淺析山東省某礦區(qū)鐵礦成礦規(guī)律與找礦標(biāo)志

田明剛

（中國冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，山東濟(jì)南250101）

淺析山東省某礦區(qū)鐵礦成礦規(guī)律與找礦標(biāo)志

田明剛*

（中國冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，山東濟(jì)南250101）

矽卡巖鐵礦床是內(nèi)生金屬礦床中的一個(gè)重要成因類型，這種類型礦床在我國分布廣、盲礦多、品位富,并伴生有多種元素可綜合利用,為重要的開采對(duì)象之一。該礦區(qū)也是山東比較大的一個(gè)典型矽卡巖鐵礦床的分布地之一。淺析該礦區(qū)鐵礦成礦規(guī)律與找礦標(biāo)志對(duì)山東省的鋼鐵行業(yè)和經(jīng)濟(jì)等具有一定的推動(dòng)作用。

矽卡巖鐵礦；找礦標(biāo)志；成礦規(guī)律

矽卡巖鐵礦床是內(nèi)生金屬礦床中的一個(gè)重要成因類型，這種類型礦床在我國分布廣、盲礦多、品位富,并伴生有多種元素可綜合利用,為重要的開采對(duì)象之一。該礦區(qū)也是山東比較大的一個(gè)典型矽卡巖鐵礦床的分布地之一。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層有奧陶系馬家溝組、石炭系月門溝群本溪組、太原組、二疊系月門溝群山西組、中統(tǒng)石盒子組。其上覆蓋有較厚的古近紀(jì)官莊群常路組。上述地層大部分被第四系覆蓋，僅局部可見有古近系出露地表?，F(xiàn)將礦區(qū)內(nèi)工程揭露的地層由老到新概述如下：

（1）奧陶系中統(tǒng)馬家溝組：主要巖性為白云質(zhì)灰?guī)r、純灰?guī)r、薄層泥質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r。厚度300m左右。該地層與矽卡巖接觸部位為磁鐵礦賦存有利部位。

（2）石炭系月門溝群本溪組：砂質(zhì)頁巖、頁巖夾砂巖、粘土巖及灰?guī)r。厚40～50m。

（3）石炭系月門溝群太原組：砂巖、頁巖、砂質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖互層，間夾灰?guī)r及煤層。目前揭露不全，所見其最大厚度為100m。

（4）二疊系月門溝群山西組、上統(tǒng)石盒子組。鉆孔內(nèi)揭露較少，主要分布在礦區(qū)西部、東部。

（5）古近系官莊群常路組：主要為紅色粘土質(zhì)粉砂巖、砂巖，灰綠色砂巖；上部夾頁巖、泥灰?guī)r。個(gè)別鉆孔中見有數(shù)公分厚的石膏，底部為含礫石砂巖和底礫巖。礫巖的礫石成分主要為灰?guī)r、閃長巖，次為砂頁巖。與古生界地層為不整合接觸。厚200～785m。

（6）第四系：黃色亞粘土、亞砂土，局部有古河道的流砂層。厚2～20m。

1.2 構(gòu)造

礦山弧形背斜構(gòu)造的北部傾末端控制了礦區(qū)內(nèi)3個(gè)礦床的分布，I、Ⅱ礦床分別位于背斜近傾末端的東、西兩翼，而Ⅲ礦床則位于北傾末端。除此以外，礦區(qū)內(nèi)則以斷裂構(gòu)造為主，主要為NE向和NW向2組，Ⅲ礦床與I、Ⅱ礦床之間則為NE向大斷層F1所隔。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)所見的閃長巖為礦山巖體的北延部分，是該礦區(qū)的成礦母巖，侵入于奧陶系和石炭系中。巖性為中偏基性閃長巖，是燕山期的產(chǎn)物，由于分異、同化混染及自變質(zhì)作用，使其巖性變化很大。其巖性主要為：黑云母閃長巖、正長閃長巖、角閃石化閃長巖。脈巖有：閃長玢巖、煌斑巖。

1.4 圍巖蝕變

接觸變質(zhì)及熱變質(zhì)作用：主要表現(xiàn)為大理巖化、角巖化，碳酸鹽巖變?yōu)榇罄韼r、結(jié)晶灰?guī)r，泥質(zhì)巖變?yōu)榻菐r。

接觸交代變質(zhì)（雙交代—滲濾）作用：接觸交代變質(zhì)形成各類矽卡巖。在接觸帶及其附近矽卡巖化作用明顯，綠泥石矽卡巖、透輝石矽卡巖、金云母透輝石矽卡巖、蛇紋石巖、金云母巖發(fā)育。在閃長巖體上部多有綠簾石化、綠泥石化。其中透輝石矽卡巖、綠泥石蛇紋石巖常為近礦圍巖，是接觸交代—熱液型鐵礦的良好找礦標(biāo)志。

