山東省蘭陵縣小閆莊鐵礦床地質特征及找礦方向

甘延景，杜顯彪，甘霖，朱寧

(1.山東省地質礦產勘查開發局第二地質大隊,山東 兗州 272100;2.河北地質大學資源學院,河北 石家莊 050031)

小閆莊鐵礦地處山東省蘭陵縣城西約24km，位于蒼嶧鐵礦帶中部，礦體隱伏于地下90～403m，賦存于新太古代泰山巖群山草峪組地層中。礦床由2個礦體組成，自上而下編號為①號、②號礦體，呈鞍狀、似層狀近平行產出，二者間距20m左右。①號礦體長2154m，最大控制斜深430m，平均厚8.84m；②號礦體長2592m，最大控制斜深610m，平均厚11.92m。礦床平均品位TFe 32.36%，mFe 20.13%，成因類型為沉積變質型(鞍山式)鐵礦床。

1 成礦地質背景

礦區大地構造位置地處華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(Ⅱ)魯中隆起(Ⅲ)尼山-平邑斷隆(Ⅳ)尼山凸起、臨沂凸起(Ⅴ)的交會部位的南緣[1-5]。地層由老到新為：新太古代泰山巖群山草峪組、新元古代青白口-南華紀土門群、古生代寒武紀長清群及新生代第四系等。區內構造較為發育，基底發育NWW向地槽型線狀寬緩復式褶皺，自北向南依次發育太白向斜、石閆背斜。斷裂構造多為棗莊斷裂派生的次級構造，按其走向可分為NWW，NNE，NEE向3組；規模大小不等，多為高角度正斷層。區內巖漿巖不發育，零星出露閃長巖、煌斑巖、正長巖等(圖1)。

1.1 地層

礦區內出露地層由老至新為新太古代泰山巖群山草峪組、新元古代南華紀二青山組、佟家莊組、寒武紀李官組、朱砂洞組、饅頭組、張夏組及第四系。其中新太古代泰山巖群山草峪組分布較廣。南華紀二青山組、佟家莊組及寒武紀李官組、朱砂洞組分布于礦區北東部，饅頭組、張夏組分布于棗莊斷裂南側，第四系沿溝谷低洼處分布。

泰山巖群山草峪組為區內鐵礦體的賦存層位，出露于礦區中部，巖性以黑云變粒巖、斜長角閃巖為主，局部夾磁鐵角閃石英巖、磁鐵角閃片巖、黑云角閃片巖等[6-7]。其中磁鐵角閃石英巖、磁鐵石英角閃巖，為鐵礦的含礦巖石，黑云變粒巖與黑云角閃片巖為礦體頂底板圍巖。巖石片麻理、片理較發育，其總體走向NW，傾向S或N，傾角33°～52°，厚約973m。

1.2 構造

礦區構造較發育，按其生成地質條件可分為基底褶皺構造與斷裂構造，其中褶皺構造為成礦后的賦礦構造，對鐵礦的賦存形態和展布規律起主要控制作用，斷裂構造為成礦后的破壞構造，破壞了賦礦構造及礦體的連續性，間接控制了鐵礦體的賦存和分布。區內蓋層呈近水平的單斜層，地層走向340°～30°，傾向NE—SE，傾角10°左右(局部可達20°)。斷面附近，巖層傾角變化較大，傾角可達30°以上。由于NE向斷裂影響，造成地層多次重復。

1—第四系;2—寒武紀張夏組;3—寒武紀饅頭組;4—寒武紀朱砂洞組;5—寒武紀李官組;6—南華紀佟家莊組;7—南華紀二青山組;8—泰山巖群山草峪組;9—煌斑巖脈;10—正長巖脈;11—閃長巖脈;12—鐵礦體;13—地質界線;14—角度不整合界線;15—平行不整合界線;16—背斜;17—向斜;18—正斷層及產狀;19—逆斷層及產狀;20—推測及實測性質不明斷層；21—勘探線位置及編號；22—礦區位置圖1 小閆莊鐵礦區地質略圖

1.2.1 基底褶皺構造

泰山巖群變質巖系形成地槽型線狀寬緩復式褶皺，自北向南依次發育太白向斜、石閆背斜[8-11]。其中，南部的石閆背斜控制了小閆莊鐵礦的展布及形態。

(1)太白向斜：展布于太平村—白水牛石一帶，區內出露長度4.5km，軸面產狀傾向N，傾角80°，為一向N傾斜褶皺。兩翼傾角N陡、S緩，北翼傾角65°～80°，南翼傾角33°～52°。核部由黑云母長英變粒巖組成。在向斜北翼礦體出露地表，構成北部的走馬嶺礦段。

