山東省東平縣大牛地區(qū)鐵礦成因類(lèi)型及找礦方向研究

徐友松，羅海偉，趙金，李強(qiáng)

(山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊　261021)

山東省東平縣大牛地區(qū)鐵礦成因類(lèi)型及找礦方向研究

徐友松，羅海偉，趙金，李強(qiáng)

(山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊261021)

大牛地區(qū)鐵礦位于汶上-東平鐵礦成礦帶中北部。區(qū)內(nèi)第四系廣布，以臨沂組為主，含礦地層為隱伏新太古代泰山巖群山草峪組磁鐵角閃石英巖?；讟?gòu)造線(xiàn)方向?yàn)镹W 310°，褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造均較發(fā)育，其規(guī)模不等，礦體受一定程度破壞。礦石自然類(lèi)型為細(xì)粒條帶狀、條紋狀磁鐵角閃石英巖型，一般與頂?shù)装鍘r石(黑云變粒巖)界線(xiàn)分明，沿走向與傾向常見(jiàn)夾石(層)且具分支復(fù)合現(xiàn)象，總體屬有限延伸的板狀礦體，主要控礦因素為地層、區(qū)域構(gòu)造和區(qū)域變質(zhì)作用，成礦類(lèi)型為沉積變質(zhì)型鐵礦。

沉積變質(zhì)型鐵礦；成因類(lèi)型；找礦方向；山東東平

引文格式：徐友松，羅海偉，趙金，等.山東省東平縣大牛地區(qū)鐵礦成因類(lèi)型及找礦方向研究[J].山東國(guó)土資源，2015,31(10)：16-21.XU Yousong, LUO Haiwei, ZHAO Jin, etc. Study on Origin Types and Prospecting Direction of Iron Deposit in Daniu Area in Dongping County of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(10):16-21.

1—沂河組;2—臨沂組;3—大站組;4—饅頭組(隱伏);5—山草峪組(隱伏);6—朱砂洞組(隱伏);7—地質(zhì)界線(xiàn);8—推測(cè)地質(zhì)界線(xiàn);9—推測(cè)角度不整合地質(zhì)界線(xiàn);10—推測(cè)張性斷裂;11—推測(cè)張扭性斷裂;12—性質(zhì)不明斷裂圖1　大牛地區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖

沉積變質(zhì)型鐵礦是山東省分布最廣的鐵礦類(lèi)型，由于礦床儲(chǔ)量規(guī)模較大，單個(gè)礦體的規(guī)模和厚度較大，埋藏不深，加之礦石類(lèi)型以磁鐵礦為主，礦床的分布又比較集中，使該類(lèi)鐵礦床在開(kāi)發(fā)利用上占了很大的優(yōu)勢(shì)。汶上-東平鐵礦成礦帶是山東省內(nèi)一個(gè)重要的沉積變質(zhì)型鐵礦成礦帶，大牛地區(qū)位于東平縣西南8km處，汶上-東平鐵礦成礦帶中北部，總結(jié)沉積變質(zhì)型鐵礦的成因類(lèi)型，研究其找礦方向具有較大的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1　區(qū)域成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)位于華北板塊之魯西斷隆的西緣，地處華北坳陷過(guò)渡地區(qū)，汶泗斷裂北部(圖1)[2]。汶上-東阿航磁異常從區(qū)內(nèi)通過(guò)，研究區(qū)位于該航磁

異常帶的中北部。

1.1地層

東平縣大牛地區(qū)地層屬華北地層大區(qū)晉冀魯豫地層區(qū)的魯西地層分區(qū)之濟(jì)南-滕州地層小區(qū)，由早到晚包括新太古代泰山巖群、古生代寒武紀(jì)長(zhǎng)清群以及廣泛分布的第四紀(jì)松散堆積物[3](圖1)。

1.2構(gòu)造

區(qū)內(nèi)基底總體構(gòu)造線(xiàn)NW 310°左右，斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，以NW向?yàn)橹鳌E向和近SN向次之，其規(guī)模不等，均屬隱伏斷裂[4](圖1)。