巖體的自變質(zhì)作用—堿質(zhì)交代：表現(xiàn)為閃長巖中斜長石普遍鉀鈉長石化，角閃石則普遍透輝石化，形成淡紅色的正長閃長巖和淡綠色的透輝石化閃長巖。堿質(zhì)交代作用主要發(fā)育閃長巖體淺部與碳酸鹽巖接觸帶周邊，至深部漸趨消失。

熱液變質(zhì)作用：主要表現(xiàn)為黃鐵礦化以及黃銅礦、輝銅礦化等。

1.5 磁異常特征

區(qū)內(nèi)磁異常主要由I礦床磁異常、Ⅱ礦床磁異常、Ⅲ礦床磁異常、C1區(qū)磁異常和C2區(qū)磁異常組成。

區(qū)內(nèi)（I、Ⅱ、Ⅲ礦床）磁異常以150nT等值線連為一體，而I、Ⅱ、Ⅲ磁異常分別以300～400nT可自成一體。平面圖上呈“人”字型展布。I、Ⅱ礦床與Ⅲ礦床之間有一走向70°，窄而陡的負(fù)異常迭加（剩磁大于感磁，且剩磁方向向上，反映后期脈巖沿其侵入）使3個(gè)磁異常分開。

I礦床磁異常呈橢圓形，走向60°，極大值690nT，以300nT等值線圈定走向長1500m，曲線規(guī)整圓滑，具有低緩異常特征。極大值部位曲線兩側(cè)近似對(duì)稱，表明磁性體近似順層磁化，異常曲線兩側(cè)都未下降到0。尤其是兩側(cè)有300nT的平穩(wěn)異常場(chǎng)為巖體引起，是I礦床與巖體的疊加異常。

Ⅱ礦床磁異常呈拉長型，走向15°，極大值574nT，以300nT等值線圈定走向長2400m，寬度1000m，磁異常曲線規(guī)整圓滑，局部異常明顯，異常極大值部分寬而平緩，兩側(cè)梯度緩，近似對(duì)稱，幅度寬，具有水平板狀體特征，異常兩側(cè)曲線都未下降到0。

Ⅲ礦床磁異常有2個(gè)峰值，南部磁異常走向70°，極大值630nT，北部走向45°，極大值450nT，兩部以300nT等值線連為一體，異常兩側(cè)幅度寬，梯度緩，曲線圓滑。

C1磁異常區(qū)包含M1、M2、M3三個(gè)磁異常。M1磁異常ΔT正異常范圍約1400×700m，極大值為108nT。M2、M3的磁異常極大值為135nT。

C2磁異常區(qū)包含M4、M5、M6、M7四個(gè)磁異常。M4正異常范圍約1000×400m，磁異常極大值643nT，異常向西南未閉合，ΔT磁異常強(qiáng)度較高，正負(fù)異常變化較大。M5正異常范圍約900m×400m，磁異常極大值204nT。M6、M7正異常范圍分別約850m×400m、600m×100m，磁異常一般在130～200nT之間變化。

2 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)共分為3個(gè)礦床。其中I礦床只有1個(gè)礦體，Ⅱ礦床有6個(gè)礦體，Ⅲ礦床共有大小礦體18個(gè)。幾個(gè)主要礦體特征簡述如下。

2.1 礦體特征

I礦體賦存在大理巖與閃長巖的接觸帶內(nèi)。走向290°～296°，傾向20°～26°，傾角一般在20°～50°，上部較緩(10°～20°)，向下逐漸變陡。沿走向由13個(gè)鉆孔控制，礦體長1200m，沿傾向最大延深750m。一般厚度在20～30m左右，平均厚度27.08m。

Ⅱ1礦體頂板為石炭系板巖或第三系礫巖，底板為閃長玢巖或大理巖。呈似層狀，總的走向?yàn)?7°，傾向NW，傾角10°～20°。礦體沿走向由9個(gè)鉆孔控制，礦體長1000m，沿傾向最寬處為220m。礦體厚度12～25.78m，平均厚度為17.81m。但因其所處部位較高，受風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重，破壞了礦體原來的形態(tài)及連續(xù)性。

Ⅱ2礦體賦存于馬家溝組大理巖與本溪組之間假整合面上的礦體、閃長玢巖巖體之下及附近大理巖中的多層層間裂隙礦體和深部大理巖與閃長巖接觸帶上的礦體組成。礦體形態(tài)似層狀、透鏡狀，總體形態(tài)為鞍狀（背斜）、槽形（向斜），構(gòu)成背斜、向斜或復(fù)式褶皺形態(tài)。礦體產(chǎn)狀：走向17°～197°，傾向總體上為287°，鞍狀部位為107°，傾角淺部10°～20°，深部20°～40°。礦體走向長1200m左右，傾斜延深一般300～500m，最大800m，礦體單層厚度一般10～20m，最小厚度5.76m，最大厚度55.08m，平均26.39m。

