聶佩孝

(山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021)

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地質(zhì)與礦產(chǎn)

常家屯鐵礦床地質(zhì)特征及找礦前景分析

聶佩孝

(山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021)

常家屯鐵礦床成因類型為沉積變質(zhì)型,工業(yè)類型為需選弱磁性鐵礦石。其展布形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模受粉子山群小宋組含鐵巖系控制特征明顯，賦礦層位具專屬性。通過對其礦床地質(zhì)特征、礦床成因的分析研究，同時通過搜集和研究區(qū)域內(nèi)相類似礦床的地質(zhì)、物探信息資料，在分析找礦標志的基礎(chǔ)上，提出了該區(qū)下一步的找礦方向。

地質(zhì)特征；沉積變質(zhì)；常家屯鐵礦；昌邑市

0 引言

昌邑市常家屯鐵礦區(qū)位于沂沭斷裂帶昌邑-大店斷裂東側(cè)，萊州-安丘鐵礦成礦帶中部。該帶主要有萊州市西鐵埠鐵礦、大幸臺鐵礦、昌邑市南任鐵礦、毛家寨鐵礦、東辛莊-蓮花山鐵礦、高戈莊鐵礦、安丘市夾河套鐵礦、鎖頭山鐵礦、敖山磁黃鐵礦等多處鐵礦床[1]①。

礦區(qū)及其附近金屬礦產(chǎn)主要為鐵(吳溝、楊家莊、戴家官莊、盤馬埠等)，多為小型礦床；非金屬礦產(chǎn)主要為石英巖(山陽、青龍山等)，多為中、小型礦床②(圖1)。

1—第四系；2—王氏群辛格莊組；3—滹沱紀荊山群野頭組；4—滹沱紀粉子山群小宋組；5—晚侏羅世玲瓏序列云山單元；6—滹沱紀粉子山群小宋組(隱伏地層)；7—實/推測地質(zhì)界線；8—地層產(chǎn)狀；9—性質(zhì)不明斷層及推測斷層；10—張扭性斷層；11—壓扭性斷層編號及產(chǎn)狀；12—鐵礦位置及編號；13—小型鐵礦床；14—小型石英巖礦床；15—中型石英巖礦床；16—ΔT0值等值線；17—ΔT正等值線；18—ΔT負值等值線；19—工作區(qū)位置圖1 常家屯礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖

1 區(qū)域地質(zhì)背景

昌邑常家屯鐵礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于華北板塊(Ⅰ級)東部，魯西隆起區(qū)(Ⅱ級)之沂沭斷裂帶(Ⅲ級)北部。區(qū)內(nèi)地層位于華北-柴達木地層大區(qū)(Ⅰ級)之華北地層區(qū)(Ⅱ級)東南部的魯東地層分區(qū)(Ⅲ級)西北部。

區(qū)內(nèi)地層除第四系外，主要有古元古代淲沱紀荊山群野頭組、粉子山群小宋組及中生代白堊紀王氏群辛格莊組，大部分被第四系覆蓋，局部有零星出露。野頭組主要分布在區(qū)內(nèi)東南部,小宋組主要分布在區(qū)內(nèi)中部,辛格莊組主要分布在區(qū)內(nèi)西北部。區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要以斷裂構(gòu)造為主，以昌邑-大店斷裂為主干斷裂，其次級斷裂多呈NE向，其次為NW向斷裂。褶皺構(gòu)造不發(fā)育，總體為一向SE傾斜的單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育一般，為晚侏羅世玲瓏序列云山單元弱片麻狀中細粒二長花崗巖，主要分布于區(qū)內(nèi)北中部。脈巖主要包括石英脈、偉晶巖脈、閃長巖脈等，均為中生代燕山晚期的產(chǎn)物。

1∶20萬、1∶5萬航空磁測工作，發(fā)現(xiàn)了萊州-安丘磁異常帶。多處磁異常均已被證實為礦致異常。異常帶北段磁異常強度高，ΔT值一般>1000nT，相對已知鐵礦床以大中型居多，礦石品位較高；異常帶南段磁異常強度相對較低，ΔT值稍低于1000nT，相對已知鐵礦床多為中小型礦床或礦點，礦石品位略低。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

