山東張寶莊礦區(qū)鐵礦床地質(zhì)特征與成礦機(jī)理研究

劉志兵　馬媛媛　毛艷麗

摘要：山東張寶莊礦區(qū)位于汶上-東平鐵成礦帶南東端，該成礦帶呈北西315°左右展布，帶內(nèi)不同規(guī)模的高磁異常眾多，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，賦礦層位具有專屬性。礦床經(jīng)過后期巖漿活動(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，圍巖在走向、傾向上礦物成分及化學(xué)成分均有變化，表現(xiàn)為一種巖性尖滅而代之另一種巖性，與原始沉積相變及礦化強(qiáng)弱有關(guān)。

關(guān)鍵詞：張寶莊礦區(qū)；鐵礦床；地質(zhì)特征；成礦機(jī)理

1.礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1礦區(qū)地層

山東張寶莊礦區(qū)內(nèi)地層屬晉冀魯豫地層區(qū)、魯西地層分區(qū)的濟(jì)南-滕州地層小區(qū)，自下而上主要為新太古代泰山巖群、古近紀(jì)官莊群、新近紀(jì)黃驊群以及廣泛分布的第四系松散堆積物。礦區(qū)第四系廣泛分布，下伏地層主要為新太古代泰山巖群雁翎關(guān)組、山草峪組和古近紀(jì)官莊群朱家溝組。

（1）新太古代泰山巖群。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育泰山巖群雁翎關(guān)組及山草峪組，前者分布于礦區(qū)東側(cè)，后者分布于礦區(qū)西側(cè)。雁翎關(guān)組（Ar3y）未見出露，根據(jù)區(qū)域資料分析，主要巖性為細(xì)粒斜長(zhǎng)角閃巖、綠泥透閃片巖、角閃變粒巖，另外有滑石化蛇紋透閃片巖（科馬提巖），強(qiáng)電氣石化透閃陽(yáng)起片巖。可分為兩部分：下部為角閃變粒巖、黑云變粒巖，屬于火山沉積作用產(chǎn)物；上部為斜長(zhǎng)角閃巖、綠泥透閃片巖，原巖為基性一超基性火山熔巖。山草峪組（Ar3s）巖性以變粒巖為主，次為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、片巖、斜長(zhǎng)角閃巖夾條帶、條紋狀磁鐵石英巖，普遍遭受區(qū)域變質(zhì)作用和不同程度的混合巖化作用，片理發(fā)育，其走向北西320°～340°，傾向南西，傾角50°～75°，為礦區(qū)磁鐵礦的賦礦層位。

（2）古近紀(jì)官莊群。礦區(qū)官莊群隱伏分布，鉆探資料顯示其最大厚度162m，向西側(cè)具變厚趨勢(shì)，僅發(fā)育朱家溝組（E2z）。呈北西向展布，角度不整合于泰山巖群山草峪組之上，巖性主要為褐紅、棕紅、灰綠等雜色復(fù)成分礫巖，夾有少量砂巖、泥巖。

1.2礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造發(fā)育較復(fù)雜，其形態(tài)控制著含礦巖層與鐵礦體的空間展布。

（1）褶皺構(gòu)造。褶皺處于區(qū)域上復(fù)向斜的背景下，也顯示小規(guī)模的向形、背形特征，Ⅱ號(hào)礦體磁異常和控制的礦體延伸均表明礦體發(fā)生彎曲，由北向南走向呈342°→325°→344°→354°→315°變化。Ⅱ號(hào)礦體深部發(fā)育背形構(gòu)造，導(dǎo)致背形核部礦體夾石變厚。另外巖石中普遍發(fā)育規(guī)模不等的揉皺，顯示塑性變形特征，該構(gòu)造是在北東向的擠壓機(jī)制下形成的。

（2）斷裂構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)主要發(fā)育黃莊-前水河斷裂及郭倉(cāng)斷裂束的一部分。礦體呈規(guī)模不等的層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，整體巖石較完整，南側(cè)礦體破碎，北側(cè)礦體被斷裂所限，說明斷裂對(duì)礦體的產(chǎn)出、分布影響明顯。

