程龍，楊勇

(1.山東省物化探勘查院，山東 濟(jì)南 250013；2.山東省地質(zhì)博物館，山東 濟(jì)南 250014)

0 引言

東平-汶上鐵成礦帶是魯西地區(qū)重要的鐵礦成礦帶，區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多處大、中型鐵礦床[1]，但其外圍低緩磁異常區(qū)研究程度較低。隨著勘查技術(shù)的不斷發(fā)展和找礦理論的不斷完善，低緩磁異常中的鐵礦找礦逐漸受到大家的重視[2]。近年來(lái)，山東省物化探勘查院對(duì)成礦帶西側(cè)梁山縣東丁莊一帶低緩磁異常區(qū)展開(kāi)了鐵礦找礦工作，對(duì)區(qū)內(nèi)3處峰值小于400nT的低緩磁異常進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，其中2處揭露到磁鐵礦體，取得找礦突破(1)山東省物化探勘查院，山東省梁山縣東丁莊地區(qū)鐵礦普查(續(xù)作)報(bào)告，2016年。。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(qū)(Ⅱ)魯中隆起(Ⅲ)東平-肥城斷隆(Ⅳ)東平凸起(Ⅴ)的西南部邊緣[3-6]。區(qū)內(nèi)發(fā)育地層主要為新生代第四系、古近系及新太古代泰山巖群山草峪組。其中山草峪組是區(qū)域主要賦礦層位，主要巖性為黑云變粒巖、條帶狀角閃石英巖，夾條帶狀磁鐵角閃石英巖等[7-9]，在區(qū)域上條帶狀磁鐵角閃石英巖富集成礦，形成沉積變質(zhì)型鐵礦床(圖1)。

1—古近系；2—泰山巖群山草峪組；3—斷裂；4—鐵礦體；5—研究區(qū)范圍圖1 東丁莊地區(qū)區(qū)域基巖地質(zhì)圖

區(qū)內(nèi)第四系覆蓋較厚，斷裂構(gòu)造均為物探推斷。按走向可分為NW向及近EW向2組，其中以汶泗斷裂、代廟斷裂和嘉祥斷裂等規(guī)模較大。

區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，僅在鉆孔中見(jiàn)到偉晶巖、輝綠玢巖及二長(zhǎng)斑巖等巖脈侵入于基底地層中。

2 區(qū)域地球物理特征

2.1 區(qū)域重力場(chǎng)特征

由區(qū)域布格重力異常平面圖可以看出(圖2)，區(qū)域重力場(chǎng)由南向北逐漸升高，在梁山縣城南—韓崗—沙河站鎮(zhèn)—汶上縣城北一線(xiàn)有明顯的重力梯級(jí)帶，該梯級(jí)帶是汶泗斷裂構(gòu)造的反映。汶泗斷裂以北重力值高，布格重力異常強(qiáng)度在(0～14)×10-5m/s2之間，為泰山巖群變質(zhì)基底隆升的反映。東北部的彭集和東平城東有局部重力高，以布格重力異常強(qiáng)度12×10-5m/s2圈定的異常呈橢圓狀，走向NW，對(duì)應(yīng)于航磁異常高，是鐵礦富集體的反映。

1—正重力異常等值線(xiàn)及標(biāo)注；2—零重力異常等值線(xiàn)及標(biāo)注；3—負(fù)重力異常等值線(xiàn)及標(biāo)注；4—研究區(qū)范圍圖2 區(qū)域布格重力異常等值線(xiàn)平面圖

汶泗斷裂以南重力值低，布格重力異常強(qiáng)度在(0～-24)×10-5m/s2之間，以-18×10-5m/s2圈定的異常在開(kāi)河村處斷開(kāi)，呈2個(gè)橢圓狀的低負(fù)異常，分別是拳鋪凹陷和汶上凹陷的反映，對(duì)應(yīng)于航磁異常的平穩(wěn)場(chǎng)，是古近系的反映，其上部為第四系所覆蓋。研究區(qū)位于由南向北逐漸升高的重力梯級(jí)帶上。

