山東省東平-汶上鐵礦帶西側(cè)低緩磁異常區(qū)鐵礦初步驗(yàn)證及意義
——以李官屯隱伏低緩磁異常鐵礦為例

遲乃杰，劉傳娥，熊玉新，單偉，程偉，舒磊，孫雨沁

(1.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，國(guó)土資源部金礦成礦過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013；2.山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590；3.山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014)

在華北克拉通內(nèi)多地發(fā)育有BIF(Banded iron formation，條帶狀含鐵建造)型鐵礦，該類型鐵礦是世界鐵礦石的主要來(lái)源之一[1-3]。隨著勘查技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和找礦理論的逐步深入，隱伏礦預(yù)測(cè)逐漸成為礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)的必然趨勢(shì)，低緩磁異常的研究與鐵礦找礦逐漸受到大家的重視[4]。東平-汶上鐵礦帶西側(cè)的鐵礦勘查工作較少，該文通過(guò)收集以往區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)、物化探等資料，分析地球物理特征、BIF型鐵礦成礦地質(zhì)條件及規(guī)律[5-12]，對(duì)梁山地區(qū)條帶狀分布的低緩磁異常區(qū)進(jìn)行分析研究，對(duì)該區(qū)李官屯附近隱伏低緩磁異常進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，取得重大進(jìn)展。通過(guò)研究和地質(zhì)工作，部分低緩磁異常是由埋藏深度大的鐵礦體所引起，加強(qiáng)其研究工作對(duì)開展鐵礦找礦具有重要的意義[13]。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)發(fā)育的地層主要為新生代第四紀(jì)地層及新太古代泰山巖群山草峪組，與鐵礦成礦關(guān)系密切的為新太古代泰山巖群，構(gòu)成了該區(qū)的結(jié)晶基地(圖1)，其巖性主要為黑云變粒巖，局部夾磁鐵石英巖、磁鐵角閃石英巖。

1—新太古代泰山巖群山草峪組；2—新太古代泰山巖群雁翎關(guān)組；3—寒武紀(jì)饅頭組；4—寒武紀(jì)張夏組；5—寒武紀(jì)崮山組；6—奧陶紀(jì)三山子組；7—白堊紀(jì)常路組；8—古近紀(jì)大汶口組；9—新太古代嶧山序列大眾橋單元；10—研究區(qū)位置圖1 區(qū)域基巖地質(zhì)圖

區(qū)內(nèi)存在一系列斷裂構(gòu)造，主要走向?yàn)镹E或NW向，使磁異常軸發(fā)生錯(cuò)動(dòng)或拐彎等現(xiàn)象。基底構(gòu)造遭受較強(qiáng)烈的區(qū)域變質(zhì)作用，片理、片麻理十分發(fā)育。蓋層構(gòu)造簡(jiǎn)單，以單斜為主。巖漿巖主要有花崗閃長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖、閃長(zhǎng)玢巖等，呈脈狀穿插于泰山巖群中[14]。

研究區(qū)區(qū)域重力場(chǎng)上處在由重力高向重力低轉(zhuǎn)換的過(guò)渡梯級(jí)帶上，呈明顯線性梯級(jí)帶異常。并且梯級(jí)帶規(guī)模較大，以NW走向?yàn)橹鳎从硡^(qū)域構(gòu)造方向也以NW向?yàn)橹鳌Ｕw處于重力高背景值區(qū)域，主要反映了隆起的太古代變質(zhì)巖基底的分布區(qū)。研究區(qū)南部的布格重力低異常，則為汶上-寧陽(yáng)凹陷(潛)，與地質(zhì)特征相吻合。

區(qū)內(nèi)航磁異常為高背景區(qū)域，總體反映比較平穩(wěn)，異常形態(tài)以寬緩、開闊為主，與東平凸起特征相對(duì)應(yīng)。區(qū)內(nèi)有局部磁異常顯示，預(yù)示該區(qū)局部有隱伏磁性體存在(圖2)。

