遼寧查馬屯鐵礦的發(fā)現(xiàn)及找礦意義

趙　磊， 付　慶， 馬　利， 朱佳川， 魏　強(qiáng)， 劉占梅，

張志穎2， 才立璇2， 王　琦2， 李　超2

(1. 遼寧省國(guó)土資源廳， 遼寧 沈陽(yáng)　110032； 2. 遼寧省有色地質(zhì)局一0九隊(duì)， 遼寧 朝陽(yáng)　122000；3. 朝陽(yáng)市國(guó)土資源局， 遼寧 朝陽(yáng)　122000)

遼寧查馬屯鐵礦的發(fā)現(xiàn)及找礦意義

趙磊1， 付慶2， 馬利3， 朱佳川2， 魏強(qiáng)2， 劉占梅2，

張志穎2， 才立璇2， 王琦2， 李超2

(1. 遼寧省國(guó)土資源廳， 遼寧 沈陽(yáng)110032； 2. 遼寧省有色地質(zhì)局一0九隊(duì)， 遼寧 朝陽(yáng)122000；3. 朝陽(yáng)市國(guó)土資源局， 遼寧 朝陽(yáng)122000)

摘要：查馬屯鐵礦是一通過(guò)航磁異常篩選、高精度磁測(cè)、磁異常研究和鉆探工程驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)的隱伏在中生代火山沉積巖之下的沉積變質(zhì)型大中型鐵礦床。在介紹該礦發(fā)現(xiàn)過(guò)程及礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，提出了該地區(qū)在元古宙冀東遼西裂陷槽發(fā)展時(shí)期，可能是一個(gè)孤島狀隆起，或者與北側(cè)的內(nèi)蒙古陸連為一體的新認(rèn)識(shí)，為在遼西火山沉積盆地尋找沉積變質(zhì)鐵礦提供了地質(zhì)依據(jù)，并對(duì)礦致航磁異常篩選、勘查思路與方法、找礦突破方向進(jìn)行了探討，可以為在相似條件下尋找深部隱伏鐵礦作為參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：查馬屯； 鐵礦； 地質(zhì)； 磁異常； 特征； 找礦意義

查馬屯鐵礦位于遼寧省中部阜新蒙古族自治縣泡子鎮(zhèn)，早在20世紀(jì)70年代尋找富鐵礦會(huì)戰(zhàn)過(guò)程中，地勘部門曾經(jīng)在遼寧省中西部中生代火山巖區(qū)投入一定的人力物力尋找“玢巖式”鐵礦，但是收效甚微。近幾年通過(guò)航磁異常查證，發(fā)現(xiàn)和探明了隱伏在中生代火山沉積巖之下的查馬屯沉積變質(zhì)鐵礦床。該礦床的發(fā)現(xiàn)，對(duì)于在遼寧省中西部火山沉積巖覆蓋區(qū)尋找沉積變質(zhì)型鐵礦床具有重要的啟示和示范意義。本文通過(guò)介紹查馬屯鐵礦地質(zhì)特征、磁異常特征和勘查方法及過(guò)程的基礎(chǔ)上，探討遼寧中西部火山沉積巖覆蓋區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦找礦方向，為尋找深部隱伏鐵礦提供參考。

1地質(zhì)概況

1.1　礦區(qū)地質(zhì)特征

查馬屯鐵礦位于華北陸塊北緣東段，彰武—黑山中生代火山沉積盆地北西部，廣泛分布白堊系義縣組火山沉積巖和九佛堂組凝灰質(zhì)砂頁(yè)巖。以近東西向平泉—北票深斷裂為界，北部為舊廟微地塊，廣泛分布新太古代建平巖群小塔子溝組變質(zhì)雜巖和沉積變質(zhì)鐵礦，以大巴—后三角山深斷裂為界，西部為醫(yī)巫閭山微地塊，廣泛分布與冀東地區(qū)朱杖子群、青龍河群相當(dāng)?shù)拇鬆I(yíng)子組和瓦子峪組變質(zhì)雜巖和沉積變質(zhì)型鐵礦。

礦區(qū)范圍內(nèi)出露的地層為白堊系義縣組，主要巖性為安山巖和安山質(zhì)凝灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀310°∠40°~50°，覆蓋在深部建平巖群小塔子溝組之上，兩者為角度不整合接觸關(guān)系。根據(jù)鉆探工程揭露，厚度一般47~146 m，最厚達(dá)342 m，并且具有由西向東變厚的規(guī)律。

