山東省蘭陵縣小閆莊鐵礦床地質(zhì)特征及找礦方向

甘延景，杜顯彪，甘霖，朱寧

(1.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊(duì),山東 兗州 272100;2.河北地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院,河北 石家莊 050031)

小閆莊鐵礦地處山東省蘭陵縣城西約24km，位于蒼嶧鐵礦帶中部，礦體隱伏于地下90～403m，賦存于新太古代泰山巖群山草峪組地層中。礦床由2個(gè)礦體組成，自上而下編號(hào)為①號(hào)、②號(hào)礦體，呈鞍狀、似層狀近平行產(chǎn)出，二者間距20m左右。①號(hào)礦體長(zhǎng)2154m，最大控制斜深430m，平均厚8.84m；②號(hào)礦體長(zhǎng)2592m，最大控制斜深610m，平均厚11.92m。礦床平均品位TFe 32.36%，mFe 20.13%，成因類型為沉積變質(zhì)型(鞍山式)鐵礦床。

1 成礦地質(zhì)背景

礦區(qū)大地構(gòu)造位置地處華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(qū)(Ⅱ)魯中隆起(Ⅲ)尼山-平邑?cái)嗦?Ⅳ)尼山凸起、臨沂凸起(Ⅴ)的交會(huì)部位的南緣[1-5]。地層由老到新為：新太古代泰山巖群山草峪組、新元古代青白口-南華紀(jì)土門群、古生代寒武紀(jì)長(zhǎng)清群及新生代第四系等。區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為發(fā)育，基底發(fā)育NWW向地槽型線狀寬緩復(fù)式褶皺，自北向南依次發(fā)育太白向斜、石閆背斜。斷裂構(gòu)造多為棗莊斷裂派生的次級(jí)構(gòu)造，按其走向可分為NWW，NNE，NEE向3組；規(guī)模大小不等，多為高角度正斷層。區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，零星出露閃長(zhǎng)巖、煌斑巖、正長(zhǎng)巖等(圖1)。

1.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層由老至新為新太古代泰山巖群山草峪組、新元古代南華紀(jì)二青山組、佟家莊組、寒武紀(jì)李官組、朱砂洞組、饅頭組、張夏組及第四系。其中新太古代泰山巖群山草峪組分布較廣。南華紀(jì)二青山組、佟家莊組及寒武紀(jì)李官組、朱砂洞組分布于礦區(qū)北東部，饅頭組、張夏組分布于棗莊斷裂南側(cè)，第四系沿溝谷低洼處分布。

泰山巖群山草峪組為區(qū)內(nèi)鐵礦體的賦存層位，出露于礦區(qū)中部，巖性以黑云變粒巖、斜長(zhǎng)角閃巖為主，局部夾磁鐵角閃石英巖、磁鐵角閃片巖、黑云角閃片巖等[6-7]。其中磁鐵角閃石英巖、磁鐵石英角閃巖，為鐵礦的含礦巖石，黑云變粒巖與黑云角閃片巖為礦體頂?shù)装鍑鷰r。巖石片麻理、片理較發(fā)育，其總體走向NW，傾向S或N，傾角33°～52°，厚約973m。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造較發(fā)育，按其生成地質(zhì)條件可分為基底褶皺構(gòu)造與斷裂構(gòu)造，其中褶皺構(gòu)造為成礦后的賦礦構(gòu)造，對(duì)鐵礦的賦存形態(tài)和展布規(guī)律起主要控制作用，斷裂構(gòu)造為成礦后的破壞構(gòu)造，破壞了賦礦構(gòu)造及礦體的連續(xù)性，間接控制了鐵礦體的賦存和分布。區(qū)內(nèi)蓋層呈近水平的單斜層，地層走向340°～30°，傾向NE—SE，傾角10°左右(局部可達(dá)20°)。斷面附近，巖層傾角變化較大，傾角可達(dá)30°以上。由于NE向斷裂影響，造成地層多次重復(fù)。

