辽宁弓长岭铁矿床

12.1 辽宁弓长岭铁矿床
我国东北地区鞍山、本溪、海城、辽了和抚顺等地，广泛分布含铁石英岩矿床。

弓长岭铁矿是其中著名的矿田之一，分几个矿段（图12-1）。

图12-1 鞍山—本溪地区地质略图
1．第四系2．中生界3．二叠系4．石炭—二叠系5．奥陶系6．寒武系7．震旦系8．前震旦系结晶片岩、千枚岩
9．花岗片麻岩10．花岗岩11．闪绿岩12．铁矿床
一、区域地质概况
二、矿床地址特征
（一）矿区地层
矿区地层层序自上而下为：
Ⅲ. 上混合岩层：岩性与下混合岩层基本相同，厚约100m，同位素年龄1600Ma。

～～～～～侵入接触～～～～～
Ⅱ5·石英岩厚30-100m
Ⅱ4·上含铁带
⑤第六层铁矿（Fe6），即主要富铁矿层（50-60m）
④上斜长角闪岩层6-22m
③第五层铁矿（Fe5）10-15m
②下斜长角闲岩层10-40m
①第四层铁矿（Fe4）
Ⅱ3·中部黑云母钠长石变粒岩层夹第三层铁矿（Fe3）70-190m
图12-2 弓长岭铁矿二矿区地质图
1.第四系
2.麻峪花岗岩
3.上浅粒岩
4.硅质层
5.上角闪岩
6.黑云变粒
岩7.铁1片岩组8.铁2片岩组9.下角闪岩
10.下浅粒岩11.弓长岭花岗岩12.磁铁矿声能13.赤铁矿层14.矿体
15.断层16.地质界线及产状
Ⅱ2·下含铁带
④第二层铁矿(Fe2) 2-27m
③中部片岩层2-12m
②第一层铁矿(Fe1) 2-18m
①下部片岩层3-36m
Ⅱ1·角闪岩层
～～～～～侵入交代接触～～～～～
Ⅰ.下混合岩层:主要为条带状混合岩，厚度大约1500m，同位素年龄20亿年。

