付海濤

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局，遼寧沈陽 110032)

鞍本地區(qū)太古宙原型沉積盆地恢復(fù)初探

付海濤

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局，遼寧沈陽 110032)

鞍本地區(qū)是我國重要的沉積變質(zhì)型鐵礦礦集區(qū)，本文作者通過對該區(qū)區(qū)域航磁、重力等物探資料進(jìn)行解譯，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)與礦產(chǎn)資料，對該區(qū)太古宙沉積盆地形態(tài)進(jìn)行恢復(fù)，并對其演化過程進(jìn)行討論，認(rèn)為沉積了鞍山群的盆地原始形態(tài)為近東西向展布的斷陷型盆地，在2.0～2.7 Ga期間遭受變質(zhì)變形改造，最終形成軸向近南北的直立水平褶皺。通過對原型盆地的恢復(fù)，將有助于解釋鞍山群各巖組同位素測年結(jié)果相近的問題，同時也能為合理部署鐵礦找礦工作提供依據(jù)。

鞍本地區(qū) 沉積變質(zhì)型鐵礦 太古宙原型沉積盆地 盆地恢復(fù)

Fu Hai-tao. Restoration of the Archean sedimentary basin in the Anshan-Benxi region [J]. Geology and Exploration, 2014, 50(3):0494-0503.

0 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，鐵礦資源的需求量也不斷增長(宋雄等，1998；汪國棟等，2000)，與此同時，專家學(xué)者開始了新一輪鐵礦成礦規(guī)律研究工作。鞍(山)-本(溪)地區(qū)是我國沉積變質(zhì)型鐵礦，即“鞍山式”鐵礦的重要分布區(qū)。該區(qū)已探明的鐵礦資源儲量約占全國同類型鐵礦已探明資源儲量的40%(李士江等，2010)。眾多的專家學(xué)者已對鞍本地區(qū)的鐵礦開展了大量研究工作，在典型礦床特征、成礦時代、原巖恢復(fù)等方面取得了大量的成果(楊振升等，1983；王守倫，1987；周世泰，1992，1994；姚培慧，1992，1993；張瑞華等，1994；劉軍等，2010；洪秀偉等，2010；邊維勇等，2012；孟旭陽等，2012)。以往多以典型礦床或礦區(qū)為依托對有關(guān)地質(zhì)問題進(jìn)行研究，取得的成果相對來說是“孤立”的，對本區(qū)太古宙原型沉積盆地形態(tài)與演化方面的研究相對較少。另外，本區(qū)太古宇巖組的劃分方案一直存有爭議，《遼寧省區(qū)域地質(zhì)志》(1989)將鞍山群分為5個巖組；《中國地層典(太古宇)》(1996)將鞍山群上部的3個巖組劃為鞍山群，下部的2個巖組劃為清原巖群；盧崇海等(2013)提出將大峪溝、茨溝、通什村和石棚子巖組歸并為一個巖組——茨溝巖組。為了探討太古宇各巖組之間關(guān)系，有必要對古盆地的形成與演化過程進(jìn)行研究。筆者通過對區(qū)域航磁資料、重力資料進(jìn)行處理解譯，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，嘗試對鞍本地區(qū)太古宙沉積盆地形態(tài)進(jìn)行恢復(fù)，得出該區(qū)太古宙古沉積盆地為近東西向展布的斷陷型盆地的初步認(rèn)識,并認(rèn)為除櫻桃園巖組外，其它巖組可能是同期不同相的產(chǎn)物。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于中朝準(zhǔn)地臺北緣華北斷坳與膠遼臺隆結(jié)合部，跨下遼河斷陷、鐵嶺-靖宇臺拱、太子河渾江臺陷和營口-寬甸臺拱4個三級構(gòu)造單元。本區(qū)的含鐵建造為條帶狀磁鐵石英巖。由于鞍本地區(qū)賦存沉積變質(zhì)型鐵礦的鞍山群的各個層位中都有“鞍山式”鐵礦分布，因此，有時也就把鞍山群作為本區(qū)的含鐵建造來研究。按《遼寧省區(qū)域地質(zhì)志》的觀點，研究區(qū)出露有鞍山群全部5個巖組，自下而上包括石棚子巖組、通什村巖組、茨溝巖組、大峪溝巖組和櫻桃園巖組(圖1)。

石棚子巖組出露在研究區(qū)的東北部臺溝-小夾河一帶，屬新賓-撫順小區(qū)，主要巖性為黑云角閃斜長片麻巖、輝石角閃變粒巖、輝石斜長角閃巖、黑云斜長片麻巖夾磁鐵石英巖。本組原巖以拉斑玄武質(zhì)的超基性、基性火山巖為主，夾中-酸性火山巖。變質(zhì)相為麻粒巖相。

