山東省莒縣馬家峪鈦鐵礦礦床地質(zhì)特征及找礦遠(yuǎn)景分析

周永剛

(山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南 250014)

馬家峪鈦鐵礦區(qū)位于山東省莒縣北部約30 km，行政區(qū)劃屬日照市莒縣安莊鎮(zhèn)，交通條件十分便利。測區(qū)位于沂水—湯頭斷裂與安丘—莒縣斷裂之間，該帶內(nèi)已探有肖家溝、上峪、下儒林、南仉林等多個鈦鐵礦床，這些鈦鐵礦床產(chǎn)出大地構(gòu)造位置相同，含礦載體及圍巖相似[1-2]。在綜合分析區(qū)域成控礦條件、已知相同類型礦床特征的基礎(chǔ)上，認(rèn)為勘查區(qū)外圍及深部具有較好的找礦前景。在詳查工作的基礎(chǔ)上，詳細(xì)描述了礦區(qū)、礦床的地質(zhì)特征，討論了找礦標(biāo)志和礦床成因，為礦區(qū)外圍及深部找礦指明了方向。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)域上出露的地層主要有中太古代沂水巖群，新太古代泰山巖群，新元古代土門群，古生代長清群、九龍群、馬家溝群、月門溝群，中生代青山群、大盛群和王氏群，及新生代第四系[4]；區(qū)域上廣泛發(fā)育韌性變形，另有NNE、NE、NW向斷裂，東北部見有一向斜發(fā)育；區(qū)域上巖漿巖主要發(fā)育有新太古代花崗巖，呈現(xiàn)出多期次侵入的特征，中生代巖體一般規(guī)模較小，區(qū)內(nèi)脈巖較發(fā)育。

1.沂河組 2.黑土湖組 3.紅土崖組 4.田家樓組 5.孟疃組 6.八畝地組 7.奧陶系未分 8.寒武系—三山子組 9.寒武系未分 10.土門群未分 11.雁翎關(guān)組 12.林家官莊組 13.斜長角閃巖包體 14.黑云斜長片麻巖包體 15.正長斑巖脈 16.核桃園單元 17.牛嵐單元 18.輝長巖脈 19.條花峪單元 20.杜家岔河單元 21.馬家河單元 22.望府山單元 23.石英脈 24.地質(zhì)界線 25.壓性斷裂 26.張扭性斷裂 27.性質(zhì)不明斷裂 28.產(chǎn)狀 29.韌性剪切帶 30.勘查區(qū)范圍圖1 馬家峪鈦鐵礦區(qū)域地質(zhì)略圖Fig.1 Regional geological map of the Majiayu ilmenite deposit

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)發(fā)育地層較單一，主要為太古代沂水巖群及第四系。

2.1.1 沂水巖群

林家官莊組分布于測區(qū)西側(cè)南部，呈零星包體狀產(chǎn)出。主要巖性為斜長角閃巖夾黑云變粒巖、條帶狀磁鐵石英巖。斜長角閃巖具片麻狀構(gòu)造，黑云變粒巖中可見到清晰的變余晶屑結(jié)構(gòu)、變余砂狀結(jié)構(gòu)。

2.1.2 第四系

區(qū)內(nèi)第四系僅出露黑土湖組、沂河組。

黑土湖組位于礦區(qū)東側(cè)，是大站組、臨沂組沼澤化而成，主要巖性為灰、灰褐色、灰黑色粉砂質(zhì)粘土、粘土質(zhì)粉砂，局部夾有粉、細(xì)砂層。

沂河組為礦區(qū)中部的現(xiàn)代河流沉積物，主要巖性為灰黃色含礫混粒砂、礫石堆積物等。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，僅發(fā)育一些規(guī)模較小的NE、NEE、近SN向斷裂或裂隙。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖十分發(fā)育，分布于全區(qū)。主要有新太古代馬家河單元、條花峪單元、輝長巖脈和中元古代牛嵐單元[4]。礦體主要賦存于新太古代輝長巖脈中。