2 低緩磁異常特征及解釋

目前低緩磁異常的研究工作得到了越來(lái)越多的重視，大部分的觀點(diǎn)認(rèn)為低緩磁異常一般為幾十至幾百納特并具有較規(guī)則形態(tài)的磁異常。通過(guò)研究和地質(zhì)工作，部分低緩磁異常是由埋藏深度大的鐵礦體所引起，加強(qiáng)其研究工作對(duì)開展鐵礦找礦具有重要的意義。

2.1 1∶1萬(wàn)高磁異常特征

1∶1萬(wàn)磁測(cè)成果可以看出，研究區(qū)磁場(chǎng)總體表現(xiàn)為平穩(wěn)背景場(chǎng)上的磁力高特征，中部地區(qū)鵝鴨廠—李官屯—王仲口異常帶突出明顯，長(zhǎng)約10km，寬約4km，走向NW 310°～320°，ΔT異常幅值在50nT，局部達(dá)到150～260nT；異常北側(cè)伴生低負(fù)異常，且梯度變化較陡；ΔT化極上延500m后，異常形態(tài)凸顯為NW向、帶狀大異常，異常中心位于李官屯。區(qū)內(nèi)局部異常不連續(xù)，局部達(dá)到150～260nT，峰值最高為東北角蔣口異常，達(dá)到350nT(圖3)。其異常分布區(qū)域及形態(tài)與本區(qū)早期1∶5萬(wàn)航磁工作圈定的異常帶相吻合。

圖3 研究區(qū)低緩磁異常區(qū)

研究區(qū)東鄰東平—汶上鐵礦帶，區(qū)內(nèi)異常形態(tài)與其相關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，區(qū)內(nèi)異常大致反映了泰山巖群地層的分布特征，而在異常中心形成的較強(qiáng)局部異常，且異常等值線有同向扭曲，同形錯(cuò)動(dòng)或拐彎現(xiàn)象，推斷基底中應(yīng)有褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造存在。

2.2 重點(diǎn)異常特征與解釋

為了進(jìn)一步分析及研究研究區(qū)異常特征，對(duì)1∶1萬(wàn)工作、1∶2000工作的ΔT等值線平面圖進(jìn)行了化極及上延處理。根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)弱及ΔT等值線圈定了8處局部異常，對(duì)異常帶突出明顯的M2，M4，M6進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)鐵礦體一處。

M1異常：該異常位于測(cè)區(qū)的南部西柳樹村東南300m處，以ΔT值140nT圈定，等值線往東未封閉。異常呈橢圓狀，長(zhǎng)約1400m，寬約500m，走向NW，ΔT峰值為195nT。反演計(jì)算推斷出1個(gè)強(qiáng)磁性地質(zhì)體，傾向SW。基巖埋深100m左右，磁性體埋深150～300m左右，地表投影寬度在100m左右，磁性體形態(tài)呈脈狀或薄板狀。

M2異常：該異常位于測(cè)區(qū)西部，百忍莊和鵝鴨廠之間，主體走向NNW，以ΔT值160nT圈定，等值線呈不規(guī)則橢圓形，異常長(zhǎng)約1000m，寬約600m，ΔT峰值為230nT。反演計(jì)算推斷出1個(gè)強(qiáng)磁性地質(zhì)體存在，反演磁性體埋深在150～300m左右，經(jīng)鉆探驗(yàn)證,下伏基巖為泰山巖群山草峪組地層，未發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁性地質(zhì)體，僅在孔深420～505m之間，發(fā)現(xiàn)多層弱磁性黑云變粒巖，層厚一般2～5m，mFe含量低于5%；井中三分量磁測(cè)成果顯示在461～463m井段，ΔZ與△H⊥(△H∥)曲線檢測(cè)到一段小規(guī)模磁異常，ΔZ與△H⊥(△H∥)曲線呈單點(diǎn)高值異常，但厚度較小，推斷此異常由弱磁性黑云變粒巖引起。

