沈立軍，朱裕振，高志軍

(山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院，山東 濟(jì)南 250104)

0 引言

齊河-禹城地區(qū)位于山東省西北部，2015年以來(lái)，該區(qū)3大磁異常相繼發(fā)現(xiàn)隱伏矽卡巖型富磁鐵礦體，顯示了巨大的成礦潛力，有望成為山東省內(nèi)繼萊蕪、淄博之后又一個(gè)重要的富鐵礦基地[1-2]。矽卡巖型鐵礦作為我國(guó)重要的富礦類(lèi)型之一[3-4]，前人開(kāi)展了大量研究工作[5-13]，為該區(qū)富鐵礦勘查及研究工作奠定了良好基礎(chǔ)。

在李洪奎等[14]對(duì)魯西地區(qū)鐵礦成礦規(guī)律系統(tǒng)總結(jié)研究的基礎(chǔ)上，郭延明等[15]探討了地面高精度磁測(cè)在區(qū)內(nèi)富鐵礦勘查中的應(yīng)用效果；陳曉曼等[16]對(duì)南部大張地區(qū)鐵礦地質(zhì)及地球物理特征進(jìn)行了研究，分析了找礦方向；朱裕振等[2]分析了李屯地區(qū)地質(zhì)特征、地球物理特征，探討了成礦潛力；郝興中等[17-19]分析了區(qū)內(nèi)重磁場(chǎng)特征及鐵礦相關(guān)的控礦地質(zhì)要素，總結(jié)了找礦標(biāo)志。

眾所周知，矽卡巖型鐵礦往往與中基性或中酸性巖體關(guān)系密切，巖體的空間展布制約了鐵礦體的分布，而該區(qū)以往研究工作集中于地質(zhì)背景、礦體特征的總結(jié)研究及找礦方法的探討，對(duì)與成礦關(guān)系密切的巖體研究較為薄弱，這成為制約該區(qū)富鐵礦深部找礦的重要環(huán)節(jié)。該文在分析以往物探解譯成果及少量鉆孔資料的基礎(chǔ)上，對(duì)齊河-禹城地區(qū)李屯巖體地質(zhì)特征進(jìn)行初步總結(jié)研究，為該區(qū)進(jìn)一步富鐵礦勘查及研究工作提供參考。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

李屯巖體位于魯西隆起區(qū)的西北緣，大地構(gòu)造位置為華北板塊(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)的西北部(圖1)。

1—二級(jí)構(gòu)造單元；2—三級(jí)構(gòu)造單元；3—四級(jí)構(gòu)造單元；4—五級(jí)構(gòu)造單元；5—不整合界線；6—構(gòu)造單元編號(hào)；7—凹陷區(qū)；8—隆起區(qū)；臨邑潛凹陷；惠民潛凹陷；莘縣潛凹陷；安樂(lè)潛凹陷；樂(lè)平鋪潛凹陷；泰山凸起；博山凸起；肥城凹陷；陽(yáng)谷潛凸起；茌平潛凸起；齊河潛凸起；鄒平-周村凹陷；泰萊凹陷；F6—齊河-廣饒斷裂(齊廣斷裂)；F7—聊城-蘭考斷裂(聊考斷裂)圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖

區(qū)域上大部分為新生代覆蓋區(qū)，基巖裸露區(qū)主要分布在中南部泰山凸起單元內(nèi)，構(gòu)成基底與蓋層的二元結(jié)構(gòu)。基底由新太古代泰山巖群和TTG巖系組成，其上為一套早古生代陸表海碳酸鹽巖沉積建造；古生代中期地殼整體抬升、剝蝕，造成晚奧陶世-早石炭世的缺失；晚古生代由于地殼的震蕩運(yùn)動(dòng)，形成了一套海陸交互相及陸相含煤碎屑巖建造，此后地殼穩(wěn)定上升，缺失三疊紀(jì)沉積；燕山運(yùn)動(dòng)在該區(qū)活動(dòng)強(qiáng)烈，并形成以斷陷、斷隆為主要特征的構(gòu)造格局。侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)地層在齊廣斷裂以南不發(fā)育，主要分布于齊廣斷裂以北地區(qū)。

