齊河禹城礦集區矽卡巖型富鐵礦成礦規律分析

韓智昕，王宜元

矽卡巖型鐵礦是我國十分重要的富礦類型之一，在鐵礦資源開發利用方面占據相當重要的地位。魯西地區有著十分豐富的矽卡巖型鐵礦，也是我國東部富鐵礦重要基地，過去地質研究工作當中發現，山東萊蕪、淄博、濟南等地有這種類型鐵礦發育。近年來，隨著魯西北齊河-禹城礦集區找礦工作的不斷深入，取得了巨大找礦突破。齊河-禹城礦集區具有十分顯著的航磁異常特點，可劃分為四個次級磁異常區，分別為潘店、李屯、薛官屯、大張磁異常區，且區內還有著非常明顯的重力異常，重磁同源特征較為明顯，區內發現的矽卡巖型鐵礦床品位高、厚度大、分布集中，開采利用價值極高。本文中基于前期找礦勘查基礎，結合區內地質背景對齊河-禹城礦集區矽卡巖型富鐵礦成礦規律予以系統探究，只在對區內找礦工作提供相應的指導作用。

1 區域成礦地質背景

研究區分布在魯西隆起區西北緣，華北板塊（Ⅰ）魯西隆起區（Ⅱ）魯中隆起（Ⅲ）泰山濟南斷隆（Ⅳ）齊河潛凸起（Ⅴ）的西北部是研究區大地構造位置所在（圖1）。

圖1 區域地質構造圖

新生代對研究區大部分覆蓋，中南部方向上泰山突起單元內是基巖裸露區，形成蓋層和基底二元結構，陸表海碳酸鹽沉積建造一套早古生代地層是區內的主要地層特點。地殼在古生代中期階段呈現整體抬升，缺失奧陶世早石炭世；地殼在晚古生代由于震蕩因素影響，促進含煤碎屑巖的陸相海陸交互相建造形成，該階段之后地殼不斷的進行上升，主要缺失三疊系沉積缺失。燕山運動在該區當中非常的突出，斷線以及斷隆是該區的主要構造特征。齊廣斷裂南側區域上不發育白堊紀與侏羅紀地層，在地層區劃方面，地層為華北地層區魯西地層分區，主要包括寒武系地層于奧陶系地層，同時還發育第四系，新近系和石炭二疊系地層，該區有著復雜的斷裂構造，褶曲構造較為次之，根據斷裂構造展布情況進行分析，總體上表現為三組分別為NE-NNE 向以及NW-NNW 向與近EW 向，最為發育的為前兩者，在規模上非常大，斷裂，彼此之間相互切割，對區內的突起形成明顯的控制作用，并控制著該區的凹陷，新太古代侵入巖較為發育。

2 礦區地質特征

相較于魯西地區，該區矽卡巖型鐵礦在地質控礦要素方面較為類似，碳碳酸鹽地層比較發育并發育構造以及巖漿巖，主要的遞質控放要素如下。

2.1 控礦地層

馬家溝群（奧陶系）碳酸鹽巖地層呈現非常廣泛的分布特點，該區當中的矽卡巖型鐵礦是重要的控礦圍巖，灰巖（大理巖化）以及灰巖是其主要的巖性特征，潘店和李屯地區，也有鐵礦體呈現層狀分布于石炭系二疊系碎屑巖當中。

2.2 控礦巖漿巖

巖漿活動尤其以燕山晚期階段更為突出侵入巖主要表現為中基性的特點，在潘店西北部區域上以及李屯東部區域上分布，另外在薛官屯東北側還有大張東北側區域上也較為發育，閃長巖在鐵礦區的發育部位，鈉質蝕變非常強烈，并具有相對較淺的顏色，具有微弱的磁性特征。和鐵礦距離較遠的區段，呈現較弱的閃長巖蝕變特征，較高磁化率的暗色礦物較為富集。結合有關成礦理論進行分析探討，該區的矽卡巖型鐵礦是由中基性侵入巖地質體所形成。

