浅析山东省某矿区铁矿成矿规律与找矿标志

田明刚

（中国冶金地质总局山东正元地质勘查院，山东济南250101）

浅析山东省某矿区铁矿成矿规律与找矿标志

田明刚*

（中国冶金地质总局山东正元地质勘查院，山东济南250101）

矽卡岩铁矿床是内生金属矿床中的一个重要成因类型，这种类型矿床在我国分布广、盲矿多、品位富,并伴生有多种元素可综合利用,为重要的开采对象之一。该矿区也是山东比较大的一个典型矽卡岩铁矿床的分布地之一。浅析该矿区铁矿成矿规律与找矿标志对山东省的钢铁行业和经济等具有一定的推动作用。

矽卡岩铁矿；找矿标志；成矿规律

矽卡岩铁矿床是内生金属矿床中的一个重要成因类型，这种类型矿床在我国分布广、盲矿多、品位富,并伴生有多种元素可综合利用,为重要的开采对象之一。该矿区也是山东比较大的一个典型矽卡岩铁矿床的分布地之一。

1 矿区地质特征

1.1 地层

区内出露地层有奥陶系马家沟组、石炭系月门沟群本溪组、太原组、二叠系月门沟群山西组、中统石盒子组。其上覆盖有较厚的古近纪官庄群常路组。上述地层大部分被第四系覆盖，仅局部可见有古近系出露地表。现将矿区内工程揭露的地层由老到新概述如下：

（1）奥陶系中统马家沟组：主要岩性为白云质灰岩、纯灰岩、薄层泥质白云质灰岩。厚度300m左右。该地层与矽卡岩接触部位为磁铁矿赋存有利部位。

（2）石炭系月门沟群本溪组：砂质页岩、页岩夹砂岩、粘土岩及灰岩。厚40～50m。

（3）石炭系月门沟群太原组：砂岩、页岩、砂质页岩、炭质页岩互层，间夹灰岩及煤层。目前揭露不全，所见其最大厚度为100m。

（4）二叠系月门沟群山西组、上统石盒子组。钻孔内揭露较少，主要分布在矿区西部、东部。

（5）古近系官庄群常路组：主要为红色粘土质粉砂岩、砂岩，灰绿色砂岩；上部夹页岩、泥灰岩。个别钻孔中见有数公分厚的石膏，底部为含砾石砂岩和底砾岩。砾岩的砾石成分主要为灰岩、闪长岩，次为砂页岩。与古生界地层为不整合接触。厚200～785m。

（6）第四系：黄色亚粘土、亚砂土，局部有古河道的流砂层。厚2～20m。

1.2 构造

矿山弧形背斜构造的北部倾末端控制了矿区内3个矿床的分布，I、Ⅱ矿床分别位于背斜近倾末端的东、西两翼，而Ⅲ矿床则位于北倾末端。除此以外，矿区内则以断裂构造为主，主要为NE向和NW向2组，Ⅲ矿床与I、Ⅱ矿床之间则为NE向大断层F1所隔。

1.3 岩浆岩

区内所见的闪长岩为矿山岩体的北延部分，是该矿区的成矿母岩，侵入于奥陶系和石炭系中。岩性为中偏基性闪长岩，是燕山期的产物，由于分异、同化混染及自变质作用，使其岩性变化很大。其岩性主要为：黑云母闪长岩、正长闪长岩、角闪石化闪长岩。脉岩有：闪长玢岩、煌斑岩。

1.4 围岩蚀变

接触变质及热变质作用：主要表现为大理岩化、角岩化，碳酸盐岩变为大理岩、结晶灰岩，泥质岩变为角岩。

接触交代变质（双交代—渗滤）作用：接触交代变质形成各类矽卡岩。在接触带及其附近矽卡岩化作用明显，绿泥石矽卡岩、透辉石矽卡岩、金云母透辉石矽卡岩、蛇纹石岩、金云母岩发育。在闪长岩体上部多有绿帘石化、绿泥石化。其中透辉石矽卡岩、绿泥石蛇纹石岩常为近矿围岩，是接触交代—热液型铁矿的良好找矿标志。