表1 巖漿巖巖石譜系表
Tab.1 Hierarchcal unit of the magmatic rock

時代單 元代 號巖 性中元古代牛嵐Chβμn輝綠巖新太古代Ar3ν輝長巖脈條花峪Ar3ηγAt中粒二長花崗巖馬家河Ar3γδYm中粗?；◢忛W長巖

1)花崗閃長巖。主要分布于測區(qū)西半部。巖石呈灰-灰白色，中粗?；◢徸兙ЫY(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石中礦物成分主要為斜長石、鉀長石、石英，其次為少量的綠簾石、磷灰石、鋯石、金屬礦物等。斜長石：55%～60%，為半自形粒狀，表面土化較強(qiáng)，鏡下較污濁，局部見有較細(xì)密的聚片雙晶，推測為更長石，粒徑一般為0.25～1.0 mm；鉀長石：20%～25%，它形粒狀，表面土化較強(qiáng)，鏡下較污濁，粒徑一般為0.4～2.0 mm，最大可達(dá)數(shù)毫米，最小不足0.1 mm；石英：15%～20%，為半自形—它形不規(guī)則粒狀，表面光潔，有波狀消光現(xiàn)象，粒徑一般在0.3～1.4 mm，最大可達(dá)2.0 mm，最小不足0.1 mm；綠簾石：少量，為半自形粒狀，含量較少，粒徑較細(xì)?。讳喪簶O微量，為自形粒狀，見有幾顆；磷灰石：少量，為半自形柱狀，零星分布，含量很少，粒徑一般為0.02～0.1 mm。

2)二長花崗巖。主要分布于測區(qū)東部。巖石為帶肉紅色的灰綠色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石中礦物成分主要為微斜長石、斜長石、石英，其次為少量的白云母、綠泥石、鋯石、磷灰石、碳酸鹽、金屬礦物等。微斜長石：35%～40%，為它形粒狀，格子狀雙晶明顯，波狀消光顯著，在較大的顆粒之中分布較細(xì)粒的斜長石、石英等，為二長結(jié)構(gòu)，粒度一般在0.3～1.5 mm；斜長石：25%～30%，為半自形柱狀、板狀，表面土化較強(qiáng)，局部見有較細(xì)密的聚片雙晶，粒度一般在0.3～1.2 mm；石英：20%～25%，為半自形—它形不規(guī)則粒狀，表面光潔，局部有波狀消光現(xiàn)象，粒度一般在0.4～0.8 mm，最大可達(dá)1.2 mm，最小不足0.1 mm，大小不等；白云母：<5%，為半自形鱗片狀集合體，含量較少，粒徑一般為0.1～0.3 mm；碳酸鹽：<5%，呈細(xì)脈狀分布在裂隙之間，或交代充填在巖石裂隙之間，為后期次生的，含量不多；綠泥石：5%～10%，為半自形鱗片狀、纖維狀，鏡下為綠色，異常靛藍(lán)干涉色，粒徑一般為0.1～0.3 mm；鋯石：少量，為自形短柱狀，無色，晶形較完整，極正高突起，干涉色較高，粒徑一般為0.02～0.05 mm，粒徑較細(xì)??；磷灰石：少量，為自形短柱狀，無色，晶形較完整，干涉色較低為Ⅰ級灰，粒徑一般為0.02～0.1 mm，粒徑較細(xì)??；金屬礦物：微量，推測可能為黃鐵礦，為半自形粒狀，含量較少。