1—第四系;2—寒武紀(jì)張夏組;3—寒武紀(jì)饅頭組;4—寒武紀(jì)朱砂洞組;5—寒武紀(jì)李官組;6—南華紀(jì)佟家莊組;7—南華紀(jì)二青山組;8—泰山巖群山草峪組;9—煌斑巖脈;10—正長(zhǎng)巖脈;11—閃長(zhǎng)巖脈;12—鐵礦體;13—地質(zhì)界線;14—角度不整合界線;15—平行不整合界線;16—背斜;17—向斜;18—正斷層及產(chǎn)狀;19—逆斷層及產(chǎn)狀;20—推測(cè)及實(shí)測(cè)性質(zhì)不明斷層；21—勘探線位置及編號(hào)；22—礦區(qū)位置圖1 小閆莊鐵礦區(qū)地質(zhì)略圖

1.2.1 基底褶皺構(gòu)造

泰山巖群變質(zhì)巖系形成地槽型線狀寬緩復(fù)式褶皺，自北向南依次發(fā)育太白向斜、石閆背斜[8-11]。其中，南部的石閆背斜控制了小閆莊鐵礦的展布及形態(tài)。

(1)太白向斜：展布于太平村—白水牛石一帶，區(qū)內(nèi)出露長(zhǎng)度4.5km，軸面產(chǎn)狀傾向N，傾角80°，為一向N傾斜褶皺。兩翼傾角N陡、S緩，北翼傾角65°～80°，南翼傾角33°～52°。核部由黑云母長(zhǎng)英變粒巖組成。在向斜北翼礦體出露地表，構(gòu)成北部的走馬嶺礦段。

(2)石閆背斜：位于太白向斜南部，向西經(jīng)石門、小閆莊，向西延伸，長(zhǎng)度達(dá)12km以上，為一平緩大致對(duì)稱的背斜，走向275°～290°，背斜樞紐自東向西平緩傾伏，傾伏角約3°～4°，兩翼傾角33°～52°。向東受階梯狀正斷層抬升破壞，核部遭受剝蝕僅發(fā)育兩翼。以太平村、小閆莊、東石門一帶較為典型，形成一個(gè)向西略傾伏收斂，向東撒開的開闊背斜構(gòu)造，背斜核部及兩翼為區(qū)內(nèi)小閆莊鐵礦的賦存部位。

1.2.2 斷裂構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，多為棗莊斷裂的派生構(gòu)造。斷層按走向可分為NNE向、NE向2組，多為高角度正斷層，傾向NW或SE，傾角多在60°～83°之間，自東向西有F18,F4,F17,F3斷層；其中F17逆斷層為橫切礦體的主要斷層，破壞了礦體的連續(xù)性。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)零星出露閃長(zhǎng)巖、煌斑巖、正長(zhǎng)巖等,多沿基底變質(zhì)巖片理、節(jié)理注入；煌斑巖、正長(zhǎng)巖多呈近SN向脈狀產(chǎn)出。

1.4 磁異常特征

在沉積變質(zhì)型磁鐵礦的找礦勘查中，磁法是一種重要的手段。磁鐵礦體一般處于磁異常的高值位置，通常高值中的高值和低值中是找礦有利部位[12-14]?？傆^區(qū)內(nèi)磁異常(圖2)，可分為南北2個(gè)正高磁異常區(qū)(南部為C1、北部為C2)和中北部的負(fù)低緩磁異常區(qū)，三者近平行展布，其特征為正磁異常磁場(chǎng)強(qiáng)度大，峰值高達(dá)1600～2200nT以上；負(fù)磁異常磁場(chǎng)強(qiáng)度低，僅為-300nT。正磁異常包括南北2個(gè)近于平行展布的異常帶，異常強(qiáng)度高，變化梯度大，規(guī)律性明顯。該磁場(chǎng)特征反映了含礦巖系泰山巖群山草峪組和鐵礦體的存在。