（二）矿区构造
弓长岭型富铁矿床产于本区的中、上鞍山群中 , 其变质程度为角闪岩相及绿片岩相 , 在本区以外的下鞍山群中尚未发现这种类型的富铁矿床。

富铁矿的产出与构造的关系非常明显。

富铁矿常产于断裂构造中或其附近 , 或产于褶皱间隙之中。

由于许多矿床中条带状铁矿层两盘常有走向断裂存在 , 故而
常可见铁矿层两侧有富铁矿产出。

此类型富铁矿常产于条带状铁矿层中或其两侧。

如南芬富铁矿、王家量子富铁矿是完全产于条带状铁矿层中的 , 而弓长岭二矿区、八盘岭、樱桃园等矿区的富性矿就是产在条带状铁矿层的边部的（图12-2）。

（三）混合岩化岩石
本矿区中混合岩化岩石分布非常广泛，在矿床周围都有。

变质岩呈残留体状存在于混合岩化岩石之中。

混合岩化岩石可以分为两期，较老的一期称为弓长岭混合岩，较新的一期称为麻峪混合花岗岩。

1、弓长岭混合岩
弓长岭混合岩是岭混合岩在本矿区出露非常广泛，遍布在矿床周围，其同位素年龄为 2500Ma。

混合岩一般为灰白色，有的略显淡红色，中细粒，局部地方岩石粒度变化较大。

呈片麻状、眼球状、条带状或斑杂状构造。

组成矿物以斜长石、石英、微斜长石为主，其次有黑云母、自云母、角闪石、绿泥石，副矿物有磁铁矿、锆石、石榴石、独居石等。

此混合岩与变质岩系之间有较宽的混合岩化带。

2、麻峪混合花岗岩
麻峪混合花岗岩几于二矿区东北的麻峪一带。

肉红色，粗粒斑状花岗结构。

主要组成矿物是斜长石、石英、微斜长石。

镜下可见斜长石被微斜长石交代。

在本矿区中还常可见到与混合岩化有关的伟晶岩、细晶岩、长英岩等。

（四）矿体特征
含铁石英岩建造位于NW—SE向大复背斜东北翼，呈单斜地层，倾角陡。

延长4000—5000m，已知延伸＞1000m。

矿体呈层状，倾向北东，倾角60—90°，有时倒转。

富矿体呈层状、透镜状，产于贫矿体内，主要赋存在Fe4、Fe2内。

厚度由几十厘米至几十米，延长几十米至千余米，延伸由几十米至千米以上。

倾向、倾角大致与贫矿一致。

富矿体的主要近代矿构造是Fe6下盘的走向逆断层。

此断层延长2km以上，延深1km，倾向NE。

沿该断层在Fe6中形成了鞍山—本溪地区最大的富矿体，即弓长岭二矿区主矿体。

Fe6延续4800m，厚50—60m。

西北薄，东南厚，有些地方因断层重叠，厚度增大到100—160m。

Fe6中有两个大的富矿体：其一，走向延长1840m。

似层状。

有穿层分枝现象。

产状与贫铁矿层基本一致。

厚度变化大，向上变薄，深部较稳定。

厚5—30m。

其二，走向延长1820m，似层状，产状与贫铁矿一致，厚5—30m。

富铁矿附近有明显的围岩蚀变。

呈单侧带状分布。

自富矿体赂外依次为：铁镁闪石化、石榴石化、绿泥石化。

蚀变常发育于富铁矿体一侧的夹层中，一般宽十几米到几十米。

一般蚀变强烈，蚀变带宽，往往富矿体亦较厚；围岩蚀变弱的地方，富矿体小或没有。

蚀变岩石常具片状构造，片理平行于富矿体外形。

富矿体及围岩蚀变年龄为1800—2000Ma。

富矿石成分主要为磁铁矿，局部有少量赤铁矿富矿体。

矿石主要呈致密块状构造，亦有细密条带状构造。

富矿石品位＞含SiO210.3%，S0.3%，P极低。

硫同位素组成特征见图12-3。

图12-3 弓长岭BIF硫同位素组成图
1.围岩
2.蚀变岩
3.磁铁石英
4.富铁矿
三、有关测试数据
1、富铁矿石中包裹体特征
富铁矿石及条带状铁矿石中石英包裹体的特征不同 , 包裹体中气液成分也不同。

条带状铁矿石中石英的包裹体小 , 平行条带方向排列 , 包裹体中气液成分以 Ca2+、 HCO3-、 Cl-为主 ,Sr/Ba 比为 0.33,pH=8.1 。

而富铁矿石中之石英包裹体大 , 斜交条带方向排列。

包裹体中气液成分以 Ca2+、Na+、 Cl-、 SOi2-为主 , 含 Mg2+较 A 多。

Sr/Ba 比为 0.23，pH 值 7.4 。

据李秉伦 (1977 ) E73 的资料 , 本矿床中未受热液影响的变质岩石中 , 石英包裹体盐度低 ,而富铁矿石及受热液影响的岩石中 , 石英包裹体盐度高。

包裹体测温资料表明, 本矿床区域变质作用和混合岩化作用的温度为570 ℃左右 , 富铁矿的成矿温度为350 ℃ , 二者明显不同。

富铁矿与条带状铁矿中所含包裹体之特征有如此明显的差异 , 说明它们是在两种很不相同的地质作用中形成的。

2、富铁矿石硫、氧同位素的成因特征
(1)硫同位素的成因特征
从弓长岭二矿区条带状铁矿及富铁矿中黄铁矿的硫同位素组成（杨凤筠，1978）来看，条带状铁矿中δ34S的数值小，接近陨石硫同位素组成特征。

而富铁矿中黄铁矿之δ34S为-5～+14‰，这表明富铁矿石形成过程中硫同位素有明显的分馏。

着也说明两者是在不同的地质作用中形成的。

几十年中 , 许多地质学者对于弓长岭型富铁矿的成因进行了深入的研究 , 其中著名地质学家程裕漠先生对本区弓长岭型富铁矿的研究具有非常重要的意义。

大多数地质学者认为本区弓长岭型富铁矿是热液成因的 , 也有少数地质学者认为是原生沉积成因的。

在热液成因的大前提下 , 对于成矿热液的性质仍有不同的意见 , 早年曾有人认为是岩浆期后热液成矿 , 近三十年中主要的意见有两种 , 一种意见认为是变质水热液成矿 , 另一种意见认为是混合岩化热液成矿。

(2)氧同位素的成因特点
魏菊英（1965）对弓长岭二矿区两个钻孔中铁矿石中的氧同位素进行了研究，上部一富铁矿为主，其中磁铁矿的δ18O值为-1.4～-4.3‰，中部一条带状矿石为主，其中的磁铁矿的δ18O值高，而磁铁富矿δ18O值低（-0.2～-2.7‰）。