3)輝長巖。呈脈狀或巖株狀產(chǎn)出，是測區(qū)主要的賦礦巖體?；液?灰綠色，中粒輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石中主要礦物為斜長石、普通輝石組成，其次為少量的綠泥石、碳酸鹽、磷灰石、金屬礦物等，斜長石呈半自形板狀晶體，與半自形粒狀的普通輝石、綠泥石、磷灰石、磁鐵礦等晶形與粒度相當(dāng)，構(gòu)成輝長結(jié)構(gòu)。斜長石：50%～55%，為半自形板狀、柱狀，晶帶較寬，推測為拉長石，晶形較完整，粒徑一般為0.6～2.00 mm，與普通輝石、綠泥石等構(gòu)成輝長結(jié)構(gòu)；普通輝石：20%～35%，為半自形粒狀，鏡下為褐色，褐-黃多色性明顯，充填在斜長石之間，粒徑一般為0.6～2.00 mm；磷灰石：少量，為半自形柱狀、粒狀，鏡下為無色，干涉色較低，多以包體形式分布在普通輝石之中，粒徑一般為0.1～0.4 mm，含量較少；綠泥石：5%～10%，為半自形鱗片狀集合體，鏡下為綠色，綠-褐多色性較明顯，有的沿普通輝石周圍進(jìn)行交代充填，粒徑一般為0.3～0.8 mm；碳酸鹽：微量，交代充填普通輝石呈晶形假象，含量較少；金屬礦物：5%～10%，主要為磁鐵礦，含少量鈦鐵礦、黃鐵礦等。

4)輝綠巖。呈脈狀產(chǎn)出，巖色為灰黑-灰綠色，中粒輝綠結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。巖石中主要礦物為普通輝石、斜長石，其次為綠泥石，石英、磷灰石、金屬礦物等，含斜長石約35%～40%，普通輝石40%～45%，綠泥石約5%～10%，石英、磷灰石、磁鐵礦少量。

2.4 磁異常特征

利用鐵礦(化)體與圍巖的磁性差異圈定找礦靶區(qū)效果較好[5-7]。測區(qū)內(nèi)共圈出4個局部磁異常，幾乎斜跨整個工區(qū)，總體走向?yàn)楸蔽魑鳎?個局部異常皆是南部為正異常相鄰北部伴生負(fù)異常，總體正異常值最大為800 nT左右，負(fù)異常最大為-1 000 nT左右(圖2)，現(xiàn)分別敘述如下。

圖2 高精度磁測ΔT化極平面等值線圖Fig.2 High-precision magnetic ΔT contour map of polar plane

C1異常處在測區(qū)的西北部，緊靠測區(qū)邊緣，不連續(xù)，平面為不規(guī)則狀，異常由多個峰值構(gòu)成，最高強(qiáng)度為770 nT，北部伴生有負(fù)異常，最低為-1 030 nT。以300 nT等值線圈定，其范圍有2個，分別為200×150 m、350×100 m。等值線北密南疏，總體走向近東西。通過鉆探揭露該異常是由含鈦鐵礦體(即Ⅰ號礦體)的中細(xì)粒輝長巖引起的。

C2異常位于測區(qū)東北部，等值線近似橢球形，北側(cè)出現(xiàn)負(fù)異常，正異常橢圓中心強(qiáng)度最大，向南強(qiáng)度變低，梯度變緩，異常最大強(qiáng)度700 nT，最低-1 000 nT，其范圍600×80 m，中間不連續(xù)。通過鉆探揭露該異常是由含鈦鐵礦體(即Ⅱ號礦體)的中細(xì)粒輝長巖引起的。

C3、C4異常位于測區(qū)南部，經(jīng)探槽、鉆探驗(yàn)證，引起異常的均為中粗粒的輝綠巖，屬非礦致異常。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

該類型礦床多為低品位礦石，經(jīng)山東省礦產(chǎn)資源儲量評審辦公室批準(zhǔn)了馬家峪鈦鐵礦礦石質(zhì)量(魯國土資檔儲函[2013]5號)，邊界品位：TiO2+mFe≥5%；工業(yè)品位：TiO2+mFe≥6%。

礦區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)礦體2個，礦體賦存于新太古代輝長巖中，受輝長巖體的嚴(yán)格控制，礦體特征如下：

