杜顯彪,朱寧*，王昌寧，張瑞，徐超，鄭海濤

(1.山東省魯南地質(zhì)工程勘察院(山東省地勘局第二地質(zhì)大隊(duì)),山東 濟(jì)寧 272100；2.濟(jì)寧市任城區(qū)自然資源局，山東 濟(jì)寧 272000)

0 引言

會(huì)寶嶺鐵礦床位于臨沂市蘭陵縣尚巖鎮(zhèn)，屬蒼嶧鐵礦成礦帶的東部，以往已探明鐵礦資源量1.74億t，已查清淺部礦體(-400m以淺)的地質(zhì)特征[1-2]。盡管已探明的鐵礦石資源儲(chǔ)量較多，但該區(qū)為隱伏礦體，以往勘查工作僅對(duì)區(qū)內(nèi)主礦體淺部進(jìn)行了工程控制，深部礦體控制程度相對(duì)不足。本文通過對(duì)區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)背景及制約因素、礦體賦存規(guī)律等研究，明確了礦區(qū)深部及外圍的資源前景，指出了今后找礦方向，對(duì)該區(qū)深部及外圍找礦提供借鑒。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

該區(qū)位于尼山凸起與嶧城凸起的交會(huì)部位[3]。區(qū)域出露地層由老至新為新太古代泰山巖群、新元古代土門群、古生代寒武紀(jì)長清群、新生代第四系(圖1)。區(qū)內(nèi)基底褶皺發(fā)育，褶皺形態(tài)完整，巖層重復(fù)出現(xiàn)，成規(guī)模的發(fā)育有太白向斜、石閆背斜、辛莊向斜、后大窯背斜等[4-6]。上覆沉積巖層在空間上呈NE向傾斜的地質(zhì)體，傾角較緩，一般在18°左右，分布有多條斷層。其中走向NWW的棗莊斷裂為區(qū)內(nèi)的主要斷裂，控制著區(qū)域含礦巖系泰山巖群山草峪組的分布。棗莊斷層走向270°～290°，寬30～500m，南傾，傾角一般70°左右，為大傾角正斷層，延伸76km[7]。區(qū)內(nèi)還發(fā)育白水牛石斷層、平山后斷層、上桃園斷層等棗莊斷層的次級(jí)斷層。巖漿巖少量可見，多分布于山草峪組地層中。巖石類型為二長花崗巖和石英閃長巖。

1—寒武系；2—太古代基底；3—斷層；4—向斜；5—背斜；6—含礦帶及編號(hào)

礦區(qū)地層由老至新主要為新太古代泰山巖群山草峪組，新元古代土門群二青山組、佟家莊組，寒武紀(jì)長清群李官組、朱砂洞組和饅頭組[8]。山草峪組是(鞍山式)鐵礦的賦存層位。第四系僅分布于山前平地及溝谷兩側(cè)(圖2)。

1—第四系；2—朱砂洞組；3—李官組；4—佟家莊組；5—二青山組；6—山草峪組；7—片麻狀中粒黑云石英閃長巖；8—礦層；9—地質(zhì)界線；10—平行不整合；11—角度不整合；12—地層產(chǎn)狀、片麻理產(chǎn)狀；13—推斷斷層；14—實(shí)測斷層及傾角；15—斷層帶

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.2.1 地層及含礦巖系

區(qū)內(nèi)含礦巖系為泰山巖群山草峪組變質(zhì)巖組合，主要以斜長角閃巖、黑云變粒巖類為主，夾角閃變粒巖、透閃陽起片巖、變質(zhì)礫巖和石榴石石英巖等。變質(zhì)巖層片麻理發(fā)育，片理走向與區(qū)域褶皺一致，受復(fù)式褶皺影響傾向南或北，整體陡立。該組變質(zhì)巖原巖為一套硬砂巖-泥巖夾中酸性火山巖及硅鐵建造組成的火山-沉積巖系，其黑云變粒巖及斜長角閃巖中發(fā)育沉積變質(zhì)型鐵礦。該區(qū)變質(zhì)巖系經(jīng)歷了角閃巖相區(qū)域變質(zhì)作用和強(qiáng)烈的剪切構(gòu)造變形和褶皺構(gòu)造改造。總體分析，泰山巖群屬于阜平中期變質(zhì)作用產(chǎn)物，其變質(zhì)作用為低角閃巖相，溫度約500～600℃，壓力0.3～0.6GPa，表現(xiàn)出古島弧沉積-火山沉積巖系的黑云變粒巖-磁鐵石英巖組合[9]。

