山東省東平縣大牛地區鐵礦成因類型及找礦方向研究

徐友松，羅海偉，趙金，李強

(山東省第四地質礦產勘查院，山東 濰坊　261021)

山東省東平縣大牛地區鐵礦成因類型及找礦方向研究

徐友松，羅海偉，趙金，李強

(山東省第四地質礦產勘查院，山東 濰坊261021)

大牛地區鐵礦位于汶上-東平鐵礦成礦帶中北部。區內第四系廣布，以臨沂組為主，含礦地層為隱伏新太古代泰山巖群山草峪組磁鐵角閃石英巖。基底構造線方向為NW 310°，褶皺構造、斷裂構造均較發育，其規模不等，礦體受一定程度破壞。礦石自然類型為細粒條帶狀、條紋狀磁鐵角閃石英巖型，一般與頂底板巖石(黑云變粒巖)界線分明，沿走向與傾向常見夾石(層)且具分支復合現象，總體屬有限延伸的板狀礦體，主要控礦因素為地層、區域構造和區域變質作用，成礦類型為沉積變質型鐵礦。

沉積變質型鐵礦；成因類型；找礦方向；山東東平

引文格式：徐友松，羅海偉，趙金，等.山東省東平縣大牛地區鐵礦成因類型及找礦方向研究[J].山東國土資源，2015,31(10)：16-21.XU Yousong, LUO Haiwei, ZHAO Jin, etc. Study on Origin Types and Prospecting Direction of Iron Deposit in Daniu Area in Dongping County of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(10):16-21.

1—沂河組;2—臨沂組;3—大站組;4—饅頭組(隱伏);5—山草峪組(隱伏);6—朱砂洞組(隱伏);7—地質界線;8—推測地質界線;9—推測角度不整合地質界線;10—推測張性斷裂;11—推測張扭性斷裂;12—性質不明斷裂圖1　大牛地區區域地質構造簡圖

沉積變質型鐵礦是山東省分布最廣的鐵礦類型，由于礦床儲量規模較大，單個礦體的規模和厚度較大，埋藏不深，加之礦石類型以磁鐵礦為主，礦床的分布又比較集中，使該類鐵礦床在開發利用上占了很大的優勢。汶上-東平鐵礦成礦帶是山東省內一個重要的沉積變質型鐵礦成礦帶，大牛地區位于東平縣西南8km處，汶上-東平鐵礦成礦帶中北部，總結沉積變質型鐵礦的成因類型，研究其找礦方向具有較大的現實意義[1]。

1　區域成礦地質背景

研究區位于華北板塊之魯西斷隆的西緣，地處華北坳陷過渡地區，汶泗斷裂北部(圖1)[2]。汶上-東阿航磁異常從區內通過，研究區位于該航磁

異常帶的中北部。

1.1地層

東平縣大牛地區地層屬華北地層大區晉冀魯豫地層區的魯西地層分區之濟南-滕州地層小區，由早到晚包括新太古代泰山巖群、古生代寒武紀長清群以及廣泛分布的第四紀松散堆積物[3](圖1)。

1.2構造

區內基底總體構造線NW 310°左右，斷裂構造比較發育，以NW向為主、NE向和近SN向次之，其規模不等，均屬隱伏斷裂[4](圖1)。

1.2.1NW向斷裂

主要為黃莊-前水莊斷裂(F3)，貫穿整個研究區，規模較大，長度大于10km，磁異常局部顯示明顯的梯度帶，且較規整。據高密度電法測量資料，斷裂寬度大約8～10m，產狀較陡，發育有次級的NNW向斷裂，規模較小。鉆孔揭示斷裂SW盤無寒武系分布，推斷為向N傾斜的正斷層。

