山東省昌邑市南任鐵礦地質特征及成因初探

萬中杰

(山東省第四地質礦產勘查院，山東 濰坊 261021)

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山東省昌邑市南任鐵礦地質特征及成因初探

萬中杰

(山東省第四地質礦產勘查院，山東 濰坊 261021)

南任鐵礦床位于萊州-安丘鐵成礦帶西北部，對其礦床成因認識存在較多爭議。礦區內地層廣布，構造、巖漿巖不發育。鐵礦體呈透鏡狀產于滹沱紀粉子山群小宋組的底部層位，無穿插或交代圍巖現象；圍巖蝕變以蛇紋石化、綠泥石化為主，愈近礦體礦化蝕變愈強。礦石礦物以磁鐵礦為主，少量黃鐵礦、黃銅礦；脈石礦物主要為蛇紋石、綠泥石。礦石的結構構造主要為浸染狀構造,半自形—他形粒狀結構。巖礦石稀土元素含量表明磁鐵礦主要為火山深成巖漿結晶分異形成，部分與火山沉積作用有關；磁鐵礦化學成分特征也反映了這一點，綜合認為其成因可能屬海相火山巖型之火山巖漿-熱液和火山沉積復合類型。在此基礎上，總結了萊州-安丘鐵成礦帶上不同成因鐵礦床的分布規律，為今后該地區鐵礦勘查指明了方向。

南任鐵礦床；地質特征；萊州-安丘鐵成礦帶；山東昌邑

0 引言

萊州-安丘鐵成礦帶位于山東半島中北部，北東起于萊州市西部西鐵埠，南西至安丘市東部石堆，長約100km。20世紀60—70年代，先后發現了大浞河、鄭家溝、東辛莊-蓮花山、高戈莊等礦床10余處；2000—2005年，又先后發現和評價了南任、毛家寨、鄭家坡、常家屯等一批鐵礦床，使該地區成為山東省重要的鐵礦集中產地(圖1)。由于對各類鐵礦床的成因研究不夠，產出規律不清楚，片面地依靠物探資料，造成勘查的盲目性和資金的浪費。區內鐵礦的成因類型以往主要劃分為沉積變質型、巖漿熔離型和巖漿期后熱液型3種。其中沉積變質型和巖漿熔離型認識比較一致，分別產于滹沱紀粉子山群和荊山群中，如東辛莊-蓮花山、高戈莊等鐵礦；巖漿期后熱液型主要認為與燕山期侵入巖活動有關，經巖漿熱液萃取圍巖中鐵質，在合適的構造部位富集成礦[1]，如南任、毛家寨[2]、大浞河[1]等鐵礦，但該類型鐵礦成因尚存在爭議。

該文在對南任鐵礦的地質背景、產出特征、礦石質量、地球化學等方面闡述的基礎上，認為礦床成因應為海相火山巖型鐵礦，總結了各類型鐵礦的分布規律，為今后勘查部署提供借鑒。

1 區域地質背景

萊州-安丘鐵成礦帶位于沂沭斷裂帶東側,大地構造位置屬于華北板塊之膠遼隆起區(Ⅱ級)膠北隆起(Ⅲ級)西南部之明村-擔山凸起上[3]。區內幾乎全部為第四系覆蓋，下伏地層主要為滹沱紀荊山群和粉子山群,其中粉子山群主要包括小宋組、祝家夼組、張格莊組等地層，分布在萊州市西部及平度市、昌邑市的北部；其中小宋組中部含鐵巖系段是沉積變質型鐵礦重要的賦存層位，而南任—大浞河—西鐵埠一線隱伏地層應屬小宋組的近底部層位；荊山群分布在平度西部的明村—張舍、昌邑東部的日戈莊及安丘北部地區[4]。構造以斷裂為主,其次為規模不等的褶皺構造。斷裂構造包括早期近EW向及晚期NE向、近SN向斷裂,且多為隱伏斷裂,將區內切割成規模不等的斷塊。巖漿巖主要發育晚侏羅世含磁鐵二長花崗巖，分布在成礦帶西部和北部；在荊山群地層分布區常發育古元古代萊州序列變輝長巖等超基性—基性侵入巖，是巖漿熔離型鐵礦的成礦母巖[5]。