建平巖群小塔子溝組變質(zhì)雜巖隱伏在白堊系義縣組之下，主要由角閃斜長(zhǎng)片麻巖夾磁鐵石英巖組成。巖層產(chǎn)狀變化較大、傾角較陡，傾向向北西和南東兩個(gè)方向傾斜，產(chǎn)狀330°~120°∠68°~90°。磁鐵石英巖呈層狀、透鏡狀、似層狀。深灰色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造，主要礦物成分為石英和磁鐵礦。其中，石英含量55%~65%，磁鐵礦含量20%~45%，產(chǎn)狀與角閃斜長(zhǎng)片麻巖一致。

礦區(qū)上構(gòu)造層為中生代構(gòu)造層，屬于義縣組鈣堿性火山巖建造，巖層產(chǎn)狀較為穩(wěn)定，總體向北西傾斜，傾角較陡至中等。下構(gòu)造層為太古宙構(gòu)造層，為含有硅鐵質(zhì)沉積的中基性火山巖建造，巖層產(chǎn)狀變化較大，西部向北西傾斜，東部向南東傾斜，傾角很陡至直立，顯示經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的構(gòu)造變動(dòng)。但是經(jīng)過(guò)勘查，上下兩個(gè)構(gòu)造層均為單斜構(gòu)造，斷裂構(gòu)造也不發(fā)育。受到以往構(gòu)造變動(dòng)影響以及義縣組沉積前后期剝蝕作用的影響，下構(gòu)造層埋藏深度不一，總體是西部較淺、東部較厚(圖1)。

礦區(qū)范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)地質(zhì)填圖和深部鉆探工程控制，沒有發(fā)現(xiàn)巖漿巖侵入體。

圖1　查馬屯鐵礦航磁異常圖Fig.1　Aeromagnetic anomaly map of Chamatun iron deposit1. 異常編號(hào); 2. 航磁正異常等值線, 單位: nT; 3. 航磁負(fù)異常等值線, 單位: nT; 4. 航磁零異常等值線, 單位: nT

1.2　礦體地質(zhì)特征

查馬屯鐵礦所有礦體都是隱伏的盲礦體，最小埋藏深度28 m，最大埋藏深度342 m。鐵礦賦存在建平巖群小塔子溝組變質(zhì)雜巖中，礦體圍巖為角閃斜長(zhǎng)片麻巖，兩者產(chǎn)狀一致、界線清楚、易于鑒別和劃分。根據(jù)工程控制，鐵礦帶由4條彼此平行的礦體組成，長(zhǎng)1 207 m，寬度150 m。限于其他因素影響，礦區(qū)1、2號(hào)礦體在走向延長(zhǎng)及傾斜延深方向上均未封閉，3、4號(hào)鐵礦體目前只有單鉆孔控制，還有較大找礦空間。

1號(hào)鐵礦體形態(tài)呈似層狀和大透鏡狀，上部膨大，向深部逐漸變薄。由10條勘探線19個(gè)鉆孔控制，控制礦體總長(zhǎng)1 107 m，礦體厚3.90~38.91 m，鉆孔揭露礦體上部火山巖覆蓋層厚47~331 m。礦體總體走向60°左右，于8號(hào)勘探線附近礦體近于直立，8號(hào)勘探線南西段傾向北西，8號(hào)勘探線北東段傾向南東，傾角70°~90°。鐵礦石品位TFe 20.38%~48.87%，平均品位TFe 34.44%。

2號(hào)鐵礦體位于1號(hào)鐵礦體的下盤，與1號(hào)鐵礦體基本平行，二者之間距離一般為35~43 m。鐵礦體形態(tài)呈似層狀和大透鏡狀，傾斜方向中部膨大，向上下兩端逐漸變薄。由11條勘探線16個(gè)鉆孔控制，控制礦體總長(zhǎng)1 207 m，礦體厚1.35~24.63 m，鉆孔揭露礦體上部火山巖覆蓋層厚度28~312 m。礦體總體走向60°左右，于8號(hào)勘探線附近鐵礦體近于直立，8號(hào)勘探線南西段傾向北西，8號(hào)勘探線北東段傾向南東，傾角70°~90°。鐵礦石品位TFe 21.13%~56.32%，平均品位TFe 31.35%。

3號(hào)和4號(hào)鐵礦體位于2號(hào)鐵礦體下盤，距離25 m。僅有單工程控制，推測(cè)形態(tài)為透鏡狀，產(chǎn)狀145°∠68°~87°。根據(jù)單工程推測(cè)，礦體長(zhǎng)100 m，厚1.72~7.95 m。礦石品位 TFe 32.11%~34.57%。