1.2.2NEE向斷裂

該方向斷裂分布于研究區南部彭集一帶，與褶皺軸向一致，形成較晚，延伸多為數千米，直接破壞礦體，使兩側礦體左行錯動，并截切NW向斷裂，性質為正斷層。

1.2.3近SN向斷裂

除孝直-尚莊斷裂稍大外，其他規模較小。孝直-尚莊斷裂分布在研究區外圍，走向近SN，傾向E，長度大于5km，傾角40°左右，航衛片影像呈明顯線性，東盤為張夏組，西盤為饅頭組，斷距>200m，推測為張扭性斷裂。

1.3巖漿巖

區內巖漿巖不太發育，主要為鉆探揭示的中生代燕山期脈狀侵入體。燕山期脈巖常見順裂隙定位的閃長玢巖、煌斑巖、輝長巖、偉晶巖，規律性不明顯。

2　研究區地質特征

2.1地層

研究區內廣布新生代第四紀松散堆積物，經鉆孔揭示，其下部地層主要為新太古代泰山巖群山草峪組含鐵變質巖系，為鐵礦的賦礦層位[5]；古生代寒武紀朱砂洞組海陸交互相地層僅在礦區東北部的個別鉆孔中出現。

2.2構造

區內斷裂構造較發育，主要包括NW和近SN向兩組，都被第四系覆蓋(圖1)。根據物探解譯和鉆探資料，其特征如下：

F1斷裂位于大牛村西，造成航磁異常等值線發生同向彎曲或異常不連續，走向約NE 15°，經FZK1，FZK2揭示斷裂位置對應,該斷裂W傾，傾角約62°，寬度約10m，規模較大，屬右行張性斷裂。

F3斷裂位于研究區的中部，走向135°，略向N偏轉，ZK34所發現斷裂位置對應，斷裂N傾，傾角約65°，寬度6～8m，規模較大，屬高角度張性斷裂。

總體看，各斷裂除F1斷裂對礦體有錯動外，其他斷裂距離礦體相對較遠，但各方向斷裂次級斷裂裂隙較發育，鉆探顯示部分礦體破碎強烈，對礦體有一定影響。

2.3巖漿巖

巖漿巖在區內不太發育，主要為燕山期脈巖，多為裂隙充填成因，產狀、規模不一，一般對礦體破壞不大。巖性主要有石英正長(花崗)斑巖、閃長巖、閃長玢巖、脈石英及偉晶巖等，另發育少量規模較小的碳酸鹽巖、黃鐵礦等巖脈。

3　研究區礦床地質特征

3.1礦體特征

礦帶大致沿NW 307°方向狹長條狀延伸，傾向SW，傾角50°～75°，局部直立。共有2個礦體分布在研究區中，呈層狀、似層狀和透鏡狀近平行排列產于泰山巖群山草峪組含鐵建造中，巖性為條帶、條紋狀磁鐵角閃石英巖。礦體編號分別為：Ⅰ，Ⅱ。礦體近平行排列，產狀與圍巖一致。礦體與頂底板(黑云變粒巖)界線分明，沿走向與傾向常見夾石(層)且具分支復合現象；礦化較連續，一般長達上千米，沿走向和傾向有尖滅趨勢，總體屬有限延伸的板狀礦體，但部分地段仍具向下延伸趨勢。

3.1.1Ⅰ號礦體特征

呈層狀，賦礦標高-183～-304m。礦體總長約1550m，最大斜深100m，走向315°～320°，傾向SW，傾角69°～75°，由淺到深傾角由緩變陡，礦體向下呈尖滅趨勢。礦體單樣TFe最高品位36.93%，最低品位5.17%(剔除不掉的夾石)，平均品位28.39%，品位變化系數26%。礦體單樣mFe最高品位33.12%，最低品位0.98%(剔除不掉的夾石)，平均品位23.54%，品位變化系數32%。礦體最大真厚度6.93m，最小真厚度1.06m(尖滅點處)，平均真厚度3.89m，厚度變化系數55.48%，屬于有用組分分布均勻和形態復雜程度中等的礦體(圖2)。

