山东省昌邑市南任铁矿地质特征及成因初探

万中杰

(山东省第四地质矿产勘查院，山东 潍坊 261021)



山东省昌邑市南任铁矿地质特征及成因初探

万中杰

(山东省第四地质矿产勘查院，山东 潍坊 261021)

南任铁矿床位于莱州-安丘铁成矿带西北部，对其矿床成因认识存在较多争议。矿区内地层广布，构造、岩浆岩不发育。铁矿体呈透镜状产于滹沱纪粉子山群小宋组的底部层位，无穿插或交代围岩现象；围岩蚀变以蛇纹石化、绿泥石化为主，愈近矿体矿化蚀变愈强。矿石矿物以磁铁矿为主，少量黄铁矿、黄铜矿；脉石矿物主要为蛇纹石、绿泥石。矿石的结构构造主要为浸染状构造,半自形—他形粒状结构。岩矿石稀土元素含量表明磁铁矿主要为火山深成岩浆结晶分异形成，部分与火山沉积作用有关；磁铁矿化学成分特征也反映了这一点，综合认为其成因可能属海相火山岩型之火山岩浆-热液和火山沉积复合类型。在此基础上，总结了莱州-安丘铁成矿带上不同成因铁矿床的分布规律，为今后该地区铁矿勘查指明了方向。

南任铁矿床；地质特征；莱州-安丘铁成矿带；山东昌邑

0 引言

莱州-安丘铁成矿带位于山东半岛中北部，北东起于莱州市西部西铁埠，南西至安丘市东部石堆，长约100km。20世纪60—70年代，先后发现了大浞河、郑家沟、东辛庄-莲花山、高戈庄等矿床10余处；2000—2005年，又先后发现和评价了南任、毛家寨、郑家坡、常家屯等一批铁矿床，使该地区成为山东省重要的铁矿集中产地(图1)。由于对各类铁矿床的成因研究不够，产出规律不清楚，片面地依靠物探资料，造成勘查的盲目性和资金的浪费。区内铁矿的成因类型以往主要划分为沉积变质型、岩浆熔离型和岩浆期后热液型3种。其中沉积变质型和岩浆熔离型认识比较一致，分别产于滹沱纪粉子山群和荆山群中，如东辛庄-莲花山、高戈庄等铁矿；岩浆期后热液型主要认为与燕山期侵入岩活动有关，经岩浆热液萃取围岩中铁质，在合适的构造部位富集成矿[1]，如南任、毛家寨[2]、大浞河[1]等铁矿，但该类型铁矿成因尚存在争议。

该文在对南任铁矿的地质背景、产出特征、矿石质量、地球化学等方面阐述的基础上，认为矿床成因应为海相火山岩型铁矿，总结了各类型铁矿的分布规律，为今后勘查部署提供借鉴。

1 区域地质背景

莱州-安丘铁成矿带位于沂沭断裂带东侧,大地构造位置属于华北板块之胶辽隆起区(Ⅱ级)胶北隆起(Ⅲ级)西南部之明村-担山凸起上[3]。区内几乎全部为第四系覆盖，下伏地层主要为滹沱纪荆山群和粉子山群,其中粉子山群主要包括小宋组、祝家夼组、张格庄组等地层，分布在莱州市西部及平度市、昌邑市的北部；其中小宋组中部含铁岩系段是沉积变质型铁矿重要的赋存层位，而南任—大浞河—西铁埠一线隐伏地层应属小宋组的近底部层位；荆山群分布在平度西部的明村—张舍、昌邑东部的日戈庄及安丘北部地区[4]。构造以断裂为主,其次为规模不等的褶皱构造。断裂构造包括早期近EW向及晚期NE向、近SN向断裂,且多为隐伏断裂,将区内切割成规模不等的断块。岩浆岩主要发育晚侏罗世含磁铁二长花岗岩，分布在成矿带西部和北部；在荆山群地层分布区常发育古元古代莱州序列变辉长岩等超基性—基性侵入岩，是岩浆熔离型铁矿的成矿母岩[5]。

1—第四系；2—新近系；3—白垩系；4—荆山群；5—粉子山群；6—早白垩世雨山系列；7—早白垩世崂山序列；8—晚侏罗世玲珑序列；9—古元古代莱州序列；10—新太古代栖霞序列；11—地质界线；12—角度不整合地质界线；13—实测/推测断裂；14—地层产状；15—片麻理产状；16—海相火山岩型铁矿；17—沉积变质型铁矿；18—岩浆熔离型铁矿；19—不同成因类型铁矿分界线 图1 山东省莱州-安丘铁成矿带地质矿产略图

