濟(jì)寧市汶上泰山巖群張樓鐵礦床特征及成因探討

田明陽，陳玉菡，張相峰，宋鵬，李志強(qiáng)，王海濤

(1.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南　250014；2.山東省地質(zhì)博物館，山東 濟(jì)南　250013；3.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河北 石家莊　050031)

濟(jì)寧市汶上泰山巖群張樓鐵礦床特征及成因探討

田明陽1，陳玉菡2，張相峰1，宋鵬3，李志強(qiáng)1，王海濤1

(1.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南250014；2.山東省地質(zhì)博物館，山東 濟(jì)南250013；3.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河北 石家莊050031)

魯西地區(qū)濟(jì)寧汶上張樓鐵礦床位于著名的汶上-東平成礦帶，廣泛發(fā)育前寒武紀(jì)條帶狀鐵建造(BIF)，賦礦層位為泰山巖群山草峪組，巖性以黑云變粒巖為主，次為黑云角閃片巖，黑云斜長片麻巖、片巖，條帶、條紋狀磁鐵石英巖，BIF與其形成均為新太古代晚期。礦床由4條礦帶22個礦體組成，呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，礦石的礦石礦物主要為磁鐵礦，其次為少量的赤鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦等，常見礦石的結(jié)構(gòu)主要為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，次為鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)。類型歸屬海相-火山沉積變質(zhì)鐵礦床類型中的變質(zhì)鐵硅建造鐵礦，即鞍山式鐵礦。

張樓鐵礦；礦床特征；泰山巖群；濟(jì)寧汶上

引文格式：田明陽，陳玉菡，張相峰，等.濟(jì)寧市汶上泰山巖群張樓鐵礦床特征及成因探討[J].山東國土資源，2015，31(1)：8-11.TIAN Mingyang, CHEN Yuhan, ZHANG Xiangfeng,etc..Study on Characteristics and Origin of Zhanglou Iron Deposit in Taishan Group in Wenshang County of Jining City[J].Shandong Land and Resources,2015，31(1)：8-11.

1—沂河組；2—臨沂組；3—黑土湖組；4—山前組；5—山草峪組；6—雁翎關(guān)組；7—嶧山超單元彩山單元；8—嶧山超單元東桃園單元；9—嶧山超單元大眾橋單元；10—蒙山超單元賈村單元；11—萬山莊超單元安子溝單元；12—韌性剪切帶；13—1∶2000地質(zhì)測量范圍；14—探礦權(quán)范圍圖1　汶上張樓礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖

濟(jì)寧市汶上縣張樓礦區(qū)位于山東省魯西地區(qū)，沂沭斷裂帶之安丘-莒縣斷裂以西地區(qū)[1],華北克拉通太古宙基底的典型出露區(qū)，我國早前寒武紀(jì)條帶狀鐵建造( BIF) 的重要分布區(qū)[2](圖1)。魯西地區(qū)前寒武紀(jì)地層分布有中太古代沂水巖群、新太古代泰山巖群、濟(jì)寧巖群，其中泰山巖群是魯西變質(zhì)鐵硅建造鐵礦的賦礦層位，汶上礦床位于汶上-東阿航磁異常帶東南端，即著名的汶上-東平成礦帶，在磁異常帶南濟(jì)寧一帶現(xiàn)已在1600m以下深部發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的隱伏礦床。彭集、化肥廠、大牛、李官集、張寶莊、馮家莊、張家毛坦等地段鐵礦床規(guī)模均達(dá)中—大型。全區(qū)已累計提交鐵礦石資源量77405.87萬t，能源礦產(chǎn)主要為煤，花崗石、石灰?guī)r、河砂等建筑石材亦較豐富。因此對該區(qū)汶上張樓鐵礦床特征和成因研究具有重要的理論和實(shí)際意義。

