山東高唐郭店地區(qū)富鐵礦找礦標(biāo)志與成礦模式研究

中圖分類(lèi)號(hào)：P618.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2025.06.005

0引言

山東鐵礦分布較為廣泛，全省大、中型鐵礦床幾乎都分布在魯西地區(qū)[1]，魯西地區(qū)是我國(guó)重要的鐵礦礦集區(qū)和富鐵礦礦產(chǎn)地[2-6]，省內(nèi)富鐵礦主要分布在萊蕪、淄博、濟(jì)南、齊河-高唐-禹城等地[7-17]。為查明高唐縣郭店地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)特征，山東省自然資源廳在該區(qū)部署了多個(gè)省級(jí)地質(zhì)勘查項(xiàng)目，通過(guò)系統(tǒng)梳理區(qū)域物探異常，在重點(diǎn)地區(qū)開(kāi)展重力、高精度磁法、廣域電磁測(cè)深綜合物探剖面測(cè)量，優(yōu)選找礦有利部位，利用鉆探工程進(jìn)行驗(yàn)證，取得了較好的找礦效果，單工程揭露富鐵礦厚度達(dá) 87.31m ，單樣品最高品位TFe達(dá) 67.44% ，mFe達(dá) 65.99% ，為齊河-禹城地區(qū)及深覆蓋區(qū)富鐵礦勘查積累了經(jīng)驗(yàn)。省內(nèi)深覆蓋區(qū)鐵礦成礦模式研究較少，有學(xué)者就齊河-禹城重點(diǎn)勘查區(qū)地質(zhì)特征進(jìn)行研究，建立李屯地區(qū)的“禹城式”富鐵礦成礦模式[18]，而郭店地區(qū)的成礦模式研究尚屬空白。作者通過(guò)對(duì)研究區(qū)礦床特征、控礦因素進(jìn)行分析，對(duì)找礦標(biāo)志進(jìn)行研究，建立了該區(qū)的成礦模式，可為該區(qū)的富鐵礦勘查提供參考（圖1）。

地質(zhì)背景

研究區(qū)位于山東省西北部，在高唐縣城區(qū)東南28km 處，位于齊河-廣饒斷裂（以下簡(jiǎn)稱齊廣斷裂）南側(cè)（圖1）。研究區(qū)周邊已相繼發(fā)現(xiàn)多個(gè)大中型夕卡巖型鐵礦，與濟(jì)南、淄博等地的夕卡巖型鐵礦均分布于華北地層大區(qū)、晉冀魯豫地層區(qū)、魯西地層分區(qū)，大地構(gòu)造單元同屬魯中隆起區(qū)[19]。泰山巖群經(jīng)過(guò)新太古代3期巖槳侵入活動(dòng)疊加中元古代巖槳沿張性裂隙侵入活動(dòng)，形成魯西地區(qū)結(jié)晶基底[20]，基底上沉積寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、新近系、第四系。太平洋板塊對(duì)歐亞板塊俯沖形成了濱太平洋構(gòu)造域異常復(fù)雜的構(gòu)造格局，至白堊世地殼拉張活動(dòng)加劇[21]，巖漿活動(dòng)增強(qiáng)，形成各種侵入巖，為成礦提供了有利條件。區(qū)內(nèi)富鐵礦成礦于燕山晚期，多分布于巖體與奧陶紀(jì)馬家溝群至石炭-二疊紀(jì)月門(mén)溝群的接觸帶附近，少量礦體賦存于巖體及遠(yuǎn)離接觸帶的地層內(nèi)部。

1—二級(jí)單元界線；2一三級(jí)單元界線；3—四級(jí)單元界線；4—五級(jí)單元界線；5一實(shí)測(cè)斷層及推測(cè)斷層；6—不整合界線；7一單元代號(hào)；8—凹陷區(qū)；9—隆起區(qū)；10—研究區(qū)范圍。

2礦床特征

2.1 礦體特征

研究區(qū)內(nèi)共圈定7個(gè)磁鐵礦體，由淺到深分別編號(hào)為I、I-1、Ⅱ、ⅢI、IⅣV、V、V（圖2），V號(hào)為新圈定礦體。I、I-1、Ⅱ3個(gè)礦體賦存于角巖化粉砂巖內(nèi)， I～U4 個(gè)礦體賦存于閃長(zhǎng)巖與大理巖的接觸帶附近。I、I-1礦體形態(tài)較簡(jiǎn)單，呈似層狀，I～V 礦體呈不規(guī)則透鏡體狀。Ⅳ礦體為主礦體，其礦體特征如下：

