郝興中，代杰瑞，張春池，張文，張貴麗，祝培剛，于曉衛(wèi)，王立功

(1.山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東 濟(jì)南 250014；2.山東省土地質(zhì)量地球化學(xué)與污染防治工程技術(shù)研究中心，山東 濟(jì)南 250013；3.中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083)

0 引言

山東省魯中隆起區(qū)內(nèi)發(fā)育有與中基性侵入巖和中酸性侵入巖相關(guān)的矽卡巖型鐵礦床，前者分布于魯中隆起區(qū)中北部，主要位于濟(jì)南、淄博、萊蕪、德州等地區(qū)，后者主要分布于魯中隆起區(qū)東南部，主要位于臨沂、棗莊地區(qū)[1-2]，其中與中基性侵入巖相關(guān)的矽卡巖型鐵礦在鐵礦石供應(yīng)量和礦石質(zhì)量等方面占主導(dǎo)地位。2015年以來，山東省地勘單位在齊河—禹城地區(qū)內(nèi)李屯、大張、潘店異常區(qū)的矽卡巖型鐵礦勘查工作和科學(xué)研究方面相繼取得了重大進(jìn)展[3-7]。該文是在系統(tǒng)分析研究以往勘查工作成果的基礎(chǔ)上，總結(jié)該地區(qū)內(nèi)矽卡巖型鐵礦找礦預(yù)測地質(zhì)模型，以期指導(dǎo)今后區(qū)域矽卡巖型鐵礦勘查工作。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

研究區(qū)位于山東省德州市齊河縣—禹城市和聊城市高唐縣等地區(qū)，其大地構(gòu)造位置屬華北板塊(Ⅰ)、魯西隆起區(qū)(Ⅱ)、魯中隆起(Ⅲ)、泰山-濟(jì)南斷隆(Ⅳ)、齊河潛凸起(Ⅴ)(圖1)。

1—二級構(gòu)造單元邊界；2—三級構(gòu)造單元邊界；3—四級構(gòu)造單元(實測斷裂/隱伏斷裂)邊界；4—五級構(gòu)造單元(實測斷裂/地層界線/隱伏斷裂)邊界；5—(潛)凹陷區(qū)；6—(潛)凸起區(qū)；7—構(gòu)造單元編號；8—研究區(qū)位置；9—省界；10—市/縣/村級地名圖1 區(qū)域大地構(gòu)造背景簡圖

齊河—禹城地區(qū)地表無基巖露頭，均為巨厚的新生代地層所覆蓋，其下發(fā)育有白堊系、二疊系、石炭系、奧陶系、寒武系等。巖漿巖可分為新太古代侵入巖和中生代侵入巖；前者以酸性侵入巖為主，分布局限(僅在研究區(qū)北部鉆孔深部揭露)，后者以中基性侵入巖為主，在研究區(qū)中部覆蓋層下大面積分布。區(qū)域構(gòu)造活動強(qiáng)烈，其中斷裂構(gòu)造主要以NE向、NW向為主，褶皺構(gòu)造局部發(fā)育。在1∶50萬區(qū)域重力場中，研究區(qū)總體表現(xiàn)為以潘店地區(qū)為中心的區(qū)域低重力場背景上的相對高重力異常特征；在1∶50萬區(qū)域航空磁場中，該地區(qū)航磁異常走向NNE，磁力值南北較高、中部較低(呈“馬鞍狀”)，長約35km、寬約10km。

2 礦區(qū)地質(zhì)—地球物理特征

2.1 地質(zhì)特征

研究區(qū)內(nèi)新生代地層覆蓋厚度呈“北深南淺”特征，如李屯地區(qū)厚度可達(dá)810～900m，潘店地區(qū)約為820m，大張地區(qū)約為560～590m，薛官屯地區(qū)厚度不詳(尚無鉆探控制)。區(qū)內(nèi)燕山晚期巖漿活動強(qiáng)烈(圖2)，覆蓋層下發(fā)育有李屯巖體(位于李屯東側(cè))、潘店巖體(位于潘店北西側(cè))、大張巖體(位于大張北西側(cè))及薛官屯巖體(位于薛官屯北東側(cè))，其巖性以閃長巖為主，其次為輝石閃長巖等。區(qū)內(nèi)構(gòu)造格架多為物探資料推斷所得，其中斷裂呈NE向、NNW向和近SN向發(fā)育，褶皺亦較發(fā)育。

1—禹城濟(jì)陽潛凹陷；2—樂平鋪潛凹陷；3—齊河潛凸起；4—斷裂構(gòu)造及名稱；5—推斷隱伏閃長巖體范圍；6—鐵礦床位置及名稱；7—地名圖2 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡圖

