山東省齊河-禹城富鐵礦勘查區工作進展及對策

郝興中，彭觀峰，王潤生，張文，劉偉，戴廣凱，朱學強

(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

魯西地區是我國重要的鐵礦礦集區，其中該區矽卡巖型鐵礦是中國東部主要的富鐵礦礦產地之一[1-4]。2015年以來，通過對齊河—禹城地區地質特征及地球物理異常分析研究，山東省煤田地質規劃勘察研究院、中化地質礦山總局山東地質勘查院、山東省地質調查院、山東省第一地質礦產勘查院等多個地勘單位對禹城市李屯次級磁異常、齊河縣大張次級磁異常、潘店次級磁異常和薛官屯次級磁異常開展了以矽卡巖型鐵礦為主攻礦種的勘查工作，相繼發現了李屯、大張和潘店鐵礦床[5-8]；勘查研究表明區內鐵礦床具有“厚度大、品位高、埋藏深、分布集中”的特點。該區矽卡巖型鐵礦科研工作也取得了較大的進展，在成礦背景、巖體特征、物探解譯、成礦規律、找礦標志、成礦預測、勘查方法和找礦意義等方面進行了較為系統的研究[9-20]；本次研究在系統總結以往勘查經驗和研究成果的基礎上，通過剖析區內勘查研究存在的制約因素和關鍵問題，從中探討消除制約因素和解決相關問題的方法，為促進今后區內矽卡巖型鐵礦勘查研究工作提供借鑒。

1 成礦地質背景

該研究區位于山東省德州市南部，絕大部分為齊河縣—禹城市所轄，僅局部為聊城市高唐縣所轄；其大地構造位置位于華北板塊(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(圖1)[12，17-18]。該區無基巖露頭，新生代地層(第四系+新近系)覆蓋厚度為530～900m，且具有北深南淺、西厚東薄的特點。經勘查揭露表明新生界下發育有二疊系、石炭系、奧陶系等。區內發育有燕山晚期中基性侵入巖體，主要分布于李屯、潘店、大張和薛官屯地區，巖性以閃長巖為主。區內構造主要表現為潛凹與潛凸相間分布，其中斷裂多呈NE—NNE向、NW—NNW向，構成了潛凸起與潛凹陷的邊界；在潛凸起發育NE向和近SN向的短軸背斜。

1—二級構造單元界線；2—三級構造單元界線；3—四級構造單元界線；4—五級構造單元界線；5—(推測)斷層；6—不整合界線；7—(潛)凹陷區；8—(潛)凸起區；9—勘查區位置

2 鐵礦床特征

該區礦產勘查工作已發現的鐵礦床位于李屯異常區西側、潘店異常區西側以及大張異常區南西側[12，17]，區內鐵礦體形態多樣，呈(厚)層狀、似層狀、透鏡狀、囊狀、脈狀和不規則狀等，各個地區鐵礦體特征見圖2和表1，由該圖表可知，大張地區鐵礦體厚度較薄，潘店地區鐵礦體較厚，李屯地區鐵礦體最厚，此外，薛官屯地區在靠近接觸帶處的奧陶紀地層中發現了磁鐵礦細脈。勘查工作表明大張地區鐵礦埋藏最淺(約-716m)；李屯地區鐵礦埋藏較深(約-1123m)，潘店地區鐵礦埋藏最深(約-1417m)，表明成礦時該區巖漿侵位差異明顯和成礦后期構造作用影響巨大；目前勘查工作表明，李屯和潘店地區鐵礦有望達到大型規模，大張地區鐵礦可達中型規模。

1—第四系+新近系；2—二疊系+石炭系；3—奧陶系；4—大理巖帶；5—矽卡巖帶；6—鐵礦體；7—閃長巖體；8—煤層；9—位置不明整合界線/不整合界線；10—鐵礦區位置

表1 齊河-禹城富鐵礦勘查區鐵礦體特征表

區內鐵礦石類型較多，大致可分為灰黑色致密塊狀磁鐵礦石、灰黑色黃鐵礦化磁鐵礦石、深棕灰色矽卡巖化磁鐵礦石、深灰色碳酸鹽化磁鐵礦石等多個類型及其綜合形式(圖3)。

a—致密塊狀磁鐵礦石；b—黃鐵礦化磁鐵礦石；c—矽卡巖化磁鐵礦石；d—碳酸鹽化磁鐵礦石(Mt—磁鐵礦；Py—黃鐵礦；Sk—矽卡巖、Cal—方解石)

礦石礦物為磁鐵礦，脈石礦物為透閃石、透輝石、陽起石、金云母、黃鐵礦、黃銅礦、蛇紋石、方解石、綠泥石、黑云母等；礦體發育處附近矽卡巖化、鈉長石化、綠簾石化、綠泥石化、黃鐵礦化等現象發育。研究區內鐵礦石類型差異較大，顯示成礦作用方式及賦礦空間的多樣性，同時表明該區成礦過程較為復雜。

