ）、辉石 25% ）、石英（ 8% ）、磁铁矿（ 59% ），及少量半假象赤铁矿和赤铁矿；石英岩为乳白色，粒状变晶结构，块状构造，含石英 99% ）及少量不透明矿物（1% ），分布于矿区南侧，被第四系覆盖，厚 3-15m ，底部与花岗岩接触，顶部与绿泥石英片岩呈断层接触。

2.2 构造

矿床主构造受寒岭-偏岭断裂南部和辽阳断裂影响，南西部 F10 断层为主要断裂，另有北北东向 F16 和北西向 F1 次级断裂，共同控制矿体呈近东西走向，西部略南弯、东部略北弯，呈平躺反“S”型。

F10 断层为压扭性逆断层，走向近东西，倾向北，倾角约 60^∘ ，断面上有擦痕和阶步，向西延伸入花岗岩并造成强烈破坏，控制主矿体东西延伸及向南展布；F16 为左旋压扭性断层，倾向北北东，倾角约 60^∘ °，错断岩体和矿体，切穿 F10 断层，形成时间晚于周围地质体，南侧断裂带内有断层泥，两侧多剪节理，部分呈“X”型组合；F1 为顺层挤压逆断层，分布于矿床东侧，倾向北西，倾角约 65^∘ ，是花岗岩、绿泥石英片岩与太古界花岗岩的分界，控制矿体向东延伸。

2.3 岩浆岩

花岗岩按侵入时代分为太古代和中生代两期。太古代黑云母花岗岩（ $＼texttt { ＼forall } 1 2$ ）为深成岩，呈岩基状大面积分布，捕虏太古界大峪沟岩组地层，片麻理发育且与区域地层 Sl 片理一致，岩石呈浅肉红色-灰白色，细粒、不等粒结构，片麻状、条带状构造，主要矿物为长石（钾长石、奥长石）、石英、黑云母（ 10% ，片状定向排列），副矿物为磷灰石、磁铁矿，石英具拉长特征。

中生代花岗岩（γ5）为黑云钾长花岗岩类，显肉红色，主要矿物为条纹长石、石英，次为斜长石、黑云母，副矿物有锆石、磷灰石等，呈岩株产出，与太古宇鞍山群变质岩系呈侵入接触。区内另有少量灰黑色闪长岩脉，侵入于花岗岩及各类变质岩中，规模小且产状不一。

2.4 矿体地质特征

全区含 4 个矿带及少量依附主矿带的小矿体，整体东西向延伸约 3km，西部略南弯、东部略北弯呈平躺反“S”型，南北宽约 2km，倾向北，倾角 45- 70^∘ ，沿倾向延伸约 1200m， 。

矿体呈似层状赋存于大峪沟岩组，该地层形成时代早于齐大山等特大型铁矿的富矿层位樱桃园岩组，属硅铁质岩石沉积早期岩层，岩石组合由外向内为绿泥石英片岩+变粒岩+斜长角闪岩+磁铁石英岩。斜长角闪岩与矿体关系密切，弱磁时多指示周边有矿体（矿化体）。

赋矿岩石为条带状磁铁石英岩，条带清晰，以灰黑色为主，偶见黑绿色，品位 20-45% ，无伴生矿物，围岩主要为斜长角闪岩，局部与绿泥石英片岩和花岗岩呈不整合接触。矿体产出稳定，局部受揉皱、断层影响。

依据 1Fe 矿带数据，矿体真厚度有多个高值区，300-630m 处具代表性，集中于-200 至-400m 标高，呈近东西向和近垂直向高值走向；高品位集中区位于 530-830m 区间，分布标高-400 至-200m 左右，东西两侧亦有零星分布但不成规模，总体品位集中区由西向东赋存标高逐渐升高。

2.5 地磁异常特征

磁法测量以 ±1000nT 为异常下限，圈定①- ⑥ 号 6 个近东西向磁异常区，磁场值多在-2000-10000nT，最大值超 20000nT，最小值-8516nT，其中⑥为负异常。

① 号为正异常，由 3 个小型异常组成，扁豆状东西延伸，长约 340m ，宽约 178m ，面积约 0.05km²，极高值 25000nT，对应 1Fe 矿带； ② 号为正异常，扁豆状东西延伸，长约 187m ，宽约 117m，面积约 0.04km² ，极高值 11165nT，对应 2Fe 矿带； ③ 号为正异常，含两个小型异常，扁豆状东西延伸，长约 242m，宽约 160m，面积约 0.09km² ，极高值 2000lnT ，对应 3Fe 带； ④ 号为正异常，扁豆状东西延伸，长约 508m，宽约 163m ，面积约 0.08km² ，极高值 18794nT ，对应 4Fe 矿带； ⑤ 号为正异常，扁豆状东西延伸，长约 639m，宽约 90m，面积约 0.11km² ，极高值 20100nT，对应 1Fe 矿带； ⑥ 号为负异常，形态复杂，分布于矿区北东侧，长约 210m，宽约 180m，面积约 0.06km² ，极高值-3000nT，由零散小矿体和居民建筑物引起。

