山東萊蕪鹿毛埠富鐵礦地質(zhì)特征及深部找礦方向研究

摘要：本文主要分析了山東萊蕪鹿毛埠地區(qū)的富鐵礦成礦地質(zhì)特征、礦體特征以及地球物理特征，并提出了深部找礦方向。研究發(fā)現(xiàn)，鹿毛埠地區(qū)富鐵礦屬于矽卡巖型，主要賦存于奧陶紀馬家溝群碳酸鹽巖與燕山晚期中、基性閃長巖體的接觸帶及其附近。礦體賦存于磁異常和重力異常的過渡帶，并且重力值較高的區(qū)域。通過對萊蕪鹿毛埠地區(qū)探礦工程分析，研究區(qū)內(nèi)新發(fā)現(xiàn)鐵礦體平均品位TFe 53.38%、mFe 51.28%，單樣最高品位達61.30%，并確定了2個成礦遠景區(qū)，本研究為該區(qū)的富鐵礦資源勘查提供了技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：富鐵礦；地質(zhì)特征；成礦規(guī)律；找礦方向；山東萊蕪；鹿毛埠地區(qū)

中圖分類號：P618.31""" 文獻標識碼：A""" doi：10.12128/j.issn.16726979.2024.03.008

0 引言

作為世界最大的制造業(yè)大國和礦產(chǎn)品消費市場［1］，中國的富鐵礦資源一直是國家戰(zhàn)略儲備的關(guān)鍵組成部分，但我國對富鐵礦的供應(yīng)長期依賴進口，這種依賴性對國家的工業(yè)安全構(gòu)成了潛在威脅。鑒于這種情況，提升國內(nèi)富鐵礦勘探與開發(fā)的能力成為一項緊迫的任務(wù)。

萊蕪弧狀背斜富鐵礦成礦帶作為國家級重點勘查區(qū)和重要的成礦區(qū)（帶），在矽卡巖型鐵礦勘探中具有典型的代表性而成為研究重點［23］。萊蕪鹿毛埠鐵礦區(qū)位于此成礦帶，其地質(zhì)構(gòu)造特征獨特、礦體品位高，已經(jīng)成為地質(zhì)學者們關(guān)注的焦點。研究區(qū)的地質(zhì)特征和成礦規(guī)律已有初步認識，但對于該礦區(qū)的深部勘查潛力和成礦預(yù)測研究仍有待深入［4］。本研究旨在通過對鹿毛埠地區(qū)的地質(zhì)特征、成礦規(guī)律進行深入探討，進一步認識礦區(qū)的成礦地質(zhì)背景和地球物理特征，并開展成礦預(yù)測研究，以期為該區(qū)的富鐵礦資源勘查提供技術(shù)支持。

本文分析研究了萊蕪鹿毛埠地區(qū)的成礦地質(zhì)背景、礦體地質(zhì)特征、地球物理特征及深部找礦方向，并結(jié)合磁場和重力數(shù)據(jù)，開展了成礦預(yù)測。研究成果不僅揭示了鹿毛埠地區(qū)富鐵礦的成礦機制和勘查潛力，還為進一步的資源勘查提供了重要的科學依據(jù)和找礦標志。為山東省鐵礦資源的自給自足和減少對外依賴提供了可能性，具有重要的實踐意義和戰(zhàn)略價值。

1 成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置屬華北板塊（Ⅰ），魯西隆起區(qū)（Ⅱ），魯中隆起（Ⅲ），新甫山萊蕪斷隆（Ⅳ）、泰萊凹陷（Ⅴ）的中南邊緣。

1.1 地層和構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)地層由老至新為古生代寒武奧陶紀九龍群、奧陶紀馬家溝群、石炭二疊紀月門溝群、古近紀官莊群、第四紀松散層［5］。其中馬家溝群出露較齊全，整合于三山子組之上。馬家溝群中的北庵莊組、五陽山組、八陡組的灰?guī)r層為研究區(qū)及周邊區(qū)域上矽卡巖型磁鐵礦的主要賦礦地層。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要發(fā)育有NW、NE和近SN向等3組，為萊蕪盆地南部邊緣斷層，斷層以北為巨厚的古近紀和第四紀較松散地層，以南為巖漿巖裸露區(qū)和古生代地層（圖1）。

