山東省東平縣大高莊鐵礦床地質(zhì)特征及礦床成因

王繼芳，徐　然，杜顯彪，張國權(quán)，王志亮，黃坤朋（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東兗州 272100）

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山東省東平縣大高莊鐵礦床地質(zhì)特征及礦床成因

王繼芳，徐然，杜顯彪，張國權(quán)，王志亮，黃坤朋
（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東兗州 272100）

大高莊鐵礦屬“鞍山式”沉積變質(zhì)型鐵礦床，礦體隱伏于地下40～48 m，賦存于泰山巖群山草峪組地層中，巖性為磁鐵角閃石英巖，礦床由3個礦帶9個礦體組成，其中Ⅰ1為主礦體，礦床平均品位TFe 30.09%，mFe 22.51%。礦石工業(yè)類型為需選弱磁性貧鐵礦石。通過對大高莊鐵礦地質(zhì)特征及礦床成因進(jìn)行分析研究，對今后尋找同類型鐵礦以及選擇有效合理的勘探方法和手段具有重要意義。

鐵礦床；地質(zhì)特征；礦床成因；東平大高莊；山東省

引文格式：王繼芳，徐然，杜顯彪，等.山東省東平縣大高莊鐵礦床地質(zhì)特征及礦床成因［J］.山東國土資源，2016，32（5）：31-36.WANG Jifang，XU Ran，DU Xianbiao，etc.Geological Characteristics and Origin of Dagaozhuang Iron Deposit in Dongping County of Shandong Province［J］.Shandong Land and Resources，2016，32（5）：31-36.

大高莊鐵礦位于東平縣城南10 km處，行政區(qū)劃隸屬東平縣彭集鎮(zhèn)管轄，面積1.640 4km2。區(qū)內(nèi)交通便利。目前大高莊鐵礦已完成詳查和開采設(shè)計工作，正在建井。分析大高莊鐵礦床特征及礦床成因，對在類似地區(qū)尋找同類型鐵礦具有參考意義。

圖1　大高莊鐵礦區(qū)域地質(zhì)圖

1　成礦地質(zhì)背景

大高莊鐵礦床位于華北板塊（Ⅰ）魯西隆起區(qū)（Ⅱ）魯中隆起（Ⅱa）東平肥城斷隆（Ⅱa4）東平凸起（Ⅱ2a4）的南部。區(qū)域地層屬華北地層大區(qū)晉冀魯豫地層區(qū)的魯西地層分區(qū)。礦床屬東平-汶上鐵礦帶的一部分。

礦區(qū)全部為第四系覆蓋，一般厚度38～50 m。經(jīng)鉆孔揭示，第四系下主要為新太古代泰山巖群山草峪組含鐵變質(zhì)巖系，區(qū)內(nèi)泰山巖群僅發(fā)育山草峪組，巖性以變粒巖為主，次為黑云斜長片麻巖、片巖夾條帶、條紋狀磁鐵角閃石英巖，普遍遭受區(qū)域變質(zhì)作用和不同程度的混合巖化作用，片理、片麻理發(fā)育，其走向NW 306°～331°，傾向SW，傾角70°～76°。為該區(qū)鐵礦的賦礦層位。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，節(jié)理構(gòu)造在局部地段較發(fā)育，以張性節(jié)理為主，剪性節(jié)理次之。區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，個別鉆孔中可見到少量偉晶巖脈發(fā)育，分布在山草峪組地層中（圖1）［1］。

大高莊鐵礦區(qū)內(nèi)磁異常大致分2個帶，北東帶異常峰值為400 nT，經(jīng)勘查圈定了4個礦體，南西帶異常峰值達(dá)600 nT，經(jīng)勘查圈出了4個礦體。另在2個異常帶間的200 nT低值區(qū)圈出了1個規(guī)模較小的礦體。礦體和磁異常吻合較好（圖2）。