N號(hào)礦體由7個(gè)見(jiàn)礦工程控制，整體傾向NE，傾角 3^°～23^° 。礦體傾向長(zhǎng) 1110m ，走向長(zhǎng)1063m ，產(chǎn)出標(biāo)高 ?1462.84m～-1654.28m ，埋深 1488.43～1679.95m ，表現(xiàn)為南部埋深小，北部埋深大。礦體厚度 10. 05～62. 54m ，平均厚度35.94m 。礦體呈不規(guī)則透鏡體狀，厚度由中向兩翼逐漸變薄，厚度變化系數(shù) 59.4% ，厚度變化中等，屬厚度變化較穩(wěn)定礦體。礦體單樣品最高品位TFe達(dá) 67.44% ，mFe達(dá) 65.99% ；最低品位TFe為

20.80% ， mFe 為 15.86% ；礦體平均品位TFe為55.41% ， mFe 為 52.78% ；品位變化系數(shù)TFe為26.9% ， mFe 為 29.3% ，屬有用組分分布均勻礦體。礦體頂板為大理巖，底板為夕卡巖，與頂板為突變接觸，與底板多為過(guò)渡接觸關(guān)系。

2.2 礦石特征

2.2.1 礦石礦物組分

礦石礦物組分比較簡(jiǎn)單，礦石礦物以磁鐵礦為主，其次是黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦等。

脈石礦物主要為透閃石、透輝石、蛇紋石、綠簾石及少量金云母、白云母、方解石、綠泥石等。

2.2.2 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石中金屬礦物主要為自形—半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)，其次為交代結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)及包含結(jié)構(gòu)等。

礦石構(gòu)造主要為致密塊狀構(gòu)造，少量浸染狀構(gòu)造、蜂窩狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造。

3控礦要素分析

3.1 控礦地層

富鐵礦主要賦存于奧陶紀(jì)馬家溝群與燕山晚期閃長(zhǎng)巖接觸帶附近，該群既是主要成礦圍巖亦是重要控礦圍巖，研究區(qū)內(nèi)鉆孔揭露五陽(yáng)山組、閣莊組、八陡組（表1）。

3.2 控礦巖體

齊河一禹城重點(diǎn)勘查區(qū)內(nèi)的李屯巖體、潘店巖體、大張巖體形成時(shí)代均為早白堊世（表2），潘店巖體位于研究區(qū)內(nèi)，歸屬沂南序列，巖石特征見(jiàn)表3，表現(xiàn)為重力、磁力高背景特征，推測(cè)巖體平面近似橢圓形狀，呈NNW向展布。巖基多侵位于奧陶紀(jì)馬家溝群八陡組，最高侵位于二疊紀(jì)月門(mén)溝群太原組，揭露巖體頂界面深度為 1438.77～1721.23m 。根據(jù)鉆探揭露，巖性有閃長(zhǎng)巖、輝石閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖等（圖3）。郭店夕卡巖型鐵礦床的時(shí)空分布和規(guī)模受控于潘店巖體，該巖體在成礦過(guò)程中發(fā)揮重要作用，提供了能量及鐵質(zhì)來(lái)源，是區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)體。

3.3 控礦構(gòu)造

研究區(qū)周邊主要斷裂為齊廣斷裂、營(yíng)鎮(zhèn)斷層、許樓斷層、潘店斷層，這4條斷層對(duì)潘店巖體起控制作用（圖4）。研究區(qū)內(nèi)褶皺為近SN向潘店背斜，背斜

1—第四系 + 新近系；2—孝婦河組；3—奎山組；4—萬(wàn)山組；5—黑山組；6—山西組；7—太原 組；8—本溪組；9—八陡組；10—硫鐵礦體；11—磁鐵礦體及編號(hào)；12—夕卡巖；13—閃長(zhǎng)巖； 14—閃長(zhǎng)玢巖；15—輝長(zhǎng)巖；16—鉆孔剖面位置及編號(hào)。

構(gòu)造形成時(shí)派生層間空隙、軸向斷裂等為含礦熱液提供了流通空間。研究區(qū)內(nèi)接觸帶構(gòu)造與斷裂、褶皺等構(gòu)造伴生，在馬家溝群和巖體的接觸帶及層間破碎帶為成礦流體運(yùn)移及礦質(zhì)沉淀提供了有利空間，是鐵礦富集的有利位置和控礦構(gòu)造。當(dāng)層間破碎帶與接觸帶連通時(shí)，鐵礦體在圍巖中延伸造成脫a—閃長(zhǎng)巖照片;b—閃長(zhǎng)巖鏡下照片;c—輝石閃長(zhǎng)巖照片;d—輝石閃長(zhǎng)巖鏡下照片;e—二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖照片;f—二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖鏡下照片;g—輝長(zhǎng)巖照片;h—輝長(zhǎng)巖鏡下照片;Hb—普通角閃石;Pl—斜長(zhǎng)石;Ep—綠簾石;Aug—普通輝石;Kf—鉀長(zhǎng)石； Am 一角閃石；Px—輝石。