地層區(qū)劃屬華北地層區(qū)之魯西地層分區(qū)，區(qū)域地層由老至新依次為寒武系、奧陶系、石炭-二疊系、新近系和第四系(圖2)。區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育且較復(fù)雜，褶曲構(gòu)造次之。據(jù)其斷裂構(gòu)造展布特征，總體上主要分布NE—NNE向、NW—NNW向、近EW向3組，前兩者較發(fā)育，規(guī)模較大的斷裂主要有齊廣斷裂、聊考斷裂等。各組大斷裂互相切割，控制了區(qū)域內(nèi)凸起、凹陷的產(chǎn)生與發(fā)育。區(qū)域內(nèi)巖漿巖主要有少量中生代侵入巖，分布于李屯-大張一帶，巖性以中基性巖為主，另在區(qū)域東部章丘-長(zhǎng)清以南地區(qū)發(fā)育較多新太古代侵入巖。

1—第四系；2—奧陶系；3—寒武系；新近系下隱伏地層：4—古近系；5—石炭-二疊系；6—奧陶系；7—斷層；8—推測(cè)隱伏巖體范圍圖2 區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖

1.2 研究區(qū)地質(zhì)特征

李屯巖體周邊均為第四系覆蓋，賦存地層自下而上為奧陶系、石炭-二疊系、新近系及第四系。鐵礦勘查實(shí)施鉆孔揭露第四系厚度318.83～396.11m，下覆地層新近系底界深度762.58～927.03m，石炭-二疊系深度1150.24～1164.52m，為石炭-二疊紀(jì)月門(mén)溝群及二疊紀(jì)石盒子群，巖性主要為泥巖、砂巖、粉砂巖等，主要由一套陸相與海陸交互相沉積的砂巖及泥巖組成。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，各斷裂性質(zhì)與產(chǎn)狀主要受齊廣斷裂、劉集斷層及東阿斷層等區(qū)域性斷裂構(gòu)造的控制。斷層互相切割形成斷塊，各斷塊內(nèi)古生代地層埋藏深度各有差異，但總體上表現(xiàn)為SE淺NW深、由階梯狀斷塊組成的、向NW傾斜的單斜構(gòu)造形態(tài)，地層產(chǎn)狀總體較緩，局部發(fā)育次一級(jí)褶曲。

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為李屯巖體，隱伏產(chǎn)出，根據(jù)鉆探揭露，巖性主要為閃長(zhǎng)巖類(lèi)和輝長(zhǎng)巖類(lèi)；巖體東側(cè)ZK4鉆孔在閃長(zhǎng)巖下揭露新一期酸性侵入巖，巖性主要為二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖。

2 巖體特征

2.1 巖體空間展布

巖體平面形態(tài)：李屯巖體隱伏產(chǎn)出，巖體范圍主要通過(guò)重力、磁法、地震等物探工作圈定，并經(jīng)少量鉆孔揭露，分布于齊廣斷裂與務(wù)頭斷層之間，總體呈NNE向展布，巖體東南側(cè)向內(nèi)凹陷，平面形態(tài)整體呈不對(duì)稱(chēng)“馬蹄”形，分布面積約71km2(圖3)。

巖體垂向延伸：巖體SN向深部展布形態(tài)主要依托物探成果解譯推斷，EW向剖面上分布有少量鉆孔控制，因此該文巖體特征分析主要以EW向剖面為主。根據(jù)物探反演解譯及少量鉆孔揭露，巖體在EW向剖面上整體呈兩端凸起中間凹陷的“駝峰”狀，近E傾，現(xiàn)見(jiàn)礦位置位于巖體西側(cè)的凸起部位(圖4)，頂界深度1150.24～1164.52m；東側(cè)凸起部位賦存深度較淺，實(shí)施的2個(gè)鉆孔均是新近系下直接揭露巖體，頂界深度762.58～849.95m，最東側(cè)ZK4鉆孔閃長(zhǎng)巖下揭露酸性侵入巖。巖體在SN向剖面上總體S傾，整體形態(tài)亦為“駝峰”狀。

1—古近系；2—二疊紀(jì)石盒子群；3—石炭-二疊紀(jì)月門(mén)溝群；4—斷層；5—新近系下推測(cè)隱伏巖體范圍；6—新近系下揭露巖體范圍；7—施工鉆孔；8—剖面位置圖3 研究區(qū)前新近紀(jì)基巖地質(zhì)圖

巖體主要侵位于奧陶系和石炭系下部，最上侵入層位為二疊系石盒子群上部，石炭-二疊系月門(mén)溝群太原組和山西組則普遍侵入，現(xiàn)揭露富鐵礦體主要位于石炭-二疊紀(jì)地層與巖漿巖接觸帶部位。初步分析認(rèn)為該巖體深部總體表現(xiàn)為巖基，并有一定規(guī)模的巖漿巖呈巖床或巖脈狀侵入于石炭-二疊紀(jì)地層中。