3 控礦要素分析

研究區內矽卡巖型鐵礦的控礦要素主要分為地層、侵入巖和構造[4]。勘查工作表明李屯、潘店和大張等地區鐵礦體的賦存形式多樣，可分為接觸帶賦存式、層間充填式、捕虜體構造式、裂隙貫入式等多種類型[15，17-20](表2)，其中接觸帶賦存式、層間充填式是區內主要成礦類型，該區矽卡巖型鐵礦賦礦空間具有多樣性，礦體賦礦空間的不同決定了其規模大小，一般而言，接觸帶賦存式、層間充填式形成的鐵礦體規模較大，捕虜體構造式、裂隙貫入式形成的鐵礦體規模較小。該區成礦規律研究表明，各鐵礦體類型并不孤立存在，而是通過構造裂隙、巖體和地層間的接觸帶、各時代地層的不整合界面以及同一時代內部滑脫部位等之間的不同規模的運移通道相互連通，因此各種鐵礦體賦存類型具有十分緊密的內在聯系。

表2 齊河-禹城富鐵礦勘查區各種鐵礦體類型控礦特征表

根據齊河—禹城地區的勘查成果[17-20]，該區發育有大面積奧陶紀碳酸鹽巖地層以及石炭紀—二疊紀碎屑巖地層，其中奧陶紀馬家溝群碳酸鹽巖地層為矽卡巖型鐵礦的主要控礦地層(如大張、潘店鐵礦等)，部分礦體賦存于石炭紀—二疊紀地層中(如李屯、潘店鐵礦區等)，同時石炭紀和奧陶紀地層不整合界面(如潘店鐵礦區等)等位置形成鐵礦體。目前區內勘查工作中已發現的鐵礦床中，其上覆地層均有石炭紀—二疊紀地層分布，異常查證過程中未揭露石炭紀—二疊紀地層地段均未發現鐵礦床，由此表明石炭紀—二疊紀地層在成礦過程中不僅具有賦礦作用，且致密角巖化的碎屑巖(泥質粉砂巖或粉砂質泥巖等)對含礦熱液持續向上運移進行“屏蔽”，從而對富鐵礦體起到保存作用。該區燕山晚期侵入巖較為發育，矽卡巖型鐵礦床的時空分布和形態規模均受控于該地區中基性侵入巖體。區內構造較為發育，且具有顯著的控巖控礦作用，其中碳酸鹽巖地層和閃長巖體的接觸帶處及其附近是鐵礦成礦有利部位。

4 地球物理異常與鐵礦關系

鑒于齊河—禹城地區屬于超深覆蓋區，鐵礦勘查過程中地球物理找礦方法是區內勘查工作的主要技術手段。根據該區勘查成果及經驗[8,15-19]，磁法勘查是區內鐵礦最為重要的找礦技術手段，其中磁異常高值區多為中基性侵入巖體分布區(局部為鐵礦體發育部位)；且在磁異常曲線中局部有多條等值線同步外凸部位多為次級異常發育區，可能為鐵礦賦存地段；在(次級)磁異常顯著部位以及化極磁異常高值區多與已知鐵礦體對應性較好。重力異常相對較高區域多為侵入巖體上隆引起，其中在局部剩余重力異常高值處多為侵入巖體局部凸起或鐵礦體發育部位，以潘店地區PZK1為例，鐵礦體賦存標高為-1417.94m～-1515.47m(圖4)，礦體發育有5層，分別位于石炭紀地層中，石炭紀地層和奧陶紀地層不整合面處,奧陶紀地層中、奧陶紀地層和閃長巖體接觸帶處，礦石平均品位為TFe：51.82%、mFe：47.20%。在重磁異常高值區的異常查證工作表明，礦體具有“層數多、厚度大”的特點，該地段鐵礦找礦效果明顯。

1—第四系+新近系；2—石炭-二疊系；3—寒武-奧陶系；4—泰山巖群；5—閃長巖；6—鐵礦體；7—地質界線；8—推斷斷裂；9—鉆孔位置(孔號/深度)

電法工作(如大地電磁測深剖面等)對深部沉積地層分布和中基性巖體形態具有一定的指示性，其中在高阻和低阻轉換部位多為矽卡巖帶發育地段，從而間接指示鐵礦賦存地段。在地震工作中的地震反射波普顯示的沉積地層和侵入巖體的接觸帶多是鐵礦勘查重點地段。由于區內屬超深覆蓋區，各種物探勘查手段多從不同側面去指示深部鐵礦體的信息，因此該區應重視物探技術方法綜合使用和數據解譯是勘查工作的重點。

5 討論及對策分析

通過對該區成礦地質背景、鐵礦體特征、控礦要素、地球物理異常與鐵礦關系分析表明該區矽卡巖型鐵礦成礦地質條件優越，鐵礦規模較大，埋藏較深，控礦要素多樣，鐵礦體勘查與區內地球物理異常關系密切。在總結以往勘查經驗和研究進展的基礎上，本次研究通過討論該區勘查研究工作中的關鍵問題，提出相關借鑒和下步勘查工作對策。

