鲁西北潘店物探异常中矽卡岩型铁矿勘查启示

郝兴中，王润生，王巧云，张华平，朱学强，刘伟，智云宝，王立功，张贵丽

(1.山东省地质调查院， 山东 济南 250014； 2.山东省物化探勘查院， 山东 济南 250013)

0 引言

山东省铁矿较为发育，是全国较为著名的产铁大省，其中，以往发现的与中—基性侵入岩相关的矽卡岩型铁矿主要赋存于济南、淄博、莱芜地区(郝兴中，2014；郝兴中和王巧云，2016；李洪奎和郝兴中，2016)。2015年以来，山东省相关地勘单位研究了山东省西北部德州市齐河—禹城地区的物探异常并进行了异常查证工作，在李屯次级异常和大张次级异常中相继发现了李屯铁矿和大张铁矿，且均为“厚度大、品位高”的矽卡岩型富铁矿床(张增奇等，2016；郭延明等，2017；朱裕振等，2018；沈立军等，2020)，其后在该区设置了齐河—禹城整装勘查区。在勘查区找矿预测理论与方法的指导下(叶天竺等，2014，2017)，山东省地质调查院在全面分析总结该整装勘查区内地质特征、物探异常、成矿规律和找矿方法的基础上(陈晓曼等，2017；郝兴中等，2018a，2019a，2019b，2020a，2020b；吴成平等，2020)，选择潘店次级异常(116°21′00″～116°29′00″，36°36′00″～36°43′00″)开展了以矽卡岩型铁矿为主攻矿床类型的找矿工作；通过综合利用地质、物探、钻探和测井等勘查技术手段，优选郭店村地区进行异常查证并取得重大的找矿突破。由于该整装勘查区铁矿勘查尚属起步阶段，本次研究即是对该区勘查工作的找矿过程和勘查经验进行总结，以期指导今后区内的铁矿勘查工作。

1 区域地质背景

齐河—禹城整装勘查区位于山东省西北部，行政区划主要属德州市管辖，部分地段涉及聊城市；其大地构造位置属华北板块(Ⅰ)、鲁西隆起区(Ⅱ)、鲁中隆起(Ⅲ)、泰山—济南断隆(Ⅳ)、齐河潜凸起(Ⅴ)上(郝兴中等，2018b)；区域覆盖有巨厚层新生代地层，据施工钻孔数据，该整装勘查区内新生界埋深约560～900 m(郝兴中，2020b；图1)，属于典型的超深覆盖区。区域发育的岩浆岩主要为中生代中—基性侵入岩和新太古代酸性侵入岩。区域构造活动强烈，以断裂构造为主，褶皱构造局部发育，差异性沉降明显，具有形成矽卡岩型铁矿的成矿地质条件。

图1 潘店地区地质构造简图(据郝兴中，2020修改)

2 勘查区地质特征

2.1 地质特征

整装勘查区地层自上而下发育有第四系、新近系、白垩系、二叠系、石炭系、奥陶系和寒武系等(郝兴中等，2018b，2019b)，其中古生代奥陶系马家沟群碳酸盐岩地层、石炭系—二叠系月门沟群等碎屑岩地层为该区矽卡岩型铁矿的控矿地层；区内燕山晚期的岩浆活动十分强烈，综合研究表明该区侵入岩体可分为李屯岩体、潘店岩体、大张岩体及薛官屯岩体共4个岩体(郝兴中等，2018a，2019b；图1)，其岩性主要为闪长岩，由于后期的差异性升降运动，各处岩体发育深度和产出形态差异明显；区内构造较为发育，以断裂为主，呈NE向、NNW向和近SN向(郝兴中等，2020b)；局部发育短轴褶皱，走向主要为NNE和NNW向。

2.2 地球物理场特征

该区航磁异常显著，1∶50万航磁异常形似“胚胎状”，1∶5万航磁异常又可以进一步将其分解为李屯、潘店、大张和薛官屯4个次级磁异常(图2a，b；郝兴中等，2018b，2020a)。各个异常特征差异较大，其中李屯次级磁异常表现为规模大、强度高、形态不规则；大张次级磁异常规模较大、强度高、呈椭圆状；潘店次级磁异常规模小、强度较弱、呈贝壳状；薛官屯次级磁异常规模小、强度最弱，呈“双仁”花生状。磁法化极异常较原磁异常向北有所偏移，异常更突出且异常梯度变陡。

图2 研究区航空磁异常ΔT等值线平面图(a)和磁异常ΔT化极等值线平面图(b)

