山東省中北部夕卡巖型鐵礦成礦規律與找礦模型

中圖分類號：P618.31 文獻標識碼：A doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2025.07.001

0引言

省鐵礦分布較為廣泛，礦床成因類型多樣，現已在、淄博、泰安、濟寧、臨沂、棗莊、濰坊、、煙臺、威海、日照、菏澤、德州和聊城14個地市中發現或探明有鐵礦床（點），大部分地市蘊藏有豐富的鐵礦資源。魯西中北部是省乃至全國重要的富鐵礦基地，其中夕卡巖型（即接觸交代型）鐵礦是該區主要的富鐵礦類型[1-4]，其中與中基性侵入巖有關的夕卡巖型鐵礦是研究區最為重要的礦床類型，也是全省富鐵礦石的重要來源，主要產于、淄博、德州、聊城等地市；其中城區鐵礦已經閉坑停產，市萊蕪區和淄博市金嶺地區鐵礦已開發了數十年，處于深度勘查和開發中，鐵礦勘查工作重點已經轉為“探邊摸底”和“攻深找盲”，找礦難度和勘查成本逐步攀升；德州、聊城地區在近年來富鐵礦勘查工作中取得了重大進展，在齊河一禹城地區發現了多處“埋藏深、厚度大、品位高、潛力大\"的富鐵礦床[5-8]，但該區鐵礦勘查研究尚屬起步階段。

區域成礦地質背景

研究區大地構造位置處于華北板塊（I）、魯西隆起區（Ⅱ）、魯中隆起（Ⅲ）中北部（圖1）。研究區區域地層發育較全，早寒武系、古生界、中生界、新生界均有分布，其中寒武系、奧陶系廣泛發育。區域地質構造復雜，斷層大量交錯發育，形成了（潛）凸起和（潛）凹陷相間產出的“斷塊\"構造格架；褶皺構造亦較發育。區域巖槳巖發育，尤以中生代侵入巖在研究區大面積分布[9-10]；區域上已探明及發現了城區鐵礦區、萊蕪鐵礦區、淄博金嶺鐵礦區、德州齊河—禹城鐵礦區4個富鐵礦集區。

2典型鐵礦床特征

研究區與中基性侵入巖相關的典型鐵礦床有市萊蕪區張家洼鐵礦床[11]、淄博市臨淄區王旺莊鐵礦床[12]和聊城市高唐縣郭店鐵礦床[13]，上述鐵礦床在所屬鐵礦區內具有較好的代表性，勘查研究程度高，礦床開發利用效果顯著，或是在近年來鐵礦找礦工作中取得良好的勘查研究進展，找礦潛力大。

2.1 鐵礦體特征

研究區內張家洼鐵礦、王旺莊鐵礦和郭店鐵礦區成礦地質特征及其控礦要素空間分布特征見圖2。張家洼鐵礦床位于萊蕪區北約 8km 處，該礦床產于中生代構造盆地周邊的中奧陶統馬家溝群碳酸鹽巖與燕山晚期閃長巖接觸帶及其附近巖石中；圍繞礦山弧形背斜北部傾伏端呈半環形分布[14-16]，包含張家洼、小官莊和港里3個鐵礦段（圖2a），礦體呈似層狀，局部透鏡狀、馬鞍狀等，是萊蕪鐵礦區內規模最大的富鐵礦床。

王旺莊鐵礦床位于金嶺鐵礦區北部，該礦床為一隱伏夕卡巖型富鐵礦床（圖2b），產于閃長巖體與奧陶系（碳酸鹽巖）接觸帶處[17-18]，礦體受巖體接觸帶、地層假整合面及捕虜體邊緣構造控制，沿接觸帶成群成帶分布。鐵礦體呈近EW向展布，礦體形態呈似層狀、透鏡狀、扁豆狀、不規則狀等，為金嶺鐵礦區唯一的大型鐵礦床。

郭店鐵礦床位于齊河—禹城鐵礦區中部高唐縣郭店村東側（圖2c），新生代地層覆蓋厚度超過800m ，屬典型的超深覆蓋區。該礦床產于石炭系一二疊系之下，礦體賦存于閃長巖體與奧陶系（碳酸鹽巖地層）接觸帶、奧陶系（碳酸鹽巖地層）層間滑脫面、石炭系—二疊系（碎屑巖地層）層間滑脫面中[19-21]，礦體呈似層狀、透鏡狀、枝權狀、囊狀和不規則狀等，該鐵礦床已達大型規模。需要說明的是，在齊河一禹城鐵礦區富礦熱液異地遷移尤為顯著，該區李屯鐵礦床中石炭系—二疊系發現了厚達百米的鐵礦體，郭店鐵礦床在石炭系一二疊系也有部分厚大鐵礦體產出。

a—張家洼鐵礦;b—王旺莊鐵礦;c—郭店鐵礦;1—白堊系;2—侏羅系;3—二疊系十石炭系;4—奧陶系;5—寒武系;6—太古 宇;7—閃長巖;8—實測地質界線;9—推測地質界線;10—短軸背斜;11—推測斷層;12—鐵礦床（大/中/小型）;13—產狀。

