王 斌程 哲王 靖劉培正

（1.徐州鐵礦集團(tuán)有限公司；2.贛州稀土礦業(yè)有限公司；3.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司）

徐州利國鐵礦區(qū)位于江蘇省徐州市銅山區(qū)利國鎮(zhèn)境內(nèi)，開采歷史悠久。自20 世紀(jì)50 年代，多個地質(zhì)勘探隊(duì)伍在該區(qū)陸續(xù)開展了一系列的勘查工作，共探明峒山、墓山、鎮(zhèn)北、吳莊、西馬山、義和莊、銅山島、大王廟等礦床8個。經(jīng)過多年開發(fā)，墓山、峒山和西馬山等礦床相繼停采，目前在采的僅吳莊和鎮(zhèn)北鐵礦，保有資源量約1 600 萬t［1-4］。隨著鐵礦石的需求增大，利國鐵礦區(qū)后備資源緊張，急需在外圍或深部尋找突破。吳莊鐵礦作為目前在采的2 個礦山之一，具有規(guī)模較大（中型）、品位富的特點(diǎn)，通過對其地質(zhì)特征、成礦條件進(jìn)行分析，探討今后的找礦方向，為后期利國鐵礦區(qū)資源接替提供指導(dǎo)和建議。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

利國鐵礦區(qū)大地構(gòu)造分區(qū)歸屬華北陸塊區(qū)（Ⅰ1）、膠東古陸塊（Ⅱ1）、魯南被動陸緣與陸表海盆地（Ⅲ1）、徐淮陸表海盆地（Ⅳ2）、徐州—賈汪古生代碳酸鹽巖—陸緣碎屑巖建造區(qū)（Ⅴ4）。區(qū)域構(gòu)造位于徐（州）宿（州）弧形斷褶帶的北東端，徐州復(fù)式背斜北西翼，北鄰四戶—敬安東西向斷陷盆地中段南側(cè)。近東西向基底斷裂及北東東向利國短軸背斜為主要控礦構(gòu)造，侵入于短軸背斜核部的燕山期中酸性雜巖體～利國巖體為主要成礦巖體。成礦巖體地表出露面積為24.5 km2，剝蝕程度中等，巖體四周外傾，侵入于中、下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖地層，在巖體與圍巖的接觸帶附近及巖體內(nèi)部圍巖捕擄體接觸帶生成了若干邯邢式接觸交代—熱液充填型鐵（銅金）礦床。

吳莊鐵礦位于利國鐵礦區(qū)的東部，其地層屬華北型，主要分布有下古生界奧陶系肖縣組、馬家溝組和閣莊組、上古生界石炭系本溪組與太原組以及二疊系山西組和石盒子組。其中奧陶系與鐵礦關(guān)系密切，肖縣組為主要的成礦圍巖，是吳莊鐵礦主要的賦礦部位，其巖性主要為灰色中厚—厚層白云質(zhì)灰?guī)r、灰色—土黃色角礫狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r。

礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，主要的控礦構(gòu)造為利國—吳莊短軸背斜，其軸向近東西向，西始厲灣附近，經(jīng)利國東至吳莊，呈弧形傾伏消失；核部由奧陶系組成，傾向東，傾角為15°左右；南翼為石炭系，傾向南東，傾角為15°～18°，北翼為石炭系和二疊系，傾向北東，傾角為26°左右；背斜傾伏端為石炭系環(huán)繞，為一向東傾伏的不對稱背斜。除褶皺構(gòu)造外，礦區(qū)斷裂構(gòu)造亦發(fā)育，主要有成礦前的近東西向斷裂和成礦后的北東向斷裂，具有繼承性。

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，主要包括燕山期的中酸性侵入巖和燕山晚期—喜山期脈巖。其中前者是利國鐵礦的成礦母巖，即利國雜巖體，為一套中性為主、伴有中酸性、酸性、偏堿性的巖漿雜巖系；區(qū)域上可劃分為3個期次，吳莊地區(qū)未見第三期石英正長斑巖，第二期花崗閃長斑巖僅見于東部。第一期比較發(fā)育，以含橄輝角閃閃長玢巖～閃長玢巖為主。