(2)石閆背斜：位于太白向斜南部，向西經石門、小閆莊，向西延伸，長度達12km以上，為一平緩大致對稱的背斜，走向275°～290°，背斜樞紐自東向西平緩傾伏，傾伏角約3°～4°，兩翼傾角33°～52°。向東受階梯狀正斷層抬升破壞，核部遭受剝蝕僅發育兩翼。以太平村、小閆莊、東石門一帶較為典型，形成一個向西略傾伏收斂，向東撒開的開闊背斜構造，背斜核部及兩翼為區內小閆莊鐵礦的賦存部位。

1.2.2 斷裂構造

礦區內斷裂構造較發育，多為棗莊斷裂的派生構造。斷層按走向可分為NNE向、NE向2組，多為高角度正斷層，傾向NW或SE，傾角多在60°～83°之間，自東向西有F18,F4,F17,F3斷層；其中F17逆斷層為橫切礦體的主要斷層，破壞了礦體的連續性。

1.3 巖漿巖

區內零星出露閃長巖、煌斑巖、正長巖等,多沿基底變質巖片理、節理注入；煌斑巖、正長巖多呈近SN向脈狀產出。

1.4 磁異常特征

在沉積變質型磁鐵礦的找礦勘查中，磁法是一種重要的手段。磁鐵礦體一般處于磁異常的高值位置，通常高值中的高值和低值中是找礦有利部位[12-14]。總觀區內磁異常(圖2)，可分為南北2個正高磁異常區(南部為C1、北部為C2)和中北部的負低緩磁異常區，三者近平行展布，其特征為正磁異常磁場強度大，峰值高達1600～2200nT以上；負磁異常磁場強度低，僅為-300nT。正磁異常包括南北2個近于平行展布的異常帶，異常強度高，變化梯度大，規律性明顯。該磁場特征反映了含礦巖系泰山巖群山草峪組和鐵礦體的存在。

1—正異常等值線；2—負異常等值線；3—0等值線；4—勘探線位置及編號圖2 小閆莊鐵礦區△T磁異常等值線平面圖

在ΔT等值線平面圖上，異常形態呈帶狀，其長軸方向近EW，異常強度高，變化梯度大，具有明顯的礦致異常特征，為含磁性礦物較高的沉積變質型鐵礦引起的磁異常，其伴生的負異常是由于斜磁化而產生。北部磁異常帶磁場梯度較陡，據鄰區礦體特征，其深部埋藏有向南傾斜的磁鐵礦體，磁異常寬度大，為礦體厚大或多層礦體疊加引起；南部磁異常帶高值區寬泛，磁場梯度較寬緩，為產狀較為平緩的鐵礦體所引起，據該區礦體特征，其深部埋藏的磁鐵礦體應呈寬緩的背斜構造產出。

經鉆探證實，兩正異常帶為區內隱伏磁鐵礦體引起的磁異常，北部隱伏磁鐵礦體傾向S，為不對稱向斜構造(太白向斜)的南翼；南部隱伏磁鐵礦體則呈寬緩的背斜構造產出，為石閆背斜的中段。

2 礦床地質特征

礦床由2個礦體組成，隱伏于地下90～403m，自上而下編號為①號、②號礦體(圖3)，兩礦體呈鞍狀產于石閆背斜的核部及兩翼，平行展布，走向283°～290°，呈似層狀賦存于泰山巖群山草峪組變質地層中。①號礦體厚3.40～16.00m，沿走向自西向東逐漸變薄，如34線CK145孔厚9.61m，50線ZK50-1孔厚3.40m，在44線以西垂直走向方面上表現自南向北礦層變厚，如34線由9.61m漸變為14.93m；44線以東由頂部向兩翼具變厚趨勢。厚度一般較②號礦體要小，但在42線以西兩礦層厚度相近。①號礦體賦存于+20m～-270m標高間，工程控制主礦體長2154m，最大控制斜深430m。②號礦體厚4.00～25.00m，其沿走向及傾向方向的變化與①號礦體大致相同，規模及厚度比①號略大。

1—第四系；2—泰山巖群山草峪組；3—黑云變粒巖；4—角閃片巖；5—磁鐵石英巖；6—磁鐵礦體及編號；7—鉆孔位置及編號圖3 小閆莊鐵礦區第44勘查線地質剖面圖

2.1 ①礦體特征

①號礦體位于礦床上部，鐵礦石資源量占礦床總資源儲量的39.8%。礦體由39個鉆孔控制，分布于32～56勘探線+20m～-270m標高間，呈鞍狀產于石閆背斜的核部及兩翼，產出穩定，走向290°，北翼傾角50°，南翼傾角30°。礦體控制長度2154m，控制最大斜深430m，埋深90～355m。