1.2 巖漿巖

礦山巖體位于研究區(qū)東南部，是其西北方向的延續(xù)部分，為區(qū)內(nèi)主要控礦巖體，為區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的巖體，長約15km，寬約4km，產(chǎn)狀為巖蓋，多呈順層侵入，局部斜交，與奧陶紀馬家溝群灰?guī)r形成的圍巖形成侵入接觸。主要巖性為輝石閃長巖、正長閃長巖、角閃輝長巖等［6］。巖體周圍分布有張家洼鐵礦、顧家臺鐵礦、西尚莊鐵礦和馬莊鐵礦等十幾處鐵礦。

2 典型礦床特征

2.1 礦體地質(zhì)特征

研究區(qū)以鹿毛埠礦區(qū)為重點開展工作，探礦工程共探獲富鐵礦體1個，命名為鹿毛埠Ⅰ號礦體，求得推斷資源量57.4萬t（圖2）。

工程控制礦體最大長度約336.50m，總體呈似層狀NW向展布，走向308°，傾向38°，南部其傾角20°，北部較平緩，最大埋深644.08m；礦體具有中部礦層單一、厚度大，向深部延伸具厚度變大、品位增高的趨勢。該礦體由6個鉆孔控制（圖2），其中ZK221鉆孔樣品分析結(jié)果顯示其TFe平均品位為53.33%，mFe平均品位為51.28%，單樣TFe最高品位達61.30%、mFe達59.38%，礦層鉛直厚度為3.25m。礦體特征詳見表1。

礦體厚度介于1.80～4.00m之間，平均厚度2.68m，礦石中TFe的品位介于23.70%～61.30%之間，平均品位達36.60%；mFe的品位為17.74%～59.38%，平均品位33.69%。礦體屬厚度、品位變化穩(wěn)定均勻型礦體［7］（表2）。

2.2 礦石礦物特征

該地區(qū)矽卡巖型鐵礦石的礦石礦物主要為磁鐵礦，其次為假象赤鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦等。脈石礦物主要為蛇紋石、方解石［8］。

磁鐵礦多為半自形粒狀，次為自形或他形粒狀，晶體大小多在0.05～0.35mm間。呈包體狀分布于蛇紋石內(nèi)。沿裂紋常有方解石充填，在氧化條件下易被赤鐵礦交代而形成假象赤鐵礦。

黃鐵礦多為半自形—他形粒狀，個別自形程度較高，晶體大小多在0.04～0.08mm間，最大可達0.3～0.5mm。在礦石中一般呈次紋象狀、脈狀、星點狀分布，局部有壓碎現(xiàn)象，交代并包含磁鐵礦而構(gòu)成包含結(jié)構(gòu)。

3 地球物理特征

研究區(qū)磁場強度值在400～350nT范圍內(nèi)，磁場強度總體表現(xiàn)為高低相間、波動的特征。高磁異常主要集中在測區(qū)東北部、東南部和西南部。高磁區(qū)域分別對應(yīng)石家泉鐵礦外圍、鹿毛埠鐵礦外圍和角峪鐵礦外圍。根據(jù)異常特征、地質(zhì)特征及鉆探驗證，3處高磁異常為深部的磁鐵礦所引起（圖3）。

鹿毛埠地區(qū)以100 nT等值線大致圈定異常M1，異常形態(tài)不規(guī)則，其面積約5.4km2。異常邊部彎曲變化大，多形成規(guī)模不一的脈狀小磁異常；內(nèi)部局部形成面狀中低正磁異常和帶狀高磁異常，且有4處負磁異常存在。形成了大磁異常外圍有負磁場，內(nèi)部有不規(guī)則高磁異常和負磁異常相伴的不規(guī)則形似“斑狀”的大面積面狀正磁為主的磁異常帶。磁異常區(qū)域主要發(fā)育閃長玢巖及閃長巖類、少量角閃輝長巖等［9］，在磁異常的北翼異常梯度帶處發(fā)育有磁鐵礦（化）層，已探獲富鐵礦資源量57.97萬t，新一期探礦工程探獲TFe平均品位為53.33%，單樣最高品位達61.30%。

