山东张宝庄矿区铁矿床地质特征与成矿机理研究

刘志兵　马媛媛　毛艳丽

摘要：山东张宝庄矿区位于汶上-东平铁成矿带南东端，该成矿带呈北西315°左右展布，带内不同规模的高磁异常众多，中、小型铁矿分布范围广。矿床赋存于泰山岩群山草峪组上部含铁岩系中，赋矿层位具有专属性。矿床经过后期岩浆活动和不同程度的动力变质作用的改造，各种围岩蚀变较强烈，围岩在走向、倾向上矿物成分及化学成分均有变化，表现为一种岩性尖灭而代之另一种岩性，与原始沉积相变及矿化强弱有关。

关键词：张宝庄矿区；铁矿床；地质特征；成矿机理

1.矿区地质特征

1.1矿区地层

山东张宝庄矿区内地层属晋冀鲁豫地层区、鲁西地层分区的济南-滕州地层小区，自下而上主要为新太古代泰山岩群、古近纪官庄群、新近纪黄骅群以及广泛分布的第四系松散堆积物。矿区第四系广泛分布，下伏地层主要为新太古代泰山岩群雁翎关组、山草峪组和古近纪官庄群朱家沟组。

（1）新太古代泰山岩群。矿区内发育泰山岩群雁翎关组及山草峪组，前者分布于矿区东侧，后者分布于矿区西侧。雁翎关组（Ar3y）未见出露，根据区域资料分析，主要岩性为细粒斜长角闪岩、绿泥透闪片岩、角闪变粒岩，另外有滑石化蛇纹透闪片岩（科马提岩），强电气石化透闪阳起片岩。可分为两部分：下部为角闪变粒岩、黑云变粒岩，属于火山沉积作用产物；上部为斜长角闪岩、绿泥透闪片岩，原岩为基性一超基性火山熔岩。山草峪组（Ar3s）岩性以变粒岩为主，次为黑云斜长片麻岩、片岩、斜长角闪岩夹条带、条纹状磁铁石英岩，普遍遭受区域变质作用和不同程度的混合岩化作用，片理发育，其走向北西320°～340°，倾向南西，倾角50°～75°，为矿区磁铁矿的赋矿层位。

（2）古近纪官庄群。矿区官庄群隐伏分布，钻探资料显示其最大厚度162m，向西侧具变厚趋势，仅发育朱家沟组（E2z）。呈北西向展布，角度不整合于泰山岩群山草峪组之上，岩性主要为褐红、棕红、灰绿等杂色复成分砾岩，夹有少量砂岩、泥岩。

1.2矿区构造

矿区内褶皱构造、断裂构造发育较复杂，其形态控制着含矿岩层与铁矿体的空间展布。

（1）褶皱构造。褶皱处于区域上复向斜的背景下，也显示小规模的向形、背形特征，Ⅱ号矿体磁异常和控制的矿体延伸均表明矿体发生弯曲，由北向南走向呈342°→325°→344°→354°→315°变化。Ⅱ号矿体深部发育背形构造，导致背形核部矿体夹石变厚。另外岩石中普遍发育规模不等的揉皱，显示塑性变形特征，该构造是在北东向的挤压机制下形成的。

（2）断裂构造。矿区内主要发育黄庄-前水河断裂及郭仓断裂束的一部分。矿体呈规模不等的层状、似层状、透镜状产出，整体岩石较完整，南侧矿体破碎，北侧矿体被断裂所限，说明断裂对矿体的产出、分布影响明显。

黄庄一前水河断裂附近钻探，证实岩石完整，南盘矿体连续且厚度大，而北盘矿体很薄，可认为该断裂对围岩破坏较小，而对矿体具有明显的限矿作用。断裂规模较大，贯穿整个矿区，宽度约8m～10m，走向280°～285°之间，北东倾，产状较陡。该断裂形成较早，被北西向断裂截切、错断，发育有北北西向的次级断裂。断裂南西盘磁异常峰值较北东盘高，且形态较北东盘规整，邻区钻孔揭示南西盘无盖层分布，而北东盘则发育寒武系，故推断该断裂为北东倾向的张性正断层。该断裂影响新太古代泰山岩群及古近纪官庄群分布，对区内南部矿体影响尤为明显，断裂走向与褶皱轴向一致，北西向穿过矿区西南部，走向为330°～340°，倾向南西，倾角70°～80°，以张性右行正断层为主。该类断层形成较晚，截切、错动黄庄-前水河断裂，导致该断裂在区内呈北西西向展布，而在北侧邻区则呈北西走向。

2.矿床地质

2.1矿体特征

张宝庄矿区位于汶上-东平铁矿带东南部，其走向大致呈340°～345°，局部弯曲变形。矿床由25个铁矿体组成，自下而上编号为Ⅰ1、2、Ⅱ、Ⅲ1、2、Ⅳ1～5、Ⅴ1、2、Ⅵ1～3、Ⅶ1、2、Ⅷ1～3、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ号矿体，其中以Ⅱ号矿体规模最大，为矿区的主矿体，其铁矿石资源量占总资源量的89.65%；其次是Ⅲ1、Ⅷ3号等矿体，分别占总资源量的4.39%、3.26%；其它矿体规模很小，共有22个小矿体，合计占总资源量的2.71%。矿体多呈层状、似层状、透镜状产于泰山岩群山草峪组含铁建造岩系中，各矿体大致近平行分布，产状与围岩一致，沿走向、倾向矿体均呈舒缓波状，且具分支、复合现象。

