河南省舞阳铁矿田构造控矿研究

第28卷第5期河南理工大学学报(自然科学版)Vol.28 No.s2009年10月JOURNAL OF HENAN POLYTECHNIC UNIVERSITY ( NATURAL SCIENCE)Oct. 2009河南省舞阳铁矿田构造控矿研究罗明强(河南省有色金属地质矿产局第四地质大队，郑州45016) .摘要:从构造角度探讨河南省舞阳铁矿田的控矿因素，包括断裂、褶皱、岩相古地理等方面，研究表明，太古宇太华群是舞阳铁矿田的矿源层，赵案庄组和铁山庙组控制着铁矿床的空间分布，断裂构造、褶皱构造、变质作用影响了矿床的后期改造，干燥炎热的气候、弱排水条件及岩相古地理(古构造面)特征决定了舞阳矿田为一贫铁的大型铁矿田。铁矿床主要分布于赵案庄组和铁山庙组中，位于褶铍轴部(特别是背斜轴部)及倾伏端和断层抬升矿体但未遭受破坏地段.对构造控矿规律的研究，为在舞阳铁矿田范围内寻找深部盲矿体提供了理论依据.关键词:构造控矿，岩相古地理，舞阳铁矿田中图分类号: P613;P618.31 文 献标识码: A文章编号: 1673 -9787 (2009) 05 -0577 -06Study on ore - controlling factors in Wuyang iron ore field in Henan provinceLUO Ming - qiang( No. 4 Geological Team, Henan Non - frrowu Metal Geologicaly and Mineral Resources Bureau，Zhenghou 450016， China)Abstract: The paper tries to study on ore - contrlling factors from the structure angle , including fracture,fold, lithofacies paleogeography etc. . The results show that the Archaeozoic eonothem Taihan group is the ironores source bed of w uyang iron ore field. Zhaoanzhuang and Tieshanmiao groups control the space distribute ofthe iron deposits , and the fracture structures, fold structures , metamorphic metallization reform the iron depos-its upper. The dry and hot climate, weak evacuating water and lithofacies paleogeography characteristic deter-mine that Wuyang iron ore field is a large - scale poor iron field. The iron deposits mainly distributes in Zha-oanzhuang and Tieshanmiao groups, axis and plunging of folds, the area of iron - bodies which had be uplif-ted by fractures and not been destroyed. For looking