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        山東省蘭陵縣小閆莊鐵礦床地質(zhì)特征及找礦方向

        2018-07-30 06:10:04甘延景杜顯彪甘霖朱寧
        山東國土資源 2018年8期
        關鍵詞:磁鐵礦鐵礦泰山

        甘延景,杜顯彪,甘霖,朱寧

        (1.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊,山東 兗州 272100;2.河北地質(zhì)大學資源學院,河北 石家莊 050031)

        小閆莊鐵礦地處山東省蘭陵縣城西約24km,位于蒼嶧鐵礦帶中部,礦體隱伏于地下90~403m,賦存于新太古代泰山巖群山草峪組地層中。礦床由2個礦體組成,自上而下編號為①號、②號礦體,呈鞍狀、似層狀近平行產(chǎn)出,二者間距20m左右。①號礦體長2154m,最大控制斜深430m,平均厚8.84m;②號礦體長2592m,最大控制斜深610m,平均厚11.92m。礦床平均品位TFe 32.36%,mFe 20.13%,成因類型為沉積變質(zhì)型(鞍山式)鐵礦床。

        1 成礦地質(zhì)背景

        礦區(qū)大地構造位置地處華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(qū)(Ⅱ)魯中隆起(Ⅲ)尼山-平邑斷隆(Ⅳ)尼山凸起、臨沂凸起(Ⅴ)的交會部位的南緣[1-5]。地層由老到新為:新太古代泰山巖群山草峪組、新元古代青白口-南華紀土門群、古生代寒武紀長清群及新生代第四系等。區(qū)內(nèi)構造較為發(fā)育,基底發(fā)育NWW向地槽型線狀寬緩復式褶皺,自北向南依次發(fā)育太白向斜、石閆背斜。斷裂構造多為棗莊斷裂派生的次級構造,按其走向可分為NWW,NNE,NEE向3組;規(guī)模大小不等,多為高角度正斷層。區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育,零星出露閃長巖、煌斑巖、正長巖等(圖1)。

        1.1 地層

        礦區(qū)內(nèi)出露地層由老至新為新太古代泰山巖群山草峪組、新元古代南華紀二青山組、佟家莊組、寒武紀李官組、朱砂洞組、饅頭組、張夏組及第四系。其中新太古代泰山巖群山草峪組分布較廣。南華紀二青山組、佟家莊組及寒武紀李官組、朱砂洞組分布于礦區(qū)北東部,饅頭組、張夏組分布于棗莊斷裂南側(cè),第四系沿溝谷低洼處分布。

        泰山巖群山草峪組為區(qū)內(nèi)鐵礦體的賦存層位,出露于礦區(qū)中部,巖性以黑云變粒巖、斜長角閃巖為主,局部夾磁鐵角閃石英巖、磁鐵角閃片巖、黑云角閃片巖等[6-7]。其中磁鐵角閃石英巖、磁鐵石英角閃巖,為鐵礦的含礦巖石,黑云變粒巖與黑云角閃片巖為礦體頂?shù)装鍑鷰r。巖石片麻理、片理較發(fā)育,其總體走向NW,傾向S或N,傾角33°~52°,厚約973m。

        1.2 構造

        礦區(qū)構造較發(fā)育,按其生成地質(zhì)條件可分為基底褶皺構造與斷裂構造,其中褶皺構造為成礦后的賦礦構造,對鐵礦的賦存形態(tài)和展布規(guī)律起主要控制作用,斷裂構造為成礦后的破壞構造,破壞了賦礦構造及礦體的連續(xù)性,間接控制了鐵礦體的賦存和分布。區(qū)內(nèi)蓋層呈近水平的單斜層,地層走向340°~30°,傾向NE—SE,傾角10°左右(局部可達20°)。斷面附近,巖層傾角變化較大,傾角可達30°以上。由于NE向斷裂影響,造成地層多次重復。