2.2 巖相學(xué)特征

根據(jù)區(qū)內(nèi)鉆孔資料，中基性侵入巖以閃長(zhǎng)巖類(lèi)為主，巖性主要為角閃閃長(zhǎng)巖、輝石閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖及輝長(zhǎng)巖等，巖體內(nèi)穿插有少量閃斜煌斑巖、閃長(zhǎng)玢巖、花崗斑巖脈，巖石鏡下照片見(jiàn)圖5。

角閃閃長(zhǎng)巖：呈灰色，他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物為斜長(zhǎng)石、角閃石，局部巖石蝕變交代較明顯。其中，斜長(zhǎng)石多呈他形—半自形板狀、板柱狀，含量50%～55%，具程度不同的黏土化、絹云母化等蝕變；角閃石呈褐黃色，他形—半自形柱狀、纖狀，含量45%～50%，雜亂分布于斜長(zhǎng)石間隙中，常被次閃石和綠泥石交代。

輝石閃長(zhǎng)巖：新鮮面呈灰綠色，塊狀構(gòu)造，中細(xì)粒他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)，局部呈輝長(zhǎng)輝綠結(jié)構(gòu)。主要礦物為斜長(zhǎng)石、角閃石、透輝石和極少石英、金屬礦物等，為閃長(zhǎng)巖向輝長(zhǎng)巖過(guò)渡的一種類(lèi)型。其中，斜長(zhǎng)石含量45%～55%，他形—半自形板狀、板柱狀，大小不等，具黏土礦物化等蝕變；角閃石含量35%～40%，他形—半自形柱狀、纖狀，常被透輝石交代，具輕微綠泥石化等蝕變；透輝石含量5%～10%，他形—半自形柱狀、粒狀，常與角閃石共伴生，具輕微綠泥石化等蝕變；石英含量<5%，填隙分布于斜長(zhǎng)石、角閃石、透輝石等間隙中，零星可見(jiàn)；局部見(jiàn)金屬礦物極細(xì)粒填隙分布于斜長(zhǎng)石、角閃石、透輝石等間隙中。

1—第四系；2—新近系；3—古近系濟(jì)陽(yáng)群；4—侏羅-白堊系淄博群；5—二疊系石盒子群；6—石炭-二疊系月門(mén)溝群；7—奧陶系馬家溝群；8—寒武系；9—新太古界；10—閃長(zhǎng)巖；11—二長(zhǎng)花崗巖圖4 據(jù)鉆孔揭露推斷的近EW向地質(zhì)剖面圖

a—角閃閃長(zhǎng)巖中斜長(zhǎng)石(Pl)、角閃石(Hb)等礦物；b—輝石閃長(zhǎng)巖斜長(zhǎng)石(Pl)、角閃石(Hb)、透輝石(Di)、石英(Qz)等礦物；c—石英閃長(zhǎng)巖中斜長(zhǎng)石(Pl)、角閃石(Hb)石英(Qz)等礦物；d—輝長(zhǎng)巖中斜長(zhǎng)石(Pl)、透輝石(Di)等礦物；e—閃長(zhǎng)玢巖中斜長(zhǎng)石(Pl)、角閃石(Hb)斑晶；f—二長(zhǎng)花崗巖中斜長(zhǎng)石(Pl)、鉀長(zhǎng)石(Kf)、石英(Qz)和少部分黑云母(Bi)礦物)圖5 李屯巖體典型巖石鏡下照片

石英閃長(zhǎng)巖：新鮮面呈灰綠色，塊狀構(gòu)造，中細(xì)粒他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)，具弱磁性。主要礦物為斜長(zhǎng)石、角閃石和少許石英、黑云母、金屬礦物等，粒徑最大約2.50mm。其中，斜長(zhǎng)石呈他形—半自形板狀、板柱狀，含量45%～55%，具黏土化等蝕變；角閃石呈他形—半自形柱狀、纖狀，含量30%～35%，分布于斜長(zhǎng)石間隙中，常被黑云母交代，具輕微綠泥石化等蝕變；石英呈不規(guī)則細(xì)粒狀，填隙分布于斜長(zhǎng)石、角閃石等間隙中，含量5%～10%；黑云母呈片狀，細(xì)小，分布于斜長(zhǎng)石間隙中，含量<5%，常交代角閃石；金屬礦物(推測(cè)以磁鐵礦為主)極細(xì)粒，分布于斜長(zhǎng)石、角閃石等間隙中，含量<5%。