2 矿床地质特征

南任铁矿位于莱州-安丘铁成矿带的西北部，南邻毛家寨铁矿，南东距郑家坡沉积变质型铁矿5.5km。

2.1 地层

区内第四系覆盖严重，前人依据岩性，认为下伏地层属于荆山群野头组[5]，但区域地层展布和对比并不支持这一点，如岩性组合与荆山群野头组黑云斜长片麻岩、斜长透辉岩、长石石英岩和黑云变粒岩的组合特点不一致，认为应属粉子山群小宋组的底部层位。岩性为黑云变粒岩、透辉变粒岩夹透辉透闪岩、大理岩、浅粒岩和磁铁蛇纹岩(角闪岩)等岩石组合，以灰绿色透辉变粒岩为特征。原岩为海相火山岩-火山碎屑岩-碳酸盐岩建造组合。铁矿体即赋存其中，与围岩整合产出，岩石中蚀变强烈，有不同程度的蛇纹石化、绿泥石化、碳酸盐化等，愈近矿体蚀变愈强。

2.2 构造和岩浆岩

区内构造不发育，主要以节理、裂隙为主，常表现为岩心不完整、易碎，对矿体的破坏不大。在矿区北部，经物探解译，推断有一近EW向的断裂，造成两盘地层及矿体产状发生变化，属后期破坏性断裂。

岩浆岩不发育，主要发育在矿区的东侧和北部，有晚侏罗世中粗粒二长花岗岩，有少量脉岩穿插，对矿体影响较小。

2.3 矿体及矿石特征

2.3.1 矿体特征

矿体呈透镜状产于粉子山群小宋组中，产状与地层基本一致，共圈定了2个矿体(图2)，两者近平行排列。其中Ⅰ号矿体为主矿体，沿走向延伸1300m，总体走向20°，受近EW向断裂影响,可划分为南北2个部分。

1—第四系；2—滹沱纪粉子山群小宋组；3—矿体编号；4—铁矿体 图2 南任铁矿第7勘探线剖面图

南部矿体沿走向延伸1100m,斜深230m。倾向SE，倾角31°～67°。单样TFe品位最高59.16%，最低7.51%，平均41.80%，品位变化系数30.40%；厚度最大37.48m，最小1.61m，平均11.29m,厚度变化系数89.80%。北部矿体长200m，斜深180m。倾向NW，倾角10°～21°。单样TFe品位最高45.54%，最低17.66%，平均32.62%，品位变化系数14.08%；厚度最大20.73m，最小16.03m，平均17.22m，厚度变化系数71.74%。

2.3.2 矿石特征

(1)物质组成

矿石中矿石矿物以磁铁矿为主，少量黄铁矿、黄铜矿、褐铁矿、磁黄铁矿、赤铁矿等；脉石矿物主要为蛇纹石，其次为绿泥石、磷灰石、方解石、金云母、绢云母等(图3)。

(a)—围岩中碳酸盐化(Cal)和绿泥石化(Chl)蚀变；(b)—浸染状、弱条带状分布的磁铁矿及晚期发育的碳酸盐脉；(c)—磁铁矿(Mt)呈半自形—他形粒状结构；(d)—黄铁矿(Py)充 填于磁铁矿(Mt)裂隙中 图3 南任铁矿岩、矿石镜下特征

磁铁矿：灰色带棕色，呈半自形—他形粒状(图3c)，包括2个世代，一世代粒度一般0.1～0.3mm，是磁铁矿的主体；二世代粒度一般0.001～0.02mm，大者可达0.1mm。多经受了后期的动力变质作用，在矿石中构成拉长的扁豆状集合体或单体定向排列，裂隙发育，沿裂隙充填有黄铁矿等矿物(图3d)。

蛇纹石：无色，叶片状，包括2个世代，一世代纤长0.01～0.03mm，大者可达0.05mm，集合体多呈不规则状，与绿泥石紧密伴生；二世代纤长0.1～0.2mm，大者可达0.3mm，集合体呈脉状分布，穿插一世代蛇纹石集合体。

(2)结构构造

矿石构造多为浸染状，少数为块状及条带状(图3b)，总体韵律性特征不明显。矿石结构中金属矿物多为半自形—他形粒状结构，非金属矿物多为鳞片变晶结构。

3 矿床地球化学特征

3.1 矿石化学成分

南任铁矿石的化学成分主要有Fe，SiO2，CaO，MgO，MnO，V2O5及Ag，Zn，Pb，Co，Ni等微量元素。其中铁矿石中主元素TFe最高59.16%,平均38.67%，TFe主要集中分布在30%～50%，较一般沉积变质型铁矿石品位高。铁矿石本身为低硫、低磷矿石,其他有益、有害组分含量均较低。