綜上所述，研究區鐵礦體賦存位置多樣，產出形 體形態等具有一定相似性，礦床埋深，巖體特征、賦態較為復雜，各礦床間控礦地質單元、成礦時代、礦 礦部位和礦石品位等差異性較明顯（表1，圖3）。

2.2 礦石特征

研究區各鐵礦床間礦石類型較為相似且多樣[22-26]，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、深棕色夕卡巖化磁鐵礦石、深灰色碳酸鹽化磁鐵礦石，灰綠色蛇紋石化磁鐵礦石等，礦石構造以致密塊狀構造為主，浸染狀構造、角礫狀構造、條帶狀構造次之，礦石結構多為他形—半自形粒狀結構，少量交代結構、填隙結構及包含結構等，鐵礦石顆粒多呈細粒狀，局部可見少量中粗粒狀。鐵礦石中具體礦物成分詳見表2。

2.3 礦床蝕變分帶特征

礦床蝕變分帶是鐵礦成礦過程中各類礦物成分在空間上的展布形式，研究區各夕卡巖型鐵礦床礦體蝕變分帶特征明顯[9-10，27]。以郭店地區鐵礦床為例，通過勘查研究工作，發現該區鐵礦床圍巖蝕變分帶特征明顯，從巖體到地層，礦床分帶為閃長巖帶、蝕變閃長巖帶、內夕卡巖帶、鐵礦帶、外夕卡巖帶、大理巖帶、灰巖帶、角巖帶、碎屑巖帶（圖4）。在夕卡巖型鐵礦形成過程中，由于受到熱變質作用、接觸交代作用、熱液蝕變作用等，導致鐵礦體蝕變類型多樣[26-28]，是在接觸交代反應過程中各類礦物間經交代充填作用和后期熱液活動后的綜合產物。

1—第四系 + 新近系；2—古近系；3—石盒子群;4—太原組;5—本溪組；6—馬家溝群；7—閃長巖;8—鐵礦體； 9—夕卡巖；10—地質界線；11—鉆孔及編號；12—斷層。

2.4 礦床成礦階段

夕卡巖型鐵礦床的成礦過程具有多階段特征，其成礦階段劃分近乎一致。對郭店地區鐵礦規律研究表明[29]，該鐵礦床可分為多個成礦階段，即早夕卡巖階段，晚夕卡巖階段、硫化物階段和碳酸鹽階段，在不同的成礦階段礦物生成順序規律性明顯（圖5），顯示隨著鐵礦成礦過程的推進，溫度逐步降低。

在早夕卡巖階段，主要生成了透輝石、石榴石、硅灰石、橄欖石、尖晶石等；在晚夕卡巖階段，主要生成了磁鐵礦、透閃石、綠簾石、金云母、磷灰石、陽起石、蛇紋石和綠泥石等；在硫化物階段，主要生成了黃鐵礦、磁黃鐵礦、石英、方鉛礦、閃鋅礦，以及部分綠簾石、蛇紋石、黃鐵礦和磁鐵礦等；在碳酸鹽階段，主要生成了方解石及其少量其他礦物。由此可知，晚夕卡巖階段是夕卡巖型鐵礦床中磁鐵礦形成的最重要成礦階段。

3鐵礦成礦規律

以往地質學者對研究區內該類型鐵礦的成礦規律研究[9-11.26.30-36]表明，夕卡巖型鐵礦成礦物質主要來自中基性巖槳（即深部巖漿房），在此不再贅述。本文將按照該類型鐵礦空間分布、時間分布、蝕變特征及分帶規律等，對研究區鐵礦成礦規律進行總結。

3.1 空間分布規律

（1）礦床空間分布特征

萊蕪、金嶺、、齊河一禹城地區鐵礦床均受區域EW向斷裂構造和NW向斷裂構造的控制[31]。巖漿活動及構造運動形成的短軸背斜等控制較為明顯，斷裂構造之間、斷裂與褶皺構造的交會部位，巖石多易形成破碎帶，易于礦液運移富集，為形成鐵礦床提供了巖漿及構造條件。張家洼、王旺莊和郭店鐵礦床主要受控于角閃閃長巖、黑云母閃長巖和輝石閃長巖等侵入體及奧陶系碳酸鹽巖、石炭系一二疊系碎屑巖及其各種類型構造空間中。

