某鐵礦地質(zhì)特征及控礦因素探討

孫紹利

(山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021)

0 引 言

該鐵礦所處構(gòu)造單元為魯西斷塊隆起區(qū)，泰沂斷塊凸起的北部邊緣，淄博斷陷向斜盆地北緣之金嶺短軸背斜北段，北靠齊河-廣饒斷裂，南鄰湖田向斜。金嶺短軸背斜軸向為60°，傾向SW、局部NE。核部有中生代燕山期侵入的閃長雜巖體，兩翼為奧陶系中統(tǒng)及石炭、二疊系地層。巖體面積約60 km2，巖體中心向邊緣巖性依次為黑云母閃長巖、透輝閃長巖、閃長巖、二長閃長巖、二長巖和石英閃長巖，由于中生代燕山期強烈的巖漿活動，在巖體與奧陶系灰?guī)r接觸帶及其附近地段的形成了一系列大小不等的矽卡巖型磁鐵礦及多金屬礦床。鳳凰山鐵礦床即賦存在金嶺短軸背斜翼部的金嶺閃長雜巖體與奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r的接觸帶上。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

礦區(qū)地層分布主要有石炭-二疊系、第四系地層，地表上除二疊系石盒子群萬山組、奎山組有少量出露外，奧陶系馬家溝群地層則隱伏于第四系之下。

1.1.1 奧陶系馬家溝群

區(qū)內(nèi)主要為五陽山組，僅在鉆孔中可以見到，受侵入巖影響，巖石均已變質(zhì)。其中粘土質(zhì)巖類已變質(zhì)成角巖，碳酸巖類已蝕變成大理巖。

角巖深灰-灰黑色，微晶結(jié)構(gòu)，致密快狀，硅化強烈時巖石較硬，粘土礦物含量80 %～90 %，黝簾石、磁鐵礦等礦物含量10 %～20 %。

大理巖白色-灰白色，細粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分方解石，含量90 %～95 %，透輝石、透閃石等礦物含量5 %～10 %。

1.1.2 二疊系石盒子群

礦區(qū)內(nèi)出露地層為萬山組和奎山組。

(1)萬山組，主要分布于鳳凰山、路家山、荊山和土山等4座相對孤立的高地上，其上與奎山段呈整合接觸，傾向南東，傾角10°～20°，主要巖性由細砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、鋁土質(zhì)泥巖組成。由于受中生代侵入巖影響，其中的粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、鋁土質(zhì)泥巖均已發(fā)生角巖化。

(2)奎山組，主要分布在鳳凰山、荊山一帶，地層出露相對較好。傾向南東，傾角5°～20°不等，巖性以灰白色厚層中粗粒石英砂巖為主夾薄層中細粒石英砂巖及紫紅色鋁土質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等，中粗粒石英砂巖中發(fā)育槽狀、楔狀及板狀交錯層理，紫紅色鋁土質(zhì)粉砂巖中發(fā)育“龜裂”等沉積構(gòu)造，總體顯示其河流相沉積特點。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于金嶺穹隆東部，鐵山、金嶺2條斷裂之間，斷裂構(gòu)造主要為北西向及北東向2種。北西向斷裂：隱伏于礦區(qū)中部，處于鐵山、金嶺2條斷裂之間，長約2.7 km，走向2 900±，傾向南，傾角70～800±，斷裂性質(zhì)屬于張性斷裂。北東向斷裂：位于礦區(qū)兩側(cè)，金嶺斷裂、陳家莊斷裂為區(qū)域性斷裂構(gòu)造，均隱伏于第四系中。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖比較發(fā)育，集中分布于礦區(qū)及其西南部、北部，大部分為隱伏巖體。包括中生代燕山晚期沂南超單元東明生單元、上水河單元及大朝陽單元，呈小巖株侵入于奧陶系馬家溝群地層中。金嶺鐵礦區(qū)已知的磁鐵礦床，空間上均與該3個巖體關系密切。

1.3.1 東明生單元

隱伏巖體，呈小巖株產(chǎn)出，巖性為細粒輝石閃長巖，侵入于奧陶系馬家溝群及石炭-二疊系地層，與圍巖的接觸變質(zhì)帶較發(fā)育，礦區(qū)就位于該巖體與石炭系-二疊系地層的接觸變質(zhì)帶上。巖石為灰綠色-暗綠色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要成分：長石50 %～60 %，輝石25 %～30 %，其他為角閃石、黑云母、鉀長石等。

