首鋼遷安鐵礦區紅羊裴柳地段控礦構造模式探討

湯紹合，鄭廣利，楊國良

（首鋼地質勘查院，北京100144）

首鋼遷安鐵礦區是冀東地區重要的沉積變質鐵礦石產地，同時也是首鋼的重要的原材料基地。經過50多年的勘探與開發。遷安鐵礦區內已勘探發現有30個礦床，累計探明B＋C＋D級表內外鐵礦儲量25.05億t；重要采礦點有大石河、杏山、大楊莊、二馬、裴莊、柳河峪、羊崖山、孟家溝、水廠等9個露采區。經過45年的開采，許多采區已相繼閉坑，目前只有水廠和孟家溝尚能維持幾年。2004年經地調局危機礦山辦公室立項進行的二馬鐵礦地質勘查項目取得重大成果，在其深部探求333資源量1.12億t，并對深部控礦模式有了一定的認識，同時白馬山鐵礦床深部也有重大發現。

1 東礦帶地質構造概況

東礦帶位于首鋼遷安鐵礦區北區東部，東北自宮店子經白馬山、柳河峪、前裴莊、羊崖山、紅石崖、大楊莊、二郎廟—菜園以南為止。南北長約10km，東西寬約2km。總體走向NE40°～50°，傾向NW，西側以柳河峪韌性斷裂帶與西礦帶分隔。該地段總體為一緊密復向斜（圖1）。

圖1 東礦帶地質構造簡圖

礦帶出露的地層為遷西群三屯營組二段的變質巖系，地層普遍遭受了早期麻粒巖相和晚期角閃巖相的兩次變質作用，伴隨兩次混合巖化作用和多期褶皺構造疊加作用。

在首鋼遷安鐵礦區劃分的四個巖性組合段中，東礦帶包括了Ars1—Ars3的層位。

東礦帶總體控礦構造模式為宮店子—二馬復向斜，在這一復向斜中尚有諸多次級向斜，其中有宮店子、白馬山、愛玉山、柳河峪—紅石崖、羊崖山等。柳河峪—紅石崖向斜形態由于柳河峪斷裂的切割破壞，表現的不完整。

東礦帶斷裂構造比較發育，主要有北東向、東西向和北西向，斷裂大都經早期韌性和晚期脆性兩個變形過程，對鐵礦體都起著破壞作用。東西向的蔡家溝斷裂（F4－6）成為前裴莊鐵礦床和柳河峪—紅石崖鐵礦床與羊崖山鐵礦床的天然分界線。宮店子與白馬山之間，白馬山與柳河峪鐵礦床之間的北西向斷裂，均為相鄰兩礦床的天然分界。

由于這些斷裂的破壞，使東礦帶各礦體在對應上造成了一定難度。

2 紅羊裴柳控礦構造特征

紅羊裴柳是位于首鋼遷安鐵礦區東礦帶中部的紅石崖鐵礦床、羊崖山鐵礦床、裴莊鐵礦床和柳河峪鐵礦床的總稱。在其北部有白馬山鐵礦床和沙河山鐵礦床；南部有二馬鐵礦床、黑山鐵礦床和大楊莊鐵礦床。

2.1 地層

本地段出露的地層有遷西群三屯營組二段的第二巖性段（Ars2）、第三巖性段（Ars3）變質巖系，地層普遍遭受了早期麻粒巖相和晚期角閃巖相的兩次變質作用。

Ars2主要由黑云變粒巖及磁鐵石英巖組成。自下而上分為 Ars2－1、Ars2－2兩個亞層。

Ars3為本地段主要出露的變質巖，主要為含輝石的片麻巖、變粒巖類，夾數層磁鐵石英巖組成。自下而上分為 Ars3－1、Ars3－2、Ars3－3三個亞層。

2.2 控礦褶皺

紅羊裴柳控礦褶皺主體為向斜構造（統稱柳河峪向斜）（圖2），長達4000m，其軸面走向 NE50°～60°，傾向NW，傾角一般為60°～80°，軸面產狀在走向和傾向上略有變化，該向斜北東端仰起，樞紐向SW傾伏，傾角5°左右。且由北向南，從鐵礦體表現看，向斜變得更加緊密。

柳河峪主礦體為向斜正常翼，在深部向北西轉折。向斜核部在十八畝臺，其核心部分出露地層為Ars3－3層上部層位，巖性為黑云變粒巖、黑云淺粒巖，中部為十八畝臺礦體，礦體兩側為Ars3－3下部層位，巖性為紫蘇黑云變粒巖、黑云變粒巖等，兩翼對稱出現。向斜的兩翼由內向外為 Ars3－2、Ars3－1。由于柳河峪斷裂的破壞，使該向斜西翼地層變薄或缺失。