2.2 區(qū)域磁場(chǎng)特征

根據(jù)區(qū)域航空磁測(cè)資料顯示，南起汶上縣城北，沿NW向經(jīng)彭集、水河后轉(zhuǎn)向北延伸至東阿鎮(zhèn)以北，有一長(zhǎng)達(dá)50余千米的強(qiáng)磁異常帶，即東平-汶上磁異常帶。磁場(chǎng)普遍為數(shù)百納特的平穩(wěn)磁場(chǎng)，在此背景上，呈現(xiàn)出以NW向?yàn)橹鞯膹?qiáng)度大、梯度陡的狹長(zhǎng)異常帶，其走向與區(qū)域地層走向基本一致。前人已在該異常帶發(fā)現(xiàn)多處磁鐵礦床，研究區(qū)位于該異常帶的西南側(cè)。

研究區(qū)處于航磁高背景值區(qū)，與泰山巖群分布區(qū)相對(duì)應(yīng)，磁場(chǎng)普遍為50～100nT的平穩(wěn)磁場(chǎng)，在此基礎(chǔ)上，局部有高值磁異常顯示，其變化梯度相對(duì)較陡，異常值可高達(dá)500nT以上，反應(yīng)了隱伏磁性體的存在(圖3)。

1—正ΔT等值線(xiàn)；2—零ΔT等值線(xiàn)；3—負(fù)ΔT等值線(xiàn)；4—研究區(qū)范圍圖3 區(qū)域航磁異常ΔT等值線(xiàn)平面圖

3 低緩磁異常特征及驗(yàn)證解釋

在有利的地球物理和地質(zhì)條件下，進(jìn)行高精度磁法測(cè)量是尋找深部隱伏磁鐵礦床的有效方法[10-14]。為進(jìn)一步了解區(qū)內(nèi)磁異常特征，對(duì)區(qū)內(nèi)進(jìn)行了高精度磁法面積性測(cè)量工作，比例尺為1∶1萬(wàn)，測(cè)網(wǎng)網(wǎng)度為100m(線(xiàn)距)×20m(點(diǎn)距)，測(cè)量總精度2.55nT，完成測(cè)量面積約57km2。

3.1 低緩磁異常特征

由研究區(qū)大比例尺磁測(cè)成果可以看出，磁場(chǎng)體特征表現(xiàn)為較平緩的低值磁場(chǎng)區(qū)，形態(tài)呈正負(fù)異常交替的帶狀。磁場(chǎng)背景值在0～100nT左右，由南部向北部逐步抬升。根據(jù)異常關(guān)聯(lián)性，全區(qū)共圈定3個(gè)磁異常，為M1,M2,M3(圖4)。

1—正ΔT等值線(xiàn)及標(biāo)注；2—零ΔT等值線(xiàn)及標(biāo)注；3—負(fù)ΔT等值線(xiàn)及標(biāo)注；4—磁異常位置及編號(hào)圖4 研究區(qū)ΔT等值線(xiàn)平面圖

M1磁異常位于測(cè)區(qū)北部，以180nT等值線(xiàn)圈定的磁異常平面形態(tài)呈寬緩不規(guī)則條帶狀展布，走向NW，長(zhǎng)約2.8km，寬約1.3km，磁異常峰值最高為400nT，磁場(chǎng)梯度變化南翼稍緩，北翼稍陡，NW走向的帶狀分布特征明顯。

M2磁異常位于測(cè)區(qū)中部，平面形態(tài)規(guī)則，以160nT等值線(xiàn)圈定的磁異常形態(tài)呈橢圓形展布，走向近NW，長(zhǎng)約1.2km，最寬處約700m，磁異常峰值380nT。化極處理后，異常主體向北發(fā)生偏移約100m。ΔT化極上延100m，300m后，異常中心幅值降低，異常范圍逐漸縮小，但仍有較好的異常顯示。

M3磁異常位于測(cè)區(qū)西南部，平面形態(tài)呈帶狀展布，走向NW，長(zhǎng)約4.2km，平均寬度約400m。磁異常具有多個(gè)峰值，在長(zhǎng)軸方向上呈串珠狀分布，峰值最高為320nT，異常北側(cè)伴生明顯負(fù)異常。

