山東省東平縣百戶莊鐵礦床成礦地質(zhì)特征

劉小瓊

(山東鈺鏹地質(zhì)資源勘查開發(fā)有限責(zé)任公司， 山東 泰安市 271000)

0 前 言

東平縣百戶莊鐵礦區(qū)，位于汶上～東平～阿城航磁異常帶中段，2006年山東大成礦業(yè)有限公司在該區(qū)進(jìn)行勘查工作，估算資源儲(chǔ)量320.2萬t，平均品位TFe:29.43%，mFe:22.49%。本文對(duì)百戶莊鐵礦床的成礦地質(zhì)特征和礦床成因的分析研究。

1 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)位于華北地臺(tái)魯西隆斷區(qū)蒙山～東平凸起西部邊緣，南部、西部分別為汶上斷陷、戴廟斷陷。

1.1 地層

(1) 泰山巖群山草峪組。該組為鐵礦體的賦存層位。地層走向325°～335°，傾向SW、傾角70°左右。主要巖性為黑云變粒巖，夾條帶狀磁鐵角閃石英巖、斜長角閃巖等。

(2) 長清群朱砂洞組。該組為紫紅色泥云巖、灰黃色灰質(zhì)泥云巖等。

(3) 第四系。主要發(fā)育有大站組(QD)、臨沂組(QL)、沂河組(QY)。厚度約25～31 m，頂部為5～8 m。巖性主要為暗灰色粉砂質(zhì)粘土、黑色淤泥；其下為褐色、黃褐色砂質(zhì)粘土，夾中細(xì)砂層、局部發(fā)育礫石層。頂部為湖沼相沉積，其下以沖洪積物為主夾沖積層。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)長清群、九龍群巖層總體走向近EW，傾向350°～10°，傾角10°左右，局部受斷層影響產(chǎn)狀復(fù)雜，總體為平緩單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)已知斷裂呈北東走向，分布于劉洼、焦鋪、梯門附近，推斷延伸長度均大于10 km，斷裂性質(zhì)不明。

1.3 巖漿巖

圖1 百戶莊鐵礦床地質(zhì)

1—黃色含礫砂層 2—黃色粘土質(zhì)粉砂夾含礫中細(xì)砂 3—黃色砂質(zhì)粘土夾礫石層 4—灰色厚層含燧石條帶或結(jié)核狀灰質(zhì)白云巖 5—黑云變粒巖，夾條帶狀角閃石英巖等 6—石英閃長玢巖 7—地質(zhì)界線 8—不整合地質(zhì)界線 9—航測(cè)名稱及△T等值線 10—斷層

2 礦床地質(zhì)

2.1 礦體特征

百戶莊礦區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)3個(gè)礦帶8個(gè)礦體(見圖2、圖3)。礦帶自東向西分別為Ⅰ礦帶、Ⅱ礦帶、Ⅲ礦帶,其中Ⅰ礦帶的規(guī)模最大，Ⅱ礦帶規(guī)模次之。

Ⅰ礦帶位于礦區(qū)東偏北部，總長度近700 m，寬100 m左右。自上而下有3個(gè)礦體(Ⅰ-1,Ⅰ-2,Ⅰ-3)。其中Ⅰ-2號(hào)礦體規(guī)模最大，控制長度676 m，平均厚度5.16 m，延深271 m，頂、底部未封閉，礦體有分支復(fù)合現(xiàn)象；Ⅰ-3號(hào)礦體位于Ⅰ-2號(hào)礦體下部，兩礦體近平行產(chǎn)出，規(guī)模大，控制長度650 m，平均厚度3.67 m，最大延深308 m，頂、底部未封閉，礦體有分支復(fù)合現(xiàn)象。

Ⅱ礦帶位于礦區(qū)中部，總長度近1000 m，寬40 m左右。自上而下共圈定3個(gè)礦體(Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3),其中Ⅱ-2號(hào)礦體規(guī)模較大，控制長度726 m，平均厚度2.24 m，延深157 m，礦體有分支復(fù)合現(xiàn)象。