1.2.2 構(gòu)造

受區(qū)域性構(gòu)造控制，區(qū)內(nèi)構(gòu)造在空間展布和時(shí)空發(fā)展上分為基底構(gòu)造和蓋層構(gòu)造兩類，兩類構(gòu)造對(duì)于鐵礦形成和保存均存在不同程度的影響。

(1)基底構(gòu)造

結(jié)合區(qū)內(nèi)已有工程資料分析表明，新太古代山草峪組含礦巖系及鐵礦層在北部的白水牛石-王埝溝一帶發(fā)育太白向斜，向南發(fā)育至少由一個(gè)背斜和向斜組成的系列褶皺構(gòu)造。太白向斜空間展布表現(xiàn)為非均勻應(yīng)力擠壓折疊形成的不對(duì)稱狀，向斜軸NWW走向，軸面向N傾斜，傾角81°。兩翼表現(xiàn)不一致，其中北翼傾角平均76°，地貌表現(xiàn)較陡，南翼傾角平均54°，地貌表現(xiàn)較緩，地表延伸大于10km，向斜中心由含鐵量較高的黑云變粒巖組成，翼部部分為沉積蓋層壓覆。主礦帶就賦存在向斜東段兩翼巖層中。受NEE及NE向斷裂影響，整體具疏緩波狀起伏，主要由泰山巖群中含礦巖系和一系列的鐵礦床表現(xiàn)出來的緊閉向斜構(gòu)造。核部由黑云變粒巖組成，東部為蓋層所覆蓋。東西延伸較為穩(wěn)定，沿走向長度大于20km(圖3)。

1—第四系；2—寒武紀(jì)長清群；3—南華紀(jì)土門群佟家莊組；4—南華紀(jì)土門群二青山組；5—鐵礦體(較富)；6—鐵礦體(較貧)；7—鐵礦體(推斷)；8—平行不整合界線；9—角度不整合界線；10—-400m標(biāo)高線；11—鉆孔位置及編號(hào)；12—鉆孔傾角/孔深；13—礦層編號(hào)

(2)蓋層構(gòu)造

區(qū)內(nèi)蓋層構(gòu)造簡單，斷層主要為白水牛石斷層(F1)及其次級(jí)派生構(gòu)造(F2，F(xiàn)3)，斷層截穿礦體，破壞了礦體的完整性。F1斷層位于礦區(qū)西部，SN走向，穿越全區(qū)，斷面西傾，傾角58°～69°，正斷層，是區(qū)內(nèi)主要的控巖、控礦構(gòu)造。F2斷層分布于礦區(qū)中西部，走向NEE，斷面NW傾，傾角66°，正斷層。延伸長度1400m，垂直斷距小于30m，切割較淺，對(duì)巖礦體影響微弱。F3斷層位于礦區(qū)中東部，走向NE，斷面NW傾，傾角66°，正斷層。長度3800m，零星出露。垂直斷距25～50m，延深較小，對(duì)礦體未造成破壞。F4斷層分布于礦區(qū)東南部，走向NE—SW，斷面NW傾，傾角53°，正斷層。延伸長度3000m，斷距小，對(duì)礦體破壞不明顯。

1.2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，僅分布于礦區(qū)北部邊緣，巖性以石英閃長巖為主，為新太古代形成，呈巖株?duì)町a(chǎn)出，侵位于泰山巖群黑云變粒巖中。工程揭露厚度小，對(duì)礦體基本無影響。

