山東省金鄉(xiāng)縣羊山礦區(qū)地質(zhì)調(diào)查、礦床成因及地球物理特征分析

張 倩

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院（山東省地勘局第二地質(zhì)大隊(duì)），山東 濟(jì)寧 272100）

在礦石應(yīng)用越來越廣泛的背景下，礦山資源的開發(fā)越來越受到重視。然而，作為自然形成的資源，礦區(qū)的形成地區(qū)是不均衡的，分布范圍也無法推測(cè)，并且礦區(qū)特點(diǎn)大部分是貧礦較多，富礦較少，使得礦石需求量無法得到滿足。為了解決礦石資源的缺乏，提出了通過礦區(qū)地質(zhì)研究為依據(jù)，進(jìn)行找礦工作。山東省金鄉(xiāng)縣羊山礦區(qū)位于金鄉(xiāng)縣城西北大概14km的位置，該礦區(qū)歸金鄉(xiāng)縣羊山鎮(zhèn)所管轄，區(qū)域內(nèi)交通情況良好[1]。為了幫助對(duì)礦體特征的了解加深，本次研究全面搜集了該區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)等資料，同時(shí)進(jìn)行了地球物理特征分析。此前，由于礦區(qū)航磁異常有一些特點(diǎn)，分別是規(guī)模大、變化大。但是在具體探測(cè)后，礦體并未被發(fā)現(xiàn)。本文以羊山礦區(qū)的地質(zhì)調(diào)查情況為基礎(chǔ)，分析區(qū)域內(nèi)礦床成因，并對(duì)地球物理特征進(jìn)行詳細(xì)分析，從而為下一步的礦床尋找提供了依據(jù)。

1 羊山礦區(qū)地質(zhì)情況分析

羊山礦區(qū)所處位置在華北板塊的魯西南潛隆起區(qū)，礦區(qū)東北部是嘉祥凸起，并以嘉祥斷裂作為界限，與濟(jì)寧凹陷相接。巨野斷裂作為西部與巨野凹陷的界限，北部在汶泗凹陷附近，南部和鳧山斷裂相鄰。該區(qū)域內(nèi)以新太古代泰山巖群、奧陶紀(jì)馬家溝群、寒武-奧陶紀(jì)九龍群、以及其他第四系地層等組成地層[2]。

羊山礦區(qū)地層屬于華北地層大區(qū)。該區(qū)域內(nèi)并沒有巖漿巖出露，少量的花崗巖在個(gè)別鉆孔中顯現(xiàn)出來。羊山礦區(qū)內(nèi)的構(gòu)造并不復(fù)雜，整體上來說，主要是以北東走向的緩傾斜單斜構(gòu)造。北西西向、北東向分別是兩組正斷層的斷裂構(gòu)造走向。

2 羊山礦區(qū)礦床成因

魯西地區(qū)在新太古代就對(duì)一些物質(zhì)進(jìn)行了沉積，例如：砂質(zhì)、鈣泥質(zhì)、泥砂質(zhì)等，在經(jīng)過火山噴發(fā)后有硅鐵質(zhì)開始形成。之后，經(jīng)過數(shù)年海水的作用，對(duì)硅鐵質(zhì)進(jìn)行搬運(yùn)、沉淀工作，使得鐵質(zhì)獲得了初步的聚集。鐵質(zhì)的更加聚集，需要通過巖石內(nèi)某些物質(zhì)重新組合，這種情況發(fā)生的條件，在于變質(zhì)作用的產(chǎn)生[3]。從而達(dá)到了角閃石、石英等礦物的形成。黑云變粒巖，角閃磁鐵石英巖等巖石的形成就是這些礦物組合，最終變化成鐵礦層位。在羊山礦區(qū)中，金屬礦物主要是磁鐵礦，以及數(shù)量稀少的黃鐵礦、黃銅礦；石榴子石、角閃石等以非金屬礦物的形式存在。如表1所示。