區(qū)內(nèi)均被第四紀臨沂組覆蓋，淲沱紀粉子山群小宋組為隱伏地層(圖2)。

圖2 常馬屯礦區(qū)地質(zhì)圖

小宋組地層巖性組合主要為黑云變粒巖、黑云透閃變粒(片)巖、含石榴黑云(透閃)變粒巖、大理巖、透閃(透輝)大理巖等[2]，其中黑云(透閃)變粒巖賦存比例較大，向北大理巖層數(shù)增多，厚度加大，含石榴黑云變粒巖多產(chǎn)出在礦體附近?？傮w走向10°～30°，傾向100°～120°，傾角25°～50°。該組含鐵巖系是礦體賦存層位[3]，控制了礦體的展布形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模。

臨沂組地層分布全區(qū)，巖性組合為灰褐色(含礫)砂質(zhì)粘土、砂層，含鈣質(zhì)結(jié)核，總體上顯示向東、北東方向增厚趨勢，向西、向北、向南變薄。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要有F1，F(xiàn)2兩條；NE向展布，走向65°左右，傾向SE，傾角70°～78°，為2條大致平行產(chǎn)出的斷裂，錯斷礦體，破壞了礦體走向上的連續(xù)性，推測為右行壓扭性斷裂。

F1斷裂長大于1200m，寬5m左右，影響寬度約20m左右，帶內(nèi)主要由構(gòu)造角礫巖、斷層泥等構(gòu)成，構(gòu)造角礫直徑一般1～3cm，大者5cm±，棱角狀，原巖主要為二長花崗巖。

F2斷裂大于2000m，寬5m左右，帶內(nèi)主要由構(gòu)造角礫巖、斷層泥、碎裂巖構(gòu)成，構(gòu)造角礫直徑一般0.5～3cm，原巖主要為二長花崗巖，少量黑云(透閃)變粒巖。

斷裂中的構(gòu)造角礫多被巖石碎屑、斷層泥、碳酸鹽等膠結(jié)，帶內(nèi)發(fā)育有高齡土化、碳酸鹽化、綠泥石化、絹云母化等蝕變現(xiàn)象，亦見有輕微黃鐵礦化。兩盤巖石均發(fā)生不同程度的同化混染現(xiàn)象。

礦區(qū)地層以單斜構(gòu)造為主，巖石裂隙較發(fā)育，受巖漿巖、斷裂影響，局部顯示寬緩的褶皺形態(tài)。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為晚侏羅世云山單元的隱伏巖體，其次為閃長巖脈、石英脈。

云山單元巖漿巖巖性為弱片麻狀中細粒二長花崗巖[4]，巖體總體上呈NNW向帶狀展布，在區(qū)內(nèi)呈巖床、巖枝狀產(chǎn)出，走向上呈扁豆狀順層侵入于粉子山群變質(zhì)巖系中，巖體中常夾有黑云變粒巖、大理巖等透鏡狀包體。一般靠近斷裂部位，巖體與地層熔融不徹底，殘余地層斑塊、透鏡體，巖石顏色斑雜，結(jié)構(gòu)較疏，硬度較小，巖石粒度較粗，屬巖漿巖與地層同化混染帶。

區(qū)內(nèi)脈巖多順層侵入，呈脈狀、透鏡狀，一般規(guī)模較小。閃長巖脈主要發(fā)育在中部，石英脈在全區(qū)中均有零星分布，局部穿插在礦體中。

2.4 礦化蝕變作用

區(qū)內(nèi)蝕變作用與地層、構(gòu)造、巖漿巖有著密切關(guān)系，區(qū)內(nèi)主要的礦化蝕變現(xiàn)象有：綠泥石化、碳酸鹽化、絹云母化、磁鐵礦化，蝕變分布不均勻，強弱不一，碳酸鹽化較普遍而強烈，局部見黃鐵礦化。靠近斷裂及巖漿巖活動較弱部位，發(fā)育有鉀化的同化混染現(xiàn)象。

2.5 礦區(qū)磁異常特征

礦區(qū)磁異常形態(tài)較零亂，以△T=400nT為異常下限值，自北向南大致圈定3個異常帶：C1,C2,C3;總體呈近SN向展布，雁列式排列，異常規(guī)模向北漸大。

C1磁異常位于F1北側(cè)，呈不規(guī)則條帶狀，NE向展布，總體呈“S”型，長>1000m，寬>800m，異常峰值1860nT，△T等值線西密東疏。東側(cè)分布有總體走向與主異常大致相同的零散小異常，負異常規(guī)模較小，較零星。

C2磁異常位于F1與F2之間，主異常區(qū)呈長條狀，NE向展布。主異常范圍550m×80m，面積0.024km2，異常峰值1726nT，△T等值線西密東疏。東側(cè)分布有零散、無規(guī)律的小異常帶。