3.2 磁異常解釋及驗(yàn)證

為了進(jìn)一步研究磁異常特征，進(jìn)行了1∶2000高精度剖面測(cè)量工作，并進(jìn)行了反演計(jì)算。

M1異常剖面ΔT曲形態(tài)兩翼較緩，磁場(chǎng)值呈現(xiàn)出緩升緩降，峰值為401nT，模擬磁性體地表投影寬度在270m左右，呈厚板狀，走向NW，傾向SW，傾角約50°，埋深在150～620m間。經(jīng)鉆探驗(yàn)證，未見(jiàn)磁鐵礦體，但揭露到閃長(zhǎng)巖脈，厚度達(dá)192.9m，且具弱磁性，鐵平均品位TFe 6.51%,mFe 1.33%。因此認(rèn)為異常是由弱磁性閃長(zhǎng)巖引起。

M2異常剖面ΔT曲線(xiàn)兩翼均較陡，左翼稍緩于右翼，40～70點(diǎn)間出現(xiàn)明顯的峰值異常區(qū)，極值為402nT。依據(jù)模型反演計(jì)算，其下方有強(qiáng)磁性地質(zhì)分布，傾向SW，對(duì)應(yīng)位置在45～65點(diǎn)附近，地表投影寬度在200m左右，呈似層狀或脈狀，傾向SW，傾角約65°，埋深150～450m。經(jīng)鉆探驗(yàn)證，證實(shí)異常由隱伏磁鐵礦體引起，礦體傾角67°，埋深為129～539m，與反演結(jié)果基本吻合(圖5)。

1—第四系；2—泰山巖群山草峪組；3—推斷鐵礦體；4—不整合接觸面；5—鉆孔位置及編號(hào)圖5 M2異常磁測(cè)剖面反演模型圖

M3異常剖面ΔT曲線(xiàn)左翼緩，右翼陡，80～130點(diǎn)間有明顯的峰值異常區(qū)，極值293nT，異常右翼伴生極值為-60nT的負(fù)異常，異常峰值較低，但形態(tài)規(guī)則，從正到負(fù)過(guò)渡平緩、自然，具備致礦異常的特征。經(jīng)反演計(jì)算，推斷磁性體地表投影寬度在300m左右，呈似層狀或脈狀產(chǎn)出，傾向SW，傾角約55°，埋深在150～490m。經(jīng)鉆探驗(yàn)證，證實(shí)異常由隱伏磁鐵礦體引起，礦體傾向SW，傾角約58°，埋深144～415m，與反演結(jié)果基本吻合。

4 礦體地質(zhì)特征

4.1 礦體特征

區(qū)內(nèi)共圈定9個(gè)隱伏礦體，編號(hào)為Ⅰ～Ⅸ。其中Ⅰ～Ⅳ號(hào)礦體位于M3異常(圖6)，總體走向320°，傾向SW，傾角約58°；Ⅴ～Ⅸ號(hào)礦體位于M2異常(圖7)，總體走向330°，傾向SW，傾角約67°。礦體均賦存于新太古代泰山巖群山草峪組中，蓋層為第四系，厚度112.0～213.0m。礦體呈似層狀產(chǎn)出，各礦體之間大致平行展布，礦體產(chǎn)狀與圍巖基本一致，礦區(qū)共求得鐵礦石資源總量(333)372.8萬(wàn)t，礦床平均品位TFe 30.27%，mFe 25.15%。各礦體地質(zhì)特征見(jiàn)表1。

表1 東丁莊鐵礦床礦體特征

1—第四系；2—泰山巖群山草峪組；3—鐵礦體位置及編號(hào)；4—角度不整合界線(xiàn)及第四系厚度；5—鉆孔位置及編號(hào)；6—礦體產(chǎn)狀標(biāo)注圖6 東丁莊鐵礦第24勘查線(xiàn)剖面圖

