山東金鄉(xiāng)縣羊山地區(qū)某金屬礦地質(zhì)特征及意義

沙 晴

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院（山東省地勘局第二地質(zhì)大隊），山東 兗州 272100）

從中國鐵礦分布特征來看，鐵礦的顯著特點是分布廣泛卻極不均衡，且貧礦多，富礦少，貧礦儲量約占總儲量的80%。而鋼鐵作為是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，在各個領(lǐng)域均有需求，以目前形勢來看，鋼鐵的需求量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼鐵的生產(chǎn)量，中國作為鐵礦進(jìn)口大國，亟需解決鐵礦資源問題，因此，通過研究鐵礦地質(zhì)特征，為進(jìn)一步找礦提供地質(zhì)依據(jù)，其研究意義尤為重要[1]。

羊山鐵礦位于山東省金鄉(xiāng)縣城西北約15km處，行政區(qū)劃隸屬金鄉(xiāng)縣羊山鎮(zhèn)管轄，交通便利（見圖1）。

1 地質(zhì)背景

羊山鐵礦在大地構(gòu)造位置處于華北板塊（Ⅰ）、魯西隆起區(qū)(Ⅱ)、魯西南潛隆起區(qū)（Ⅲ）、菏澤-兗州潛斷隆(Ⅳ)、嘉祥潛凸起（Ⅴ）的西南部。

區(qū)域地層主要由新太古代泰山巖群、古生代寒武～奧陶紀(jì)地層，在羊山鐵礦的東南部發(fā)育石炭～二疊紀(jì)地層，其周圍廣泛分布新生代第四紀(jì)地層，其中太古代泰山巖群山草峪組（Ar3）為巖性為羊山鐵礦賦礦層位，其巖性為黑云變粒巖（見圖2）。區(qū)域內(nèi)構(gòu)造比較簡單，蓋層以總體走向北東的緩傾斜單斜構(gòu)造為主，斷裂構(gòu)造按其走向可分為北西西向、北東向二組，均為正斷層，區(qū)域內(nèi)控制著含礦巖系泰山巖群山草峪組地層分布的斷裂構(gòu)造帶，屬北西西向斷裂。區(qū)域內(nèi)未見有巖漿碉的出露，僅在部分鉆孔中見少量的新太古代正長花崗巖、二長花崗巖以及中生代的細(xì)粒輝長巖[2]。

圖1 交通位置圖

2 羊山鐵礦床地質(zhì)特征

羊山鐵礦床位于羊山鎮(zhèn)一帶，礦體走向近南北向?？傮w向西傾斜，共由9個礦體組成（礦體編號Ⅰ～Ⅸ）。礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，其沿走向和傾向有尖滅再現(xiàn)之特征，礦體巖性主要為磁鐵角閃石英巖。

圖2 巖性為黑云變粒巖分布情況

2.1 礦體特征

礦體賦存于泰山巖群山草峪組地層中，呈層狀、似層狀產(chǎn)出。其產(chǎn)狀與圍巖片麻理產(chǎn)狀一致，礦體走向在0°左右，礦體傾向西，傾角56°～62°。礦床平均品位TFe29.49%，mFe20.81%，品位變化系數(shù)TFe為40.50%，mFe為42.52%，品位變化較均勻。礦體厚度1.44m～6.27m，平均4.34m，厚度變化系數(shù)為48.04%，屬厚度較穩(wěn)定型。礦體地表沒有出露，均為隱伏盲礦體。其中Ⅱ、Ⅷ礦體為該礦床主礦體，呈南北向帶狀展布。

Ⅱ礦體：礦體長約1240m，寬約510m，礦體厚度為3.67m；平均品位為TFe25.44%，mFe19.49%，品位變化系數(shù)TFe為42.16%，mFe為49.27%，有用組分分布較均勻，該礦體資源量占礦床資源量的27.88%。

Ⅷ礦體：礦體長約460m，寬約590m，厚度為6.14m；平均品位為TFe33.05%，mFe21.74%，品位變化系數(shù)TFe為30.16%，mFe為46.38%，有用組分分布較均勻。鐵礦石資源量占礦床總資源量的20.41%。