礦石中礦物成分比較復(fù)雜，金屬礦物主要為磁鐵礦及少量的假象赤鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和黃鐵礦，非金屬礦物主要有石英、角閃石、黑云母和綠泥石。礦石結(jié)構(gòu)主要有它形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形粒狀結(jié)構(gòu)和蠕蟲狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要有條帶狀、片麻狀、隱條紋狀和皺紋狀構(gòu)造。

全礦區(qū)礦石品位TFe 21.13%~56.32%，平均品位TFe 33.59%，mFe 29.18%，磁性體占有率87%，總體屬于需選磁性鐵礦石。但是，礦體中部分地段礦石品位TFe 48.87%~56.32%，達(dá)到煉鐵(鋼)富礦指標(biāo)要求，可以在采礦過(guò)程中分采優(yōu)用。礦石中有害元素含量S0.12%，P 0.07%，符合煉鋼用鐵礦石一般工業(yè)指標(biāo)要求。

2磁異常特征及勘查過(guò)程

2.1　航磁異常特征及篩選

1972年地質(zhì)部航空物探大隊(duì)九0一隊(duì)在開展遼寧西部地區(qū)1∶5萬(wàn)航磁測(cè)量過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了查馬屯—稍戶營(yíng)子異常，異常長(zhǎng)軸方向大約50°，與區(qū)域建平巖群小塔子溝組變質(zhì)雜巖的走向一致。以500 nT等值線閉合，形態(tài)呈帶狀，長(zhǎng)8000 m。其中，北東端查馬屯子異常(編號(hào)M73-177)長(zhǎng)3500m，寬2500 m，形態(tài)呈北東寬、南西窄的梨狀，異常曲線梯度南側(cè)較為舒緩，北側(cè)梯度較陡，異常最大值>2 500 nT；南西端稍戶營(yíng)子子異常(編號(hào)M73-183)長(zhǎng)2 700 m，寬1 000 m，形態(tài)呈條帶狀，異常曲線梯度南北兩側(cè)均較為舒緩，異常最大值>2 000 nT(圖1)。

表 1　查馬屯航磁異常與見礦及非礦航磁異常對(duì)比表Table 1　Aeromagnetic anomalies in Chamatun iron deposit and adjacent area

根據(jù)遼西地區(qū)航磁異常與已知鐵礦、義縣組安山巖航磁異常的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析(表1，表2)，認(rèn)為查馬屯航磁異常與區(qū)域建平巖群小塔子溝組變質(zhì)雜巖的走向基本一致，即與該地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦賦礦地層的走向一致；異常幅值介于已知出露探明的大型沉積變質(zhì)型鐵礦與小型鐵礦異常幅值之間，而且大于已知的由義縣組安山巖引起異常幅值的2~3倍。因此，推測(cè)該區(qū)地表出露的義縣組安山巖、凝灰質(zhì)安山巖引起如此強(qiáng)度異常的可能性比較小，下部可能存在隱伏強(qiáng)磁性地質(zhì)體，特別是異常長(zhǎng)軸方向與區(qū)域沉積變質(zhì)型鐵礦賦存層位小塔子溝組的走向相同，最終確定查馬屯航磁異常為尋找隱伏沉積變質(zhì)型鐵礦的驗(yàn)證對(duì)象。

表2　查馬屯鐵礦區(qū)巖(礦)石磁化率統(tǒng)計(jì)表(單位：10-3SI)able 2　Statistical table of rock (ore) magnetic susceptibility in Chamatun iron oremine (unit: 10-3SI)

2.2　地磁異常特征與解釋推斷

根據(jù)航磁分布、異常長(zhǎng)軸方向，參考區(qū)域沉積變質(zhì)型鐵礦賦礦巖層總體走向，在查馬屯布設(shè)50 m×10 m高精度磁法測(cè)網(wǎng)，獲得磁異常1處，編號(hào)M1(圖2)。異常呈北東向帶狀展布，總體走向60°左右，與區(qū)域小塔子溝組變質(zhì)雜巖片麻理走向基本一致。異常形態(tài)基本呈橢圓狀，長(zhǎng)1 200 m，寬850 m。異常強(qiáng)度一般為2 000~12 000 nT，最高值達(dá)24 449 nT。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)分別采用歐拉齊次方程法、功率譜分析、二度半人機(jī)交互反演法初步反演，得出磁性體上頂埋深約100 m,呈板狀向北傾(圖3)。