表1 礦物成分表

在礦體形成的過程中，因?yàn)樽冑|(zhì)作用并沒有導(dǎo)致物質(zhì)遷移，所以，一些原始沉積的礦物成分與圍巖依舊存在，這就是條帶狀構(gòu)造形成的原因。存在于礦石中的磁鐵礦，除了條帶分布外，還會(huì)在角閃石、石英縫隙間穿插出現(xiàn)，羊山礦區(qū)內(nèi)礦床鐵質(zhì)遷移以小規(guī)模出現(xiàn)。

并且，在一些位置，由于動(dòng)力變質(zhì)作用的出現(xiàn)，導(dǎo)致了鐵質(zhì)交代構(gòu)成塊狀。包含礦體的巖石所經(jīng)歷的變質(zhì)作用，主要分為三部分，第一部分是中壓、中溫變質(zhì)作用，低角閃巖相是這一階段的變質(zhì)結(jié)果；第二部分是中壓、中低溫變質(zhì)作用，從低角閃巖相進(jìn)化為高綠片巖相；最后一次變質(zhì)表現(xiàn)比較難以發(fā)現(xiàn)屬于退變質(zhì)，使高綠片巖相最終表現(xiàn)為低綠片巖相。整體來說，羊山礦區(qū)礦床形成屬于沉積變質(zhì)型鐵礦床，礦床構(gòu)成基礎(chǔ)是變質(zhì)硅鐵，最終將形成的礦床儲(chǔ)存于泰山巖群之中。

3 羊山礦區(qū)地球物理特征分析

所謂的地球物理特征包含很多方面，例如：磁場(chǎng)特征、密度特征、重力場(chǎng)特征等。地球物理特征的不同表現(xiàn)，幫助研究人員對(duì)磁場(chǎng)的數(shù)據(jù)變化進(jìn)行研究，從而對(duì)礦產(chǎn)的種類以及位置發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生非常大的影響作用。在羊山礦區(qū)的地球物理特征分析中，從礦石物性特征、航磁異常特征、地面高精度磁異常特征三方面來觀察。

3.1 礦石物性特征

在羊山礦區(qū)的地球物理特征分析過程中，礦石物性特征分析是主要內(nèi)容之一。以羊山礦區(qū)內(nèi)相關(guān)礦石作為樣本，分析其磁性參數(shù)，可得到以下結(jié)果：第一種巖漿巖類屬于強(qiáng)磁性巖石，這類巖石中輝綠巖類會(huì)呈現(xiàn)出的強(qiáng)磁場(chǎng)特征更為明顯，而閃長巖類磁場(chǎng)特征強(qiáng)度表現(xiàn)為中等，本區(qū)域內(nèi)的花崗巖磁性屬于偏弱的種類，其平均磁化值為506×10-5(SI)，較大的剩磁會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)波動(dòng)升高的現(xiàn)象。因此，根據(jù)磁場(chǎng)特征的正異常反應(yīng)結(jié)果，羊山礦區(qū)內(nèi)新太古代沉積變質(zhì)巖地層中出現(xiàn)入侵的巖漿巖。第二種是沉積巖類無磁性巖石，例如：砂頁巖，這種巖石由于平緩的磁場(chǎng)成為該礦區(qū)正常場(chǎng)。第三種是變質(zhì)巖類巖石，它的特點(diǎn)表現(xiàn)為磁性變化范圍大，區(qū)域內(nèi)遇到這種巖石，直接反映為磁場(chǎng)雜亂。第四種是磁鐵礦石，也是羊山礦區(qū)的主要金屬礦物。該礦石磁性極強(qiáng)，會(huì)在探查中呈現(xiàn)明顯的強(qiáng)磁異常情況，這種情況產(chǎn)生原因是由于其2萬-7萬10-5(SI)的磁化率平均值。因此，只要礦體規(guī)模不是太小，并且埋藏不深，大部分情況會(huì)出現(xiàn)超過1000nT的異常強(qiáng)度。當(dāng)埋藏深度超過300m后，異常強(qiáng)度保持在500nT以上。羊山礦區(qū)的埋藏大約在250m～700m，因此，其呈現(xiàn)的磁異常強(qiáng)度為600左右浮動(dòng)。