Ⅱ3礦體位于深部閃長巖與大理巖的接觸帶附近，為多層似層狀礦體?？傮w走向17°，傾向NW，傾角20°～40°。礦體沿走向全長1000m，沿傾向延深最大約918m，賦存標(biāo)高-365～-912m。礦體厚度2.28～17.54m，平均厚度為12.11m。

Ⅱ4礦體賦存于石炭系與奧陶系假整合面間，且在閃長玢巖巖床之上。Ⅱ5礦體賦存于Ⅳ礦體及閃長玢巖巖床之下，包括巖床下部及附近蛇紋石化大理巖中的多層薄礦體。Ⅱ6礦體賦存于深部閃長巖與大理巖的接觸帶附近，多為小似層狀礦體。

Ⅲ2礦體呈透鏡狀、似層狀。走向近南北，傾向西，傾角淺部近水平，至深部變?yōu)?5°～35°。礦體長1400m，傾向延深最大910m，一般800m，最小200～300m，厚度1.56～122.62m，平均30.59m。

2.2 礦石特征

礦石礦物主要為磁鐵礦，含少量赤鐵礦；脈石礦物主要為方解石、蛇紋石和透輝石，其次為白云石、金云母、綠泥石等，含少量石榴子石、綠簾石等，含微量自然銅、黃銅礦等。礦石結(jié)構(gòu)以半自形～他形粒狀結(jié)構(gòu)為主，其次有鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、致密狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、角礫斑雜狀構(gòu)造。礦體圍巖和夾石主要有：古近系礫巖、含礫石砂巖，石炭系粘板巖或角巖（多為礦體的頂板）、奧陶系的結(jié)晶灰?guī)r或大理巖和蛇紋石化大理巖（常為礦體的底板或夾石）、閃長玢巖（多為底板或夾石）及蝕變閃長巖等。

3 成礦規(guī)律

該礦區(qū)的礦床成因類型屬矽卡巖型鐵礦礦床。

綜合研究分析以往地質(zhì)報(bào)告認(rèn)為：與成礦有關(guān)的地層是中奧陶統(tǒng)馬家溝組五陽山段、閣莊段、八陡段以及上石炭統(tǒng)本溪組、太原組；與成礦有關(guān)的構(gòu)造是接觸帶構(gòu)造、假整合面構(gòu)造和圍巖層間裂隙構(gòu)造；與成礦有關(guān)的巖漿巖是礦山巖體的輝石閃長巖、黑云母輝石閃長巖；與成礦有關(guān)的圍巖蝕變是大理巖化、角巖化、矽卡巖化、黃鐵礦化以及巖漿巖的自變質(zhì)作用。分別闡述如下：

3.1 與成礦有關(guān)的地層

礦體淺部的控礦圍巖為中奧陶統(tǒng)馬家溝組八陡段厚層泥晶—細(xì)晶灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r和泥灰?guī)r，厚度100～120m；向深部為閣莊段中薄層泥晶白云巖，局部角礫狀白云巖，偶夾鈣質(zhì)頁巖和灰?guī)r，頂部白云巖，厚約120m；再深部五陽山段中厚層泥晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和燧石結(jié)核灰?guī)r，厚約320m。另在礦區(qū)北部控礦圍巖尚有石炭系上統(tǒng)本溪組鋁土質(zhì)頁巖夾砂巖、薄層灰?guī)r等，其中的薄層灰?guī)r與砂巖也易交代成礦。由于變質(zhì)作用，上述巖石多變?yōu)榇罄韼r、結(jié)晶灰?guī)r、大理巖化白云巖、大理巖化泥灰?guī)r以及角巖等。

3.2 與成礦有關(guān)的構(gòu)造

（1）接觸帶構(gòu)造。接觸帶構(gòu)造是接觸交代—熱液鐵礦的最普遍的控礦構(gòu)造形式。接觸帶構(gòu)造控制的礦體其顯著特征是受接觸帶形態(tài)控制，隨接觸帶的陡、緩彎曲而變化，接觸帶構(gòu)造越復(fù)雜形成的礦體越復(fù)雜、越厚大。分單斜接觸帶構(gòu)造（又有陡傾緩傾之分）和褶皺接觸帶構(gòu)造，褶皺接觸帶構(gòu)造又有單式褶皺（單一背斜或向斜）和復(fù)式褶皺之分。

（2）假整合面構(gòu)造。中奧陶統(tǒng)馬家溝組與上石炭統(tǒng)本溪組之間的假整合面是軟弱構(gòu)造，加之常有“山西式”鐵礦賦存，或由于礦液易于活動(dòng)充填，或由于對(duì)山西式鐵礦改造迭加，因此往往是接觸交代—熱液型鐵礦的有利成礦構(gòu)造。賦存在礦山弧形背斜北傾末端的Ⅱ礦床、Ⅲ礦床以及垂陽礦床多有假整合面礦體。