圖1 鞍本地區(qū)太古宇分布圖Fig. 1 Map showing distritbution of Archean Eonothem in the Anshan-Benxi area 1-石棚子巖組；2-通什村巖組；3-茨溝巖組；4-大峪溝巖組；5-櫻桃園巖組；6-出露的鞍山群分布區(qū)；7-被證實的隱伏鞍山群 分布區(qū)；8-推測的隱伏鞍山群分布區(qū)1-Shipengzhi Formation;2-Tongshichun Formaton;3-Chigou Formaton;4-Dayugou Formaton;5-Yingtaoyuan Formation;6-area of exposed Anshan group;7-area of confirmed concealed Anshan group;8-area of predicted concealed Anshan group

通什村巖組出露在石棚子巖組新洞溝北側(cè)，范圍很小，主要巖性為黑云變粒巖、石榴黑云變粒巖，夾斜長角閃巖、角閃斜長變粒巖及磁鐵石英巖，本組以富含云母質(zhì)巖石為特征，并以此與下伏富含角閃質(zhì)巖巖石為主的石棚子組相區(qū)別。本組原巖主要為基性、中基性-中酸性火山巖，夾少量正常碎屑沉積巖。本組整合于石棚子組之上。

茨溝巖組是本區(qū)重要的含鐵層位，主要分布在弓長嶺、南芬等地。主要巖性為斜長角閃巖、黑云變粒巖、黑云角閃斜長片麻巖夾磁鐵石英巖。此巖組中的典型鐵礦床有南芬鐵礦、弓長嶺鐵礦、思山嶺鐵礦、北臺鐵礦、歪頭山鐵礦等。歪頭山一帶其原巖下部為拉斑玄武巖和硅鐵質(zhì)沉積巖；上部為中酸性火山熔巖和碎屑巖，夾粘土巖及硅鐵質(zhì)沉積巖。弓長嶺一帶，原巖為橄欖質(zhì)科馬提巖和單斜輝石質(zhì)科馬提巖。上覆、下伏地層接觸關(guān)系不清。

大峪溝巖組主要分布在康家堡子-北沙土坎及本溪市-松樹底下一帶。主要巖性為黑云變粒巖、云母斜長片麻巖、二云矽線石英片巖、含黑云母淺粒巖、二云變粒巖，夾含電氣石淺粒巖、黑云角閃斜長片巖、斜長角閃巖及磁鐵石英巖等。此巖組中的典型鐵礦床有賈家堡子鐵礦、小嶺子鐵礦、歡喜嶺鐵礦等。本組原巖為中酸性火山熔巖(安山巖、英安巖)及火山碎屑巖夾長石砂巖。上覆、下伏地層接觸關(guān)系不清。

櫻桃園巖組是本區(qū)最重要的含鐵層位，主要出露在櫻桃園-洪臺溝-將軍屯一帶。主要巖性為絹云綠泥片巖、白云綠泥片巖、綠泥片巖、二云片巖、千枚巖，夾巨厚磁鐵石英巖。此巖組中的典型鐵礦床有東、西鞍山鐵礦，齊大山鐵礦，大臺溝鐵礦等。本組原巖為陸源碎屑巖。上覆、下伏地層接觸關(guān)系不清。

圖2 鞍本地區(qū)1/20萬航磁異常圖Fig. 2 Aeromagnetic anomaly map at a scale of 1:200, 000 for the Anshan-Benxi area 1-ΔT正異常;2-ΔT零值線;3-ΔT負(fù)異常;4-磁場分區(qū)線;5-特大型鐵礦床(資源量大于10億噸);6-大型鐵礦 床(資源量1億噸～10億噸);7-中型鐵礦床(資源量0.1億噸～1億噸)1-ΔT positive anomaly;2-zero line of ΔT; 3-ΔT negative anomaly;4-partition line of magnetic field;5-super-large iron deposit;6-large iron deposit;7-middle-sized iron deposit

底部的石棚子和通什村巖的變質(zhì)年齡在2800Ma左右，上部的茨溝、大峪溝和櫻桃園巖組的變質(zhì)年齡在2500Ma左右(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989)。最近有人提出這幾個巖組均為新太古代的產(chǎn)物(盧崇海，2013)。