1—正異常等值線；2—負(fù)異常等值線；3—0等值線；4—勘探線位置及編號(hào)圖2 小閆莊鐵礦區(qū)△T磁異常等值線平面圖

在ΔT等值線平面圖上，異常形態(tài)呈帶狀，其長(zhǎng)軸方向近EW，異常強(qiáng)度高，變化梯度大，具有明顯的礦致異常特征，為含磁性礦物較高的沉積變質(zhì)型鐵礦引起的磁異常，其伴生的負(fù)異常是由于斜磁化而產(chǎn)生。北部磁異常帶磁場(chǎng)梯度較陡，據(jù)鄰區(qū)礦體特征，其深部埋藏有向南傾斜的磁鐵礦體，磁異常寬度大，為礦體厚大或多層礦體疊加引起；南部磁異常帶高值區(qū)寬泛，磁場(chǎng)梯度較寬緩，為產(chǎn)狀較為平緩的鐵礦體所引起，據(jù)該區(qū)礦體特征，其深部埋藏的磁鐵礦體應(yīng)呈寬緩的背斜構(gòu)造產(chǎn)出。

經(jīng)鉆探證實(shí)，兩正異常帶為區(qū)內(nèi)隱伏磁鐵礦體引起的磁異常，北部隱伏磁鐵礦體傾向S，為不對(duì)稱向斜構(gòu)造(太白向斜)的南翼；南部隱伏磁鐵礦體則呈寬緩的背斜構(gòu)造產(chǎn)出，為石閆背斜的中段。

2 礦床地質(zhì)特征

礦床由2個(gè)礦體組成，隱伏于地下90～403m，自上而下編號(hào)為①號(hào)、②號(hào)礦體(圖3)，兩礦體呈鞍狀產(chǎn)于石閆背斜的核部及兩翼，平行展布，走向283°～290°，呈似層狀賦存于泰山巖群山草峪組變質(zhì)地層中。①號(hào)礦體厚3.40～16.00m，沿走向自西向東逐漸變薄，如34線CK145孔厚9.61m，50線ZK50-1孔厚3.40m，在44線以西垂直走向方面上表現(xiàn)自南向北礦層變厚，如34線由9.61m漸變?yōu)?4.93m；44線以東由頂部向兩翼具變厚趨勢(shì)。厚度一般較②號(hào)礦體要小，但在42線以西兩礦層厚度相近。①號(hào)礦體賦存于+20m～-270m標(biāo)高間，工程控制主礦體長(zhǎng)2154m，最大控制斜深430m。②號(hào)礦體厚4.00～25.00m，其沿走向及傾向方向的變化與①號(hào)礦體大致相同，規(guī)模及厚度比①號(hào)略大。

1—第四系；2—泰山巖群山草峪組；3—黑云變粒巖；4—角閃片巖；5—磁鐵石英巖；6—磁鐵礦體及編號(hào)；7—鉆孔位置及編號(hào)圖3 小閆莊鐵礦區(qū)第44勘查線地質(zhì)剖面圖

2.1 ①礦體特征

①號(hào)礦體位于礦床上部，鐵礦石資源量占礦床總資源儲(chǔ)量的39.8%。礦體由39個(gè)鉆孔控制，分布于32～56勘探線+20m～-270m標(biāo)高間，呈鞍狀產(chǎn)于石閆背斜的核部及兩翼，產(chǎn)出穩(wěn)定，走向290°，北翼傾角50°，南翼傾角30°。礦體控制長(zhǎng)度2154m，控制最大斜深430m，埋深90～355m。

礦體厚2.79～17.71m，平均厚8.84m，厚度變化系數(shù)49.61%，礦體形態(tài)簡(jiǎn)單，屬厚度穩(wěn)定型礦體。礦體單工程平均品位TFe 28.27%～35.53%，mFe 12.21%～24.49%,礦體平均品位TFe 31.90%，mFe 20.28%。品位變化系數(shù)5.20%，屬有用組分均勻型礦體。

2.2 ②礦體特征

②號(hào)礦體位于①號(hào)礦體下部，兩者間距一般在10～20m，最大30m，鐵礦石資源量占礦床總資源儲(chǔ)量的60.2%。礦體由40個(gè)鉆孔控制，分布于32～56勘探線-30m～-340m標(biāo)高間，呈鞍狀與①號(hào)礦體平行產(chǎn)出。礦體控制長(zhǎng)度2592m，控制最大斜深610m，埋深124～403m。

礦體厚7.64～14.89m，平均厚11.92m，厚度變化系數(shù)43.52%，礦體形態(tài)簡(jiǎn)單，屬厚度穩(wěn)定型礦體。礦體單工程平均品位TFe 27.79%～37.51%，mFe 17.21%～23.41%；礦體平均品位TFe 32.68%，mFe 20.03%。品位變化系數(shù)5.18%，屬有用組分均勻型礦體。