2.2 地球物理場特征

1—磁異常正等值線；2—磁異常零等值線；3—磁異常負(fù)等值線；4—磁異常值(nT)；5—鐵礦床位置及名稱圖3 研究區(qū)航空磁異常ΔT等值線平面圖(據(jù)文獻(xiàn) [8]，有修改)

由1∶5萬航磁異常(圖3)可知，研究區(qū)航磁異常詳細(xì)特征更加明顯，將原來1∶20萬航磁異常的“馬鞍狀”分解為1∶5萬航磁異常的“四峰狀”，即為李屯次級磁異常(呈NE向)、潘店次級磁異常(呈NW向)、大張次級磁異常(呈NNE向)和薛官屯次級磁異常(呈SN向)[8]，與巖體分布位置大致吻合；綜合異常規(guī)模和強(qiáng)度等因素可知，李屯次級磁異常>大張次級磁異常>潘店次級磁異常>薛官屯次級磁異常。研究區(qū)異常查證工作表明前三者均為矽卡巖型鐵礦的礦致異常。研究區(qū)1∶5萬重力異常特征大致呈“紡錘體”狀，重力異常走向由大張至潘店地區(qū)近SN向(355°方向)轉(zhuǎn)為潘店至李屯地區(qū)NNE向(30°方向)，以潘店地區(qū)北西側(cè)和南東側(cè)為中心，向四周逐步衰減，剩余重力異常表現(xiàn)為在李屯東側(cè)、潘店北西側(cè)和大張北東側(cè)3個明顯的剩余重力異常。通過1∶5萬布格(及剩余)重力異常和1∶5萬航磁(及化極)異常對比，研究區(qū)具有明顯的“重磁同源性”特征，重磁異常特征基本體現(xiàn)了區(qū)內(nèi)中基性侵入巖分布、前古近紀(jì)地層隆起、構(gòu)造展布等地質(zhì)特征。

3 礦床特征

研究區(qū)內(nèi)鐵礦勘查成果表明，在大張、潘店、李屯次級磁異常區(qū)均發(fā)育有不同規(guī)模的鐵礦體(圖3)，截至目前，大張次級磁異常區(qū)鐵礦控制程度較高，潘店、李屯次級磁異常區(qū)均為單孔見礦；上述3個磁異常中矽卡巖型鐵礦表現(xiàn)為礦體集中分布、厚度較大、礦石品位較高的特征。

3.1 鐵礦體特征

該次研究工作以大張、潘店、李屯礦區(qū)中代表性鉆孔(DZK1、PZK1、LZK1)為例進(jìn)行說明，通過鉆孔柱狀簡圖(圖4)可知，大張礦區(qū)鐵礦體埋藏最淺、潘店礦區(qū)鐵礦體埋藏最深、李屯礦區(qū)鐵礦體埋藏介于二者之間。

1—第四系—新近系；2—二疊系、二疊系—石炭系；3—奧陶系；4—大理巖帶；5—矽卡巖帶；6—鐵礦體；7—閃長巖體；8—煤層；9—不明位置整合接觸/平行不整合/角度不整合；10—鉆孔及編號；11—鉆孔孔深圖4 研究區(qū)典型鐵礦代表性鉆孔柱狀簡圖

3.1.1 大張鐵礦

大張鐵礦區(qū)位于大張次級磁異常區(qū)南西側(cè)，中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院在該區(qū)鐵礦勘查工作取得找礦突破，在0勘探線中Ⅰ號鐵礦體由ZK1、ZK2孔控制，Ⅱ號礦體由ZK3孔控制，其中Ⅰ號礦體賦存于馬家溝群灰?guī)r與閃長巖接觸帶內(nèi)，呈似層狀，賦存標(biāo)高為-716.38m～-772.52m，傾向SE，傾角60°，礦體平均厚度16.84 m(最大厚度26.02m、最小厚度7.66m)，礦石平均品位ω(TFe)：54.02%、ω(mFe)：50.86%；Ⅱ號礦體賦存于閃長巖體內(nèi)，賦存標(biāo)高-781.54m～-796.85m，礦體厚度15.34m，礦石平均品位ω(TFe)：49.38%、ω(mFe)：47.54%。

山東省地質(zhì)調(diào)查院近期在該區(qū)勘查工作取得了重要進(jìn)展，在位于0勘探線ZK2鉆孔北側(cè)約605m處施工的DZK1鉆孔中，鐵礦體賦存于奧陶紀(jì)地層中和奧陶紀(jì)地層與閃長巖體接觸帶上，前者賦礦標(biāo)高為-799.77m～-808.56m，礦體厚度為7.02m，礦石平均品位為ω(TFe)：64.08%、ω(mFe)：58.13%；后者賦礦標(biāo)高為-816.46m～-825.24m，礦體厚度為7.01m，礦石平均品位為ω(TFe)：59.75%、ω(mFe)：57.06%。上述2層鐵礦體總厚度為14.03m，平均品位為ω(TFe)：61.92%、ω(mFe)：57.06%。