1.2.1NW向斷裂

主要為黃莊-前水莊斷裂(F3)，貫穿整個(gè)研究區(qū)，規(guī)模較大，長(zhǎng)度大于10km，磁異常局部顯示明顯的梯度帶，且較規(guī)整。據(jù)高密度電法測(cè)量資料，斷裂寬度大約8～10m，產(chǎn)狀較陡，發(fā)育有次級(jí)的NNW向斷裂，規(guī)模較小。鉆孔揭示斷裂SW盤(pán)無(wú)寒武系分布，推斷為向N傾斜的正斷層。

1.2.2NEE向斷裂

該方向斷裂分布于研究區(qū)南部彭集一帶，與褶皺軸向一致，形成較晚，延伸多為數(shù)千米，直接破壞礦體，使兩側(cè)礦體左行錯(cuò)動(dòng)，并截切NW向斷裂，性質(zhì)為正斷層。

1.2.3近SN向斷裂

除孝直-尚莊斷裂稍大外，其他規(guī)模較小。孝直-尚莊斷裂分布在研究區(qū)外圍，走向近SN，傾向E，長(zhǎng)度大于5km，傾角40°左右，航衛(wèi)片影像呈明顯線(xiàn)性，東盤(pán)為張夏組，西盤(pán)為饅頭組，斷距>200m，推測(cè)為張扭性斷裂。

1.3巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖不太發(fā)育，主要為鉆探揭示的中生代燕山期脈狀侵入體。燕山期脈巖常見(jiàn)順裂隙定位的閃長(zhǎng)玢巖、煌斑巖、輝長(zhǎng)巖、偉晶巖，規(guī)律性不明顯。

2　研究區(qū)地質(zhì)特征

2.1地層

研究區(qū)內(nèi)廣布新生代第四紀(jì)松散堆積物，經(jīng)鉆孔揭示，其下部地層主要為新太古代泰山巖群山草峪組含鐵變質(zhì)巖系，為鐵礦的賦礦層位[5]；古生代寒武紀(jì)朱砂洞組海陸交互相地層僅在礦區(qū)東北部的個(gè)別鉆孔中出現(xiàn)。

2.2構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要包括NW和近SN向兩組，都被第四系覆蓋(圖1)。根據(jù)物探解譯和鉆探資料，其特征如下：

F1斷裂位于大牛村西，造成航磁異常等值線(xiàn)發(fā)生同向彎曲或異常不連續(xù)，走向約NE 15°，經(jīng)FZK1，F(xiàn)ZK2揭示斷裂位置對(duì)應(yīng),該斷裂W傾，傾角約62°，寬度約10m，規(guī)模較大，屬右行張性斷裂。

F3斷裂位于研究區(qū)的中部，走向135°，略向N偏轉(zhuǎn)，ZK34所發(fā)現(xiàn)斷裂位置對(duì)應(yīng)，斷裂N傾，傾角約65°，寬度6～8m，規(guī)模較大，屬高角度張性斷裂。

總體看，各斷裂除F1斷裂對(duì)礦體有錯(cuò)動(dòng)外，其他斷裂距離礦體相對(duì)較遠(yuǎn)，但各方向斷裂次級(jí)斷裂裂隙較發(fā)育，鉆探顯示部分礦體破碎強(qiáng)烈，對(duì)礦體有一定影響。

2.3巖漿巖

巖漿巖在區(qū)內(nèi)不太發(fā)育，主要為燕山期脈巖，多為裂隙充填成因，產(chǎn)狀、規(guī)模不一，一般對(duì)礦體破壞不大。巖性主要有石英正長(zhǎng)(花崗)斑巖、閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖、脈石英及偉晶巖等，另發(fā)育少量規(guī)模較小的碳酸鹽巖、黃鐵礦等巖脈。