for the deep department blind ore - bodies, the papergives an important theories basis in w uyang iron ore field.Key words: structure ore - controlling ; lithofacies paleogeography; Wuyang iron ore field0引言舞阳铁矿田是河南省最大的铁矿田，分布有多个铁矿床，其查明铁矿资源储量5.8亿t,约占全.省总资源储量一半以上“1-21.勘查深度在500m以浅，多数为300m以浅，矿田深部具有巨大的找矿空间，本文试图对该区构造控矿因素(断裂、褶皱、地层、岩相、古地理等方面)进行研究，为本矿田地质勘查工作和铁矿资源潜力评价提供理论依据.中国煤化工MHCNMHG收稿日期: 2009-05 -07作者简介:罗明强(1965-). 男，河南柘城人，高级工程师，从事矿产普查技术工作. .E - mail; hnluomingqiang@ 126. com578河南理T.大学学报(自然科学版)2009年第28卷1舞阳矿田基本构造格架舞阳铁矿田位于华北地块南缘与秦岭褶皱带的衔接部位，三(门峡)一鲁,(山)断裂的南边(3].区域构造线呈NWW- -SEE 向，向东转为E- -W向，沿区域构造线方向的断裂、褶皱极为发育,区域性断裂控制了本区的地层、岩浆岩和矿产具有明显的线性分布特征(图1).梁八台王道行真大韩庄小守h辛集扁担李庙街、营街坡魏青庄解刘树湾武功巫花岗”,曹庄2少饮古坑岗庙划te石岗山图1舞阳铁矿 田基岩地质图Fig.1 Bedrock geological sketch of the Wuyang iron ore field1-寒武系; 2~12- -雀旦系: 13- -太占界: 14- 杨树湾组: 15~18- 铁山庙组: 19~22- 赵案庄组: 23-太古界混合岩: 24~26- -铁矿层: 27-燕山期正长岩: 28-焦山期闪长岩: 29- -元占界安山岩: 30~33- 断层: 34-背斜轴: 35- -向斜轴: 36-产状: 37-地质界线:38- -不整合面前震旦早期古构造的基本形态为一走向NW,向W倾伏，向SW倾，向NE倒转的复式背斜，在岗庙刘一陈厂比较清晰.轴部主要由赵案庄组组成大体分布于赵案庄一余庄一营街一陈厂一线，轴线为110-120°，因受后期的叠加改造，致使上述北西向复背斜轴线发生大幅度弯曲、两翼主要由铁山庙组和杨树湾组组成.南翼(正常翼)较完整，隐伏于房庄一杨树湾一“二铁”-尹集、陈厂一带,走向为NW向，向SW倾斜，倾角- -般30~50°;北翼隐伏于桐树庄一尚庙一经山寺一八台一王楼一岗庙刘一带，因受后期断层破坏而不完整，走向变化大，倾角较陡，该北西向复式背斜的二级褶皱在北翼和近轴部较为发育，主要是不对称正常褶皱，部分为倒转褶皱.从西向东主要有: NNW向的尚庙向斜、山孟岗向斜;近EW向的经山寺背、向斜，小韩庄背、向斜; NEE- -近EW向的的王道行背斜，赵案庄背、向斜，虎狼洼向斜，老柴庄背斜，姚庄一前鱼例转向剑，业两向的外岗褶皱，营街-朱兰背斜等，NW向紧闭型褶皱和少量压扭性断层所组成中国煤化工，在嵩阳运动已形成，是本区前震旦古构造带的主体.北部太华群地层、YHCNMHG异常呈有规律的弧形拐弯.如尚庙一经山寺- -小韩庄一带为南突弧，而在赵案庄一梁岗一带则为北突弧，分别形成近SN向的背形和NE向的向形构造，形成一个主要由宽缓型褶皱组成的规模不大的古近北向褶铍构造第5期罗明强:河南省舞阳铁矿田构造控矿研究带.