2.3 主量元素特征

在李屯巖體上部采集樣品進(jìn)行了主量元素分析，其中近礦閃長(zhǎng)巖取自ZK1，遠(yuǎn)礦閃長(zhǎng)巖取自ZK4，主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 李屯巖體典型巖石主量元素(%)分析結(jié)果

注：分析測(cè)試由河北地質(zhì)大學(xué)金鑫裕、宮婧靚同學(xué)完成。ALK=Na2O+K2O，其中Na2O和K2O為去除燒失量后重新?lián)Q算為100%的結(jié)果；里特曼指數(shù)σ=(Na2O+K2O)2/(SiO2-43)；A/CNK=Al2O3/(CaO+K2O+Na2O)；富鈣率=CaO/(Fe2O3+FeO+MnO+MgO+CaO)；中國(guó)閃長(zhǎng)巖數(shù)據(jù)引自黎彤等，1963[20]。

分析結(jié)果顯示，遠(yuǎn)礦閃長(zhǎng)巖SiO2含量平均61.27%，為中性巖，CaO含量平均4.99%，K2O含量平均2.06%，ALK值介于6.45%～7.21%之間，平均6.72%，里特曼指數(shù)在2.26～2.70之間，小于3.3，屬于鈣堿性系列；K2O/Na2O平均為0.45<1，為鈉質(zhì)巖石；MgO/CaO平均為0.91<1，指示巖石具富鈣特征，這與巖石平均富鈣率0.33顯示結(jié)果相吻合；MgO含量4.46%～4.59%，平均為4.50%，高于國(guó)內(nèi)閃長(zhǎng)巖MgO平均含量3.77%，說(shuō)明巖石的富鎂性質(zhì)；TFe2O3含量平均5.24%，低于國(guó)內(nèi)閃長(zhǎng)巖TFe2O3平均含量(7.71%)，說(shuō)明巖體貧鐵；A/CNK為1.29>1，屬過(guò)鋁質(zhì)巖石。在K2O-SiO2圖中(圖6)，顯示為鈣堿性系列?？傮w上，巖體遠(yuǎn)礦閃長(zhǎng)巖為富鈣、富鎂、貧鐵的過(guò)鋁質(zhì)巖石。

近礦閃長(zhǎng)巖SiO2含量平均63.04%，為中性巖；CaO含量平均5.47%，K2O含量平均0.43%，ALK值介于7.64%～8.39%之間，平均8.07%，高于中國(guó)閃長(zhǎng)巖ALK含量6.83%，里特曼指數(shù)在2.84～3.71之間，平均3.23，總體屬鈣堿性系列；K2O/Na2O平均為0.06<<1，為鈉質(zhì)巖石；MgO含量2.72%～2.90%，平均為2.81%，遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)閃長(zhǎng)巖MgO平均含量3.77%，說(shuō)明巖石的貧鎂性質(zhì)；TFe2O3含量平均1.91%，遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)閃長(zhǎng)巖TFe2O3平均含量(7.71%)，說(shuō)明巖體貧鐵；A/CNK為1.23>1，屬過(guò)鋁質(zhì)巖石。在K2O-SiO2圖(圖6)中投點(diǎn)集中于低鉀系列，推測(cè)近礦閃長(zhǎng)巖可能經(jīng)歷熱液蝕變影響較大?？傮w上，李屯巖體閃長(zhǎng)巖為貧鉀、富鈣、貧鐵、貧鎂的過(guò)鋁質(zhì)巖石。

3 巖體與成礦關(guān)系探討

3.1 巖體形成演化

李屯巖體位于齊廣斷裂東南側(cè)，齊廣斷裂為一條自中生代以來(lái)長(zhǎng)期活動(dòng)的基底深大斷裂[23]。根據(jù)王玉往對(duì)李屯巖體鋯石(LA-ICP-MS)測(cè)年結(jié)果表明，閃長(zhǎng)巖鋯石年齡為(130.0±2.3)Ma，其形成時(shí)代為早白堊世(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(cè)地質(zhì)模型，2017年。。

