山東單縣覆蓋區(qū)鐵礦特征及找礦方向研究

郝興中, 李英平, 楊毅恒, 王英鵬

(1.中國地質大學地球科學與資源學院，北京 100083；2.山東省地質調查院，山東 濟南 250013；3.北京信息科技大學理學院，北京 100192)

地質與礦產

山東單縣覆蓋區(qū)鐵礦特征及找礦方向研究

郝興中1,2, 李英平2, 楊毅恒3, 王英鵬2

(1.中國地質大學地球科學與資源學院，北京 100083；2.山東省地質調查院，山東 濟南 250013；3.北京信息科技大學理學院，北京 100192)

魯西南單縣地區(qū)賦存沉積變質型鐵礦，近年來，該地區(qū)鐵礦找礦取得了較大的進展。為了更好地指導區(qū)內鐵礦勘查工作，通過介紹單縣地區(qū)鐵礦地質特征、地球物理特征，剖析大劉莊鐵礦床、龍王廟鐵礦的礦床特征，建立找礦標志，并對今后鐵礦找礦方向進行研究。單縣大劉莊、龍王廟鐵礦賦存于新太古代泰山巖群山草峪組中；鐵礦體總體呈層狀、似層狀，局部呈透鏡狀，鐵礦體產狀與圍巖一致。通過分析認為，區(qū)內的鐵礦總體受山草峪組控制，構造、侵入巖對鐵礦有破壞作用。經過對重磁測量成果分析，總體認為磁異常及其化極明顯部位是區(qū)內鐵礦勘查中最重要的指示標志，重力梯度帶是鐵礦賦存的重點位置。通過對以往勘查成果的綜合分析認為，辛羊廟異常區(qū)應為今后鐵礦勘查工作的首選地區(qū)。

鐵礦；物探異常；地質特征；找礦方向;山東單縣

0 引言

在當前資源供需形勢緊張的條件下，國家開展了地質礦產遠景調查工作。通過對單縣第四系覆蓋區(qū)重、磁異常的研究和覆蓋區(qū)斷凹、斷凸的特點分析，認為該物探異常正好位于覆蓋區(qū)斷凸上，有利于開展鐵礦勘查工作。

在對區(qū)內地質資料綜合分析的基礎上，2007年以來，山東省地質調查院利用國土資源大調查、地質礦產調查評價專項等項目在菏澤單縣地區(qū)開展鐵礦勘查工作。通過對航磁異常資料的綜合研究，優(yōu)選單縣東南部地區(qū)開展了地面磁法和重力測量，且在重點部位開展了重磁等物探剖面測量工作，共劃分出包括大劉莊在內的8個鐵礦遠景區(qū)[1](圖1)。通過對物探異常的優(yōu)選，利用鉆探工程進行異常查證，繼而發(fā)現(xiàn)了大劉莊、龍王廟等鐵礦床，并取得良好的找礦效果。以上成果的取得為單縣地區(qū)和周邊區(qū)域鐵礦勘查工作積累了豐富的地質、物探等方面的資料及在厚大覆蓋層下進行鐵礦勘查的找礦經驗。然而，今后要拓展單縣地區(qū)鐵礦找礦前景，應該在何處開展鐵礦勘查就顯得非常重要且緊迫，同時，由于深部礦產勘查的影響因素較多，找礦難度較大[2]，深部鐵礦勘查工作應做到地質、物探、鉆探的有機且充分結合[3]。在總結區(qū)內地質、物探特征的基礎上，總結找礦標志，并就今后單縣地區(qū)鐵礦勘查方向進行探討，以期促進區(qū)內的鐵礦勘查工作有序推進。