岩体的自变质作用—碱质交代：表现为闪长岩中斜长石普遍钾钠长石化，角闪石则普遍透辉石化，形成淡红色的正长闪长岩和淡绿色的透辉石化闪长岩。碱质交代作用主要发育闪长岩体浅部与碳酸盐岩接触带周边，至深部渐趋消失。

热液变质作用：主要表现为黄铁矿化以及黄铜矿、辉铜矿化等。

1.5 磁异常特征

区内磁异常主要由I矿床磁异常、Ⅱ矿床磁异常、Ⅲ矿床磁异常、C1区磁异常和C2区磁异常组成。

区内（I、Ⅱ、Ⅲ矿床）磁异常以150nT等值线连为一体，而I、Ⅱ、Ⅲ磁异常分别以300～400nT可自成一体。平面图上呈“人”字型展布。I、Ⅱ矿床与Ⅲ矿床之间有一走向70°，窄而陡的负异常迭加（剩磁大于感磁，且剩磁方向向上，反映后期脉岩沿其侵入）使3个磁异常分开。

I矿床磁异常呈椭圆形，走向60°，极大值690nT，以300nT等值线圈定走向长1500m，曲线规整圆滑，具有低缓异常特征。极大值部位曲线两侧近似对称，表明磁性体近似顺层磁化，异常曲线两侧都未下降到0。尤其是两侧有300nT的平稳异常场为岩体引起，是I矿床与岩体的叠加异常。

Ⅱ矿床磁异常呈拉长型，走向15°，极大值574nT，以300nT等值线圈定走向长2400m，宽度1000m，磁异常曲线规整圆滑，局部异常明显，异常极大值部分宽而平缓，两侧梯度缓，近似对称，幅度宽，具有水平板状体特征，异常两侧曲线都未下降到0。

Ⅲ矿床磁异常有2个峰值，南部磁异常走向70°，极大值630nT，北部走向45°，极大值450nT，两部以300nT等值线连为一体，异常两侧幅度宽，梯度缓，曲线圆滑。

C1磁异常区包含M1、M2、M3三个磁异常。M1磁异常ΔT正异常范围约1400×700m，极大值为108nT。M2、M3的磁异常极大值为135nT。

C2磁异常区包含M4、M5、M6、M7四个磁异常。M4正异常范围约1000×400m，磁异常极大值643nT，异常向西南未闭合，ΔT磁异常强度较高，正负异常变化较大。M5正异常范围约900m×400m，磁异常极大值204nT。M6、M7正异常范围分别约850m×400m、600m×100m，磁异常一般在130～200nT之间变化。

2 矿体地质特征

矿区共分为3个矿床。其中I矿床只有1个矿体，Ⅱ矿床有6个矿体，Ⅲ矿床共有大小矿体18个。几个主要矿体特征简述如下。

2.1 矿体特征

I矿体赋存在大理岩与闪长岩的接触带内。走向290°～296°，倾向20°～26°，倾角一般在20°～50°，上部较缓(10°～20°)，向下逐渐变陡。沿走向由13个钻孔控制，矿体长1200m，沿倾向最大延深750m。一般厚度在20～30m左右，平均厚度27.08m。

Ⅱ1矿体顶板为石炭系板岩或第三系砾岩，底板为闪长玢岩或大理岩。呈似层状，总的走向为17°，倾向NW，倾角10°～20°。矿体沿走向由9个钻孔控制，矿体长1000m，沿倾向最宽处为220m。矿体厚度12～25.78m，平均厚度为17.81m。但因其所处部位较高，受风化剥蚀严重，破坏了矿体原来的形态及连续性。

Ⅱ2矿体赋存于马家沟组大理岩与本溪组之间假整合面上的矿体、闪长玢岩岩体之下及附近大理岩中的多层层间裂隙矿体和深部大理岩与闪长岩接触带上的矿体组成。矿体形态似层状、透镜状，总体形态为鞍状（背斜）、槽形（向斜），构成背斜、向斜或复式褶皱形态。矿体产状：走向17°～197°，倾向总体上为287°，鞍状部位为107°，倾角浅部10°～20°，深部20°～40°。矿体走向长1200m左右，倾斜延深一般300～500m，最大800m，矿体单层厚度一般10～20m，最小厚度5.76m，最大厚度55.08m，平均26.39m。

