山東張寶莊礦區鐵礦床地質特征與成礦機理研究

劉志兵　馬媛媛　毛艷麗

摘要：山東張寶莊礦區位于汶上-東平鐵成礦帶南東端，該成礦帶呈北西315°左右展布，帶內不同規模的高磁異常眾多，中、小型鐵礦分布范圍廣。礦床賦存于泰山巖群山草峪組上部含鐵巖系中，賦礦層位具有專屬性。礦床經過后期巖漿活動和不同程度的動力變質作用的改造，各種圍巖蝕變較強烈，圍巖在走向、傾向上礦物成分及化學成分均有變化，表現為一種巖性尖滅而代之另一種巖性，與原始沉積相變及礦化強弱有關。

關鍵詞：張寶莊礦區；鐵礦床；地質特征；成礦機理

1.礦區地質特征

1.1礦區地層

山東張寶莊礦區內地層屬晉冀魯豫地層區、魯西地層分區的濟南-滕州地層小區，自下而上主要為新太古代泰山巖群、古近紀官莊群、新近紀黃驊群以及廣泛分布的第四系松散堆積物。礦區第四系廣泛分布，下伏地層主要為新太古代泰山巖群雁翎關組、山草峪組和古近紀官莊群朱家溝組。

（1）新太古代泰山巖群。礦區內發育泰山巖群雁翎關組及山草峪組，前者分布于礦區東側，后者分布于礦區西側。雁翎關組（Ar3y）未見出露，根據區域資料分析，主要巖性為細粒斜長角閃巖、綠泥透閃片巖、角閃變粒巖，另外有滑石化蛇紋透閃片巖（科馬提巖），強電氣石化透閃陽起片巖。可分為兩部分：下部為角閃變粒巖、黑云變粒巖，屬于火山沉積作用產物；上部為斜長角閃巖、綠泥透閃片巖，原巖為基性一超基性火山熔巖。山草峪組（Ar3s）巖性以變粒巖為主，次為黑云斜長片麻巖、片巖、斜長角閃巖夾條帶、條紋狀磁鐵石英巖，普遍遭受區域變質作用和不同程度的混合巖化作用，片理發育，其走向北西320°～340°，傾向南西，傾角50°～75°，為礦區磁鐵礦的賦礦層位。

（2）古近紀官莊群。礦區官莊群隱伏分布，鉆探資料顯示其最大厚度162m，向西側具變厚趨勢，僅發育朱家溝組（E2z）。呈北西向展布，角度不整合于泰山巖群山草峪組之上，巖性主要為褐紅、棕紅、灰綠等雜色復成分礫巖，夾有少量砂巖、泥巖。

1.2礦區構造

礦區內褶皺構造、斷裂構造發育較復雜，其形態控制著含礦巖層與鐵礦體的空間展布。

（1）褶皺構造。褶皺處于區域上復向斜的背景下，也顯示小規模的向形、背形特征，Ⅱ號礦體磁異常和控制的礦體延伸均表明礦體發生彎曲，由北向南走向呈342°→325°→344°→354°→315°變化。Ⅱ號礦體深部發育背形構造，導致背形核部礦體夾石變厚。另外巖石中普遍發育規模不等的揉皺，顯示塑性變形特征，該構造是在北東向的擠壓機制下形成的。

（2）斷裂構造。礦區內主要發育黃莊-前水河斷裂及郭倉斷裂束的一部分。礦體呈規模不等的層狀、似層狀、透鏡狀產出，整體巖石較完整，南側礦體破碎，北側礦體被斷裂所限，說明斷裂對礦體的產出、分布影響明顯。