1　區(qū)域地質(zhì)特征

1.1區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于山東省汶上縣北東部，行政區(qū)劃屬汶上縣、寧陽縣管轄，面積29.8km2。大地構(gòu)造位置上處于華北陸塊魯西隆起魯西南潛隆起菏澤-兗州潛斷隆兗州凸起(潛)的北部。區(qū)域地層由老至新分別為新太古代泰山巖群、古生代奧陶系、石炭系、二疊系及新生代古近紀(jì)官莊群大汶口組、第四紀(jì)山前組[3]。區(qū)域構(gòu)造格架由NNW向展布的韌性變形帶和近EW向、NNW向的斷裂構(gòu)成。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，以NWW向、NW向?yàn)橹?，NE向和近SN向少見，均屬隱伏斷裂。NWW向斷裂：區(qū)內(nèi)主要發(fā)育汶泗斷裂、黃莊-前水河斷裂，南側(cè)發(fā)育同走向的次級斷裂，以張性正斷層為主，形成時代較早(圖1)。

1.2泰山巖群山草峪組地層及巖性特征

該區(qū)鐵礦賦存于泰山巖群重要組成部分的山草峪組地層中，鐵礦帶走向NNW ,與泰山巖群片麻理走向一致，鐵礦石為磁鐵石英巖或角閃磁鐵石英巖。具有較強(qiáng)的磁性,引起條帶狀磁異常。對于新太古代泰山巖群，前人已經(jīng)做了大量研究[1，3-7]，泰山巖群被劃分為雁翎關(guān)巖組、山草峪巖組和柳杭巖組。根據(jù)最新的鋯石測年，新太古代早期(2.70～2.75Ga)表殼巖系包括雁翎關(guān)巖組、柳行巖組下段，新太古代晚期(2.525～2.56Ga) 表殼巖系包括山草峪巖組和柳行巖組上段，且BIF分布其中[2]。

隱伏山草峪組分布于礦區(qū)的中東部，地層走向320°～340°，傾向SW，傾角40°～80°。巖性以黑云變粒巖為主，次為黑云角閃片巖，黑云斜長片麻巖、片巖，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，該區(qū)鐵礦床便產(chǎn)于其中。常見粒序?qū)印⑿睂永?、交錯層、顯微層理及變余砂狀結(jié)構(gòu)。該組在魯西各地發(fā)育程度不一,厚度變化較大[6]。

黑云變粒巖：灰黑色—黑色，半自形鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀、弱片麻狀構(gòu)造，巖石中礦物成分主要為斜長石、石英，其次為少量的黑云母、綠泥石、普通角閃石、磷灰石、金屬礦物等。石英占40%～45%，無色，為半自形—他形粒狀，略呈拉長的條帶狀、串珠狀分布在斜長石之間，定向排列較明顯，粒徑一般為0.1～0.5mm，粒徑較細(xì)小，大小較均勻。斜長石占25%～30%，無色，為半自形粒狀、柱狀，粒徑一般為0.1～0.4mm，粒徑較細(xì)小，大小較均勻。黑云母占25%～30%，為自形—半自形鱗片狀集合體，呈條帶狀分布在上述礦物之間，定向排列較明顯，粒徑一般為0.1～0.6mm。綠泥石、普通角閃石含量<5%，雜亂分布在黑云母之間。金屬礦物少量，多為磁鐵礦、黃鐵礦，半自形粒狀，含量較少。