4找礦標(biāo)志

通過(guò)對(duì)研究區(qū)及周邊地區(qū)該類(lèi)型鐵礦的分析，本區(qū)夕卡巖型鐵礦找礦標(biāo)志主要分為以下5種：

（1）地層標(biāo)志

郭店鐵礦產(chǎn)于潘店巖體與奧陶紀(jì)馬家溝群碳酸鹽地層的接觸帶附近，該地層對(duì)鐵礦床具有較強(qiáng)的控制作用。奧陶紀(jì)馬家溝群五陽(yáng)山組、八陡組具有“高鈣、低鋁、低鎂、低硅”的特點(diǎn)，有利于形成富鐵礦，是夕卡巖型鐵礦的重要標(biāo)志之一。

（2）巖體標(biāo)志

研究區(qū)揭露潘店巖體以燕山晚期閃長(zhǎng)巖類(lèi)為主，巖石主量元素表現(xiàn)為“富鈉、貧鉀、低鐵”特征，F(xiàn)e₂O₃+FeO 含量 2.72%～3.86%^[22] ，且呈現(xiàn)由深

圖4研究區(qū)基巖地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖圖5研究區(qū)成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面示意圖

1—古近系；2—石盒子群；3—推測(cè)潘店巖體范圍；4—推斷斷層；5—背斜軸線；6—見(jiàn)礦鉆孔及編號(hào)；7—見(jiàn)礦化鉆孔及編號(hào)；8—化極磁異常等值線及數(shù)值 （nT） ；9—研究區(qū)范圍。

5—閃長(zhǎng)巖。

到淺逐步減少的趨勢(shì)。因巖體為鐵礦富集提供了成礦物質(zhì)來(lái)源，故遠(yuǎn)低于中國(guó)閃長(zhǎng)巖平均含量7.25% 。巖體下凹部位及產(chǎn)狀由陡變緩處等對(duì)成礦較為有利，燕山晚期閃長(zhǎng)巖是尋找夕卡巖型鐵礦床的重要標(biāo)志。

（3）構(gòu)造標(biāo)志

斷裂構(gòu)造具有控制巖體、控制礦體作用，褶皺構(gòu)造的軸部及構(gòu)造形成的各類(lèi)破碎帶，因產(chǎn)生容礦空間而有利于含礦熱液運(yùn)移、富集，易形成礦體。

（4）圍巖蝕變標(biāo)志

夕卡巖化是本區(qū)礦床重要的蝕變現(xiàn)象，夕卡巖礦物主要有透閃石、硅灰石、石榴石、透輝石、金云母等組成。夕卡巖化與磁鐵礦化密切相關(guān)，夕卡巖化是本礦床重要的找礦標(biāo)志。另外，與磁鐵礦有成因聯(lián)系的蝕變標(biāo)志還有碳酸鹽巖的大理巖化，泥質(zhì)巖的角巖化、閃長(zhǎng)巖類(lèi)巖體的綠泥石化、鈉長(zhǎng)石化等，各種蝕變的組合對(duì)尋找鐵礦體具有顯著的指向意義。

（5）地球物理標(biāo)志

平面上的重磁異常疊加區(qū)域，局部強(qiáng)磁異常和化極磁異常等值線外凸區(qū)域，重磁剖面上異常峰值兩側(cè)的重磁梯度帶，廣域電磁視電阻率反演斷面圖上凸起部位附近的局部低阻區(qū)域及視電阻率等值線同形下凹部位對(duì)富鐵礦勘查均有重要的指示作用。

5 成礦模式

郭店地區(qū)富鐵礦形成于中生代燕山晚期[24]幔源中性巖槳侵入奧陶紀(jì)馬家溝群中，發(fā)生接觸交代反應(yīng)。根據(jù)礦體上覆地層厚度推算研究區(qū)成礦壓強(qiáng)為 228×10⁵ Pa士。在 500～800^°C 的高溫及的高壓條件下，巖體中的 SiO₂、Fe₂O₃+FeO 等組分向碳酸鹽巖方向遷移[25]，馬家溝群中的 CaO 則向下部巖體方向滲透、擴(kuò)散。分析研究區(qū)礦石中 Fe₂O₃ 、FeO ， SiO₂ 、 Al₂O₃ 等組分含量， Fe₂O₃+FeO 與SiO₂ 、 Al₂O₃ 、 MgO 具負(fù)相關(guān)性（圖6），且與 SiO₂ 、Al₂O₃ 負(fù)相關(guān)性較 MgO 強(qiáng)（圖7）。