        1—第四系;2—寒武紀張夏組;3—寒武紀饅頭組;4—寒武紀朱砂洞組;5—寒武紀李官組;6—南華紀佟家莊組;7—南華紀二青山組;8—泰山巖群山草峪組;9—煌斑巖脈;10—正長巖脈;11—閃長巖脈;12—鐵礦體;13—地質(zhì)界線;14—角度不整合界線;15—平行不整合界線;16—背斜;17—向斜;18—正斷層及產(chǎn)狀;19—逆斷層及產(chǎn)狀;20—推測及實測性質(zhì)不明斷層;21—勘探線位置及編號;22—礦區(qū)位置圖1 小閆莊鐵礦區(qū)地質(zhì)略圖

        1.2.1 基底褶皺構造

        泰山巖群變質(zhì)巖系形成地槽型線狀寬緩復式褶皺,自北向南依次發(fā)育太白向斜、石閆背斜[8-11]。其中,南部的石閆背斜控制了小閆莊鐵礦的展布及形態(tài)。

        (1)太白向斜:展布于太平村—白水牛石一帶,區(qū)內(nèi)出露長度4.5km,軸面產(chǎn)狀傾向N,傾角80°,為一向N傾斜褶皺。兩翼傾角N陡、S緩,北翼傾角65°~80°,南翼傾角33°~52°。核部由黑云母長英變粒巖組成。在向斜北翼礦體出露地表,構成北部的走馬嶺礦段。

        (2)石閆背斜:位于太白向斜南部,向西經(jīng)石門、小閆莊,向西延伸,長度達12km以上,為一平緩大致對稱的背斜,走向275°~290°,背斜樞紐自東向西平緩傾伏,傾伏角約3°~4°,兩翼傾角33°~52°。向東受階梯狀正斷層抬升破壞,核部遭受剝蝕僅發(fā)育兩翼。以太平村、小閆莊、東石門一帶較為典型,形成一個向西略傾伏收斂,向東撒開的開闊背斜構造,背斜核部及兩翼為區(qū)內(nèi)小閆莊鐵礦的賦存部位。

        1.2.2 斷裂構造

        礦區(qū)內(nèi)斷裂構造較發(fā)育,多為棗莊斷裂的派生構造。斷層按走向可分為NNE向、NE向2組,多為高角度正斷層,傾向NW或SE,傾角多在60°~83°之間,自東向西有F18,F4,F17,F3斷層;其中F17逆斷層為橫切礦體的主要斷層,破壞了礦體的連續(xù)性。

        1.3 巖漿巖

        區(qū)內(nèi)零星出露閃長巖、煌斑巖、正長巖等,多沿基底變質(zhì)巖片理、節(jié)理注入;煌斑巖、正長巖多呈近SN向脈狀產(chǎn)出。

        1.4 磁異常特征

        在沉積變質(zhì)型磁鐵礦的找礦勘查中,磁法是一種重要的手段。磁鐵礦體一般處于磁異常的高值位置,通常高值中的高值和低值中是找礦有利部位[12-14]??傆^區(qū)內(nèi)磁異常(圖2),可分為南北2個正高磁異常區(qū)(南部為C1、北部為C2)和中北部的負低緩磁異常區(qū),三者近平行展布,其特征為正磁異常磁場強度大,峰值高達1600~2200nT以上;負磁異常磁場強度低,僅為-300nT。正磁異常包括南北2個近于平行展布的異常帶,異常強度高,變化梯度大,規(guī)律性明顯。該磁場特征反映了含礦巖系泰山巖群山草峪組和鐵礦體的存在。