2 礦體地質(zhì)特征

吳莊鐵礦埋深在-264～-520 m，礦體賦存于燕山期（石英）閃長玢巖與奧陶系肖縣組碳酸鹽巖圍巖接觸帶及捕擄體接觸帶附近，由賦存于主接觸帶的1個主礦體（Ⅰ）和主接觸帶外側(cè)圍巖的層間及內(nèi)側(cè)巖體中捕擄體接觸帶附近的小礦體組成。

2.1 主礦體特征

主礦體受閃長玢巖與碳酸鹽巖侵入接觸帶及層間破碎帶復(fù)合控制。礦體頂板巖性主要為下奧陶統(tǒng)蕭縣組下段大理巖、結(jié)晶灰?guī)r，局部為白云質(zhì)大理巖、鈣質(zhì)泥質(zhì)白云巖；礦體底板巖性大多為蝕變閃長玢巖，局部直接與成礦后的花崗斑巖接觸。主礦體部分分枝穿插于（石英）閃長玢巖內(nèi)部及外部圍巖中。

主礦體產(chǎn)狀和形態(tài)變化比較復(fù)雜，總體走向?yàn)?30°～140°，傾向北東。礦體平面形態(tài)呈向北東凸的“馬蹄”狀弧形，向南西呈“雞爪”形伸出3條分枝。剖面上，在礦體走向的兩端呈透鏡狀，中部形態(tài)變化較大，分成上、下2 個分枝。沿剖面北東傾斜方向與花崗斑巖脈接觸部位礦體一般厚度較大，南西方向礦體則分叉呈多層狀插入至灰?guī)r中，總體具有上延分叉、下延復(fù)合的特點(diǎn)，另有花崗斑巖脈的切割及煌斑巖脈的穿插，造成礦體厚度不穩(wěn)定和形態(tài)復(fù)雜化。

主礦體最大鉆厚為89.57 m，最小鉆厚為1.87 m，沿傾向變化系數(shù)為10%～109%，一般在70%以下；沿走向東西兩端礦體厚度較薄，中東部發(fā)生明顯膨脹（圖1），沿走向變化系數(shù)為65%。

主礦體TFe 平均品位最低為27.18%，最高為57.40%，一般在50%，沿傾向變化系數(shù)為4%；沿走向品位為35.98%～54.05%，最富的地段位于中部，向東西兩側(cè)逐漸降低（圖2），沿走向變化系數(shù)為11%。礦體品位與厚度之間的關(guān)系不明顯，一般在礦體下部較富，而分叉尖滅處較貧。

2.2 小礦體特征

主礦體附近還有一些層間裂隙充填礦體，規(guī)模小，厚度不大，對應(yīng)性較差，一般由單勘查線或單孔控制，多產(chǎn)于下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖中，個別產(chǎn)于近接觸帶的閃長玢巖巖體內(nèi)。小礦體單工程鉆厚一般在1.01～6.42 m，TFe 平均品位一般在28.62%～48.7%，礦體形態(tài)均為透鏡狀。

2.3 礦石類型及組成

礦石自然類型主要為磁鐵礦石，其次為赤鐵礦—磁鐵礦石，少量為赤鐵礦石。礦石結(jié)構(gòu)以他形細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主，構(gòu)造以致密塊狀為主，其次為浸染狀和條帶狀。

金屬礦物主要為磁鐵礦，其次為赤鐵礦，含少量鏡鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、雌黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、褐鐵礦等。脈石礦物主要為方解石，其次為綠泥石、金云母、白云母。

