萊蕪沈家嶺地區鐵礦地質特征及找礦前景分析

張憲堯+趙玉華+薛林+孫彥偉+韓玉珍+曹秀華

摘要：指出了萊蕪沈家嶺地區鐵礦的成因類型屬接觸交代型鐵礦床。闡述了該礦床的地質特征、成礦規律，分析了礦石類型、結構、構造及礦層厚度變化，以及鐵礦石質量特征、化學成分、礦石類型和品位等情況，為該區進一步開展鐵礦資源勘查提供科學依據。

關鍵詞：鐵礦；接觸交代型；地質特征；成礦規律

中圖分類號：P578.1+2

文獻標識碼：A文章編號：1674-9944（2016）22-0133-03

1引言

礦產資源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎之一[1]。資源的保障程度直接關系到國民經濟各行各業的發展和人民生活水平的提高[2，3]。隨著經濟社會的快速發展，工業化、城市化步伐的加快，資源的消耗大量增加。尋找新的礦產地、解決后備資源不足和緩解資源壓力成為了地質找礦工作面臨的重要課題[4]。山東省萊蕪市是重要礦業城市之一。為此，介紹了該市沈家嶺地區的地質找礦情況，該區地質成礦條件較好，通過地質調查和礦產勘查，新增部分資源量，無疑具用重要的經濟價值和現實意義。

2區域地質背景

沈家嶺地區位于魯西泰隆泰萊斷陷萊蕪盆地內，其北側為萊蕪弧形斷裂，南側以塔子-石門官莊東西向斷裂為界，構成了近東西狹長弧形斷陷盆地。區內巖漿巖較發育，為燕山晚期的閃長巖，浸入于下古生代奧陶系灰巖，接觸帶處多形成矽卡巖，局部形成鐵礦體。工作區內全部為第四系覆蓋層，第四系之下為古近系，深部為奧陶系馬家溝組石灰。該區鐵礦為矽卡巖型，賦存于矽卡巖帶中，礦石巖性為磁鐵角閃巖、磁鐵透閃巖等[5]。

3礦區地質特征

3.1地層

區內地層由第四系、古近系、奧陶系、石炭系、二疊系組成，從南向北，地層由老至新展布。第四系主要有砂質粘土、亞粘土組成，厚度在5～20m之間；古近系巖性主要為紫紅色砂質粘土、亞粘土組成，厚度在250～350m之間；奧陶系馬家溝組主要巖性為白云質灰巖夾薄層泥質灰巖、厚層純灰巖、豹皮狀灰巖夾白云質灰巖，厚度在800～810m之間；石炭系本溪組底部巖性為深灰色砂巖、炭質頁巖夾薄層灰巖、鋁土頁巖、山西式鐵礦，上部巖性為頁巖、砂巖夾灰巖，厚度在560～600m之間，與奧陶系多呈斷層接觸，部分地段呈假整合接觸關系；石炭系太原組巖性主要為灰黑色碳質頁巖和細砂巖、中粒長石砂巖互層，并夾有薄層灰巖，厚度在130～144m之間；二疊系石河子組巖性為灰白色，灰綠色頁巖及砂巖互層，中部砂巖夾頁巖，厚度在120～130m之間；二疊系山西組巖性主要為紫紅色、灰綠色頁巖、砂巖互層，中部砂巖夾頁巖，厚度在390～400m之間。

3.2構造

區主要構造為柳行溝—喬家義斷裂（F1）、馬家莊—小義和斷裂（F2）。區內北東向的構造發育，走向20～70°，構造沿走向分布于奧陶紀石灰巖和石炭紀的砂頁巖中。F1斷裂位于東部，沿北東走向延伸，推斷為正斷層，傾向100°，右傾角80°。F2該斷裂構造位于東南邊部，與F1斷裂在走向基本一致。沿F2斷裂在走向延伸方向上有多處鐵礦點分布。2條斷裂構造均形成于成礦期后，對礦體的完整性起著破壞作用，褶皺構造不明顯。

3.3巖漿巖

區內為第四系覆蓋層，第四系之下為古近系地層。經鉆孔驗證深部均見有燕山期的閃長巖，閃長巖之上為奧陶系的石灰巖。根據區內實施的5個鉆孔資料，鉆孔的下部至終孔巖體為閃長巖、輝石閃長巖、閃長玢巖。

3.4變質作用與圍巖蝕變

區接觸變質與接觸交代變質作用強烈，圍巖蝕變明顯。變質作用主有接觸變質與接觸交代變質兩種作用形式。接觸變質作用主要表現為馬家溝組碳酸鹽巖的普遍大理巖化；接觸交代變質作用系高溫汽水熱液在侵入體與圍巖之間彼此通過大量的物質交換而生成矽卡巖的過程。圍巖蝕變主要有磁鐵礦化、金云母化、蛇紋石化、綠泥石化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、鈉長石化等。它們一般是在矽卡巖化作用晚期或矽卡巖化作用之后，在較高溫或中低溫條件下發生的交代作用，而鈉長石化是巖漿期后早期的高溫熱液蝕變現象。根據近礦圍巖蝕變特征及礦物組合規律，將圍巖蝕變大體劃分為5個蝕變帶，分別是蝕變大理巖帶、矽卡巖帶、鈉化矽卡巖化閃長巖帶、矽卡巖化閃長巖帶、蝕變閃長巖帶。