李官屯(M3～M7)異常：1∶2000磁測(cè)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理推斷隨上延高度的增加，形態(tài)基本連成一體，化極上延500m顯示異常中心位于李官屯，由此可知，導(dǎo)致M3～M7各局部異常的地質(zhì)體在深部實(shí)為一整體，且磁性地質(zhì)體埋藏較深(250～400m)。通過(guò)ΔT化極上延500m，1000m可以看出，李官屯異常中心向西略移，因此推斷磁性體傾向W。在ΔT化極上延100m垂向二階導(dǎo)數(shù)等值線平面圖上，有明顯的NW向磁異常帶范圍顯示，反映了下伏強(qiáng)磁性地質(zhì)體的存在。下伏基巖為泰山巖群山草峪組地層，北側(cè)鄰F2推斷斷裂，受構(gòu)造控制明顯。

針對(duì)M4異常施工鉆孔驗(yàn)證，在孔深411～505m之間，發(fā)現(xiàn)厚度大于100m的弱磁性含石榴子石黑云變粒巖，含磁鐵巖體TFe含量一般10%，mFe含量一般3%。針對(duì)M6異常施工鉆孔驗(yàn)證，在孔深177～190m，366.5～405.3m發(fā)現(xiàn)弱磁性黑云變粒巖加黑云片巖，TFe含量一般10%，mFe含量一般3%；在孔深556.6～561.65m發(fā)現(xiàn)磁鐵石英巖礦體，TFe平均含量22.68%，mFe平均含量18.85%。M6鉆孔井中三分量磁測(cè)ΔZ與△H⊥(△H∥)曲線，在555.29～563.00m井段檢測(cè)到明顯成礦磁異常(圖4)，經(jīng)驗(yàn)證為鐵礦層，其余井段無(wú)明顯異常。

M8異常：異常位于八里灣東南1000m，以140nT等值線圈定。細(xì)長(zhǎng)條狀，走向NW，長(zhǎng)度2km，寬400m，ΔT峰值為240nT。對(duì)異常區(qū)進(jìn)行化極處理，顯示異常區(qū)和李官屯主異常連接，推斷磁性地質(zhì)體埋藏較深，與李官屯深部磁性體關(guān)聯(lián)。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

研究區(qū)鐵礦為隱伏礦床，賦存于泰山巖群山草峪組變質(zhì)地層中，礦層產(chǎn)狀與上、下盤地層產(chǎn)狀基本一致，上覆蓋層為第四紀(jì)地層。礦層頂?shù)装鍑鷰r為含磁鐵角閃片巖、角閃石英巖或黑云變粒巖。該鐵礦為層狀礦體，呈NW—SE向展布，總體走向315°±，傾向SW，傾角53°。

礦層賦存于-410m～-575m標(biāo)高以下，礦層頂部埋深445m，單工程見礦，推測(cè)礦體走向長(zhǎng)800m，礦體最大斜深400m，礦層真厚度3.11m，mFe品位18.85%，TFe品位22.68%。

3.2 礦石質(zhì)量

礦石的礦物成分較為簡(jiǎn)單，主要為磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦；脈石礦物主要為石英、角閃石、黑云母、磷灰石等；主要結(jié)構(gòu)為柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)、柱狀變晶結(jié)構(gòu)，局部見交代結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為條紋條帶狀構(gòu)造和定向構(gòu)造。

主要礦物磁鐵礦呈鋼灰色，他形粒狀，浸染狀分布，有的分布于角閃石和石英顆粒之間呈條紋狀集合體定向分布，粒徑一般為0.05～0.5mm，含量一般為15%～20%。

礦石中的主要有益元素為鐵(Fe)，其他稀有分散元素含量較低，含極微量的金、鈦、鉻、釩、鎳、鈷、鎵等。礦石TFe品位20.25%～24.31%，最高24.31%，平均22.68% ；mFe品位16.04%～20.54%，最高20.54%，平均值18.85%。mFe/TFe=83.11%<85%，為弱磁性鐵礦石。