通過對研究區(qū)內(nèi)高精度磁測和重力綜合剖面進行重磁聯(lián)合反演［10］，繪制了ΔT、ΔgB剖面圖，反演參數(shù)見表3。結(jié)合以往航磁資料分析，礦山巖體向本區(qū)延深傾沒，不斷升高的磁異常為礦山巖體在深部侵入所引起。礦山巖體主要巖性為閃長巖類，越往北則受閃長巖的影響越大，高值磁異常表現(xiàn)越明顯。ΔT剖面曲線峰值位于燕山期閃長巖所致磁異常邊界等值線外凸部位（圖4），推斷該異常由閃長巖體局部的小規(guī)模凸起和磁鐵礦體引起［11］。剖面2200m處閃長巖體頂板埋深約401m；計算礦體位于巖體北，巖體與地層的接觸部位，頂板埋深約600m，厚度約6m。

4 深部找礦方向

4.1 成礦規(guī)律

4.1.1 成礦地質(zhì)體

礦床位于礦山弧形背斜西南傾沒端，礦床賦存于燕山晚期濟南序列東明生單元閃長巖與中晚奧陶紀馬家溝群八陡組碳酸鹽巖的接觸帶上，礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)較簡單［12］。形成礦體的圍巖主要有矽卡巖和閃長巖。

4.1.2 成礦作用

礦體附近圍巖易受強烈的矽卡巖化作用，分帶現(xiàn)象較明顯。磁鐵礦化與透輝石、金云母化緊密相連，研究區(qū)礦床的顯著特點之一就是富含鎂硅的酸鹽礦物。

4.2 找礦標志

4.2.1 地層標志

礦體主要發(fā)育在馬家溝群地層，與成礦直接有關(guān)的圍巖為馬家溝群富鎂質(zhì)碳酸鹽巖［13］，是矽卡巖型富鐵礦找礦地層標志。

1—第四系；2—古近紀泥巖、砂巖；3—石炭紀砂巖、灰?guī)r；4—奧陶紀灰?guī)r、白云巖；5—實測曲線；6—理論曲線；7—燕山中期閃長巖巖體；8—推斷鐵礦石；9—斷層。圖4 2.5D重磁聯(lián)合剖面反演曲線圖

4.2.2 圍巖蝕變標志

矽卡巖化是本礦床重要的圍巖蝕變找礦標志。蝕變作用有比較發(fā)育的綠泥石化、碳酸鹽化、黃鐵礦化等［14］。

4.2.3 巖漿巖標志

燕山晚期閃長巖是尋找本類礦床的重要巖漿巖標志，巖體的邊部可形成矽卡巖型富鐵礦床［15］。

4.2.4 地球物理異常標志

矽卡巖型富鐵礦床多見于高磁、重力異常變化重疊處，強正磁異常向低負異常的過渡帶是尋找的有利部位，同時鐵礦床往往分布于重力值較高區(qū)域。

4.3 找礦預(yù)測

通過對比分析、綜合研究區(qū)內(nèi)已知磁鐵礦床的成礦地質(zhì)條件及礦床成因、控礦條件、成礦模式分析，綜合分析其找礦標志，認為區(qū)內(nèi)圈定的磁異常均是由中生代燕山晚期形成的中基性侵入巖強就位侵入于不同地層引起的［16］。規(guī)模較大的磁異常因巖體規(guī)模大且與碳酸鹽巖接觸界面較緩而易形成磁鐵礦床。

本次探礦工程共求得鐵礦石推斷資源量57.97萬t，ZK221鉆孔樣品分析結(jié)果顯示其TFe平均品位為53.33%，mFe平均品位為51.28%，單樣TFe最高品位達61.30%、mFe達59.38%，礦層鉛直厚度為3.25m，屬高品位富鐵礦；較以往工程TFe的平均品位提高了6.40%，mFe的平均品位提高了5.88%；探礦工程中探獲多處成礦有利的物探異常，與已知礦體具有相似的地質(zhì)條件，且礦體無封閉跡象，因此礦體外圍仍有較大找礦前景。