2.2 礦石特征

2.2.1 礦石的礦物成分

（1）礦石的礦物成分。

礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦，少量黃鐵礦，極少許黃銅礦；非金屬礦物主要有角閃石、輝石、石英，少量石榴子石、磷灰石（表1）。

（2）主要礦物特征及賦存狀態(tài)。

磁鐵礦：灰色略帶淡棕色，他形粒狀為主，少許呈半自形粒狀，粒徑最大約1.00mm左右，不等粒，多分布于角閃石或輝石間隙中，少許呈包裹體分布于角閃石、石英內(nèi)部，不均勻，長軸方向與巖石構(gòu)造方向略近一致。含量15%～30%。

表1 礦石礦物成分一覽表

黃鐵礦：黃白色，糙面明顯，均質(zhì)性。他形粒狀為主，粒徑最大約0.9mm左右，不等粒，常與磁鐵礦共伴生，不均勻，局部集合體呈條紋狀定向分布。

黃銅礦：銅黃色，具極弱非均性。他形粒狀為主，粒徑最大約0.3mm左右，常與黃鐵礦共伴生，局部見到。含量甚少。

石英：他形粒狀變晶，大小不等，略具壓扁拉長現(xiàn)象，在巖石中具定向性排列，長軸方向與巖石構(gòu)造方向略近一致。晶粒間常常呈縫合線接觸，不均勻，集合體與角閃石或輝石集合體基本上相間分布。無色透明，波狀消光。內(nèi)部見有角閃石或輝石等包裹體。含量40%～55%。

角閃石：柱狀、纖狀變晶，晶粒間局部緊密接觸，局部略顯雜亂-半定向排列，長軸方向與巖石構(gòu)造方向略近一致。不均勻，集合體基本上呈層狀。綠色-黃綠色，顏色深淺不一，多色性明顯，斷面上可見近于菱形相交的兩組解理。含量20%～40%。

普通輝石：柱狀、粒狀變晶，大小不等，晶粒間局部緊密接觸，略顯-雜亂-半定向排列，長軸方向與巖石構(gòu)造方向略近一致。不均勻，集合體基本上呈層狀。淺褐色，正高突起，斷面上可見近于正交的兩組解理，局部被角閃石交代。含量25%～30%。

表2 各化學(xué)成分含量一覽表

石榴子石：細(xì)粒狀，呈包裹體分布于角閃石內(nèi)部，局部見到。

磷灰石：短柱狀，極細(xì)小，呈包裹體分布于石英內(nèi)部，局部見到。

2.2.2 礦石的化學(xué)成分

根據(jù)基本分析和組合分析測試結(jié)果（表2），礦石中主要有用組分為Fe，礦床平均品位TFe29.49%，mFe20.81%。伴生有益組分Cu、Mn、TiO2等含量較低；其它化學(xué)成分為SiO2，其次為CaO、MgO、Al2O3、S、P、As等含量較少。

2.2.3 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

（1）礦石結(jié)構(gòu)

礦石結(jié)構(gòu)以柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)為主，磁鐵礦呈半自形～他形粒狀，粒徑一般0.03mm～0.30mm，部分＜0.01mm，個別可達(dá)0.50mm，不等粒，晶粒間常常接觸，局部呈數(shù)?！畮琢＞奂L軸方向與巖石構(gòu)造方向略近一致；不均勻，集合體略呈條帶-浸染狀構(gòu)造；石英呈不規(guī)則粒狀變晶結(jié)構(gòu)，大小不等，少許分布于角閃石晶粒間，粒度一般0.03mm～0.30mm，個別達(dá)0.90mm；角閃石呈他形柱狀變晶，大小不等，晶粒間局部接觸，集合體大致呈層狀，柱長一般0.10mm～0.60mm，個別達(dá)0.90mm。石英集合體與角閃石集合體基本上相間分布。

（2）礦石構(gòu)造

主要為條紋-條帶狀構(gòu)造。礦石中的磁鐵礦、角閃石、黑云母組成暗色的條帶與石英組成的淺色條帶相間排列構(gòu)成條紋—條帶狀構(gòu)造。不同部位條帶寬度各有差異，暗色條帶寬度一般在1 mm～5mm間。