黃莊一前水河斷裂附近鉆探，證實(shí)巖石完整，南盤礦體連續(xù)且厚度大，而北盤礦體很薄，可認(rèn)為該斷裂對(duì)圍巖破壞較小，而對(duì)礦體具有明顯的限礦作用。斷裂規(guī)模較大，貫穿整個(gè)礦區(qū)，寬度約8m～10m，走向280°～285°之間，北東傾，產(chǎn)狀較陡。該斷裂形成較早，被北西向斷裂截切、錯(cuò)斷，發(fā)育有北北西向的次級(jí)斷裂。斷裂南西盤磁異常峰值較北東盤高，且形態(tài)較北東盤規(guī)整，鄰區(qū)鉆孔揭示南西盤無蓋層分布，而北東盤則發(fā)育寒武系，故推斷該斷裂為北東傾向的張性正斷層。該斷裂影響新太古代泰山巖群及古近紀(jì)官莊群分布，對(duì)區(qū)內(nèi)南部礦體影響尤為明顯，斷裂走向與褶皺軸向一致，北西向穿過礦區(qū)西南部，走向?yàn)?30°～340°，傾向南西，傾角70°～80°，以張性右行正斷層為主。該類斷層形成較晚，截切、錯(cuò)動(dòng)黃莊-前水河斷裂，導(dǎo)致該斷裂在區(qū)內(nèi)呈北西西向展布，而在北側(cè)鄰區(qū)則呈北西走向。

2.礦床地質(zhì)

2.1礦體特征

張寶莊礦區(qū)位于汶上-東平鐵礦帶東南部，其走向大致呈340°～345°，局部彎曲變形。礦床由25個(gè)鐵礦體組成，自下而上編號(hào)為Ⅰ1、2、Ⅱ、Ⅲ1、2、Ⅳ1～5、Ⅴ1、2、Ⅵ1～3、Ⅶ1、2、Ⅷ1～3、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ號(hào)礦體，其中以Ⅱ號(hào)礦體規(guī)模最大，為礦區(qū)的主礦體，其鐵礦石資源量占總資源量的89.65%；其次是Ⅲ1、Ⅷ3號(hào)等礦體，分別占總資源量的4.39%、3.26%；其它礦體規(guī)模很小，共有22個(gè)小礦體，合計(jì)占總資源量的2.71%。礦體多呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)于泰山巖群山草峪組含鐵建造巖系中，各礦體大致近平行分布，產(chǎn)狀與圍巖一致，沿走向、傾向礦體均呈舒緩波狀，且具分支、復(fù)合現(xiàn)象。

主要礦體Ⅱ號(hào)礦體特征：呈似層狀、層狀分布于黃莊-前水河斷裂與0線之間，賦礦標(biāo)高15m～-921m，由46個(gè)見礦工程（包括2個(gè)水文孔）控制。礦體走向延伸1866m，沿傾向延伸達(dá)1302m，礦體走向大致342。左右，4線以南構(gòu)造影響明顯，礦體彎曲變形，向南東尖滅，傾向南西，傾角介于45°～62°，局部40°左右，向深部延伸礦體趨緩，傾角最小為27°，礦體沿走向、傾向具分支復(fù)合現(xiàn)象，最多形成了9條分支。礦體向下有繼續(xù)延深趨勢(shì)，向南側(cè)尖滅，向北被黃莊-前水河斷裂錯(cuò)斷，北盤礦體位于鄰區(qū)。鉆探中未見發(fā)育規(guī)模較大的斷裂、巖脈，但發(fā)育較多節(jié)理及規(guī)模較小的巖脈，礦體局部發(fā)育揉皺構(gòu)造，上述構(gòu)造對(duì)礦體影響較小。礦體特征與其地表磁異常強(qiáng)度、分布相吻合。礦體單樣mFe最高品位34.90%，最低品位0.11%（剔不掉樣品），平均品位21.01%，品位變化系數(shù)24.54%；TFe最高品位38.39%，最低品位1.93%（剔不掉樣品），平均品位30.01%，品位變化系數(shù)16.95%。礦體最大厚度40.08m，最小厚度0.65m（礦體尖滅點(diǎn)），平均真厚度22.83m，厚度變化系數(shù)42.44%。屬有用組分分布均勻、厚度穩(wěn)定、形態(tài)簡(jiǎn)單、構(gòu)造較簡(jiǎn)單的大型礦體。