3.1.2 李屯鐵礦

李屯鐵礦區(qū)位于李屯次級磁異常區(qū)北西側(cè)，鐵礦體分別產(chǎn)于石炭—二疊紀(jì)碎屑巖地層中和奧陶紀(jì)地層與巖體接觸帶處。賦礦標(biāo)高為-1123.50m～-1259.33m處，礦體總體W傾，傾角約65°，礦體厚度為72.73m(共分4層礦體，單層最大厚度為60.53 m，單層最小厚度為1.21 m)[7]，礦體平均品位為ω(TFe)：56.75%、ω(mFe)：51.70%。

3.1.3 潘店鐵礦

潘店鐵礦區(qū)位于潘店次級磁異常區(qū)西側(cè)，山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院在該區(qū)鐵礦勘查工作取得找礦突破，山東省地質(zhì)調(diào)查院在該區(qū)鐵礦勘查工作取得找礦突破，鐵礦體分別產(chǎn)于二疊紀(jì)碎屑巖地層中、奧陶紀(jì)地層中以及奧陶紀(jì)地層與閃長巖體接觸帶處。賦礦標(biāo)高為-1417.94m～-1515.47m處，礦體總體W傾，傾角約45°，礦體厚度為40.26m(共分5層礦體，單層最大厚度為11.88m，單層最小厚度為1.11m)，礦體平均品位為ω(TFe)：51.82%、ω(mFe)：47.20%。

3.2 礦石特征

研究區(qū)內(nèi)鐵礦石為灰黑色磁鐵礦石，以灰黑色為主(部分略帶淡棕色)，呈致密塊狀構(gòu)造，少量為浸染狀或角礫狀構(gòu)造等；礦物顆粒呈半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)。礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦，其次為黃銅礦、黃鐵礦等，非金屬礦物主要為方解石、石英、綠簾石、綠泥石、石榴子石等，礦石中伴生組分未達(dá)工業(yè)利用標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 圍巖蝕變

研究區(qū)內(nèi)鐵礦體發(fā)育部位附近，從侵入巖體到賦礦地層方向分帶特征明顯，總體表現(xiàn)為“閃長巖帶—蝕變閃長巖帶—內(nèi)矽卡巖帶—鐵礦帶—外矽卡巖帶—大理巖化帶—灰?guī)r帶”[8-9]。在靠近侵入巖體處鈉長石化、透輝石化較為發(fā)育，偶見高嶺土化現(xiàn)象；在矽卡巖帶處磁鐵礦化、黃鐵礦化、綠簾石化、綠泥石化等現(xiàn)象發(fā)育；在鐵礦體處矽卡巖化、黃鐵礦化、綠簾石化、綠泥石化、黃銅礦化等現(xiàn)象發(fā)育；在地層一側(cè)發(fā)育有明顯的大理巖化現(xiàn)象，偶見黃鐵礦化現(xiàn)象。需要說明的是，由于鐵礦體賦存形式、產(chǎn)狀規(guī)模、礦石品位等方面的差異，圍巖蝕變類型及強(qiáng)弱差異較為明顯。

4 討論

4.1 控礦要素分析

研究區(qū)內(nèi)及魯西地區(qū)矽卡巖型鐵礦成礦規(guī)律研究表明，該類型鐵礦表現(xiàn)為“地層、侵入巖和構(gòu)造”聯(lián)合控礦特征[9-10]。區(qū)內(nèi)鐵礦成礦機(jī)制為中基性巖漿侵入到奧陶紀(jì)馬家溝群碳酸鹽地層中，在巖體與地層接觸帶附近發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，大量含鐵質(zhì)礦物出溶形成富礦熱液，并在成礦有利部位(侵入巖體中、地層與巖體接觸帶、地層層間裂隙中)運移并沉淀，進(jìn)而形成矽卡巖型鐵礦床[11-20]。研究區(qū)內(nèi)各鐵礦礦產(chǎn)地控礦特征詳見表1：

