刘陆山，付海涛，刘忠元，冷文芳，武悦

辽宁省地质矿产勘查局，辽宁沈阳 110032

鞍山－本溪地区富铁矿分布规律及成因探讨

刘陆山，付海涛，刘忠元，冷文芳，武悦

辽宁省地质矿产勘查局，辽宁沈阳 110032

中国的“鞍山式”（沉积变质型）铁矿常以“大、贫”著称，但鞍山－本溪地区许多铁矿床中赋存有富铁矿，其中弓长岭铁矿中的富铁矿资源量超过亿吨.通过对鞍本地区“鞍山式”铁矿的分布特征、典型矿床富铁矿体特征的研究，提出了本地区变质改造形成的富铁矿分布在一条东西长85 km、南北宽25 km范围内的认识，并认为中生代花岗岩可能也参与了部分矿区富铁矿的形成过程.

鞍本地区；沉积变质；富铁矿；分布规律

0 前言

鞍山-本溪（以下简称鞍本）地区是我国重要的铁矿产区，区内已发现的沉积变质型铁矿（即“鞍山式”铁矿）总资源量已超过200×108t，约占全国铁矿资源总量的1/3.通常“鞍山式”铁矿以贫矿为主，平均品位30%左右，但其中的弓长岭铁矿却是全国著名的富铁矿床，已累计探明富铁矿石资源量超过亿吨，是国内少有的几个富铁矿床之一.作者在开展“鞍本地区沉积变质型铁矿控矿条件及找矿模型研究”时发现，鞍本地区除弓长岭铁矿外，还有很多铁矿床或多或少分布有富铁矿体.众多专家学者也就富铁矿开展过研究工作，并取得了一些重要成果［1-10］.本文在前人研究成果基础上，对区内富铁矿的空间分布规律进行总结，并在成因方面进行探讨.本文所说富铁矿均为与“鞍山式”铁矿有关的富铁矿.

1 研究区地质及鞍山式铁矿分布特征

研究区位于中朝准地台胶辽台隆与华北断拗的交接处，横跨下辽河断陷、铁岭-靖宇台拱、太子河-浑江台陷和营口-宽甸台拱4个Ⅲ级大地构造单元［11］.区内出露有太古宇鞍山群、古元古界辽河群、新元古界、古生界、中生界及新生界第四系地层，断裂及褶皱构造发育，并分布有太古宙、古元古代和中生代3个时代的岩浆岩.

区内鞍山群可分为5个岩组，自下而上分别为石棚子岩组、通什村岩组、茨沟岩组、大峪沟岩组和樱桃园岩组，呈规模、大小不等的包体状或孤岛状赋存于太古宙变质深成岩中［11］，部分处于隐伏状态.鞍山群各岩组内均有条带状含铁建造分布，其中茨沟岩组和樱桃园岩组是区内“鞍山式”铁矿的重要赋矿层位.

研究区内矿产非常丰富，尤其是与太古宇有关的“鞍山式”铁矿众多.目前区内查明的资源量大于百万吨的大小铁矿床已达50余个，按产出位置可大致分为两个矿集区［12］，一是鞍山矿集区，二是本溪矿集区（图1）.

鞍山矿集区包括西鞍山、东鞍山、黑石砬子、大孤山、齐大山、胡家庙子、祁家沟、张家湾、西大背、眼前山、陈台沟、小岭子等矿床，累计探明资源量大于80× 108t.本溪矿集区包括弓长岭、大台沟、思山岭、南芬、北台、贾家堡子、棉花堡子、歪头山等铁矿床，累计探明资源量大于100×108t.

区内有9个资源量大于10×108t的特大型铁矿，分布在东西长85 km、南北宽约25 km的区域内.这些矿床有的出露于地表，有的深埋于地表1000 m以下.矿体形态各异，有的平缓，有的陡立.矿体厚度从几米至千米，延深几百米至千米以上.矿床总体特点是规模大、品位低，TFe含量一般在25%～40%之间，平均30%左右.矿石以磁铁矿为主，部分为赤铁矿.