圖1 山東省單縣地區(qū)基巖地質圖1—大汶口組；2—石盒子群；3—山西組；4—太原組；5—本溪組；6—馬家溝群；7—山草峪組；8—隱伏地質界線；9—隱伏不/假整合地質界線；10—推斷隱伏斷裂；11—鐵礦遠景區(qū)位置；12—Ⅱ級構造單元邊界；13—研究區(qū)大地構造位置；ⅡA—華北拗陷(山東部分)；ⅡB—魯西地塊；ⅡC—膠北地塊；ⅡD—蘇魯造山帶。鐵礦遠景區(qū)：Ⅰ—大劉莊；Ⅱ—龍王廟；Ⅲ—李田樓南；Ⅳ—辛羊廟；Ⅴ—李田樓東-彭莊西南；Ⅵ—小王莊-黑樓；Ⅶ—馬莊-唐莊-孔店；Ⅷ—瞿莊-趙莊[1]

1 研究區(qū)地質概況

單縣鐵礦勘查區(qū)位于山東省菏澤市單縣東南部，屬孫溜鎮(zhèn)、龍王廟鎮(zhèn)管轄。大地構造位置屬魯西南潛隆區(qū)的南部、青堌集凸起區(qū)東段。該區(qū)地表被第四系覆蓋，無基巖露頭；其下部為新近紀、古近紀礫巖、泥巖等地層。通過區(qū)內鉆探揭露工作證實，區(qū)內沉積地層(第四系—古近系)覆蓋厚度巨大，在單縣大劉莊—龍王廟一帶厚度達458～565m。通過物探反演和鉆探施工，表明區(qū)內下伏基巖地層主要有：新太古代泰山巖群山草峪組、奧陶紀馬家溝群、石炭—二疊紀月門溝群(包括本溪組、太原組、山西組)、二疊紀石盒子群等。

其中泰山巖群山草峪組為區(qū)內的含礦地層，主要分布于孫溜鎮(zhèn)—龍王廟鎮(zhèn)—蔡堂鎮(zhèn)—終興鎮(zhèn)—北常集一帶，以F3,F8,F10和F13南側等斷裂構造為界；向東延伸進入江蘇省境內。該地層在大劉莊—龍王廟一帶走向為325°～335°，傾向SW，傾角45°～70°左右；巖性主要為黑云變粒巖、石榴黑云變粒巖、磁鐵石英巖等。該區(qū)構造主要以NW向、近EW向、NE向為主。區(qū)內巖漿巖不太發(fā)育，主要有正長花崗巖脈、花崗閃長巖脈、偉晶花崗巖脈等，呈脈狀穿插于泰山巖群地層中。

2 磁、重異常特征

利用含鐵建造與圍巖的磁性和密度差異來圈定找礦靶區(qū)是行之有效的找礦手段[1，4-7]。在單縣地區(qū)主要開展了大比例尺地面磁法測量(網度為250m×50m)和重力測量(網度為250m×100m)等工作，同時在異常顯著部位輔以磁法和重力精測剖面工作，取得了較好找礦效果。

2.1 磁異常特征

磁法測量工作表明，區(qū)內的磁異常分布特征較為復雜，大致可分為3部分(圖2)：北側總體異常值較低(ΔT值<100 nT)，主要分布于大劉莊北側—鄭莊—齊樓—東孟集一帶；大劉莊北側部分地區(qū)呈負磁異常；大劉莊—龍王廟—大蘇樓—辛羊廟一帶為高磁異常梯度帶(ΔT值為100～470nT)，在中西部呈NE向，在大蘇樓—辛羊廟一帶呈EW向，在辛羊廟北側呈近SN向的異常形態(tài)。由圖2可以看出，大劉莊、龍王廟鐵礦床和辛羊廟鐵礦遠景區(qū)均位于該高磁異常轉換帶上。在大孟莊—流水口—楊莊一帶及其南西側為變化平穩(wěn)的ΔT磁測高值范圍區(qū)(ΔT值為300～470nT)。

圖2 單縣東南部地區(qū)ΔT磁異常圖1—ΔT等值線(nT)；2—鐵礦遠景區(qū)范圍及標號；3—第18勘探線位置；Ⅰ—大劉莊鐵礦遠景區(qū)；Ⅱ—龍王廟鐵礦遠景區(qū)；Ⅲ—辛羊廟鐵礦遠景區(qū)

