萊蕪沈家?guī)X地區(qū)鐵礦地質(zhì)特征及找礦前景分析

張憲堯+趙玉華+薛林+孫彥偉+韓玉珍+曹秀華

摘要：指出了萊蕪沈家?guī)X地區(qū)鐵礦的成因類型屬接觸交代型鐵礦床。闡述了該礦床的地質(zhì)特征、成礦規(guī)律，分析了礦石類型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及礦層厚度變化，以及鐵礦石質(zhì)量特征、化學(xué)成分、礦石類型和品位等情況，為該區(qū)進(jìn)一步開展鐵礦資源勘查提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鐵礦；接觸交代型；地質(zhì)特征；成礦規(guī)律

中圖分類號(hào)：P578.1+2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-9944（2016）22-0133-03

1引言

礦產(chǎn)資源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一[1]。資源的保障程度直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高[2，3]。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，工業(yè)化、城市化步伐的加快，資源的消耗大量增加。尋找新的礦產(chǎn)地、解決后備資源不足和緩解資源壓力成為了地質(zhì)找礦工作面臨的重要課題[4]。山東省萊蕪市是重要礦業(yè)城市之一。為此，介紹了該市沈家?guī)X地區(qū)的地質(zhì)找礦情況，該區(qū)地質(zhì)成礦條件較好，通過地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)勘查，新增部分資源量，無疑具用重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

2區(qū)域地質(zhì)背景

沈家?guī)X地區(qū)位于魯西泰隆泰萊斷陷萊蕪盆地內(nèi)，其北側(cè)為萊蕪弧形斷裂，南側(cè)以塔子-石門官莊東西向斷裂為界，構(gòu)成了近東西狹長(zhǎng)弧形斷陷盆地。區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，為燕山晚期的閃長(zhǎng)巖，浸入于下古生代奧陶系灰?guī)r，接觸帶處多形成矽卡巖，局部形成鐵礦體。工作區(qū)內(nèi)全部為第四系覆蓋層，第四系之下為古近系，深部為奧陶系馬家溝組石灰。該區(qū)鐵礦為矽卡巖型，賦存于矽卡巖帶中，礦石巖性為磁鐵角閃巖、磁鐵透閃巖等[5]。

3礦區(qū)地質(zhì)特征

3.1地層

區(qū)內(nèi)地層由第四系、古近系、奧陶系、石炭系、二疊系組成，從南向北，地層由老至新展布。第四系主要有砂質(zhì)粘土、亞粘土組成，厚度在5～20m之間；古近系巖性主要為紫紅色砂質(zhì)粘土、亞粘土組成，厚度在250～350m之間；奧陶系馬家溝組主要巖性為白云質(zhì)灰?guī)r夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r、厚層純灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r，厚度在800～810m之間；石炭系本溪組底部巖性為深灰色砂巖、炭質(zhì)頁巖夾薄層灰?guī)r、鋁土頁巖、山西式鐵礦，上部巖性為頁巖、砂巖夾灰?guī)r，厚度在560～600m之間，與奧陶系多呈斷層接觸，部分地段呈假整合接觸關(guān)系；石炭系太原組巖性主要為灰黑色碳質(zhì)頁巖和細(xì)砂巖、中粒長(zhǎng)石砂巖互層，并夾有薄層灰?guī)r，厚度在130～144m之間；二疊系石河子組巖性為灰白色，灰綠色頁巖及砂巖互層，中部砂巖夾頁巖，厚度在120～130m之間；二疊系山西組巖性主要為紫紅色、灰綠色頁巖、砂巖互層，中部砂巖夾頁巖，厚度在390～400m之間。

3.2構(gòu)造

區(qū)主要構(gòu)造為柳行溝—喬家義斷裂（F1）、馬家莊—小義和斷裂（F2）。區(qū)內(nèi)北東向的構(gòu)造發(fā)育，走向20～70°，構(gòu)造沿走向分布于奧陶紀(jì)石灰?guī)r和石炭紀(jì)的砂頁巖中。F1斷裂位于東部，沿北東走向延伸，推斷為正斷層，傾向100°，右傾角80°。F2該斷裂構(gòu)造位于東南邊部，與F1斷裂在走向基本一致。沿F2斷裂在走向延伸方向上有多處鐵礦點(diǎn)分布。2條斷裂構(gòu)造均形成于成礦期后，對(duì)礦體的完整性起著破壞作用，褶皺構(gòu)造不明顯。