Ⅱ3矿体位于深部闪长岩与大理岩的接触带附近，为多层似层状矿体。总体走向17°，倾向NW，倾角20°～40°。矿体沿走向全长1000m，沿倾向延深最大约918m，赋存标高-365～-912m。矿体厚度2.28～17.54m，平均厚度为12.11m。

Ⅱ4矿体赋存于石炭系与奥陶系假整合面间，且在闪长玢岩岩床之上。Ⅱ5矿体赋存于Ⅳ矿体及闪长玢岩岩床之下，包括岩床下部及附近蛇纹石化大理岩中的多层薄矿体。Ⅱ6矿体赋存于深部闪长岩与大理岩的接触带附近，多为小似层状矿体。

Ⅲ2矿体呈透镜状、似层状。走向近南北，倾向西，倾角浅部近水平，至深部变为25°～35°。矿体长1400m，倾向延深最大910m，一般800m，最小200～300m，厚度1.56～122.62m，平均30.59m。

2.2 矿石特征

矿石矿物主要为磁铁矿，含少量赤铁矿；脉石矿物主要为方解石、蛇纹石和透辉石，其次为白云石、金云母、绿泥石等，含少量石榴子石、绿帘石等，含微量自然铜、黄铜矿等。矿石结构以半自形～他形粒状结构为主，其次有鳞片粒状变晶结构。矿石构造主要有块状构造、致密状构造、浸染状构造、角砾斑杂状构造。矿体围岩和夹石主要有：古近系砾岩、含砾石砂岩，石炭系粘板岩或角岩（多为矿体的顶板）、奥陶系的结晶灰岩或大理岩和蛇纹石化大理岩（常为矿体的底板或夹石）、闪长玢岩（多为底板或夹石）及蚀变闪长岩等。

3 成矿规律

该矿区的矿床成因类型属矽卡岩型铁矿矿床。

综合研究分析以往地质报告认为：与成矿有关的地层是中奥陶统马家沟组五阳山段、阁庄段、八陡段以及上石炭统本溪组、太原组；与成矿有关的构造是接触带构造、假整合面构造和围岩层间裂隙构造；与成矿有关的岩浆岩是矿山岩体的辉石闪长岩、黑云母辉石闪长岩；与成矿有关的围岩蚀变是大理岩化、角岩化、矽卡岩化、黄铁矿化以及岩浆岩的自变质作用。分别阐述如下：

3.1 与成矿有关的地层

矿体浅部的控矿围岩为中奥陶统马家沟组八陡段厚层泥晶—细晶灰岩夹白云质灰岩和泥灰岩，厚度100～120m；向深部为阁庄段中薄层泥晶白云岩，局部角砾状白云岩，偶夹钙质页岩和灰岩，顶部白云岩，厚约120m；再深部五阳山段中厚层泥晶灰岩、白云质灰岩和燧石结核灰岩，厚约320m。另在矿区北部控矿围岩尚有石炭系上统本溪组铝土质页岩夹砂岩、薄层灰岩等，其中的薄层灰岩与砂岩也易交代成矿。由于变质作用，上述岩石多变为大理岩、结晶灰岩、大理岩化白云岩、大理岩化泥灰岩以及角岩等。

3.2 与成矿有关的构造

（1）接触带构造。接触带构造是接触交代—热液铁矿的最普遍的控矿构造形式。接触带构造控制的矿体其显著特征是受接触带形态控制，随接触带的陡、缓弯曲而变化，接触带构造越复杂形成的矿体越复杂、越厚大。分单斜接触带构造（又有陡倾缓倾之分）和褶皱接触带构造，褶皱接触带构造又有单式褶皱（单一背斜或向斜）和复式褶皱之分。