研究区1∶5万区域航空重力场呈以潘店地区为中心，总体呈区域低重力异常背景场上的相对高重力异常特征(图3a)。在以李屯—潘店—大张地区为中心向四周呈现重力高值区、重力异常梯度带、低重力场波动变化区；在李屯、潘店、大张3个地区表现为局部剩余重力异常高的特征(图3b)。通过与区内航磁异常特征对比分析，该区重磁场具有“重磁同源”(郝兴中等，2018b，2019a)的特征。

图3 研究区布格重力异常平面图(a)和剩余重力异常平面图(b)

2.3 矿产特征

据区内前期勘查成果(郝兴中，2020；王娟等，2020；沈立军等，2021)，在李屯和大张地区均发现有矽卡岩型铁矿床(图2、图3)，铁矿体呈似层状、层状、脉状等。其中李屯铁矿赋存标高为-1124 m以下，倾向西，倾角约65°，视厚度65.49～119.67 m，TFe平均品位55.47%、mFe平均品位49.65%；大张铁矿赋存标高为-717 m以下，倾向南西，倾角约60°，视厚度7.66～26.02 m，TFe平均品位55.95%、mFe平均品位52.50%，上述铁矿床预计可达中—大型规模。

3 铁矿床特征

在对潘店异常区开展矽卡岩型铁矿成矿规律研究的基础上，对该异常区郭店村东侧利用钻探技术手段进行了异常查证工作，首次在该异常区深部发现了矽卡岩型铁矿床，从而证实了潘店异常为矿致异常。

3.1 矿体特征

该区新生代地层厚度约816 m，钻孔共揭露5层铁矿体，矿体赋存标高-1417.94～-1515.49 m，视厚度为56.94 m(真厚度40.26 m)(图4)。铁矿体呈似层状、透镜状等；铁矿体赋存形式可分为接触带赋存式、层间充填式、断裂充填式、裂隙贯入式共4种，分析表明该区铁矿石品位较高，铁矿石平均品位TFe 51.82%、mFe 47.20%(表1)。

表1 潘店异常区郭店村矿产地铁矿石特征表

图4 郭店村地区铁矿勘探线剖面简图(据郝兴中等，2020b修改)

3.2 矿石特征

该区铁矿石岩性为灰黑色磁铁矿石，呈灰黑色(次为暗绿色)，矿石构造主要呈致密块状，次为条带状、浸染状、网脉状等，矿石结构为细粒粒状结构，主要矿物为磁铁矿，其他矿物为黄铜矿、黄铁矿、辉石、透闪石、阳起石、硅灰石、方解石、绿帘石、绿泥石、石榴子石等，铁矿石具有矽卡岩化、黄铁矿化、钠长石化、绿帘石化、绿泥石化等蚀变现象。矿石分析结果表明，除铁质成分外，其他成分均未达到工业标准。

3.3 围岩蚀变

该区铁矿蚀变特征显著，自侵入岩体到碳酸盐岩地层，岩矿石蚀变分带特征明显，闪长岩带、蚀变闪长岩带、矽卡岩带、铁矿体、大理岩化带、灰岩带等(图5)；其中在大理岩化带中碳酸盐岩地层中重结晶现象明显偶见黄铁矿化现象；在铁矿体中发育有矽卡岩化、黄铁矿化、绿帘石化、绿泥石化等；在矽卡岩带中发育有磁铁矿化、绿帘石化、黄铁矿化、绿泥石化等；蚀变闪长岩带中钠长石化、透辉石化、绢云母化等蚀变。

图5 研究区主要岩矿石照片

勘查表明铁矿床中矽卡岩化强烈地段，热液蚀变现象较显著，同时其附近磁铁矿化也较明显；在磁铁矿化、钠长石化、矽卡岩化等强烈地段附近铁矿体较为发育；认真甄别以上各类蚀变作用和铁矿体对应关系对于区内铁矿勘查具有重要意义。

4 整装勘查区铁矿控矿特征

齐河—禹城整装勘查区内李屯、潘店、大张等地区铁矿体赋存形式多样，可分为接触带赋存式、层间充填式、断裂充填式、裂隙贯入式、捕虏体构造式共5种赋存形式(郝兴中等，2018a，2019a，2020a)，铁矿体呈层状、似层状、透镜状、网脉状、囊状及不规则状等；铁矿石品位较高，矿石品位约50%，自侵入岩体到碳酸盐岩地层，岩矿石蚀变分带特征明显，典型蚀变分带为“闪长岩带—蚀变闪长岩带—内矽卡岩带—铁矿体—外矽卡岩带—大理岩化带(角岩带)—灰岩带(碎屑岩带)”(郝兴中等，2019b，2020b)。李屯、潘店、大张等地区铁矿勘查工作中具有明显的相似性和可对比性(表2)，为整体研究整装勘查区矿床特征、成矿规律、勘查经验、找矿方法提供了基础。