圖2　東平縣大高莊鐵礦床地質(zhì)略圖

2　礦床地質(zhì)特征

2.1礦床地質(zhì)特征

大高莊鐵礦床隱伏于第四系之下，埋深40～48 m，由3個礦帶9個礦體組成，礦體分別為Ⅰ-1，Ⅰ-2，Ⅰ-3，Ⅱ-1，Ⅲ-1，Ⅲ-2，Ⅲ-3，Ⅲ-4，Ⅳ-1。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀，賦存于泰山巖群山草峪組地層中，巖性為磁鐵角閃石英巖。各礦體近平行排列，產(chǎn)狀與圍巖一致。礦床共由57個鉆孔和58個坑道工程控制，其中見礦鉆孔51個，未見礦鉆孔6個，見礦坑道51個，未見礦7個。礦體賦存標(biāo)高0～-540 m，埋深48～588 m。區(qū)內(nèi)礦體總體走向320°，傾向SW，傾角58°～83°；區(qū)內(nèi)礦帶最長2 800 m，控制最大斜深630 m。礦床平均厚度為6.28 m，厚度變化系數(shù)86.42%，厚度不穩(wěn)定。礦床內(nèi)單樣品TFe最高品位40.97%，最低品位22.99%；mFe最高品位31.46%，最低品位15.08%；礦床平均品位TFe 30.09%，mFe 22.51%，品位變化系數(shù)TFe 10.47%，mFe 17.25%。礦體與頂?shù)装鍑鷰r（黑云變粒巖）界線分明，無過渡現(xiàn)象。礦體與圍巖間常夾有薄層斜長角閃巖。礦體內(nèi)偶見夾石，礦化較連續(xù)。礦床資源儲量2 168.0萬t，其中Ⅰ1礦體為主礦體；礦體資源儲量944.9萬t，占總資源量的44%。Ⅱ-1，Ⅲ-1，Ⅲ-2，Ⅲ-4礦體為次要礦體；其余的Ⅰ-2，Ⅰ-3，Ⅲ-3，Ⅳ-1礦體為零星礦體（表1、圖2、圖3）。

圖3　大高莊礦段第3勘探線地質(zhì)剖面圖

2.2Ⅰ-1礦體特征

該礦體分布于2～13號勘探線間，跨8條勘探線，由24個鉆孔、24個坑道工程控制。礦體呈層狀、似層狀，走向295°～345°，總體為320°，傾向SW，傾角63°～78°；賦存標(biāo)高0～-540 m；埋深48～588 m。礦體總長1 650 m，區(qū)內(nèi)長1 627 m，控制斜深630 m。礦體厚度1.76～11.80 m，平均6.07 m，厚度變化系數(shù)50.62%，屬厚度變化中等礦體。該礦體自北西向南東沿走向厚度有變薄的趨勢，沿傾向礦體厚度自上而下也逐漸變薄，直至尖滅（圖3）。礦體品位相對穩(wěn)定，TFe23.68%～33.94%，平均29.27%，TFe品位變化系數(shù)11.64%；mFe品位15.31%～31.45%，平均20.21%，mFe品位變化系數(shù)20.84%；屬有用組分分布均勻的礦體。沿走向品位呈波狀起伏，總體變化不大。但沿傾向礦體品位自上而下有降低的趨勢，下部出現(xiàn)少量低品位礦石，局部存在少量夾石。

2.3礦石質(zhì)量

礦石礦物主要為磁鐵礦，次為赤鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦、磁黃鐵礦、白鐵礦、黃銅礦及微量鈦鐵礦等。脈石礦物主要為石英、普通角閃石、鐵閃石，次為透閃石-陽起石、黑云母、石榴子石、透輝石、斜長石、綠泥石、綠簾石以及電氣石、磷灰石、金紅石、褐簾石、榍石、方解石等。

礦石常具纖狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)和粒狀變晶結(jié)構(gòu)，組成礦物顆粒細(xì)小，磁鐵礦在0.11～0.22 mm之間。組成鐵礦石的暗色礦物和淺色礦物彼此相間排列，形成明顯的條紋、條帶狀構(gòu)造（圖4、圖5）。