2.2礦石質(zhì)量

鐵礦石主要由磁鐵礦、石英、普通角閃石及鐵閃石等礦物組成，彼此相間排列，形成明顯的條紋、條帶狀構(gòu)造，條紋寬度一般1mm～4mm，有時(shí)大于5mm。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。礦石礦物成分：金屬礦物主要為磁鐵礦，次為黃鐵礦、磁黃鐵礦及少量黃銅礦等，上部氧化帶常見褐鐵礦、赤鐵礦。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。其中磁鐵礦多聚集成條紋條帶狀集合體與脈石礦物相間分布，形成條紋條帶狀構(gòu)造。磁鐵礦：含量35%～45%，反光下呈灰白色微帶棕色，他形-半自形晶粒狀，與脈石礦物鑲嵌分布，多形成條紋條帶狀集合體，粒度一般為0.03mm～0.30mm，在上部氧化帶局部被赤鐵礦交代呈殘留體狀。黃鐵礦：含量5%，反光下呈淺黃色，局部聚集分布呈細(xì)脈浸染狀構(gòu)造。他形-半自形粒狀，分布于磁鐵礦及脈石礦物粒間，其形成晚于磁鐵礦。磁黃鐵礦：含量2%～3%，反光下呈淺黃色微帶棕色，局部聚集分布呈細(xì)脈浸染狀構(gòu)造。他形粒狀，分布于磁鐵礦及脈石礦物粒間，其形成時(shí)代晚于磁鐵礦。黃銅礦：較少見，反光下呈銅黃色，呈他形分布于黃鐵礦、磁黃鐵礦粒間。赤鐵礦：含量5%，反光下呈灰白色，呈針狀葉片狀分布于磁鐵礦中，為交代磁鐵礦而成，局部呈磁鐵礦假象。褐鐵礦：局部可見，呈粉末狀或交代假象，沿裂隙分布。

3.成礦機(jī)理

3.1礦床成因

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，礦石類型主要為磁鐵石英巖型。鐵質(zhì)組份與海底基性、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。

3.2成礦控制因素

礦區(qū)礦床分布于汶上-東平鐵成礦帶南部，該成礦帶呈北西315°左右展布，帶內(nèi)不同規(guī)模的高磁異常眾多，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。

3.3礦化富集規(guī)律

礦區(qū)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)。礦區(qū)位于區(qū)域上褶皺構(gòu)造的核部，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，如大牛、彭集、張寶莊地段是主礦體分布區(qū)，而其他地區(qū)僅有小規(guī)模的礦體分布。礦區(qū)巖漿巖不發(fā)育，但巖石中閃長(zhǎng)巖脈較多，多順層侵入，對(duì)礦體破壞作用不大，巖脈附近的礦體品位有增高趨勢(shì)。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)。

3.4找礦標(biāo)志

礦區(qū)礦床賦礦層位具有專屬性，即賦存在新太古代泰山巖群山草峪組含鐵巖系中，屬層控沉積變質(zhì)礦床，賦礦巖石為磁鐵角閃石英巖，經(jīng)后期疊加構(gòu)造改造和不同程度的熱液活動(dòng)，使成礦物質(zhì)相對(duì)富集，礦物重結(jié)晶。礦體在靠褶皺核部位置厚度往往增厚，沿傾向延伸礦石品位也有增高趨勢(shì)。

4.結(jié)論

礦區(qū)位于汶上-東平鐵成礦帶南東端，區(qū)內(nèi)構(gòu)造線方向以北西為主，且其時(shí)代較老，以黃莊-前水河斷裂及郭倉(cāng)斷裂束為代表，前者區(qū)域呈北西向，而區(qū)內(nèi)呈近東西向，為主礦體的北邊界，后者則主要對(duì)南側(cè)礦體破壞明顯。礦區(qū)南西側(cè)磁異常區(qū)因構(gòu)造破碎，控制未能成功，根據(jù)磁異常特征和礦床賦礦規(guī)律分析，該異常區(qū)應(yīng)有相當(dāng)規(guī)模的鐵礦分布，Ⅱ號(hào)礦體沿傾向向深部延伸厚度穩(wěn)定，在1000m標(biāo)高以下仍有可觀的遠(yuǎn)景資源量。