南部因后朔近南北向褶皱被早朔北西向褶皱所隔阻，而又表现出限制复合的特点，上述古NW向构造带和古近SN向构造带可能部分迁就和联合表现为横跨褶皱(背、向形)的轴(脊)线从近SN向一NE向一近EW向的逐渐过渡、横跨构造带应完成于前震旦纪国.震旦纪以来的构造体系和构造演化为自震且纪以来经历了少林、加里东、海西等运动,特别是燕山期运动作用，以断裂为主，褶皱构造不甚明显，形成了一系列近EW向、NW向和NNE向的挤乐或压扭性断层及伴生断层，形成了燕山期构造格局，影响和改造前震旦古构造轮廓及变质铁矿的分布:(1)近EW向的压性或压扭性断层及其伴生断层，规模较前震旦纪小，主要由一些近EW向的压性或压扭性断层及其伴生断层所组成，在南部露头区主要有金庄断层、柏庄一狼洞山逆断层，陈厂南断层等，北部覆盖区主要有赵案庄一下曹F6逆掩断层，曹集、岗王、尹集一酒店逆断层等，一可见碎裂岩和糜梭岩化碎裂岩广泛发育,并使太华群多次逆(掩)冲到震且系之上，形成本区叠瓦状构造.并有近SN向张扭性断层(规模不大，但十分发育，间距1.5~2km,柏庄附近的近SN向张扭性断层可见宽1~3 m的角砾岩带，并呈右行扭错)和NE. NW向的断层伴生正长岩脉、石英斑岩脉，(2)弧形构造带:属于区域伏牛-大别弧形构造的西翼，其构造成分主要有NW- -NNW向扭性断层、后者在南部露头区较为发育，如柏庄一小顺店断层和老察沟断层等，使震旦系逆掩在寒武系之上，形成1-10m的碎裂带.断裂成分为碎斑岩或糜棱岩化碎斑岩，近SN向的张性断裂以及NE、NW向的扭性断裂，部分为伴生构造，也可见到后期酸性岩脉穿插.(3) NNE向压扭性断裂:本区十分发育，规模较大，向东有加强趋势、在尚庙一-支鼓山、岗庙刘一陈厂、土山一嵖岈山等地至少有三个规模较大的北北东向构造带.断层破碎带中有糜棱岩化碎斑岩和近水平擦痕，和大规模的左行扭错使太华群与震旦一寒武系呈断层接触，根据上述近Ew.NW一-NWW和NEE向三组压性或压扭性主干断层的切割关系和区域资料可知他们形成于燕山期，但近EW向断层形成较早，弧形构造带次之，NNE向断层形成最晚.区域岩浆岩有黑云母花岗岩、花岗斑岩、白岗岩、混合花岗岩、闪长岩和安山玢岩等、区域内矿产以铁矿为主;如赵案庄一王道行铁矿、下曹一余庄铁矿、经山寺铁矿、“二铁”铁矿等，其次有石英岩、熔剂灰岩、石墨、磷矿和铀一钍等伴生矿产.2构造控矿因素本区经历了多次构造运动，其中前震旦纪运动与燕山运动起决定性作用，奠定了本区地质构造的基本轮廓.两者既存在着继承性，又存在着差异性5].前震旦纪的构造运动，使太古界地层发生了强烈褶皱、断裂、区域变质及混合岩化作用，形成了NWW-SEE向褶皱.燕山运动则继承了这一构.造方向，但褶皱作用微弱，仅在前震旦纪褶皱的基础上形成了大型宽缓的背斜构造.燕山运动以断裂为主，造成了许多近EW向压性断层及近SN向张扭性断层、由于舞阳矿田属层控矿床，褶皱、断层和岩相古地理等构造因素决定了矿体的赋存状态和空间分布.2.1赋矿地层本区太古宙太华群赵案庄组和铁山庙组为--套镁铁质-超镁铁质建造，铁矿主要赋存在该套地层中'6。赵案庄组主要岩石为斜长角闪(片麻)岩、透辉斜长角闪(片麻)岩，夹角闪斜长片麻岩、磁铁角闪金云蛇纹岩、角闪磁铁矿、磷灰石磁铁矿、大理岩等，原岩为铁镁质和超镁铁质火山岩、白.云质灰岩等，赵案庄组自下而上可分为更长角闪片麻岩段(厚130~150m,磁铁矿厚1 ~20m);铁铝榴石更长角闪片麻岩段(厚365 m);更长角闪片麻岩段透辉更长片麻岩段(厚121 ~291 m,一般有1 ~4层磁铁矿层，平均厚21 ~57 m).