大劉莊鐵礦遠景區(qū)面積約3.5km2，其高磁原平面等值線形態(tài)呈“雙仁花生”狀。該異常內產出大劉莊鐵礦床，異常走向NW—SE向，呈125°方向展布，異常長度約3km，平均寬度約1.3km，異常值范圍為40～320nT。龍王廟鐵礦遠景區(qū)位于大劉莊東南部，面積約14km2。該異常內產出龍王廟鐵礦，異常走向為NW—SE向，大致呈135°方向展布，異常長度約5.5km，平均寬度約2.2km，異常值范圍為80～420nT。辛羊廟鐵礦遠景區(qū)走向亦為NW—SE向，大致呈130°方向展布，呈橢圓形，面積約5.0km2，磁異常梯度變化較小，異常值范圍為260～470nT。稍有差異的是，大劉莊、龍王廟磁異常曲線梯度較大，而辛羊廟地區(qū)磁異常曲線梯度較為平緩；且大劉莊、龍王廟和辛羊廟異常區(qū)的高磁異常值逐漸升高，顯示其下具有良好的鐵礦找礦潛力。

2.2 重力異常特征

區(qū)內的重力測量分布特征大致可分為2部分，即北東部的高重力異常區(qū)和中部及南西部的重力梯度帶。北東側總體呈現(xiàn)高重力值(ΔG值>32.0×10-5m/s2)，主要分布于鄭莊—齊樓—東孟集一帶。中部及南西部的重力梯度帶(ΔG值<32.0×10-5m/s2)總體走向為NE—SW向，該異常梯度帶在辛羊廟地區(qū)部分發(fā)生了轉折，逐步轉為NE向。該重力梯度帶可進一步分為北、中、南3部分，即北側重力梯度變化較平緩的大劉莊—龍王廟—大蘇樓—辛羊廟一帶(26×10-5m/s2<ΔG<32×10-5m/s2)，中部重力梯度變化最為明顯處位于大孟莊—流水口—郝莊—徐樓一帶，為重力梯度帶(14.0×10-5m/s2<ΔG值<26.0×10-5m/s2，通過異常推斷認為該層分布著F3斷層)，南側該梯度帶變化較平緩，ΔG值小于14×10-5m/s2。后期鐵礦勘查和磁法測量成果表明，大劉莊、龍王廟和辛羊廟鐵礦遠景區(qū)主要位于該重力梯度帶中(26×10-5m/s2<ΔG<32×10-5m/s2)及部分位于北側的高重力測量區(qū)內，顯示該梯度帶具有較好的鐵礦找礦前景。同時表明，重力異常是區(qū)內的重要找礦手段之一。

圖3 大劉莊—龍王廟地區(qū)布格重力異常圖1—ΔG等值線(10-5 m/s2)；2—鐵礦遠景區(qū)范圍及標號；3—第18勘探線位置；Ⅰ—大劉莊鐵礦遠景區(qū)；Ⅱ—龍王廟鐵礦遠景區(qū)；Ⅲ—辛羊廟鐵礦遠景區(qū)

3 礦床地質特征

通過以往鐵礦勘查工作，在大劉莊和龍王廟地區(qū)取得較好的鐵礦找礦效果，在以上2個地區(qū)均發(fā)現(xiàn)了規(guī)模可觀的鐵礦體。

3.1 大劉莊鐵礦特征

該區(qū)鐵礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀。礦體走向NW—SE，為148°～161°，平均走向155°；礦體傾向SW，傾角45°～60°，平均傾角52°。單層鐵礦體厚約1.00～30.04m；平均品位：全鐵為26.24%、磁性鐵為20.81%。其中Ⅰ號鐵礦帶長約1650m，平均控制斜深568m，礦體賦存標高為-472～-1600m，平均厚度10.88m，厚度變化系數64.45%，屬厚度變化較穩(wěn)定礦體。以礦區(qū)內第04號勘探線為例，該勘探線上施工的6個鉆孔控制了Ⅰ-1，Ⅰ-2，Ⅰ-3和Ⅰ-4，共4個鐵礦體(圖4)，控制標高-544～-1459m。由圖4可以看出，該勘探線上存在一條斷層，傾向NE；Ⅰ-(1～3)和Ⅰ-4存在一定的對應關系，Ⅰ-4號礦體是礦體被錯斷前的一部分，由Ⅰ-(1～3)號礦體的上部壓合而成；由此可見，區(qū)內的斷裂構造破壞了鐵礦體的完整性。

