魯西北潘店物探異常中矽卡巖型鐵礦勘查啟示

郝興中，王潤生，王巧云，張華平，朱學強，劉偉，智云寶，王立功，張貴麗

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

0 引言

山東省鐵礦較為發育，是全國較為著名的產鐵大省，其中，以往發現的與中—基性侵入巖相關的矽卡巖型鐵礦主要賦存于濟南、淄博、萊蕪地區(郝興中，2014；郝興中和王巧云，2016；李洪奎和郝興中，2016)。2015年以來，山東省相關地勘單位研究了山東省西北部德州市齊河—禹城地區的物探異常并進行了異常查證工作，在李屯次級異常和大張次級異常中相繼發現了李屯鐵礦和大張鐵礦，且均為“厚度大、品位高”的矽卡巖型富鐵礦床(張增奇等，2016；郭延明等，2017；朱裕振等，2018；沈立軍等，2020)，其后在該區設置了齊河—禹城整裝勘查區。在勘查區找礦預測理論與方法的指導下(葉天竺等，2014，2017)，山東省地質調查院在全面分析總結該整裝勘查區內地質特征、物探異常、成礦規律和找礦方法的基礎上(陳曉曼等，2017；郝興中等，2018a，2019a，2019b，2020a，2020b；吳成平等，2020)，選擇潘店次級異常(116°21′00″～116°29′00″，36°36′00″～36°43′00″)開展了以矽卡巖型鐵礦為主攻礦床類型的找礦工作；通過綜合利用地質、物探、鉆探和測井等勘查技術手段，優選郭店村地區進行異常查證并取得重大的找礦突破。由于該整裝勘查區鐵礦勘查尚屬起步階段，本次研究即是對該區勘查工作的找礦過程和勘查經驗進行總結，以期指導今后區內的鐵礦勘查工作。

1 區域地質背景

齊河—禹城整裝勘查區位于山東省西北部，行政區劃主要屬德州市管轄，部分地段涉及聊城市；其大地構造位置屬華北板塊(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)上(郝興中等，2018b)；區域覆蓋有巨厚層新生代地層，據施工鉆孔數據，該整裝勘查區內新生界埋深約560～900 m(郝興中，2020b；圖1)，屬于典型的超深覆蓋區。區域發育的巖漿巖主要為中生代中—基性侵入巖和新太古代酸性侵入巖。區域構造活動強烈，以斷裂構造為主，褶皺構造局部發育，差異性沉降明顯，具有形成矽卡巖型鐵礦的成礦地質條件。

圖1 潘店地區地質構造簡圖(據郝興中，2020修改)

2 勘查區地質特征

2.1 地質特征

整裝勘查區地層自上而下發育有第四系、新近系、白堊系、二疊系、石炭系、奧陶系和寒武系等(郝興中等，2018b，2019b)，其中古生代奧陶系馬家溝群碳酸鹽巖地層、石炭系—二疊系月門溝群等碎屑巖地層為該區矽卡巖型鐵礦的控礦地層；區內燕山晚期的巖漿活動十分強烈，綜合研究表明該區侵入巖體可分為李屯巖體、潘店巖體、大張巖體及薛官屯巖體共4個巖體(郝興中等，2018a，2019b；圖1)，其巖性主要為閃長巖，由于后期的差異性升降運動，各處巖體發育深度和產出形態差異明顯；區內構造較為發育，以斷裂為主，呈NE向、NNW向和近SN向(郝興中等，2020b)；局部發育短軸褶皺，走向主要為NNE和NNW向。

2.2 地球物理場特征

該區航磁異常顯著，1∶50萬航磁異常形似“胚胎狀”，1∶5萬航磁異常又可以進一步將其分解為李屯、潘店、大張和薛官屯4個次級磁異常(圖2a，b；郝興中等，2018b，2020a)。各個異常特征差異較大，其中李屯次級磁異常表現為規模大、強度高、形態不規則；大張次級磁異常規模較大、強度高、呈橢圓狀；潘店次級磁異常規模小、強度較弱、呈貝殼狀；薛官屯次級磁異常規模小、強度最弱，呈“雙仁”花生狀。磁法化極異常較原磁異常向北有所偏移，異常更突出且異常梯度變陡。

圖2 研究區航空磁異常ΔT等值線平面圖(a)和磁異常ΔT化極等值線平面圖(b)

研究區1∶5萬區域航空重力場呈以潘店地區為中心，總體呈區域低重力異常背景場上的相對高重力異常特征(圖3a)。在以李屯—潘店—大張地區為中心向四周呈現重力高值區、重力異常梯度帶、低重力場波動變化區；在李屯、潘店、大張3個地區表現為局部剩余重力異常高的特征(圖3b)。通過與區內航磁異常特征對比分析，該區重磁場具有“重磁同源”(郝興中等，2018b，2019a)的特征。