1—第四系；2—新近系；3—白堊系；4—荊山群；5—粉子山群；6—早白堊世雨山系列；7—早白堊世嶗山序列；8—晚侏羅世玲瓏序列；9—古元古代萊州序列；10—新太古代棲霞序列；11—地質界線；12—角度不整合地質界線；13—實測/推測斷裂；14—地層產狀；15—片麻理產狀；16—海相火山巖型鐵礦；17—沉積變質型鐵礦；18—巖漿熔離型鐵礦；19—不同成因類型鐵礦分界線 圖1 山東省萊州-安丘鐵成礦帶地質礦產略圖

2 礦床地質特征

南任鐵礦位于萊州-安丘鐵成礦帶的西北部，南鄰毛家寨鐵礦，南東距鄭家坡沉積變質型鐵礦5.5km。

2.1 地層

區內第四系覆蓋嚴重，前人依據巖性，認為下伏地層屬于荊山群野頭組[5]，但區域地層展布和對比并不支持這一點，如巖性組合與荊山群野頭組黑云斜長片麻巖、斜長透輝巖、長石石英巖和黑云變粒巖的組合特點不一致，認為應屬粉子山群小宋組的底部層位。巖性為黑云變粒巖、透輝變粒巖夾透輝透閃巖、大理巖、淺粒巖和磁鐵蛇紋巖(角閃巖)等巖石組合，以灰綠色透輝變粒巖為特征。原巖為海相火山巖-火山碎屑巖-碳酸鹽巖建造組合。鐵礦體即賦存其中，與圍巖整合產出，巖石中蝕變強烈，有不同程度的蛇紋石化、綠泥石化、碳酸鹽化等，愈近礦體蝕變愈強。

2.2 構造和巖漿巖

區內構造不發育，主要以節理、裂隙為主，常表現為巖心不完整、易碎，對礦體的破壞不大。在礦區北部，經物探解譯，推斷有一近EW向的斷裂，造成兩盤地層及礦體產狀發生變化，屬后期破壞性斷裂。

巖漿巖不發育，主要發育在礦區的東側和北部，有晚侏羅世中粗粒二長花崗巖，有少量脈巖穿插，對礦體影響較小。

2.3 礦體及礦石特征

2.3.1 礦體特征

礦體呈透鏡狀產于粉子山群小宋組中，產狀與地層基本一致，共圈定了2個礦體(圖2)，兩者近平行排列。其中Ⅰ號礦體為主礦體，沿走向延伸1300m，總體走向20°，受近EW向斷裂影響,可劃分為南北2個部分。

1—第四系；2—滹沱紀粉子山群小宋組；3—礦體編號；4—鐵礦體 圖2 南任鐵礦第7勘探線剖面圖

南部礦體沿走向延伸1100m,斜深230m。傾向SE，傾角31°～67°。單樣TFe品位最高59.16%，最低7.51%，平均41.80%，品位變化系數30.40%；厚度最大37.48m，最小1.61m，平均11.29m,厚度變化系數89.80%。北部礦體長200m，斜深180m。傾向NW，傾角10°～21°。單樣TFe品位最高45.54%，最低17.66%，平均32.62%，品位變化系數14.08%；厚度最大20.73m，最小16.03m，平均17.22m，厚度變化系數71.74%。

2.3.2 礦石特征

(1)物質組成

礦石中礦石礦物以磁鐵礦為主，少量黃鐵礦、黃銅礦、褐鐵礦、磁黃鐵礦、赤鐵礦等；脈石礦物主要為蛇紋石，其次為綠泥石、磷灰石、方解石、金云母、絹云母等(圖3)。

(a)—圍巖中碳酸鹽化(Cal)和綠泥石化(Chl)蝕變；(b)—浸染狀、弱條帶狀分布的磁鐵礦及晚期發育的碳酸鹽脈；(c)—磁鐵礦(Mt)呈半自形—他形粒狀結構；(d)—黃鐵礦(Py)充 填于磁鐵礦(Mt)裂隙中 圖3 南任鐵礦巖、礦石鏡下特征

