弓長嶺鐵礦一礦區(qū)構造演化分析

劉殿軍 韓連升 張德輝 周尚魯

摘要：弓長嶺鐵礦包括一、二、三礦區(qū)和老嶺-獨木礦區(qū)，其中一礦區(qū)是目前弓礦公司最大的露天采區(qū)，已進入危機礦山行列，因此，開展弓長嶺鐵礦一礦區(qū)的構造演化研究，厘清弓長嶺鐵礦一礦區(qū)構造控礦規(guī)律，對于弓長嶺鐵礦一礦區(qū)深部及外圍找礦分析具有較大的借鑒意義。研究表明：隨著寒嶺斷裂的走滑運動，在弓長嶺鐵礦南盤左部出現(xiàn)了一個相對伸展區(qū)，右側(cè)出現(xiàn)了一個相對壓縮區(qū)。然后使得弓長嶺礦帶整體以軟弱點為中心的逆時針旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)的同時，弓長嶺礦帶被略微的拉長。在整個變形過程中，礦帶尾端的轉(zhuǎn)折端形成了第二軟弱點。隨著寒嶺走滑運動的消減，弓長嶺礦帶開始沿著前期形成的斷裂發(fā)生走滑，最終把弓長嶺礦段改造成一大兩小三個反“S”型，最終將弓長嶺切割為三個礦區(qū)：弓長嶺一號礦區(qū)、二號礦區(qū)、三號礦區(qū)。

關鍵詞：弓長嶺鐵礦；地質(zhì)；構造；演化分析

中圖分類號：TD82文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（c）-0000-00

太古宙鞍山群是賦存條帶狀鐵礦的地層，這是世界鐵礦中規(guī)模最大、儲量最多的一種類型，稱之為鞍山式鐵礦。這類礦床受到不同程度區(qū)域變質(zhì)作用并與火山-鐵硅質(zhì)沉積建造有關。典型礦床分布在遼寧-鞍山-本溪地區(qū)的弓長嶺、齊大山、歪頭山等礦床。在過去50余年里，有眾多的科研院所的科研人員來礦進行科學研究。著名地質(zhì)學家程裕淇院士和董申葆院士等對該區(qū)進行了多次地質(zhì)研究，建立了條帶狀鐵礦床火山沉積-變質(zhì)成礦模式，推動了鞍山地區(qū)鐵礦的勘查工作[1-2]。

弓長嶺地區(qū)鐵礦開采歷史悠久，包括一、二、三礦區(qū)和老嶺-獨木礦區(qū)，其中一礦區(qū)是目前弓礦公司最大的露天采區(qū)，由于長期開采，目前該采區(qū)已進入深凹開采，進入危機礦山行列，因此，開展弓長嶺鐵礦一礦區(qū)的構造演化研究，厘清弓長嶺鐵礦一礦區(qū)構造控礦規(guī)律，對于弓長嶺鐵礦一礦區(qū)深部及外圍找礦分析具有較大的借鑒意義。

1.弓長嶺鐵礦一礦區(qū)地質(zhì)背景

礦區(qū)出露地層主要為太古代鞍山群變質(zhì)巖系，其次為震旦系釣魚臺組石英巖，南芬組泥灰?guī)r、灰?guī)r及第四系山坡堆積物和沖積層。其中鞍山群變質(zhì)巖系分為四層，最下面的是斜長角閃巖層，其上是含鐵帶，其中有兩層條帶狀鐵礦（Fe1、Fe2），并夾有一些薄層條帶狀鐵礦、斜長角閃巖、片巖等。

弓長嶺鐵礦帶構造發(fā)育，褶皺、斷層齊全，它們控制著礦床的形成與分布。鐵礦帶整體呈北西向，長約12千米，但由于受寒嶺斷裂、偏嶺斷裂等一系列近平行的北東向斷層的影響，鐵礦帶被切割分為一礦區(qū)、二礦區(qū)、三礦區(qū)、老嶺～八盤嶺礦區(qū)（包括老弓長嶺、獨木、啞叭嶺和八盤嶺）。

