山東萊蕪孤山鐵礦地質(zhì)特征及成礦模式探討

張念朋

（山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 泰安 271000）

山東萊蕪接觸交代型（矽卡巖型）鐵礦是山東著名的鐵礦類型，已發(fā)現(xiàn)的礦山、金牛山、崅峪、鐵銅溝4個(gè)礦田已探明的資源量超過(guò)4.9億t[1，2]，孤山鐵礦位于金牛山礦田的西部，是典型的接觸交代型鐵礦。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于華北板塊（Ⅰ）魯西隆起區(qū)（Ⅱ）魯中隆起（Ⅲ）新甫山-萊蕪斷隆（Ⅳ）泰萊凹陷（Ⅴ）的北部邊緣，北臨泰山凸起（Ⅴ）。區(qū)域幾乎全被第四系覆蓋，僅在孤山周邊出露寒武紀(jì)長(zhǎng)清群饅頭組地層；區(qū)域構(gòu)造位于區(qū)域北部泰萊盆地與泰山凸起的接觸部位，為萊蕪弧形斷裂帶的西翼組成部分，隱伏于第四系之下；區(qū)域巖漿巖分布于區(qū)域北側(cè)和孤山附近，巖性為古元古代的二長(zhǎng)花崗巖和中生代閃長(zhǎng)巖。

2 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)幾乎全被第四系覆蓋，根據(jù)鉆孔資料繪制了礦區(qū)基巖地質(zhì)圖（見(jiàn)圖1）。

圖1 礦區(qū)基巖磁異常綜合圖

2.1 地層

礦區(qū)地層為奧陶紀(jì)馬家溝群碳酸鹽巖，分布于區(qū)內(nèi)背斜西側(cè)，地層產(chǎn)狀隨接觸帶走向而變化，南部地層走向315°，傾向SW；北部轉(zhuǎn)為走向45°，傾向NW，傾角30°～35°。巖性主要為灰色富含泥質(zhì)薄層含燧石條帯狀石灰?guī)r、灰白色致密堅(jiān)硬狀大理巖等。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于一小型背斜的轉(zhuǎn)折端處，該背斜南翼從孤山東南向東延續(xù)至大王莊，北翼在礦區(qū)中部位置呈NE45°～50°方向延伸，其形態(tài)與巖體侵位有關(guān)，背斜核部巖性為矽卡巖。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

2.3 巖漿巖

分布于區(qū)內(nèi)背斜東側(cè)，巖性為中生代燕山期侵位的閃長(zhǎng)巖體，巖石呈灰白色略帶暗綠色，全晶質(zhì)中至粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。鉆孔中可見(jiàn)輝石斑晶，近地表風(fēng)化呈疏松狀。主要礦物成份為中長(zhǎng)石、普通角閃石、普通輝石等。呈巖床狀產(chǎn)出，近接觸帶有蝕變現(xiàn)象。

2.4 磁異常

礦區(qū)磁異常（圖1）顯示，該區(qū)ΔT值在200nT～1000nT之間，按異常下限ΔT值600nT可圈出4處磁異常，編號(hào)C1～C4，磁異常分布位置與矽卡巖帶基本吻合，鐵礦體產(chǎn)于磁異常梯度帶較陡處，這正符合鐵礦在磁異常中的產(chǎn)出部位[3]。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)有10個(gè)礦體，編號(hào)Ⅰ～Ⅹ，其中Ⅰ～Ⅳ號(hào)礦體已采完，剩余礦體中Ⅴ號(hào)礦體規(guī)模最大。

Ⅴ號(hào)礦體：位于礦區(qū)中部，產(chǎn)于矽卡巖帶靠蝕變閃長(zhǎng)巖一側(cè)，控制礦體賦存標(biāo)高+185.62～+138m，向深部還有延伸。礦體空間形態(tài)總體為似層狀，局部有囊狀凸起。礦體傾向300°，傾角35°左右，走向長(zhǎng)50m～60m，深部沿NE走向和NW傾向有較大延深，傾角變緩至20°左右。礦體真厚度3.08m～6.19m，平均4.58m，厚度變化系數(shù)為30%，礦體形態(tài)簡(jiǎn)單。礦體TFe品位29.15%～61.34%，平均品位39.25%，品位變化系數(shù)為15%。