磁鐵礦：灰色帶棕色，呈半自形—他形粒狀(圖3c)，包括2個世代，一世代粒度一般0.1～0.3mm，是磁鐵礦的主體；二世代粒度一般0.001～0.02mm，大者可達0.1mm。多經受了后期的動力變質作用，在礦石中構成拉長的扁豆狀集合體或單體定向排列，裂隙發育，沿裂隙充填有黃鐵礦等礦物(圖3d)。

蛇紋石：無色，葉片狀，包括2個世代，一世代纖長0.01～0.03mm，大者可達0.05mm，集合體多呈不規則狀，與綠泥石緊密伴生；二世代纖長0.1～0.2mm，大者可達0.3mm，集合體呈脈狀分布，穿插一世代蛇紋石集合體。

(2)結構構造

礦石構造多為浸染狀，少數為塊狀及條帶狀(圖3b)，總體韻律性特征不明顯。礦石結構中金屬礦物多為半自形—他形粒狀結構，非金屬礦物多為鱗片變晶結構。

3 礦床地球化學特征

3.1 礦石化學成分

南任鐵礦石的化學成分主要有Fe，SiO2，CaO，MgO，MnO，V2O5及Ag，Zn，Pb，Co，Ni等微量元素。其中鐵礦石中主元素TFe最高59.16%,平均38.67%，TFe主要集中分布在30%～50%，較一般沉積變質型鐵礦石品位高。鐵礦石本身為低硫、低磷礦石,其他有益、有害組分含量均較低。

鐵礦石及圍巖(蛇紋巖)稀土分析結果見表1，稀土配分圖上表現為曲線右傾(圖4)，輕稀土部分斜率大，重稀土接近水平，具有較好的一致性，可能反映為鐵礦體和圍巖有相同或相近的來源。均具明顯負Eu異常，變化值在0.28～0.39，均值為0.34，表明與成礦有關的火山深成巖漿結晶分異較好，且是在比較還原的條件下形成[6]。Sm/Nd變化范圍在0.13～0.18，均值為0.15，小于0.3，說明成礦物質經過一定的沉積作用，并非完全來源于地幔[7]。鐵礦石的Y/Ho比值大于25，且配分曲線具有Lu異常，說明有熱液流體的活動[8]。

圖4 南任鐵礦巖礦石稀土配分曲線

3.2 磁鐵礦化學成分特征

對一世代磁鐵礦單礦物進行化學分析,得到磁鐵礦的主量元素特征(表2),磁鐵礦主要成分中FeO變化范圍為92.88%～94.86%，平均值為93.96%,并含有Ti，Mn，Al，Mg，Cr，Mg等多種微量元素,其中Ti，Mg，Mn含量較高。在磁鐵礦單礦物TiO2-Al2O3-(MgO+MnO)成因分類圖解中(圖5)[9]，Al2O3含量均較低，TiO2含量變化范圍相對較大，MgO+MnO相對富集，主要落在火山巖型和沉積變質型區域。

表1 南任鐵礦巖礦石稀土元素含量表(ug/g)及有關參數

表2 南任鐵礦床中磁鐵礦化學成分

Ⅰ—副礦物型；Ⅱ—巖漿型；Ⅲ—火山巖型；Ⅳ—接觸交代型； Ⅴ—矽卡巖型；Ⅵ—沉積變質型 圖5 磁鐵礦單礦物TiO2-Al2O3-(MgO+MnO) 成因分類圖解

4 礦床成因探討

通過與其他成因的鐵礦床的對比,初步認為屬海相火山巖型,與新疆蒙庫鐵礦、云南大紅山鐵礦成因特點相近。

4.1 成礦地質背景

區域鐵礦主要與粉子山群和荊山群關系密切，從地層展布特征看，兩者均呈NE向延伸，空間上相鄰；除小宋組外，粉子山群和荊山群的各組段有較好的對應性，但在巖性組合、構造形態、變質作用及含礦性等方面又表現出較大差異，屬同時異相的產物[10]。即古元古代早期包括萊州-安丘鐵成礦帶在內的區域屬活動大陸邊緣弧靠大洋一側[11]，由于發生洋殼對陸殼的高角度俯沖，從而引發與鐵礦成礦有關的火山活動和火山深成巖漿活動[12]，最早的活動區域應靠近南任—大浞河—西鐵埠一帶。