圖4 大劉莊鐵礦04勘探線剖面圖(該剖面圖省略-400m標高以上的第四系—古近系等地層)1—鉆孔位置及編號；2—推斷斷裂帶；3—鐵礦體及編號；4—沉積不整合面；5—終孔處傾角/孔深

區(qū)內鐵礦石巖性主要為磁鐵石英巖、磁鐵透輝石英巖、磁鐵石英角閃巖，礦石中偶含石榴子石等礦物。礦石呈細粒粒狀變晶結構，構造主要為條帶狀構造，局部具塊狀構造。礦石中礦物成分以磁鐵礦、石英、透輝石為主，含有少量赤鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、角閃石、黑云母等礦物。

3.2 龍王廟鐵礦特征

區(qū)內LZK01鉆孔穿越鐵礦體(脈)20層，其中厚度大于1m的礦體為12層。主礦層位于-1417.16～-1653.03m處，累計厚度為55.86m(圖5)。鐵礦呈層狀、似層狀產出，礦石構造多呈條帶狀、條紋狀，局部發(fā)育有揉皺現(xiàn)象；礦石為細粒狀結構。礦體平均品位：全鐵28.09%、磁性鐵22.81%，略高于大劉莊礦床平均品位。該鐵礦床的礦石類型與大劉莊鐵礦石基本一致，鐵礦均屬于鞍山式貧鐵礦床。

圖5 龍王廟地區(qū)鐵礦體示意圖(該剖面圖省略-400m標高以上的第四系—古近系等地層)1—鉆孔位置及編號；2—鐵礦體及編號；3—沉積不整合面；4—鉆孔終孔處傾角/深度

4 找礦標志和找礦方向

4.1 找礦標志

在礦產勘查過程中，需要將地質、物探等信息資料進行有機結合，并總結成礦規(guī)律和找礦標志、優(yōu)選有效技術手段，以此促進礦產資源有效勘查[8，9]。

4.1.1 地質標志

從單縣地區(qū)鐵礦體賦存規(guī)律可以看出，鐵礦體賦礦層位是山草峪組中含鐵建造。該含鐵建造是區(qū)內鐵礦找礦的直接標志。礦體圍巖為黑云變粒巖、石榴黑云變粒巖等。鐵礦石巖性為磁鐵石英巖、磁鐵透輝石英巖等。礦石呈條帶狀構造、局部呈塊狀構造，中—細粒粒狀變晶結構。區(qū)內斷裂構造和侵入巖對礦體具有一定的影響，多破壞了礦體的完整性和連續(xù)性(圖4)。

4.1.2 地球物理標志

(1)磁異常特征。如圖6所示，鐵礦體埋藏于新近系—古近系之下。所施工的4個鉆孔均見礦，礦體傾向SW，傾角為55°～59°。該勘探線上各孔中的累計見礦厚度10.07～41.84m，平均厚度為27.96m。圖中ΔT磁測曲線南西側異常值較高，且呈平穩(wěn)過渡狀，北東側則呈逐步降低，其峰值出現(xiàn)于距起點位置約4.21km(ZK2孔南西側附近)處。ΔT化極曲線有2處峰值區(qū)，其一位于剖面起點2.76km處，呈相對平緩異常狀，峰值約為375nT；另一峰值，即最大峰值4.45km(ZK4孔北東側)處，呈相對陡傾狀，峰值約為535nT，該處與礦體風化剝蝕面位置相對應。圖6表明，磁異常明顯(大于250nT等值線)部位及化極異常顯著位置是區(qū)內鐵礦勘查的重點區(qū)域；磁異常呈長條帶狀，磁場強度值較大、梯度陡是重要找礦標志。地質與物探測量手段的結合是尋找深部沉積變質型鐵礦行之有效方法[10]。