通過(guò)00號(hào)、04號(hào)勘探線的磁法反演結(jié)果：推測(cè)深部可能隱伏4層鐵礦體，礦體上端埋深為50~150 m，向北西傾斜，傾角較陡，礦體厚度近40 m。12號(hào)勘探線以東反演結(jié)果：北東段礦體向南東傾斜，傾角較陡，礦體上端埋深大于150 m。

3工程驗(yàn)證與找礦效果

查馬屯隱伏鐵礦勘查工作始于2011年年初，首先實(shí)施了1∶2 000比例尺地質(zhì)測(cè)量工作，隨即開展了1∶10 000比例尺高精度磁法測(cè)量工作，初步推測(cè)是由深部隱伏鐵礦體引起。

圖 2　查馬屯鐵礦磁異常平面等值線圖①?gòu)堉緜?，關(guān)成軍.遼寧省阜蒙縣查馬屯鐵礦普查報(bào)告[R].遼寧朝陽(yáng)：遼寧省有色地質(zhì)局一0九隊(duì)，2012.Fig.2　Aeromagnetic anomaly of Chamatun iron area(after census report of Chamatun iron oremine)①

圖 3　查馬屯鐵礦00線二度半反演推斷圖Fig.3　2.5D inversion inferred figure of No.00 exploration line of Chamatun iron deposit

根據(jù)磁異常及反演結(jié)果，于2011年9月6日施工ZK00-2孔。在9月8日穿過(guò)上覆義縣組安山巖，厚度51 m；在9月9日見TF1號(hào)礦體，穿越厚度107.90 m；在9月11日見TF2號(hào)礦體，穿越厚度4.18 m；在9月13日見TF3號(hào)礦體，穿越厚度35.76 m；在9月14日見TF4號(hào)礦體，穿越厚度13.60 m。于2011年11月2日施工ZK04-1孔。在11月4日穿過(guò)上覆義縣組安山巖，厚度115.97 m；在11月5日見TF1號(hào)礦體，穿越厚度177.93 m，平均品位TFe 36.08%；在11月6日見TF2號(hào)礦體，穿越厚度8.48 m。鉆探驗(yàn)證結(jié)果與反演推測(cè)鐵礦體基本吻合(圖4)，揭開了查馬屯隱伏大中型鐵礦的面紗。整個(gè)勘查工作延續(xù)2年，至2012年年末結(jié)束。

通過(guò)資源量估算，全礦控制的鐵礦石量3 511.87萬(wàn)噸，1號(hào)礦體礦石量2 566.18萬(wàn)噸，占全區(qū)總資源量的73.08%。

圖4　查馬屯鐵礦00線地質(zhì)剖面圖Fig.4　Section of No.00 exploration line in Chamatun iron deposit1. 義縣組安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r； 2. 建平巖群小塔子溝組變質(zhì)巖； 3. 鐵礦體及編號(hào)； 4. 磁異常曲線； 5. 鉆孔

4幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)與啟示

4.1　基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題

由于查馬屯地區(qū)位于平泉—北票深斷裂以南的燕山臺(tái)褶帶，以往認(rèn)為該區(qū)域在中元古代至古生代期間沉積了巨厚的碳酸鹽巖、碎屑巖和粘土巖[1,2]，在中生代時(shí)期又沉積了巨厚的火山沉積巖[2]，太古宙建平巖群小塔子溝組變質(zhì)雜巖及沉積變質(zhì)鐵礦的埋深可能達(dá)到數(shù)千米以上。但是，經(jīng)過(guò)勘查，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)火山沉積巖很薄，并直接覆蓋在小塔子溝組變質(zhì)雜巖之上，兩者為角度不整合接觸關(guān)系，缺失中元古代至古生代碳酸鹽巖和碎屑巖。說(shuō)明該地區(qū)在冀東遼西裂陷槽發(fā)展時(shí)期，可能是一個(gè)孤島狀隆起，或者與北側(cè)的內(nèi)蒙古陸連為一體。該礦的發(fā)現(xiàn)打破了傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)和沉積變質(zhì)型鐵礦的勘查“禁區(qū)”，為在遼西火山巖分布區(qū)尋找沉積變質(zhì)型鐵礦不但起到了示范作用，而且提供了地質(zhì)依據(jù)。

4.2　礦致航磁異常甄別與篩選

遼西地區(qū)中生代火山沉積巖分布廣泛，占出露各類地層及巖石的50%以上。通過(guò)不同時(shí)代航磁測(cè)量，發(fā)現(xiàn)大量的異常[3]，其中一些異常重現(xiàn)性好，幅值比較高，具有一定的規(guī)律性，特別是異常長(zhǎng)軸方向與建平巖群小塔子溝組變質(zhì)雜巖走向一致，有別于由中基性火山巖引起的異常，這些異常應(yīng)該是我們今后篩選查證的重點(diǎn)。