Ⅵ～Ⅹ號(hào)礦體特征見(jiàn)表1。

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

（1）礦石主要礦物成分。礦石的礦物成份以磁鐵礦為主，少量赤鐵礦、褐鐵礦，含有微量黃鐵礦。脈石礦物除方解石外，還有透輝石、黑云母及蛇紋石、綠泥石等。

（2）礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造。礦石以粒狀結(jié)構(gòu)，鑲嵌結(jié)構(gòu)為主，構(gòu)造有細(xì)脈狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、蜂窩狀構(gòu)造等。

表1 Ⅵ～Ⅹ號(hào)礦體特征一覽表

表2 孤山鐵礦礦床的成礦模式表

3.2.2 礦石化學(xué)成分

礦石中TFe最高含量為61.34%，最低含量為19.77%，Ⅴ～Ⅹ號(hào)礦體品位變化系數(shù)均＜50%，礦體礦化連續(xù)，有用組分分布均勻。

一般有害成份S、P、SiO2沿傾向、走向變化較穩(wěn)定，平均品位S：0.019%，P：0.050%，SiO2：8.29%，均不超過(guò)有害成份允許含量。其它如Cu：0.044%，Co：0.008%等化學(xué)元素含量均低于有益組分回收要求。

3.3 礦石類型

礦石的自然類型為致密塊狀磁鐵礦石，礦石的工業(yè)類型為需選鐵礦石。

4 控礦因素及礦化蝕變

4.1 控礦因素

孤山鐵礦主要控礦因素有以下三個(gè)方面：①地層因素，礦體產(chǎn)于奧陶紀(jì)馬家溝群碳酸鹽巖地層邊部，該地層高鈣、低鋁、低鎂、低硅酸鹽對(duì)鐵礦成礦最為有利，是萊蕪、濟(jì)南等地?zé)嵋航淮丸F礦成礦條件較好的圍巖[4]；②構(gòu)造因素，礦體產(chǎn)于一小型背斜構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端部位，走向及產(chǎn)狀嚴(yán)格受背斜控制；③巖漿巖因素，含有成礦物質(zhì)的中生代燕山期閃長(zhǎng)巖體侵入奧陶紀(jì)馬家溝群碳酸鹽巖內(nèi)，在接觸部位發(fā)生熱液交代作用析出鐵礦體。

4.2 礦化蝕變

區(qū)內(nèi)圍巖蝕變明顯，表現(xiàn)為馬家溝組碳酸鹽巖的普遍大理石化，碳酸鹽巖與閃長(zhǎng)巖接觸帶的矽卡巖化，及其產(chǎn)生的磁鐵礦化、金云母化、蛇紋石化、綠泥石化、黃鐵礦化等。

5 礦床成因及找礦標(biāo)志

5.1 礦床成因

礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造為一軟弱地帶，構(gòu)成成礦熱液的良好通道，為礦床的形成提供了良好的構(gòu)造條件。燕山期閃長(zhǎng)巖巖漿沿構(gòu)造侵入奧陶紀(jì)馬家溝群地層內(nèi)，在巖漿基本凝固之后，富含F(xiàn)e、Me的巖漿殘余溶液沿接觸帶或節(jié)理裂隙破裂帶上升，并在有利的圍巖條件和構(gòu)造部位，發(fā)生接觸交代作用形成磁鐵礦。故礦床類型為接觸交代型磁鐵礦床。

5.2 找礦標(biāo)志

本礦矽卡巖化最強(qiáng)烈的地段，熱液蝕變現(xiàn)象也最顯著，同時(shí)磁鐵礦化強(qiáng)度也最大。因此，圍巖蝕變構(gòu)成顯著找礦標(biāo)志。礦區(qū)內(nèi)與成礦直接有關(guān)的圍巖為馬家溝群厚層碳酸鹽巖，這種富鎂質(zhì)碳酸鹽巖在成礦過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用，為找礦的地層標(biāo)志。礦區(qū)處于小背斜轉(zhuǎn)折端，巖體頂面下凹部位往往形成礦體，是找礦的構(gòu)造標(biāo)志。本礦床屬于磁鐵礦床，礦體處產(chǎn)生600nT～1000nT正磁異常，因此磁異常是一個(gè)重要的找礦標(biāo)志。

6 成礦模式

通過(guò)對(duì)礦床特征、礦化蝕變、控礦因素、地球物理特征及礦床成因的概括總結(jié)，建立了孤山鐵礦礦床的成礦模式表（表 2）。