本區(qū)已發(fā)現(xiàn)的9個超過10億噸資源量的鐵礦床，6個分布在櫻桃園巖組之中，3個分布在茨溝巖組之中。

2 研究區(qū)地磁場特征

根據(jù)1/20萬航磁異常圖(圖2)，總體來說本區(qū)可分為以下五種磁場區(qū)：一是高背景強(qiáng)異常區(qū)，分布在鞍山一帶，東西長約50 km，南北寬約25 km，有兩條北北西向異常帶和一個近橢圓狀異常，異常強(qiáng)度近10000 nT；二是低背景強(qiáng)異常區(qū)，分布在南芬至大房身一帶，呈北西走向帶狀展布，長約70 km，寬約25 km，由南芬鐵礦異常、大臺溝鐵礦異常、弓長嶺鐵礦異常、大房身異常和大達(dá)連溝異常等10余處強(qiáng)磁異常組成，異常強(qiáng)度達(dá)5000～6000 nT； 三是高背景低異常區(qū)，分布在研究區(qū)的東北部，該區(qū)航磁異常背景約為200 nT，局部異常一般不超過1000 nT，異常范圍較?。凰氖秦?fù)值場區(qū)，分布在研究區(qū)的西北部；五是雜亂磁異常區(qū)，主要分布在研究區(qū)的南部。本區(qū)較強(qiáng)的航磁異常均與鐵礦床相對應(yīng)。

為了研究航磁異常與鐵礦的關(guān)系，對航磁數(shù)據(jù)進(jìn)行了上延計算。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著上延高度加大，磁場分布規(guī)律越來越明顯。上延4 km的25 nT異常范圍大致呈“Ω”形分布，除弓長嶺鐵礦異常等幾個局部異常外，其它區(qū)域連成了一片，已知的大型以上鐵礦床基本上都在這個異常區(qū)內(nèi)(圖3)。

根據(jù)遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所工作成果①，遼寧省太古宇平均磁化強(qiáng)度K=2910×10-6×4πSI，Jr=1332×10-3A/m(剔除磁性強(qiáng)的磁鐵石英巖、磁鐵礦之后的統(tǒng)計結(jié)果)；古元古界中強(qiáng)磁性巖石主要集中于遼河群里爾峪組和浪子山組而且磁性遠(yuǎn)小于太古宇，其余地層的磁性都較弱；中、新元古界，除個別含鐵巖石外一般均為弱磁性地層；古生界、中生界及新生界，磁性均較弱。從整體上看，磁異常與太古宇分布區(qū)具有明顯的相關(guān)性，多顯示為區(qū)域異常。也就是說，研究區(qū)內(nèi)較大的背景異常應(yīng)當(dāng)是太古宇分布區(qū)的反映。

圖3 航磁異常與鐵礦關(guān)系圖Fig. 3 The map of relationship between the magnetic anomaly and iron deposits 1-1/20萬航磁異?；瘶O上延4 km 25 nT異常范圍；2-1/20萬重力解譯北西向斷裂構(gòu)造；3-研究小區(qū)分界線及編號；4-特大型鐵礦 床(資源量大于10億噸)；5-大型鐵礦床(資源量1億噸～10億噸);6-中型鐵礦床(資源量0.1億噸～1億噸)1-25 nT area of magnetic anomaly upward continution 4 km;2-fracture on the basis of gravity interpretation;3-partition line of sub region and its number;4-super large iron deposit;5-large iron deposit;6-middle iron deposit

3 鞍本地區(qū)太古宙原型沉積盆地恢復(fù)

3.1 磁異常與盆地關(guān)系分析

根據(jù)鉆探資料，大房身、大達(dá)連溝、大臺溝三地太古宇的埋藏深度均為1200m左右，而且?guī)r性相近，因此萌發(fā)了一種想法，即：這三地原始沉積時是否有某種聯(lián)系，它們是不是原來是聯(lián)在一起的，后來經(jīng)過某種改造形成了現(xiàn)在的分布樣式?；谶@樣一種想法和較大的背景磁異常是太古宇分布區(qū)的認(rèn)識，參照重力解釋斷裂(圖3)，嘗試對1/20萬航磁異常區(qū)進(jìn)行分割、移動，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：如將研究區(qū)分成4個研究小區(qū)(從西至東分別編號Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)，Ⅱ、Ⅳ號區(qū)保持不動，將Ⅰ、Ⅲ號區(qū)向東南移動，則磁場呈反“Z”字形(見圖4)，其中，Ⅰ號區(qū)向東移動1km、向南移動4km，Ⅲ號區(qū)向東移動14.5km、向南移動26km。在Ⅰ和Ⅱ 分區(qū)及Ⅲ和Ⅳ分區(qū)的分界處都有根據(jù)1/20萬布格重力異常解譯的斷裂構(gòu)造(見圖3)，也就是說，在磁異常區(qū)的分界處不僅存在磁性差異，而且還存在密度差異。