表2 齐河—禹城整装勘查区地质—地球物理特征及“三位一体”找矿预测综合模型简表

5 结语

深部找矿工作具有“高难度、高成本、高风险”的特点，该超深覆盖区矽卡岩型铁矿勘查工作成果显著，意义重大；潘店异常内郭店村铁矿找矿突破使李屯—潘店—大张地区铁矿勘查工作可以在赋矿条件、矿床特征、成矿规律、找矿方法、勘查经验等多个方面作为一个勘查系统进行研究分析。

(1)加强地质特征的综合研究。以往矿产勘查工作在李屯、大张地区发现了矽卡岩型铁矿，由此表明在齐河—禹城整装勘查区内矽卡岩型铁矿成矿地质条件优越；其中潘店地区位于李屯异常和大张异常区之间，且具有一定规模的物探异常，表明潘店地区具备了矽卡岩型铁矿成矿可能性。由于矿床特征、成矿规律等分析研究认为该区铁矿体赋存形式多样，因此在铁矿勘查过程中，可能在不同地层(或岩体等)赋矿层位发现不同的铁矿体。在地质、物探、化探、钻探等资料综合研究的基础上，进行针对性的部署和施工，使得该区铁矿勘查取得最佳效果。

(2)注重物探信息的反演分析。物探异常信息在一定程度上反映了深部地质体信息(郝兴中等，2013)，物探异常资料分析表明在该整装勘查区深部存在着一个规模较大的中—基性岩基，在岩基顶部位于李屯、潘店、大张等地分布着几个规模相对较小的岩体(岩脉或岩枝)。由于潘店异常相对于李屯、大张异常相对较弱，致使该异常勘查工作的相对滞后；虽然潘店地区磁异常强度和范围较小，但不能单纯地判断为成矿地质条件相对较差，极有可能是由于深部侵入岩体埋藏深度大所致；此次勘查结果也表明该区铁矿埋藏深度较李屯、大张地区更深。因此，要注重对相对较弱异常的综合分析，在综合研究的基础上，逐步推进物探异常的有序勘查并促进该整装勘查区的铁矿勘查工作。

(3)加强综合勘查手段信息提取。该整装勘查区矿产勘查表明铁矿石呈强磁性、高密度性、高极化性和低阻性等(郝兴中等，2019b；吴成平等，2020)。铁矿产出位置多为磁异常强度较高及其梯度较陡地段、重力异常较陡和剩余重力异常较强地段(田文法等，2010；郝兴中等，2014，2018c；柳建新等，2016；范剑等，2017；罗丁等，2020；张贵丽和郝兴中，2020)、电法异常显示高阻和低阻的转换带(郝兴中等，2019b)、井中三分量磁测异常显著位置(陈天振等，2008，郝兴中等，2020c)，上述勘查手段均从不同的侧面反映勘查深部地质体的信息。该区铁矿勘查工作表明运用“地质—磁法—重力—电法—钻探—测井”等找矿方法效果较为显著。

(4)密切关注钻孔中岩芯信息。在异常查证过程中，应密切关注钻孔揭露的岩性特征及蚀变情况，其中在铁矿体附近的二叠系、石炭系和奥陶系地层中会在不同程度上蕴含着深部地质信息，如在二叠系、石炭系的碎屑岩地层和奥陶系碳酸盐地层中可能会有部分岩枝(岩脉)岩脉产出，并伴随有不同程度的角岩化、大理岩化、黄铁矿化、磁铁矿化、磁黄铁矿化、碳酸盐化现象等；在闪长岩体钠长石化、黄铁矿化、矽卡岩化、碳酸盐化等蚀变现象十分显著(赵百民等，2014；郝兴中，2020)，可能发育有部分碳酸盐岩捕虏体。总体而言，距离铁矿体越近，围岩蚀变现象越发育。在异常查证过程中，认真分析钻孔岩芯特征及蚀变现象对于指导钻孔施工具有十分重要的意义。

综上所述，郭店村铁矿勘查工作是在“三位一体”找矿预测理论与方法的指导下，在总结以往铁矿勘查经验的基础上，对潘店异常开展综合研究，通过利用地质、物探、钻探、测井等勘查技术手段对该异常中郭店村地区开展铁矿勘查并取得了找矿突破。