圖3 研究區布格重力異常平面圖(a)和剩余重力異常平面圖(b)

2.3 礦產特征

據區內前期勘查成果(郝興中，2020；王娟等，2020；沈立軍等，2021)，在李屯和大張地區均發現有矽卡巖型鐵礦床(圖2、圖3)，鐵礦體呈似層狀、層狀、脈狀等。其中李屯鐵礦賦存標高為-1124 m以下，傾向西，傾角約65°，視厚度65.49～119.67 m，TFe平均品位55.47%、mFe平均品位49.65%；大張鐵礦賦存標高為-717 m以下，傾向南西，傾角約60°，視厚度7.66～26.02 m，TFe平均品位55.95%、mFe平均品位52.50%，上述鐵礦床預計可達中—大型規模。

3 鐵礦床特征

在對潘店異常區開展矽卡巖型鐵礦成礦規律研究的基礎上，對該異常區郭店村東側利用鉆探技術手段進行了異常查證工作，首次在該異常區深部發現了矽卡巖型鐵礦床，從而證實了潘店異常為礦致異常。

3.1 礦體特征

該區新生代地層厚度約816 m，鉆孔共揭露5層鐵礦體，礦體賦存標高-1417.94～-1515.49 m，視厚度為56.94 m(真厚度40.26 m)(圖4)。鐵礦體呈似層狀、透鏡狀等；鐵礦體賦存形式可分為接觸帶賦存式、層間充填式、斷裂充填式、裂隙貫入式共4種，分析表明該區鐵礦石品位較高，鐵礦石平均品位TFe 51.82%、mFe 47.20%(表1)。

表1 潘店異常區郭店村礦產地鐵礦石特征表

圖4 郭店村地區鐵礦勘探線剖面簡圖(據郝興中等，2020b修改)

3.2 礦石特征

該區鐵礦石巖性為灰黑色磁鐵礦石，呈灰黑色(次為暗綠色)，礦石構造主要呈致密塊狀，次為條帶狀、浸染狀、網脈狀等，礦石結構為細粒粒狀結構，主要礦物為磁鐵礦，其他礦物為黃銅礦、黃鐵礦、輝石、透閃石、陽起石、硅灰石、方解石、綠簾石、綠泥石、石榴子石等，鐵礦石具有矽卡巖化、黃鐵礦化、鈉長石化、綠簾石化、綠泥石化等蝕變現象。礦石分析結果表明，除鐵質成分外，其他成分均未達到工業標準。

3.3 圍巖蝕變

該區鐵礦蝕變特征顯著，自侵入巖體到碳酸鹽巖地層，巖礦石蝕變分帶特征明顯，閃長巖帶、蝕變閃長巖帶、矽卡巖帶、鐵礦體、大理巖化帶、灰巖帶等(圖5)；其中在大理巖化帶中碳酸鹽巖地層中重結晶現象明顯偶見黃鐵礦化現象；在鐵礦體中發育有矽卡巖化、黃鐵礦化、綠簾石化、綠泥石化等；在矽卡巖帶中發育有磁鐵礦化、綠簾石化、黃鐵礦化、綠泥石化等；蝕變閃長巖帶中鈉長石化、透輝石化、絹云母化等蝕變。

圖5 研究區主要巖礦石照片

勘查表明鐵礦床中矽卡巖化強烈地段，熱液蝕變現象較顯著，同時其附近磁鐵礦化也較明顯；在磁鐵礦化、鈉長石化、矽卡巖化等強烈地段附近鐵礦體較為發育；認真甄別以上各類蝕變作用和鐵礦體對應關系對于區內鐵礦勘查具有重要意義。

4 整裝勘查區鐵礦控礦特征

齊河—禹城整裝勘查區內李屯、潘店、大張等地區鐵礦體賦存形式多樣，可分為接觸帶賦存式、層間充填式、斷裂充填式、裂隙貫入式、捕虜體構造式共5種賦存形式(郝興中等，2018a，2019a，2020a)，鐵礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀、網脈狀、囊狀及不規則狀等；鐵礦石品位較高，礦石品位約50%，自侵入巖體到碳酸鹽巖地層，巖礦石蝕變分帶特征明顯，典型蝕變分帶為“閃長巖帶—蝕變閃長巖帶—內矽卡巖帶—鐵礦體—外矽卡巖帶—大理巖化帶(角巖帶)—灰巖帶(碎屑巖帶)”(郝興中等，2019b，2020b)。李屯、潘店、大張等地區鐵礦勘查工作中具有明顯的相似性和可對比性(表2)，為整體研究整裝勘查區礦床特征、成礦規律、勘查經驗、找礦方法提供了基礎。