铁山庙组的主要出中国煤化工上麻岩、角闪斜长片麻岩、辉石石英磁铁矿、磁铁辉石(角闪)岩，夹斜;原岩主要为安山质一长英质火山岩、火山碎屑岩、铁硅质岩，夹镁铁质HCN M H G宙组可分为上、下两个混合岩段(分别厚400m和>500m)及中部的大理岩和磁铁辉石岩、辉石磁铁矿段(最厚253 m).磁铁矿层多达12层，单层厚31m.平均厚25 m,累计厚度可达85 m.580 .河南理工大学学报(自然科学版)2009年第28卷2.2褶皱构造和断裂构造断裂构造对铁矿床的控制主要是对矿床的后期改造，表现在NWW-近东西向，NNE- -近SN向,其次为NE、NW向的断层切割错位含矿岩系(赵案庄组和铁山庙组)，使含矿岩系逆掩于震旦系之上，并沿倾向或走向与盖层星断层接触，造成矿层的重复、缺失、尖灭以及拐弯、抬升和隐伏.证据是NWW向曹集断层向西延伸，通过大柳树至扁担李南侧，使南北太华群发生右行扭错; Nww向F6断层，使赵案庄组矿层多次重复;尹集至陈厂的NNE向断裂带使酒店一尹集地区的太华群抬升，并与两侧的震旦系呈断层接触;铁山庙一铁古坑、石门郭等矿床因受后期NE向和近EW向断层的切割而分成数个矿床.舞阳铁矿田基底构造线主要为NWW- -SEE向，并存在着近SN向构造的叠加，因而使基底褶皱失去了线状褶皱特征，表现为轴面弯曲的，两翼不对称的复式褶皱.本区大致可以划分为南北两个复式背斜带和夹于其间的向斜带.各矿床的构造复杂程度不同，北部赵案庄、王道行、余庄矿床和经山寺、小韩庄矿床构造复杂，发育一系列轴面弯曲、两翼不对称，甚至倒转的次级背向斜，又被晚期断裂切割.而南部的铁山庙、铁古坑、石门郭矿床和岗庙刘矿床构造简单，主要表现为被晚期断裂切割成断块的单斜层.褶皱构造对矿床的控制作用主要为铁矿体发生明显的改造，在褶皱不同部位，矿层的产状、厚度均发生变化‘10-101、， 富矿体主要赋存于背、向斜的轴部(图2)，背、向斜的倾伏端(山孟岗附近尤其明显).CX10 7K333CK12 0K24 ZK323<04148"ArtArtuArtz三1由2园35234 5图2褶皱、 断裂构造对矿体的控制Fig.2 Fractures and folds controling the appearance of ore-bodies1一角闪片麻岩: 2- -大理岩: 3一石英辉石磁铁矿; 4- -白粒岩: s一混合岩(1) 经山寺一小韩庄矿床:该矿床北西部以山孟岗一磨沟NE向晚期断层为界，东北部以孟思恭-岗坡李NW向断层为界，南部以大韩庄断层为界.矿床位于3条较大断层控制范围之中，主要褶皱构造有北部的倒转向斜和南部的小韩庄一冷岗背斜.北部的倒转向斜轴线方向105°，轴面略呈弧形,凹面向北，两冀都向北倾、在37 线以东，向斜变得开阔，北翼(倒转翼)倾角50~55°，南翼35 ~40°. 由于其南部出现了1个短轴背斜，致使该向斜挤得非常狭窄，地层和矿体形变强烈，大理岩厚度加大，钻孔中矿层加多，片麻理倾角多变，含矿岩系加厚、南部小韩庄一冷岗背斜轴面弯曲，大韩庄以西轴向NWW,以东轴向NEE,凹面向北弧形.背斜西端被燕山期正长岩阻截，东端被孟思恭一岗坡李断层切割，南翼为大韩庄断层破坏.中部短轴背斜41线以西轴向近EW向，以东为NE向.核部地层为巨厚的白粒岩，两翼为大理岩夹磁铁石英辉石岩、南北两翼都见近EW向断层(图2).经山寺矿床断裂构造主要有6条(F4， F5, F6, F7, F8和F9)，其中F4，F5为NW向左行扭性断层，为震旦纪以后产生的，F7、F8均为东西向断层，前者属张性，后者为压性，都发育有角砾岩,可见燕山期中性岩脉角砾，为燕山期后断层.