3.3巖漿巖

區(qū)內(nèi)為第四系覆蓋層，第四系之下為古近系地層。經(jīng)鉆孔驗(yàn)證深部均見有燕山期的閃長(zhǎng)巖，閃長(zhǎng)巖之上為奧陶系的石灰?guī)r。根據(jù)區(qū)內(nèi)實(shí)施的5個(gè)鉆孔資料，鉆孔的下部至終孔巖體為閃長(zhǎng)巖、輝石閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖。

3.4變質(zhì)作用與圍巖蝕變

區(qū)接觸變質(zhì)與接觸交代變質(zhì)作用強(qiáng)烈，圍巖蝕變明顯。變質(zhì)作用主有接觸變質(zhì)與接觸交代變質(zhì)兩種作用形式。接觸變質(zhì)作用主要表現(xiàn)為馬家溝組碳酸鹽巖的普遍大理巖化；接觸交代變質(zhì)作用系高溫汽水熱液在侵入體與圍巖之間彼此通過大量的物質(zhì)交換而生成矽卡巖的過程。圍巖蝕變主要有磁鐵礦化、金云母化、蛇紋石化、綠泥石化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、鈉長(zhǎng)石化等。它們一般是在矽卡巖化作用晚期或矽卡巖化作用之后，在較高溫或中低溫條件下發(fā)生的交代作用，而鈉長(zhǎng)石化是巖漿期后早期的高溫?zé)嵋何g變現(xiàn)象。根據(jù)近礦圍巖蝕變特征及礦物組合規(guī)律，將圍巖蝕變大體劃分為5個(gè)蝕變帶，分別是蝕變大理巖帶、矽卡巖帶、鈉化矽卡巖化閃長(zhǎng)巖帶、矽卡巖化閃長(zhǎng)巖帶、蝕變閃長(zhǎng)巖帶。

3.5磁異常與成礦作用

工作區(qū)位于以往所圈定石家泉磁異常的東端凸出部分。根據(jù)異常特征和以往鉆探資料分析，石家泉與鹿毛埠一帶的深部巖體是相連的，而且都隱伏于灰?guī)r之下，石家泉異常與鹿毛埠異常南北對(duì)峙，推斷引起該異常的深部礦體處于大理巖與閃長(zhǎng)巖接觸帶的北側(cè)，為略向北平緩傾斜的層狀，埋深約1000m左右。由普查內(nèi)已施工ZK10鉆孔可知，該鉆孔在673.0～675.0m見到了薄層磁鐵礦及大理巖。所見的閃長(zhǎng)巖呈巖床形式產(chǎn)出，雖具有一定磁性，但不能引起這么高的磁異常，同樣所見的2m薄層磁鐵礦也不能產(chǎn)生如此高的異常，據(jù)異常特征推斷該異常為深部的鐵礦所引起。表明主礦體埋藏深度更大，初步估算埋深在800～1000m的范圍。該區(qū)由于處在異常的東端，其磁性體埋深相對(duì)較淺。由于以往施工ZK10鉆孔是處在兩磁性體之間，而緊靠普查區(qū)的ZK2鉆孔所在位置較ZK10鉆孔的位置就相對(duì)有利一些，同樣ZK2鉆孔所見的鐵礦情況相對(duì)較好，該孔在675～785m之間見到了三層鐵礦總厚近6m，同樣ZK3和ZK4兩鉆孔也在675～785m之間見到了兩層鐵礦，鐵礦厚度在4m左右。同時(shí)根據(jù)磁異常的反映和以往的鉆探資料分析認(rèn)為，由于該普查區(qū)古近系較厚，并且古近系為無磁性巖層，足以說明引起異常的磁性體埋深很大，從埋深的加大可以定性的推斷出引起異常的地質(zhì)體磁性較強(qiáng)。由于區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)主要為燕山期的閃長(zhǎng)巖，又沒有其它強(qiáng)磁性巖體，而閃長(zhǎng)巖磁化率一般為3500×10-5SI，推算深部大規(guī)模的閃長(zhǎng)巖是不能產(chǎn)生類似強(qiáng)度的異常。這說明該異常的產(chǎn)因很可能與深部鐵礦有關(guān)，在異常的南部鉆孔中見到中奧陶系灰?guī)r，表明圍巖條件較好，該異常的東部有已知的劉家廟鐵礦和顧家臺(tái)鐵礦，表明該區(qū)對(duì)形成接觸交代式鐵礦非常有利。以上資料充分說明了普查區(qū)深部鐵礦成礦的可能性極大，有著非常好的找礦前景。