2.4 圍巖蝕變

吳莊鐵礦圍巖蝕變較發(fā)育，主要發(fā)生在礦體底板，其蝕變范圍為幾厘米至幾十厘米，頂板蝕變較弱。圍巖蝕變主要為巖漿結(jié)晶晚期的鈉化和巖漿期后疊加其上的各種熱液蝕變，且越靠近礦體蝕變越強(qiáng)烈，其中鈉化僅在礦體底板閃長斑巖中可見，原巖中的鉀長石、更長石、更鈉長石等被鈉長石交代。巖漿期后以高—中溫?zé)嵋何g變?yōu)橹鳎植计毡?，主要為綠簾石化、透閃石化、陽起石化、絹云母化、綠泥石化和碳酸鹽化。其中以綠泥石化和碳酸鹽化最為發(fā)育，主礦體的矽卡巖化不強(qiáng)。

3 控礦條件及礦床成因

3.1 成礦母巖

吳莊鐵礦成礦作用在空間和時間上與燕山期侵入旋回中第一期的石英（正長）閃長（玢）巖～閃長玢巖有密切關(guān)系，其為弱酸性富堿的中性侵入巖。含鐵度及鐵鎂比值偏低（多小于2），但堿量偏高，一般在6.51%～7.90%，并以鈉質(zhì)為主。在一系列蝕變過程中尤其是鈉化過程中，巖漿中分解的含鐵物質(zhì)在熱液中不斷富集，為鐵礦的形成提供了部分物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2 控礦圍巖

礦體賦存于下奧陶統(tǒng)蕭縣組下段中上部和上段中下部地層中，上段巖石塑性較強(qiáng)，下段局部夾塑性巖石，2 組地層在構(gòu)造變動過程中形成層間應(yīng)力薄弱帶，產(chǎn)生揉褶、層間破碎和層間虛脫，為礦液流通和沉淀提供了空間。從地球化學(xué)性質(zhì)看，主要交代白云質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)白云巖及少量角礫狀白云巖，即主要交代MgO 含量在3%～10%的巖石，殘留夾層以硅含量較高和質(zhì)純者居多，表明鈣鎂碳酸鹽巖對成礦是有利的。另據(jù)有關(guān)研究資料，蕭縣組下段的角礫狀碳酸鹽巖為膏鹽巖溶坍塌所致，圍巖中富含的Na2O、MgO對成礦作用具有一定貢獻(xiàn)。

3.3 控礦構(gòu)造

吳莊鐵礦構(gòu)造較為發(fā)育，其中控制吳莊鐵礦體展布的構(gòu)造主要包括利國—吳莊短軸背斜、近東西向斷裂、侵入接觸帶與層間破碎帶的復(fù)合構(gòu)造。

礦體主要產(chǎn)于利國—吳莊背斜軸部和傾伏端部位，該段應(yīng)力集中，裂隙發(fā)育，上部蓋層條件好，為礦液運(yùn)移和富集提供了有利場所。近東西向斷層具有多期活動性質(zhì)，早期的基底斷裂作為導(dǎo)巖斷裂，為成礦巖體的侵入提供了通道；后期的蓋層斷裂與短軸背斜復(fù)合形成儲巖空間，與層間破碎帶復(fù)合形成了膨大的容礦空間，是控制礦體的重要構(gòu)造。侵入接觸帶與層間破碎帶的復(fù)合構(gòu)造亦是控制礦體的重要構(gòu)造。礦體基本產(chǎn)于接觸帶或其附近，由于層間破碎帶的影響，往往使礦體穿插進(jìn)入圍巖中。