圖4　條帶狀磁鐵角閃石英巖礦石

礦床內(nèi)有益組分為TFe，mFe，伴生有益組分TiO2品位平均0.08%；含量較低，達(dá)不到工業(yè)綜合回收利用要求。據(jù)組合分析各礦體化學(xué)成分及平均含量見表2。從表2中可見，礦石中主要有害雜質(zhì)SiO2含量較高，SiO2最高含量59.29%，最低含量45.11%，平均含量48.13%；有害組分As含量較低，最高含量為29.98×10-6，最低含量18.71×10-6，平均25.51× 10-6；SO3含量較低，最高含量為0.13%，最低含量0.09%，平均0.11%；P2O5含量也較低且變化小，最高含量為0.18%，最低含量0.146%，平均0.16%。礦石中Al2O3，CaO，MgO等，平均含量均不超過5%。其他元素微量。

圖5　磁鐵礦（Mtz）集合體呈條紋狀構(gòu)造

表2　東平縣大高莊鐵礦礦石組合分析結(jié)果

該礦床礦石自然類型為條帶-條紋狀磁鐵礦石。根據(jù)物相分析結(jié)果（表3），礦床全鐵（TFe）包括磁性鐵（mFe）、硫化鐵（sfFe）、碳酸鐵（cFe）、硅酸鐵（siFe）、赤鐵（oFe），各礦體礦石中硅酸鐵（siFe）、硫化鐵（sfFe）和碳酸鐵（cFe）三者的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和平均為2.97%。根據(jù)磁性鐵（mFe）對全鐵（TFe）的占有率，礦床磁性鐵（mFe）對全鐵（TFe）的平均占有率為75%。屬于需選鐵礦石工業(yè)類型的弱磁性貧鐵礦石。

2.4礦石風(fēng)氧化特征

魯西巖層在經(jīng)歷了漫長的風(fēng)化剝蝕期后，至加里東期才接受了早寒武世地層沉積，因此含鐵巖系的氧化作用普遍存在。并且該區(qū)寒武系及以上地層全部剝蝕掉，在基底之上為厚38～50 m的第四紀(jì)地層。據(jù)鉆孔揭示氧化厚度10～30 m之間，由北向南厚度增加，磁鐵角閃石英巖質(zhì)地松散，斜長石變?yōu)楦邘X土（土化），黑云母變?yōu)榘自颇?。礦石全鐵與氧化鐵的比值（TFe/FeO）一般在1.05～2.26之間，仍屬原生鐵礦石。從巖心觀察，礦區(qū)氧化帶底界埋深50～80 m，北部11線最淺，向南至8線逐漸加深，礦體主體均賦存于氧化帶之下。

2.5礦體圍巖和夾石

大高莊鐵礦屬沉積變質(zhì)型“鞍山式”鐵礦床，礦體圍巖巖性較為簡單，主要為黑云變粒巖類。礦體內(nèi)的夾石主要為條帶狀含磁鐵（石榴、角閃）石英巖、黑云變粒巖等。根據(jù)對主要礦體夾石的統(tǒng)計，礦體形態(tài)簡單，分叉合并現(xiàn)象不多見，夾石產(chǎn)狀與礦體一致，對礦體的連續(xù)性和礦石質(zhì)量影響較小。

3　礦床成因

3.1成礦控制因素

大高莊鐵礦位于汶上-東平鐵礦成礦帶北部，成礦帶呈NW 320°方向展布，帶內(nèi)不同規(guī)模的高磁異常眾多。礦體賦存于泰山巖群山草峪組上部含鐵巖系中，賦礦層位具有專屬性。根據(jù)山草峪組含鐵巖系的礦物共生組合、巖石組構(gòu)特征以及巖石化學(xué)等特征，礦區(qū)含礦巖系為含鐵碎屑巖-變粒巖建造，屬于低級鐵鋁榴石角閃巖相，礦石類型主要為磁鐵角閃石英巖型。鐵質(zhì)組分與海底基性、中酸性火山噴溢活動關(guān)系密切，幔源物質(zhì)中的鐵質(zhì)經(jīng)火山噴發(fā)噴溢形式帶入水體中，經(jīng)分解形成硅鐵膠體而沉積，再經(jīng)后期區(qū)域變質(zhì)作用而形成變質(zhì)鐵礦。故礦床應(yīng)屬沉積變質(zhì)成因鐵礦［2］。