2 富铁矿分布特征

“鞍山式”铁矿是我国时代古老、分布广泛的重要铁矿床类型，具有“大、贫、浅、易”的特点［13］.提到此类矿床时，人们都会注意其“大、贫”的特点，而对其中的富铁一般不太关注.根据前人资料，作者初步统计鞍本地区至少有10个铁矿床中有富铁矿体赋存（表1），其矿石品位为一般“鞍山式”铁矿品位的1.5～2倍.

已发现的富铁矿均赋存在贫铁矿层内部，呈团块状、脉状、似层状，分布一般无固定层位，有时只是几米大的孤立体［4］.有些富铁矿体埋藏较浅或出露于地表，据《奉天通志》记载：“汉武帝时设置铁官”，“辽太祖神册间，曾于鞍山之北首山等处设置铁冶”［18］.古人采冶的铁矿应以富铁矿为主，且埋藏不深.

图1 鞍本地区富铁矿床分布图Fig.1 Distribution of rich iron deposits in Anshan-Benxi region

表1 鞍本地区有富矿的铁矿床一览表Table 1 Iron deposits w ith rich orebodies in Anshan-Benxi region

据相关资料，齐大山铁矿的樱桃园及王家堡子矿区，1954～1958年累计探明富铁矿1258×104t［18］；弓长岭二矿区至1981年累计探明富铁矿11445×104t，2012年新增富铁矿7400多万吨［19］；南芬铁矿50×104t；歪头山铁矿至1982年累计探明富铁矿工业储量104× 104t［20］.其他矿床的富铁矿或者未进行单独圈定或者可圈定的资源/储量较小.

将含有富铁矿的矿床展绘到研究区铁矿床分布图（图1）上，可看出，除歪头山铁矿外，其他有富铁赋存的铁矿床均分布在一个近东西向展布的条带状区域内，其东西长约85 km，南北宽约25 km，与区内特大型铁矿床分布范围相吻合.且除歪头山、大孤山和小岭子铁矿外，其余7个矿床均为资源量超过10×108t的特大型铁矿床.总体来说，富铁矿与矿床的资源总量具一定的正相关关系，即总矿石量大就有可能存在富铁矿.

3 典型矿床富铁矿体基本特征

3.1 齐大山铁矿

齐大山铁矿（包括胡家庙子铁矿床）含铁建造规模巨大，产状稳定.其平面上呈舒缓波状，控制长5240 m，走向305～335°，地表倾向南西，由北向南逐渐变陡，并有倒转.北段厚100～350 m，中段厚130～210 m，南段厚200～350 m.控制倾斜延深近800 m.

该矿床内的富铁矿体分布于含铁建造中北西向走向断层与北东向横断层交会部位，剖面上呈“人”字型，其中平行走向断层的富铁矿体规模较大.平面上富铁矿范围较小，但侧伏延深300～400 m以上.围绕富铁矿围岩蚀变分带较明显，一般由磁铁富矿向外为绿泥岩-绢云母石英岩［16］.富铁矿石有磁铁和赤铁富矿两种，前者呈黑色—钢灰色，粒状变晶结构，致密块状构造，主要矿物为磁铁矿，石英次之，并见有少量闪石类矿物，局部见有散点状黄铁矿不均匀分布；后者呈暗红色—钢灰色，粒状变晶结构，致密块状构造.矿物组成以赤铁矿为主，假像赤铁矿、石英次之.

3.2 南芬铁矿

共有3层铁矿体，倾向南西，倾角45°左右，主矿体是第三层矿.

矿区内的第二层和第三层矿之中，有两个呈柱状产出的富铁矿体［5］，平面上呈近椭圆形的扁豆体，厚10～30 m，走向延长100～150 m，倾向延伸700～800 m，也有资料介绍延深近千米［3］，产状与周围贫矿一致.矿石类型为阳起石（镁铁闪石）磁铁石英岩、镁铁闪石磁铁富矿，其中磁铁矿颗粒大小为0.12～0.15 mm，约为贫矿的磁铁矿颗粒（0.04～0.05 mm）的3倍.富铁矿石比较疏松，在开采过程中有时呈粉末状.