4.3　勘查思路與方法

勘查地區(qū)客觀存在含礦地質(zhì)體，是取得找礦成果的必要條件，否則就是無(wú)米之炊。而正確的勘查思路和方法，則是打開地下礦產(chǎn)資源寶庫(kù)之門的金鑰匙?？v觀國(guó)內(nèi)隱伏鐵礦成功勘查案例[4-11]，結(jié)合查馬屯鐵礦勘查過(guò)程，認(rèn)為今后該地區(qū)鐵礦勘查思路應(yīng)該是以航磁異常為向?qū)?，以高精度磁測(cè)為基本方法，通過(guò)人機(jī)交互反演[12]，求取隱伏磁性地質(zhì)體的有效磁化強(qiáng)度、埋深、產(chǎn)狀、空間形態(tài)和體積，之后進(jìn)行鉆探工程驗(yàn)證和鉆孔磁三分量測(cè)井，控制探明鐵礦體和預(yù)測(cè)平行及深部礦體。

對(duì)于難以定性的低緩異常，應(yīng)投入重力與電法以區(qū)分礦與非礦異常，提高解釋的可靠性。

4.4　找礦突破的方向

找礦突破的方向問(wèn)題，是決定成敗的關(guān)鍵之一[3]。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著鋼鐵工業(yè)對(duì)鐵礦石需求不斷增長(zhǎng)和價(jià)格走高，遼西地區(qū)地表出露的鐵礦，甚至是賦礦地層小塔子溝組變質(zhì)雜巖分布區(qū)都布滿了采礦權(quán)和探礦權(quán)，一度導(dǎo)致無(wú)處尋找沉積變質(zhì)型鐵礦的局面。查馬屯鐵礦的發(fā)現(xiàn)，證明在中生代火山沉積巖分布區(qū)，具有尋找到大中型沉積變質(zhì)型鐵礦的可能性和可行性，而且鐵礦資源潛力比較大。今后找礦方向應(yīng)調(diào)整到在火山沉積巖分布區(qū)尋找隱伏沉積變質(zhì)型鐵礦方面，通過(guò)攻深找盲，發(fā)現(xiàn)更多礦產(chǎn)資源，提高鐵礦資源保障程度。

致謝：本文引用了查馬屯鐵礦普查報(bào)告資料，審稿專家和編輯提出了寶貴修改意見，在此深表感謝。

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Discovery of Chamatun Iron Deposit and Its Prospecting Significance

ZHAO Lei1， FU Qing2， MA Li3， ZHU Jia-chuan2， WEI Qiang2， LIU Zhan-mei2， ZHANG Zhi-ying2，

CAI Li-xuan2， WANG Qi2， LI Chao2

(1.DepartmentofLandandResourcesofLiaoningProvince，Shenyang，Liaoning110032，China； 2.Team109oftheBureauofNon-ferrousGeologyofLiaoningProvince，Chaoyang，Liaoning122000，China； 3.ChaoyangBureauofLand

andResources，Chaoyang,Liaoning122000，China)

Abstract:Chamatun iron deposit，discovered by aeromagnetic anomaly screening, high-precision magnetic measurement, magnetic anomaly research and drilling engineering verification, is a medium to large scale concealed sedimentary metamorphic deposit under the Mesozoic volcanic sedimentary rocks. Basing on a detailed analysis of discovery processes and geological characteristics, we proposed the study area was an island-like uplift or a part of Mongolian platform in Proterozoic during the formation and evolution of eastern Hebei to western Liaoning aulacogen. These achievements would provide geological bases for searching sedimentary metamorphic iron ore in western Liaoning volcano-sedimentary basin. Furthermore, the screening methods of ore-induced aeromagnetic anomalies, the approaches and technologies in mineral exploration, and the prospecting direction were discussed. These could provide information and clues for searching concealed iron deposit in similar geological conditions.

Key words：Chamatun； iron deposit； geology； magnetic anomaly； characteristic； prospecting significance

作者簡(jiǎn)介：趙磊(1980—)， 男， 高級(jí)工程師， 主要從事礦產(chǎn)資源開發(fā)管理工作。 Email:kg62789137@126.com。

基金項(xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查“遼寧省阜蒙地區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查(編號(hào)：12120113095200)”項(xiàng)目資助。

收稿日期：2015-03-09； 改回日期： 2015-04-01。

中圖分類號(hào)：P618.31

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-8706(2015)05-0032-06