2.3 控礦構造

斷裂構造在區域上十分發育，而且較為復雜，主要表現為斷塊構造特征，這和該區構造和不斷上侵的巖體因素作用有著非常緊密的關聯性，主要的斷裂構造包括三組分別為：近SN 向以及NNW 向和NE 向，比較發育褶皺構造，巖體在構造交匯位置上非常發育，巖體接觸碳酸鹽巖地層的接觸帶有利于鐵礦成礦。

2.4 區域重磁場特征

2.4.1 重力異常特征

沉降凹陷在區內比較突出，結合該區布格重力等值平面圖（圖2）開展相應的探索工作表現為低重力的特點，而且面積非常的大，高中里主要為齊河淺凸以與泰山凸起，呈現較為簡單的重力異常特征，整體上重力值從南通至西北呈現不斷降低的特點，同時表現為高低相間排列的特點，顯示出該區分布有燕山期的侵入巖。相間分布凹陷和隆起的奧陶紀地層，由東南方向到北西方向表現為不斷變后的特征。

圖2 區域磁異常平面圖

巨型凹陷淺凸區以及分布中基性巖體區域，表現為重力異常高值區，重力異常低值區主要和沉積蓋層以及第四系分布密切相關。第四系在巨型凹陷區當中具有非常大的覆蓋度，呈現重力低值區，交代型鐵礦床在中基性巖體的周邊接觸灰巖的區域上分布。重力高值區和低值區梯度帶周圍是重力異常圖分布所在。如分布濟南輝長閃長巖體區域上表現為高值重力異常，而高值重力異常區域的邊部是分布鐵礦床部位。所以廣布碳酸鹽巖的高值重力異常區，提示存在隱伏的中基性巖體，梯度帶周圍，有接觸交代型鐵礦床賦存，結合和濟南鐵礦區等已知區進行對比。認為碳酸鹽巖以及中基性侵入巖、接觸交代型鐵礦床是引發區內重力異常的重要原因。

2.4.2 航磁異常特征

通過1：20 萬航磁△r 等值線平面圖開展探索研究，異常主要為三個，并呈現分布特征，在展布方向上表現為北東向，屬于橢圓形以及圓形規則，最長的在35km 以上，寬度最大的在8km以上。李屯異常主要分布于最北側，向南為潘店異常以及大張異常，從南向北峰值主要表現為360nT、160nT、200nT。異常主要表現為寬緩特點，提示出磁性體具有較大埋深。李屯和大張異常磁異常呈現較為緩和的變化特點，梯級帶密集分布于兩側。因很多鐵礦石表現為強磁性以及磁性特征，所以磁異常和鐵礦分布有著十分緊密的關聯性，特別是反映出中大比例尺的磁異常，因中基性巖體磁異常于接觸交代型鐵礦分布區當中表現為強烈特點，如濟南鐵礦區。而灰巖與其接觸部位表現為較弱的磁性，根據航磁異常分析，重磁異常在區內變化趨勢表現為正相關的特點，而凸起區重力高，航磁也表現為較高的磁力異常，主要是由于巖體侵入和基底上隆所導致，而重力較低的凹陷區，航磁主要表現為低磁力異常。