C3磁異常位于F2南側(cè)，呈橢圓狀，30°方向展布，最寬130m，北寬南窄，長350m，面積0.027km2，有2處濃集中心，異常最高值2659nT，△T等值線西密東疏，北側(cè)分布有負異常帶，規(guī)模較小。該異常帶強度為礦區(qū)最大值。

經(jīng)鉆探工程驗證，3個異常均為礦致異常。

3 礦床地質(zhì)

3.1 礦體特征

常家屯礦床共由9個礦帶18個礦體組成，中部被F1,F2錯斷，分為北、中、南3個礦段(F1以北為北礦段；F1，F(xiàn)2之間為中礦段；F2以南為南礦段)，各礦段礦體大致平行產(chǎn)出。礦區(qū)礦體平均真厚度6.27m，平均品位TFe29.36%,mFe 23.13%。各礦體主要特征見表1。

表1 常馬屯鐵礦礦體特征

3.1.1 北礦段

該礦段包括3個礦帶6個礦體，自下而上編號為Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ，每個礦帶有1～3個礦體。Ⅰ,Ⅱ礦帶產(chǎn)出于二長花崗巖巖床之下;Ⅲ礦帶產(chǎn)于二長花崗巖巖床之上;Ⅱ,Ⅲ礦帶間隔40～60m。3礦帶大致平行產(chǎn)出，總體走向10°左右，傾向SE，傾角20°～50°，向南變陡。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀，以單斜形式平行排列或斜列產(chǎn)出，產(chǎn)狀與圍巖一致，礦體與頂?shù)装褰缇€清楚，沿走向、傾向有分支復合、尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象，局部膨縮現(xiàn)象發(fā)育，礦化連續(xù)，礦體一般呈現(xiàn)向北、向深部增厚趨勢?？傮w上礦體沿走向呈現(xiàn)中部微上凸，向南、北漸深的趨勢。礦石一般TFe含量高，mFe含量亦高。

3.1.2 中礦段

該礦段包括6個礦帶11個礦體，自下而上編號分別為Ⅰ～Ⅵ，每礦帶有1～3個礦體，大致平行產(chǎn)出，總體走向10°左右，傾向SE，傾角28°～58°，呈似層狀、透鏡狀，礦體產(chǎn)狀與圍巖一致，界線清晰，分支復合、尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象較發(fā)育，膨縮現(xiàn)象局部發(fā)育，礦體上下間隔一般15～40m。

3.1.3 南礦段

該礦段有一個礦體，編號為Ⅰ1，呈似層狀、透鏡狀，產(chǎn)狀大致與北、中礦段礦體一致，礦體規(guī)模較小。

3.1.4 北礦段Ⅱ2礦體

北礦段Ⅱ2礦體規(guī)模最大、連續(xù)性最好，為區(qū)內(nèi)主要礦體，該文以該礦體為例論述單礦體地質(zhì)特征(圖3)。

1—第四系；2—滹沱紀粉子山群小宋組；3—晚侏羅世玲瓏序列云山單元；4—實測及推測地質(zhì)界線；5—含鈣質(zhì)結(jié)核砂質(zhì)粘土；6—黑云變粒巖；7—透閃黑云片巖；8—石榴黑云變粒巖；9—大理巖；10—中細粒二長花崗巖；11—礦體位置及編號；12—鉆孔位置及編號圖3 常馬屯礦區(qū)第32勘探線剖面圖

Ⅱ2礦體呈層狀，中部分支復合現(xiàn)象發(fā)育，南端延伸至F1斷裂北側(cè)二長花崗巖侵入界面，北端在第58勘探線北側(cè)仍有延伸，長1574m，控制最大斜深260m。礦體賦存標高-56～-255m，最小埋深68m，最大埋深265m。總體走向12°，傾向102°，傾角20～50°，南陡北緩。礦體真厚度1.15～9.71m，南薄北厚，平均4.95m，厚度變化系數(shù)56.81%，屬厚度變化復雜程度中等礦體。礦體品位TFe20.38%～35.04%，mFe15.64%～31.34%，平均TFe29.73%，mFe24.10%，品位變化系數(shù)為TFe7.66%，mFe16.72%，屬有用組分均勻型礦體。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石礦物成分