主要矿体Ⅱ号矿体特征：呈似层状、层状分布于黄庄-前水河断裂与0线之间，赋矿标高15m～-921m，由46个见矿工程（包括2个水文孔）控制。矿体走向延伸1866m，沿倾向延伸达1302m，矿体走向大致342。左右，4线以南构造影响明显，矿体弯曲变形，向南东尖灭，倾向南西，倾角介于45°～62°，局部40°左右，向深部延伸矿体趋缓，倾角最小为27°，矿体沿走向、倾向具分支复合现象，最多形成了9条分支。矿体向下有继续延深趋势，向南侧尖灭，向北被黄庄-前水河断裂错断，北盘矿体位于邻区。钻探中未见发育规模较大的断裂、岩脉，但发育较多节理及规模较小的岩脉，矿体局部发育揉皱构造，上述构造对矿体影响较小。矿体特征与其地表磁异常强度、分布相吻合。矿体单样mFe最高品位34.90%，最低品位0.11%（剔不掉样品），平均品位21.01%，品位变化系数24.54%；TFe最高品位38.39%，最低品位1.93%（剔不掉样品），平均品位30.01%，品位变化系数16.95%。矿体最大厚度40.08m，最小厚度0.65m（矿体尖灭点），平均真厚度22.83m，厚度变化系数42.44%。属有用组分分布均匀、厚度稳定、形态简单、构造较简单的大型矿体。

2.2矿石质量

铁矿石主要由磁铁矿、石英、普通角闪石及铁闪石等矿物组成，彼此相间排列，形成明显的条纹、条带状构造，条纹宽度一般1mm～4mm，有时大于5mm。根据磁铁矿条纹的形状及分布特征又可分为平行条纹构造、不平行条纹状构造及皱纹状构造。矿石矿物成分：金属矿物主要为磁铁矿，次为黄铁矿、磁黄铁矿及少量黄铜矿等，上部氧化带常见褐铁矿、赤铁矿。矿石常具纤状粒状变晶结构和粒状变晶结构，组成矿物颗粒细小。其中磁铁矿多聚集成条纹条带状集合体与脉石矿物相间分布，形成条纹条带状构造。磁铁矿：含量35%～45%，反光下呈灰白色微带棕色，他形-半自形晶粒状，与脉石矿物镶嵌分布，多形成条纹条带状集合体，粒度一般为0.03mm～0.30mm，在上部氧化带局部被赤铁矿交代呈残留体状。黄铁矿：含量5%，反光下呈浅黄色，局部聚集分布呈细脉浸染状构造。他形-半自形粒状，分布于磁铁矿及脉石矿物粒间，其形成晚于磁铁矿。磁黄铁矿：含量2%～3%，反光下呈浅黄色微带棕色，局部聚集分布呈细脉浸染状构造。他形粒状，分布于磁铁矿及脉石矿物粒间，其形成时代晚于磁铁矿。黄铜矿：较少见，反光下呈铜黄色，呈他形分布于黄铁矿、磁黄铁矿粒间。赤铁矿：含量5%，反光下呈灰白色，呈针状叶片状分布于磁铁矿中，为交代磁铁矿而成，局部呈磁铁矿假象。褐铁矿：局部可见，呈粉末状或交代假象，沿裂隙分布。

3.成矿机理

3.1矿床成因

根据山草峪组含铁岩系的矿物共生组合、岩石组构特征以及岩石化学等特征，矿区含矿岩系为含铁碎屑岩-变粒岩建造，属于低级铁铝榴石角闪岩相，矿石类型主要为磁铁石英岩型。铁质组份与海底基性、中酸性火山喷溢活动关系密切，幔源物质中的铁质经火山喷发喷溢形式带入水体中，经分解形成硅铁胶体而沉积，再经以后的区域变质作用而形成变质铁矿，故矿床应属沉积变质成因铁矿。

3.2成矿控制因素

矿区矿床分布于汶上-东平铁成矿带南部，该成矿带呈北西315°左右展布，带内不同规模的高磁异常众多，中、小型铁矿分布范围广。矿床赋存于泰山岩群山草峪组上部含铁岩系中，赋矿层位具有专属性。从区域分析，矿床矿体往往赋存在紧密褶皱的核部，这与区域上鲁西地块泰山隆起中泰山岩群的变形特征相吻合。

3.3矿化富集规律

矿区的矿化富集特征与构造、后期岩浆热液以及变质程度有关。矿区位于区域上褶皱构造的核部，矿体往往富集增厚，品位较高，远离则规模变小，品位下降，如大牛、彭集、张宝庄地段是主矿体分布区，而其他地区仅有小规模的矿体分布。矿区岩浆岩不发育，但岩石中闪长岩脉较多，多顺层侵入，对矿体破坏作用不大，岩脉附近的矿体品位有增高趋势。矿区矿石属沉积变质型，随着变质程度的加深，矿体厚度、矿石品位以及矿物结晶颗粒大小均呈增大趋势。

3.4找矿标志

矿区矿床赋矿层位具有专属性，即赋存在新太古代泰山岩群山草峪组含铁岩系中，属层控沉积变质矿床，赋矿岩石为磁铁角闪石英岩，经后期叠加构造改造和不同程度的热液活动，使成矿物质相对富集，矿物重结晶。矿体在靠褶皱核部位置厚度往往增厚，沿倾向延伸矿石品位也有增高趋势。

4.结论

矿区位于汶上-东平铁成矿带南东端，区内构造线方向以北西为主，且其时代较老，以黄庄-前水河断裂及郭仓断裂束为代表，前者区域呈北西向，而区内呈近东西向，为主矿体的北边界，后者则主要对南侧矿体破坏明显。矿区南西侧磁异常区因构造破碎，控制未能成功，根据磁异常特征和矿床赋矿规律分析，该异常区应有相当规模的铁矿分布，Ⅱ号矿体沿倾向向深部延伸厚度稳定，在1000m标高以下仍有可观的远景资源量。