经山寺- -小韩庄矿床构造为北部倒转向斜，南部为不中国煤化工轴背斜和- -短轴向斜，褶皱轴面凹面向北，即EW轴向的褶皱受SN向构F摺皱.这些断层.:YHCNMHG和褶皱不是同时期形成的.(2)赵案庄- -王道行矿床:赵案庄矿床褶皱构造为1个轴向EW,向西倾伏，南翼缓、北翼陡的复式不对称背斜构造.核部由赵案庄组下段及中段组成，两翼为赵案庄组上段及中混合岩段.赵案庄第5期罗明强:河南省舞阳铁矿田构造控矿研究581-王道行-余庄矿床西部褶皱构造由3个三级背斜和2个三级向斜组成，其特征是轴面弯曲，两翼不对称，背斜北翼陡，南翼缓,枢纽向西倾伏，向东产状较平缓,次级褶皱消失.从A, B两矿层展布查可以看出: B矿层在杨庄寨向NNW倾斜，蔡古洞转为NW- -NwW 倾斜，下曹、粱岗向SW倾斜.A层矿在北余庄向NWW倾斜，在南余庄向sw倾斜.两矿层的空间展布，都显示为枢纽向西倾伏的开阔背斜.断裂构造较发育.王道行一余庄逆掩断层(F6). 上盘为太古界地层，下盘为震旦系。F6 断层在蔡古洞、下曹之间被一条晚期的NE向右行扭性断层(F15) 错断. F15 以西，F6 走向NE,向南倾斜，倾角15~22°,出现B矿层和赵案庄组中段标志层; FI5以东，F6走向NWW.向南倾斜，倾角30 ~40°，出现赵案庄组上段. F16 断层分布于下曹矿床北部，走向近EW,倾向南，倾角陡，在80°以上，断层附近矿体发生强烈褶皱. F17 见于下曹与梁岗之间，走向5~10°,倾角陡.断层以西出现B矿层，矿体较厚，强烈褶皱，在断层附近呈SN向扬起、F17 以东B矿层变薄，相对位置南移，矿下标志层清楚.(3)铁古坑一铁山庙一石门郭矿床:铁古坑一铁山庙矿床位于营街一下山刘背斜西南翼，向SW倾伏的单斜地层.石英一辉石磁铁矿矿体呈层状产出，形态完整，产状稳定.片麻理产状215°∠40°左右、石门郭矿床是铁山庙矿床的深延部分，因晚期东西向压性断层的推覆而上升到浅部.石门郭矿体由上、下两层矿组成，上层厚35 ~40m，下层厚70~80m，两者之间夹层为黑云斜长片麻岩，砌体呈层状，走向125°，倾向sW,倾角30 ~35°.(4) 岗庙刘矿床:岗庙刘矿床位于舞阳矿田东南部，为铁山庙组磁铁辉石石英岩型矿床，上部矿石氧化为褐铁矿矿石.含矿岩系产状为230∠22°，总体为一NW向延伸的单斜地层、五条30 ~32°走向的燕山期张性断层切割了这一单斜地层，从而形成了两个地垒和三个地堑式构造.矿体保存于三个地堑构造内，分别在东、中、西矿段.2.3变质作用依据中国科学院地质研究所李达周等对本区的研究成果，本区为太华中压相系变质带、分布于鲁山瓦屋- -舞钢- -安徽霍邱一带.地层主要为太华群，按岩性可分为上下两个建造，下部为火山一陆源建造，经变质成为角闪岩、斜长角闪片麻岩、辉石角闪片麻岩、黑云斜长角闪片麻岩等岩石;上部为碳酸岩一陆源建造，由碎屑岩、泥砂岩、泥质灰岩、碳酸盐岩组成，经变质作用成为黑云斜长片麻岩、浅粒岩、石榴角闪斜长片麻岩、石榴更长片麻岩夹石榴矽线石黑云片麻岩、大理岩、石墨大理岩.上下建造都受到不同程度的混合岩化作用，主要为条带状混合岩，局部有脉状混合岩.鲁山一舞阳地区变质作用温度为620~625C，压力小于4x108Pa，属低压相系高角闪岩相"。变质作用对铁矿床的控制主要表现为铁矿床赋存在一定的变质相带中和对铁矿床的变质改造作用(磁铁矿在区域.变质过程中，随着温度压力的升高，仅发生重结晶，粒度增大，有时自形程度增加，磁铁矿有的产生聚集，形成条带状构造或块状构造).2.4岩相、 古地理.在上太华群与震旦系之间发育一个古风化壳(前震旦系风化壳)，属水云母型风化壳1。