摘要：魯中地區(qū)礦山巖體是富鐵礦成礦的重要地質(zhì)體，一直是勘查和研究的熱點(diǎn)區(qū)域，但其北部傾伏端的重磁異常特征則研究相對滯后。本次工作首次利用1∶1萬航空磁測數(shù)據(jù)，結(jié)合重力數(shù)據(jù)，對魯中地區(qū)礦山巖體北部傾伏區(qū)域開展了系統(tǒng)的重磁異常聯(lián)合解譯，更新完善了地質(zhì)地球物理有利找礦標(biāo)志。結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識，提出了張家洼Ⅲ礦床西翼深部、東翼深部、礦山弧形背斜北部傾伏端兩翼3處有利找礦方向。綜合分析認(rèn)為，區(qū)內(nèi)已有主要礦體在深部未封閉，推測覆蓋區(qū)仍存在未發(fā)現(xiàn)的盲礦體，低緩磁異常的外凸分支異常區(qū)、張家洼鐵礦深部、冶莊地區(qū)北部等區(qū)仍具有較大的找礦潛力，為研究區(qū)深部找礦工作提供了有利指示。

關(guān)鍵詞：重磁異常；找礦方向；礦山巖體；魯中地區(qū)

中圖分類號：P631.2""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""" doi：10.12128/j.issn.16726979.2024.03.011

引文格式：趙曉博，張保濤，胡創(chuàng)業(yè)，等.魯中地區(qū)礦山巖體北部傾伏端重磁異常特征及其找礦方向［J］.山東國土資源，2024，40（3）：8593. ZHAO Xiaobo， ZHANG Baotao， HU Chuangye， et al. Characteristics of Gravity and Magnetic Anomalies in the Northern Dipping End of Mining Rock Masses in the Central Shandong Province and Prospecting Direction［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（3）：8593.

0 引言

鐵礦是重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，我國鐵礦的顯著特點(diǎn)是大而富的鐵礦少，魯中萊蕪地區(qū)是我國最重要的矽卡巖型富鐵礦成礦區(qū)之一，累積資源儲量約6.2億t［13］。隨著地質(zhì)勘查工作的逐步深入，深部找礦已經(jīng)是當(dāng)前及今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)的礦產(chǎn)勘查工作的重點(diǎn)，物探找礦的重要性就逐漸凸顯出來［45］。

礦山巖體是該地區(qū)主要的成礦巖體，本次在礦山巖體北部開展了1∶1萬航空高精度磁測結(jié)合礦產(chǎn)勘查成果，圈定了礦致磁異常5處，并對其進(jìn)行了異常解譯，圈定了找礦有力地段，對鐵礦勘查工作提供了找礦方向。

1 地質(zhì)背景

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）新甫山萊蕪斷?。á簦┨┤R凹陷（Ⅴ）東北部［1］。

區(qū)內(nèi)大部為第四系覆蓋，根據(jù)鉆孔資料，區(qū)內(nèi)地層主要有奧陶紀(jì)馬家溝群、石炭紀(jì)月門溝群本溪組、石炭紀(jì)月門溝群太原組、石炭二疊紀(jì)月門溝群山西組、二疊紀(jì)石盒子群、古近紀(jì)官莊群常路組和第四系。主要為馬家溝群北庵莊段、五陽山段和八陡段［67］。

普查區(qū)內(nèi)構(gòu)造較發(fā)育，斷裂主要有冶莊山頭斷裂、F1—F3斷層、王家樓斷裂、泰安孝義斷裂等。褶皺構(gòu)造為礦山弧形背斜，該背斜的中北部分布在研究區(qū)內(nèi)，背斜兩翼不對稱，東翼略陡，西翼較緩，是區(qū)內(nèi)的主要控礦構(gòu)造，鐵礦主要分布于該背斜的兩翼及兩端［6］。兩翼由古生代地層組成，核部為閃長巖體［6］，背斜軸向北段為NNW，中部轉(zhuǎn)為NE。以張家洼礦床為例，在礦區(qū)內(nèi)東翼為Ⅰ礦床，西翼為Ⅱ礦床，北部傾沒端為Ⅲ礦床（圖1）。

區(qū)內(nèi)巖漿巖為燕山期沂南序列東明生單元中細(xì)粒輝石閃長巖（礦山巖體）的北延部分，礦山巖體是該地區(qū)的主要成礦巖體。主要巖性為輝石閃長巖、正長閃長巖、似斑狀閃長巖等。該侵入體巖性為中偏基性閃長巖，蝕變分帶現(xiàn)象明顯。侵入巖體與奧陶紀(jì)等碳酸鹽地層平行接觸，深部較陡、淺部較緩，呈傾斜狀切割巖體［710］。