圖2 百戶莊鐵礦床Ⅰ、Ⅱ礦帶6勘探線剖面

1—鐵礦體 2—黑云變粒巖 3—花崗偉晶巖 4—磁鐵石英巖 5—鉆孔

Ⅲ礦帶位于礦區(qū)西北部，長度100 m，寬30 m左右。自上而下共圈定Ⅲ-1、Ⅲ-2號(hào)2個(gè)礦體。

礦區(qū)內(nèi)礦體均為盲礦體，賦存于泰山巖群山草峪組內(nèi)，產(chǎn)狀與圍巖一致，走向333°左右，上覆巖性為第四系砂質(zhì)粘土，各礦體空間上大致平行產(chǎn)出。

2.3 礦石成分特征

礦石礦物主要為磁鐵礦，含少量的赤鐵礦、褐鐵礦。脈石礦物以石英、普通角閃石為主，其次為斜長石、黑云母、方解石等。礦石的化學(xué)成分主要為SiO2、Fe2O3、FeO、Al2O3、CaO、MgO，其次為k2O、Na2O、P、S等。礦石自然類型為磁鐵礦石、赤鐵磁鐵礦石；工業(yè)類型為需選弱磁性鐵礦石。礦石以粒狀變晶結(jié)構(gòu)為主，其次為纖狀變晶結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造，其次為浸染狀構(gòu)造。

圖3 百戶莊鐵礦床Ⅲ礦帶8勘探線剖面

1—鐵礦體 2—黑云變粒巖 3—花崗偉晶巖 4—鉆孔

2.4 圍巖蝕變

礦床經(jīng)過后期巖漿活動(dòng)和不同程度的動(dòng)力變質(zhì)作用的改造，各種圍巖蝕變較強(qiáng)烈，有硅化、綠泥石化和碳酸鹽化等。

(1) 硅化表現(xiàn)為石英礦物成分增多，巖石礦物粒度細(xì)，部分石英礦物析出富集，形成石英細(xì)脈沿巖礦石層理分布。

(2) 綠泥石化多見于巖礦石沿層理的裂隙面和碎裂巖頂?shù)装澹瑸閯?dòng)力變質(zhì)的產(chǎn)物。

(3) 碳酸鹽化在巖礦石中普遍發(fā)育，主要表現(xiàn)形式為細(xì)脈狀，不規(guī)則沿巖礦石裂隙分布。

3 成礦變質(zhì)作用

百戶莊鐵礦屬變質(zhì)硅鐵建造鐵礦，其沉積變質(zhì)過程與泰山巖群的形成演化過程一致。泰山巖群是發(fā)育在早期陸殼固結(jié)以后的穩(wěn)定陸塊上，濱海—淺海環(huán)境的火山—碎屑沉積建造。在27億年前后，該建造受阜平運(yùn)動(dòng)的變質(zhì)、變形作用的強(qiáng)烈改造，遭受區(qū)域性角閃巖相變質(zhì)，同時(shí)受到SW向擠壓，發(fā)生較大規(guī)模的NW向褶皺和斷裂，以后遭受TTG鈉質(zhì)巖漿的侵入活動(dòng)。

變質(zhì)沉積鐵礦成礦物質(zhì)受海底火山噴發(fā)作用形成，鐵質(zhì)與基性火山活動(dòng)關(guān)系密切。在海盆中，膠狀氫氧化鐵和二氧化硅交替沉積，形成互層狀硅鐵沉積建造，后經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用時(shí)，在熱力和定向壓力作用下，產(chǎn)生重結(jié)晶作用，形成磁鐵礦、石英、角閃石等主要礦物。在礦石中，長柱狀礦物呈定向排列，磁鐵礦及石英被拉長，形成明顯的黑白相間條帶狀構(gòu)造，是重要含礦層位。含礦巖系為含鐵碎屑巖—變粒巖建造，屬于低級(jí)鐵鋁榴石角閃巖相，鐵礦層由海底基性火山噴發(fā)、沉積及區(qū)域變質(zhì)使鐵質(zhì)密集形成的鐵礦床。