(2)重力異常特征。由圖3看出，大劉莊、龍王廟和辛羊廟鐵礦遠景區(qū)主要位于該重力梯度帶中(26×10-5m/s2<ΔG<32×10-5m/s2)及北側的部分高重力測量區(qū)內，顯示該梯度帶具有較好的鐵礦找礦前景。剖面上重力測量值呈明顯的上升狀，礦體埋藏位置位于高重力異常及其重力梯度帶上。

綜上所述，磁異常反應了磁鐵礦磁性大小和鐵礦體埋深[11]；磁法測量在鐵礦勘查過程中起到了重要的指示作用，同時，根據重力異常圖可以看出重力梯度帶對于鐵礦勘查具有一定的指示意義。因此，地質、磁法和重力測量的科學組合是尋找隱伏鐵礦的有效找礦方法[12，13]，但總體而言，由于區(qū)內發(fā)育了巨厚覆蓋層；因此，地質標志對該區(qū)的指示作用較小，而地球物理特征對于指導區(qū)內鐵礦勘查意義較大。

4.2 找礦方向探討

通過收集區(qū)內地質、物探及鉆探驗證資料，系統(tǒng)分析研究該區(qū)地質構造背景、重磁異常特征及鐵礦賦存規(guī)律等信息，區(qū)內鐵礦勘查工作中劃分了8個鐵礦遠景區(qū)：其中甲類2個，乙類6個。該成果為區(qū)內鐵礦勘查的提供了總體找礦方向。

在以往鐵礦勘查過程中，大劉莊和龍王廟地區(qū)均取得了較好的鐵礦勘查效果(圖2，圖3)。由于辛羊廟異常區(qū)與大劉莊、龍王廟位于同一重力梯度帶上，同時具有較高的磁異常值，顯示其下部有較好的鐵礦找礦潛力，因此，辛羊廟鐵礦遠景區(qū)應是今后單縣地區(qū)鐵礦勘查工作的首選區(qū)域。

5 結論

(1)單縣大劉莊—龍王廟地區(qū)磁異常是由深部鐵礦體引起，鐵礦體賦礦層位為泰山巖群山草峪組，鐵礦呈NW—SE向，傾向SW。礦體走向與重磁異常形態(tài)基本一致。區(qū)內鐵礦體埋藏深度較大，斷裂構造和侵入巖體多破壞礦體的完整性。

(2)由于區(qū)內覆蓋層厚度巨大，需要憑借物探手段來對鐵礦進行勘查。通過對重磁異常曲線和礦體形態(tài)分析，表明磁異常明顯部位是鐵礦勘查中最重要的找礦標志，其中磁測化極異常曲線對于圈定礦頭位置具有重要的作用，重力梯度帶是鐵礦賦存的重點位置。在區(qū)內鐵礦的勘查過程中，重磁測量是區(qū)內的鐵礦的重要勘查手段。

(3)通過綜合分析以往地質、磁異常、重力異常特征，同時根據大劉莊、龍王廟礦床地質特征、礦體賦存分布特點，對比辛羊廟異常區(qū)的異常特征；總體認為，辛羊廟異常區(qū)應為繼大劉莊和龍王廟異常區(qū)之后的鐵礦勘查首選區(qū)域和重點地區(qū)。

(4)單縣覆蓋區(qū)內鐵礦勘查工作主要是在全面收集和分析以往包括航磁異常在內的各種資料的基礎上，優(yōu)選工作區(qū)并開展大比例尺重磁測量工作，再輔以其他物探剖面；通過綜合分析研究已取得的資料，在成礦有利部位利用鉆探手段來驗證異常，從而達到有效開展鐵礦勘查工作的目的。