（2）假整合面构造。中奥陶统马家沟组与上石炭统本溪组之间的假整合面是软弱构造，加之常有“山西式”铁矿赋存，或由于矿液易于活动充填，或由于对山西式铁矿改造迭加，因此往往是接触交代—热液型铁矿的有利成矿构造。赋存在矿山弧形背斜北倾末端的Ⅱ矿床、Ⅲ矿床以及垂阳矿床多有假整合面矿体。

（3）围岩层间裂隙构造。在上石炭统本溪组砂岩、灰岩中，或是中奥陶统马家沟组大理岩、灰岩中，常有裂隙、溶洞或其它层间构造，这些层间构造是成矿的有利场所。I矿床中大理岩内赋存的矿体与含磁铁矿绿泥石蛇纹石岩呈渐变关系，含磁铁矿绿泥石岩TFe含量在10%～15%，最高19.74%，是围岩层间裂隙构造形成的矿体特征。

3.3 与成矿有关的岩浆岩

矿山岩体组成矿山弧形背斜的核部，受弧形背斜制约，出露面积9km2。根据岩体纵横剖面图以及重力、磁法计算，岩体为一不对称的岩盖。它与围岩多呈假整合接触，局部斜交或穿插，中心厚达千米左右。岩体主体相为燕山晚期莱芜超单元黑云母辉石闪长岩、黑云母闪长岩和辉石闪长岩。附加相为闪长岩、似斑状闪长岩、闪长玢岩、正长闪长岩和石英闪长岩。根据矿体与岩体的关系以及矿石、岩体微量元素分析对比，成矿母岩为主体相岩石。该地区接触交代—热液型铁矿98%以上的铁矿石资源储量与该岩体有关。

3.4 与成矿有关的变质作用及围岩蚀变岩

接触变质及热变质作用：主要表现为大理岩化、角岩化，碳酸盐岩变为大理岩、结晶灰岩，泥质岩变为角岩。

接触交代变质（双交代—渗滤）作用：接触交代变质形成各类矽卡岩。在接触带及其附近矽卡岩化作用明显，绿泥石矽卡岩、透辉石矽卡岩、金云母透辉石矽卡岩、蛇纹石岩、金云母岩发育。在闪长岩体上部多有绿帘石化、绿泥石化。其中透辉石矽卡岩、绿泥石蛇纹石岩常为近矿围岩，是接触交代—热液型铁矿的良好找矿标志。

岩体的自变质作用—碱质交代：表现为闪长岩中斜长石普遍钾钠长石化，角闪石则普遍透辉石化，形成淡红色的正长闪长岩和淡绿色的透辉石化闪长岩。碱质交代作用主要发育闪长岩体浅部与碳酸盐岩接触带周边，至深部渐趋消失。

热液变质作用：主要表现为黄铁矿化以及黄铜矿、辉铜矿化等。

4 找矿标志

（1）地层构造岩浆岩标志。地层标志为中奥陶统马家沟组五阳山段、阁庄段、八陡段以及上石炭统本溪组、太原组。矿山弧形背斜、接触带构造、假整合面构造和围岩层间裂隙构造等为构造标志。矿山岩体的辉石闪长岩、黑云母辉石闪长岩是岩浆岩标志。

（2）地球物理标志。张家洼I磁异常、张家洼Ⅱ磁异常、张家洼Ⅲ磁异常等，以及在地表反映为低缓磁异常（300～600nT）经钻孔验证，找矿效果良好，也可以作为该矿区的找矿标志。

（3）围岩蚀变标志。大理岩化、角岩化、板岩化、矽卡岩化、透辉石化、蛇纹石化、绿泥石化等也是铁矿的重要标志。

（4）矿物标志。黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿等的赋存也是找铁矿的重要标志。

5 结论

浅析该矿区铁矿成矿规律与找矿标志对山东省的钢铁行业和经济等具有一定的推动作用。

P618.31

A

1004-5716(2015)06-0098-03

2015-04-09

田明刚（1986-），男（汉族），山东济宁人，助理工程师，现从事地质勘查技术工作。