富铁矿受晚期倾向褶皱控制，在其轴部形成柱状矿体.

3.3 弓长岭铁矿

弓长岭铁矿是本区探明资源量最大的富铁矿床.

矿区铁矿层总长4800 m，延深大于1300 m，走向120～160°，倾向北东，倾角60～85°.矿区6个铁矿层内已探明138个富铁矿体❶中国地质大学（北京）.辽宁省辽阳弓长岭铁矿富铁矿成因及成矿模式研究报告.2008.，多呈似层状，产状基本与贫铁矿层一致.其中RⅠ号矿体为矿区最大的富铁矿体，呈似层状，局部为复杂的脉状，走向长2840 m，延深至-500 m以下，厚2～30 m，其储量占富矿总储量的58.5%，内部有交代残余的磁铁石英岩及蚀变岩夹层；RⅡ号矿体为矿区第二大富铁矿体，下部大，上部小，上薄下厚，走向长1550 m，厚5～30 m，在0～-100 m尖灭，其储量占富矿总储量的14.5%；RⅢ号富铁矿体走向长720 m，厚3～26 m.

矿石自然类型分为磁铁富矿和赤铁富矿.磁铁富矿呈黑色，致密块状，呈细粒或粗粒结构，主要金属矿物有磁铁矿，偶见赤铁矿，脉石矿物有石英、石榴石、镁铁闪石、绿泥石、方解石等，另外，还有极少量的石墨、黄铁矿、黄铜矿、菱铁矿等；赤铁富矿呈钢灰色，稍带暗红，致密块状，矿物组成主要为镜铁矿、石英，偶尔有白云母等.

3.4 大台沟铁矿

大台沟铁矿TFe大于40%的样品占9.16%，但受勘查网度限制，矿区未圈富铁矿体.根据最新成果，该矿床实际存在磁铁富矿.以ZK1104钻孔为例，全孔见矿660.45 m，有伪厚20 m的富矿（表2），换算成真厚约为13.12 m，175～184号10个样品的mFe/TFe平均达88.8%，其中183号样品mFe/TFe达96.1%，表明该富矿为磁铁富矿.

表2 大台沟铁矿ZK 1104钻孔部分样品分析结果表Table 2 Analysis result of the samples from drillhole ZK1104 of Dataigou iron deposit

4 富铁矿成因探讨

4.1 前人观点

关于鞍本地区富铁矿的成因，归纳起来主要有以下一些观点：同沉积成因［5-21］；热液改造成因，热液来源包括混合岩化热液［1-16］、区域变质热液［10，22-23］、岩浆热液［16］；菱铁矿变质成因［24-25］.

具有同沉积成因富铁矿体的矿床代表有小房身、歪头山等铁矿床，典型代表是歪头山铁矿［5］，其富矿与贫矿之间，前者仅常量元素Fe2O3较高、SiO2较低，其他常量和微量元素基本一致.齐大山等铁矿，其富铁矿石中Na2O、Cu、Pb、Zn、Sr、Zr等混合岩的特征组分明显增高，且与富铁矿密切伴生的蚀变岩年龄与周边混合岩化花岗岩的年龄基本一致，表明磁铁富矿的形成与来自混合岩和/或（混合）花岗岩的热液作用关系密切［16，26］.最近又有学者对弓长岭二矿区富铁矿进行了研究［10］，认为区域变质作用是该矿区磁铁富铁矿形成的重要条件，磁铁富矿的形成与磁铁石英岩、围岩和构造密切相关.磁铁石英岩沉积间歇中沉积的含铝的泥质-粉砂质物质是该区磁铁富矿形成的重要因素，它起到对磁铁石英岩中带出的硅消耗，并形成石榴石、绿泥石、黑云母等的作用.区域变质作用为磁铁富矿的形成提供了变质热液、储矿空间、变质热液运移动力和矿物转换所需的温压条件.