根據(jù)前述，研究區(qū)內(nèi)大型以上的“鞍山式”鐵礦床均分布在航磁異常區(qū)內(nèi)，物性資料顯示較大的背景異常應(yīng)當(dāng)是太古宇分布區(qū)反映，因此認(rèn)為通過移動磁異常得到的近東西向異常帶可能概略地反映了某個時期鞍山群的分布范圍或者是本區(qū)太古宙古沉積盆地原始形態(tài)。如果把它看作是太古宙沉積盆地的原始形態(tài)，則說明形成鞍山群的太古宙沉積盆地原來是近東西向展布的，在接受了含建造的沉積以后，于某個地質(zhì)時期遭受構(gòu)造運(yùn)動被切割成若干塊體，而后其中的一些塊體發(fā)生了位移，從而形成了現(xiàn)在的形態(tài)。

圖4 磁異常與太古宇原型沉積盆地關(guān)系圖Fig. 4 Relationship between the magnetic anomalies and the Archean basin 1-1/20萬航磁異常化極ΔT 200 nT異常線；2-上延1 km ΔT 100 nT異常線；3-上延2 km ΔT 100 nT異常線；4-上延3 km ΔT 50 nT異常線；5-上延4 km ΔT 25 nT異常線；6-上延5 km ΔT 25 nT異常線；7-上延4 km ΔT 25 nT異常區(qū)；8-根據(jù)磁異常推斷的太古代古盆地 范圍；9-研究小區(qū)分界線及編號1-200 nT line of magnetic anomaly;2-100 nT magnetic anomaly line of upward continuation 1 km; 3-100 nT magnetic anomaly line of upward continuation 2 km; 4-50 nT magnetic anomaly line of upward continuation 3 km; 5-25 nT magnetic anomaly line of upward continuation 4km; 6-25 nT magnetic anomaly line of upward continuation 5 km; 7-25 nT magnetic anomaly area of upward continuation 4 km; 8-the Archean basin area on the basis of magnetic anomaly;9- the partition line of sub region and its number

為了求證這一認(rèn)識的可能性，對研究區(qū)鞍山群的分布進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，從地層的角度還能找到一些相關(guān)的證據(jù)支持這一觀點。

3.2 鞍山群各巖組在古沉積盆地中分布特征分析

鞍山群中最重要的兩個含鐵層位是中部的茨溝巖組和上部的櫻桃園巖組，大型或特大型鐵礦床都分布在這兩個巖組中，而且航磁異常與礦床的對應(yīng)關(guān)系也比較好。根據(jù)航磁異常恢復(fù)的原型沉積盆地，則櫻桃園巖組分布在一個東西長約100 km，南北寬約35km的范圍內(nèi)。其中，齊大山-眼前山和西鞍山-大孤山一帶為出露區(qū)，大臺溝、大達(dá)連溝等地為隱伏區(qū)，此種分布樣式可能更接近于鞍山地區(qū)太古宙沉積盆地的原始樣式。根據(jù)典型礦床和航磁異常區(qū)的鉆探結(jié)果，按磁異?；謴?fù)古沉積盆地形態(tài)后，中間部位全是櫻桃園巖組，包括齊大山-眼前山鐵礦帶、大房身異常、大達(dá)連溝異常和大臺溝鐵礦。櫻桃園巖組的外圍是大峪溝和茨溝巖組，大峪溝巖組呈面狀分布，茨溝巖組則呈近南北向帶狀分布，研究區(qū)的東北部是通什村和石棚子巖組(圖5)。初步認(rèn)為，這種分布樣式說明櫻桃園巖組有別于其它巖組，大峪溝、茨溝、通什村和石棚子巖可能是同期不同相的產(chǎn)物，這一認(rèn)識與盧崇海等(2013)提出歸并這4個巖組的想法是一致的。