2 重磁異常特征

2.1 重力異常特征

據(jù)以往資料統(tǒng)計(jì)，奧陶紀(jì)馬家溝群北庵莊組、五陽山組和八陡組的巖石密度平均值為2.72×103kg/m3；中生代燕山期閃長巖的密度平均值2.78×103kg/m3，鐵礦石的密度約4.03×103 kg/m3。重力異常（Δg）變化特征表現(xiàn)為東南方向重力相對較高、北西方向重力相對較低，反映了區(qū)域上燕山期侵入巖的分布及盆地內(nèi)沉積地層由南東而北西由薄逐漸變厚的現(xiàn)象。梯度帶受礦山巖體邊緣的控制，Δg一般為（50～35）×105m/s2。重力高異常一般表現(xiàn)為（50～59）×105m/s2，形態(tài)呈透鏡狀，展布于張家洼一帶，反映了燕山期礦山巖體出露與走向及傾伏狀態(tài)；重力低異常一般表現(xiàn)為（35～34）×105m/s2，形態(tài)呈條帶狀，巖體西側(cè)一帶，反映了盆地沉積中心的特點(diǎn)［7］。礦山巖體北部重力等值線向NW向彎曲，反映了該地段為泰萊盆地西邊緣轉(zhuǎn)折部位（圖2）。

礦山巖體北部位于布格重力等值線高值區(qū)，在張家洼礦床處具有梯級帶的波動，在港里礦床北部明顯呈NW向同向彎曲，反映了礦山巖體在該處向NW方向扭曲，該地段重力等值線同向彎曲梯度變化較緩，反應(yīng)了礦山巖體沿港里-冶莊-口鎮(zhèn)方向侵入，且?guī)r體頂面較為平緩［7］。

2.2 磁異常特征

在20世紀(jì)50—70年代，航磁在鐵礦普查中取得了很好的效果。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，約有80%的隱伏鐵礦床是地質(zhì)研究結(jié)合航磁方法發(fā)現(xiàn)的［812］。本次在礦山巖體北部開展了1∶1萬航空高精度磁測。

2.2.1 巖（礦）石物性特征

巖（礦）石磁性參數(shù)（表1）特征上看，閃長巖體及矽卡巖型鐵礦體與古生代沉積圍巖之間存在著明顯的磁性差異［7］。巖（礦）石磁性可分為無磁性、中高磁性、強(qiáng)磁性三類：沉積地層均表現(xiàn)為無（微）磁性特征，引起的磁異?？珊雎圆挥?jì)；中生代閃長巖體表現(xiàn)為中高磁性特征，明顯高于沉積圍巖；矽卡巖型鐵礦體表現(xiàn)為強(qiáng)磁性特征，為全區(qū)最高［7］。因此，區(qū)內(nèi)的磁異常低值區(qū)對應(yīng)了地層分布范圍，磁異常高值區(qū)主要為閃長巖體的反映，矽卡巖型鐵礦埋深大、厚度薄，磁場特征表現(xiàn)為閃長巖體磁異常之內(nèi)的局部疊加異常［12］。

2.2.2 平面總體異常特征

從航磁ΔT陰影圖上來看，四個異常均為正磁場背景上的疊加升高異常，形態(tài)規(guī)則，組合呈“人”字型。其中魯C202061異常呈橢圓形，走向NW，長約1km，寬約0.6km，在航磁ΔT剖面平面圖上5條測線反映，異常形態(tài)規(guī)則曲線光滑，異常最大值172nT；魯C202062異常呈橢圓形，走向NNW，長約1.0km，寬約0.7km，在航磁ΔT剖面平面圖上10條測線反映，異常曲線光滑，異常最大值273nT；魯C202063異常呈橢圓形，走向NW，長約1.1km，寬約0.5km，在航磁ΔT剖面平面圖上15條測線反映，異常曲線北側(cè)光滑，南側(cè)呈不規(guī)則鋸齒狀；魯C202064異常呈條帶狀，走向NE，長約1.9km，寬約0.7km。在航磁ΔT剖面平面圖上15條測線反映。化極后異常中心均有不同程度的向北偏移，異常更加凸出，尤以魯C202062異常突出最為明顯。進(jìn)行剩余異常的提取后，異常形態(tài)更加清晰（圖3）。魯C202062、魯C202063、魯C202064三個異常分別對應(yīng)張家洼鐵礦的3個礦床，根據(jù)前人資料張家洼鐵礦礦體賦存于礦山弧形背斜北部的傾沒端，處于弧形背斜兩翼轉(zhuǎn)折、狹縮收斂部位。其中張家洼Ⅰ礦床的賦礦圍巖為馬家溝群閣莊段泥質(zhì)白云質(zhì)石灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖；張家洼Ⅱ礦床和張家洼Ⅲ礦床的賦礦圍巖為馬家溝群八陡段灰色、青灰色中厚層石灰?guī)r、含白云質(zhì)灰?guī)r；個別礦體賦存于月門溝群本溪組、太原組鐵鋁頁巖、砂巖等碎屑巖中［9］。馬家溝群八陡段灰?guī)r因鈣質(zhì)含量高、滲漏率高、化學(xué)性質(zhì)活潑，既是構(gòu)造薄弱帶，具有可溶性和可塑性特點(diǎn)，故易于交代成礦［1317］。