黑云角閃片巖：黑色—黑綠色，半自行鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石中礦物成分主要為普通角閃石，其次為少量的斜長石、石英、黑云母、碳酸鹽巖礦物、金屬礦物等。普通角閃石占65%～70%，綠色，為半自形柱狀、粒狀，定向排列較明顯，緊密鑲嵌在一起，局部被碳酸鹽巖礦物所交代充填，有的含有磷灰石、鋯石等礦物的包體，粒徑一般為0.2～1.2mm。石英占10%～15%，無色，為半自形—他形粒狀，雜亂分布在角閃石之間，粒徑一般為0.2～0.5mm，較細(xì)小。斜長石占5%～10%，無色，為半自形粒狀、柱狀，表面土化較強(qiáng)，局部見有較細(xì)密的聚片雙晶，零星分布在石英之間，粒徑一般為0.2～0.5mm。黑云母占10%～15%，為自形—半自形鱗片狀集合體，分布在角閃石周圍，定向排列明顯，粒徑一般為0.2～0.6mm。碳酸鹽巖礦物少量，半自形—他形粒狀，交代充填角閃石，局部呈細(xì)脈狀分布，含量較少。金屬礦物少量，主要為磁鐵礦，粒徑0.03～0.15mm。 條紋、條帶狀角閃磁鐵石英巖、角閃石英磁鐵巖、磁鐵石英巖：灰綠—黑色，半自形柱粒狀、粒狀變晶結(jié)構(gòu)，條紋條帶狀、塊狀構(gòu)造。主要由石英、磁鐵礦、普通角閃石組成，多發(fā)生碳酸鹽化、黑云母化、綠泥石化及陽起石化，常含少量黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、褐鐵礦、赤鐵礦、鈦鐵礦、榍石、磷灰石、石榴子石等。石英、磁鐵礦與普通角閃石各自成條紋條帶相間分布構(gòu)成條紋條帶狀構(gòu)造。

2　礦體地質(zhì)

該礦床產(chǎn)于新太古代泰山巖群山草峪組變質(zhì)巖系內(nèi)，通過成果數(shù)據(jù)的研究分析，礦區(qū)共圈連出了22條鐵礦體，賦礦巖體均為磁鐵角閃石英巖。按照礦體的分布劃分了4個礦帶，分別是Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ號礦帶；分別與圈定的3個高磁異常相對應(yīng)。

2.1礦體特征

礦床由4條礦帶22個礦體組成，呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，走向NW，傾向SW，傾角一般30°～76°，最大控制深度-599.4m。單礦體大小懸殊，厚1.00～20.6m，一般1.2～3.35m，厚度變化系數(shù)4.76%～109%。礦體mFe品位13.03%～31.32%， TFe品位19.19%～34.54%。mFe品位變化系數(shù)0.07%～13.52%，TFe品位變化系數(shù)1.16%～23.64%，品位變化屬均勻型,整體具有越厚大品位越富的特點(diǎn)。其中Ⅳ礦帶為該礦床的礦石(332+333)主礦帶，Ⅳ礦帶鐵礦資源量為818.21萬t，占礦床總資源量的88.15%。Ⅳ礦帶2礦體為該礦床的主礦體，Ⅳ礦帶2礦體鐵礦石(332+333)資源量為685.11萬t，占礦床總資源量的73.81%。其中控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(332)396.25萬t，推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(333)288.86萬t，分別占總資源量的42.69%，31.12%(圖2)。

圖2　汶上縣張樓鐵礦32勘探線地質(zhì)剖面圖

2.2礦石特征

2.2.1礦石礦物

礦石的礦石礦物主要為磁鐵礦，其次為少量的赤鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、白鐵礦、黃銅礦，含微量鈦鐵礦等。

磁鐵礦：自形—半自形晶粒狀，大小一般0.03～0.30mm，部分<0.01mm，個別可達(dá)0.60mm。近地表部位多發(fā)生赤鐵礦化與褐鐵礦化。常集中成條紋條帶狀產(chǎn)出，部分不均勻分布于其他礦物間。含量一般21%～30%，最高45%。

黃鐵礦：自形—半自形晶粒狀，大小一般0.03～0.30mm，顆粒較大者1mm左右。常集中分布于巖石的裂隙中或片理面上，個別呈星點(diǎn)狀不均勻分布于其他礦物間。含量極不均勻，總體<1%。

赤鐵礦：常見于淺部氧化帶中，自形—半自形粒狀，大小一般0.02～0.25mm，為磁鐵礦的蝕變產(chǎn)物，分布于磁鐵礦的周圍。含量極不均勻，近地表部位局部可達(dá)25%以上。