1—臨沂組;2—朱砂洞組;3—山草峪組;4—角度不整合地質界線;5—風化帶界線;6—鉆孔位置圖2　大牛地區鐵礦第04勘查線剖面略圖

3.1.2Ⅱ號礦體特征

呈層狀，賦礦標高-30～-294m。礦體總長約1550m，礦體最大斜深196m，礦體走向315°～320°，傾向SW，傾角85°～90°，由淺到深傾角由緩變陡，礦體沿走向與傾向呈現分支復合現象，有向下延伸趨勢，和地表磁異常分布、強度相吻合。礦體單樣TFe最高品位38.81%，最低品位1.40%(剔除不掉的夾石)，平均品位26.54%，品位變化系數37%。礦體單樣mFe最高品位31.86%，最低品位0.14%(剔除不掉的夾石)，平均品位20.79%，品位變化系數44%。礦體最大真厚度8.29m，最小真厚度1.97m，平均真厚度4.66m，厚度變化系數44%，屬于有用組分分布均勻和形態復雜程度簡單的礦體。

3.2礦體富集規律

礦體的礦化富集特征與構造、后期巖漿熱液以及變質程度有關。如大牛地區東部位于區域上褶皺構造的核部，是主礦體分布區，礦體往往富集增厚，品位較高，遠離則規模變小，品位下降，至大牛以西則僅有小規模的礦體分布；礦區巖漿巖不太發育，但巖石中偉晶巖脈較多，雖然對礦體有一定的破壞作用，但發育處礦石品位普遍較高，TFe品位一般在30%以上；礦區礦石屬沉積變質型，隨著變質程度的加深，礦體厚度、礦石品位以及礦物結晶顆粒大小均呈增大趨勢。

3.3礦石類型及特征

3.3.1礦石類型

礦石自然類型主要為條紋—條帶狀磁鐵角閃石英巖型、條紋—條帶狀磁鐵石英角閃巖型，次為磁鐵(赤鐵)石英巖型礦石。后者極少。礦化發育地段以致密塊狀礦石為主，少量碎裂狀礦石。地表因氧化作用出現赤鐵礦(假象赤鐵礦)。礦石工業類型為需選弱磁性鐵礦石。

3.3.2礦石質量

(1)礦石結構構造。礦石常具纖狀粒狀變晶結構和粒狀變晶結構，組成礦物顆粒細小，磁鐵礦在0.11～0.22mm之間，包裹在石英顆粒中呈細小塵點狀的磁鐵礦在0.011～0.022mm之間。礦石為條紋、條帶狀構造，條紋寬度一般1～4mm，有時大于5mm以上，根據磁鐵礦條紋的形狀及分布特征又可分為平行條紋構造、不平行條紋狀構造及皺紋狀構造。

(2)礦石化學成分、有益有害組分。礦石從品位變化規律看，自下而上、偉晶巖發育地段以及隨礦體規模增大時品位有逐漸增高之趨勢，而沿走向其品位變化不明顯，總體礦化較均勻。其化學成分見表1，主要有害成分SiO2含量較高，一般43.82%～49.16%，平均46.49%；S含量較低，一般0.008%～0.29%；P含量甚低且變化小，一般為0.04%～0.09%。硅酸鐵含量也較高，在1.44%～9.50%，與角閃石類礦物含量密切相關。

礦石中微量元素含量較低(表2)，元素Co呈混溶狀態賦存于黃鐵礦中，Co含量為0.00027%～0.00042%，達不到綜合利用指標的要求；Cu,Pb,Zn,Sn,As等有害物質均遠小于一般工業指標。