4.2 中生代岩浆岩参与富矿改造的可能性

通过开展“鞍本地区沉积变质型铁矿控矿条件及找矿模型研究”，发现本区含有富铁矿体的铁矿床大部分位于中生代花岗岩体附近.这些花岗岩体为一套花岗杂岩，其岩性以花岗岩、花岗闪长岩、似斑状花岗岩、斜长花岗岩为主，有的出露于地表，有的呈隐伏状态产出［27］.对出露的花岗岩体采集9件样品进行了稀土分析（表3），结果发现花岗岩8、9号2个样品与弓长岭磁铁富矿2号样品的稀土标准分布型式均为略显右倾的近平直的曲线，形态极为相似（图2）.

表3 鞍本地区花岗岩样品和弓长岭富铁矿稀土元素分析结果Table 3 REE results of the granite and rich iron ore samp les from Gongchangling deposit in Anshan-Benxi region

图2 花岗岩与弓长岭富铁矿稀土元素球粒陨石标准化配分模式图（标准化数据来源Sun and McDonough,1989）Fig.2 The REE chondrite-normalized distribution patterns of granite and rich iron deposit in Gongchangling area（Standardization data from Sun and McDonough,1989）

采自三台子和甬子峪岩体的8、9号样品，虽然从地表看离弓长岭铁矿区的距离较远，但据重力资料解译，弓长岭铁矿位于区内一个规模较大且主要呈隐伏状态存在的中生代岩体舌状突出部位［27］，三台子和甬子峪等地出露的花岗杂岩只是该隐伏岩体的一部分，实际上为同一岩体的不同部位.

此外本区其他花岗岩样品Eu为负异常，而磁铁矿Eu为正异常，只有图2中的3个样品Eu无明显异常.

以上分析表明，中生代的花岗岩很可能参与了弓长岭富铁矿的形成或改造过程，有待于进一步研究验证.

5 结论

关于鞍本地区“鞍山式”铁矿中的富铁矿分布及成因，通过上述讨论，可得出以下结论：

1）平面上，富铁矿主要分布在研究区中部一条东西长约85 km，南北宽约25 km的带状区域内，这条带中间部位的弓长岭铁矿富矿资源/储量最大，东西两侧虽然也有富矿，但资源量远小于中间的弓长岭铁矿.

2）剖面上，富矿体产状各异，规模相差巨大，有的只有几米长，有的可延长几千米，有的延长大于延深，有的呈柱状延深远大于延长.

3）研究区富铁矿石既有赤铁富矿，也有磁铁富矿，磁铁富矿量远大于赤铁富矿量，所有的富铁矿体均与贫矿产在相同的含矿层中.

4）富铁矿成因既有原始沉积形成的，也有后期改造形成的，后期改造是富矿形成的主要原因.

5）参与富矿形成的热液中，以区域变质热液为主.中生代的花岗岩等很可能参与了弓长岭铁矿富铁矿的形成或改造过程.

致谢：研究工作得到了辽宁省地质矿产调查院李尔峰教授级高工和东北大学付建飞博士的支持，在此谨表谢意.

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DISTRIBUTION AND GENESIS OF HIGH-GRADE IRON ORE IN ANSHAN-BENXI REGION

LIU Lu-shan,FU Hai-tao,LIU Zhong-yuan,LENG Wen-fang,WU Yue

Liaoning Bureau of Geology and Mineral Exploration,Shenyang 110032,China

The Anshan type sedimentary-metamorphic iron deposit in China is famous for“being large and poor”.However, high-grade iron orebodies are hosted in many deposits in Anshan-Benxi region,among which the rich iron ore resources of Gongchangling deposit exceed one hundred million tons.With study on the distribution regularity and characteristics of typical high-grade iron orebodies,the authors recognize that the rich iron orebodies are formed by regional metamorphic reformation,distributed in the range of 85 km long from west to east and 25 km wide from north to south.The Mesozoic granites may also be involved in the formation of some rich iron orebodies.

Anshan-Benxi region;sedimentary-metamorphism;high-grade iron ore;distribution regularity

1671-1947（2015）04-0341-06

P618.31

A

2015－06－03；

2015-07-30.编辑：张哲．

国土资源部公益性行业科研专项（201111002-02）.

刘陆山（1963—），男，高级工程师，主要从事矿产勘查工作，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区北陵大街29号，E-mail//liulushan@163.com