(1)成礦地質體歸屬。因齊河—禹城地區內具有超深覆蓋區的“先天性”因素，而無法對該區內控礦地層和巖體進行宏觀的形態和巖性特征觀察，僅靠物探資料解譯和少量鉆孔控制，難以對區內侵入巖體的空間分布及詳細特征作出深刻的認識。該區燕山晚期侵入巖體位于濟南序列(主要巖性為輝長巖體)西部約60km處，二者形成時代相近(近于130Ma±，屬早白堊世[17-18,21-24])；但其在巖性上具有較為顯著的差異，濟南侵入巖體是濟南地區矽卡巖型鐵礦的成礦母巖(更偏基性)，而就目前所揭露閃長巖體的巖性來看，齊河—禹城地區與矽卡巖型鐵礦成礦關系最為密切的巖石類型為中細粒(黑云)角閃閃長巖等(趨于中性)，與萊蕪地區和金嶺地區矽卡巖型鐵礦相似，且其巖性組合與沂南序列基本一致，應屬于沂南序列。

(2)深部地質體空間特征。由于覆蓋層厚度巨大和勘查研究工作起步較晚，極大地制約了該區的礦產勘查工作。區內矽卡巖型鐵礦的成礦地質體為燕山晚期中基性閃長巖體，目前圈定了李屯、潘店、大張和薛官屯共4個中基性侵入巖體[17,21]。根據現有資料薛官屯地區巖體最淺，潘店地區巖體最深；隨著勘查工作逐步深入，深部地質體空間詳細分布特征將會逐步深入，并有更加清晰的認識[25]；鑒于該區控礦地層及侵入巖體空間分布詳細特征是該區矽卡巖型鐵礦成礦最為直接的要素，因此建議將深部地質體三維空間分布特征的研究擺在優先位置。

(3)物探數據綜合解譯。物探方法是該區礦產勘查的先導性工作，且區內鐵礦勘查最初發現即是對其物探異常的分析研究作為突破口[15,26-29]，但是該區對其他未開展鐵礦勘查部位的物探異常研究較為不足。由于物探異常具有多解性，且覆蓋層厚度巨大，對于由巖體引起的異常和鐵礦體引起的異常分解難度極大，目前尚未能利用綜合物探技術手段對深部鐵礦體進行精準定位，建議加強對于提高該區物探解譯和其深部地質體的對應關系將是該區今后勘查研究工作的重點。

(4)礦床勘查空間拓展。勘查區內目前已發現的矽卡巖型鐵礦體主要位于李屯、潘店、大張異常區的西側，而在上述異常區的東側尚未開展系統的鐵礦勘查工作。2019年山東省地質調查院在大張異常區東側地區開展了異常查證工作，在千米以下(約1038 m處)的奧陶紀地層和閃長巖體接觸帶處發現了矽卡巖化現象，且井中三分量磁測成果發現了明顯的三分量磁異常，表明該孔旁側極有可能賦存有矽卡巖型鐵礦[30]；因此建議對物探異常西半環已發現礦體的走向和傾向上進行控制以增加鐵礦資源量，加強異常西半環類似異常的查證工作，同時有針對性地開展對上述物探異常東半環的研究工作，以期開辟新的鐵礦找礦空間。

(5)鐵礦成礦規律研究。該區鐵礦成礦規律研究取得了較大進展[31-33]，區內中基性侵入巖體是該矽卡巖型鐵礦成礦地質體，成礦結構面特征主要表現為接觸帶賦存式、層間充填式、捕虜體構造式、裂隙貫入式等賦存方式；礦床成礦作用特征標志主要表現為“閃長巖帶—蝕變閃長巖帶—內矽卡巖帶—鐵礦帶—外矽卡巖帶—大理巖化帶—灰巖帶—角巖帶”的矽卡巖型鐵礦蝕變分帶特征。對于區內鐵礦體是否有新的鐵礦賦存形式，該區巖漿演化過程及分帶特征缺乏全面認識、鐵質成分沉淀機理尚未開展深入研究，建議加強對該區成礦規律深入研究，尤其是加強對研究區內地層、蝕變帶、侵入巖體等分布形態的精細刻畫和微觀變化特征分析、深入開展巖漿演化特征和鐵質成分沉淀機理等的研究。

6 結語

隨著齊河—禹城地區內矽卡巖型鐵礦勘查工作的深入和科學研究工作的進展，制約區內鐵礦勘查研究的主要問題和關鍵因素逐步凸顯。本文研究表明該區內成礦地質體應屬于沂南序列閃長巖體，石炭紀—二疊紀地層除具有賦礦作用外，同時也對富礦熱液的運移具有一定的“屏蔽作用”。該區內深部地質體三維空間特征精細刻畫、深部地質體控礦構造研究、物探數據深度解譯、礦產勘查空間拓展、鐵礦成礦規律和礦體賦存規律深入研究方面將是下一步勘查研究工作的重點；其中加強對物探異常西半環已發現礦體的勘查和類似異常的查證工作，同時對區內各物探異常東半環開展勘查研究工作對于拓展區內矽卡巖型鐵礦的勘查空間具有十分重要的意義。

致謝：感謝同作者在齊河—禹城地區一道開展矽卡巖型鐵礦勘查研究工作的項目組全體成員，同時感謝審稿專家提出的修改意見！