櫻桃園巖組的分布：齊大山礦區(qū)的櫻桃園巖組出露于地表，主要巖性為綠泥石英片巖、綠泥滑石片巖及絹云母石英巖；大房身磁異常區(qū)2008～2009年施工的鉆孔中在1235 m以下見到櫻桃園巖組，主要巖性綠泥片巖及含赤鐵礦石英砂巖、千枚巖②。大臺溝鐵礦鉆孔中見到的櫻桃園巖組巖，見礦深度和見櫻桃園巖組深度為1100～1200 m，上部見少量綠泥絹云片巖，條帶狀(含鐵)石英巖；中部為鐵礦層，主要為條帶狀磁鐵石英巖、條帶狀赤鐵石英巖、條帶狀磁鐵赤鐵石英巖、透閃磁鐵石英巖、透閃赤鐵磁鐵石英巖、角礫狀赤鐵石英巖等；下部為綠泥(絹云)石英片巖，含磁鐵絹云(綠泥)石英片巖。大達(dá)連溝異常分布在大房身航磁異常的東側(cè)，2009年通過鉆探驗證證明該異常是由鐵礦引起的，見礦深度1383 m，容礦圍巖為絹云石英片巖、二云石英片巖、絹云綠泥石英片巖、二云變粒巖夾二云石英片巖，原普查報告將其歸為大峪溝巖組③，但根據(jù)所見巖石組合作者認(rèn)為應(yīng)歸屬櫻桃園巖組。

圖5 鞍山群各巖組在古盆地中的分布圖Fig. 5 Map showing distribution of the Anshan group in Archaen basin 1-櫻桃園巖組范圍；2-大峪溝巖組范圍；3-茨溝巖組范圍；4-通什村巖組范圍；5-石棚子巖組范圍；6-出露的櫻桃園巖組；7-隱伏的櫻桃園巖組；8推斷的櫻桃園巖組；9-出露的大峪溝巖組；10-出露的茨溝巖組；11-隱伏的茨溝巖組；12-出露的通什村巖組；13-出露 的石棚子巖組；14-太古宙古盆地邊界1- region of Yingtaoyuan Fm.;2-region of Dayugou Fm.;3-region of Chigou Fm.;4-region of Tongshichun Fm.;5-region of Shipengzhi Fm.;6-exposed Yingtaoyuan Fm.;7-concealed Yingtaoyuan Fm.;8-predicted Yingtaoyuan Fm.;9-exposed Dayugou Fm.;10-exposed Chigou Fm.; 11-concealed Chigou Fm.;12-exposed Tongshichun Fm.;13-exposed Shipengzhi Fm.;14-border line of Archaen basin

從圖5上可以看到，這樣恢復(fù)的古盆地，齊大山鐵礦、大房身異常、大達(dá)連溝異常和大臺溝鐵礦分布在近東西向的帶上，而且后3個礦床或航磁異常區(qū)的櫻桃園巖組埋深大體相當(dāng)，均為1200 m左右。除出露和經(jīng)鉆探證實呈隱伏狀態(tài)的櫻桃園巖組外，研究區(qū)還有兩處推斷的櫻桃園巖組，一是鞍山西部第四系覆蓋區(qū)的航磁異常和大房身西側(cè)的航磁異常，前者呈明顯的橢圓狀異常，后者則是與大房身異常相似的異常，只是異常強(qiáng)度低，只有200 nT，推測異常體埋藏較深。另外，在齊大山-眼前山礦帶的東南部，有一凸出部分，呈低緩航磁異常與局部重力異常高，推測是櫻桃園巖組在該處呈隱伏狀態(tài)，分布于古元古界遼河群之下。

在櫻桃園巖組的外圍是大峪溝巖組，分布范圍較大，有4個出露地段，分布有小嶺子鐵礦、歡喜嶺鐵礦等礦床。而茨溝巖組呈近南北向的帶狀展布，分成兩段，北段分布在歪頭山鐵礦-北臺鐵礦一帶，南段分布在思山嶺鐵礦-南芬鐵礦-弓長嶺鐵礦一帶。除思山嶺鐵礦呈隱伏狀態(tài)外，其它4個鐵礦床均在地表出露有茨溝巖組。通什村巖和石棚子巖組分布在研究區(qū)的東北角，前者只出露兩小塊，而后者出露范圍較大，但不連續(xù)，呈零星狀態(tài)展布。