礦區(qū)鐵礦體的形成經(jīng)歷了三期的區(qū)域變質(zhì)作用，第一期發(fā)生于晚太古代，屬低角閃巖相變質(zhì)；第二期發(fā)生于早元古代初期，屬中壓綠片巖相變質(zhì)；第三期發(fā)生于早元古代末期，屬低綠片巖相變質(zhì)。第一、二期為中壓區(qū)域熱流變質(zhì)作用；第三期為區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用。第一、二期的區(qū)域變質(zhì)作用過程形成了礦區(qū)的鐵礦體。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

礦床賦存于泰山巖群山草峪組，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀相一致。根據(jù)山草峪組含鐵巖系的礦物共生組合、巖石組構(gòu)特征以及巖石化學(xué)等特征，礦區(qū)含礦巖系為含鐵碎屑巖—變粒巖建造，屬于低級(jí)鐵鋁榴石角閃巖相，礦石類型主要為磁鐵角閃石英巖型。鐵質(zhì)組份與海底基性、中酸性火山噴溢活動(dòng)關(guān)系密切，幔源物質(zhì)中的鐵質(zhì)經(jīng)火山噴發(fā)噴溢形式帶入水體中，經(jīng)分解形成硅鐵膠體而沉積，再經(jīng)以后的區(qū)域變質(zhì)作用而形成變質(zhì)鐵礦。因此百戶莊鐵礦的礦床成因?yàn)槌练e變質(zhì)成因鐵礦，屬變質(zhì)鐵硅建造鐵礦。

4.2 找礦標(biāo)志

根據(jù)礦床成因類型，結(jié)合百戶莊鐵礦床的特點(diǎn)，找礦標(biāo)志主要為泰山巖群山草峪組地層和磁異常。區(qū)內(nèi)第四系覆蓋嚴(yán)重，厚度30～50 m，最好的找礦標(biāo)志是磁異常，磁異常△T值一般600～2500 nT，正異常呈規(guī)則或不規(guī)則長橢圓狀斷續(xù)分布，一側(cè)或兩側(cè)常伴有強(qiáng)負(fù)異常。因此，在泰山巖群分布區(qū)的磁性異常是尋找沉積變質(zhì)型鐵礦床的重要標(biāo)志。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓鵬軍,張愛華,等.山東省東平縣百戶莊礦區(qū)鐵礦詳查報(bào)告[R].山東東平縣：山東大成礦業(yè)有限公司，2006.

[2]徐洪巖,董銀峰,等.山東省萊州-安丘鐵成礦帶特征及找礦方向[J].山東國土資源，2011,27(3):8￣12

[3]賴小東,楊曉勇.魯西楊莊條帶狀鐵建造特征及鋯石年代學(xué)研究[J].巖石學(xué)報(bào),2012.28(11):3612￣3622.

[4]李碧樂,霍 亮,李永勝.條帶狀鐵建造(BIFS)研究的幾個(gè)問題[J].礦物學(xué)報(bào),2007,27(2):205￣210.

[5]譚 鋼,印建平,孫建丁,等.山東省韓旺條帶狀鐵礦床地質(zhì)特征及其成礦地質(zhì)條件分析[J].山東國土資源,2013,29(7):32￣35.

[6]楊 斌,張尚坤,程光鎖,等.山東沂源縣水磨頭褐鐵礦地質(zhì)特征及礦床成因[J].山東國土資源,2012,28(12):28￣31.

[7]劉 禮.論山西代縣趙村一帶鞍山式沉積變質(zhì)型鐵礦地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志[J].華北國土資源,2013(3):124￣126.

[8]曾廣湘,呂 昶,徐金芳.山東鐵礦地質(zhì)[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,1998:90￣119.