礦石礦物以磁鐵礦為主，含量20%～35%，少量黃鐵礦、磁黃鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、黃銅礦等，黃鐵礦含量相對較多。脈石礦物主要為長石、黑云母、透閃石，少量方解石、綠泥石、綠簾石等。依據(jù)礦物之間相互關(guān)系、交代蝕變等特征確定礦物生成順序為：脈石礦物→磁鐵礦、黃鐵礦→磁黃鐵礦、赤鐵礦→黃銅礦。其中磁鐵礦、黃鐵礦特征如下：

磁鐵礦：半自形—他形粒狀，少量自形晶，粒徑一般0.1～0.3mm，大者可達0.5mm，粒度細，常呈集合體與脈石礦物相間分布形成條紋、條痕狀構(gòu)造。

黃鐵礦：半自形—自形粒狀，粒度一般0.1～0.2mm，大者可達1mm左右，多呈星點狀分布，集合體常呈條痕狀、細小不規(guī)則團塊狀分布，晶體中有磁鐵礦包體，具裂紋，裂紋中常充填黃銅礦。集合體常分布在磁鐵礦集合體與脈石礦物之間。

3.2.2 礦石化學成分

礦石微量元素見表2，礦石中Ti,Mn,V,Zn等含量較高;其中Ti (295.00～8600)×10-6；Mn 250.00～>3000×10-6；V 5.00～>150×10-6；Zn 12.00～90.00×10-6，礦石中Au含量最低，Au0.54～2.70×10-9，平均值1.10×10-9。

表2 礦石微量元素含量

礦石化學成分見表3, 各成分分別為：SiO244.08%～51.86%；Fe2O321.09%～29.38%；FeO 13.58%～15.02%；Al2O31.22%～5.02%；TiO20.14%～0.25%；CaO 1.54%～7.49%；MgO 2.22%～2.50%；K2O 0.08%～1.05%；Na2O 0.08%～0.36%；MnO 0.06%～0.11%；P2O50.08%～0.11%；S0.06%～0.16%；CO21.39%～5.24%；H2O+0.87%～1.93%。其中SiO2含量最高，其次為Fe2O3,FeO;MnO,P2O5,S含量最少。

礦石主要伴生有用組分含量見表4，各組分分別為：TiO20.14%～0.26%，平均值0.20%；S 0.03%～0.28%，平均值0.12%；P 0.03%～0.05%，平均值0.04%，個別組合樣品當中的S雖然達到0.28%，但是總體上看來礦石中主要伴生有用組分均達不到綜合利用指標要求。

表3 礦石化學全分析(ω/%)

表4 礦石主要伴生有用組分含量

3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，少量鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以條紋狀構(gòu)造為主，其次為塊狀構(gòu)造。條紋狀構(gòu)造縱向上顯示明顯，由磁鐵礦與黑云母、斜長石等脈石礦物呈薄層狀定向排列構(gòu)成，一般磁鐵礦集合體呈網(wǎng)狀、條痕狀，其間夾有脈石礦物。

3.3 礦石類型

按礦石中主要脈石礦物種類劃分，礦石自然類型均為磁鐵黑云變粒巖型礦石。

區(qū)內(nèi)礦石平均品位TFe 29.36%，mFe 23.13%，mFe/TFe=78.80%，按礦石品位劃分，區(qū)內(nèi)礦石工業(yè)類型屬需選弱磁性鐵礦石[5]。

3.4 礦體圍巖、夾石

礦體圍巖一般為黑云變粒巖、黑云透閃變粒巖、含石榴黑云變粒巖，個別為大理巖、二長花崗巖。礦體一般間隔10～30m，最厚96m，礦體與圍巖接觸界面一般平直、清晰、突變，磁性反差較大，個別地段礦體與圍巖呈漸變過渡接觸關(guān)系，相應圍巖中鐵含量相對較高，圍巖有用組分含量一般TFe 5%～17.38%，個別達到19.00%±，接近邊界品位。礦體夾石為黑云變粒巖、黑云(透閃)變粒巖、含石榴黑云變粒巖，產(chǎn)狀與礦體產(chǎn)狀一致。層數(shù)1～3層，厚度一般1～3m，最厚9.05m，呈似層狀、透鏡狀，礦化弱，一般TFe 4.05%～18.43%，個別達到19.83%，接近邊界品位。