4 盆地原始形態(tài)特征與演化過程分析

4.1 盆地原始形態(tài)特征分析

根據(jù)前人的研究成果(萬渝生，1993；郭洪方，1994；萬渝生等，1999)鞍本地區(qū)在太古宙含鐵巖系形成之前已有過長期復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史，含鐵巖系不整合于早期陸殼基底之上，研究區(qū)的條帶狀鐵礦(BIF)是古海洋的化學(xué)沉積巖，同時具有明顯的火山熱液貢獻(xiàn)特征(李志紅等，2008)。周世泰(1992)認(rèn)為，從原巖成分來看，太古宇鞍山群自下而上具有明顯的旋回性分層的特點：一是自下而上火山巖由多漸少，且由以基性火山巖為主發(fā)展到以含有火山巖成分的沉積巖成分為主；二是火山巖的成分由基性向中酸性演化，鞍山群下部的火山巖以基性火山巖為主，鞍山群中部基性火山巖及中酸性火山巖均很發(fā)育，鞍山群上部火山巖以中酸性火山巖居多；三是陸源沉積巖由少漸多，鞍山群下部沉積巖很少，鞍山群中部則有一定數(shù)量的沉積巖，最終演變到鞍山群上部沉積巖相當(dāng)多；四是作為膠體化學(xué)沉積物的條帶狀鐵礦自下而上由少漸多，在鞍山群下部，條帶狀鐵礦小、少而且分散，鞍山群中部則此種鐵礦較多，常形成多層礦組成的礦帶，鞍山群上部，條帶狀鐵礦主要的只有一層、厚度很大，規(guī)模也最大。也就是說，鞍本地區(qū)的太古宙沉積盆地是一個斷陷型海相火山盆地，形成的鞍山群是一套淺水環(huán)境的火山沉積建造。但是，前人的研究結(jié)果表明(姚培慧等，1992)，本區(qū)太古宙含鐵變質(zhì)巖系原巖恢復(fù)所顯示的“火山巖”，不都是就地形成的噴發(fā)-沉積火山巖，而是包括再沉積的火山巖。

根據(jù)航磁異?；謴?fù)的古沉積盆地，主要涉及鞍山群中上部層位，下部的通什村巖組和石棚子巖組只在東北角有些出露，因此重點討論茨溝巖組、大峪溝巖組和櫻桃園巖組在原始盆地的分布特征。從恢復(fù)的古盆地形態(tài)看，可概略地將鞍山群中上部巖組分成兩部分，一是櫻桃園巖組，另一部分是茨溝巖組和大峪溝巖組共同分布的區(qū)域。從原巖恢復(fù)的結(jié)果看，茨溝組原巖為基性-中酸性火山巖，夾泥質(zhì)-粉砂質(zhì)沉積巖和硅鐵質(zhì)巖，變質(zhì)程度為角閃巖相。大峪溝組原巖主要為中酸性火山巖、火山碎屑巖，夾薄層基性火山巖、沉積巖和硅鐵質(zhì)巖，變質(zhì)程度為角閃巖相。兩巖組的主要差別在于茨溝組基性火山巖多一些，大峪溝組基性巖少一些。如果把這兩個巖組放在一些，作為一個單元，則古盆地大致可理解為，茨溝組和大峪溝組共同構(gòu)成原始盆地的初始沉積層，由于鞍本群中上部層位具有多級火山作用旋回的特征，因此茨溝巖組和大峪溝巖的巖性不同只是反映了原始盆地中不同巖相或火山作用旋回中不同階段的產(chǎn)物。櫻桃園巖組處于盆地的中心位置，因地勢較低，既接受了從初始沉積層上剝蝕下來的沉積物也接受了少量的火山沉積，從而形成了以沉積巖為主、兼有火山沉積的巨厚沉積巖系。

4.2 盆地演化過程分析

為了討論盆地的演化過程，將研究區(qū)地層分成若干構(gòu)造亞層(圖6)。其中，新太古界和古元古界構(gòu)造亞層組成基底，因本地缺失中元古界，新元古界、古生界、中生界和新生界組成了蓋層并呈角度不整合覆蓋于基底之上。根據(jù)大臺溝、思山嶺、大房身、大達(dá)連溝等地的鉆孔資料，蓋層的產(chǎn)狀基本上是水平的，說明基底的變形主要發(fā)生在新元古代之前；由于古元古界與下覆的太古宇也是角度不整合關(guān)系，而且古元古界的變質(zhì)程度低于太古宇，因此認(rèn)為本區(qū)沉積了鞍山群的太古宙盆地所發(fā)生的變質(zhì) 、變形應(yīng)在古元古界遼河群浪子山巖組沉積之前。