褐鐵礦：呈細(xì)脈狀分布在脈石礦物集合體中，為黃鐵礦的蝕變產(chǎn)物，含量較少。

黃銅礦：自形—半自形晶粒狀，大小一般0.01～0.30mm，常與黃鐵礦分布在一起，微量。

磁黃鐵礦：半自形—他形粒狀，大小一般0.10～0.30mm，常分布在黃鐵礦或黃銅礦周圍，微量。

2.2.2礦石結(jié)構(gòu)

常見礦石的結(jié)構(gòu)主要為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，次為鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)。

粒狀變晶結(jié)構(gòu)：普通角閃石含量較高的礦石所具有的結(jié)構(gòu)，為該礦床主要礦石結(jié)構(gòu)。石英磁鐵角閃巖、角閃磁鐵石英巖等礦石類型均具粒狀變晶結(jié)構(gòu)。

鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)：普通角閃石含量較少，黑云母含量較多的礦石所具有的結(jié)構(gòu)，為該礦床次要礦石結(jié)構(gòu)。如黑云變粒巖礦石等。

2.2.3礦石構(gòu)造

主要為條紋條帶狀構(gòu)造，組成礦石的主要礦石礦物磁鐵礦與脈石礦物石英集中形成的條紋條帶及普通角閃石、黑云母等暗色脈石礦物組成的條紋條帶彼此相間排列而形成的構(gòu)造。磁鐵礦與石英條帶寬度一般1～3mm，個別5mm以上，當(dāng)彼此近于平行排列時，稱為平行條紋條帶狀構(gòu)造，反之可稱為不平行條紋條帶狀構(gòu)造。當(dāng)磁鐵礦與石英條帶呈褶皺狀時，則可稱為皺紋狀構(gòu)造。

3　礦床成因類型探討及找礦標(biāo)志

3.1礦床成因

首先對于新太古代晚期華北克拉通的構(gòu)造環(huán)境，存在著島弧與地幔柱2個觀點(diǎn)，如今傾向位于島弧環(huán)境來解釋新太古代末的構(gòu)造熱演化[1，2]泰山巖群是發(fā)育在早期陸殼固結(jié)以后的穩(wěn)定陸塊上濱海-深海環(huán)境火山碎屑沉積建造[8]該礦與海底基性火山噴發(fā)作用關(guān)系密切, 成礦物質(zhì)則來源于基性火山噴發(fā)間歇期或后期含礦熱液[5]。

因此該礦床的形成大致經(jīng)歷了海底基性火山噴發(fā)、沉積→區(qū)域變質(zhì)→中低溫?zé)嵋骸砩?個階段。海底基性火山噴發(fā)、沉積階段形成了一套含鐵基性火山巖建造，即該礦床的礦源層。區(qū)域變質(zhì)階段使基性火山巖建造中的鐵質(zhì)活化、運(yùn)移、富集成礦。中低溫?zé)嵋弘A段使已形成的區(qū)域變質(zhì)巖石發(fā)生黃鐵礦化、碳酸鹽化等蝕變。表生階段形成褐鐵礦等表生礦物。因此將該礦床類型歸屬沉積變質(zhì)鐵礦床類型中的變質(zhì)鐵硅建造鐵礦，即鞍山式鐵礦。主要依據(jù)為：

(1)在成因上與典型鞍山鐵礦床同為海相火山-沉積變質(zhì)型鐵礦床，鐵礦產(chǎn)于以角閃質(zhì)巖石為主并夾有黑云變粒巖等巖石的巖層中。

(2)礦床賦存于新太古代泰山巖群含鐵變質(zhì)建造中，礦體形態(tài)簡單，呈層狀、似層狀，產(chǎn)狀與圍巖一致，與典型鞍山市鐵礦一致。

(3)礦石的礦物組成簡單，礦石礦物以磁鐵礦為主，脈石礦物以石英為主，其次為角閃石、綠泥石、黑云母、碳酸鹽巖礦物等。鞍山式鐵礦中一般不含碳酸鹽礦物條帶、常含角閃石或透輝石。

(4)礦石具柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)、粒狀變晶結(jié)構(gòu)，條紋條帶狀構(gòu)造。