3.5 圍巖蝕變

區(qū)內(nèi)圍巖蝕變主要為綠泥石化、碳酸鹽化，其次為磁鐵礦化、黃鐵礦化、絹云母化。

4 礦床成因

礦床賦存層位為粉子山群小宋組，小宋組早期沉積中發(fā)育有斜層理及波痕構(gòu)造，反映了早期沉積是在較穩(wěn)定的陸緣淺灘環(huán)境中形成，至中、晚期水體擴大而成為濱、淺海沉積環(huán)境。故小宋組屬淺濱海相碎屑沉積，是經(jīng)區(qū)域變質(zhì)的變粒巖、斜長角閃巖、大理巖沉積變質(zhì)建造，其中部為含鐵巖性段賦礦層位[6]，該層位的鐵質(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)以后的區(qū)域變質(zhì)作用而形成變質(zhì)鐵礦[7]。

云山巖體與鐵礦體成礦關(guān)系較密切，一般靠近巖體，鐵礦體往往富集增厚，沿傾向延深加大，巖礦石結(jié)構(gòu)更致密，條紋條帶狀明顯，礦石品位相對較高，說明巖體侵位過程中熱液使圍巖熔融、重結(jié)晶，致礦體有用組分相對再富集。遠離巖體部位礦體厚度、品位相對變小，沿傾向延深不大或呈尖滅趨勢。

5 找礦標志及方向

礦區(qū)位于萊州-安丘鐵礦成礦帶上，帶內(nèi)第四系非常發(fā)育。在該成礦帶上發(fā)現(xiàn)的鐵礦床(點)都是根據(jù)航磁異常，經(jīng)地面高精度磁測、探礦工程驗證發(fā)現(xiàn)的，所以說航磁異常是礦區(qū)及鄰區(qū)第四系發(fā)育的成礦帶上尋找隱伏鐵礦床最好的找礦標志，鐵礦引起的航磁異?！鱐值一般500～1200nT，正異常常呈長條狀、不規(guī)則橢圓狀展布，伴有較強負異常，地面高精度磁測異?！鱐值一般1000～3000nT，且有負異常伴生。往往磁異常值高，等值線密集處是礦頭位置[6]。

根據(jù)礦區(qū)(域)磁異常形態(tài)及地面高精度磁測所得資料分析，礦床北、中礦段東側(cè)成礦遠景大。在礦區(qū)東部常家屯村東、村東北存在發(fā)現(xiàn)鐵礦床的可能性。

6 結(jié)論

常家屯鐵礦床為沉積變質(zhì)型[8-10]，礦床賦存層位為古元古代淲沱紀粉子山群小宋組中部的含鐵巖性段，賦礦巖石以變粒巖為主，礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模受含礦地層控制特征明顯，賦礦層位具專屬性，屬層控礦床。后期巖漿巖侵入等熱液活動，使賦礦層位有用組分更為富集。

以常家屯鐵礦床的礦體特征、成因理論為基礎(chǔ)，結(jié)合區(qū)域內(nèi)以前的地質(zhì)、物化探等信息資料，在該文提到的找礦靶區(qū)內(nèi)取得了良好的找礦效果。

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Geological Characteristics and Prospect Analysis of Changjiatun Iron Deposit

NIE Peixiao

(No.4 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Weifang 261021, China)

The genetic type of Changjiatun Iron deposit is metamorphosed sedimentary type. Its industrial types of ore bodies are weak magnetic type which should be chosen. The characteristics of distribution pattern, occurrence and scale are controlled by Fenzishan group and iron-bearing rocks in Xiaosong formation obviously. Its ore-bearing horizon is exclusive. Basing on the analysis of geological characteristics and the origin of ore deposit, by collecting and studying the information of geology and geophysical exploration of the similar deposits in the same area, on the basis of analyzing ore prospecting marks, the direction for geological prospecting in this area in the future has been pointed out.

Geological characteristics；metamorphosed sedimentary；Changjiatun iron deposit；Changyi county

2015-05-20；

2016-07-18；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

聶佩孝(1970—)，男，山東高密人，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作；E-mail：NPX12345678@163.com

P618.31

A

聶佩孝.常家屯鐵礦床地質(zhì)特征及找礦前景分析[J].山東國土資源，2016,32(11)：25-30.NIE Peixiao.Geological Characteristics and Prospect Analysis of Changjiatun Iron Deposit[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(11)：25-30.

①董銀峰、柴本紅、王德水等，山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東省萊州-安丘鐵成礦帶資源潛力調(diào)查及成礦預測報告,2008年。

②杜世忠、聶佩孝、宮本濤等，山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東省昌邑常家屯礦區(qū)鐵礦詳查報告，2006年。