古元古界遼河群出露在研究區(qū)的南部，其中鞍山、南芬等地的遼河群基本上是從浪子山巖組往上各巖組構(gòu)成完整序列，但缺少新元古界以上層位。而本溪大臺溝、思山嶺等礦區(qū)，鉆孔揭露的結(jié)果則是在鞍山群之上見浪子山巖組，然后出現(xiàn)沉積間斷，浪子山巖組上覆地層為新元古界青白口系及以上層位，而且新元古界以上層位基本上呈水平狀產(chǎn)出。大房身及大達(dá)連溝航磁異常區(qū)則是新元古界直接不整合于鞍山群櫻桃園巖組之上。大房身航磁異常區(qū)與大臺溝礦區(qū)相距40多千米，但這兩地的新太古界亞構(gòu)造層、新元古界亞構(gòu)造層及古生界亞構(gòu)造層的賦存標(biāo)高基本上是相同的。據(jù)此認(rèn)為，當(dāng)時與大臺溝、思山嶺處在同一緯度的大達(dá)連溝和大房身等地在遼河群浪子山巖組沉積之前向北發(fā)生了位移，因此沒有接受到浪子山巖組的沉積。而鞍山、大臺溝、思山嶺、南芬等地古元古代初期同時接受了浪子山組沉積，在此以后，大臺溝、思山嶺以北地區(qū)處在抬升狀態(tài)，不再接受遼河群其它巖組的沉積，南芬以南地區(qū)則處在下降狀態(tài)接受遼河群其它巖組的沉積。

圖6 鞍本地區(qū)構(gòu)造層示意圖(據(jù)周世泰，1994，略有改編)Fig. 6 Sketch of tectonic layers in the Anshan-Benxi area(modified from Zhou Shi-tai,1994) 1-新生界亞構(gòu)造層；2-中生界亞構(gòu)造層；3-古生界亞構(gòu)造層；4-新元古界亞構(gòu)造層；5-古元古界亞構(gòu)造層；6-新太古界亞構(gòu)造 層；7-亞構(gòu)造層分界線1-Cenozoic subhorizon;2-Mesozoic subhorizon;3-Paleozoic subhorizon;4-new Proterozoic subhorizon;5-old Proterozoic subhorizon;6- new Archeaozoic subhorizon;7-partition line of subhorizon

從鞍山群出露的情況看，研究區(qū)太古宇遭受了強(qiáng)烈變形改造。從圖1中可以看出，研究區(qū)內(nèi)的鞍山群大致呈三條帶狀展布。第一條帶，分布在賈家堡子-櫻桃園-洪臺溝-將軍屯-活龍寨，呈“M”形，其中有齊大山鐵礦、胡家廟子鐵礦、眼前山鐵礦、東西鞍山鐵礦、小嶺子鐵礦等礦床。第二條帶，分布在新洞溝-康家堡子-北沙土坎-北臺鎮(zhèn)-平安鎮(zhèn)-三道嶺子，由多個“Z”字形組成，其中有歪頭山鐵礦、北臺鐵礦、弓長嶺鐵礦等礦床。第三條帶，分布在臺溝-小夾河-本溪市-松樹底下-永安村-吳家堡子-苗家四隊，也是由多個“Z”字形組成，其中有歡喜嶺鐵礦、南芬鐵礦等礦床。每條帶中分布有不同的巖組，只有褶皺才能形成如此的空間展布形態(tài)。從宏觀的角度看，這三條帶和隱伏的鞍山群構(gòu)成了軸向近南北向的直立水平褶皺，形成“盆山體系”構(gòu)造樣式，隱伏區(qū)為“盆”，出露區(qū)為“山”。從礦區(qū)的角度看，各級次的褶皺極為發(fā)育，齊大山礦區(qū)鐵礦體呈厚板狀近直立產(chǎn)出④，為單斜狀；南芬鐵礦鐵礦體呈單斜狀產(chǎn)出，傾向南西，傾角40°～50°；思山嶺鐵礦則為一緊密褶皺；弓長嶺鐵礦二礦區(qū)含鐵巖系傾向北東，傾角60°～80°，一礦區(qū)和三礦區(qū)則為復(fù)式褶皺；北臺鐵礦、歪頭山鐵礦則可見多期褶皺。但不論是鞍山、南芬等地出露于地表的遼河群，還是本溪大臺溝、思山嶺等地在蓋層之下遼河群，均呈角度不整合狀態(tài)覆蓋于鞍山群之上，而且并不隨鞍山群一起折曲，因此可以認(rèn)為，鞍山群所遭受的褶皺應(yīng)當(dāng)在古元古代早期之前。

綜上所述，沉積了鞍山群的這個太古宙盆地經(jīng)歷了初始沉積后，在古元古代之前遭受了來自近東西向的擠壓，并在擠壓過程中導(dǎo)致一些地塊發(fā)生位移，最終形成了“盆山體系”構(gòu)造樣式的復(fù)式褶皺，而礦區(qū)所見的褶皺推測是區(qū)域構(gòu)造變形過程中的次級產(chǎn)物。了解了盆地的形成與演化之后，對在本區(qū)合理部署隱伏鐵礦勘查工作將有所幫助。