铁矿石及围岩(蛇纹岩)稀土分析结果见表1，稀土配分图上表现为曲线右倾(图4)，轻稀土部分斜率大，重稀土接近水平，具有较好的一致性，可能反映为铁矿体和围岩有相同或相近的来源。均具明显负Eu异常，变化值在0.28～0.39，均值为0.34，表明与成矿有关的火山深成岩浆结晶分异较好，且是在比较还原的条件下形成[6]。Sm/Nd变化范围在0.13～0.18，均值为0.15，小于0.3，说明成矿物质经过一定的沉积作用，并非完全来源于地幔[7]。铁矿石的Y/Ho比值大于25，且配分曲线具有Lu异常，说明有热液流体的活动[8]。

图4 南任铁矿岩矿石稀土配分曲线

3.2 磁铁矿化学成分特征

对一世代磁铁矿单矿物进行化学分析,得到磁铁矿的主量元素特征(表2),磁铁矿主要成分中FeO变化范围为92.88%～94.86%，平均值为93.96%,并含有Ti，Mn，Al，Mg，Cr，Mg等多种微量元素,其中Ti，Mg，Mn含量较高。在磁铁矿单矿物TiO2-Al2O3-(MgO+MnO)成因分类图解中(图5)[9]，Al2O3含量均较低，TiO2含量变化范围相对较大，MgO+MnO相对富集，主要落在火山岩型和沉积变质型区域。

表1 南任铁矿岩矿石稀土元素含量表(ug/g)及有关参数

表2 南任铁矿床中磁铁矿化学成分

Ⅰ—副矿物型；Ⅱ—岩浆型；Ⅲ—火山岩型；Ⅳ—接触交代型； Ⅴ—矽卡岩型；Ⅵ—沉积变质型 图5 磁铁矿单矿物TiO2-Al2O3-(MgO+MnO) 成因分类图解

4 矿床成因探讨

通过与其他成因的铁矿床的对比,初步认为属海相火山岩型,与新疆蒙库铁矿、云南大红山铁矿成因特点相近。

4.1 成矿地质背景

区域铁矿主要与粉子山群和荆山群关系密切，从地层展布特征看，两者均呈NE向延伸，空间上相邻；除小宋组外，粉子山群和荆山群的各组段有较好的对应性，但在岩性组合、构造形态、变质作用及含矿性等方面又表现出较大差异，属同时异相的产物[10]。即古元古代早期包括莱州-安丘铁成矿带在内的区域属活动大陆边缘弧靠大洋一侧[11]，由于发生洋壳对陆壳的高角度俯冲，从而引发与铁矿成矿有关的火山活动和火山深成岩浆活动[12]，最早的活动区域应靠近南任—大浞河—西铁埠一带。

4.2 矿体特征

矿区内断裂构造不发育，靠近晚期花岗岩体热液蚀变现象微弱，区内也无超基性—基性岩体分布，因此不具备岩浆期后热液或岩浆熔离型矿床的形成条件。矿体呈较规则的透镜状产于变质地层中，两者协调一致，无穿插或交代围岩现象，反映出不同于上述类型矿床的特点。而与典型的沉积变质型矿床对比，矿区矿体沉积韵律特征不明显，在岩性、围岩蚀变方面差异也较大。

4.3 矿化特征

铁矿体及边部常具蛇纹石化、碳酸盐化、滑石化等蚀变现象，愈近矿体矿化蚀变愈强；矿石中的磁铁矿主要呈浸染状分布，显示海绵陨铁结构等岩浆型矿床的特点。

根据南任铁矿的成矿环境、矿体特征、矿化特征及地球化学特征，认为该矿床成因可能属张作衡等所划分的海相火山岩型之火山岩浆-热液和火山沉积复合类型[13]，铁质的来源一是由火山喷发作用沉积形成的火山碎屑岩中所含有的铁；二是由火山深成岩浆分离结晶形成富含铁质的流体，在适当的物理化学条件下，发生沉淀的铁，铁矿石为后者叠加于前者之上形成。而小宋组中部的铁矿则是由富含铁质的胶体沉积而成[14]，与南任铁矿的成矿机制和成矿特点迥异[15-18]。

5 结论

由于各类型铁矿均形成于一定的构造环境中，因此表现出沿一定方向、一定规模展布的规律性。综合分析莱州-安丘铁成矿带各成因类型铁矿的产出特点，显示出明显的区带特征。围子镇—新河镇—灰埠镇一线以北发育粉子山群小宋组底部层位，属海相火山岩型铁矿分布区；围子镇—新河镇—灰埠镇一线以南，日戈庄—李家埠—明村一线以北区域发育粉子山群小宋组中部层位，属沉积变质型铁矿分布区；日戈庄—李家埠—明村一线以南发育荆山群地层，属岩浆熔离型铁矿分布区。

[1] 曾广湘，吕昶，徐金芳.山东铁矿地质[M].济南：山东科学技术出版社，1998.