（2）礦體空間分布特征

對張家洼、王旺莊、郭店等鐵礦床的礦體賦存形式研究[9，14-21]表明，該類型鐵礦體在空間上分布嚴格受巖體與碳酸鹽地層接觸帶控制，主要賦礦空間為侵入體與圍巖的接觸帶、圍巖層理、層間破碎帶及構造裂隙、褶皺構造的軸部附近或其翼部、碳酸鹽巖地層的捕虜體構造處等。接觸帶由于處于不同物理性質巖石界面處，易形成破碎裂隙，是鐵礦體成礦和儲礦的主要空間，在內蝕變帶和侵入巖體內部（捕虜體）也偶見部分礦體存在，同時部分礦體還具有分支復合、尖滅再現、膨脹狹縮的現象。在夕卡巖型鐵礦成礦期間形成的各種類型構造是決定礦體賦存地段的決定性因素，如成礦期的構造不僅是含鐵賦礦熱液的通道，也是沉淀富集的重要場所，夕卡巖型鐵礦多存在有“原位成礦\"（即鐵礦體產于侵入巖體和成礦地層的接觸帶附近）和“異位成礦\"（即富礦熱液沿構造通道遷移后成礦，致使部分礦體產于距離接觸帶較遠的地層滑脫帶及構造空間中）現象[8.19]；其中在齊河—禹城富鐵礦區中“異位成礦\"最為顯著，石炭系一二疊系下部除具有儲礦功能外，該地層單元（部分含煤系地層）巖性的致密特性及煤層相對較低的熱導率對于熱液流體逸散及能量保存具有一定的屏蔽作用[19，32-33]，富礦熱液在其下部不易逸散，持續生成并富集沉淀，最終形成大規模厚大鐵礦體。

3.2 時間分布規律

該類型鐵礦成礦時代與巖體就位時間較為吻合，形成于巖漿侵入過程中及其巖漿侵入期后一段時間內；省內外地質學者對城區、萊蕪區、淄博金嶺地區、德州齊河—禹城地區（含聊城高唐局部地區）4個富鐵礦區成礦時代[9，33-39]進行調查，發現區內鐵礦成礦時代集中產于 124～134Ma （屬早白堊世），與魯西中生代大規模巖漿活動時間相吻合。太平洋板塊在向歐亞板塊俯沖及后撤過程中，致使研究區發育多源區巖漿事件[40-44]，由此可知，魯西中北部夕卡巖型鐵礦床在空間上產出于斷陷盆地和隆起區的共軛隆降系統中，是早白堊世構造一巖槳事件耦合的產物。

3.3 蝕變特征及分帶規律

對魯西地區主要夕卡巖型鐵礦床的研究表明，該類型鐵礦床蝕變分帶特征明顯，巖石類型多樣。夕卡巖型鐵礦床在成礦前、成礦期和成礦后3個階段的蝕變特征差異明顯（表3），圍巖蝕變現象多互相疊加，蝕變強弱有別，致使在宏觀礦帶（礦體）和微觀的礦石中蝕變特征較復雜。鐵礦體與圍巖接觸關系大致可分為突變式接觸和漸變式接觸。鐵礦床成礦作用持續時間越長，侵人巖體和成礦圍巖發生接觸交代作用越充分，則該鐵礦蝕變越強烈，礦化越明顯，蝕變帶范圍越寬[25-28，45-46]。含鐵富礦熱液在接觸帶處附近形成的鐵礦體多與圍巖呈漸變式接觸，而在構造裂隙中長距離運移后沉淀富集并形成的鐵礦體，多與圍巖呈突變式接觸。

4找礦模型探討

研究區夕卡巖型鐵礦找礦多集中于礦床深部及外圍地段，或是勘查程度較低的深覆蓋區，鐵礦勘查難度大。地球物理勘查方法對夕卡巖型鐵礦找礦效果明顯，隨著深覆蓋區鐵礦勘查工作的逐步推進，其作用更加凸顯。研究區鐵礦石應具有高磁性、高重力、低電阻、高極化等物性特征，與其圍巖之間存在著十分明顯的巖石物性差異，具備了利用物探技術手段進行勘查的前提。近年的勘查研究成果[47-51]顯示，磁法測量是尋找鐵礦最為重要的方法，鐵礦床在磁異常明顯和化極磁異常強烈部位多為鐵礦體所引起。井中三分量磁測高值異常與孔壁周鄰鐵礦體具有高度對應性。重力測量也是鐵礦勘查中主要找礦方法，鐵礦床主要位于重力梯度帶上，或呈現低背景中的重力高，剖面上呈現局部剩余重力高的特性。電法測量在鐵礦勘查中較為常用，其中深部地質單元間高低阻轉換帶是顯示夕卡巖帶和鐵礦體分布的重要部位。在深覆蓋區鐵礦勘查中，地震測量方法也用于鐵礦找礦中，通過識別奧陶系、石炭系和二疊系與中基性侵入巖體接觸部位來定位夕卡巖帶和鐵礦體。

