東平-汶上鐵成礦帶西側低緩磁異常區找礦前景分析

程龍，楊勇

(1.山東省物化探勘查院，山東 濟南 250013；2.山東省地質博物館，山東 濟南 250014)

0 引言

東平-汶上鐵成礦帶是魯西地區重要的鐵礦成礦帶，區內已發現多處大、中型鐵礦床[1]，但其外圍低緩磁異常區研究程度較低。隨著勘查技術的不斷發展和找礦理論的不斷完善，低緩磁異常中的鐵礦找礦逐漸受到大家的重視[2]。近年來，山東省物化探勘查院對成礦帶西側梁山縣東丁莊一帶低緩磁異常區展開了鐵礦找礦工作，對區內3處峰值小于400nT的低緩磁異常進行鉆探驗證，其中2處揭露到磁鐵礦體，取得找礦突破(1)山東省物化探勘查院，山東省梁山縣東丁莊地區鐵礦普查(續作)報告，2016年。。

1 區域地質概況

研究區位于華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(Ⅱ)魯中隆起(Ⅲ)東平-肥城斷隆(Ⅳ)東平凸起(Ⅴ)的西南部邊緣[3-6]。區內發育地層主要為新生代第四系、古近系及新太古代泰山巖群山草峪組。其中山草峪組是區域主要賦礦層位，主要巖性為黑云變粒巖、條帶狀角閃石英巖，夾條帶狀磁鐵角閃石英巖等[7-9]，在區域上條帶狀磁鐵角閃石英巖富集成礦，形成沉積變質型鐵礦床(圖1)。

1—古近系；2—泰山巖群山草峪組；3—斷裂；4—鐵礦體；5—研究區范圍圖1 東丁莊地區區域基巖地質圖

區內第四系覆蓋較厚，斷裂構造均為物探推斷。按走向可分為NW向及近EW向2組，其中以汶泗斷裂、代廟斷裂和嘉祥斷裂等規模較大。

區內巖漿巖不發育，僅在鉆孔中見到偉晶巖、輝綠玢巖及二長斑巖等巖脈侵入于基底地層中。

2 區域地球物理特征

2.1 區域重力場特征

由區域布格重力異常平面圖可以看出(圖2)，區域重力場由南向北逐漸升高，在梁山縣城南—韓崗—沙河站鎮—汶上縣城北一線有明顯的重力梯級帶，該梯級帶是汶泗斷裂構造的反映。汶泗斷裂以北重力值高，布格重力異常強度在(0～14)×10-5m/s2之間，為泰山巖群變質基底隆升的反映。東北部的彭集和東平城東有局部重力高，以布格重力異常強度12×10-5m/s2圈定的異常呈橢圓狀，走向NW，對應于航磁異常高，是鐵礦富集體的反映。

1—正重力異常等值線及標注；2—零重力異常等值線及標注；3—負重力異常等值線及標注；4—研究區范圍圖2 區域布格重力異常等值線平面圖

汶泗斷裂以南重力值低，布格重力異常強度在(0～-24)×10-5m/s2之間，以-18×10-5m/s2圈定的異常在開河村處斷開，呈2個橢圓狀的低負異常，分別是拳鋪凹陷和汶上凹陷的反映，對應于航磁異常的平穩場，是古近系的反映，其上部為第四系所覆蓋。研究區位于由南向北逐漸升高的重力梯級帶上。

2.2 區域磁場特征

根據區域航空磁測資料顯示，南起汶上縣城北，沿NW向經彭集、水河后轉向北延伸至東阿鎮以北，有一長達50余千米的強磁異常帶，即東平-汶上磁異常帶。磁場普遍為數百納特的平穩磁場，在此背景上，呈現出以NW向為主的強度大、梯度陡的狹長異常帶，其走向與區域地層走向基本一致。前人已在該異常帶發現多處磁鐵礦床，研究區位于該異常帶的西南側。

研究區處于航磁高背景值區，與泰山巖群分布區相對應，磁場普遍為50～100nT的平穩磁場，在此基礎上，局部有高值磁異常顯示，其變化梯度相對較陡，異常值可高達500nT以上，反應了隱伏磁性體的存在(圖3)。