黃莊一前水河斷裂附近鉆探，證實巖石完整，南盤礦體連續且厚度大，而北盤礦體很薄，可認為該斷裂對圍巖破壞較小，而對礦體具有明顯的限礦作用。斷裂規模較大，貫穿整個礦區，寬度約8m～10m，走向280°～285°之間，北東傾，產狀較陡。該斷裂形成較早，被北西向斷裂截切、錯斷，發育有北北西向的次級斷裂。斷裂南西盤磁異常峰值較北東盤高，且形態較北東盤規整，鄰區鉆孔揭示南西盤無蓋層分布，而北東盤則發育寒武系，故推斷該斷裂為北東傾向的張性正斷層。該斷裂影響新太古代泰山巖群及古近紀官莊群分布，對區內南部礦體影響尤為明顯，斷裂走向與褶皺軸向一致，北西向穿過礦區西南部，走向為330°～340°，傾向南西，傾角70°～80°，以張性右行正斷層為主。該類斷層形成較晚，截切、錯動黃莊-前水河斷裂，導致該斷裂在區內呈北西西向展布，而在北側鄰區則呈北西走向。

2.礦床地質

2.1礦體特征

張寶莊礦區位于汶上-東平鐵礦帶東南部，其走向大致呈340°～345°，局部彎曲變形。礦床由25個鐵礦體組成，自下而上編號為Ⅰ1、2、Ⅱ、Ⅲ1、2、Ⅳ1～5、Ⅴ1、2、Ⅵ1～3、Ⅶ1、2、Ⅷ1～3、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ號礦體，其中以Ⅱ號礦體規模最大，為礦區的主礦體，其鐵礦石資源量占總資源量的89.65%；其次是Ⅲ1、Ⅷ3號等礦體，分別占總資源量的4.39%、3.26%；其它礦體規模很小，共有22個小礦體，合計占總資源量的2.71%。礦體多呈層狀、似層狀、透鏡狀產于泰山巖群山草峪組含鐵建造巖系中，各礦體大致近平行分布，產狀與圍巖一致，沿走向、傾向礦體均呈舒緩波狀，且具分支、復合現象。

主要礦體Ⅱ號礦體特征：呈似層狀、層狀分布于黃莊-前水河斷裂與0線之間，賦礦標高15m～-921m，由46個見礦工程（包括2個水文孔）控制。礦體走向延伸1866m，沿傾向延伸達1302m，礦體走向大致342。左右，4線以南構造影響明顯，礦體彎曲變形，向南東尖滅，傾向南西，傾角介于45°～62°，局部40°左右，向深部延伸礦體趨緩，傾角最小為27°，礦體沿走向、傾向具分支復合現象，最多形成了9條分支。礦體向下有繼續延深趨勢，向南側尖滅，向北被黃莊-前水河斷裂錯斷，北盤礦體位于鄰區。鉆探中未見發育規模較大的斷裂、巖脈，但發育較多節理及規模較小的巖脈，礦體局部發育揉皺構造，上述構造對礦體影響較小。礦體特征與其地表磁異常強度、分布相吻合。礦體單樣mFe最高品位34.90%，最低品位0.11%（剔不掉樣品），平均品位21.01%，品位變化系數24.54%；TFe最高品位38.39%，最低品位1.93%（剔不掉樣品），平均品位30.01%，品位變化系數16.95%。礦體最大厚度40.08m，最小厚度0.65m（礦體尖滅點），平均真厚度22.83m，厚度變化系數42.44%。屬有用組分分布均勻、厚度穩定、形態簡單、構造較簡單的大型礦體。