對航磁進(jìn)行切值剖面處理與地質(zhì)剖面圖對比，可以看出此處鐵礦體引起的磁異常幅值約在300～400nT（圖4）。本區(qū)受燕山期強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動，中基性巖漿侵入礦山弧形背斜核部，在演化過程中分離出含礦溶液和馬家溝群石灰?guī)r接觸帶附近形成了矽卡巖型鐵礦，礦石具有較強(qiáng)的磁性反應(yīng)，在磁異常明顯且地質(zhì)條件優(yōu)越地帶為矽卡巖型鐵礦找礦有利部位，對該異常做進(jìn)一步研究，探討深部及北側(cè)是否還有未發(fā)現(xiàn)的鐵礦體。

3 重磁異常的成礦顯示剖析

3.1 磁異常對找礦方向的指示

根據(jù)1∶10000高精度航磁成果，結(jié)合礦產(chǎn)勘查成果，圈定了礦致磁異常5處，分別為張家洼磁異常、小官莊磁異常、港里磁異常、垂陽磁異常、冶莊磁異常。

3.1.1 魯C202064異常

位于張家洼Ⅰ礦床，根據(jù)基巖地質(zhì)圖推斷，處于巖體與馬家溝群灰?guī)r接觸帶，具有有利的成礦地質(zhì)條件。

從航磁異常等值線平面圖上來看（圖5），該異常為較平靜的正磁場，磁場形態(tài)規(guī)則，幅值較高，磁異常整體呈橢圓形，異常走向近NW向。以350nT等值線圈定，長約1500m，寬約1000m，異常極大值為650nT，極小值為250nT。異常北西部位其梯度變化較陡為0.83nT/m，南東部位梯度變化較緩為0.40nT/m，區(qū)內(nèi)正磁場主要為燕山期雜巖體引起，條帶狀磁異常主要是由巖體巖性不同而導(dǎo)致礦物成分含量有差異引起或磁性較高的磁鐵礦引起的，航磁圈定的隱伏巖體以及所反映的出露巖體的延伸形態(tài)可作為區(qū)內(nèi)隱伏鐵礦找礦工作的重要參考，往往在巖體的邊部和灰?guī)r的接觸帶附近易于成礦。同時伴隨著較高的磁異常顯示礦體較大。該異常為Ⅰ礦床礦體引起磁異常。

磁異常位于已知礦體，礦體NE向尚未封閉，具有較大的找礦潛力。

3.1.2 魯C202063異常

位于張家洼Ⅱ礦床，為已知礦體引起磁異常，根據(jù)基巖地質(zhì)圖推斷，處于巖體與馬家溝群灰?guī)r接觸帶，具有有利的成礦地質(zhì)條件。

該異常為較平靜的正磁場，磁場形態(tài)規(guī)則且幅值較高，磁異常等值線圖呈條帶狀，異常走向近NE向。以300nT等值線圈定，異常長2300m，寬1200m，異常極大值為600nT，極小值為150nT。異常沿長軸方向其梯度變化較陡，兩側(cè)部位梯度變化較緩，為礦山弧形背斜伴隨雜巖體上侵形引起，同時形成了一個封閉的容礦空間，易于礦液集中交代，形成規(guī)模較大的礦體。在背斜的兩翼，特別是在背斜的轉(zhuǎn)折端或傾伏端處，由于兩翼擠壓作用，礦液向傾伏端流動［11］，易形成規(guī)模大、品位高的礦床。為Ⅱ礦床礦體引起磁異常。

磁異常位于已知礦體，礦體向西（深部）尚未封閉，具有較大的找礦潛力。

3.1.3 魯C202062異常

位于張家洼Ⅲ礦床，北西部位于港里村，根據(jù)基巖地質(zhì)圖推斷，位于礦山巖體的傾伏端，處于巖體與馬家溝群灰?guī)r接觸帶，具有有利的成礦地質(zhì)條件。