3.5磁異常與成礦作用

工作區位于以往所圈定石家泉磁異常的東端凸出部分。根據異常特征和以往鉆探資料分析，石家泉與鹿毛埠一帶的深部巖體是相連的，而且都隱伏于灰巖之下，石家泉異常與鹿毛埠異常南北對峙，推斷引起該異常的深部礦體處于大理巖與閃長巖接觸帶的北側，為略向北平緩傾斜的層狀，埋深約1000m左右。由普查內已施工ZK10鉆孔可知，該鉆孔在673.0～675.0m見到了薄層磁鐵礦及大理巖。所見的閃長巖呈巖床形式產出，雖具有一定磁性，但不能引起這么高的磁異常，同樣所見的2m薄層磁鐵礦也不能產生如此高的異常，據異常特征推斷該異常為深部的鐵礦所引起。表明主礦體埋藏深度更大，初步估算埋深在800～1000m的范圍。該區由于處在異常的東端，其磁性體埋深相對較淺。由于以往施工ZK10鉆孔是處在兩磁性體之間，而緊靠普查區的ZK2鉆孔所在位置較ZK10鉆孔的位置就相對有利一些，同樣ZK2鉆孔所見的鐵礦情況相對較好，該孔在675～785m之間見到了三層鐵礦總厚近6m，同樣ZK3和ZK4兩鉆孔也在675～785m之間見到了兩層鐵礦，鐵礦厚度在4m左右。同時根據磁異常的反映和以往的鉆探資料分析認為，由于該普查區古近系較厚，并且古近系為無磁性巖層，足以說明引起異常的磁性體埋深很大，從埋深的加大可以定性的推斷出引起異常的地質體磁性較強。由于區內巖漿活動主要為燕山期的閃長巖，又沒有其它強磁性巖體，而閃長巖磁化率一般為3500×10-5SI，推算深部大規模的閃長巖是不能產生類似強度的異常。這說明該異常的產因很可能與深部鐵礦有關，在異常的南部鉆孔中見到中奧陶系灰巖，表明圍巖條件較好，該異常的東部有已知的劉家廟鐵礦和顧家臺鐵礦，表明該區對形成接觸交代式鐵礦非常有利。以上資料充分說明了普查區深部鐵礦成礦的可能性極大，有著非常好的找礦前景。

4礦床特征

4.1礦體特征

區內共圈定4個鐵礦體，既礦體編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，Ⅰ礦體為主礦體，礦體賦存于奧陶紀石灰巖與燕山期蝕變閃長巖接觸交代部位，礦體形態簡單，規模小，呈似層狀和透鏡狀，含礦巖石為磁鐵礦閃長巖。礦體特征見表1。

4.2礦石質量

根據光片鑒定巖石中的金屬礦物主要由磁鐵礦，少量的黃鐵礦、黃銅礦等組成。礦石的脈石礦物主要為方解石、蛇紋石，其次為綠泥石、金云母等，含少量透輝石、方柱石、斜長石、磷灰石。

根據基本化學分析結果，礦石中的主要有用成分為TFe，TFe含量42.15%～54.94%，平均品位52.52%；mFe含量21.17%～50.03%，平均品位49.53%，鐵礦石中mFe/TFe的占有率比值94.31%，說明礦石中的鐵主要以磁性鐵的形式存在。礦石中0.06%～0.12%，平均品位0.09%，達不到綜合利用指標。Co品位Co100×10-6，達不到綜合利用評價指標。

4.3礦物的生成順序

根據含礦帶巖石蝕變及礦物間的共生組合與相互交代關系，將本礦床基本劃分為三個成礦階段，即矽卡巖成礦階段、中低溫熱液成礦階段和表生成礦階段。

（1）矽卡巖成礦階段：該階段可分為早期矽卡巖成礦階段與晚期矽卡巖成礦階段。早期矽卡巖階段主要形成長石、輝石、橄欖石、黑云母、方柱石、石榴子石等高溫礦物。晚期矽卡巖階段則由于早期矽卡巖礦物的析出和圍巖成分的進一步混入，使含礦溶液的介質條件發生顯著改變。隨著溫度的下降，促使磁鐵礦在構造有利部位大量沉淀，同時生成金云母、陽起石、透閃石、黃鐵礦等。磁鐵礦與金云母緊密共生是本礦床的重要標志，說明晚期矽卡巖階段是礦床的主要成礦階段。