2 礦床地質(zhì)特征

會(huì)寶嶺鐵礦發(fā)育2條近于平行的鐵礦層，總體走向近EW，上覆沉積蓋層。礦層相向而傾，空間展布為同一向斜的兩翼，非均勻?qū)ΨQ，表現(xiàn)為北翼自西向東(沿走向)逐漸變薄，南翼(沿走向)逐漸變厚。兩翼礦體厚度互補(bǔ)，總厚度比較穩(wěn)定。礦體為磁鐵石英巖，屬層控礦床，產(chǎn)狀與地層一致。以往勘查揭露礦體最淺見礦部位在+59m，頂部覆蓋最厚300.37m。上部礦體地質(zhì)特征已查明，本文主要對(duì)會(huì)寶嶺鐵礦-410m中段20線以東深部的礦體地質(zhì)特征進(jìn)行闡述。

2.1 礦體地質(zhì)特征

會(huì)寶嶺鐵礦-410m中段20線以東深部發(fā)育2條礦帶5個(gè)礦體，北部礦帶由3個(gè)礦體組成，編號(hào)依次為K①，K②，K③；南部礦帶由2個(gè)礦體組成，編號(hào)依次為K④，K⑤(圖4)。礦體橫貫全區(qū)，賦存標(biāo)高為+60m～-970m。礦體平均總厚度43.38m，礦床平均品位TFe31.80%，mFe19.01%。各礦體地質(zhì)特征見表1。

1—泰山巖群山草峪組；2—鐵礦體及編號(hào)；3—礦化體；4—勘探線位置及編號(hào)；5—基線位置及編號(hào)

表1 各礦體地質(zhì)特征一覽表

2.1.1 北部礦帶礦體地質(zhì)特征

北部礦帶為礦床主礦帶，由K①，K②，K③3個(gè)礦體組成，均呈板狀產(chǎn)出，相對(duì)平行排列，其中K①，K②兩層間距較小，一般4m左右；K②和K③之間間距較大，一般在10～40m。礦帶平均品位TFe 32.51%，mFe 19.27%。礦體間以黑云變粒巖為主體；其中K①，K②兩層緊鄰，一般2～12m，夾層為石英巖和黑云角閃片巖為主。礦體總體近EW走向，S傾，傾角75°～86°，受構(gòu)造影響，部分區(qū)段陡立、直立。礦層厚度總體上比較穩(wěn)定，偶見礦體凸起或收縮現(xiàn)象，自西向東(沿走向)有收斂變窄的趨勢(shì)。

2.1.2 南部礦帶礦體地質(zhì)特征

分布于-410m中段20線以東深部礦體，工程控制長740m，由K④，K⑤礦體組成，礦體相隔一般5～35m，呈似層狀平行排列，夾石層主要為黑云變粒巖。南部礦帶總厚度平均為18.44m。總體走向EW，北傾，傾角一般大于62°。礦帶沿走向或傾向呈舒緩波狀延展，具膨脹夾縮的特征，自西向東呈變寬趨勢(shì)。礦帶平均品位TFe 31.27%，mFe 18.88%。

2.2 礦石特征及近礦變質(zhì)巖系特征

2.2.1 礦石特征

會(huì)寶嶺鐵礦主要礦石礦物為磁鐵礦，次為菱鐵礦、褐鐵礦；副礦物主要為石英和角閃石等；零星見有鋯石、獨(dú)居石、金紅石等鑲嵌在脈石礦物間[10-13]。礦石中主要礦物成分的含量見表2。

表2 礦石主要礦物成分含量一覽表

2.2.2 圍巖特征

會(huì)寶嶺鐵礦近礦巖系以磁鐵石英巖為主，次為含磁鐵石榴角閃巖，圍巖主要為角閃片巖、黑云變粒巖。兩層含礦巖系在成分變化上具有韻律性單向序列變化特征。會(huì)寶嶺鐵礦南北向勘探剖面中可以清楚地看到緊閉褶皺的兩翼則表現(xiàn)為兩層含礦巖系對(duì)稱的排列順序。

3 成礦規(guī)律

3.1 礦床類型

礦體分布于老基底變質(zhì)巖系中，礦床類型屬沉積變質(zhì)型鐵礦，古沉積環(huán)境為濱海-淺?；鹕?碎屑沉積建造，稱之為“蒼嶧式”鐵礦。根據(jù)BIF型鐵礦的形成機(jī)制分析，會(huì)寶嶺鐵礦類型為阿爾戈馬型鐵礦[14]。