2.3 礦石類型

礦石中主要鐵礦物為磁鐵礦，主要脈石礦物為石英和角閃石。礦石的自然類型按主要鐵礦物劃分屬磁鐵礦石；按主要脈石礦物劃分屬石英型和閃石型。本礦床為低品位的貧鐵礦石，其工業(yè)類型屬需選弱磁性鐵礦石。根據(jù)鐵精礦粉按主要造渣組分的比值劃分，礦石堿性礦物（CaO+MgO）與酸性礦物（SiO2+Al2O3）的比值在0.06～0.15之間，平均為0.09，均小于0.5，屬酸性礦石。

羊山鐵礦在成因上屬于沉積變質(zhì)型“鞍山式”鐵礦床，是新太古代巨厚層含泥、鐵質(zhì)細(xì)砂巖夾硅鐵質(zhì)巖和基性火山物質(zhì)的含鐵砂質(zhì)建造伴隨基性火山熔巖噴發(fā)，其中的鐵質(zhì)建造經(jīng)海水搬運遷移，初步富集，形成層狀、似層狀含鐵變質(zhì)巖組合，之后在區(qū)域變質(zhì)的中溫中壓條件下，原巖物質(zhì)發(fā)生重結(jié)晶作用，形成磁鐵礦、角閃石、石英等礦物成份，構(gòu)成了沉積變質(zhì)型“鞍山式”鐵礦床。

2.4 礦體圍巖和夾石

2.4.1 礦體圍巖

礦體頂、底板圍巖以黑云變粒巖為主，少量斜長角閃巖、花崗巖。巖石較堅硬—堅硬，力學(xué)強(qiáng)度較高，巖石飽和抗壓強(qiáng)度（fr）一般為92.73Mpa～133.69MPa，飽和抗拉強(qiáng)度（fr）一般為9.05Mpa～11.96Mpa，巖石抗壓強(qiáng)度大，屬堅硬完整的巖體。

2.4.2 夾石特征

Ⅱ、Ⅲ、Ⅷ號礦體內(nèi)分布有1層或2層夾石，巖性以黑云變粒巖或斜長角閃巖為主，其產(chǎn)狀與礦體一致，對礦體的連續(xù)性和礦石質(zhì)量影響不大。

3 礦床成因

新太古代，魯西地區(qū)沉積了巨厚的砂質(zhì)、鈣泥質(zhì)、泥砂質(zhì)及基性火山巖建造，局部火山噴發(fā)的硅鐵質(zhì)，經(jīng)海水搬運分異沉淀，鐵質(zhì)得到了初步富集。在后期的區(qū)域變質(zhì)中溫中壓條件下，原巖物質(zhì)發(fā)生重結(jié)晶作用，鐵質(zhì)進(jìn)一步富集，形成以磁鐵礦、角閃石、石英等為主要礦物成份的沉積變質(zhì)型鐵礦床。

礦床賦存于泰山巖群山草峪組變質(zhì)巖中，沉積變質(zhì)型鐵礦床，屬變質(zhì)硅鐵建造鐵礦。與相鄰地區(qū)的蒼嶧鐵礦、韓旺鐵礦以及同屬本成礦帶的彭集、大牛、李官集、張家毛坦及張寶莊鐵礦等均為同一類型。

4 結(jié)論

綜上所述，羊山鐵礦的特征總結(jié)如下：原巖為一套含泥、鐵質(zhì)細(xì)砂巖夾硅鐵-鐵質(zhì)巖及夾有基性火山物質(zhì)的含鐵砂質(zhì)建造，原巖共經(jīng)歷了三期變質(zhì)作用：第一期以進(jìn)變質(zhì)低角閃巖相；第二期退變質(zhì)高綠片巖相；第三期退變質(zhì)低綠片巖相。

因此，第一期變質(zhì)作用屬于中偏高溫變質(zhì)作用之角閃巖相，第二、第三期變質(zhì)作用屬于區(qū)域低溫動力變質(zhì)作用。羊山鐵礦主要礦石礦物為磁鐵礦，脈石礦物為石英和角閃石，屬于低品位的貧鐵礦石，成因上屬于沉積變質(zhì)型“鞍山式”鐵礦床。

羊山鐵礦賦存于山草峪組，具層控特性。礦體多呈層狀、似層狀產(chǎn)出。其產(chǎn)狀大體與圍巖片麻理產(chǎn)狀一致，礦體沿走向多呈帶狀展布，具有尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象。