紅羊裴柳地段太古界結晶變質巖系，經歷了多期褶皺作用。因此，在上述向斜中發育著次一級褶皺：如十八畝臺向斜、裴柳背斜、前裴莊緊密倒轉向斜、羊崖山向斜。由于斷裂構造的作用，背斜形態表現不明顯。

圖2 紅羊裴柳控礦褶皺構造示意圖

2.3 斷裂構造

本地段斷裂構造較發育，總的特征：斷裂帶較寬，具多期活動的特點。按其方位可分為NE向、NNE向、EW向、NW向和NNW向五組。據其切割關系推斷：NE和NNE向斷裂生成最早，基本上是伴隨主期褶皺所生成。NW和NNW向斷裂稍晚，EW向斷裂形成時期最晚，對早期斷裂褶皺破壞和控制作用明顯。

2.3.1 NE向斷裂

F1－1（柳河峪斷裂）：是該組斷裂中規模最大的。它是由數條近平行的斷裂組成的斷裂帶，分布于柳河峪鐵礦床的西側，長大于4000m，寬150～200m，總體走向 NE55°～65°，傾向 NW 傾角80°～85°，斷層性質屬平移逆斷層，據推測，最大逆掩短距大于500m。斷裂內發育糜棱巖、壓碎狀混合花崗巖、斷層角礫巖、擠壓片理化及構造透鏡體。該斷裂早期經歷韌性變形，后期又經歷脆性變形，而脆性變形又以壓性為主。該斷裂和東西向斷裂呈斜接復合關系，而且被東西向和北東向斷裂所切割，估計形成較早。該斷裂對柳河峪—紅石崖鐵礦床影響較大，它破壞了柳河峪倒轉向斜的完整性，使得柳河峪西翼礦體變得支離破碎。柳河峪、紅石崖西側礦體群之所以零亂，其原因正是由于該斷裂所致。

2.3.2 EW向斷裂

F4－6（蔡家溝斷裂）：分布于紅羊裴柳地段的南部，是柳河峪—紅石崖和前裴莊鐵礦床與羊崖山鐵礦床的分界。區內出露長度約2000m，寬40～95m，走向80°～100°，傾向近南，傾角79°～88°，該斷層為左移逆斷層，水平斷距100～150m，斷裂帶內具強烈的擠壓片理化現象，并發育糜棱巖、壓碎巖、斷層角礫巖和構造透鏡體。該斷裂具多期活動特點。

此外，該地段還存在 EW 向斷裂 F4－3、F4－5。

2.3.3 NNW向斷裂

F2－1（白馬山斷裂）：位于紅羊裴柳地段的北側，是白馬山鐵礦床與紅羊裴柳地段的天然分界。長約800m，寬10～140m走向340°～350°，傾向NNE，傾角78°～85°，斷層性質為右移正斷層，西盤南移且被抬起。

根據斷層的組合特征分析認為：紅羊裴柳地段的控礦斷裂構造形式是以蔡家溝斷層（F4－6）、柳河峪斷層（F1－1）和白馬山斷層（F2－1）為邊界構成的一個三角形斷塊，簡稱“紅裴柳三角形斷塊”。在這個斷塊內分布著紅石崖、柳河峪、前裴莊和裴柳盲礦體。據斷層性質表明：三角形斷塊的東側相對上升，南側及北西側相對下降。這樣就造成了斷塊內的柳河峪礦體及前裴莊礦體的控礦褶皺構造具有NE端仰起，向SW方向傾伏，同時斷塊外南部的羊崖山鐵礦體NE端仰起（圖3）。

在這個三角形斷塊內有兩條主要的東西向斷層（F4－5、F4－3），且方向相反。將柳河峪 鐵礦體截為三段，紅石崖鐵礦體既為柳河峪鐵礦體南延的第三段。其中斷裂 F4－5與蔡家溝斷裂（F4－6）傾向相反，均為逆斷層，就此形成“紅石崖地塹型構造”（圖4）。

總之，紅裴柳三角形斷塊控制了紅羊裴柳地段的鐵礦的分布，EW向斷裂及其組合型式切割并控制鐵礦體的賦存狀態。

3 紅羊裴柳地段控礦構造模式認識依據

前人關于紅羊裴柳地段的控礦斷裂構造的認識比較一致。但對紅楊裴柳地段的褶皺構造認識還存在一定的分歧，分歧主要在柳河峪—紅石崖地段。一種觀點認為：柳河峪倒轉向斜的核心在十八畝臺，柳河峪主礦體為正常翼，深部向西轉折，與柳西礦體構成倒轉向斜（圖2）；另一種則認為柳河峪主礦體為倒轉翼，深部向東倒轉與裴柳之間的礦體構成倒轉向斜（圖5）。