1.3.2 上水河單元

在衛(wèi)固南部可以見到，被大朝陽單元侵入。巖性為角閃閃長巖，巖石為灰黑色、暗綠色和淺灰色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要成分：斜長石65 %～70 %，角閃石10 %～15 %，鉀長石1 %～3 %，石英3 %～5 %，其它礦物為黑云母、磁鐵礦等。區(qū)域上該巖體與奧陶系馬家溝群灰?guī)r的接觸變質(zhì)帶的有利部位常形成具有工業(yè)價值的磁鐵礦體。

1.3.3 大朝陽單元

分布于衛(wèi)固一帶，呈巖株狀產(chǎn)出。區(qū)內(nèi)隱伏于地下，巖性為二長閃長巖。巖石為淺灰色-灰色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要成分：斜長石40 %～45 %，鉀長石15 %～20 %，角閃石15 %～20 %，石英3 %～5 %，其它礦物為黑云母、磁鐵礦等。侵入于上水河單元及奧陶系馬家溝群，在其與馬家溝群的內(nèi)外接觸帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多個中小型磁鐵礦床。

脈巖：脈巖較發(fā)育，主要有閃長玢巖、二長巖、二長斑巖、規(guī)模相對較小。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

礦區(qū)共圈出3個磁鐵礦礦體。其中Fe-②為主礦體。其余礦體呈透鏡狀，厚度較薄。地質(zhì)特征如下：

Fe-①礦體：位于0線、2線附近，由2個鉆孔控制。礦體賦存于-305 ～-322 m標高。呈透鏡狀，走向294°，傾向204°，傾角15°～18°。礦體長95 m，沿傾向延伸38.50 m，真厚度3.12 m，鉛直厚度3.26 m。平均品位：TFe 60.39 %，mFe 57.96 %。

Fe-②礦體：位于0線附近，由3個鉆孔控制。礦體賦存于-285 ～-323 m標高。礦體呈似層狀，走向294°，傾向204°，傾角2°～17°。礦體長30 m，沿傾向延146 m，真厚度4.29 m，鉛直厚度4.41 m。平均品位：TFe 46.20 %，mFe 38.55 %。

Fe-③礦體：位于0線附近，由1個鉆孔控制，單工程見礦。礦體賦存于-227 ～-246 m標高。礦體由3個小礦層組成，中間為閃長巖、磁鐵礦化大理巖夾層。礦體呈透鏡狀，走向294°，傾向204°，傾角14°。礦體長30 m，沿傾向延伸36.50 m，真厚度2.00 m，鉛直厚度3.93 m。平均品位：TFe 51.45 %，mFe 47.38 %。

2.2 礦石特征

2.2.1 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石呈鐵黑色為主，部分呈褐黑色。自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造，條帶狀構(gòu)造，浸染狀構(gòu)造。

2.2.2 礦石礦物成分

礦石中的礦石礦物以磁鐵礦為主，次為黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦等；脈石礦物主要為透輝石、綠泥石、方解石、石榴子石、金云母等。

2.2.3 礦石化學成分

鐵礦石中TFe品位平均為47.41 %，mFe品位平均為41.43 %。伴生有益組份Cu平均品位0.069 %。Co平均品位0.016 %。達到綜合回收指標。根據(jù)組合樣分析結(jié)果，礦石中有害組分S含量為1.26 %，可綜合回收。P的含量甚低，一般低于0.02 %，不影響礦石質(zhì)量。

2.2.4 礦石類型

(1)礦石自然類型：按礦石主要礦物氧化程度劃分為原生礦石；按組成礦石主要礦物劃分，屬磁鐵礦石；按礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造劃分，礦石類型以塊狀礦石為主。

(2)礦石工業(yè)類型：總體來看，礦體中礦石品位TFe 28.94 %～62.83 %，mFe 21.71 %～58.08 %，mFe/TFe=87.38 %。物相分析Fe3O491.21 %、FeCO30.41 %、Fe2O30.11 %、FeSiO30.66 %、FeS 0.12 %，工業(yè)類型屬需選鐵礦石的磁性鐵礦石。