由于組分遷移能力不同使其遷移距離不同，出現(xiàn)不同交代礦物組合，形成夕卡巖分帶。 SiO₂ 和Fe等組分結(jié)合 Ca，Mg 形成各種硅酸鹽礦物如石榴石、透輝石、硅灰石等，多呈半自形粒狀。溫度逐漸降低，形成含水的硅酸鹽礦物，如透閃石、陽(yáng)起石、綠簾石、蛇紋石等，沿早期的石榴石、透輝石等裂隙分布。鏡下可見(jiàn)透輝石、硅灰石被透閃石、陽(yáng)起石交代，形成交代殘余、交代假象等結(jié)構(gòu)。溫度降至近臨界溫度后，開(kāi)始形成磁鐵礦，此階段是主要的成礦階段。富鐵礦形成于接觸帶上，在巖體下凹部位易形成厚大礦體，巖體凸起部位不易成礦，在巖體陡然凸

1-Fe₂O₃+FeO 含量變化曲線；2— SiO₂ 含量變化曲線；3- MgO 含量變化曲線；4- Al₂O₃ 含量變化曲線。

Al₂O₃ 含量散點(diǎn)圖； c-Fe₂O₃+FeO 與 SiO₂ 含量散點(diǎn)圖。

起的邊部扇形區(qū)域易形成厚大富鐵礦床，礦體形態(tài)受侵入體、構(gòu)造、圍巖的控制（圖8）。

1—第四系；2—新近系；3—二疊紀(jì)石盒子群；4—石炭-二疊紀(jì)月 門(mén)溝群;5—奧陶紀(jì)馬家溝群；6—磁鐵礦；7—硫鐵礦；8—夕卡 巖；9—蝕變閃長(zhǎng)巖；10—閃長(zhǎng)巖；11—輝長(zhǎng)巖。

6結(jié)論

（1）郭店地區(qū)富鐵礦多呈不規(guī)則透鏡體狀，產(chǎn)狀較平緩，且接觸帶附近鐵礦體較層間破碎帶中鐵礦體規(guī)模大。礦石中 Fe₂O₃+FeO 與 SiO₂ ！ Al₂O₃ ！MgO 具負(fù)相關(guān)性，且與 SiO₂…Al₂O₃ 負(fù)相關(guān)性較MgO 強(qiáng)。

（2）奧陶紀(jì)馬家溝群碳酸鹽巖化學(xué)性質(zhì)活潑，富含 CaO.MgO ，滲透性強(qiáng)，易被交代形成夕卡巖，易于鐵質(zhì)由閃長(zhǎng)巖體向上部運(yùn)移富集，該地層常與富鐵礦直接接觸，為重要的成礦、控礦圍巖。

（3）富鐵礦形成與奧陶紀(jì)馬家溝群碳酸鹽巖、斷裂褶皺構(gòu)造、燕山晚期閃長(zhǎng)巖體形態(tài)關(guān)系密切。斷裂構(gòu)造具有控制潘店巖體及控制礦體作用，巖體控制富鐵礦體形態(tài)并影響礦體規(guī)模，厚大礦體一般形成于巖體下凹部位及巖體陡然凸起的邊部扇形區(qū)域。

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Study on Prospecting Indicators and Mineralization Models of Rich Iron Deposits in Guodian Area in Gaotang in Shandong Province

WU Binglu，F(xiàn)ENG Qiwei，LI Yadong，MA Ming，WANG Xingqi，LIU Hongda，LIU Wenlong，LIU Yankui （No.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources，Shandong Provincial Rich Iron Ore Exploration and Development Technology Engineering Research Center， Shandong Jinan 25O1Oo，China）

Abstract：The skarn type iron deposit discovered in Guodian area in Gaotang in Shandong province is located in Qihe - Yucheng key exploration area in recent years. The single project reveales that the thickness of iron deposit is 87. 31m . It has the characteristics of large thickness，high grade and deep burial. The research area is located in the deep coverage area of Quaternary and Neogene in northwest Shandong province. Efective information，such as mineral anomalies is dificult to extract，which restricts deep mineral exploration.Through analyzing geological and geophysical data in Guodian area and Luxi area，ore-forming geological background，deposit characteristics， ore controling factors，and prospecting indicators have been studied，and a mineralization model has been established.Rich iron ore bodies are mainly distributed in the contact zone between late Yanshan diorite and Ordovician Majiagou Group carbonate rocks.Thick and large ore bodies generally occur in the concave parts of rock mass and fan-shaped areas at the edges of rock mass bulge. Comprehensive geophysical profile show the characteristics of high gravity and magnetism and concave contour lines of apparent resistivity. It will provide some references for conducting rich iron ore exploration work in the area and deep coverage areas.

Key words： Rich iron deposit； prospecting indicators； mineralization model;Guodian area; Gaotang area inShandong province