风化壳从上到下可分为3个带:强风化淋滤带-普遍形成- -层十几厘米厚的含砂水云母泥岩，位于风化壳顶部，可代表岩石的最终分解产物，风化带呈紫红一紫褐色，原岩结构构造全被破坏，硅酸盐矿物分解为水云母、蒙脱石、高岭石、铁的氢氧化物等，石英边缘被水云母、赤铁矿交代;风化淋滤带一岩石风化较疏松，岩石结构和矿物成分被改造，绢云母和水云母交代长石矿物的现象明显，位于泥岩之下，此带厚度十几到20几米;原生带- -风化淋滤作用微弱，岩石结构和矿物成分未发生改变和破坏.古风化作用只达到Si-Al阶段的时期.根据震旦系云梦山组下部砂砾岩层的缺失和上部砂页山组早期的5个古高地位置，它们是赵案庄高地、铁古坑高地、铁山庙高中国煤化工双岗(岗庙刘、岗王)高地这些高地在云梦山组早期的开阔海域中组成YHCNMHG3km2)大约高出海面40余米，最大坡度约28~31°，整个地区接近于准平原化.结晶基底为太华群，是区内火山582河南理工大学学报(自然科学版)2009年第28卷田罗庄石可湾丰高声，地石门郭图3铁古坑-铁山庙矿区云梦山组底段岩相古地理图Fig.3 Lithofacies of Yunmengshan formation underneath member at Tiegukeng and Tieshanmiao deposits,1一滨海负岩相: 2一云梦山底段缺失区: 3- -滨海砂贞岩相: 4-滨海砂砾必相; s-云梦山组底段岩层等那线: 6--钻孔号底段岩层厚沉积变质型铁矿的含矿岩系.由于许昌一舞阳地区古风化壳形成于干燥炎热的气候和弱排水条件下，风化作用只达到富硅铝化阶段的初期，风化淋滤作用的特点是去铁留硅(铁矿 氧化淋滤掉，石英不淋滤而保留下来)，这与风化淋滤型富铁矿形成所要求的潮湿炎热气候、强排水条件、富铝化阶段、去硅留铁不同，再加上本区原生矿源层规模小、品位低、厚度薄、变质深等原因，所以，本区风化淋滤型富铁矿床的成矿前景不.理想.但在贫化碧玉岩带之后的富化矿石带内可找到小规模的富化矿体.3构造控矿规律太古宇太华群是舞阳铁矿田的矿源层，赵案庄组和铁山庙组控制着铁矿床的空间分布，断裂构造、褶皱构造、变质作用是对矿床的后期改造，干燥炎热的气候和弱排水条件岩相古地理(古构造面)特征决定了舞阳矿田为一-贫铁矿的大型铁矿田。铁矿床主要分布于赵案庄组和铁山庙组中，褶铍轴部(特别是背斜轴部)及倾伏端和断层抬升矿体但未遭受破坏地段.舞阳铁矿田原勘查深度较浅，如在深部成矿有利地段加大投人力度，具有较好的找矿潜力.4找矿意义舞阳铁矿田的勘查工作开始于上世纪五十年代至七十年代，经历了一个铁矿勘查的高潮，先后发现了几十处大、中型铁矿，我队对本区的地质勘查工作积累了丰富的经验.但对本区的综合研究程度方面有所不足，表现为2个方面:一是勘查深度不够，大部分勘查深度在300 m以浅:二是矿床成矿规律研究程度不够，特别是对构造控矿规律的研究.本文从构造控矿规律方面进行探讨铁矿床的赋存状态及成矿规律，为指导深部找矿工作提供了理论依据.参考文献:[1]姚培慧，王可南，杜春林，等.中国铁矿志[M]. 北京:冶金工业出版社，1993.[2]楚春生、河南省地质矿产志[M]. 北京:中国展望出版社，1992.[3]芮柏.舞阳地区构造基本特征[J]. 河南冶金地质，1978 (2): 77 -81.[4]河南冶金地质勘探公司,天津冶金地质调查所、舞阳铁矿构造地质特征[J]. 河南冶金地质，1978 (2): 64- 70.[5]罗铭玖，黎世美，卢欣祥，等。河南省主要矿产的成矿作用中国煤化工厦出版社，20.[6] 考克斯DP,辛格DA.矿床模式[M]. 宋伯庆，李文祥，:YHC N MH G杜, 1990.(责任编辑宫福满)