3.2 賦礦規(guī)律

會(huì)寶嶺鐵礦礦體空間上為似層狀，局部因存在夾石，有分層復(fù)合、增厚變薄等特征。礦體產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀基本一致。地層層位對(duì)礦體有重要的容礦和控礦作用，同時(shí)后期發(fā)育褶皺和斷層，對(duì)礦體也產(chǎn)生重要影響，導(dǎo)致部分礦體傾角較陡，局部近直立。區(qū)域的向斜和背斜，對(duì)鐵礦的賦存和展布起著重要的控制作用，礦體在褶皺的轉(zhuǎn)折端或近轉(zhuǎn)折端厚度變大，會(huì)寶嶺鐵礦賦存于太白向斜中。區(qū)域分布有1條大斷層，3條小型斷層，均為成礦期后形成，大的斷層切割錯(cuò)斷礦體，影響了礦體的連續(xù)性，小的斷層對(duì)礦體影響不明顯。

3.3 成礦時(shí)代

根據(jù)SHRIMP U-Pb測年資料，山草峪組黑云變粒巖中鋯石的形成年齡為2600～2540Ma，和山東省西南地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的磁鐵石英巖型鐵礦的成礦期基本一致，成礦時(shí)代均為新太古代[15]。

3.4 控礦因素

(1)地層因素：磁鐵石英巖層是該區(qū)主要含礦層，屬于新太古代泰山巖群地層。

(2)大地構(gòu)造環(huán)境：該區(qū)新太古代時(shí)期處在板塊運(yùn)動(dòng)拉伸部位，地幔通過裂張縫隙上侵，噴溢巖漿冷卻增厚該區(qū)地殼，古沉積盆地為最大海侵期，沉積了硅鐵質(zhì)建造。

(3)構(gòu)造因素：基底褶皺造成鐵礦體的不均勻分布、產(chǎn)狀變化及重復(fù)出現(xiàn)或缺失，厚大礦體多集中分布于褶皺的轉(zhuǎn)折端，后期的斷裂構(gòu)造則破壞礦體的連續(xù)性[16]。

4 礦床成因

會(huì)寶嶺鐵礦成礦大致經(jīng)過沉積成巖和變質(zhì)成礦兩大階段。第一階段，在海相環(huán)境下，自新太古代開始，經(jīng)海水動(dòng)力沖刷搬運(yùn)，將先前存在的富含硅鐵質(zhì)的地幔噴溢物質(zhì)，搬運(yùn)到水能量釋放區(qū)沉積形成一套巨厚層含鐵砂質(zhì)建造，是最初礦體母源。海水運(yùn)動(dòng)強(qiáng)大的動(dòng)能，使不同比重的物質(zhì)諸如泥沙鐵類物質(zhì)在不同部位沉積，形成了鐵礦體的雛形。第二階段是后期變質(zhì)改造階段，根據(jù)巖相組合特征分析礦體曾經(jīng)歷了3期變質(zhì)作用。第一期從礦體低角閃巖相判斷，該區(qū)經(jīng)歷過中偏高溫變質(zhì)環(huán)境，以進(jìn)變質(zhì)為特點(diǎn)；第二期從高綠片巖相判斷，該區(qū)溫度、壓力降低，可能因?yàn)榈孛嫣┞兑?，屬退變質(zhì)過程；第三期從礦體低綠片巖相推斷，該區(qū)溫度、壓力進(jìn)一步降低，礦體遭受第三期淺變質(zhì)作用，其特征為退變質(zhì)作用。礦體受三期變質(zhì)作用改造，在地?zé)岷蜕细矌r石壓力共同作用下，鐵質(zhì)活化遷移，再次富集，形成該區(qū)以磁鐵石英巖、角閃磁鐵石英巖和含磁鐵礦片巖為主的會(huì)寶嶺鐵礦巖石組合。

研究表明，會(huì)寶嶺鐵礦經(jīng)歷了對(duì)地下噴溢火山物質(zhì)的搬運(yùn)沉積，在地?zé)崮芰亢蜕细矌r石共同作用下，鐵質(zhì)多次活化富集形成“鞍山式”沉積變質(zhì)鐵礦床[17-18]。沉積變質(zhì)鐵礦床形成后，經(jīng)過區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，沉積變質(zhì)地層發(fā)生變質(zhì)變形，形成疊加褶皺。后經(jīng)陸地抬升和風(fēng)化剝蝕。古生代該區(qū)地面下降，海水入侵，在此沉積了多套海進(jìn)、海退序列巖石。進(jìn)入中生代，地層抬升，海水退卻，以風(fēng)化剝蝕地貌為主，至新生代，風(fēng)化剝蝕為主，零星見有第四系沉積。