根據(jù)已取得的找礦成果分析，結(jié)合地球物理特征，在普查區(qū)內(nèi)圈出了2個找礦遠景區(qū)，即：YJ1號遠景區(qū)，位于探獲的鹿毛埠鐵礦體的西側(cè)和礦山巖體南翼，M1磁異常的西部區(qū)域；YJ2號遠景區(qū)，位于吳小莊村西、已設(shè)吳橋鐵礦的采礦權(quán)外圍，M2磁異常的M21小異常西部區(qū)域。

4.3.1 有利的成礦位置

遠景區(qū)位于已知鐵礦床的外圍，YJ1號遠景區(qū)的東北側(cè)已發(fā)現(xiàn)了較好的富鐵礦體，即鹿毛埠礦體；YJ2號遠景區(qū)位于吳橋鐵礦區(qū)的東側(cè)。兩者均處于泰萊盆地的南緣、萊蕪牛泉（西尚莊）角峪鐵礦帶上，在該帶上自東向西已發(fā)現(xiàn)了多個規(guī)模不一的富礦床，如張家洼鐵礦、西尚莊鐵礦、牛泉鐵礦、吳橋鐵礦及角峪鐵礦等。

4.3.2 有利的成礦地質(zhì)條件

與周邊同類型的鐵礦床的成礦地質(zhì)條件對比，2個遠景區(qū)均發(fā)育較好的奧陶紀灰?guī)r、燕山期閃長巖類侵入體，且在二者接觸帶處或附近均具有不同程度的矽卡巖化、大理巖等蝕變現(xiàn)象。以往勘查經(jīng)驗表明，在灰?guī)r與閃長巖類侵入體接觸帶處或附近往往是矽卡巖型磁鐵礦的產(chǎn)出層位。

4.3.3 明顯的物探異常

2個遠景區(qū)具有較好的高磁異常存在，與地質(zhì)體的分布規(guī)律對應(yīng)較好。 YJ1號遠景區(qū)處于M1磁異常的西北部，伴有負磁異常；巖體與地層接觸處磁異常跳躍變化，存在磁鐵礦體的可能。YJ2號遠景區(qū)處于M2磁異常的南部的M22小高磁異常主體位置，周邊分布有負磁異常；異常的中東部梯度帶處具有較好的磁鐵礦成礦潛力。

綜合分析上述遠景區(qū)的地層、構(gòu)造、侵入巖、變質(zhì)作用及地球物理特征，對比鄰區(qū)已知鐵礦床的成礦地質(zhì)條件，認為YJ1、YJ2遠景區(qū)具有較好的成礦地質(zhì)條件。

5 結(jié)論

該文分析了山東萊蕪鹿毛埠富鐵礦成礦地質(zhì)特征、礦體特征及地球物理特征，總結(jié)了研究區(qū)深部找礦方向，形成以下結(jié)論。

（1）萊蕪鹿毛埠地區(qū)富鐵礦成礦類型為矽卡巖型。

（2）萊蕪鹿毛埠地區(qū)富鐵礦床主要賦存于奧陶紀馬家溝群碳酸鹽巖類巖石與燕山晚期中、基性閃長巖體的接觸帶及其附近。

（3）礦體賦存于較強磁異常向低負異常的過渡帶及重力值較高區(qū)域重疊處。

（4）通過對以往礦產(chǎn)勘查工作研究，圈定2個成礦遠景區(qū)。

參考文獻：

［1］"" 許勇.構(gòu)建中國礦業(yè)全球競爭力［N］.中國黃金報，20211022（002）.

［2］"" 董金鑫，吳興宇，姜韞麒，等.山東沂南王家坊莊銅鉬礦地質(zhì)特征及深部找礦方向研究［J］.山東國土資源，2023，39（3）：3843.

［3］"" 馬明，高繼雷，高明波，等.魯西萊蕪地區(qū)地球物理特征及富鐵礦床勘查模型建立［J］.華北地震科學，2020，38（2）：1320.

