魯中地區礦山巖體北部傾伏端重磁異常特征及其找礦方向

摘要：魯中地區礦山巖體是富鐵礦成礦的重要地質體，一直是勘查和研究的熱點區域，但其北部傾伏端的重磁異常特征則研究相對滯后。本次工作首次利用1∶1萬航空磁測數據，結合重力數據，對魯中地區礦山巖體北部傾伏區域開展了系統的重磁異常聯合解譯，更新完善了地質地球物理有利找礦標志。結合地質認識，提出了張家洼Ⅲ礦床西翼深部、東翼深部、礦山弧形背斜北部傾伏端兩翼3處有利找礦方向。綜合分析認為，區內已有主要礦體在深部未封閉，推測覆蓋區仍存在未發現的盲礦體，低緩磁異常的外凸分支異常區、張家洼鐵礦深部、冶莊地區北部等區仍具有較大的找礦潛力，為研究區深部找礦工作提供了有利指示。

關鍵詞：重磁異常；找礦方向；礦山巖體；魯中地區

中圖分類號：P631.2""" 文獻標識碼：A""" doi：10.12128/j.issn.16726979.2024.03.011

引文格式：趙曉博，張保濤，胡創業，等.魯中地區礦山巖體北部傾伏端重磁異常特征及其找礦方向［J］.山東國土資源，2024，40（3）：8593. ZHAO Xiaobo， ZHANG Baotao， HU Chuangye， et al. Characteristics of Gravity and Magnetic Anomalies in the Northern Dipping End of Mining Rock Masses in the Central Shandong Province and Prospecting Direction［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（3）：8593.

0 引言

鐵礦是重要的戰略性礦產資源，我國鐵礦的顯著特點是大而富的鐵礦少，魯中萊蕪地區是我國最重要的矽卡巖型富鐵礦成礦區之一，累積資源儲量約6.2億t［13］。隨著地質勘查工作的逐步深入，深部找礦已經是當前及今后相當長一段時間內的礦產勘查工作的重點，物探找礦的重要性就逐漸凸顯出來［45］。

礦山巖體是該地區主要的成礦巖體，本次在礦山巖體北部開展了1∶1萬航空高精度磁測結合礦產勘查成果，圈定了礦致磁異常5處，并對其進行了異常解譯，圈定了找礦有力地段，對鐵礦勘查工作提供了找礦方向。

1 地質背景

大地構造位置為華北板塊（Ⅰ）魯西隆起區（Ⅱ）魯中隆起（Ⅲ）新甫山萊蕪斷隆（Ⅳ）泰萊凹陷（Ⅴ）東北部［1］。

區內大部為第四系覆蓋，根據鉆孔資料，區內地層主要有奧陶紀馬家溝群、石炭紀月門溝群本溪組、石炭紀月門溝群太原組、石炭二疊紀月門溝群山西組、二疊紀石盒子群、古近紀官莊群常路組和第四系。主要為馬家溝群北庵莊段、五陽山段和八陡段［67］。

普查區內構造較發育，斷裂主要有冶莊山頭斷裂、F1—F3斷層、王家樓斷裂、泰安孝義斷裂等。褶皺構造為礦山弧形背斜，該背斜的中北部分布在研究區內，背斜兩翼不對稱，東翼略陡，西翼較緩，是區內的主要控礦構造，鐵礦主要分布于該背斜的兩翼及兩端［6］。兩翼由古生代地層組成，核部為閃長巖體［6］，背斜軸向北段為NNW，中部轉為NE。以張家洼礦床為例，在礦區內東翼為Ⅰ礦床，西翼為Ⅱ礦床，北部傾沒端為Ⅲ礦床（圖1）。

區內巖漿巖為燕山期沂南序列東明生單元中細粒輝石閃長巖（礦山巖體）的北延部分，礦山巖體是該地區的主要成礦巖體。主要巖性為輝石閃長巖、正長閃長巖、似斑狀閃長巖等。該侵入體巖性為中偏基性閃長巖，蝕變分帶現象明顯。侵入巖體與奧陶紀等碳酸鹽地層平行接觸，深部較陡、淺部較緩，呈傾斜狀切割巖體［710］。