3 礦石特征

3.1 礦石成分

礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦，次為磁黃鐵礦、黃銅礦，少量黃鐵礦、赤鐵礦、假象赤鐵礦、褐鐵礦，礦物生成順序明顯[15-16](表1)；脈石礦物主要有石英、普通角閃石、鐵閃石、透閃石，以及少量綠簾石、綠泥石、黑云母、石榴子石、磷灰石等。根據(jù)礦石薄片中磁鐵礦、角閃石、石英面積百分含量統(tǒng)計(jì)，平均值為：磁鐵礦19%、角閃石30%、石英46%。

表1 礦石礦物成分及生成順序

礦石中主要有用組分為Fe[17]，礦石最高品位為：TFe 40.42%，mFe 27.33%，平均品位：TFe 32.36%，mFe 20.13%；硅酸鐵在0.27%～17.94%間變化，平均品位為8.21%；SiO2在37.00%～63.12%間變化，平均47.08%；P品位在0.01%～0.163%，平均品位為0.1047%；S變化在0.0007%～1.995%之間，平均品位0.2467%。

3.2 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)具粒狀變晶結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)。暗色礦物磁鐵礦、角閃石與淺色礦石英相間排列，表現(xiàn)為條紋條帶狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造。

3.3 礦石類型

礦石自然類型為石英閃石型條帶狀磁鐵礦石；工業(yè)類型為需選弱磁性鐵礦石。

4 礦床成因

礦床賦存于泰山巖群山草峪組含鐵巖系中，礦床成因?yàn)榛鹕?沉積變質(zhì)成因，是華北克拉通典型的條紋條帶狀硅鐵建造。

5 找礦標(biāo)志、預(yù)測(cè)找礦模型及找礦方向

泰山巖群是尋找沉積變質(zhì)型鐵礦的首選靶區(qū)，山草峪組變質(zhì)巖系是尋找該類型鐵礦的有利層位；航磁及地面磁測(cè)成果中高磁異常區(qū)是尋找磁鐵礦的間接標(biāo)志；磁鐵石英巖抗風(fēng)化能力強(qiáng)易形成正地形地段，是判斷追索鐵礦體的地貌標(biāo)志。

綜上所述，結(jié)合區(qū)域以往勘查工作歸納礦區(qū)的綜合預(yù)測(cè)找礦模型[18-20](表2)。鑒于小閆莊鐵礦床①②號(hào)礦體均未封閉的特點(diǎn)，找礦方向重點(diǎn)放在背斜兩翼的延伸部位。目前礦山企業(yè)委托山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊(duì)進(jìn)行追索控制，從5個(gè)終孔資料獲悉，見礦效果良好，有望超出預(yù)期。

表2 礦區(qū)綜合預(yù)測(cè)找礦模型

6 結(jié)論

(1)小閆莊鐵礦位于蒼嶧鐵礦帶中部，礦體賦存于新太古代泰山巖群山草峪組變質(zhì)地層內(nèi)，黑云變粒巖中的磁鐵石英角閃巖為該鐵礦的含礦層位，礦體呈寬緩鞍狀、似層狀平行產(chǎn)出，黑云變粒巖與黑云角閃片巖為礦體頂?shù)装鍑鷰r；石閆背斜對(duì)鐵礦體的展布起控制作用。

(2)新太古代，海底基性火山巖噴發(fā)為成礦提供了豐富的成礦物質(zhì)，經(jīng)海水搬運(yùn)分異沉淀，鐵質(zhì)得到初步富集，在區(qū)域變質(zhì)中溫中壓條件下，原巖物質(zhì)發(fā)生重結(jié)晶及片理化作用，鐵質(zhì)進(jìn)一步富集，形成以磁鐵礦、角閃石、石英等礦物成分為特征的沉積變質(zhì)型鐵礦床。

(3)初步探討了礦床成因，總結(jié)了區(qū)內(nèi)找礦標(biāo)志，石閆背斜兩翼的延伸區(qū)段是擴(kuò)大礦床資源量的有利部位。