3　研究區(qū)礦床地質(zhì)特征

3.1礦體特征

礦帶大致沿NW 307°方向狹長(zhǎng)條狀延伸，傾向SW，傾角50°～75°，局部直立。共有2個(gè)礦體分布在研究區(qū)中，呈層狀、似層狀和透鏡狀近平行排列產(chǎn)于泰山巖群山草峪組含鐵建造中，巖性為條帶、條紋狀磁鐵角閃石英巖。礦體編號(hào)分別為：Ⅰ，Ⅱ。礦體近平行排列，產(chǎn)狀與圍巖一致。礦體與頂?shù)装?黑云變粒巖)界線(xiàn)分明，沿走向與傾向常見(jiàn)夾石(層)且具分支復(fù)合現(xiàn)象；礦化較連續(xù)，一般長(zhǎng)達(dá)上千米，沿走向和傾向有尖滅趨勢(shì)，總體屬有限延伸的板狀礦體，但部分地段仍具向下延伸趨勢(shì)。

3.1.1Ⅰ號(hào)礦體特征

呈層狀，賦礦標(biāo)高-183～-304m。礦體總長(zhǎng)約1550m，最大斜深100m，走向315°～320°，傾向SW，傾角69°～75°，由淺到深傾角由緩變陡，礦體向下呈尖滅趨勢(shì)。礦體單樣TFe最高品位36.93%，最低品位5.17%(剔除不掉的夾石)，平均品位28.39%，品位變化系數(shù)26%。礦體單樣mFe最高品位33.12%，最低品位0.98%(剔除不掉的夾石)，平均品位23.54%，品位變化系數(shù)32%。礦體最大真厚度6.93m，最小真厚度1.06m(尖滅點(diǎn)處)，平均真厚度3.89m，厚度變化系數(shù)55.48%，屬于有用組分分布均勻和形態(tài)復(fù)雜程度中等的礦體(圖2)。

1—臨沂組;2—朱砂洞組;3—山草峪組;4—角度不整合地質(zhì)界線(xiàn);5—風(fēng)化帶界線(xiàn);6—鉆孔位置圖2　大牛地區(qū)鐵礦第04勘查線(xiàn)剖面略圖

3.1.2Ⅱ號(hào)礦體特征

呈層狀，賦礦標(biāo)高-30～-294m。礦體總長(zhǎng)約1550m，礦體最大斜深196m，礦體走向315°～320°，傾向SW，傾角85°～90°，由淺到深傾角由緩變陡，礦體沿走向與傾向呈現(xiàn)分支復(fù)合現(xiàn)象，有向下延伸趨勢(shì)，和地表磁異常分布、強(qiáng)度相吻合。礦體單樣TFe最高品位38.81%，最低品位1.40%(剔除不掉的夾石)，平均品位26.54%，品位變化系數(shù)37%。礦體單樣mFe最高品位31.86%，最低品位0.14%(剔除不掉的夾石)，平均品位20.79%，品位變化系數(shù)44%。礦體最大真厚度8.29m，最小真厚度1.97m，平均真厚度4.66m，厚度變化系數(shù)44%，屬于有用組分分布均勻和形態(tài)復(fù)雜程度簡(jiǎn)單的礦體。

3.2礦體富集規(guī)律

礦體的礦化富集特征與構(gòu)造、后期巖漿熱液以及變質(zhì)程度有關(guān)。如大牛地區(qū)東部位于區(qū)域上褶皺構(gòu)造的核部，是主礦體分布區(qū)，礦體往往富集增厚，品位較高，遠(yuǎn)離則規(guī)模變小，品位下降，至大牛以西則僅有小規(guī)模的礦體分布；礦區(qū)巖漿巖不太發(fā)育，但巖石中偉晶巖脈較多，雖然對(duì)礦體有一定的破壞作用，但發(fā)育處礦石品位普遍較高，TFe品位一般在30%以上；礦區(qū)礦石屬沉積變質(zhì)型，隨著變質(zhì)程度的加深，礦體厚度、礦石品位以及礦物結(jié)晶顆粒大小均呈增大趨勢(shì)。