2 重磁異常特征

2.1 重力異常特征

據以往資料統計，奧陶紀馬家溝群北庵莊組、五陽山組和八陡組的巖石密度平均值為2.72×103kg/m3；中生代燕山期閃長巖的密度平均值2.78×103kg/m3，鐵礦石的密度約4.03×103 kg/m3。重力異常（Δg）變化特征表現為東南方向重力相對較高、北西方向重力相對較低，反映了區域上燕山期侵入巖的分布及盆地內沉積地層由南東而北西由薄逐漸變厚的現象。梯度帶受礦山巖體邊緣的控制，Δg一般為（50～35）×105m/s2。重力高異常一般表現為（50～59）×105m/s2，形態呈透鏡狀，展布于張家洼一帶，反映了燕山期礦山巖體出露與走向及傾伏狀態；重力低異常一般表現為（35～34）×105m/s2，形態呈條帶狀，巖體西側一帶，反映了盆地沉積中心的特點［7］。礦山巖體北部重力等值線向NW向彎曲，反映了該地段為泰萊盆地西邊緣轉折部位（圖2）。

礦山巖體北部位于布格重力等值線高值區，在張家洼礦床處具有梯級帶的波動，在港里礦床北部明顯呈NW向同向彎曲，反映了礦山巖體在該處向NW方向扭曲，該地段重力等值線同向彎曲梯度變化較緩，反應了礦山巖體沿港里-冶莊-口鎮方向侵入，且巖體頂面較為平緩［7］。

2.2 磁異常特征

在20世紀50—70年代，航磁在鐵礦普查中取得了很好的效果。據不完全統計，約有80%的隱伏鐵礦床是地質研究結合航磁方法發現的［812］。本次在礦山巖體北部開展了1∶1萬航空高精度磁測。

2.2.1 巖（礦）石物性特征

巖（礦）石磁性參數（表1）特征上看，閃長巖體及矽卡巖型鐵礦體與古生代沉積圍巖之間存在著明顯的磁性差異［7］。巖（礦）石磁性可分為無磁性、中高磁性、強磁性三類：沉積地層均表現為無（微）磁性特征，引起的磁異常可忽略不計；中生代閃長巖體表現為中高磁性特征，明顯高于沉積圍巖；矽卡巖型鐵礦體表現為強磁性特征，為全區最高［7］。因此，區內的磁異常低值區對應了地層分布范圍，磁異常高值區主要為閃長巖體的反映，矽卡巖型鐵礦埋深大、厚度薄，磁場特征表現為閃長巖體磁異常之內的局部疊加異常［12］。

2.2.2 平面總體異常特征

從航磁ΔT陰影圖上來看，四個異常均為正磁場背景上的疊加升高異常，形態規則，組合呈“人”字型。其中魯C202061異常呈橢圓形，走向NW，長約1km，寬約0.6km，在航磁ΔT剖面平面圖上5條測線反映，異常形態規則曲線光滑，異常最大值172nT；魯C202062異常呈橢圓形，走向NNW，長約1.0km，寬約0.7km，在航磁ΔT剖面平面圖上10條測線反映，異常曲線光滑，異常最大值273nT；魯C202063異常呈橢圓形，走向NW，長約1.1km，寬約0.5km，在航磁ΔT剖面平面圖上15條測線反映，異常曲線北側光滑，南側呈不規則鋸齒狀；魯C202064異常呈條帶狀，走向NE，長約1.9km，寬約0.7km。在航磁ΔT剖面平面圖上15條測線反映。化極后異常中心均有不同程度的向北偏移，異常更加凸出，尤以魯C202062異常突出最為明顯。進行剩余異常的提取后，異常形態更加清晰（圖3）。魯C202062、魯C202063、魯C202064三個異常分別對應張家洼鐵礦的3個礦床，根據前人資料張家洼鐵礦礦體賦存于礦山弧形背斜北部的傾沒端，處于弧形背斜兩翼轉折、狹縮收斂部位。其中張家洼Ⅰ礦床的賦礦圍巖為馬家溝群閣莊段泥質白云質石灰巖、灰質白云巖；張家洼Ⅱ礦床和張家洼Ⅲ礦床的賦礦圍巖為馬家溝群八陡段灰色、青灰色中厚層石灰巖、含白云質灰巖；個別礦體賦存于月門溝群本溪組、太原組鐵鋁頁巖、砂巖等碎屑巖中［9］。馬家溝群八陡段灰巖因鈣質含量高、滲漏率高、化學性質活潑，既是構造薄弱帶，具有可溶性和可塑性特點，故易于交代成礦［1317］。

對航磁進行切值剖面處理與地質剖面圖對比，可以看出此處鐵礦體引起的磁異常幅值約在300～400nT（圖4）。本區受燕山期強烈構造運動，中基性巖漿侵入礦山弧形背斜核部，在演化過程中分離出含礦溶液和馬家溝群石灰巖接觸帶附近形成了矽卡巖型鐵礦，礦石具有較強的磁性反應，在磁異常明顯且地質條件優越地帶為矽卡巖型鐵礦找礦有利部位，對該異常做進一步研究，探討深部及北側是否還有未發現的鐵礦體。