弓長嶺鐵礦帶北西端分布寒嶺斷裂，其位于山嘴子～三星村～閻家堡子。走向北東60°，傾向南東，傾角80～85°，長15千米。斷裂北側(cè)為古生代地層，南側(cè)為鞍山群和混合巖、混合花崗巖。斷裂在水平和垂直方向上有較大的位移，水平方向上表現(xiàn)為左旋扭動，垂直方向上總的表現(xiàn)為南盤向北逆沖的性質(zhì)。弓長嶺鐵礦帶受其影響在西北端走向變?yōu)镹EE向。

在弓長嶺鐵礦帶的南東端分布偏嶺斷裂，其位于劉家街～東黃泥崗，走向北東60°，傾向南東，傾角較陡，斷裂表現(xiàn)為壓扭性質(zhì)，平面上表現(xiàn)為明顯的左旋錯移，斷距1～2千米左右。弓長嶺鐵礦帶受其影響，南端走向上變?yōu)榻鼥|西向。

弓長嶺鐵礦帶是由寒嶺斷裂與偏嶺斷裂之間的一系列陡立的北西向單斜巖層、寬緩的北西向褶皺組成的含鐵巖系。

位于寒嶺斷裂與老嶺斷裂之間的二礦區(qū)含鐵巖系呈單層狀殘留體產(chǎn)于大片混合花崗巖中，巖層走向北20～60?西，傾向北東，傾角60～85°。兩端受斷層影響產(chǎn)狀有些變化。其北西端受寒嶺斷裂的影響，地層走向變?yōu)楸?0?西，傾向南東；在其東南因受老嶺斷裂的影響，產(chǎn)狀變?yōu)槟媳弊呦颍驏|陡傾斜。

弓長嶺一、三礦區(qū)位于老嶺斷裂與偏嶺斷裂之間。一礦區(qū)是一個寬緩的向斜盆地，褶皺軸向為北40～45?西，南東端軸向逐步轉(zhuǎn)為近東西向，三礦區(qū)受南東端偏嶺斷裂影響，發(fā)育為軸向東西或北東東向的寬緩向斜。總體看來，弓長嶺鐵礦帶是一北西向反S型 褶皺帶[3]。

2. 弓長嶺鐵礦一礦區(qū)構造演化分析

在區(qū)域構造演化的同時，弓長嶺一號礦區(qū)也在同時演化。相比于區(qū)域構造演化，弓長嶺鐵礦一礦區(qū)礦體構造演化過程是復雜的，多成因的。筆者從力學的角度，簡單的闡述弓長嶺一礦區(qū)構造演化過程。

對于弓長嶺一礦區(qū)的構造演化筆者也是分為四個期次，結(jié)合區(qū)域構造來進行詳細的描述。如圖1是一個弓長嶺礦帶發(fā)生反“S”雛形市所受的力。其實對于擠壓力，此時在寒嶺斷裂南盤，來自南向擠壓力要遠遠大于北向的。因為由兩極運動產(chǎn)生的來自北向擠壓力，很大一部分已經(jīng)被寒嶺斷裂北盤巖層和寒嶺斷裂的走滑消除了。除此之外，由于寒嶺斷裂的左行走滑運動，在弓長嶺礦帶北部還有比較大的左向拖拽力。在礦體尾部還有需要平衡的自身平衡力，正是這一系列力的作用，最終將弓長嶺切割為三個礦區(qū)：弓長嶺一號礦區(qū)、二號礦區(qū)、三號礦區(qū)。

圖1 弓長嶺礦帶主要受力示意圖

根據(jù)演化特征，將其綜合整理轉(zhuǎn)變?yōu)檠莼唸D（圖2）.現(xiàn)在將具體演化詳細描述如下：

（1）從圖2的Ⅰ圖可以得出，已經(jīng)具有條帶韻律的弓長嶺鐵礦帶只受到由兩極運動產(chǎn)生的南北向的擠壓力。可是南北向擠壓力還不夠是整個礦帶變形，可是隨著南北向壓力的積累，局部地方會發(fā)生片麻理揉皺。伴隨的變質(zhì)作用是角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)。