3.3礦石類(lèi)型及特征

3.3.1礦石類(lèi)型

礦石自然類(lèi)型主要為條紋—條帶狀磁鐵角閃石英巖型、條紋—條帶狀磁鐵石英角閃巖型，次為磁鐵(赤鐵)石英巖型礦石。后者極少。礦化發(fā)育地段以致密塊狀礦石為主，少量碎裂狀礦石。地表因氧化作用出現(xiàn)赤鐵礦(假象赤鐵礦)。礦石工業(yè)類(lèi)型為需選弱磁性鐵礦石。

3.3.2礦石質(zhì)量

(1)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造。礦石常具纖狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)和粒狀變晶結(jié)構(gòu)，組成礦物顆粒細(xì)小，磁鐵礦在0.11～0.22mm之間，包裹在石英顆粒中呈細(xì)小塵點(diǎn)狀的磁鐵礦在0.011～0.022mm之間。礦石為條紋、條帶狀構(gòu)造，條紋寬度一般1～4mm，有時(shí)大于5mm以上，根據(jù)磁鐵礦條紋的形狀及分布特征又可分為平行條紋構(gòu)造、不平行條紋狀構(gòu)造及皺紋狀構(gòu)造。

(2)礦石化學(xué)成分、有益有害組分。礦石從品位變化規(guī)律看，自下而上、偉晶巖發(fā)育地段以及隨礦體規(guī)模增大時(shí)品位有逐漸增高之趨勢(shì)，而沿走向其品位變化不明顯，總體礦化較均勻。其化學(xué)成分見(jiàn)表1，主要有害成分SiO2含量較高，一般43.82%～49.16%，平均46.49%；S含量較低，一般0.008%～0.29%；P含量甚低且變化小，一般為0.04%～0.09%。硅酸鐵含量也較高，在1.44%～9.50%，與角閃石類(lèi)礦物含量密切相關(guān)。

礦石中微量元素含量較低(表2)，元素Co呈混溶狀態(tài)賦存于黃鐵礦中，Co含量為0.00027%～0.00042%，達(dá)不到綜合利用指標(biāo)的要求；Cu,Pb,Zn,Sn,As等有害物質(zhì)均遠(yuǎn)小于一般工業(yè)指標(biāo)。

3.4礦體圍巖及夾石

3.4.1礦體圍巖

礦體圍巖巖性較為簡(jiǎn)單，主要為條帶狀含磁鐵角閃石英巖、黑云變粒巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、偉晶花崗巖等。圍巖在走向、傾向上礦物成分及化學(xué)成分都有變化，如石榴子石、角閃石等礦物在黑云變粒巖中因出現(xiàn)角閃石而形成角閃黑云變粒巖等不同巖性，表現(xiàn)出一種巖性尖滅而代之另一種巖性，化學(xué)成分的變化也有類(lèi)似的特點(diǎn)，與原始沉積相變和礦化強(qiáng)弱有關(guān)。

表1　礦石化學(xué)全分析(%)

表2　礦石微量元素含量(%)

3.4.2礦體夾石

礦體形態(tài)簡(jiǎn)單，厚度較薄，分叉合并現(xiàn)象不多見(jiàn)，夾石(層)與礦體的界線(xiàn)主要是依靠分析結(jié)果來(lái)劃分的。根據(jù)對(duì)主要礦體夾石(層)的統(tǒng)計(jì)，夾石巖性主要為條帶狀含磁鐵石榴角閃石英巖、黑云變粒巖、閃長(zhǎng)巖及偉晶巖等，局部(多為上部)存在作為夾石分布，而導(dǎo)致礦體厚度變化及分叉和尖滅現(xiàn)象。夾石(層)產(chǎn)狀與礦體一致，對(duì)礦體的連續(xù)性和礦石質(zhì)量影響不大。

3.5有用元素富集特征

研究區(qū)內(nèi)的樣品組合分析結(jié)果顯示，Pb的平均品位為6.7×10-5，Zn的平均品位為6.7×10-5，Cu的平均品位為3.3×10-5，品位均較低，達(dá)不到綜合利用的要求。