根據(jù)化學(xué)全分析及光譜定量分析、基本分析和組合分析資料，礦石主要化學(xué)組分為SiO2，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)eO，Al2O3，CaO，MgO等，其次為K2O，Na2O，P，Ti。主要有益元素為Fe，不含其他有益伴生元素，有害元素S，P含量較低。在微量元素中，Mn，Ti，P等3個(gè)元素含量較高，其次為Ba，Sr等。

3.3 礦床成因

鐵礦體呈層狀賦存于泰山巖群山草峪組中，新太古代魯西地區(qū)沉積了巨厚的砂質(zhì)、泥砂質(zhì)、鈣泥質(zhì)及基性火山巖建造，地殼深部和上地幔的熱液在上侵過(guò)程中攜帶了大量的硅質(zhì)及鐵質(zhì)成分噴出，隨著這些物質(zhì)經(jīng)海水搬運(yùn)沉積及分異沉淀作用，使鐵質(zhì)得到了初步沉淀富集。經(jīng)中溫中壓環(huán)境下的區(qū)域變質(zhì)作用，原巖物質(zhì)發(fā)生了重結(jié)晶作用，鐵質(zhì)進(jìn)一步富集，形成了磁鐵礦、角閃石、石英、黑云母等礦物，形成了以磁鐵礦、角閃石、石英等礦物成分組成的沉積變質(zhì)型鐵礦。

圖4 ZK1501柱狀圖及井中三分量磁測(cè)

4 找礦前景分析

沉積變質(zhì)型鐵礦在魯西南地區(qū)分布廣泛，根據(jù)成礦時(shí)代、賦礦層位、含鐵建造及巖石組合的情況，該區(qū)鐵礦是典型的條帶建造(BIF)鐵礦，鐵礦床具有分布范圍廣，呈層狀、條帶狀，含礦巖層相對(duì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。

梁山地區(qū)磁性基底為新太古代泰山巖群山草峪組(黑云變粒巖夾斜長(zhǎng)角閃巖，中部為磁鐵石英巖、角閃變粒巖)，從區(qū)域航磁資料和區(qū)內(nèi)高精度磁測(cè)結(jié)果，梁山地區(qū)位于正磁背景中，背景場(chǎng)300nT，呈NW向橢圓狀磁場(chǎng)，異常為NW向條帶狀磁異常，由平行排列的近5條磁異常組，該區(qū)與汶上-東平鐵礦區(qū)的磁異常特征及變質(zhì)巖地層分布情況類似，推斷為東平式鐵礦分布區(qū)，為今后條帶建造(BIF)鐵礦重要的找礦區(qū)域，但梁山地區(qū)的此類異常找礦難度大、風(fēng)險(xiǎn)較大，并非一鉆就能見到礦體，可能在礦體邊部，也可能尚未達(dá)到礦體層位，勘查過(guò)程中需根據(jù)巖性、巖相變化，結(jié)合物探成果綜合分析，及時(shí)改進(jìn)工作思路，調(diào)整工作布署，才能取得更好的找礦效果。

5 結(jié)論

(1)梁山李官屯地區(qū)鐵礦位于低緩磁異常區(qū)，礦體賦存于泰山巖群山草峪組地層中，通過(guò)高磁測(cè)量、井中三分量磁測(cè)、鉆探驗(yàn)證等手段，在低緩磁異常區(qū)發(fā)現(xiàn)條帶建造(BIF)鐵礦一處。

(2)梁山地區(qū)還有大量的ΔT<500nT的低緩磁異常區(qū)，與東平-汶上鐵礦區(qū)磁異常特征類似，且下伏為大面積分布的泰山巖群山草峪組結(jié)晶基底，結(jié)合低緩磁異常找礦成果與經(jīng)驗(yàn)，梁山地區(qū)的低緩磁異常區(qū)是今后條帶建造(BIF)鐵礦重要的找礦區(qū)域。