（2）從圖2的Ⅱ圖可看出，隨著寒嶺斷裂的走滑運動程度的緩慢啟動，在寒嶺斷裂南盤左部出現(xiàn)了一個相對伸展區(qū)，右側(cè)出現(xiàn)了一個相對壓縮區(qū)。由兩極運動產(chǎn)生的南北向的擠壓力繼續(xù)作用，但是由于在寒嶺斷裂南盤，來自南向的擠壓力遠遠大于來自北向的擠壓力，所以在弓長嶺礦帶南部的變形程度要大于礦帶北部。直到南盤右側(cè)的相對壓縮力產(chǎn)生一個緯向的效應力，而在南盤左側(cè)則由于相對伸縮，產(chǎn)生了兩個效應力。這兩個消應力呈一定銳夾角作用向南北兩個方向。同時由于南盤左側(cè)相對伸展區(qū)，產(chǎn)生的拉張力，使得弓長嶺礦帶產(chǎn)生虧損。這樣一來，就導致這些力的交匯處成為一個構造薄弱點。正是因為這些原因，使得這個薄弱點開始向左發(fā)生彎曲。

由于巖石的性質(zhì)，發(fā)生的彎曲的地方會產(chǎn)生許多節(jié)理，這些節(jié)理會隨著凸起的增大而逐漸發(fā)育。這些節(jié)理的發(fā)育就為以后弓長嶺礦帶的分離奠定了基礎。

圖2 一礦區(qū)形成構造演化圖

（3） 從圖2的Ⅲ圖，隨著寒嶺斷裂左行走滑運動的繼續(xù)，寒嶺斷裂對弓長嶺礦帶北段產(chǎn)生一個向西的拖拽力，同時在礦帶尾端也產(chǎn)生了一個右向的平衡力。弓長嶺礦帶所受的各向力方向開始發(fā)生略微的逆時針旋轉(zhuǎn)，形成途中所示的力，這些力的作用使得弓長嶺礦帶整體以軟弱點為中心的逆時針旋轉(zhuǎn)。這就是一個局部的旋鈕結(jié)構。同時區(qū)域性的旋鈕就夠也在對弓長嶺地區(qū)作用。在旋轉(zhuǎn)的同時，弓長嶺礦帶被略微的拉長。在整個變形過程中，礦帶尾端的轉(zhuǎn)折端形成了第二軟弱點。從圖Ⅱ～圖Ⅲ過程中，所有的裂隙都得到了極大的發(fā)育，甚至有些裂隙已經(jīng)發(fā)育為斷裂。比如老嶺斷裂和N斷裂，基本形成了這個階段。

（4）隨著寒嶺走滑運動的消減，弓長嶺礦帶開始沿著前期形成的斷裂發(fā)生走滑。最終把弓長嶺礦段改造成一大兩小三個反“S”型。弓長嶺礦體的構造演化是多種因素復雜的疊加的結(jié)果，研究其構造演化，有利于我們對控礦構造的分析，同時也能知道我們對礦體的遠景預測。

3結(jié)論

具有條帶韻律的弓長嶺鐵礦帶只受到由兩極運動產(chǎn)生的南北向的擠壓力，局部地方會發(fā)生片麻理揉皺；伴隨的變質(zhì)作用是角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)。隨著寒嶺斷裂的走滑運動，在弓長嶺鐵礦南盤左部出現(xiàn)了一個相對伸展區(qū)，右側(cè)出現(xiàn)了一個相對壓縮區(qū)。然后使得弓長嶺礦帶整體以軟弱點為中心的逆時針旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)的同時，弓長嶺礦帶被略微的拉長。在整個變形過程中，礦帶尾端的轉(zhuǎn)折端形成了第二軟弱點。隨著寒嶺走滑運動的消減，弓長嶺礦帶開始沿著前期形成的斷裂發(fā)生走滑。最終把弓長嶺礦段改造成一大兩小三個反“S”型。最終將弓長嶺切割為三個礦區(qū)：弓長嶺一號礦區(qū)、二號礦區(qū)、三號礦區(qū)。

參考文獻

[1] 周世泰. 鞍山-本溪地區(qū)條帶狀鐵礦地質(zhì)[M]. 北京： 地質(zhì)出版社，1994. 1-277.

[2] 郭洪方. 鞍山地區(qū)太古宙地殼的構造演化序列[J]. 中國區(qū)域地質(zhì)， 19941（ 1） ： 1-9.

[3] 王恩德， 夏建明， 趙純福等.弓長嶺鐵礦床物質(zhì)來源及沉積古地理環(huán)境研究[J].礦床地質(zhì)，2013，32（2）：3680-396.