4　礦床成因探討與找礦方向

4.1礦床成因類(lèi)型

根據(jù)對(duì)大牛地區(qū)鐵礦進(jìn)行的野外實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該礦床具有鮮明的周期沉積的條帶層狀特征，同時(shí)經(jīng)過(guò)地球化學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，礦層本身與圍巖均含大量角閃質(zhì)硅酸鹽類(lèi)，并且?guī)r性逐漸過(guò)渡，說(shuō)明此巖系原巖應(yīng)該為一套基性伴有偏堿質(zhì)的中酸性巖漿巖。

大牛地區(qū)鐵礦賦存在泰山巖群山草峪組中，根據(jù)山草峪組含鐵巖系的礦物共生組合、巖石組構(gòu)特征以及巖石化學(xué)等特征，礦區(qū)含礦巖系為含鐵碎屑巖—變粒巖建造，屬于低級(jí)鐵鋁榴石角閃巖相，礦石類(lèi)型主要為磁鐵角閃石英巖型[6]。鐵質(zhì)組分與海底基性、中酸性火山噴溢活動(dòng)關(guān)系密切，幔源物質(zhì)中的鐵質(zhì)經(jīng)火山噴發(fā)噴溢形式帶入水體中，經(jīng)分解形成硅鐵膠體而沉積，再經(jīng)以后的區(qū)域變質(zhì)作用而形成變質(zhì)鐵礦。故礦床應(yīng)屬沉積變質(zhì)成因鐵礦。

4.2大地構(gòu)造環(huán)境

區(qū)域大地構(gòu)造環(huán)境為新太古代海底基性、超基性火山噴發(fā)，以近火山口相沉積的火山熔巖為主，形成硅鐵沉積建造。后經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用——角閃巖相的改造，在熱力和定向壓力下產(chǎn)生重結(jié)晶和片理化，產(chǎn)生條帶狀構(gòu)造，生成磁鐵礦、石英和角閃石等主要礦物，形成條帶狀含鐵變質(zhì)建造。

4.3控礦因素分析

研究區(qū)礦床分布于汶上-東平鐵成礦帶北部，該成礦帶呈NW 315°左右展布，帶內(nèi)不同規(guī)模的高磁異常眾多(圖3)，大、中、小型鐵礦分布范圍廣。礦床賦存于泰山巖群山草峪組上部含鐵巖系中，賦礦層位具有專(zhuān)屬性[7]。

4.3.1地層巖性因素

礦床賦存于泰山巖群山草峪組上部含鐵巖系中，賦礦層位具有專(zhuān)屬性。從區(qū)域分析，礦床礦體往往賦存在緊密褶皺的核部，這與區(qū)域上魯西地塊泰山隆起中泰山巖群的變形特征相吻合。

4.3.2變質(zhì)作用控礦因素

變質(zhì)巖主要為山草峪組變粒巖夾磁鐵角閃石英巖，是主要含礦層位。變質(zhì)巖組合以黑云變粒巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖為主，夾黑云片巖、透閃片巖、斜長(zhǎng)角閃巖、磁鐵角閃石英巖等，變質(zhì)程度達(dá)低角閃巖相—高綠片巖相,具多期變質(zhì)和退變特征。

1—沂河組;2—臨沂組;3—大站組;4—地質(zhì)界線(xiàn);5—正磁異常等值線(xiàn)及數(shù)值(nT);6—負(fù)磁異常等值線(xiàn)及數(shù)值(nT)圖3　大牛地區(qū)物探異常圖

磁鐵角閃石英巖變質(zhì)礦物組合為普通角閃石(鐵閃石、透閃石)+磁鐵礦+石英+鐵鋁榴石，層狀構(gòu)造明顯，有時(shí)可見(jiàn)清晰的褶皺構(gòu)造，磁鐵礦與石英顆粒都呈均勻的粒狀。巖石化學(xué)特征在尼格里四面體圖解中，投影點(diǎn)落于火成巖區(qū)。SiO2/Al2O3=24.66，∑Fe含量達(dá)48%，F(xiàn)e2O3/SiO2=0.50，具有火山沉積變質(zhì)鐵礦特征。磁鐵石英巖發(fā)育條紋或條帶狀構(gòu)造，此構(gòu)造有些為韌性變形所致，大部分為原生沉積構(gòu)造，并發(fā)育有韻律性沉積構(gòu)造。磁鐵角閃石英巖可能產(chǎn)于火山噴發(fā)間歇期的沉積巖中，原巖為富含鐵質(zhì)的燧石巖，形成于大陸邊緣盆地或島弧盆地。