Ⅰ號礦體規(guī)模600 m(走向)×500 m(傾向)，地表水平投影面積為193 909 m2，總體走向120°，傾向SW，傾角12°～21°，產(chǎn)狀較平緩。礦體平均品位為mFe+TiO2 6.43%。經(jīng)詳查探求(332)+(333)類礦石資源量為1968.6萬t。

Ⅱ號礦體位于Ⅰ號礦體東南部，規(guī)模430 m(走向)×300 m(傾向)，地表水平投影面積為73 579 m2，總體走向110°，傾向SW，傾角3°～17°，產(chǎn)狀較平緩。礦體平均品位為mFe+TiO26.42%。經(jīng)詳查探求(332)+(333)類礦石資源量為782.5萬t。

3.2 礦石特征

礦石中的金屬礦物以鈦鐵礦為主，其次為磁鐵礦、黃鐵礦等；非金屬礦物主要為斜長石、輝石、角閃石、黑云母，少量磷灰石、碳酸鹽礦物等。

礦石具半自形粒狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造較為簡單，以塊狀構(gòu)造為主，碎裂結(jié)構(gòu)、定向構(gòu)造次之。

3.3 礦石化學(xué)成分

礦區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)礦體2個，礦體賦存于新太古代輝長巖中，受輝長巖體的嚴(yán)格控制，礦體特征如下。

礦石中SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)43.73%～47.46%，平均46.05%，總體小于 45%，屬基性巖類。K2O+Na2O=3.13%～6.18%，平均4.66%，K2O/Na2O=0.25～0.60，平均0.43，Na2O>K2O，鎂鐵比值M/F=0.18～0.54<2，屬富鐵鎂質(zhì)基性巖。

區(qū)內(nèi)礦石為鈦鐵礦，礦床mFe+TiO2平均品位6.41%。各化學(xué)組分含量相對穩(wěn)定，僅在局部偏高或偏低，各化學(xué)組分特征及其規(guī)律如下。

1)mFe+TiO2：為礦石的主要有用組分，其含量的多少是衡量礦石質(zhì)量的重要指標(biāo)。Ⅰ號礦體mFe+TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.13%～8.81%，平均6.43%，變化系數(shù)11.71%；Ⅱ號礦體mFe+ TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.86%～8.20%，平均6.42%，變化系數(shù)12.38%。均屬于有用組分均勻型礦體。

2)礦石中的其它有益組分，如V2O5(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.06%～0.1%)含量較低、變化規(guī)律不明顯，無法綜合利用；有害組分P(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.99%～1.76%)、S(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.02%～0.27%)含量較低，變化規(guī)律不明顯，對礦石質(zhì)量沒有影響；淺部礦體礦石造渣組分SiO2，以及其它有益組分均未達(dá)到伴生的標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 組合分析樣各組分含量圖Fig.3 Component contents of combined analysis samples

3.4 礦體圍巖及夾石

3.4.1 礦體圍巖

礦體賦存在新太古代輝長巖內(nèi)，Ⅰ號礦體頂?shù)装鍨閹F山序列寧子洞單元中粗?；◢忛W長巖，與礦體界線清楚，巖石灰白色，中粗?；◢徸兙ЫY(jié)構(gòu)，塊狀-弱片麻狀構(gòu)造，礦物成分主要為斜長石、鉀長石、石英，其次角閃石、輝石、黑云母，副礦物有磁鐵礦、榍石、磷灰石、鋯石等，地表巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，多呈砂土狀，裂隙面上有大量的鐵質(zhì)薄膜；Ⅱ號礦體頂?shù)装鍑鷰r為傲徠山序列的條花峪單元中粗粒含黑云二長花崗巖，與礦體界線清楚，巖石肉紅色、淺肉紅色，中粗粒粒狀結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，礦物成分主要為斜長石、鉀長石、石英，其次黑云母，副礦物為磁鐵礦、榍石、磷灰石、鋯石等。