晚中生代，華北克拉通發(fā)生了明顯的巖石圈減薄與克拉通破壞[24]。早白堊世期間，華北克拉通東部地殼淺部以出現(xiàn)一系列伸展斷層、伸展盆地及變質(zhì)核雜巖為特征，表現(xiàn)為廣泛的地殼伸展變形；在這一構(gòu)造背景下，形成了NEE向的基底深大斷裂——齊廣斷裂，深部巖漿沿齊廣斷裂上侵，經(jīng)一系列結(jié)晶分異與同化混染，在齊廣斷裂東側(cè)的奧陶紀(jì)及石炭-二疊紀(jì)地層拉張空間就位，形成了產(chǎn)狀近E傾的李屯巖體。

李屯巖體位于齊廣斷裂(逆斷層)的下盤(pán)，巖體形成后隨著斷裂構(gòu)造的繼續(xù)活動(dòng)，下盤(pán)不斷抬升，李屯巖體與侏羅-白堊系淄博群、二疊系石盒子群等同步抬升遭受剝蝕，其侵位較高的巖體東部已出露地表遭受剝蝕(圖4)，并延至新近紀(jì)。

至新生代新近紀(jì)，區(qū)內(nèi)接受了新近紀(jì)沉積，其沉積巖性組合直接覆蓋于石炭-二疊系和李屯巖體之上。

3.2 巖體與成礦關(guān)系

研究區(qū)內(nèi)現(xiàn)階段揭露富鐵礦體主要賦存于巖體與石炭-二疊紀(jì)地層接觸帶部位，礦體賦存位置與形態(tài)受巖體控制明顯，指示了巖體與富鐵礦成礦的密切關(guān)系，這與魯西地區(qū)淄博、萊蕪等地矽卡巖型鐵礦礦床特征相似[14]。

閃長(zhǎng)巖主量元素分析結(jié)果顯示，近礦閃長(zhǎng)巖(ZK1)TFe2O3含量平均1.91%，遠(yuǎn)低于遠(yuǎn)礦閃長(zhǎng)巖(ZK4)TFe2O3平均含量5.24%，近礦閃長(zhǎng)巖綠簾石化、綠泥石化及黃鐵礦化等蝕變要明顯強(qiáng)于遠(yuǎn)礦閃長(zhǎng)巖，指示巖體形成后可能通過(guò)接觸交代析出部分鐵質(zhì)參與了成礦。同時(shí)，不論是近礦閃長(zhǎng)巖還是遠(yuǎn)礦閃長(zhǎng)巖，其TFe2O3含量均低于國(guó)內(nèi)閃長(zhǎng)巖平均TFe2O3含量(7.71%)，推測(cè)巖體母巖漿在上侵過(guò)程中出熔了部分富鐵流體，導(dǎo)致巖體整體鐵含量低于中國(guó)閃長(zhǎng)巖平均含量；這一推斷與金子梁[13]在金玲鐵礦研究認(rèn)為從巖漿中出溶的流體是富鐵的結(jié)果相吻合。綜上推斷，李屯巖體為該區(qū)富鐵礦成礦提供了主要成礦物質(zhì)來(lái)源。

4 結(jié)論

(1)李屯巖體整體平面形態(tài)呈不對(duì)稱(chēng)“馬蹄”形，分布面積約71km2，總體產(chǎn)狀E傾，垂向形態(tài)呈兩端凸起中間凹陷的“駝峰”狀，主要侵位于奧陶紀(jì)和石炭-二疊紀(jì)等地層內(nèi)。

(2)李屯巖體以閃長(zhǎng)巖類(lèi)為主，巖性主要為角閃閃長(zhǎng)巖、輝石閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖及輝長(zhǎng)巖等；遠(yuǎn)礦閃長(zhǎng)巖屬鈣堿性系列，為富鈣、富鎂、貧鐵的過(guò)鋁質(zhì)巖石；近礦閃長(zhǎng)巖因熱液影響顯示為低鉀系列，為貧鉀、富鈣、貧鐵、貧鎂的過(guò)鋁質(zhì)巖石。

(3)李屯巖體形成于早白堊世，在華北克拉通巖石圈減薄與克拉通破壞構(gòu)造背景下，深部巖漿沿齊廣斷裂上侵，在斷裂東側(cè)的奧陶紀(jì)及石炭-二疊紀(jì)等地層拉張空間就位，后經(jīng)構(gòu)造抬升、剝蝕，形成現(xiàn)分布格局。

(4)李屯巖體不僅控制了區(qū)內(nèi)富鐵礦體的產(chǎn)出，同時(shí)為富鐵礦成礦提供了物質(zhì)來(lái)源。