4.3.3圍巖蝕變

礦床經(jīng)過(guò)后期巖漿活動(dòng)和不同程度的動(dòng)力變質(zhì)作用的改造，各種圍巖蝕變較強(qiáng)烈，有綠簾石化、綠泥石化、蛇紋石化、電氣石化、透閃石化、硅化和碳酸鹽化等。

常見(jiàn)蝕變有硅化，表現(xiàn)為石英礦物成分增多，巖石礦物粒度細(xì)，部分石英礦物析出富集，形成石英細(xì)脈沿巖礦石層理分布；綠泥石化多見(jiàn)于巖礦石沿層理的裂隙面和碎裂巖頂?shù)装?，為?dòng)力變質(zhì)的產(chǎn)物；碳酸鹽化在巖礦石中普遍發(fā)育，主要表現(xiàn)為細(xì)脈狀，不規(guī)則沿巖礦石裂隙分布。

4.4找礦方向

在汶上-東平鐵礦成礦帶第四系覆蓋嚴(yán)重，所發(fā)現(xiàn)的鐵礦床都是根據(jù)磁異常發(fā)現(xiàn)的，鐵礦引起磁異?！鱐值一般500～1200nT，正異常呈規(guī)則或不規(guī)則長(zhǎng)橢圓狀斷續(xù)分布，一側(cè)或兩側(cè)常伴有強(qiáng)負(fù)異常；地面磁異常驗(yàn)證值在1000～3000nT，且有負(fù)異常伴生。

5　結(jié)語(yǔ)

大牛地區(qū)第四系覆蓋嚴(yán)重，厚度達(dá)30～50m，其礦石主要類(lèi)型為磁鐵石英角閃巖，屬?gòu)?qiáng)磁性巖石，而圍巖及其他層巖石屬弱磁性巖石，因此磁性礦體與圍巖及蓋層巖石具有明顯的磁性差異，為在該區(qū)開(kāi)展高精度磁測(cè)工作提供了充分的地球物理前提。磁異常平面形態(tài)、強(qiáng)度的差異，可以大致反映出礦體的規(guī)模、埋深、產(chǎn)狀及磁鐵礦的含量情況。因此，該地區(qū)最好的找礦標(biāo)志就是磁異常。

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Study on Origin Types and Prospecting Direction of Iron Deposit in Daniu Area in Dongping County of Shandong Province

XU Yousong, LUO Haiwei, ZHAO Jin, LI Qiang

(No.4 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Weifang 261021, China)

Iron deposit in Daniu area locates in middle and north part of Wenshang - Dongping belt. Quaternary strata are widely distributed in this area, and Linyi group is its major strata. Its Ore-bearing strata are magnetite amphibolite quartzite in Shancaoyu formation of hidden late Archean Taishan group. The basement tectonic line is 310 °with the trend of northwest. Folds and faults developed well. Its sizes are unequal, and the ore bodies are damaged in certain degree. The natural types of ores are fine grain strip and strip shaped magnet amphibolite quartzite. The top rocks and the bottom rocks (biotite granulite) have a clear boundary. Dunn bass and complex can be seen along the trend and tendency. It is a finite stretched tabular deposit in general. Major ore controlling factors are strata, regional structures and regional metamorphism. It is a metamorphic sedimentary iron deposit.

Metamorphic sedimentary iron deposit; origin types; prospecting direction; Dongping county in Shandong province

2014-12-05；

2015-02-03；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

徐友松(1983—)，男，山東高密人，工程師，主要從事地質(zhì)勘查工作；E-mail:xuyousong1983@163.com

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