表2 齊河—禹城整裝勘查區地質—地球物理特征及“三位一體”找礦預測綜合模型簡表

5 結語

深部找礦工作具有“高難度、高成本、高風險”的特點，該超深覆蓋區矽卡巖型鐵礦勘查工作成果顯著，意義重大；潘店異常內郭店村鐵礦找礦突破使李屯—潘店—大張地區鐵礦勘查工作可以在賦礦條件、礦床特征、成礦規律、找礦方法、勘查經驗等多個方面作為一個勘查系統進行研究分析。

(1)加強地質特征的綜合研究。以往礦產勘查工作在李屯、大張地區發現了矽卡巖型鐵礦，由此表明在齊河—禹城整裝勘查區內矽卡巖型鐵礦成礦地質條件優越；其中潘店地區位于李屯異常和大張異常區之間，且具有一定規模的物探異常，表明潘店地區具備了矽卡巖型鐵礦成礦可能性。由于礦床特征、成礦規律等分析研究認為該區鐵礦體賦存形式多樣，因此在鐵礦勘查過程中，可能在不同地層(或巖體等)賦礦層位發現不同的鐵礦體。在地質、物探、化探、鉆探等資料綜合研究的基礎上，進行針對性的部署和施工，使得該區鐵礦勘查取得最佳效果。

(2)注重物探信息的反演分析。物探異常信息在一定程度上反映了深部地質體信息(郝興中等，2013)，物探異常資料分析表明在該整裝勘查區深部存在著一個規模較大的中—基性巖基，在巖基頂部位于李屯、潘店、大張等地分布著幾個規模相對較小的巖體(巖脈或巖枝)。由于潘店異常相對于李屯、大張異常相對較弱，致使該異常勘查工作的相對滯后；雖然潘店地區磁異常強度和范圍較小，但不能單純地判斷為成礦地質條件相對較差，極有可能是由于深部侵入巖體埋藏深度大所致；此次勘查結果也表明該區鐵礦埋藏深度較李屯、大張地區更深。因此，要注重對相對較弱異常的綜合分析，在綜合研究的基礎上，逐步推進物探異常的有序勘查并促進該整裝勘查區的鐵礦勘查工作。

(3)加強綜合勘查手段信息提取。該整裝勘查區礦產勘查表明鐵礦石呈強磁性、高密度性、高極化性和低阻性等(郝興中等，2019b；吳成平等，2020)。鐵礦產出位置多為磁異常強度較高及其梯度較陡地段、重力異常較陡和剩余重力異常較強地段(田文法等，2010；郝興中等，2014，2018c；柳建新等，2016；范劍等，2017；羅丁等，2020；張貴麗和郝興中，2020)、電法異常顯示高阻和低阻的轉換帶(郝興中等，2019b)、井中三分量磁測異常顯著位置(陳天振等，2008，郝興中等，2020c)，上述勘查手段均從不同的側面反映勘查深部地質體的信息。該區鐵礦勘查工作表明運用“地質—磁法—重力—電法—鉆探—測井”等找礦方法效果較為顯著。

(4)密切關注鉆孔中巖芯信息。在異常查證過程中，應密切關注鉆孔揭露的巖性特征及蝕變情況，其中在鐵礦體附近的二疊系、石炭系和奧陶系地層中會在不同程度上蘊含著深部地質信息，如在二疊系、石炭系的碎屑巖地層和奧陶系碳酸鹽地層中可能會有部分巖枝(巖脈)巖脈產出，并伴隨有不同程度的角巖化、大理巖化、黃鐵礦化、磁鐵礦化、磁黃鐵礦化、碳酸鹽化現象等；在閃長巖體鈉長石化、黃鐵礦化、矽卡巖化、碳酸鹽化等蝕變現象十分顯著(趙百民等，2014；郝興中，2020)，可能發育有部分碳酸鹽巖捕虜體。總體而言，距離鐵礦體越近，圍巖蝕變現象越發育。在異常查證過程中，認真分析鉆孔巖芯特征及蝕變現象對于指導鉆孔施工具有十分重要的意義。

綜上所述，郭店村鐵礦勘查工作是在“三位一體”找礦預測理論與方法的指導下，在總結以往鐵礦勘查經驗的基礎上，對潘店異常開展綜合研究，通過利用地質、物探、鉆探、測井等勘查技術手段對該異常中郭店村地區開展鐵礦勘查并取得了找礦突破。