1—正ΔT等值線；2—零ΔT等值線；3—負ΔT等值線；4—研究區范圍圖3 區域航磁異常ΔT等值線平面圖

3 低緩磁異常特征及驗證解釋

在有利的地球物理和地質條件下，進行高精度磁法測量是尋找深部隱伏磁鐵礦床的有效方法[10-14]。為進一步了解區內磁異常特征，對區內進行了高精度磁法面積性測量工作，比例尺為1∶1萬，測網網度為100m(線距)×20m(點距)，測量總精度2.55nT，完成測量面積約57km2。

3.1 低緩磁異常特征

由研究區大比例尺磁測成果可以看出，磁場體特征表現為較平緩的低值磁場區，形態呈正負異常交替的帶狀。磁場背景值在0～100nT左右，由南部向北部逐步抬升。根據異常關聯性，全區共圈定3個磁異常，為M1,M2,M3(圖4)。

1—正ΔT等值線及標注；2—零ΔT等值線及標注；3—負ΔT等值線及標注；4—磁異常位置及編號圖4 研究區ΔT等值線平面圖

M1磁異常位于測區北部，以180nT等值線圈定的磁異常平面形態呈寬緩不規則條帶狀展布，走向NW，長約2.8km，寬約1.3km，磁異常峰值最高為400nT，磁場梯度變化南翼稍緩，北翼稍陡，NW走向的帶狀分布特征明顯。

M2磁異常位于測區中部，平面形態規則，以160nT等值線圈定的磁異常形態呈橢圓形展布，走向近NW，長約1.2km，最寬處約700m，磁異常峰值380nT。化極處理后，異常主體向北發生偏移約100m。ΔT化極上延100m，300m后，異常中心幅值降低，異常范圍逐漸縮小，但仍有較好的異常顯示。

M3磁異常位于測區西南部，平面形態呈帶狀展布，走向NW，長約4.2km，平均寬度約400m。磁異常具有多個峰值，在長軸方向上呈串珠狀分布，峰值最高為320nT，異常北側伴生明顯負異常。

3.2 磁異常解釋及驗證

為了進一步研究磁異常特征，進行了1∶2000高精度剖面測量工作，并進行了反演計算。

M1異常剖面ΔT曲形態兩翼較緩，磁場值呈現出緩升緩降，峰值為401nT，模擬磁性體地表投影寬度在270m左右，呈厚板狀，走向NW，傾向SW，傾角約50°，埋深在150～620m間。經鉆探驗證，未見磁鐵礦體，但揭露到閃長巖脈，厚度達192.9m，且具弱磁性，鐵平均品位TFe 6.51%,mFe 1.33%。因此認為異常是由弱磁性閃長巖引起。

M2異常剖面ΔT曲線兩翼均較陡，左翼稍緩于右翼，40～70點間出現明顯的峰值異常區，極值為402nT。依據模型反演計算，其下方有強磁性地質分布，傾向SW，對應位置在45～65點附近，地表投影寬度在200m左右，呈似層狀或脈狀，傾向SW，傾角約65°，埋深150～450m。經鉆探驗證，證實異常由隱伏磁鐵礦體引起，礦體傾角67°，埋深為129～539m，與反演結果基本吻合(圖5)。

1—第四系；2—泰山巖群山草峪組；3—推斷鐵礦體；4—不整合接觸面；5—鉆孔位置及編號圖5 M2異常磁測剖面反演模型圖

M3異常剖面ΔT曲線左翼緩，右翼陡，80～130點間有明顯的峰值異常區，極值293nT，異常右翼伴生極值為-60nT的負異常，異常峰值較低，但形態規則，從正到負過渡平緩、自然，具備致礦異常的特征。經反演計算，推斷磁性體地表投影寬度在300m左右，呈似層狀或脈狀產出，傾向SW，傾角約55°，埋深在150～490m。經鉆探驗證，證實異常由隱伏磁鐵礦體引起，礦體傾向SW，傾角約58°，埋深144～415m，與反演結果基本吻合。