（2）中低溫熱液成礦階段：殘余的含礦溶液在中低溫條件下，進一步與圍巖和早期形成的矽卡巖、磁鐵礦發生交代作用，生成大量的熱液蝕變礦物蛇紋石、綠泥石、方解石、石英和黃鐵礦、黃銅礦等金屬硫化物，同時伴隨生成部分磁鐵礦。中低溫熱液成礦階段是本礦床的次要成礦階段。

（3）表生成礦階段：處于地下水循環帶中的礦石遭受氧化，使部分原生磁鐵礦變為假象赤鐵礦，并使部分金屬硫化物分解而生成褐鐵礦等。

4.4礦體圍巖和夾石

礦體的頂板圍巖主要為大理巖、其次是矽卡巖，閃長巖、蝕變閃長巖，偶見泥質白云質灰巖、角礫巖；底板圍巖蝕變閃長巖。礦體與圍巖產狀基本一致，界限一般較清晰，野外肉眼可以劃定。局部矽卡巖中含鐵較高，礦體與圍巖呈突變關系。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ礦體沒有夾石。夾石與礦體界限一般較清晰，野外一般根據巖心的顏色、結構構造、比重及磁性強弱即可以區分，局部與礦體呈漸變關系。

5礦床成因及找礦標志

5.1礦床成因

該礦床的成因類型屬接觸交代即矽卡巖型鐵礦床。主要依據為：一是礦床的直接圍巖為馬家溝組五陽山段灰巖，該組未發現含鐵層位，因此成礦物質應主要來自巖漿巖特定演化階段的接觸交代作用；二是礦體主要產于閃長巖與灰巖的接觸帶上，其次產于矽卡巖或大理巖中，礦石的礦物成分中含有大量的矽卡巖標準礦物。三是礦體的圍巖蝕變主要為矽卡巖化。另外，礦石中伴有大量金云母、角閃石、綠簾石、透閃石等含水硅酸鹽礦物，說明該礦床主要形成于矽卡巖晚期階段。

5.2找礦標志

（1）地層標志。該區與成礦直接有關的圍巖為馬家溝組五陽山段厚層白云質灰巖、白云巖。這種富鎂質碳酸鹽巖在成礦過程中發揮了重要作用，是尋找該類礦床的重要標志之一。

（2）圍巖蝕變標志。礦床矽卡巖化最強烈的地段，熱液蝕變現象也很顯著，同時磁鐵礦化強度也最大，因此，強烈的矽卡巖化是本礦床圍巖蝕變的重要找礦標志。其蝕變作用主要有外帶的金云母化、蛇紋石化和內帶的方柱石化、透輝石化；比較發育的綠泥石化、碳酸鹽化、黃鐵礦化等，在內外帶都有表現，尤其是相伴生成金云母、角閃石、綠簾石、透閃石等含水硅酸鹽礦物時，對成礦更有利。

（3）構造標志。礦床處于礦山單斜傾巖層的北翼，巖體的接觸交代頂面反下凹部位是往往形成厚大礦體的地段。

（4）巖漿巖標志。燕山晚期閃長巖分布區是尋找本類礦床的重要標志，其巖體接觸交代部位往往形成矽卡巖鐵礦床。

（5）磁異常標志。較強磁異常向低負異常的過渡帶即低緩磁異常分布區，是尋找鐵礦床的有利部位，磁異常值較高地區往往是巖體賦存部位。

6結語

此次普查過程中由于鉆探工作量的限制，對該區礦體有了一定的了解，但礦體邊界尚末控制，根據礦區周圍的見礦情況及此次礦區的鉆探驗證情況綜合分析認為，表明該礦區還具有良好的找礦前景。例如礦區2線的ZK102孔見礦厚度16.0m，TFe54.83%，mFe51.98%；1線ZK103孔見礦厚度3.45m之多，TFe44.41%，mFe42.01%。根據以上兩孔見礦厚度和品位情況分析認為，下一步的工作應在此次工作的基礎上加強綜合分析研究工作，在ZK102孔的南部及西部與ZK103孔的東部，確定合理鉆孔孔位，加大勘探資金的投入，增加鉆探驗證工作量，進一步控制礦體的形態和邊界，擴大礦區的鐵礦資源量，力爭使礦區鐵礦石資源量有較大幅度的增加。

參考文獻：

[1]國務院辦公廳.找礦突破戰略行動綱要（2011～2020年）（國辦發[2011]57號）[R].北京：國務院辦公廳，2011.

[2]孔慶友，張天禎，于學峰，等.山東礦床[M].濟南：山東科學技術出版社，2006.

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[4]張憲堯，薛林，汪云，等.萊蕪張家洼礦區Ⅰ礦床深部地質特征及成礦規律[J].濰坊學院學報，2015，15（2）：52～62.

[5]楊斌，羅文強，張尚坤，等.濟南流海莊鐵礦床綜合物探特征與分析[J].山東國土資源，2013，29（3）：8～13.