航磁異常整體呈橢圓形，異常走向近NNE向，為較平靜的正磁場。長約1300m，寬約700m。異常極大值為600nT［7］。局部磁場形態(tài)均不規(guī)則，發(fā)育有局部的次級高磁異常，部分局部異常區(qū)域可能為埋深較淺的鐵礦體引起［1819］。北西部港里村具有弧形磁異常凸起。

北東部礦體未閉合，北西部弧形磁異常凸起推斷為礦致異常，具有較大的找礦潛力。

3.1.4 魯C202061異常

M1航磁局部異常位于港里村以北，垂陽村西南。根據(jù)基巖地質(zhì)圖推斷，地層為太原組，巖體為礦山巖體的北延部分，具有有利的成礦地質(zhì)條件。

磁異常整體呈不規(guī)則橢圓形，磁異常整體走向呈NW向，長軸約2100m，短軸約1300m，面積約1.96km2。本區(qū)航磁ΔT化極等值線平面圖顯示（圖5），冶莊磁異常西北部高值異常區(qū)為人文干擾引起，東南部為正磁場背景中的局部升高異常，異常中心最大值為235nT，向北側(cè)凸起的磁異常等值線對應(yīng)地表位置則無明顯人文干擾，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)地踏勘和磁測實(shí)驗(yàn)，改外凸區(qū)磁場比較穩(wěn)定，推斷由埋深較大的磁性體引起的異常。

該處異常處于巖體與馬家溝群灰?guī)r接觸帶，在東南部的低緩磁異常的外凸分支異常區(qū)進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證，在孔深537.7～552.2m揭露了厚度14.5m的磁鐵礦礦體，TFe品位在50%以上，證實(shí)為礦致異常。該處異常向北及東西兩側(cè)均有較大延伸，具有較好找礦潛力。

3.2 重磁聯(lián)合反演的成礦顯示

在已發(fā)現(xiàn)的鐵礦床處總體表現(xiàn)為“重磁同高”特征，即鐵礦體發(fā)育處具有磁異常較高及梯度較陡、磁化極異常高、重力異常梯度陡和剩余重力異常高的特征［10］。

圖6為張家洼Ⅲ礦床20勘查線地質(zhì)—地球物理綜合剖面，圖中可見沂南序列東明生單元中細(xì)粒輝石閃長巖和馬家溝群灰?guī)r的接觸帶構(gòu)造是鐵礦的成礦構(gòu)造，尤其當(dāng)接觸帶構(gòu)造由緩變陡時利于形成厚大的礦體。ΔT曲線呈寬“八”字形，磁異常整體表現(xiàn)為寬緩的高磁異常特征［7］。ΔT化極后曲線的幅值明顯升高，整體形態(tài)未發(fā)生變化，但向NE向偏移，ΔT和ΔT化極曲線均表現(xiàn)為剖面中部磁異常隆起，結(jié)合20勘查線地質(zhì)剖面圖推斷，主要是具有較高磁性的底部巖體和磁鐵礦體的強(qiáng)磁異常相互疊加的結(jié)果；剖面曲線兩側(cè)變化梯度較小，反映了磁性礦體的傾角較緩［7］，剖面南西側(cè)的磁異常梯度明顯小于剖面北東側(cè)的磁異常梯度，根據(jù)已有鉆孔揭露，剖面南西側(cè)礦體的厚度和規(guī)模要優(yōu)于北東側(cè)，這是因?yàn)槠拭婺衔鱾?cè)巖體局部上升隆起，產(chǎn)狀變化較大呈現(xiàn)階梯狀，形成了一個封閉的容礦空間，易于礦液集中交代，形成規(guī)模較大的礦體［10］。剖面的布格重力異常和剩余布格重力異常曲線形態(tài)與磁測曲線形態(tài)相似，表現(xiàn)為中部有寬緩的異常隆起，與磁鐵礦體厚大的部位相對應(yīng)，反映了鐵礦體重磁同源的特征［4］。根據(jù)大比例尺重磁剖面推斷的巖礦體的延伸形態(tài)為區(qū)內(nèi)隱伏鐵礦找礦工作起到了重要的指示作用。

4 找礦方向

（1）局部磁異常。

通過本次工作確定了冶莊低緩磁異常的外凸分支異常區(qū)為礦致異常，且該處異常向北及東西兩側(cè)均有延伸。在后續(xù)勘查工作中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注低緩磁異常的局部變化區(qū)，尤其是外凸分支異常區(qū)。