3 礦床成礦因素探討

3.1 礦床成因

鳳凰山鐵礦床位于金嶺鐵成礦帶上，賦存在金嶺閃長雜巖體邊緣接觸帶上，礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模受侵入巖接觸帶控制。奧陶系馬家溝群白云質(zhì)厚層狀灰?guī)r，是有利的交代成礦圍巖。根據(jù)礦體圍巖矽卡巖中含有較多的石榴石、透輝石等高溫礦物來看，礦床形成溫度較高，屬接觸交代矽卡巖型鐵礦床。含礦溶液巖漿的來源是巖漿于深部結(jié)晶分異作用的結(jié)果。巖漿晚期殘余的富含Na、Ca、Mg、Si、Fe及揮發(fā)組分(OH-、F-、Cl-等)元素溶液，沿接觸帶運移過程中交代圍巖，并使其溶液成分不斷發(fā)生改變，在條件適宜的階段和部位形成磁鐵礦。

3.2 控礦因素分析

3.2.1 巖漿巖對礦床的控制作用

金嶺巖體呈NE向的南寬北窄的橢圓體，出露面積約70 km2，侵入于中奧陶系石灰?guī)r和石炭-二疊系砂頁巖中，呈巖蓋或巖床產(chǎn)出，同位素測定結(jié)果為110～133 Ma(K-AR法)，屬于燕山晚期。巖體由北東向南西依次為輝石閃長巖、閃長巖-石英閃長巖和黑云母閃長巖，它們之間呈過度關系，巖體內(nèi)部相為黑云母閃長巖，邊緣相為輝石閃長巖。巖漿巖的侵入方向是由北東向南西侵入，巖漿巖呈現(xiàn)深成相向淺成相變化的規(guī)律。

鳳凰山礦床的侵巖體是金嶺巖體的一個組成部分，其東明生單元巖性為細粒輝石閃長巖，屬于中基性巖體，根據(jù)巖性特征分析應屬于巖漿第3階段的產(chǎn)物，即閃長巖類巖石。巖體在成礦過程中的重要作用，就是提供了大量的鐵質(zhì)來源。

從礦區(qū)巖體礦化指數(shù)看，閃長巖中Na2O+K2O為8.47 %，Na2O/K2O為2.22 %，F(xiàn)e2O3+FeO/MgO為1.57，比一般閃長巖堿質(zhì)高，Na2O>K2O。巖體中Fe2O3+FeO為6.26 %，F(xiàn)e2O3+FeO/MgO>1。表明巖漿巖中有多余的鐵能被鹵化物捕獲而分離，對形成鐵礦極為有利。

3.2.2 圍巖對礦體的控制作用

鳳凰山礦床的圍巖為中奧陶統(tǒng)五陽山組為灰-深灰色微晶灰?guī)r、灰色厚層云斑微晶灰?guī)r、含燧石結(jié)核微晶灰?guī)r等。其石灰?guī)r化學成分含量：CaO為52.23 %、MgO為1.23 %、Al2O3為0.41 %、SiO2為2.38 %，巖層厚質(zhì)純，CaO含量高，SiO2含量低，易于交代成礦。據(jù)統(tǒng)計，金嶺地區(qū)已經(jīng)探明的鐵礦床，主要賦存于五陽山組和八陡組中。

3.2.3 構(gòu)造對礦體的控制作用

礦區(qū)位于金嶺背斜的北端，背斜軸向約45°，核部為中生代巖體，兩翼為奧陶系、石炭系及二疊紀地層，由核部向兩翼，地層傾向漸緩。背斜中部開闊，兩端收斂而傾伏，鐵礦體在背斜周緣分布，即在背斜的傾伏端處。由于兩翼擠壓作用，礦液向傾伏端流動，同時由于轉(zhuǎn)折端相對張應力強，已形成較大的容礦空間，在背斜的轉(zhuǎn)折端或者傾伏端處有利于礦液的交代富集而形成鐵礦體。

4 結(jié) 語

該鐵礦床成因類型為與中-基性侵入巖有關的接觸交代型磁鐵礦床，礦體位于中生代燕山晚期中基性侵入巖與奧陶紀馬家溝群碳酸鹽巖的接觸變質(zhì)帶內(nèi)。礦體與矽卡巖關系明顯，賦礦巖石可以是中基性侵入巖，也可以是碳酸鹽巖。礦體呈透鏡狀、似層狀為主，總體產(chǎn)狀與接觸帶產(chǎn)狀一致，具有層控成礦特征。中生代燕山晚期中基性侵入巖與灰?guī)r的接觸帶是直接的找礦標志，結(jié)合巖漿巖、接觸帶構(gòu)造等控礦因素的分析，可有效確定找礦區(qū)域，指導找礦勘查工作。