根據(jù)盧崇海等(2013)的研究成果，鞍本地區(qū)及相鄰的撫順地區(qū)太古宇的測年數(shù)據(jù)介于2.71～2.47 Ga，也就是說，形成鞍山群的原始沉積發(fā)生在新太古代。根據(jù)全國同位素測年數(shù)據(jù)庫資料，鞍山群上覆的遼河群浪子山巖組全巖、白云母、黑云母及角閃巖樣品K-Ar年齡值為1.071～1.941 Ga(其中，研究區(qū)的樣品最小年齡值為1.362 Ga⑤)。即：鞍本地區(qū)的浪子山巖組最大年齡值為1.941 Ga⑥。根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析，鞍山群從形成到遭受變質(zhì)變形改造的時間應(yīng)發(fā)生在2.0～2.7 Ga之間。

5 結(jié)論

(1) 研究區(qū)內(nèi)太古宙古沉積盆地原始形態(tài)為近東西向展布斷陷型盆地，經(jīng)過后期構(gòu)造運(yùn)動改造，使鞍山群呈三條帶狀出露于地表。從宏觀的角度看，出露的鞍山群與隱伏的鞍山群一起構(gòu)成軸向近南北的直立水平褶皺，亦可稱之為“盆山體系”構(gòu)造樣式。礦區(qū)所見的褶皺推測是區(qū)域構(gòu)造變形過程中的次級產(chǎn)物。

(2) 研究區(qū)太古宙沉積盆地從形成至被改造的時間大約是2.0～2.7 Ga。

由于研究區(qū)太古宙沉積盆地是一個殘留盆地(李思田，2004)，本次研究得到的認(rèn)識還很粗淺，使用地球物理資料反演地質(zhì)體當(dāng)時的沉積范圍以及演化歷史，只是一種嘗試，研究結(jié)果有待進(jìn)一步完善修正，在此提出來的目的是和同行們進(jìn)行探討，以期提高對鞍本地區(qū)太古宙古沉積盆地形成與演化過程的認(rèn)識，指導(dǎo)本區(qū)進(jìn)行開展鐵礦勘查工作。

致謝 在本次研究中得到了地科院資源所李厚民研究員、遼寧省礦產(chǎn)勘查院盧崇海教授級高級工程師、遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院李樹羽教授級高級工程師等的大力支持，在此深表謝意。

[注釋]

① 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，1994，遼寧省重磁資料解釋說明書.

② 遼寧省第八地質(zhì)大隊，2012，遼陽市燈塔大房身鐵礦普查野外驗收工作總結(jié).

③ 遼寧省冶金地質(zhì)勘查局401隊，2009，遼寧省燈塔市大達(dá)連溝鐵礦普查報告.

④ 遼寧省冶金地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查研究，2009，院齊大山鐵礦擴(kuò)界資源儲量核實報告.

⑤ 全國同位素測年數(shù)據(jù)庫，樣品統(tǒng)一編號：2120350

⑥ 全國同位素測年數(shù)據(jù)庫，樣品統(tǒng)一編號：2120304

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Restoration of the Archean Sedimentary Basin in the Anshan-Benxi Region

FU Hai-tao

(Liaoning Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration, Shenyang,Liaoning 110032)

The Anshan-Benxi area is a major sedimentary-metamorphic iron ore district in China. Based on interpretations of gravity and aeromagnetic data, in combination with regional geology and mineral information, this work attempted to reconstruct the morphology of the Archean sedimentary basin in this area and to study its evolution. The results suggest that the original form of the basin, deposited Anshan Group, was a nearly EW-trending faulted depression. It experienced metamorphism and deformation during 2.0～2.7 Ga, leading to formation of an upright horizontal fold with a nearly NS-strike axis. This restoration of the basin prototype would help interpret the problem of similar dating data of isotopes among all rock sets of the Anshan Group, and provide a basis for reasonable deployment of search work for iron ores.

Anshan-Benxi area, sedimentary-metamorphic iron ore, Archean prototype sedimentary basin, basin restoration

2013-10-01；

2014-01-13；[責(zé)任編輯]郝情情。

國土資源部公益性行業(yè)科研專項(編號：201111002-02)資助。

付海濤(1959年-)，男，1982年畢業(yè)于長春地質(zhì)學(xué)院，教授級高級工程師，主要從事成礦預(yù)測、“3S”技術(shù)應(yīng)用等工作。E-mail:lnfht@163.com。

P534.2+P588.39

A

0495-5331(2014)03-0494-10