3.2找礦標(biāo)志

(1)新太古代泰山巖群含鐵變質(zhì)建造的存在是尋找該類礦床的直接標(biāo)志，帶狀磁異常是尋找該類礦床的重要標(biāo)志。

(2)大面積分布前寒武紀(jì)變質(zhì)巖漿巖( 特別是早期巖漿巖) 區(qū)內(nèi)的泰山巖群殘留體, 是尋找該類礦床的首選標(biāo)志[8]。

(3)在新太古代泰山巖群山草峪組地層與巖漿巖接觸帶附近具較大成礦遠(yuǎn)景, 主要是以角閃巖、斜長角閃巖夾黑云變粒巖、綠片巖為主要巖石組合的條帶狀角閃石型磁鐵礦建造為主。

[1]王世進(jìn)，萬渝生，張成基，等.魯西地區(qū)早前寒武紀(jì)地質(zhì)研究新進(jìn)展[J].山東國土資源,2008，24(1): 10-20.

[2]萬渝生，劉敦一，王世進(jìn)，等.華北克拉通魯西地區(qū)早前寒武紀(jì)表殼巖系重新劃分和BIF形成時代[J]. 巖石學(xué)報, 2012，28(11): 3457-3475.

[3]山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘察院.山東省區(qū)域地質(zhì)[M].濟(jì)南：山東省地圖出版社,2003.

[4]王世進(jìn)，萬渝生，宋志勇，等.魯西泰山巖群地層劃分及形成時代——鋯石SHRIMP U-Pb測年的證據(jù)[J].山東國土資源,2012，28(12):15-23.

[5]周軍, 葛均，段紅梅.魯西臺上鐵礦床地質(zhì)特征及礦床成因[J].山東國土資源, 2010，26(10):6-10.

[6]王世進(jìn)，萬渝生，張成基，等.山東早前寒武紀(jì)變質(zhì)地層形成年代：鋯石SHRIMPU-Pb測年的證據(jù)[J]. 山東國土資源，2009，27(10)：18-24.

[7]王偉，王世進(jìn)，劉敦一，等.魯西新太古代濟(jì)寧群含鐵巖系形成時代SHRIMPU-Pb鋯石定年[J].巖石學(xué)報，2010，26(4)：1175-1181.

[8]劉玉強(qiáng), 李洪喜, 黃太嶺, 等. 山東省金鐵煤礦床成礦系列及成礦預(yù)測[M].北京: 地質(zhì)出版社, 2004.

Study on Characteristics and Origin of Zhanglou Iron Deposit in Taishan Group in Wenshang County of Jining City

TIAN Mingyang1, CHEN Yuhan2, ZHANG Xiangfeng1, SONG Peng3, LI Zhiqiang1, WANG Haitao1

(1. No.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Jinan 250014, China; 2. Shandong Geological Museum, Shandong Jinan 250013, China; 3. Shijiazhuang University Of Economics, Hebei Shijiazhuang 050031, China)

Zhanglou iron deposit in Wenshang county of Jining city in Luxi area locates in famous Wenshang-Dongping metallogenic belt. Precambrian banded iron formation (BIF) developed well in this area. Ore bearing strata are Shancaoyu formation of Taishan group. The lithology is mainly composed of biotite granulite, and accompanied with biotite hornblende schist, biotite plagioclase gneiss, schist, strip and stripe like magnetite quartzite. BIF and its forming age are Neoarchean era. The deposit is composed of 4 ore belt and 22 ore bodies, and outcropped as layered, stratoid, lenticular type. Ores are mainly magnetite, and a small amount of hematite, limonite and pyrite. The structures of common ores are mainly granoblastic texture, and accompanied with granoblastic texture. It is marine-volcano sedimentary metamorphic iron silicon type deposit, that is Anshan type iron deposit.

Zhanglou iron deposit; deposit characteristics; Taishan group; Wenshang county in Jining city

2014-11-14；

2014-12-01；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

田明陽 (1990—),男,天津市人,助理工程師,主要從事地質(zhì)找礦普查工作及研究；E-mail:1839371248@qq.com

P618.31

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