2.2礦石質量

鐵礦石主要由磁鐵礦、石英、普通角閃石及鐵閃石等礦物組成，彼此相間排列，形成明顯的條紋、條帶狀構造，條紋寬度一般1mm～4mm，有時大于5mm。根據磁鐵礦條紋的形狀及分布特征又可分為平行條紋構造、不平行條紋狀構造及皺紋狀構造。礦石礦物成分：金屬礦物主要為磁鐵礦，次為黃鐵礦、磁黃鐵礦及少量黃銅礦等，上部氧化帶常見褐鐵礦、赤鐵礦。礦石常具纖狀粒狀變晶結構和粒狀變晶結構，組成礦物顆粒細小。其中磁鐵礦多聚集成條紋條帶狀集合體與脈石礦物相間分布，形成條紋條帶狀構造。磁鐵礦：含量35%～45%，反光下呈灰白色微帶棕色，他形-半自形晶粒狀，與脈石礦物鑲嵌分布，多形成條紋條帶狀集合體，粒度一般為0.03mm～0.30mm，在上部氧化帶局部被赤鐵礦交代呈殘留體狀。黃鐵礦：含量5%，反光下呈淺黃色，局部聚集分布呈細脈浸染狀構造。他形-半自形粒狀，分布于磁鐵礦及脈石礦物粒間，其形成晚于磁鐵礦。磁黃鐵礦：含量2%～3%，反光下呈淺黃色微帶棕色，局部聚集分布呈細脈浸染狀構造。他形粒狀，分布于磁鐵礦及脈石礦物粒間，其形成時代晚于磁鐵礦。黃銅礦：較少見，反光下呈銅黃色，呈他形分布于黃鐵礦、磁黃鐵礦粒間。赤鐵礦：含量5%，反光下呈灰白色，呈針狀葉片狀分布于磁鐵礦中，為交代磁鐵礦而成，局部呈磁鐵礦假象。褐鐵礦：局部可見，呈粉末狀或交代假象，沿裂隙分布。

3.成礦機理

3.1礦床成因

根據山草峪組含鐵巖系的礦物共生組合、巖石組構特征以及巖石化學等特征，礦區含礦巖系為含鐵碎屑巖-變粒巖建造，屬于低級鐵鋁榴石角閃巖相，礦石類型主要為磁鐵石英巖型。鐵質組份與海底基性、中酸性火山噴溢活動關系密切，幔源物質中的鐵質經火山噴發噴溢形式帶入水體中，經分解形成硅鐵膠體而沉積，再經以后的區域變質作用而形成變質鐵礦，故礦床應屬沉積變質成因鐵礦。

3.2成礦控制因素

礦區礦床分布于汶上-東平鐵成礦帶南部，該成礦帶呈北西315°左右展布，帶內不同規模的高磁異常眾多，中、小型鐵礦分布范圍廣。礦床賦存于泰山巖群山草峪組上部含鐵巖系中，賦礦層位具有專屬性。從區域分析，礦床礦體往往賦存在緊密褶皺的核部，這與區域上魯西地塊泰山隆起中泰山巖群的變形特征相吻合。

3.3礦化富集規律

礦區的礦化富集特征與構造、后期巖漿熱液以及變質程度有關。礦區位于區域上褶皺構造的核部，礦體往往富集增厚，品位較高，遠離則規模變小，品位下降，如大牛、彭集、張寶莊地段是主礦體分布區，而其他地區僅有小規模的礦體分布。礦區巖漿巖不發育，但巖石中閃長巖脈較多，多順層侵入，對礦體破壞作用不大，巖脈附近的礦體品位有增高趨勢。礦區礦石屬沉積變質型，隨著變質程度的加深，礦體厚度、礦石品位以及礦物結晶顆粒大小均呈增大趨勢。

3.4找礦標志

礦區礦床賦礦層位具有專屬性，即賦存在新太古代泰山巖群山草峪組含鐵巖系中，屬層控沉積變質礦床，賦礦巖石為磁鐵角閃石英巖，經后期疊加構造改造和不同程度的熱液活動，使成礦物質相對富集，礦物重結晶。礦體在靠褶皺核部位置厚度往往增厚，沿傾向延伸礦石品位也有增高趨勢。

4.結論

礦區位于汶上-東平鐵成礦帶南東端，區內構造線方向以北西為主，且其時代較老，以黃莊-前水河斷裂及郭倉斷裂束為代表，前者區域呈北西向，而區內呈近東西向，為主礦體的北邊界，后者則主要對南側礦體破壞明顯。礦區南西側磁異常區因構造破碎，控制未能成功，根據磁異常特征和礦床賦礦規律分析，該異常區應有相當規模的鐵礦分布，Ⅱ號礦體沿傾向向深部延伸厚度穩定，在1000m標高以下仍有可觀的遠景資源量。