3 重磁異常的成礦顯示剖析

3.1 磁異常對找礦方向的指示

根據1∶10000高精度航磁成果，結合礦產勘查成果，圈定了礦致磁異常5處，分別為張家洼磁異常、小官莊磁異常、港里磁異常、垂陽磁異常、冶莊磁異常。

3.1.1 魯C202064異常

位于張家洼Ⅰ礦床，根據基巖地質圖推斷，處于巖體與馬家溝群灰巖接觸帶，具有有利的成礦地質條件。

從航磁異常等值線平面圖上來看（圖5），該異常為較平靜的正磁場，磁場形態規則，幅值較高，磁異常整體呈橢圓形，異常走向近NW向。以350nT等值線圈定，長約1500m，寬約1000m，異常極大值為650nT，極小值為250nT。異常北西部位其梯度變化較陡為0.83nT/m，南東部位梯度變化較緩為0.40nT/m，區內正磁場主要為燕山期雜巖體引起，條帶狀磁異常主要是由巖體巖性不同而導致礦物成分含量有差異引起或磁性較高的磁鐵礦引起的，航磁圈定的隱伏巖體以及所反映的出露巖體的延伸形態可作為區內隱伏鐵礦找礦工作的重要參考，往往在巖體的邊部和灰巖的接觸帶附近易于成礦。同時伴隨著較高的磁異常顯示礦體較大。該異常為Ⅰ礦床礦體引起磁異常。

磁異常位于已知礦體，礦體NE向尚未封閉，具有較大的找礦潛力。

3.1.2 魯C202063異常

位于張家洼Ⅱ礦床，為已知礦體引起磁異常，根據基巖地質圖推斷，處于巖體與馬家溝群灰巖接觸帶，具有有利的成礦地質條件。

該異常為較平靜的正磁場，磁場形態規則且幅值較高，磁異常等值線圖呈條帶狀，異常走向近NE向。以300nT等值線圈定，異常長2300m，寬1200m，異常極大值為600nT，極小值為150nT。異常沿長軸方向其梯度變化較陡，兩側部位梯度變化較緩，為礦山弧形背斜伴隨雜巖體上侵形引起，同時形成了一個封閉的容礦空間，易于礦液集中交代，形成規模較大的礦體。在背斜的兩翼，特別是在背斜的轉折端或傾伏端處，由于兩翼擠壓作用，礦液向傾伏端流動［11］，易形成規模大、品位高的礦床。為Ⅱ礦床礦體引起磁異常。

磁異常位于已知礦體，礦體向西（深部）尚未封閉，具有較大的找礦潛力。

3.1.3 魯C202062異常

位于張家洼Ⅲ礦床，北西部位于港里村，根據基巖地質圖推斷，位于礦山巖體的傾伏端，處于巖體與馬家溝群灰巖接觸帶，具有有利的成礦地質條件。

航磁異常整體呈橢圓形，異常走向近NNE向，為較平靜的正磁場。長約1300m，寬約700m。異常極大值為600nT［7］。局部磁場形態均不規則，發育有局部的次級高磁異常，部分局部異常區域可能為埋深較淺的鐵礦體引起［1819］。北西部港里村具有弧形磁異常凸起。

北東部礦體未閉合，北西部弧形磁異常凸起推斷為礦致異常，具有較大的找礦潛力。

3.1.4 魯C202061異常

M1航磁局部異常位于港里村以北，垂陽村西南。根據基巖地質圖推斷，地層為太原組，巖體為礦山巖體的北延部分，具有有利的成礦地質條件。

磁異常整體呈不規則橢圓形，磁異常整體走向呈NW向，長軸約2100m，短軸約1300m，面積約1.96km2。本區航磁ΔT化極等值線平面圖顯示（圖5），冶莊磁異常西北部高值異常區為人文干擾引起，東南部為正磁場背景中的局部升高異常，異常中心最大值為235nT，向北側凸起的磁異常等值線對應地表位置則無明顯人文干擾，經現場實地踏勘和磁測實驗，改外凸區磁場比較穩定，推斷由埋深較大的磁性體引起的異常。

該處異常處于巖體與馬家溝群灰巖接觸帶，在東南部的低緩磁異常的外凸分支異常區進行了鉆探驗證，在孔深537.7～552.2m揭露了厚度14.5m的磁鐵礦礦體，TFe品位在50%以上，證實為礦致異常。該處異常向北及東西兩側均有較大延伸，具有較好找礦潛力。