[2] 徐洪岩，董银峰，徐伟祥，等.山东省莱州-安丘铁成矿带特征及找矿方向[J].山东国土资源，2011，27(3)：12-16.

[3] 张增奇，张成基，王世进，等.山东省地层侵入岩构造单元划分对比意见[J].山东国土资源，2014，30(3)：1-23.

[4] 宋明春，王沛成，梁邦起，等.山东省区域地质[M].济南：山东省地图出版社，2003.

[5] 董银峰，徐金欣，赵金，等.山东省莱州安丘铁成矿带成矿规律探析[J].山东国土资源，2015，31(5)：7-12.

[6] 江林波，李珍，江林林，等.秦皇岛北吴庄磁铁矿的特征及地质意义[J].东华理工大学学报：自然科学版，2013，36(s1)：110-113.

[7] 陈德潜，陈刚.实用稀土元素地球化学[M].北京：冶金工业出版社，1990：1-268.

[8] Douvlle E,Bienvenu P，Charlou J L，et al.Yttrium and rare earth elements in fluids varioua deep-sea hydrothermal systems[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta，1999，63(5)：627-643.

[9] 林师整.磁铁矿矿物化学，成因及演化的探讨[J].矿物学报，1982,4(2)：115-124.

[10] 王沛成.论胶北地区荆山群与粉子山群之关系[J].地质通报,1995，(1):15-20.

[11] 单厚香，翟明国.胶北新太古代—古元古代副片麻岩的成因:来自全岩地球化学及锆石U-Pb和Hf同位素研究的证据[J].吉林大学学报(地球科学版),2015，(s1):1502-1503.

[12] 张招崇，柴凤梅，谢秋红.热幔-冷壳背景下的高角度俯冲：海相火山岩型铁矿的形成[J].中国地质,2016，43(2):367-379.

[13] 张作衡，洪为，蒋宗胜，等.新疆西天山晚古生代铁矿床的地质特征、矿化类型及形成环境[J].矿床地质,2012,31(5):941-964.

[14] 刘玉强，李洪喜，黄太岭，等.山东省金、铁、煤矿床成矿系列及成矿预测[M].北京：地质出版社，2004:99-118.

[15] 曾祥贵，杨帮银，曾杰，等. 会理绿湾低品位磁铁矿床地质特征及开发利用[J].四川地质学报，2015,35(2)：209-211.

[16] 田明阳，陈玉菡，张相峰，等.济宁市汶上泰山岩群张楼铁矿床特征及成因探讨[J].山东国土资源，2015，31(1)：8-11.

[17] 赵焕强,党晨,刘能,等.甘肃金川地区变质型磁铁矿特征研究[J].甘肃地质，2016,25(1):39-44.

[18] 周贤金,施建斌,钱 静,等. 江苏徐州利国地区铁矿床综合信息找矿模型与成矿预测[J]. 地质学刊,2014,38(1):60-65.

Analysis on Geological Characteristics and the Origin ofNanren Iron Deposit in Changyi City of Shandong Province

WAN Zhongjie

(No.4 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Weifang 261021, China)

Nanren iron deposit locates in northwest of Laizhou-Anqiu iron belt. There are many controversies in understanding its origin. Strata developed well in this area, while geological structures and magmatic rocks are not developed. Iron ore bodies occurred in the lower part of Xiaosong formation of Fenzishan group in Hutuo system with the enticular type. It has no penetrations or adjacent rock metasomatism. Alteration types of country rocks are mainly serpentinization and chloritization. The rate of mineralization and alteration will be more intense when approaching to the ore body. Ore minerals are magnetite and tiny amounts of pyrite and chalcopyrite. Gangue minerals are serpentine and chlorite basically. Ores are disseminated and hypautomorphic -xenomorphic granular structures. The content of rare earth indicates that magnetite mainly came from magmatic crystallization and differentiation and partly related to volcano sedimentary. Chemical composition of magnetite have also identify the conclusion. It is regarded that the origin of Nanren iron deposit probably is marine volcanic complex deposit including magma-hydrothermal deposit and volcano sedimentary deposit. The distribution rules of iron deposits in iron metallogenic belt have been summarized. It will provide some references for surveying iron deposit in the belt in the future.

Geological characteristics; origin; Nanren iron deposit; Laizhou-Anqiu Iron metallogenic belt; Changyi in Shandong province

2017-02-09；

2017-03-06；编辑：曹丽丽

万中杰(1966—)，男，山东莱阳人，高级工程师，主要从事从事区域地质调查、矿产勘查工作；E-mail：wanzhongjie@sddksy.com

P618.13

A

万中杰.山东省昌邑市南任铁矿地质特征及成因初探[J].山东国土资源，2017,33(8)：27-32. WAN Zhongjie. Analysis on Geological Characteristics and the Origin of Nanren Iron Deposit in Changyi City of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2017,33(8)：27-32.