3.2 航磁異常特征

地球物理特征分析中還有一項(xiàng)內(nèi)容比較重要，叫做航磁異常特征。在羊山礦區(qū)周圍的航空磁異常情況，會(huì)呈現(xiàn)出總體為橢圓形的異常表現(xiàn)。

這個(gè)橢圓表現(xiàn)為南北走向，越向北越窄，越向南表現(xiàn)越寬闊。并且橢圓規(guī)模較大，伴隨著內(nèi)部異常波動(dòng)較大，表現(xiàn)出明顯的礦體存在信息，可以根據(jù)結(jié)果判斷，該地區(qū)深部存在鐵礦帶，鐵礦面積大概在150km2。

3.3 地面高精度磁異常特征

最后是對(duì)地面高精度磁測(cè)特征的分析，這種精確的分析方式，可是幫助全面了解和掌握，羊山礦區(qū)磁場(chǎng)的分布特征和分布規(guī)律。

本次磁測(cè)工作以1:2.5萬和1:1萬來進(jìn)行。根據(jù)調(diào)查可知，陽山礦區(qū)磁場(chǎng)變化并不復(fù)雜，西南部地區(qū)是正磁異常集中的主要地點(diǎn)，東部是負(fù)磁異常集中的主要地區(qū)。這兩種磁場(chǎng)的分布地帶是從磁場(chǎng)變化特征分析出來的。正磁場(chǎng)區(qū)域負(fù)異常極少，磁場(chǎng)變化比較穩(wěn)定，表現(xiàn)出來的磁異常強(qiáng)度保持在0nT～200nT。羊山鎮(zhèn)的東北地區(qū)，出現(xiàn)了局部高磁異常，其磁異常強(qiáng)度超過400nT。而位于東南部的負(fù)磁場(chǎng)區(qū)域磁異常強(qiáng)度絕大部分保持在-50nT～150 nT之間。經(jīng)過1:25000磁法測(cè)量之后，對(duì)兩個(gè)磁異常區(qū)范圍作出簡單劃分。然后使用1:10000磁法，明確圈定南部異常區(qū)。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)正磁異常處位于羊山鎮(zhèn)，干擾的磁性就不斷減少，可以推測(cè)出該地區(qū)擁有磁性地質(zhì)體。在對(duì)區(qū)域磁場(chǎng)的分布進(jìn)行分析過后，將羊山礦區(qū)以及附近的地質(zhì)情況、磁性參數(shù)資料、鉆孔資料進(jìn)行整理綜合，從而總結(jié)出羊山礦區(qū)的磁性體反應(yīng)異常特征，具體包含以下幾方面。一方面是礦區(qū)內(nèi)所呈現(xiàn)的條帶狀異常有規(guī)律的，條帶狀走向和老地層走向是相同的；另一方面，明確該區(qū)域磁異常強(qiáng)度保持為中等，強(qiáng)度范圍在200nT～640nT；最后就是表現(xiàn)出多層磁性體的特征，這種特征依據(jù)異常的多峰值現(xiàn)象可以總結(jié)出來，代表了在同一走向之下，存在著多條磁性體。

4 結(jié)語

本文以山東省金鄉(xiāng)縣羊山礦區(qū)為研究核心，分析了該區(qū)域地質(zhì)情況、礦床成因以及地球物理特征。通過對(duì)以上內(nèi)容與資料的調(diào)查研究，了解該礦區(qū)的礦體特征以及相關(guān)數(shù)據(jù)，為以后其他礦區(qū)的尋找提供支持。加強(qiáng)資源的開發(fā)，緩解資源緊缺問題。