3 研究區重磁特征

研究區之前實施過大量的地質勘查工作，了解到石炭紀、二疊紀地層當中廣泛分布巖床形式侵位的巖漿巖，與區內地質背景和航磁異常充分結合，認為中基性巖體較大規模的分布于下部，成礦前景具有接觸交代型鐵礦特征。針對研究區中北部區域上的李屯的異常以及潘店異常實施1：1 萬地面高精度磁異常研究工作，發現潘店地磁異常在分布特點上主要呈現帶狀，走向方面主要呈現北西向展布，通過20nT 等值線進行圈定，在異常的南北側區域上長度約為5km，東西方向上達到7km 的寬度，異常中心為180nT 的最大值，具有規則圓滑的曲線異常形態，表現為寬緩特征。李屯異常主要屬于等軸異常，表現為北北東向進行分布。運用20nT 等值線圈定，長度方面在14km，寬度在11km 以上，270nT 是異常中心的最大值。等值線有著規則的形態，而且圓滑又平緩。北側區段的異常表現為狹長分布特征，中部表現為明顯的膨大特點，南部區域上呈現平滑的特征，在形狀上表現為葫蘆形，異常有多個鼓凸狀存在，異常東部區域100nT ～260nT 等值線突出向東南方向，北西部的40nT 等值線具有向外突出的明顯特征，北側的100nT ～260nT 等值線同樣有鼓凸現象存在，北東側區域上100nT ～200nT 等值線表現為舌狀伸出。梯度變化方面東側翼部，相較于西側翼部更加緩和。經過化極處理，表現出更為突出的異常形態。異常中心向北進行移動，有三個局部地磁異常在李屯地磁異常中圈定出。P1 線在重力剖面上主要呈現，高重力、單峰、峰值0.5×10-5m/s2，升高異常幅值-17×10-5m/s2，提示寒武系、奧陶系灰巖等高密度巖石，構成一個段塊凸起，地質上被稱之為潘店凸起。高重力曲線與高磁力曲線表現為對應較好的曲線，提示同源性的重磁異常，提示這一斷塊凸起是由寒武系、奧陶系灰巖、閃長巖以及輝石閃長巖等共同組成。重力曲線有約寬12km 的拐點，相較于磁法拐點寬約4km，提示斷塊凸起中部是侵入巖體分布所在，寒武系奧陶系灰巖分布于兩側，證實侵位的中基性巖漿和墊托是潘店凸起的重要構成，具有灰巖和中基性巖外殼接觸，促進矽卡巖帶形成，和可能有鐵礦形成于局部的可能性。左支曲達到-15×10-5m/s2最低值，提示上古生界寒煤系地層和古近系泥沙巖分布于茬平凹陷。右支曲為-11×10-5m/s2最低值，提示上古生界寒煤系地層分布在茬平凹陷中。

磁異常曲線雙峰，峰值為250nT、150nT，一般磁異常值為100-200nT，曲線拐點寬8．14km，反映較強磁性體在剖面線上的寬度約為8km。化極后，磁異常升高，峰值為350nT，西移750m，反映較強磁性體主體位于剖面的南西側。化極磁異常值由左到右逐漸變低，反映了該磁性體由西北向東南埋藏深度漸深。磁異常求取垂向一、二階導數，磁場強度的垂向變化率表現為三峰， 垂向導數異常值漸低，半極值寬度漸窄，反映強磁性體的分布區段，該強磁性體推斷為鐵礦體賦存于輝石閃長巖、閃長巖體。

4 礦體特征

大張鐵礦以及潘店鐵礦還有李屯鐵礦均在礦集區內被發現，在勘查程度方面，大張鐵礦相對較高，剩下的鐵礦床。在勘查程度方面相對較低，磁鐵礦石主要表現為致密細粒的灰黑色塊狀。磁鐵礦是其中重要的金屬礦物，黃鐵礦相對較少，同時磁黃鐵礦也較少，另外還有閃鋅礦、黃銅礦。透輝石以及石榴石，還有方解石黑云母等是主要的非金屬礦物。

巖體相地層方向具有明顯的蝕變分帶特點，下面對鐵礦體特征進行分析探討。

4.1 大張鐵礦

閃長巖和馬家溝群灰巖相互接觸帶中賦存I 號礦體，表現為四層狀的特點，向SE 方向傾斜，角度為60°；礦體達到30m的最大厚度，最小厚度在6.9m。在閃長巖體當中賦存Ⅱ號礦體，該礦體達到16m 的厚度范圍。

4.2 李屯鐵礦

該鐵礦主要在李屯次級磁異常北西部區域上發育，礦體主要在-1234.49m ～-1370.22m 標高賦存，礦體向西側方向傾斜，處于70°的傾角范圍，礦體共有四層被揭露出來，達到73.84m 的厚度，二疊系碎屑巖地層當中是礦體主要分布部位，同時在奧陶系地層當中也有分布，并且在閃長巖于奧陶系地層接觸帶中分布。