圖3 紅羊裴柳三角形斷塊示意圖

通過本次工作認為柳河峪倒轉向斜的核心在十八畝臺，柳河峪主礦體為正常翼，深部向西轉折，與柳西礦體構成倒轉向斜。具體依據如下：

3.1 地層

柳河峪—紅石崖出露地層主要為Ars3，具有中間新，向兩邊老的特點。具體就是中間出露的是Ars3－3層上部層位，巖性為黑云變粒巖、黑云淺粒巖，中部為十八畝臺礦體。礦體兩側為Ars3－3下部層位，巖性為紫蘇黑云變粒巖、黑云變粒巖等。再向外依次為 Ars3－3、Ars3－2、Ars3－1地層（圖1）。

3.2 地球物理特征

由于本次工作探測的深度較深，而且工作區內存在不同的干擾信息，為了排除干擾，了解更加全面的、真實深部地質信息，本次物探工作采用多手段聯合探測的方法，通過多種手段獲取紅羊裴柳的深部地質信息。

3.2.1 地面磁異常剖面特征

通過地表地質物探聯合剖面的測制，經計算、擬合認為：該地段的深部礦體為一向北西端轉折向斜構造，所推礦體形態與圖2中礦體形態相似。

圖4 紅石崖地塹型構造示意圖

3.2.2 大地電磁測深

考慮到地面磁法測量在測量深度的局限性，我們同時開展了大地電磁測深的工作，總共測制了四條剖面。通過與已知礦體對比認為：在該地段視電阻率高阻體對應磁鐵礦體。綜合分析認為：該地段在深部有存在厚大礦體的可能。盡管斷裂構造比較發育，但初步判斷深部礦體形態應為兩翼近直立的向斜構造，柳河峪主礦體向北西轉折。

3.3 鉆探驗證

3.3.1 鉆孔驗證見礦情況

根據已有資料和上述物探數據的推測，在紅石崖地段的S100和S300線各布設一個鉆孔進行驗證，驗證孔深分別為950m和900m。兩個鉆孔在設計見礦范圍內均見到推測的礦體。礦體累計厚度約25m，與推測向斜核部相一致，柳河峪主礦體在深部向北西轉折，并逐漸變薄。

其中：S300線HZK1201鉆孔深部見到三個礦層（圖6），累計見礦厚度24.19m，礦石類型為輝石磁鐵石英巖。目估品位20%～35%；S100線HZK1202鉆孔深部見到兩個礦層，累計見礦厚度14.10m，礦石類型為輝石磁鐵石英巖。目估品位20%～35%。具體見礦位置參見表1。

3.3.2 褶皺形態的判定

鉆孔驗證的結果表明：柳河峪主礦體向下有延伸，在紅石崖地段的S100線延伸至－600m標高，在S300線延伸至－700m標高。且深部礦體向北西端轉折（圖6）。

圖5 紅羊裴柳控礦褶皺構造示意圖

表1 施工鉆孔見礦位置統計表

圖6 紅石崖鐵礦S300線地質剖面示意圖

4 紅羊裴柳控礦構造的成因

紅羊裴柳控礦褶皺的特點可以歸納為：以柳河峪—紅石崖向斜為主體，前裴莊向斜、裴柳背斜和羊崖山向斜為該主體向斜內的次級構造，向斜向南西方向傾伏。根據其特點簡單理解：該褶皺的形成至少經歷了兩期褶皺作用，首先形成前裴莊向斜、前裴莊背斜和羊崖山向斜等小型褶皺，再一次褶皺作用形成主體褶皺。

該區內斷裂構造比較發育，由于白馬山斷裂的作用使得柳河峪—紅石崖復向斜北東端上揚，向南西方向傾伏，致使柳河峪—紅石崖磁鐵礦體的北東端出露地表，同時由于紅石崖地塹型構造的影響，使得柳河峪—紅石崖磁鐵礦體的紅石崖段礦體埋藏變得更深，均為隱伏礦體，賦存標高已達－650m以下。但由于蔡家溝斷裂的影響，同為向斜南段的羊崖山磁鐵礦體有一定上移而出露地表。

在紅羊裴柳北西側的柳河峪斷裂帶破壞了柳河峪—紅石崖復向斜的北西翼的完整性。使其內賦存的礦體支離破碎。

5 結論

首鋼遷安鐵礦區紅羊裴柳地段整體為以柳河峪—紅石崖向斜為主體的復向斜，該向斜的核心在十八畝臺，柳河峪主礦體在深部向北西轉折，為該向斜的正常翼，與柳西礦體構成倒轉向斜。前裴莊緊密倒轉向斜、紅石崖倒轉向斜為其次級褶皺構造。區內斷裂構造對其形態完整性和產狀有一定影響。

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