3.4礦體圍巖及夾石

3.4.1礦體圍巖

礦體圍巖巖性較為簡單，主要為條帶狀含磁鐵角閃石英巖、黑云變粒巖、黑云斜長片麻巖、偉晶花崗巖等。圍巖在走向、傾向上礦物成分及化學成分都有變化，如石榴子石、角閃石等礦物在黑云變粒巖中因出現角閃石而形成角閃黑云變粒巖等不同巖性，表現出一種巖性尖滅而代之另一種巖性，化學成分的變化也有類似的特點，與原始沉積相變和礦化強弱有關。

表1　礦石化學全分析(%)

表2　礦石微量元素含量(%)

3.4.2礦體夾石

礦體形態簡單，厚度較薄，分叉合并現象不多見，夾石(層)與礦體的界線主要是依靠分析結果來劃分的。根據對主要礦體夾石(層)的統計，夾石巖性主要為條帶狀含磁鐵石榴角閃石英巖、黑云變粒巖、閃長巖及偉晶巖等，局部(多為上部)存在作為夾石分布，而導致礦體厚度變化及分叉和尖滅現象。夾石(層)產狀與礦體一致，對礦體的連續性和礦石質量影響不大。

3.5有用元素富集特征

研究區內的樣品組合分析結果顯示，Pb的平均品位為6.7×10-5，Zn的平均品位為6.7×10-5，Cu的平均品位為3.3×10-5，品位均較低，達不到綜合利用的要求。

4　礦床成因探討與找礦方向

4.1礦床成因類型

根據對大牛地區鐵礦進行的野外實地調查，發現該礦床具有鮮明的周期沉積的條帶層狀特征，同時經過地球化學測試數據的分析發現，礦層本身與圍巖均含大量角閃質硅酸鹽類，并且巖性逐漸過渡，說明此巖系原巖應該為一套基性伴有偏堿質的中酸性巖漿巖。

大牛地區鐵礦賦存在泰山巖群山草峪組中，根據山草峪組含鐵巖系的礦物共生組合、巖石組構特征以及巖石化學等特征，礦區含礦巖系為含鐵碎屑巖—變粒巖建造，屬于低級鐵鋁榴石角閃巖相，礦石類型主要為磁鐵角閃石英巖型[6]。鐵質組分與海底基性、中酸性火山噴溢活動關系密切，幔源物質中的鐵質經火山噴發噴溢形式帶入水體中，經分解形成硅鐵膠體而沉積，再經以后的區域變質作用而形成變質鐵礦。故礦床應屬沉積變質成因鐵礦。

4.2大地構造環境

區域大地構造環境為新太古代海底基性、超基性火山噴發，以近火山口相沉積的火山熔巖為主，形成硅鐵沉積建造。后經區域變質作用——角閃巖相的改造，在熱力和定向壓力下產生重結晶和片理化，產生條帶狀構造，生成磁鐵礦、石英和角閃石等主要礦物，形成條帶狀含鐵變質建造。

4.3控礦因素分析

研究區礦床分布于汶上-東平鐵成礦帶北部，該成礦帶呈NW 315°左右展布，帶內不同規模的高磁異常眾多(圖3)，大、中、小型鐵礦分布范圍廣。礦床賦存于泰山巖群山草峪組上部含鐵巖系中，賦礦層位具有專屬性[7]。

4.3.1地層巖性因素

礦床賦存于泰山巖群山草峪組上部含鐵巖系中，賦礦層位具有專屬性。從區域分析，礦床礦體往往賦存在緊密褶皺的核部，這與區域上魯西地塊泰山隆起中泰山巖群的變形特征相吻合。

4.3.2變質作用控礦因素

變質巖主要為山草峪組變粒巖夾磁鐵角閃石英巖，是主要含礦層位。變質巖組合以黑云變粒巖、黑云斜長片麻巖為主，夾黑云片巖、透閃片巖、斜長角閃巖、磁鐵角閃石英巖等，變質程度達低角閃巖相—高綠片巖相,具多期變質和退變特征。