此外，巖體頂面上隆部位的鞍部接觸帶往往是主礦體局部膨大的有利構(gòu)造，灰?guī)r層間裂隙則是控制主礦體附近小薄層礦體的有利構(gòu)造（圖3）。

3.4 礦床成因

經(jīng)初步結(jié)晶分異的巖漿在沿斷裂構(gòu)造上侵過程中遇蕭縣組富含膏鹽的碳酸鹽巖圍巖，受到混染，進(jìn)一步分異出富鐵、富揮發(fā)份的成礦熱流體（礦漿和熱液），這種成礦熱流體在向巖體表面不斷聚集運(yùn)移的過程中，同時交代和分解母巖中早期晶出的含鐵礦物，使鐵質(zhì)進(jìn)一步向成礦熱流體富集，成礦熱流體不斷聚集形成較大壓力，遷移至巖體與圍巖接觸帶附近向巖漿收縮與圍巖的虛脫接觸帶、圍巖層間破碎帶、層間等空間，主要以貫入和充填方式、其次以交代方式形成礦體，并伴隨了相應(yīng)的蝕變現(xiàn)象。礦床成因類型應(yīng)屬于接觸交代—高、中溫?zé)嵋撼涮钚偷V床。

4 找礦方向探討

如前文所述，吳莊鐵礦礦體主要分布在巖體與圍巖接觸帶及其附近，嚴(yán)格受利國巖體和奧陶系的控制，因此今后外圍和深部的找礦方向應(yīng)以尋找該類型接觸帶為主要目標(biāo)，在斷裂構(gòu)造、層間構(gòu)造發(fā)育地段往往是礦體賦存的有利地段。

吳莊鐵礦位于短軸背斜的核部及傾伏端，其接觸帶的產(chǎn)狀和形態(tài)明顯受短軸背斜的控制。從礦體傾向方向來看，礦體主要位于巖體的上隆部位，與短軸背斜的核部相對應(yīng)，向南北兩翼具有接觸帶或礦體深度增大、礦體減薄的趨勢。在礦體邊界處，各勘探線上基本都有一個未見礦工程控制，但局部也存在例外。在吳莊鐵礦的東南部，礦體邊界控制不嚴(yán)，有多條勘探線不存在未見礦工程控制，并且在生產(chǎn)過程中亦發(fā)現(xiàn)礦體具有南延的趨勢，表明吳莊鐵礦的東南部具有一定的找礦空間。

從礦體走向方向來看，奧陶系向東發(fā)生傾伏，礦體和接觸帶的深度逐漸增大，但礦體的東西兩側(cè)均沒有未見礦工程控制，這表明礦體在走向上仍具有進(jìn)一步延伸的可能。其中在礦體西部，接觸帶呈東西向展布，而在礦體東部，受到短軸背斜的影響，其接觸帶向南發(fā)生轉(zhuǎn)折。

綜上，吳莊鐵礦今后的找礦方向應(yīng)重點(diǎn)集中在東南部的深部接觸帶，礦區(qū)西部也是有利的找礦部位。

5 結(jié) 論

（1）吳莊鐵礦由主礦體和小礦體組成，多呈透鏡狀產(chǎn)出，主要由磁鐵礦石、赤鐵礦—磁鐵礦石和少量赤鐵礦石組成，圍巖蝕變以綠泥石化和碳酸鹽化為主，矽卡巖化不強(qiáng)。

（2）吳莊鐵礦嚴(yán)格受巖體和圍巖接觸帶控制，成礦方式包括交代和充填方式，礦床成因類型屬接觸交代—高、中溫?zé)嵋撼涮钚偷V床。其成礦母巖主要為利國雜巖體的第一期石英（正長）閃長（玢）巖～閃長玢巖，圍巖主要為奧陶系灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r。

（3）吳莊鐵礦受構(gòu)造控制明顯，主礦體主要賦存于接觸帶及其附近，以及巖體上隆部位，小礦體主要賦存于接觸帶附近的層間裂隙中，近東西向斷層的發(fā)育進(jìn)一步擴(kuò)大了容礦空間。

（4）吳莊鐵礦今后找礦方向應(yīng)以尋找?guī)r體與奧陶系接觸帶為目標(biāo)，在其東南部的深部接觸帶是今后找礦的重點(diǎn)部位，礦區(qū)西部也是有利的找礦部位。