1—第四系；2—泰山巖群山草峪組；3—鐵礦體位置及編號(hào)；4—角度不整合界線(xiàn)及第四系厚度；5—鉆孔位置及編號(hào)；6—礦體產(chǎn)狀標(biāo)注圖7 東丁莊鐵礦第12勘查線(xiàn)剖面圖

4.2 礦石特征

礦石礦物以磁鐵礦為主，含少量黃鐵礦。脈石礦物主要有石英、碳酸鹽化角閃石、黑云母、綠泥石等，副礦物為磷灰石等。

主要有用組分為Fe，賦存狀態(tài)主要以mFe為主，其次為OFe，CFe，SiFe，SFe等。其他Ag，Cu，Pb，Zn，Cr，Co，Ni，V，Ti，Mn，Sn，Mo等元素含量低(表2)。有害組分S，P平均含量較低(表3)。

礦石結(jié)構(gòu)呈半自形—他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，受一定外力作用，定向排列較明顯。礦石構(gòu)造主要為條紋—條帶狀構(gòu)造。

表2 礦石伴生元素含量統(tǒng)計(jì)

表3 礦石有益有害組分含量統(tǒng)計(jì)

5 礦床成因及找礦前景分析

礦床成因與區(qū)域已知鐵礦床成因一致，是與太古代火山活動(dòng)及區(qū)域變質(zhì)作用有關(guān)的沉積變質(zhì)型鐵礦床[15-18]。

研究區(qū)位于東平-汶上成礦帶西側(cè)，二者有著相似的地層條件(隱伏變質(zhì)基底為泰山巖群山草峪組)[19-21]。其對(duì)應(yīng)重力場(chǎng)特征一般表現(xiàn)為高重力值，為泰山巖群變質(zhì)基底隆升的反映。區(qū)內(nèi)磁場(chǎng)特征為總體寬緩的正值背景場(chǎng)，在此基礎(chǔ)上存在異常峰值相對(duì)較高的局部磁異常，峰值一般數(shù)百納特，反應(yīng)了隱伏磁性體的存在。磁鐵礦體品位越高，其磁性越強(qiáng)，密度越大，因此區(qū)域內(nèi)鐵礦床賦存區(qū)的地球物理場(chǎng)一般具“高磁高重”特征[17]。

梁山東丁莊鐵礦的找礦突破，證實(shí)部分該類(lèi)磁異常為礦致異常。與東平-汶上成礦帶已知鐵礦床磁異常特征對(duì)比，區(qū)內(nèi)礦致異常一般規(guī)模較小，異常值較低，但與平緩的背景場(chǎng)相比具突變特征，異常峰值往往從數(shù)十納特快速升高至數(shù)百納特。異常形態(tài)一般呈規(guī)則的條帶狀或串珠狀，其走向與東平-汶上成礦帶走向大體一致，均為NW向。區(qū)域航磁資料顯示，自梁山館驛鎮(zhèn)一帶向北延伸至東平縣蔣口村一帶，存在較多具有類(lèi)似特征的磁異常及相似的成礦地層條件，因此推測(cè)區(qū)域其他地區(qū)存在礦致異?？赡苄暂^高，具有良好的找礦前景。

6 結(jié)論

(1)梁山東丁莊鐵礦位于東平-汶上成礦帶西側(cè)的低緩磁異常區(qū)，通過(guò)對(duì)區(qū)內(nèi)磁異常特征研究，利用磁法測(cè)量及鉆探等手段新發(fā)現(xiàn)沉積變質(zhì)型鐵礦床一處。

(2)區(qū)內(nèi)礦致磁異常與相對(duì)平緩背景場(chǎng)相比具突變特征，該類(lèi)異常一般呈NW走向，與東平-汶上成礦帶走向基本一致，其形態(tài)一般呈規(guī)則的長(zhǎng)條帶狀、橢圓狀或串珠狀。

(3)區(qū)域內(nèi)低緩磁異常區(qū)有大量的具有類(lèi)似特征的磁異常存在，且具有相似的成礦地層條件，因此認(rèn)為區(qū)內(nèi)具有較高的尋找類(lèi)似鐵礦床的潛力，找礦前景良好。