［4］"" 王云燕，徐韶輝，吳秉祿.山東萊蕪地區(qū)牛泉鐵礦成礦地質(zhì)特征及成因探討［J］.山東國土資源，2021，37（4）：916.

［5］"" 李培遠，邊榮春，曹秀華.兗州市顏店礦區(qū)洪福寺鐵礦床地質(zhì)特征［J］.山東國土資源，2010，26（10）：1114.

［6］"" 趙曉博，胡創(chuàng)業(yè)，高文凱，等.山東萊蕪地區(qū)谷家臺鐵礦航磁異常特征及找礦前景［J］.中國礦業(yè)，2023，32（S1）：6468.

［7］"" 黎龍昌.四川省綿竹市城墻巖磷礦礦床地質(zhì)特征與成礦規(guī)律研究［D］.綿陽：西南科技大學，2018：120.

［8］"" 陳艷，張招崇.矽卡巖型鐵礦的鐵質(zhì)來源與遷移富集機理探討［J］.巖礦測試，2012，31（5）：889897.

［9］"" 郝興中，張文，朱學強，等.魯西超深覆蓋區(qū)矽卡巖型鐵礦勘查技術(shù)體系研究：以齊河—禹城地區(qū)鐵礦勘查為例［J］.山東國土資源，2023，39（3）：102109.

［10］"" 張斌，張海衡，唐榮慧，等.高精度磁測反演技術(shù)在磁異常區(qū)找礦中的應(yīng)用：以魯西地區(qū)谷山鐵礦為例［J］.山東國土資源，2023，39（1）：2329.

［11］"" 朱萌萌，楊承琴，崔俊強，等.綜合找礦方法在魯西地區(qū)萊蕪高家?guī)X金礦勘查中的應(yīng)用［J］.山東國土資源，2023，39（5）：2733.

［12］"" 馬明，常洪華，李亞東，等.淄博—萊蕪地區(qū)矽卡巖型鐵礦成礦規(guī)律和成礦模式探討［J］.山東國土資源，2020，36（7）：915.

［13］"" 張憲堯，趙玉華，薛林，等.萊蕪沈家?guī)X地區(qū)鐵礦地質(zhì)特征及找礦前景分析［J］.綠色科技，2016（22）：133135.

［14］"" 劉立東，徐德利，李傳華，等.萊蕪馬莊鐵礦閃長巖體內(nèi)找礦的理論與實踐［J］.山東國土資源，2005，21（12）：5354.

［15］"" 張善良，趙娜，于立紅.淺析山東省萊蕪市牛泉礦區(qū)鐵礦地質(zhì)特征及找礦標志［J］.科技信息，2013（7）：431.

［16］"" 趙體群，常洪華，馮啟偉，等.魯西地區(qū)矽卡巖型鐵礦成礦地質(zhì)特征及找礦標志［J］.山東國土資源，2020，36（10）：18.

Study on Geological Characteristics and Deep Prospecting Direction of Lumaobu Iron Deposit in Laiwu City in Shandong Province

DONG Jinxin，SONG Lin，JIANG Yunqi，ZHANG Ning， CHEN Weiyue

（Geophysical Surveying Brigade of Shandong Coalfield Geological Bureau， Shandong Ji'nan 250104， China）

Abstract：In this paper， geological characteristics of iron enrichment， ore body characteristics， and geophysical features of Lumaobu area in Laiwu city in Shandong province have been analyzed and studied， and the directions for deep prospecting has been put forward. It is found that rich iron deposits in Lumaobu area are of the skarn type， mainly occurring in contact zones between Ordovician Majiagou group carbonate rocks and Yanshanian late-stage mafic to intermediate diorite bodies and their vicinity. The ore bodies are located in the transition zones of magnetic and gravity anomalies and are also found in areas with higher gravity values. Through analysis on exploration projects in Laiwu Lumaobu area， newly discovered iron ore bodies have an average grade of TFe 53.38% and mFe 51.28%， with the highest single sample grade reaching 61.30%. Two prospective areas for mineralization have been identified. This study will provide technical support for the exploration of rich iron ore resources in the region.

Key words：Rich iron deposit; geological characteristics; metallogenic laws; exploration direction; Laiwu city in Shandong province; Lumaobu area