3.2 重磁聯合反演的成礦顯示

在已發現的鐵礦床處總體表現為“重磁同高”特征，即鐵礦體發育處具有磁異常較高及梯度較陡、磁化極異常高、重力異常梯度陡和剩余重力異常高的特征［10］。

圖6為張家洼Ⅲ礦床20勘查線地質—地球物理綜合剖面，圖中可見沂南序列東明生單元中細粒輝石閃長巖和馬家溝群灰巖的接觸帶構造是鐵礦的成礦構造，尤其當接觸帶構造由緩變陡時利于形成厚大的礦體。ΔT曲線呈寬“八”字形，磁異常整體表現為寬緩的高磁異常特征［7］。ΔT化極后曲線的幅值明顯升高，整體形態未發生變化，但向NE向偏移，ΔT和ΔT化極曲線均表現為剖面中部磁異常隆起，結合20勘查線地質剖面圖推斷，主要是具有較高磁性的底部巖體和磁鐵礦體的強磁異常相互疊加的結果；剖面曲線兩側變化梯度較小，反映了磁性礦體的傾角較緩［7］，剖面南西側的磁異常梯度明顯小于剖面北東側的磁異常梯度，根據已有鉆孔揭露，剖面南西側礦體的厚度和規模要優于北東側，這是因為剖面南西側巖體局部上升隆起，產狀變化較大呈現階梯狀，形成了一個封閉的容礦空間，易于礦液集中交代，形成規模較大的礦體［10］。剖面的布格重力異常和剩余布格重力異常曲線形態與磁測曲線形態相似，表現為中部有寬緩的異常隆起，與磁鐵礦體厚大的部位相對應，反映了鐵礦體重磁同源的特征［4］。根據大比例尺重磁剖面推斷的巖礦體的延伸形態為區內隱伏鐵礦找礦工作起到了重要的指示作用。

4 找礦方向

（1）局部磁異常。

通過本次工作確定了冶莊低緩磁異常的外凸分支異常區為礦致異常，且該處異常向北及東西兩側均有延伸。在后續勘查工作中應重點關注低緩磁異常的局部變化區，尤其是外凸分支異常區。

（2）張家洼礦床深部和邊部。

礦體向礦山巖體東西兩翼延伸具有較好的成礦巖體和灰巖接觸帶地質條件，現有的勘查工程未對礦體進行圈閉（圖6）。通過近幾年在張家洼礦床外圍找礦工作，新增鐵資源儲量達1.3億t，取得了較大的找礦進展，在今后的富鐵礦勘查方面，該地區仍是重點的找礦區域。根據港里異常特征，在Ⅲ礦床東西兩側均存在低緩異常，具有較好的成礦顯示，認為張家洼Ⅲ礦床西翼深部、東翼深部是有利的找礦方向。

（3）冶莊地區北部。

根據重力異常特征顯示，礦山巖體沿港里—冶莊—口鎮方向侵入，接觸帶構造延伸至該地區，具有較好的成礦地質條件，認為礦山巖體傾伏端是有利找礦方向。

5 結論

（1）結合基礎地質資料、重力特征、磁異常特征、礦床分布特征對礦山巖體北部進行了較為深入的研究。礦山巖體北部為泰萊盆地西邊緣轉折部位，礦山巖體自張家洼一帶沿港里—冶莊—口鎮方向侵入，上覆地層為馬家溝群灰巖，具有有利的成礦地質條件。

（2）圈定了礦致磁異常5處，并對各磁異常進行了推斷解釋，為下一步圈定找礦靶區提供了有利數據支撐。

（3）通過對已知礦床重磁聯合反演剖析，認為布格重力異常和剩余布格重力異常曲線形態與磁測曲線形態表現為中部有寬緩的異常隆起，存在厚大的磁鐵礦體，反映了鐵礦體重磁同源的特征；重磁異常剖面曲線兩側梯度變化，可反映磁性礦體的傾角和厚度。因此，大比例尺重磁剖面推斷的巖礦體的延伸形態可作為區內隱伏鐵礦有利找礦標志。

（4）根據重、磁、電異常特征，結合地質認識，提出了張家洼Ⅲ礦床西翼深部、東翼深部、礦山弧形背斜北部傾伏端兩翼等3處有利找礦方向。

（5）通過本次工作認為，區內已有主要礦體在深部未封閉，推測覆蓋區仍存在未發現的盲礦體，區內低緩磁異常的外凸分支異常區、張家洼鐵礦深部、冶莊地區北部等區具有較大的找礦潛力，為研究區深部找礦工作提供了有利指示。

參考文獻：

［1］ 蔡傳生.山東省萊蕪市張家洼鐵礦床礦體圍巖蝕變特征研究［J］.內蒙古煤炭經濟，2018（13）：156157.