        1—正異常等值線;2—負異常等值線;3—0等值線;4—勘探線位置及編號圖2 小閆莊鐵礦區(qū)△T磁異常等值線平面圖

        在ΔT等值線平面圖上,異常形態(tài)呈帶狀,其長軸方向近EW,異常強度高,變化梯度大,具有明顯的礦致異常特征,為含磁性礦物較高的沉積變質(zhì)型鐵礦引起的磁異常,其伴生的負異常是由于斜磁化而產(chǎn)生。北部磁異常帶磁場梯度較陡,據(jù)鄰區(qū)礦體特征,其深部埋藏有向南傾斜的磁鐵礦體,磁異常寬度大,為礦體厚大或多層礦體疊加引起;南部磁異常帶高值區(qū)寬泛,磁場梯度較寬緩,為產(chǎn)狀較為平緩的鐵礦體所引起,據(jù)該區(qū)礦體特征,其深部埋藏的磁鐵礦體應呈寬緩的背斜構造產(chǎn)出。

        經(jīng)鉆探證實,兩正異常帶為區(qū)內(nèi)隱伏磁鐵礦體引起的磁異常,北部隱伏磁鐵礦體傾向S,為不對稱向斜構造(太白向斜)的南翼;南部隱伏磁鐵礦體則呈寬緩的背斜構造產(chǎn)出,為石閆背斜的中段。

        2 礦床地質(zhì)特征

        礦床由2個礦體組成,隱伏于地下90~403m,自上而下編號為①號、②號礦體(圖3),兩礦體呈鞍狀產(chǎn)于石閆背斜的核部及兩翼,平行展布,走向283°~290°,呈似層狀賦存于泰山巖群山草峪組變質(zhì)地層中。①號礦體厚3.40~16.00m,沿走向自西向東逐漸變薄,如34線CK145孔厚9.61m,50線ZK50-1孔厚3.40m,在44線以西垂直走向方面上表現(xiàn)自南向北礦層變厚,如34線由9.61m漸變?yōu)?4.93m;44線以東由頂部向兩翼具變厚趨勢。厚度一般較②號礦體要小,但在42線以西兩礦層厚度相近。①號礦體賦存于+20m~-270m標高間,工程控制主礦體長2154m,最大控制斜深430m。②號礦體厚4.00~25.00m,其沿走向及傾向方向的變化與①號礦體大致相同,規(guī)模及厚度比①號略大。

        1—第四系;2—泰山巖群山草峪組;3—黑云變粒巖;4—角閃片巖;5—磁鐵石英巖;6—磁鐵礦體及編號;7—鉆孔位置及編號圖3 小閆莊鐵礦區(qū)第44勘查線地質(zhì)剖面圖

        2.1 ①礦體特征

        ①號礦體位于礦床上部,鐵礦石資源量占礦床總資源儲量的39.8%。礦體由39個鉆孔控制,分布于32~56勘探線+20m~-270m標高間,呈鞍狀產(chǎn)于石閆背斜的核部及兩翼,產(chǎn)出穩(wěn)定,走向290°,北翼傾角50°,南翼傾角30°。礦體控制長度2154m,控制最大斜深430m,埋深90~355m。

        礦體厚2.79~17.71m,平均厚8.84m,厚度變化系數(shù)49.61%,礦體形態(tài)簡單,屬厚度穩(wěn)定型礦體。礦體單工程平均品位TFe 28.27%~35.53%,mFe 12.21%~24.49%,礦體平均品位TFe 31.90%,mFe 20.28%。品位變化系數(shù)5.20%,屬有用組分均勻型礦體。

        2.2 ②礦體特征

        ②號礦體位于①號礦體下部,兩者間距一般在10~20m,最大30m,鐵礦石資源量占礦床總資源儲量的60.2%。礦體由40個鉆孔控制,分布于32~56勘探線-30m~-340m標高間,呈鞍狀與①號礦體平行產(chǎn)出。礦體控制長度2592m,控制最大斜深610m,埋深124~403m。

        礦體厚7.64~14.89m,平均厚11.92m,厚度變化系數(shù)43.52%,礦體形態(tài)簡單,屬厚度穩(wěn)定型礦體。礦體單工程平均品位TFe 27.79%~37.51%,mFe 17.21%~23.41%;礦體平均品位TFe 32.68%,mFe 20.03%。品位變化系數(shù)5.18%,屬有用組分均勻型礦體。