表3　東平縣大高莊鐵礦礦石物相分析結(jié)果

3.2礦化富集規(guī)律

富集特征與構(gòu)造、后期巖漿熱液以及變質(zhì)程度有關(guān)。在褶皺構(gòu)造的核部，礦體往往厚度大，品位高，遠(yuǎn)離則厚度變小，品位下降。彭集地段是主礦體分布區(qū)，而大高莊以西有小規(guī)模的礦體分布。礦區(qū)巖漿巖不發(fā)育，但巖石中偉晶巖細(xì)脈較多，其雖然對礦體有一定的破壞作用，但靠近偉晶巖細(xì)脈發(fā)育處礦石品位顯著增高。該礦床屬沉積變質(zhì)型，隨著變質(zhì)程度的增高，礦體厚度、礦石品位以及礦物結(jié)晶顆粒大小均呈增大趨勢。礦床內(nèi)未見其他共（伴）生礦產(chǎn)。

3.3礦床成因

新太古代，魯西地區(qū)沉積了一套巨厚層含泥、鐵質(zhì)細(xì)砂巖夾硅鐵質(zhì)巖和基性火山物質(zhì)的含鐵砂質(zhì)建造，并伴隨有基性火山熔巖噴發(fā)，其中的鐵質(zhì)建造為鐵質(zhì)礦物的主要來源，經(jīng)海水搬運遷移，鐵質(zhì)初步富集。在鐵礦體形成過程中，經(jīng)歷了三期變質(zhì)作用，使鐵質(zhì)逐步活化富集，形成層狀、似層狀含鐵變質(zhì)巖組合。

礦床賦存于山草峪組中下部層位，具層控特性。礦體屬泰山巖群的一個組成部分，其與泰山巖群的形成演化過程是一致的。泰山巖群是發(fā)育在早期陸殼固結(jié)以后的穩(wěn)定陸塊上濱海-淺海環(huán)境的火山-碎屑沉積建造。成礦物質(zhì)來源于海底火山噴發(fā)作用，在海盆中，膠狀氫氧化鐵和二氧化硅交替沉積，形成互層狀硅鐵沉積建造，經(jīng)受區(qū)域變質(zhì)作用時，在熱力和定向壓力作用下，產(chǎn)生重結(jié)晶作用及片理化作用，形成磁鐵礦、石英、角閃石等主要礦物。在礦石中主要礦物定向排列，形成明顯的黑白相間條紋—條帶狀構(gòu)造。

總之，含鐵沉積建造和基性火山巖噴發(fā)物為成礦提供了豐富的物質(zhì)來源，經(jīng)海水搬運，鐵質(zhì)得到了初步富集，在區(qū)域變質(zhì)的中溫中壓條件下，原巖物質(zhì)發(fā)生重結(jié)晶作用，形成以磁鐵礦、角閃石、石英等礦物成分為特征的沉積變質(zhì)型“鞍山式”鐵礦床。省內(nèi)已勘探的蒼嶧鐵礦、單縣鐵礦以及同屬本成礦帶的洪范池、石河王、彭集、大牛及梁林鐵礦等均為同一類型［3-4］。