4.2 礦體特征

礦區內斷裂構造不發育，靠近晚期花崗巖體熱液蝕變現象微弱，區內也無超基性—基性巖體分布，因此不具備巖漿期后熱液或巖漿熔離型礦床的形成條件。礦體呈較規則的透鏡狀產于變質地層中，兩者協調一致，無穿插或交代圍巖現象，反映出不同于上述類型礦床的特點。而與典型的沉積變質型礦床對比，礦區礦體沉積韻律特征不明顯，在巖性、圍巖蝕變方面差異也較大。

4.3 礦化特征

鐵礦體及邊部常具蛇紋石化、碳酸鹽化、滑石化等蝕變現象，愈近礦體礦化蝕變愈強；礦石中的磁鐵礦主要呈浸染狀分布，顯示海綿隕鐵結構等巖漿型礦床的特點。

根據南任鐵礦的成礦環境、礦體特征、礦化特征及地球化學特征，認為該礦床成因可能屬張作衡等所劃分的海相火山巖型之火山巖漿-熱液和火山沉積復合類型[13]，鐵質的來源一是由火山噴發作用沉積形成的火山碎屑巖中所含有的鐵；二是由火山深成巖漿分離結晶形成富含鐵質的流體，在適當的物理化學條件下，發生沉淀的鐵，鐵礦石為后者疊加于前者之上形成。而小宋組中部的鐵礦則是由富含鐵質的膠體沉積而成[14]，與南任鐵礦的成礦機制和成礦特點迥異[15-18]。

5 結論

由于各類型鐵礦均形成于一定的構造環境中，因此表現出沿一定方向、一定規模展布的規律性。綜合分析萊州-安丘鐵成礦帶各成因類型鐵礦的產出特點，顯示出明顯的區帶特征。圍子鎮—新河鎮—灰埠鎮一線以北發育粉子山群小宋組底部層位，屬海相火山巖型鐵礦分布區；圍子鎮—新河鎮—灰埠鎮一線以南，日戈莊—李家埠—明村一線以北區域發育粉子山群小宋組中部層位，屬沉積變質型鐵礦分布區；日戈莊—李家埠—明村一線以南發育荊山群地層，屬巖漿熔離型鐵礦分布區。

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Analysis on Geological Characteristics and the Origin ofNanren Iron Deposit in Changyi City of Shandong Province

WAN Zhongjie

(No.4 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Weifang 261021, China)

Nanren iron deposit locates in northwest of Laizhou-Anqiu iron belt. There are many controversies in understanding its origin. Strata developed well in this area, while geological structures and magmatic rocks are not developed. Iron ore bodies occurred in the lower part of Xiaosong formation of Fenzishan group in Hutuo system with the enticular type. It has no penetrations or adjacent rock metasomatism. Alteration types of country rocks are mainly serpentinization and chloritization. The rate of mineralization and alteration will be more intense when approaching to the ore body. Ore minerals are magnetite and tiny amounts of pyrite and chalcopyrite. Gangue minerals are serpentine and chlorite basically. Ores are disseminated and hypautomorphic -xenomorphic granular structures. The content of rare earth indicates that magnetite mainly came from magmatic crystallization and differentiation and partly related to volcano sedimentary. Chemical composition of magnetite have also identify the conclusion. It is regarded that the origin of Nanren iron deposit probably is marine volcanic complex deposit including magma-hydrothermal deposit and volcano sedimentary deposit. The distribution rules of iron deposits in iron metallogenic belt have been summarized. It will provide some references for surveying iron deposit in the belt in the future.

Geological characteristics; origin; Nanren iron deposit; Laizhou-Anqiu Iron metallogenic belt; Changyi in Shandong province

2017-02-09；

2017-03-06；編輯：曹麗麗

萬中杰(1966—)，男，山東萊陽人，高級工程師，主要從事從事區域地質調查、礦產勘查工作；E-mail：wanzhongjie@sddksy.com

P618.13

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萬中杰.山東省昌邑市南任鐵礦地質特征及成因初探[J].山東國土資源，2017,33(8)：27-32. WAN Zhongjie. Analysis on Geological Characteristics and the Origin of Nanren Iron Deposit in Changyi City of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2017,33(8)：27-32.