4 礦體地質特征

4.1 礦體特征

區內共圈定9個隱伏礦體，編號為Ⅰ～Ⅸ。其中Ⅰ～Ⅳ號礦體位于M3異常(圖6)，總體走向320°，傾向SW，傾角約58°；Ⅴ～Ⅸ號礦體位于M2異常(圖7)，總體走向330°，傾向SW，傾角約67°。礦體均賦存于新太古代泰山巖群山草峪組中，蓋層為第四系，厚度112.0～213.0m。礦體呈似層狀產出，各礦體之間大致平行展布，礦體產狀與圍巖基本一致，礦區共求得鐵礦石資源總量(333)372.8萬t，礦床平均品位TFe 30.27%，mFe 25.15%。各礦體地質特征見表1。

表1 東丁莊鐵礦床礦體特征

1—第四系；2—泰山巖群山草峪組；3—鐵礦體位置及編號；4—角度不整合界線及第四系厚度；5—鉆孔位置及編號；6—礦體產狀標注圖6 東丁莊鐵礦第24勘查線剖面圖

1—第四系；2—泰山巖群山草峪組；3—鐵礦體位置及編號；4—角度不整合界線及第四系厚度；5—鉆孔位置及編號；6—礦體產狀標注圖7 東丁莊鐵礦第12勘查線剖面圖

4.2 礦石特征

礦石礦物以磁鐵礦為主，含少量黃鐵礦。脈石礦物主要有石英、碳酸鹽化角閃石、黑云母、綠泥石等，副礦物為磷灰石等。

主要有用組分為Fe，賦存狀態主要以mFe為主，其次為OFe，CFe，SiFe，SFe等。其他Ag，Cu，Pb，Zn，Cr，Co，Ni，V，Ti，Mn，Sn，Mo等元素含量低(表2)。有害組分S，P平均含量較低(表3)。

礦石結構呈半自形—他形粒狀變晶結構，受一定外力作用，定向排列較明顯。礦石構造主要為條紋—條帶狀構造。

表2 礦石伴生元素含量統計

表3 礦石有益有害組分含量統計

5 礦床成因及找礦前景分析

礦床成因與區域已知鐵礦床成因一致，是與太古代火山活動及區域變質作用有關的沉積變質型鐵礦床[15-18]。

研究區位于東平-汶上成礦帶西側，二者有著相似的地層條件(隱伏變質基底為泰山巖群山草峪組)[19-21]。其對應重力場特征一般表現為高重力值，為泰山巖群變質基底隆升的反映。區內磁場特征為總體寬緩的正值背景場，在此基礎上存在異常峰值相對較高的局部磁異常，峰值一般數百納特，反應了隱伏磁性體的存在。磁鐵礦體品位越高，其磁性越強，密度越大，因此區域內鐵礦床賦存區的地球物理場一般具“高磁高重”特征[17]。

梁山東丁莊鐵礦的找礦突破，證實部分該類磁異常為礦致異常。與東平-汶上成礦帶已知鐵礦床磁異常特征對比，區內礦致異常一般規模較小，異常值較低，但與平緩的背景場相比具突變特征，異常峰值往往從數十納特快速升高至數百納特。異常形態一般呈規則的條帶狀或串珠狀，其走向與東平-汶上成礦帶走向大體一致，均為NW向。區域航磁資料顯示，自梁山館驛鎮一帶向北延伸至東平縣蔣口村一帶，存在較多具有類似特征的磁異常及相似的成礦地層條件，因此推測區域其他地區存在礦致異常可能性較高，具有良好的找礦前景。

6 結論

(1)梁山東丁莊鐵礦位于東平-汶上成礦帶西側的低緩磁異常區，通過對區內磁異常特征研究，利用磁法測量及鉆探等手段新發現沉積變質型鐵礦床一處。

(2)區內礦致磁異常與相對平緩背景場相比具突變特征，該類異常一般呈NW走向，與東平-汶上成礦帶走向基本一致，其形態一般呈規則的長條帶狀、橢圓狀或串珠狀。

(3)區域內低緩磁異常區有大量的具有類似特征的磁異常存在，且具有相似的成礦地層條件，因此認為區內具有較高的尋找類似鐵礦床的潛力，找礦前景良好。