3.4.2 夾石

礦區(qū)內(nèi)夾石較發(fā)育，巖性主要為輝長巖，少量二長花崗巖和花崗閃長巖。

1)輝長巖?；液?灰綠色，中粒輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石中主要礦物為斜長石、普通輝石組成，其次為少量的綠泥石、碳酸鹽、磷灰石、金屬礦物等，與礦體界限不清楚。

2)二長花崗巖。淺肉紅色，中粗粒結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，礦物成分主要由斜長石、鉀長石、石英組成，其次為少量的白云母、鋯石、磷灰石、金屬礦物等，與礦體的界線清楚。TiO2含量最高為1.51%，最低0.09%，平均0.63%，mFe含量最高1.24%，最低0.13%，平均0.57%。夾石在鉆孔中呈透鏡狀產(chǎn)出，厚度從0.24～22.70 m不等。

3)花崗閃長巖?；野咨写至；◢徸兙ЫY(jié)構(gòu)，塊狀-弱片麻狀構(gòu)造，礦物成分主要為斜長石、鉀長石、石英，其次角閃石、輝石、黑云母，副礦物有磁鐵礦、榍石、磷灰石、鋯石等，與礦體的界線清楚。TiO2含量最高為2.16%，最低0.25%，平均1.05%，mFe含量最高1.20%，最低0.18%，平均0.54%。夾石在鉆孔中呈透鏡狀產(chǎn)出，厚度從1.90～58.80 m不等。

4 找礦標(biāo)志

該礦床類型較簡單，找礦標(biāo)志明顯：

1)礦體賦存在新太古代輝長巖內(nèi)，礦體嚴(yán)格受巖體控制，巖體呈不規(guī)則的透鏡狀、帶狀分布，規(guī)模中等，易于發(fā)現(xiàn)。

2)地表礦體風(fēng)化淋濾后，多發(fā)生鈦鐵礦化、褐鐵礦化，露頭多呈紅褐色，特征比較明顯，易于發(fā)現(xiàn)。

3)礦體與圍巖存在明顯的磁性差異，該類型鈦鐵礦可進(jìn)行磁測工作，磁異常值較高地區(qū)往往是巖體賦存部位。

5 礦床成因

該礦床是一個含鈦鐵礦的輝長巖巖體，規(guī)模中等，形態(tài)簡單，有用組分分布均勻，與已知的沂水縣下儒林鈦鐵礦[8]、沂水縣上峪鈦鐵礦、沂水縣常莊鈦鐵礦[9]、莒縣棋山鈦鐵礦[10]、莒縣天寶鈦鐵礦[11]和沂水縣宿山鈦鐵礦[12]等礦床地質(zhì)特征具有相似性。

據(jù)區(qū)域資料及周邊已知鈦鐵礦床綜合分析，認(rèn)為該巖體物質(zhì)來源于上地幔，屬幔源分異型侵入巖類，由于巖漿結(jié)晶分異作用，使鈦鐵礦等成礦物質(zhì)與造巖礦物同時從巖漿熔融體中結(jié)晶出來，富集形成含鈦鐵礦輝長巖體(即礦體)。礦床成因?yàn)閹r漿早期分異型鈦鐵礦床。

6 結(jié)論

1)馬家峪地處華北陸塊、魯西隆起、沂沭斷裂帶、汞丹山斷隆、汞丹山凸起中北部，區(qū)域上地層、構(gòu)造、巖漿巖發(fā)育。

2)馬家峪鈦鐵礦礦體總體上呈層狀、似層狀。礦區(qū)內(nèi)圈定礦體2個，主礦體規(guī)模600 m×500 m，礦體平均品位為mFe+TiO26.43%。礦體走向與傾向上均未控制到邊界，具有較好的找礦前景。

3)馬家峪鈦鐵礦屬于巖漿結(jié)晶分異型礦床。含礦巖石賦存于新太古代輝長巖中。礦體經(jīng)風(fēng)化淋濾后，多發(fā)生鈦鐵礦化、褐鐵礦化現(xiàn)象，使露頭多呈紅褐色，為其重要找礦標(biāo)志。