4礦床特征

4.1礦體特征

區(qū)內(nèi)共圈定4個(gè)鐵礦體，既礦體編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，Ⅰ礦體為主礦體，礦體賦存于奧陶紀(jì)石灰?guī)r與燕山期蝕變閃長(zhǎng)巖接觸交代部位，礦體形態(tài)簡(jiǎn)單，規(guī)模小，呈似層狀和透鏡狀，含礦巖石為磁鐵礦閃長(zhǎng)巖。礦體特征見表1。

4.2礦石質(zhì)量

根據(jù)光片鑒定巖石中的金屬礦物主要由磁鐵礦，少量的黃鐵礦、黃銅礦等組成。礦石的脈石礦物主要為方解石、蛇紋石，其次為綠泥石、金云母等，含少量透輝石、方柱石、斜長(zhǎng)石、磷灰石。

根據(jù)基本化學(xué)分析結(jié)果，礦石中的主要有用成分為TFe，TFe含量42.15%～54.94%，平均品位52.52%；mFe含量21.17%～50.03%，平均品位49.53%，鐵礦石中mFe/TFe的占有率比值94.31%，說明礦石中的鐵主要以磁性鐵的形式存在。礦石中0.06%～0.12%，平均品位0.09%，達(dá)不到綜合利用指標(biāo)。Co品位Co100×10-6，達(dá)不到綜合利用評(píng)價(jià)指標(biāo)。

4.3礦物的生成順序

根據(jù)含礦帶巖石蝕變及礦物間的共生組合與相互交代關(guān)系，將本礦床基本劃分為三個(gè)成礦階段，即矽卡巖成礦階段、中低溫?zé)嵋撼傻V階段和表生成礦階段。

（1）矽卡巖成礦階段：該階段可分為早期矽卡巖成礦階段與晚期矽卡巖成礦階段。早期矽卡巖階段主要形成長(zhǎng)石、輝石、橄欖石、黑云母、方柱石、石榴子石等高溫礦物。晚期矽卡巖階段則由于早期矽卡巖礦物的析出和圍巖成分的進(jìn)一步混入，使含礦溶液的介質(zhì)條件發(fā)生顯著改變。隨著溫度的下降，促使磁鐵礦在構(gòu)造有利部位大量沉淀，同時(shí)生成金云母、陽起石、透閃石、黃鐵礦等。磁鐵礦與金云母緊密共生是本礦床的重要標(biāo)志，說明晚期矽卡巖階段是礦床的主要成礦階段。

（2）中低溫?zé)嵋撼傻V階段：殘余的含礦溶液在中低溫條件下，進(jìn)一步與圍巖和早期形成的矽卡巖、磁鐵礦發(fā)生交代作用，生成大量的熱液蝕變礦物蛇紋石、綠泥石、方解石、石英和黃鐵礦、黃銅礦等金屬硫化物，同時(shí)伴隨生成部分磁鐵礦。中低溫?zé)嵋撼傻V階段是本礦床的次要成礦階段。

（3）表生成礦階段：處于地下水循環(huán)帶中的礦石遭受氧化，使部分原生磁鐵礦變?yōu)榧傧蟪噼F礦，并使部分金屬硫化物分解而生成褐鐵礦等。

4.4礦體圍巖和夾石

礦體的頂板圍巖主要為大理巖、其次是矽卡巖，閃長(zhǎng)巖、蝕變閃長(zhǎng)巖，偶見泥質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r、角礫巖；底板圍巖蝕變閃長(zhǎng)巖。礦體與圍巖產(chǎn)狀基本一致，界限一般較清晰，野外肉眼可以劃定。局部矽卡巖中含鐵較高，礦體與圍巖呈突變關(guān)系。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ礦體沒有夾石。夾石與礦體界限一般較清晰，野外一般根據(jù)巖心的顏色、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、比重及磁性強(qiáng)弱即可以區(qū)分，局部與礦體呈漸變關(guān)系。

