齊大山鐵礦與陳臺溝隱伏鐵體深部構造關系研究

滕壽仁

摘要：地質-地球物理綜合信息反演是“三位一體”找礦預測理論中深部礦體預測的關鍵內容。本文通過對比齊大山已知礦床和陳臺溝隱伏礦體的成礦地質體、成礦構造及成礦結構面等特征，闡述了二者在成礦地質作用上的一致性，時間和空間的緊密聯系是推斷并建立齊大山-陳臺溝隱伏鐵礦體地質—地球物理正反演模型的先決條件，經過物探2.5D反演等手段，得出結論：齊大山鐵礦體和陳臺溝隱伏鐵礦體在空間上具有“二元空間結構”特征，即在地表為層狀礦體，深部受鞍山運動影響，呈向型構造相連。

1引論

遼寧鞍山-本溪鐵礦整裝勘查區是全國第一批確立的48個整裝勘查區之一，作為全國鐵礦遠景資源量最大的勘查區，目前累計提交近百億噸鐵礦資源量。為了總結找礦預測理論，深化研究勘查技術方法，中國地質調查局2014年下達了《遼寧鞍山-本溪整裝勘查區專題填圖與技術應用示范》，項目編號：12120114027801。在該項目實施工程中，一直存在著一個爭議，即齊大山鐵礦與陳臺溝鐵礦體之間的關系問題。本文通過總結兩年來該項目在找礦預測方法上取得的成果，在“三位一體”找礦預測理論體系指導下，從成礦規律入手，對齊大山和陳臺溝隱伏礦體的關系以及深部礦體形態進行詳細研究。

2礦體地質特征

2.1齊大山鐵礦體地質特征

齊大山鐵礦位于鞍山南北礦帶中部，含鐵層呈北北西向分布，雖然受構造破壞或晚期脈巖侵入及混合巖化作用的影響，礦體仍基本相連。其南部與紅旗鐵礦。礦體大部分裸露地表，經露天開采挖掘，較高處已被剝露，礦體上盤及上部千枚巖中的平行礦體被遼河群不整合的覆蓋或第四系覆蓋，第四系厚約20～50m。礦體北端被橫斷層所截與混合巖相接觸，南端礦體未尖滅，與胡家廟子鐵礦相連。

主礦層的上盤千枚巖中的平行礦體有三層，其產狀與主礦層一致。其中一層較厚者距主礦層50～85m間，一般在70m左右。北采區較穩定，除個別剖面未見外，基本上縱貫全區，斷續延長達1400余m，分布在460～1880線間。礦層厚度波動在10～40m，一般為13～35m，平均厚度為30.2m。延深自零m向下至-500m未尖滅，已控制在-350m。南采區主要分布在2400～3250線間，延長近1000m，厚度波動在15～30m間，平均18m，分布標高-5～-240m。

2.2陳臺溝隱伏礦體特征

陳臺溝隱伏BIF型鐵礦位于齊大山鐵礦東側的陳臺溝村東側，目前尚無公開的地質資料發表。根據鞍山冶金局鉆探驗證孔反映大約在？750 m深見礦，單礦層厚度大于60m。頂板巖石為綠泥石英片巖，上下鐵礦層間發育厚約1.5m的綠泥石英片巖夾層，底板巖石為角閃石英片巖，頂底板圍巖與鐵礦層呈整合接觸。磁鐵石英巖中發育大量剪切-揉皺作用，部分條帶發生彎曲變形。

陳臺溝礦石類型為硅鐵互層的BIF型鐵礦石，硅質條帶寬度0.1-2.5 cm，主要由石英（粒徑50-550μm）組成，含少量磁鐵礦及綠泥石、陽起石等；暗色鐵質條帶寬約0.1-3.5cm，主要由磁鐵礦（粒徑40-450μm）及少量石英、綠泥石、陽起石組成。綠泥石英片巖為灰綠色，中粗粒變晶結構，具定向構造。

3成礦地質作用

對比兩個鐵礦體賦存層位發現，其成礦地質體為鞍山群櫻桃園巖組變質建造，為一套綠泥千枚巖-絹云千枚巖-磁鐵石英巖-二云變粒巖-碳質千枚巖-絹云石英片巖巖石組合，主要巖石結構為鱗片變晶結構及鱗片花崗變晶結構，根據其巖石類型可以判斷原巖應該是一套以泥質-粉砂質沉積巖及英安質火山凝灰巖為主的原巖建造。

根據前人成果總結，齊大山和陳臺溝鐵礦體為海底島弧或大洋中脊基性火山活動向中酸性火山活動或向陸源沉積作用演化環境下形成的，硅鐵建造層主要是來源于淺海陸源粉砂質、中基性、酸性火山凝灰質碎屑沉積及化學沉積方式形成。礦體局部發生強烈的柔皺變形，且靠近礦體的圍巖片理化較強，推測應為后期構造活動所致；礦體中可見后期石英方解石脈的穿插，常常切穿早期可是礦石紋層。通過觀察發現，陳臺溝和齊大山鐵礦體均主要呈似層狀、透鏡狀展布。區域上多受向形構造控制，一些區域韌性變形帶以一定的間距形成應變的強帶與弱帶。向斜構造轉折端是太古界硅鐵建造增大、增厚區，尋找向型構造轉折端對于預測深部厚大礦體意義重大。因此，我們認為鞍山式鐵礦的成礦構造主要受鞍山運動作用影像下的向型構造轉折端。

3深部礦體地球物理推斷解譯

3.1 二維正反演推斷解譯

以齊大山鐵礦床3760線2.5維剩余磁異常開展反演計算，反演中結合礦區地質分析，推測西側陳臺溝鐵礦與東側齊大山礦體呈向形構造連接，因而兩個礦體深部之間可能存在厚大礦體。

根據已知陳臺溝和齊大山鐵礦的地質情況，首先計算已知礦體的剩余磁異常進而針對剩余磁異常開展了2.5為反演計算，反演顯示陳臺溝鐵礦與齊大山鐵礦在地下2600m左右形成向形控礦構造模式。

3.2 三維正演研究

三維研究是在2.5維研究基礎上開展的，通過2.5維反演計算模型，構建三維網格模型開展正演研究，并將正演的研究結果與原始觀測數據進行比較，其目的在于進一步驗證每條2.5維反演計算結果的合理性與可靠性。圖2為根據2.5維反演所獲得的結果構建的不同定界面深度的三維正演模型。結果表明，三維磁法正演網格化模型是可行的，三維正演結果與實際觀測數據間在磁異常形態、異常范圍、異常幅值等基本吻合，這也從另一個方面證明正演結果的有效性，同時證明隱伏陳臺溝鐵礦與齊大山露天礦在地下深部相連，呈一種向形控礦構造模式。

4 結論

齊大山鐵礦床（王家堡子礦區）與陳臺溝鐵礦床在巖石特征、巖石組合、礦物特征、構造特征等方面存在一致性。雖然在空間分布上相距3公里，但根據“三位一體”找礦預測理論的論述，其屬于地表與地下為不同構造樣式的“二元空間結構”，磁異常2.5D正反演和3D反演都印證了這一點。因此，我們認為齊大山鐵礦體和在地下深處隱伏著的陳臺溝礦體在地下2000m左右連為一體，共同組成了鞍山地區規模較大的硅鐵建造向型構造，向型構造根據磁異常反演可延伸至地下3000m，軸向為北北西向。因此，我們預測陳臺溝鐵礦體與齊大山鐵礦床東南側（王家堡子礦區）鐵礦呈向斜構造連接，兩個礦體深部之間可能存在有巨厚磁鐵貧礦體。