4.3 潘店鐵礦

該鐵礦主要分布在潘店次級磁異常西部區域上，礦體主要在-1528.95m ～-1626.58m 標高上發育，礦體總體表現為西部傾斜特點，約為50 度的傾角范圍，礦體共有五層被揭露出，達到41.37m 的厚度范圍，最大單層厚度在12.00m 的厚度范圍，最小的單層厚度在1.22m 的厚度范圍，二疊系碎屑巖地層是礦體主要產出部位，而且還在奧陶系地層當中產出，并在閃長巖于奧陶系地層接觸帶中產出。

5 成礦規律

通過系統研究發現，西卡巖型鐵礦在魯西地區，無論是地層、還是構造、侵入巖都有著十分緊密的關聯性。

5.1 時空分布特征

通過針對該區鐵礦進行詳細的研究，不難發現，在大張、潘店，還有李屯地區鐵礦體呈現多樣的形態進行賦存，如有的賦存在接觸帶上，有的賦存在灰巖和巖體接觸帶上，斷裂構造破碎帶當中賦存斷裂充填式的礦體。另外還有沉積地層當中順層產出的層狀礦體，屬于層間充填式。巖層裂隙當中灌入礦液的裂隙灌入式。再者，捕虜體構造式，在巖體內部（碳酸鹽地層）產出捕擄體促進鐵礦體的形成，這些都是區內鐵礦體的各種賦存形式，該區主要的鐵礦賦存形式主要為接觸帶賦存式。

閃長巖體作為區內的成礦地質體，其中進行鋯石測年（LAICP-MS）獲得的數據不能發現李屯巖體在鋯石測年方面，其年齡屬于（130.0±2.3）Ma，而大張巖體在鋯石測年方面，其年齡主要屬于（131.6±1.7）Ma，因這種鐵礦不同成礦時代，和成礦地質體不同的侵位時間有著緊密的關聯性，所以矽卡巖型鐵礦在礦集區主要在早白堊世形成。和萊蕪、金嶺、濟南等地區的矽卡巖型鐵礦有著較為類似的成礦時代。

5.2 礦體賦存規律

通過研究該區矽卡巖型鐵礦了解到，閃長巖體是重要的成礦物質來源，不斷上侵的巖漿，由于不斷析出富礦熱液流體，在熱液交代因素影響下，再加上滲濾以及充填因素影響，鐵礦體逐步形成于巖體以及地層，和二者相互接觸部位。通過系統研究發現，該區鐵礦在產出方面，主要表現為接觸勝率，交代作用以及接觸擴散交代作用，還有充填富礦熱液所形成。

5.3 地球物理異常與鐵礦床的關系

新生界對研究區形成巨厚覆蓋，通過研究該區鐵礦床地球物理特征發現，區內的鐵礦床和電異常、重力異常、磁性異常有著非常緊密的關聯性，尤其是動力異常和磁性異常，彼此具有很好的對應性，“重磁同高”異常部位是礦床主要產出位置。極化磁異常以及磁異常明顯較高的部位，以及重力異常和異常梯度帶，是該區礦床重要的賦存位置。

6 結語

（1）通過對研究區重磁異常時分析研究，該區表現為重磁同源的特點，這些異常主要為潘店、李屯、薛官屯、大張等次級磁異常。通過開展鉆探研究，這些異常區是矽卡巖型鐵礦所形成。

（2）閃長巖體為燕山晚期階段成礦地質體，也是區內矽卡巖型鐵礦重要的成礦時代，在成礦作用方面，主要包括接觸滲濾交代和接觸擴散交代以及富礦熱液充填等作用。鐵礦有著非常多樣化的賦存特點，主要在石炭二疊系地層以及奧陶系地層和巖體于奧陶系地層接觸帶中產出。

（3）區內的磁異常突出位置與重力異常、化極磁異常和電法高低阻位置上是礦體主要產出部位，通過綜合系統研究該區的各種地球物理異常特征，對區內鐵礦找礦工作意義重大。