下部为条带状铁矿，其中磁铁矿之δ18O值为0.5～1.5‰，相对较高。

由此可以看出，富铁矿石与条带状铁矿石中磁铁矿的氧同位素有明显的不同，
(1) 条带状铁矿中磁铁矿的δ18O 值变化幅度大 , 为10.57‰，磁铁矿的δ18O 值变化幅度较小 , 为 4.99‰。

而且后者处于前者的变化范围之内。

这说明富铁矿的成矿物质来自于条带状铁矿 , 但又与条带状铁矿不同。

(2)条带状铁矿中磁铁矿的δ18O值较高 , 为 -4.41～ +6.16‰，而富铁矿石中磁铁矿的δ18O值为- 5.40 ～ -0.41‰ , 明显偏低。

似乎是富铁矿的形成与这种“ 轻水” 有关 , 似乎是在这种“ 轻水” 改造条带状铁矿的过程中形成了弓长岭型富铁矿。

这种“轻水”可能是条带状铁矿中的同生水，也就是沉积物中的“化石水” 。

其氧同位素组成接近于沉积物形成时水体水的氧同位素特征。

据 Becker(1976) 的资料 , 前寒武纪海水就是一种“轻水”，δ18O 值为-3～ -11‰，与富铁矿石中磁铁矿的氧同位素相似。

四、弓长岭富铁矿成因探讨及成矿模式
依上所述 , 可以看出此类型富铁矿明显地受构造控制，有富铁矿脉穿插条带状铁矿的现象，富铁矿体周围有近矿围岩蚀变，富铁矿石中石英包裹体的形成温度为350 ℃等等事实来看本区弓长岭型富铁矿是一种在高温热液作用中形成的热液矿床。

(1)晚太古宙时期 , 在广阔的海洋中形成了中一上鞍山群的海底火山岩一沉积岩系 , 同时在其中也沉积形成了厚大的条带状铁矿层。

(2)中、上鞍山群地层在 25-28 亿年时期先后经受了几次区域变质作用 , 受变质成为绿帘角闪岩相至绿片岩相的中、低级区域变质岩石。

(3) 在本区中、上鞍山群岩石受区域变质作用时 , 其中有较强的变质水热液活动。

这些变质水热液的温度在350 ℃以上，而且具有氧同位素δ18O 低的特点。

(4)在鞍山群地层中，条带状铁矿比其周围岩石的孔隙度高。

而且在区域变质过程中 ,条带状铁矿的内部和边部容易产生断裂或裂隙，因而条带状铁
矿层常常能成为变质水热液积极活动的场所。

(5)在变质水热液活动中 , 条带状铁矿石中的大部分 Si02被溶滤带走。

同时在变质水热液作用下，原有的磁铁矿进行改造，成长壮大，并且相对富集而形成了富铁矿。

在富铁矿体周围也形成了以绿泥石化为主的近矿围岩蚀变。

弓长岭富铁矿床地质特征及成因探讨
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郑柱蓝海洋
（辽宁省冶金地质勘查局地质勘查研究院）
关键词：弓长岭；富铁矿；热液
摘要：介绍了弓长岭富铁矿床主要产于太古宙花岗岩-绿岩带硅铁建造中，分析了其主要特征为：富铁矿体严格受贫铁矿层控制；富矿体两侧围岩热液交代蚀变强烈；贫、富铁矿存在着两种不同世代及不同成因的矿物组合类型。

提出了富铁矿体是由沉积变质的磁铁贫矿经热液改造形成的结论。

１区域地质概况
鞍山-本溪地区位于华北地台北缘东段辽东台隆西部，区内出露的地层有太古宙鞍山群、元古宙辽河群、震旦系、古生界、中生界及新生界第四系，其中鞍山群是鞍山式铁矿的赋矿层位。

本区断裂构造较发育，其中对该区地质构造影响较大的有ＮＮＥ向的郯庐断裂、ＮＥ向的寒岭断裂、ＮＷ向的石桥子断裂以及ＥＷ向的太子河断裂。

区域内大面积出露太古代花岗岩，而中生代燕山期花岗岩及辉绿岩仅呈小岩株状产出。

区域内矿产资源主要有铁矿、煤矿、耐火粘土矿、硅石矿、石灰石矿、建筑石材等，其中以铁矿最为丰富，主要有东鞍山、西鞍山、眼前山、樱桃园、胡家庙子、弓长岭、南芬、歪头山、欢喜岭等大中型铁矿床。