礦體厚2.79～17.71m，平均厚8.84m，厚度變化系數49.61%，礦體形態簡單，屬厚度穩定型礦體。礦體單工程平均品位TFe 28.27%～35.53%，mFe 12.21%～24.49%,礦體平均品位TFe 31.90%，mFe 20.28%。品位變化系數5.20%，屬有用組分均勻型礦體。

2.2 ②礦體特征

②號礦體位于①號礦體下部，兩者間距一般在10～20m，最大30m，鐵礦石資源量占礦床總資源儲量的60.2%。礦體由40個鉆孔控制，分布于32～56勘探線-30m～-340m標高間，呈鞍狀與①號礦體平行產出。礦體控制長度2592m，控制最大斜深610m，埋深124～403m。

礦體厚7.64～14.89m，平均厚11.92m，厚度變化系數43.52%，礦體形態簡單，屬厚度穩定型礦體。礦體單工程平均品位TFe 27.79%～37.51%，mFe 17.21%～23.41%；礦體平均品位TFe 32.68%，mFe 20.03%。品位變化系數5.18%，屬有用組分均勻型礦體。

3 礦石特征

3.1 礦石成分

礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦，次為磁黃鐵礦、黃銅礦，少量黃鐵礦、赤鐵礦、假象赤鐵礦、褐鐵礦，礦物生成順序明顯[15-16](表1)；脈石礦物主要有石英、普通角閃石、鐵閃石、透閃石，以及少量綠簾石、綠泥石、黑云母、石榴子石、磷灰石等。根據礦石薄片中磁鐵礦、角閃石、石英面積百分含量統計，平均值為：磁鐵礦19%、角閃石30%、石英46%。

表1 礦石礦物成分及生成順序

礦石中主要有用組分為Fe[17]，礦石最高品位為：TFe 40.42%，mFe 27.33%，平均品位：TFe 32.36%，mFe 20.13%；硅酸鐵在0.27%～17.94%間變化，平均品位為8.21%；SiO2在37.00%～63.12%間變化，平均47.08%；P品位在0.01%～0.163%，平均品位為0.1047%；S變化在0.0007%～1.995%之間，平均品位0.2467%。

3.2 礦石結構、構造

礦石結構具粒狀變晶結構、斑狀結構、交代結構。暗色礦物磁鐵礦、角閃石與淺色礦石英相間排列，表現為條紋條帶狀構造、斑雜狀構造、塊狀構造。

3.3 礦石類型

礦石自然類型為石英閃石型條帶狀磁鐵礦石；工業類型為需選弱磁性鐵礦石。

4 礦床成因

礦床賦存于泰山巖群山草峪組含鐵巖系中，礦床成因為火山-沉積變質成因，是華北克拉通典型的條紋條帶狀硅鐵建造。

5 找礦標志、預測找礦模型及找礦方向

泰山巖群是尋找沉積變質型鐵礦的首選靶區，山草峪組變質巖系是尋找該類型鐵礦的有利層位；航磁及地面磁測成果中高磁異常區是尋找磁鐵礦的間接標志；磁鐵石英巖抗風化能力強易形成正地形地段，是判斷追索鐵礦體的地貌標志。

綜上所述，結合區域以往勘查工作歸納礦區的綜合預測找礦模型[18-20](表2)。鑒于小閆莊鐵礦床①②號礦體均未封閉的特點，找礦方向重點放在背斜兩翼的延伸部位。目前礦山企業委托山東省地質礦產勘查開發局第二地質大隊進行追索控制，從5個終孔資料獲悉，見礦效果良好，有望超出預期。

表2 礦區綜合預測找礦模型

6 結論

(1)小閆莊鐵礦位于蒼嶧鐵礦帶中部，礦體賦存于新太古代泰山巖群山草峪組變質地層內，黑云變粒巖中的磁鐵石英角閃巖為該鐵礦的含礦層位，礦體呈寬緩鞍狀、似層狀平行產出，黑云變粒巖與黑云角閃片巖為礦體頂底板圍巖；石閆背斜對鐵礦體的展布起控制作用。

(2)新太古代，海底基性火山巖噴發為成礦提供了豐富的成礦物質，經海水搬運分異沉淀，鐵質得到初步富集，在區域變質中溫中壓條件下，原巖物質發生重結晶及片理化作用，鐵質進一步富集，形成以磁鐵礦、角閃石、石英等礦物成分為特征的沉積變質型鐵礦床。

(3)初步探討了礦床成因，總結了區內找礦標志，石閆背斜兩翼的延伸區段是擴大礦床資源量的有利部位。