表1 齊河—禹城地區(qū)各礦產(chǎn)地鐵礦體控礦特征

根據(jù)勘查成果及重磁數(shù)據(jù)解譯工作可知，在區(qū)內(nèi)矽卡巖型鐵礦成礦后期，地質(zhì)構(gòu)造運動仍然較為顯著，在李屯、潘店、大張等地區(qū)發(fā)育有多處斷裂構(gòu)造，形成了多個物探異常和地質(zhì)塊體；且李屯、潘店、大張地區(qū)間發(fā)生了明顯的地質(zhì)體差異性升降，總體表現(xiàn)為大張地區(qū)為相對上升，李屯和潘店地區(qū)為相對下降(且潘店地區(qū)較李屯地區(qū)下降幅度略大)，在大張地區(qū)新生代地層、石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層相對較薄，奧陶紀(jì)地層埋藏較淺；在李屯和潘店地區(qū)新生代地層、石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層較厚，奧陶紀(jì)地層埋藏較深。

4.2 找礦預(yù)測地質(zhì)模型

隱伏區(qū)找礦工作是當(dāng)前和今后相當(dāng)長一段時期內(nèi)礦產(chǎn)勘查的重點工作[21-24]，該次工作在“三位一體”勘查區(qū)找礦預(yù)測理論[25-26]的基礎(chǔ)上，對區(qū)域相關(guān)鐵礦勘查工作經(jīng)驗[27-37]進(jìn)行了分析研究，據(jù)此可總結(jié)出包括成礦地質(zhì)背景、成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造、成礦作用特征標(biāo)志、地球物理特征等方面的找礦預(yù)測地質(zhì)模型(表2)：

表2 齊河—禹城地區(qū)矽卡巖型鐵礦找礦預(yù)測地質(zhì)模型

①北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院,山東省齊河—禹城地區(qū)接觸交代型富鐵礦綜合信息找礦預(yù)測地質(zhì)模型,2017年。

5 結(jié)語

該文依據(jù)區(qū)內(nèi)已經(jīng)取得地質(zhì)、地球物理和礦產(chǎn)勘查成果，對研究區(qū)地質(zhì)特征、鐵礦床特征分析進(jìn)行論述，并對該區(qū)鐵礦控礦要素進(jìn)行了分析，總結(jié)了區(qū)內(nèi)找礦預(yù)測地質(zhì)模型。由于研究區(qū)矽卡巖型鐵礦勘查工作起步較晚，地質(zhì)找礦工作仍然需要進(jìn)一步加強(qiáng)，該文將此次研究成果和今后工作建議敘述如下：

(1)研究區(qū)內(nèi)李屯次級磁異常、潘店次級磁異常和大張次級磁異常中矽卡巖型鐵礦相繼發(fā)現(xiàn)，使得該區(qū)內(nèi)“李屯—潘店—大張”地質(zhì)特征、地球物理異常和相應(yīng)鐵礦床可作為一個整體進(jìn)行系統(tǒng)研究。區(qū)內(nèi)李屯、潘店、大張地區(qū)的矽卡巖型鐵礦的勘查經(jīng)驗，為今后對薛官屯次級磁異常的勘查工作提供了勘查經(jīng)驗和找礦方法。

(2)區(qū)內(nèi)中基性巖漿在李屯、潘店和大張地區(qū)侵位過程中，侵入的部位差別較大，在成礦作用過程中形成了接觸帶賦存式、斷裂充填式、裂隙貫入式、層間充填式、捕虜體構(gòu)造式等類型多樣的鐵礦體。在研究區(qū)內(nèi)矽卡巖型鐵礦成礦后期，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造運動仍然較為顯著，在李屯、潘店、大張地區(qū)發(fā)生了明顯地質(zhì)塊體差異性升降，要重視構(gòu)造作用對區(qū)內(nèi)鐵礦體的改造以更好地開展鐵礦勘查工作。

(3)區(qū)內(nèi)矽卡巖型鐵礦找礦預(yù)測地質(zhì)模型大致可分為區(qū)域成礦地質(zhì)背景、成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造、成礦作用特征標(biāo)志、地球物理特征等；在今后找礦預(yù)測過程中，需要綜合運用，適時補(bǔ)充以促使相關(guān)地區(qū)同類型鐵礦勘查工作不斷提升。

(4)由于研究區(qū)被巨厚層新生代地層覆蓋，深部基巖地層、構(gòu)造構(gòu)架、侵入巖特征等多由物探手段推斷所得，覆蓋層下各類地質(zhì)體詳細(xì)特征需要進(jìn)一步開展研究；其中與鐵礦相關(guān)的巖體侵位形態(tài)和侵入層位、地層與巖體接觸帶變化特征、鐵礦體形態(tài)(產(chǎn)狀及規(guī)模)、鐵礦體與重磁電異常對應(yīng)性是今后區(qū)內(nèi)鐵礦勘查工作取得突破的重點內(nèi)容。

致謝：感謝同作者一起在齊河—禹城地區(qū)開展矽卡巖型鐵礦找礦預(yù)測工作項目組全體成員，同時感謝審稿專家提出的修改意見！