1—沂河組;2—臨沂組;3—大站組;4—地質界線;5—正磁異常等值線及數值(nT);6—負磁異常等值線及數值(nT)圖3　大牛地區物探異常圖

磁鐵角閃石英巖變質礦物組合為普通角閃石(鐵閃石、透閃石)+磁鐵礦+石英+鐵鋁榴石，層狀構造明顯，有時可見清晰的褶皺構造，磁鐵礦與石英顆粒都呈均勻的粒狀。巖石化學特征在尼格里四面體圖解中，投影點落于火成巖區。SiO2/Al2O3=24.66，∑Fe含量達48%，Fe2O3/SiO2=0.50，具有火山沉積變質鐵礦特征。磁鐵石英巖發育條紋或條帶狀構造，此構造有些為韌性變形所致，大部分為原生沉積構造，并發育有韻律性沉積構造。磁鐵角閃石英巖可能產于火山噴發間歇期的沉積巖中，原巖為富含鐵質的燧石巖，形成于大陸邊緣盆地或島弧盆地。

4.3.3圍巖蝕變

礦床經過后期巖漿活動和不同程度的動力變質作用的改造，各種圍巖蝕變較強烈，有綠簾石化、綠泥石化、蛇紋石化、電氣石化、透閃石化、硅化和碳酸鹽化等。

常見蝕變有硅化，表現為石英礦物成分增多，巖石礦物粒度細，部分石英礦物析出富集，形成石英細脈沿巖礦石層理分布；綠泥石化多見于巖礦石沿層理的裂隙面和碎裂巖頂底板，為動力變質的產物；碳酸鹽化在巖礦石中普遍發育，主要表現為細脈狀，不規則沿巖礦石裂隙分布。

4.4找礦方向

在汶上-東平鐵礦成礦帶第四系覆蓋嚴重，所發現的鐵礦床都是根據磁異常發現的，鐵礦引起磁異?！鱐值一般500～1200nT，正異常呈規則或不規則長橢圓狀斷續分布，一側或兩側常伴有強負異常；地面磁異常驗證值在1000～3000nT，且有負異常伴生。

5　結語

大牛地區第四系覆蓋嚴重，厚度達30～50m，其礦石主要類型為磁鐵石英角閃巖，屬強磁性巖石，而圍巖及其他層巖石屬弱磁性巖石，因此磁性礦體與圍巖及蓋層巖石具有明顯的磁性差異，為在該區開展高精度磁測工作提供了充分的地球物理前提。磁異常平面形態、強度的差異，可以大致反映出礦體的規模、埋深、產狀及磁鐵礦的含量情況。因此，該地區最好的找礦標志就是磁異常。

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Study on Origin Types and Prospecting Direction of Iron Deposit in Daniu Area in Dongping County of Shandong Province

XU Yousong, LUO Haiwei, ZHAO Jin, LI Qiang

(No.4 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Weifang 261021, China)

Iron deposit in Daniu area locates in middle and north part of Wenshang - Dongping belt. Quaternary strata are widely distributed in this area, and Linyi group is its major strata. Its Ore-bearing strata are magnetite amphibolite quartzite in Shancaoyu formation of hidden late Archean Taishan group. The basement tectonic line is 310 °with the trend of northwest. Folds and faults developed well. Its sizes are unequal, and the ore bodies are damaged in certain degree. The natural types of ores are fine grain strip and strip shaped magnet amphibolite quartzite. The top rocks and the bottom rocks (biotite granulite) have a clear boundary. Dunn bass and complex can be seen along the trend and tendency. It is a finite stretched tabular deposit in general. Major ore controlling factors are strata, regional structures and regional metamorphism. It is a metamorphic sedimentary iron deposit.

Metamorphic sedimentary iron deposit; origin types; prospecting direction; Dongping county in Shandong province

2014-12-05；

2015-02-03；編輯：陶衛衛

徐友松(1983—)，男，山東高密人，工程師，主要從事地質勘查工作；E-mail:xuyousong1983@163.com

P618.31

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