2.6 地球化学特征

采集 14 件化学全分析样品（12 件矿体、2 件矿化体），显示铁矿石主要成分为 Fe_zO₃ 和 SiO_z ，二者之和 67.0485.16% ，平均 73.78% ，呈此消彼长趋势；FeO 平均含量 17.27% ，表明存在赤铁贫 ①² ；其他成分含量低。

该区铁矿石 Fe₂O₃ 、 SiO_z 、FeO 含量高，MgO、CaO、 TiO_z 、 Al₂O₃ 含量低，Al/（ _Al+Fe+Mn ）比值极低，与岩浆成因内生铁矿和陆缘沉积铁矿有本质区别，推测为热水成因，与任立国等提出的太古宙条带状硅铁建造与现代海底扩张带（或洋中脊）火山喷气或热水成因矿床特征一致。

2.7 富铁矿体问题讨论

国际认为富矿体形成与表生风化淋滤有关；国内认为“鞍山式”铁矿富矿与深成流体相关，主要为混合岩化热液交代及重结晶，少量为火山矿浆变质、海底喷流富 ∣⇑^∗ -变质等。

活龙寨铁矿富矿体早期被提及，作者经多年工作，在全区约 7000 件样品中，品位 >45% 的占 1% ，>50% 的不足 0.5% ，最高 58.61% ，此类样品多分布于中生代酸性岩浆侵入的小型断裂面附近，与刘陆山等“中生代花岗岩可能参与部分矿区富铁矿形成”观点一致。矿石呈钢灰偏黑色，含少量细脉石英条纹且不规则穿插矿体，推断富铁矿与热液交代及重结晶有关，区内有成富矿体潜力，但规模有限。

3 地质演化模型构建

鞍本地区太古代含铁岩系形成前经历漫长复杂地质演化，含铁岩系不整合于早期陆壳基底之上。古-中太古代，硅铝质古陆核形成，大陆地壳进入分异增生阶段，海底火山活动强烈，堆积巨厚基性、中酸性火山岩夹硅铁质岩和泥质沉积岩，奠定活龙寨铁矿雏形。

新太古代中晚期，古陆核发生活化重熔，中酸性岩浆大规模上侵，火山喷发堆积物质破碎，含铁建造岩系以大小不等包体状和孤岛状赋存于花岗质岩石中。此时活龙寨铁矿床中酸性花岗质岩大面积侵入并溢出地表，搅动早期捕虏地块使之反转、变形，在高温和动力作用下形成角闪岩、变粒岩、片岩（片麻岩）及少量石英岩为主的变质岩系。

新太古代末期，受鞍山运动影响，矿床中酸性花岗质岩持续溢出， 区北侧浅部向南与南侧深部向北的力持续作用，变质区域扩大、程度加强，形成以东西走向为主、北北东和北西向断层为辅的构造格局，矿床主格架基本形成。

随后进入漫长下降及再沉积阶段，燕山期受构造运动影响，局部花岗岩再次侵入，以高钾钾长石花岗岩为主，对矿床起轻微破坏作用。

4 总结

活龙寨铁矿位于鞍本矿集区鞍山矿集区南缘，为典型“鞍山式”铁矿床，地层沉积于古-中太古代，后期中酸性花岗质岩大面积侵入，搅动早期捕虏地块使之反转、变形，至新太古代末期形成现有格架。

矿体赋存于太古界鞍山群大峪沟岩组，受寒岭-偏岭断裂和辽阳断裂影响，呈近东西向延伸，北倾，倾角 45-70^∘ ，岩石组合由外向内为绿泥石英片岩+变粒岩+斜长角闪岩+磁铁石英岩，斜长角闪岩与矿体关系密切。地磁异常以正异常为主，与矿体分布一致；化学特征上，主要成分为 Fe₂O₃ 和 SiO_z ，呈此消彼长趋势。区内有成富矿体潜力，但规模较小。

参考文献

[1]辽宁省地质勘查院。辽宁省区域地质志[R].北京：地质出版社，2017.

[2]任立国，王希军，徐丽丽，等。地区太古宙条带状硅铁建造地球化学特征及成因[J].地质与资源，2014，23（01）：62-67.

[3]施继锡，李本超。根据鞍本地区包裹体研究试论弓长岭磁铁富矿的成因[J].地球化学，1980（1）：43-53.

[4]刘陆山，付海涛，刘忠元，等。鞍山-本溪地区富铁矿分布规律及成因探讨[J].地质与资源，2015，24（04）：341-346.