各矿床都以贫矿石为主，但大都夹有规模大小不等的富矿体，其中以弓长岭富铁矿
床规模最大、也最为典型。

２矿区地质特征
２．１控矿层位
弓长岭铁矿床位于鞍山与本溪之间的弓长岭地区。

其典型地层为二矿区，二矿区位于弓长岭背斜的北翼，矿床西北端以寒岭断裂为界。

矿区控矿层位为太古界鞍山群茨沟组，在矿区广泛分布，呈大的残留体存在于大片花岗岩中，自下而上可分为６层，见表１......
弓长岭二矿区既是大型条带状铁矿床,同时又是大型磁铁富矿床,自1949年建矿
以来,一直是鞍钢的主体矿山和高品位富矿的主要供应地.笔者在总结矿床地质特征的基础上,对矿区的主要变质岩-斜长角闪岩类的主量元素、微量元素和稀土元素进行了分析.结果显示：主量元素的平均化学成分与基性火山岩中玄武岩成分相似,MgO和CaO含量比较高,而且Na_2O〉K_2O;微量元素：相容元素Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu的含量比较高,属于右倾型;（Rb/Yb）_N值为5.95～132.93,平均值为49.34,远远大于1,为强不相容元素富集型;大离子亲石元素Rb、Ba、K、Sr明显富集,但Th、U强亏损;高场强元素中Zr、Hf明显富集.而Nb、P为中等亏损,Ti为弱亏损,与亏损型洋中脊拉斑玄武岩很相近;稀土元素具有∑REE低（21.09×10~（-6）～69.13×10~（-6）平均40.44×10~（-6））、LREE略有富集（LREE/HREE=1.70～2.58,平均2.27;（La/Yb）_N：0.93～4.27,平均值1.60）的稍右倾型或平坦型特征.轻稀土分馏不明显（La/Sm）_N：0.87～3.28,平均值1.42）.根据主量、微量和稀土元素的特征,并结合环境构造判别图解,笔者认为,研究区斜长角闪岩的原岩为大洋中脊拉斑玄武岩.
区域地质概况鞍山-本溪地区位于华北地台北缘东段辽东台隆西部,区内出露的地层有太古宙鞍山群、元古宙辽河群、震旦系、古生界、中生界及新生界第四系,其中鞍山群是鞍山式铁矿的赋矿层位。

本区断裂构造较发育,其中对该区地质构造影响较大的有NNE向的郯庐断裂、NE向的寒岭断
在总结辽宁弓长岭铁矿矿床地质特征的基础上,对矿区内磁铁石英岩和磁铁富矿两种矿石的主量元素、微量元素和稀土元素特征进行分析,测试了其氧同位素组成。

结果表明：（1）磁铁富矿和磁铁石英岩除了主要成分Fe、S iO2的含量有很大差别外,其他元素的含量并没有太大的差别;（2）磁铁富矿和磁铁石英岩微量元素特征非常地相似,并且二者的稀土配分型式也非常一致,总的稀土配分曲线是稍右倾型或平坦型的,具Eu正异常,显示了二者的一致性和继承性;（3）磁铁石英岩中磁铁矿的δ^18O值变化范围为-4.5‰～1.8‰,包含了磁铁富矿的变化范
围,这与磁铁富矿赋存在磁铁石英岩之中的地质产状完全一致,表明富矿是由具负δ^18O值的热液改造磁铁石英岩而形成的;（4）磁铁富矿应该是由区域变质阶段形成的变质水热液（温度在500℃以上,而且氧同位素δ^18O值低,一般为负值）交代条带状磁铁石英岩,通过去硅作用形成的。

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辽宁弓长岭铁矿磁铁富矿的成因研究
在总结辽宁弓长岭铁矿矿床地质特征的基础上,对矿区内磁铁石英岩和磁铁富矿两种矿石的主量元素、微量元素和稀土元素特征进行分析,测试了其氧同位素组成.结果表明:(1)磁铁富矿和磁铁石英岩除了主要成分Fe、SiO2的含量有很大差别外,其他元素的含量并没有太大的差别;(2)磁铁富矿和磁铁石英岩微量元素特征非常地相似,并且二者的稀土配分型式也非常一致,总的稀土配分曲线是稍右倾型或平坦型的,具Eu正异常,显示了二者的一致性和继承性;(3)磁铁石英岩中磁铁矿的δ18O值变化范围为-4.5‰～1.8‰,包含了磁铁富矿的变化范围,这与磁铁富矿赋存在磁铁石英岩之中的地质产状完全一致,表明富矿是由具负δ18O值的热液改造磁铁石英岩而形成的;(4)磁铁富矿应该是由区域变质阶段形成的变质水热液(温度在500 ℃以上,而且氧同位素δ18O值低,一般为负值)交代条带状磁铁石英岩,通过去硅作用形成的.。