        3 礦石特征

        3.1 礦石成分

        礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦,次為磁黃鐵礦、黃銅礦,少量黃鐵礦、赤鐵礦、假象赤鐵礦、褐鐵礦,礦物生成順序明顯[15-16](表1);脈石礦物主要有石英、普通角閃石、鐵閃石、透閃石,以及少量綠簾石、綠泥石、黑云母、石榴子石、磷灰石等。根據(jù)礦石薄片中磁鐵礦、角閃石、石英面積百分含量統(tǒng)計,平均值為:磁鐵礦19%、角閃石30%、石英46%。

        表1 礦石礦物成分及生成順序

        礦石中主要有用組分為Fe[17],礦石最高品位為:TFe 40.42%,mFe 27.33%,平均品位:TFe 32.36%,mFe 20.13%;硅酸鐵在0.27%~17.94%間變化,平均品位為8.21%;SiO2在37.00%~63.12%間變化,平均47.08%;P品位在0.01%~0.163%,平均品位為0.1047%;S變化在0.0007%~1.995%之間,平均品位0.2467%。

        3.2 礦石結(jié)構、構造

        礦石結(jié)構具粒狀變晶結(jié)構、斑狀結(jié)構、交代結(jié)構。暗色礦物磁鐵礦、角閃石與淺色礦石英相間排列,表現(xiàn)為條紋條帶狀構造、斑雜狀構造、塊狀構造。

        3.3 礦石類型

        礦石自然類型為石英閃石型條帶狀磁鐵礦石;工業(yè)類型為需選弱磁性鐵礦石。

        4 礦床成因

        礦床賦存于泰山巖群山草峪組含鐵巖系中,礦床成因為火山-沉積變質(zhì)成因,是華北克拉通典型的條紋條帶狀硅鐵建造。

        5 找礦標志、預測找礦模型及找礦方向

        泰山巖群是尋找沉積變質(zhì)型鐵礦的首選靶區(qū),山草峪組變質(zhì)巖系是尋找該類型鐵礦的有利層位;航磁及地面磁測成果中高磁異常區(qū)是尋找磁鐵礦的間接標志;磁鐵石英巖抗風化能力強易形成正地形地段,是判斷追索鐵礦體的地貌標志。

        綜上所述,結(jié)合區(qū)域以往勘查工作歸納礦區(qū)的綜合預測找礦模型[18-20](表2)。鑒于小閆莊鐵礦床①②號礦體均未封閉的特點,找礦方向重點放在背斜兩翼的延伸部位。目前礦山企業(yè)委托山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊進行追索控制,從5個終孔資料獲悉,見礦效果良好,有望超出預期。

        表2 礦區(qū)綜合預測找礦模型

        6 結(jié)論

        (1)小閆莊鐵礦位于蒼嶧鐵礦帶中部,礦體賦存于新太古代泰山巖群山草峪組變質(zhì)地層內(nèi),黑云變粒巖中的磁鐵石英角閃巖為該鐵礦的含礦層位,礦體呈寬緩鞍狀、似層狀平行產(chǎn)出,黑云變粒巖與黑云角閃片巖為礦體頂?shù)装鍑鷰r;石閆背斜對鐵礦體的展布起控制作用。

        (2)新太古代,海底基性火山巖噴發(fā)為成礦提供了豐富的成礦物質(zhì),經(jīng)海水搬運分異沉淀,鐵質(zhì)得到初步富集,在區(qū)域變質(zhì)中溫中壓條件下,原巖物質(zhì)發(fā)生重結(jié)晶及片理化作用,鐵質(zhì)進一步富集,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)型鐵礦床。

        (3)初步探討了礦床成因,總結(jié)了區(qū)內(nèi)找礦標志,石閆背斜兩翼的延伸區(qū)段是擴大礦床資源量的有利部位。

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