（2）張家洼礦床深部和邊部。

礦體向礦山巖體東西兩翼延伸具有較好的成礦巖體和灰?guī)r接觸帶地質(zhì)條件，現(xiàn)有的勘查工程未對礦體進(jìn)行圈閉（圖6）。通過近幾年在張家洼礦床外圍找礦工作，新增鐵資源儲量達(dá)1.3億t，取得了較大的找礦進(jìn)展，在今后的富鐵礦勘查方面，該地區(qū)仍是重點(diǎn)的找礦區(qū)域。根據(jù)港里異常特征，在Ⅲ礦床東西兩側(cè)均存在低緩異常，具有較好的成礦顯示，認(rèn)為張家洼Ⅲ礦床西翼深部、東翼深部是有利的找礦方向。

（3）冶莊地區(qū)北部。

根據(jù)重力異常特征顯示，礦山巖體沿港里—冶莊—口鎮(zhèn)方向侵入，接觸帶構(gòu)造延伸至該地區(qū)，具有較好的成礦地質(zhì)條件，認(rèn)為礦山巖體傾伏端是有利找礦方向。

5 結(jié)論

（1）結(jié)合基礎(chǔ)地質(zhì)資料、重力特征、磁異常特征、礦床分布特征對礦山巖體北部進(jìn)行了較為深入的研究。礦山巖體北部為泰萊盆地西邊緣轉(zhuǎn)折部位，礦山巖體自張家洼一帶沿港里—冶莊—口鎮(zhèn)方向侵入，上覆地層為馬家溝群灰?guī)r，具有有利的成礦地質(zhì)條件。

（2）圈定了礦致磁異常5處，并對各磁異常進(jìn)行了推斷解釋，為下一步圈定找礦靶區(qū)提供了有利數(shù)據(jù)支撐。

（3）通過對已知礦床重磁聯(lián)合反演剖析，認(rèn)為布格重力異常和剩余布格重力異常曲線形態(tài)與磁測曲線形態(tài)表現(xiàn)為中部有寬緩的異常隆起，存在厚大的磁鐵礦體，反映了鐵礦體重磁同源的特征；重磁異常剖面曲線兩側(cè)梯度變化，可反映磁性礦體的傾角和厚度。因此，大比例尺重磁剖面推斷的巖礦體的延伸形態(tài)可作為區(qū)內(nèi)隱伏鐵礦有利找礦標(biāo)志。

（4）根據(jù)重、磁、電異常特征，結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識，提出了張家洼Ⅲ礦床西翼深部、東翼深部、礦山弧形背斜北部傾伏端兩翼等3處有利找礦方向。

（5）通過本次工作認(rèn)為，區(qū)內(nèi)已有主要礦體在深部未封閉，推測覆蓋區(qū)仍存在未發(fā)現(xiàn)的盲礦體，區(qū)內(nèi)低緩磁異常的外凸分支異常區(qū)、張家洼鐵礦深部、冶莊地區(qū)北部等區(qū)具有較大的找礦潛力，為研究區(qū)深部找礦工作提供了有利指示。

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Characteristics of Gravity and Magnetic Anomalies in the Northern Dipping End of Mining Rock Masses in the Central Shandong Province and Prospecting Direction

ZHAO Xiaobo，ZHANG Baotao，HU Chuangye，HU Zhaoguo，WANG Xiaoyu，HU Jiabin，YANG Chao，GE Ruichen， SUN Feng

（Shandong Zhengyuan Geological Exploration Institute， Shandong Ji'nan 250013，China）

Abstract：The mine rock mass in central Shandong province is an important geological body for iron ore mineralization， and has always been a hot area for exploration and research. However， the study of gravity and magnetic anomaly characteristics of the northern plunging end is relatively lagging behind. In this work， airborne magnetic survey data with the scale of 1∶10000 has been used， is the first time. Combining with gravity data， systematic joint interpretation of gravity and magnetic anomalies in the northern inclined area of mine rock mass in Luzhong area has been carried out， and geological and geophysical favorable prospecting indicators have been updated and improved. Combining with geological understanding， three favorable prospecting directions have been proposedin the deep part of west wing， deep part of east wing and two wings of north plunging end of the mine arc anticline of Zhangjiawa Ⅲ deposit. Through comprehensive analysis， it is showed that main ore bodies in the area are not closed in the deep part. It is speculated that there are still undiscovered blind ore bodies in the coverage area. The outer convex branch anomaly area with low magnetic anomaly， the deep part of Zhangjiawa iron mine and the northern part of Yezhuang area still have great prospecting potential. It will provide a favorable indication for deep prospecting work in the study area.

Key words：Gravity and magnetic anomalies;prospecting direction;mine rock mass;Luzhong area