致謝：論文寫作得到了山東省地質科學研究院李洪奎研究員、博士，山東省地質調查院副院長田京祥研究員的精心指導，在此致以最衷心的感謝！

[1] 趙法強，曹秀華，龐緒貴，等．高精度磁測在單縣龍王廟地區(qū)鐵礦調查中的應用[J]．山東國土資源，2011，27(8)：23-26．

[2] 張前進，楊進．綜合電法在深部隱伏礦體勘查中的應用實例[J]．物探與化探，2010，34(1)：40-43．

[3] 石教波，謝玉玲，徐九華，等．綜合找礦方法在大冶鐵礦深部勘查中的應用[J]．礦床地質，2006，25(Z)：443-446．

[4] 方靜，魏緒峰，孫忠全，等．安丘市夾河套鐵礦地質特征及找礦遠景分析[J]．山東國土資源，2008，24(10)：14-16．

[5] 余欽范，沈佩芝．沉積變質鐵礦床物探工作中的幾個問題[J]．物探與化探，1985，9(6)：437-441．

[6] 婁德波，宋國璽，李楠，等．磁法在我國礦產預測中的應用[J]．地球物理學進展，2008，23(1)：249-256．

[7] 盧焱，李健，白雪山，等．地面磁法在隱伏鐵礦勘查中的應用-以河北灤平Ⅱ號鐵礦為例[J]．吉林大學學報(地球科學版)，2008，38(4)：698-702．

[8] 陳毓川，朱裕生．中國礦床成礦模式[M]．北京：地質出版社，1993：12-15．

[9] 葉天竺，肖克炎，嚴光生．礦床模型綜合地質信息預測技術研究[J]．地學前緣，2007，14(5)：11-19．

[10] 安仰生，韓廷寶，劉邦君，等．山東蒼山王埝溝鐵礦床地質特征及找礦方法探討[J]．山東國土資源，2008，24(7-8)：40-43．

[11] 王洪濤，閻業(yè)偉．萊州市大浞河鐵礦礦床地質特征及找礦方向[J]．山東國土資源，2008，24(7)：1-4．

[12] 董英君．應用重磁方法勘查鐵礦的效果——以遼寧建昌縣馬道鐵礦為例[J]．礦床地質，2006，22(3)：321-328．

[13] 張旭，甘延景，梁棟彬，等．高精度重力磁法在蒼山縣溝西鐵礦勘查中的應用[J]．山東國土資源，2009，25(11)：28-31．

StudyonCharacteristicsandProspectingDirectionofIronDepositinShanxianCoverageAreainShandongProvince

HAO Xingzhong1,2, LI Yingping2, YANG Yiheng3, WANG Yingpeng2

(1. Earth Sciences and Resources College of China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 2. Shandong Geological Surveying Institute, Shandong Jinan 250013, China;3. Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100192, China)

Sedimentary metamorphic iron deposits are widely distributed in Shanxian county in southwest of Shandong province, and great progress on exploration has been made in the area of iron ore in recent years. In order to better guide the iron ore exploration in Shanxian county, geological and geophysical characteristics of iron deposits have been introduced in this paper. With comparison of iron deposit characteristics of Daliuzhuang and southwest Longwangmiao, prospecting criteria has been established and the exploration directions in the future has been studied. Daliuzhuang and Longwangmiao iron ore deposits occurred in the Shancaoyu formation of Archaean Taishan group. Ore bodies are layered and stratoid type, while are lenticular type in regional areas. Its occurrence is consistent with its surrounding rock. Through analysis on iron deposits in Shanxian county, it is regarded that iron ore bodies are controlled by Shancaoyu formation, and structures and intrusive rocks can damage iron deposits. Through analysis on gravity and magnetic survey, it is considered that the distinctive positions of magnetic anomaly and obvious polarization are the most important prospecting indicators, while gravity gradient zones are key positions of iron deposit. With comprehensive analysis of the previous exploration results, it is regarded that Xinyangmiao anomaly area is the first choice for iron prospecting in the future.

Iron deposit; geophysics anomaly; geological characteristics; prospecting directions; Shanxian county in Shandong province

P618.31

：A

2013-04-11；

：2013-12-05；編輯：王秀元

國土資源大調查項目(1212010781085)，地質礦產調查評價專項項目(1212011085305，12120113061600)共同資助

郝興中(1980—)，男，內蒙古烏蘭察布市人，高級工程師，主要從事礦產資源評價、地球物理應用、成礦規(guī)律研究與預測工作；E-mail：57820696@qq.com。