5 勘查模型

綜合各種找礦標(biāo)志，從地質(zhì)特征和礦床特征等方面建立會(huì)寶嶺鞍山式鐵礦勘查模型(表3、表4)。

表3 會(huì)寶嶺鞍山式鐵礦綜合勘查地質(zhì)特征模型

表4 會(huì)寶嶺鞍山式鐵礦綜合勘查礦床特征模型

6 找礦方向及建議

會(huì)寶嶺鐵礦為典型的隱伏型“鞍山式”鐵礦，以往工作重點(diǎn)主要集中在地表出露區(qū)，對(duì)第四系覆蓋區(qū)尤其是深部找礦重視程度不夠，對(duì)該區(qū)的鐵礦成礦控礦規(guī)律和礦體展布特征研究不夠，本次工作提高了區(qū)內(nèi)“鞍山式”鐵礦研究程度，對(duì)該區(qū)找礦方向提出如下建議。

(1)太白向斜和石閆背斜作為蒼嶧鐵礦主要控礦構(gòu)造，仍然是近期鐵礦勘查的主要工作地帶，特別是太白向斜是該區(qū)的找礦重點(diǎn)。

(2)太白向斜和石閆背斜的中東部地帶，勘查程度不高，且磁異常較好的區(qū)域是近期鐵礦勘查目標(biāo)。

(3)會(huì)寶嶺鐵礦床目前控制標(biāo)高為-970m,礦體沿走向及傾向未封閉，其深部及西部仍是以后工作的重點(diǎn)。

(4)區(qū)域上褶皺構(gòu)造的傾伏區(qū)鐵礦隱伏較深，應(yīng)加強(qiáng)研究和勘查力度，尤其是區(qū)內(nèi)向斜構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端是潛在鐵礦資源勘查部位。

(5)會(huì)寶嶺鐵礦區(qū)東部相鄰區(qū)域，均有磁異常反映，推斷這些地區(qū)埋藏更深、成礦遠(yuǎn)景較大。

7 結(jié)論

(1)會(huì)寶嶺鐵礦深部發(fā)育有兩條主礦帶，5個(gè)礦體。北部礦帶由3個(gè)礦體組成；南部礦帶由2個(gè)礦體組成，礦體具有層控礦床的特征，與圍巖產(chǎn)狀近一致，礦體一般總厚度在40m左右，平均品位TFe31.80%，mFe19.01%，礦體沿走向及傾向未封閉。

(2)北部礦帶為礦床主礦帶，均呈板狀產(chǎn)出，相對(duì)平行排列，礦層厚度區(qū)域上比較穩(wěn)定，偶見礦體凸起或收縮現(xiàn)象，自西向東(沿走向)有收斂變窄的趨勢(shì)。南部礦帶礦體沿走向或傾向呈似層狀，局部礦體見有凸出或凹陷現(xiàn)象，沿走向向深部有變寬的跡象。

(3)會(huì)寶嶺鐵礦為沉積變質(zhì)型鐵礦，礦體賦存于泰山巖群山草峪組地層中，層控特征明顯，并嚴(yán)格受褶皺構(gòu)造的控制，在向斜構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端礦層明顯增厚，在兩翼則表現(xiàn)出礦體等厚性；賦礦巖系為近垂直磁化，高精度磁測可準(zhǔn)確對(duì)磁鐵礦體進(jìn)行定位。

(4)太白向斜是該區(qū)的找礦重點(diǎn)，尤其是向斜構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端是潛在鐵礦資源勘查部位；目前會(huì)寶嶺鐵礦床礦體沿走向及傾向未封閉，其深部及西部仍是以后工作的重點(diǎn)；會(huì)寶嶺礦區(qū)東部相鄰區(qū)域，磁異常仍然存在，推斷礦體埋藏更深、成礦遠(yuǎn)景較大。