4　找礦標(biāo)志

根據(jù)礦床成因類型，結(jié)合鐵礦床的具體特點，認(rèn)為該區(qū)找礦標(biāo)志有以下幾個方面：

（1）地層標(biāo)志。新太古代泰山巖群山草峪組變質(zhì)地層是尋找“鞍山式”鐵礦的有利層位［5］。

（2）地球物理標(biāo)志。高精度磁測結(jié)果表明，在磁鐵礦體分布地段，可引起明顯的高磁異常，經(jīng)鉆探驗證，異常與礦體吻合較好。因此，高精度磁測異常是尋找“鞍山式”鐵礦的間接標(biāo)志。礦石具較強(qiáng)磁性是尋找該類礦床的一個重要物性特征。所以，在泰山巖群分布區(qū)的磁性異常是尋找該類型礦床的重要標(biāo)志［6］。

（3）礦體的賦存特征標(biāo)志。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出。其產(chǎn)狀大體與圍巖片麻理產(chǎn)狀一致，礦體沿走向多呈帶狀展布，其尖滅再現(xiàn)分支復(fù)合現(xiàn)象明顯。沿已有磁鐵礦體走向追索是尋找“鞍山式”鐵礦的重要標(biāo)志［7］。

5　結(jié)論

該礦床屬第四系之下的隱伏礦床，但埋深較淺。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單，無斷層、巖漿巖破壞，主礦體Ⅰ-1規(guī)模較大，品位穩(wěn)定，厚度變化中等；屬第Ⅱ勘查類型。礦山開采技術(shù)條件總體為Ⅱ-4型。該類礦床的勘查一般根據(jù)“物探先行、鉆探驗證、循序漸進(jìn)”的原則，以前期區(qū)域航磁異常資料為基礎(chǔ)，采用地質(zhì)測量、高精度磁測、機(jī)械巖心鉆探、井中三分量磁測、化驗測試等綜合勘查方法和手段，具體工作中根據(jù)實際情況采用“邊施工、邊分析資料、邊優(yōu)化工作設(shè)計”的工作方法，這樣一定會取得事半功倍的工作效果和較理想的找礦成果。

［1］ 張增奇，劉明渭.山東省巖石地層［M］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1995：7.

［2］ 曾廣湘，呂昶，徐金芳.山東鐵礦地質(zhì)［M］.濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1998：90-119.

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［4］ 徐東來，胡艷霞.平陰縣洪范池鐵礦地質(zhì)特征［J］.山東國土資源，2008，24（1）：8-9.

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［6］ 安仰生，韓廷寶，劉邦君，等.山東蒼山王埝溝鐵礦床地質(zhì)特征及找礦方法探討［J］.山東國土資源，2008，24（7-8）：40-43.

［7］ 郝興中，楊毅恒，李英平，等.綜合找礦方法在覆蓋區(qū)的應(yīng)用：以山東省單縣大劉莊鐵礦勘查為例［J］.吉林大學(xué)學(xué)報：地球科學(xué)版，2013，43（2）：641-648.

Geological Characteristics and Origin of Dagaozhuang Iron Deposit in Dongping County of Shandong Province

WANG Jifang，XU Ran，DU Xianbiao，ZHANG Guoquan，WANG Zhiliang，HUANG Kunpeng
（Lunan Geo-engineering Exploration Institute，Shandong Yanzhou 272100，China）

Dagaozhuang iron deposit belongs to＂Anshan type＂sedimentary metamorphic iron deposit.Its ore bodies are hidden in the depth of 40～48m in the underground.It occurred in ShancaoYu formation of Taishan group.Its lithology is magnet quartzite.The deposit is composed of three ore belts and 9 ore bodies.Among them，Ⅰ-1 ore body is the main ore body；The average grade of TFe is 30.09%and mFe is 22.51%.Its industrial ore type is weak magnetic lean ore.Through analysis and study on geological characteristics and origin of Dagaozhuang gold deposit，it will provide effective and reasonable exploration method and means for searching the same type of iron deposit.

Iron deposit；geological characteristics；origin；Dagaozhuang in Dongping county

P314

A

2015-07-31；

2015-09-07；編輯：曹麗麗

王繼芳（1969—），男，山東成武人，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作；Email：2006＿wjf@163.com