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

［3］ 郝興中，張華平，王巧云，等.山東德州超深覆蓋區矽卡巖型鐵礦找礦標志［J］.地質論評，2021，67（S1）：139140.

［4］ 宗信德，徐建，盧鐵元，等.山東萊蕪礦山礦田鐵礦產出構造類型、礦體型式及大大中型礦床賦存規律［J］.地質找礦論叢，2010，25（3）：234240.

［5］ 郝興中，肖克炎，王巧云，等.山東鐵礦成礦規律及潛力分析［J］.地球學報，2023，44（5）：834848.

［6］ 蔡傳生.山東省泰萊盆地鐵礦構造控礦特征及找礦方向分析［J］.內蒙古煤炭經濟，2018（12）：158160.

［7］ 馬明，高繼雷，高明波，等.魯西萊蕪地區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.

［8］ 郝興中.魯西地區鐵礦成礦規律與預測研究［D］.北京：中國地質大學（北京），2014：1197.

［9］ 宗信德，李衛，王建，等.山東萊蕪張家洼鐵礦平爐富礦和伴生的銅、鈷組分研究［J］.地質找礦論叢，2012，27（1）：6065.

［10］ 郝興中，鄭金明，劉偉，等.山東省齊河禹城地區矽卡巖型鐵礦成礦預測［J］.地球學報，2020，41（2）：293302.

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

［12］ 王潤生，郝興中，劉洪波，等.魯西齊河地區矽卡巖型鐵礦重磁方法找礦規律研究［J］.地球物理學進展，2022，37（2）：664677.

［13］ 張保濤，胡兆國，梅貞華，等.山東淄博金嶺地區辛莊鐵礦地質地球物理特征及深部找礦預測［J］.地質論評，2022，68（6）：22592268.

［14］ 張保濤，胡兆國，曹其琛，等.山東淄博金嶺雜巖體分布區深部富鐵礦資源潛力及找礦方向［J］.地質學報，2021，95（5）：15451560.

［15］ 段壯.山東萊蕪地區矽卡巖型鐵礦床成礦作用與成礦機制研究［D］.北京：中國地質大學，2019：1311.

［16］ 王世進，萬喻生，張成基，等.魯西地區早前寒武紀地質研究新進展［J］.山東國土資源，2008，24（1）：1020.

［17］ 劉光鼎，郝天珧.應用地球物理方法尋找隱伏礦床［J］.地球物理學報，1995，3（6）：850854.

［18］ 李倩，李建國，王萬銀，等.重磁電聯合勘查深部鐵礦方法試驗研究［J］.工程地球物理學報，2015，12（2）：218224.

［19］ 賀春艷，郭秋峰，張超，等.綜合物探在尋找矽卡巖型礦床中的應用［J］.山東國土資源，2012，28（1）：2730.

Characteristics of Gravity and Magnetic Anomalies in the Northern Dipping End of Mining Rock Masses in the Central Shandong Province and Prospecting Direction

ZHAO Xiaobo，ZHANG Baotao，HU Chuangye，HU Zhaoguo，WANG Xiaoyu，HU Jiabin，YANG Chao，GE Ruichen， SUN Feng

（Shandong Zhengyuan Geological Exploration Institute， Shandong Ji'nan 250013，China）

Abstract：The mine rock mass in central Shandong province is an important geological body for iron ore mineralization， and has always been a hot area for exploration and research. However， the study of gravity and magnetic anomaly characteristics of the northern plunging end is relatively lagging behind. In this work， airborne magnetic survey data with the scale of 1∶10000 has been used， is the first time. Combining with gravity data， systematic joint interpretation of gravity and magnetic anomalies in the northern inclined area of mine rock mass in Luzhong area has been carried out， and geological and geophysical favorable prospecting indicators have been updated and improved. Combining with geological understanding， three favorable prospecting directions have been proposedin the deep part of west wing， deep part of east wing and two wings of north plunging end of the mine arc anticline of Zhangjiawa Ⅲ deposit. Through comprehensive analysis， it is showed that main ore bodies in the area are not closed in the deep part. It is speculated that there are still undiscovered blind ore bodies in the coverage area. The outer convex branch anomaly area with low magnetic anomaly， the deep part of Zhangjiawa iron mine and the northern part of Yezhuang area still have great prospecting potential. It will provide a favorable indication for deep prospecting work in the study area.

Key words：Gravity and magnetic anomalies;prospecting direction;mine rock mass;Luzhong area