本文通過對張家洼、王旺莊和郭店3處典型鐵礦床特征的分析研究，結合區域鐵礦床找礦技術方法，總結了研究區夕卡巖型鐵礦的找礦模型（表4）。在夕卡巖型鐵礦勘查工作中，需綜合各類信息并進行認真甄別，通過合理利用鐵礦床分帶和重磁電震等物探異常信息，精確定位深部鐵礦體，提升鐵礦勘查效率。

5 結論

（1）魯中隆起區具有地層較齊全、構造較發育和巖漿巖活動強烈的特點，其中中生代巖槳巖和奧陶系、石炭系、二疊系發育，具備了形成夕卡巖型鐵礦的地質條件。在區域大地構造動力學機制影響下，在魯中隆起區于早白堊世形成了夕卡巖型鐵礦，該類型鐵礦體賦存于閃長巖體與奧陶系（碳酸鹽巖地層）接觸帶、奧陶系（碳酸鹽巖地層）層間滑脫面、石炭系—二疊系（碎屑巖地層）層間滑脫面中；其鐵礦床具有“品位高、儲量大、分布集中\"的特點。

（2）本文從空間分布、時間分布、蝕變特征及分帶規律等角度，總結了研究區夕卡巖型鐵礦成礦規律。該類型鐵礦床分帶特征明顯，較為完整的分帶為閃長巖帶、蝕變閃長巖帶、內夕卡巖帶、鐵礦帶、外夕卡巖帶、大理巖帶、灰巖帶、角巖帶、碎屑巖帶等。由于鐵礦賦礦形式的不同，礦床蝕變分帶亦表現出較大的差異性。在夕卡巖型鐵礦成礦過程中，受構造空間控制，鐵礦體形態極為復雜，鐵礦成礦空間位置及形態規模受成礦期形成的構造發育程度控制，且具有“原位成礦\"和“異位成礦的特點，鐵礦體與圍巖接觸關系總體可分為漸變式和突變式接觸。

（3）研究區夕卡巖型鐵礦勘查工作多集中于礦床的深部及外圍地段，或是勘查程度較低的深覆蓋區，找礦難度極大。本次研究總結了該區鐵礦找礦模式，在鐵礦勘查過程中，通過合理利用鐵礦床分帶特征，綜合提取磁異常、重力異常、電法異常和地震異常的深層信息，準確研判賦礦部位是深部找礦工作取得突破的有效途徑。

致謝：謹向在齊河—禹城重點勘查區、萊蕪鐵礦區、金嶺鐵礦區富鐵礦調查研究過程中給予大力支持與協助的各相關單位領導和技術人員，以及為本文提供寶貴建議與指導的審稿專家們，致以最誠摯的謝意！

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Abstract：Geological conditions for the mineralization of skarn type iron deposits in the central and northern parts of Shandong province are superior. It is an important iron rich deposit base in China. Skarn type iron deposits related to intermediate intrusive rocks developed wellThe iron deposits in this area have the characteristics of \"large ore body scale， high ore grade，and concentrated distribution of deposits\". In this paper，through sorting out data and conducting on一site investigations，typical iron deposits in this area have been compared and studied，and mineralization laws have been summarized.It is showed that the mineralization age of iron deposit in this area is almost consistent. It belongs to early Cretaceous. Iron deposit has diverse ore bearing space. It mainly occurs near the contact zone between diorite bodies and the Ordovician system.Some iron ore bodies are produced in the interlayer unconformities and interlayer slip zones of the Ordovician system and the overlying Carboniferous Permian system. Some smallscale iron ore bodies are occasionall seen inside the rock mass，and each iron ore body is connected to each other by fault structures，with obvious zoning characteristics. A prospecting model for exploring skarn type iron deposits in the study area has been constructed .Based on the study of mineralization laws，through extracting deep level information，such as magnetic anomalies，gravity anomalies，electrical anomalies and seismic anomalies，it is regarded that ore bearing areas is an effective way to achieve breakthroughs in deep prospecting work.

Key words：Skarn type; iron deposit； metallogenic regularity； prospecting model; norhtern Shandong prov-ince