5礦床成因及找礦標(biāo)志

5.1礦床成因

該礦床的成因類型屬接觸交代即矽卡巖型鐵礦床。主要依據(jù)為：一是礦床的直接圍巖為馬家溝組五陽山段灰?guī)r，該組未發(fā)現(xiàn)含鐵層位，因此成礦物質(zhì)應(yīng)主要來自巖漿巖特定演化階段的接觸交代作用；二是礦體主要產(chǎn)于閃長(zhǎng)巖與灰?guī)r的接觸帶上，其次產(chǎn)于矽卡巖或大理巖中，礦石的礦物成分中含有大量的矽卡巖標(biāo)準(zhǔn)礦物。三是礦體的圍巖蝕變主要為矽卡巖化。另外，礦石中伴有大量金云母、角閃石、綠簾石、透閃石等含水硅酸鹽礦物，說明該礦床主要形成于矽卡巖晚期階段。

5.2找礦標(biāo)志

（1）地層標(biāo)志。該區(qū)與成礦直接有關(guān)的圍巖為馬家溝組五陽山段厚層白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖。這種富鎂質(zhì)碳酸鹽巖在成礦過程中發(fā)揮了重要作用，是尋找該類礦床的重要標(biāo)志之一。

（2）圍巖蝕變標(biāo)志。礦床矽卡巖化最強(qiáng)烈的地段，熱液蝕變現(xiàn)象也很顯著，同時(shí)磁鐵礦化強(qiáng)度也最大，因此，強(qiáng)烈的矽卡巖化是本礦床圍巖蝕變的重要找礦標(biāo)志。其蝕變作用主要有外帶的金云母化、蛇紋石化和內(nèi)帶的方柱石化、透輝石化；比較發(fā)育的綠泥石化、碳酸鹽化、黃鐵礦化等，在內(nèi)外帶都有表現(xiàn)，尤其是相伴生成金云母、角閃石、綠簾石、透閃石等含水硅酸鹽礦物時(shí)，對(duì)成礦更有利。

（3）構(gòu)造標(biāo)志。礦床處于礦山單斜傾巖層的北翼，巖體的接觸交代頂面反下凹部位是往往形成厚大礦體的地段。

（4）巖漿巖標(biāo)志。燕山晚期閃長(zhǎng)巖分布區(qū)是尋找本類礦床的重要標(biāo)志，其巖體接觸交代部位往往形成矽卡巖鐵礦床。

（5）磁異常標(biāo)志。較強(qiáng)磁異常向低負(fù)異常的過渡帶即低緩磁異常分布區(qū)，是尋找鐵礦床的有利部位，磁異常值較高地區(qū)往往是巖體賦存部位。

6結(jié)語

此次普查過程中由于鉆探工作量的限制，對(duì)該區(qū)礦體有了一定的了解，但礦體邊界尚末控制，根據(jù)礦區(qū)周圍的見礦情況及此次礦區(qū)的鉆探驗(yàn)證情況綜合分析認(rèn)為，表明該礦區(qū)還具有良好的找礦前景。例如礦區(qū)2線的ZK102孔見礦厚度16.0m，TFe54.83%，mFe51.98%；1線ZK103孔見礦厚度3.45m之多，TFe44.41%，mFe42.01%。根據(jù)以上兩孔見礦厚度和品位情況分析認(rèn)為，下一步的工作應(yīng)在此次工作的基礎(chǔ)上加強(qiáng)綜合分析研究工作，在ZK102孔的南部及西部與ZK103孔的東部，確定合理鉆孔孔位，加大勘探資金的投入，增加鉆探驗(yàn)證工作量，進(jìn)一步控制礦體的形態(tài)和邊界，擴(kuò)大礦區(qū)的鐵礦資源量，力爭(zhēng)使礦區(qū)鐵礦石資源量有較大幅度的增加。

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