（3）圍巖層間裂隙構(gòu)造。在上石炭統(tǒng)本溪組砂巖、灰?guī)r中，或是中奧陶統(tǒng)馬家溝組大理巖、灰?guī)r中，常有裂隙、溶洞或其它層間構(gòu)造，這些層間構(gòu)造是成礦的有利場(chǎng)所。I礦床中大理巖內(nèi)賦存的礦體與含磁鐵礦綠泥石蛇紋石巖呈漸變關(guān)系，含磁鐵礦綠泥石巖TFe含量在10%～15%，最高19.74%，是圍巖層間裂隙構(gòu)造形成的礦體特征。

3.3 與成礦有關(guān)的巖漿巖

礦山巖體組成礦山弧形背斜的核部，受弧形背斜制約，出露面積9km2。根據(jù)巖體縱橫剖面圖以及重力、磁法計(jì)算，巖體為一不對(duì)稱的巖蓋。它與圍巖多呈假整合接觸，局部斜交或穿插，中心厚達(dá)千米左右。巖體主體相為燕山晚期萊蕪超單元黑云母輝石閃長巖、黑云母閃長巖和輝石閃長巖。附加相為閃長巖、似斑狀閃長巖、閃長玢巖、正長閃長巖和石英閃長巖。根據(jù)礦體與巖體的關(guān)系以及礦石、巖體微量元素分析對(duì)比，成礦母巖為主體相巖石。該地區(qū)接觸交代—熱液型鐵礦98%以上的鐵礦石資源儲(chǔ)量與該巖體有關(guān)。

3.4 與成礦有關(guān)的變質(zhì)作用及圍巖蝕變巖

接觸變質(zhì)及熱變質(zhì)作用：主要表現(xiàn)為大理巖化、角巖化，碳酸鹽巖變?yōu)榇罄韼r、結(jié)晶灰?guī)r，泥質(zhì)巖變?yōu)榻菐r。

接觸交代變質(zhì)（雙交代—滲濾）作用：接觸交代變質(zhì)形成各類矽卡巖。在接觸帶及其附近矽卡巖化作用明顯，綠泥石矽卡巖、透輝石矽卡巖、金云母透輝石矽卡巖、蛇紋石巖、金云母巖發(fā)育。在閃長巖體上部多有綠簾石化、綠泥石化。其中透輝石矽卡巖、綠泥石蛇紋石巖常為近礦圍巖，是接觸交代—熱液型鐵礦的良好找礦標(biāo)志。

巖體的自變質(zhì)作用—堿質(zhì)交代：表現(xiàn)為閃長巖中斜長石普遍鉀鈉長石化，角閃石則普遍透輝石化，形成淡紅色的正長閃長巖和淡綠色的透輝石化閃長巖。堿質(zhì)交代作用主要發(fā)育閃長巖體淺部與碳酸鹽巖接觸帶周邊，至深部漸趨消失。

熱液變質(zhì)作用：主要表現(xiàn)為黃鐵礦化以及黃銅礦、輝銅礦化等。

4 找礦標(biāo)志

（1）地層構(gòu)造巖漿巖標(biāo)志。地層標(biāo)志為中奧陶統(tǒng)馬家溝組五陽山段、閣莊段、八陡段以及上石炭統(tǒng)本溪組、太原組。礦山弧形背斜、接觸帶構(gòu)造、假整合面構(gòu)造和圍巖層間裂隙構(gòu)造等為構(gòu)造標(biāo)志。礦山巖體的輝石閃長巖、黑云母輝石閃長巖是巖漿巖標(biāo)志。

（2）地球物理標(biāo)志。張家洼I磁異常、張家洼Ⅱ磁異常、張家洼Ⅲ磁異常等，以及在地表反映為低緩磁異常（300～600nT）經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，找礦效果良好，也可以作為該礦區(qū)的找礦標(biāo)志。

（3）圍巖蝕變標(biāo)志。大理巖化、角巖化、板巖化、矽卡巖化、透輝石化、蛇紋石化、綠泥石化等也是鐵礦的重要標(biāo)志。

（4）礦物標(biāo)志。黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦等的賦存也是找鐵礦的重要標(biāo)志。

5 結(jié)論

淺析該礦區(qū)鐵礦成礦規(guī)律與找礦標(biāo)志對(duì)山東省的鋼鐵行業(yè)和經(jīng)濟(jì)等具有一定的推動(dòng)作用。

P618.31

A

1004-5716(2015)06-0098-03

2015-04-09

田明剛（1986-），男（漢族），山東濟(jì)寧人，助理工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)勘查技術(shù)工作。