山东省东平-汶上铁矿带西侧低缓磁异常区铁矿初步验证及意义<br/>——以李官屯隐伏低缓磁异常铁矿为例

山东省东平-汶上铁矿带西侧低缓磁异常区铁矿初步验证及意义
——以李官屯隐伏低缓磁异常铁矿为例

2019-04-08迟乃杰刘传娥熊玉新单伟程伟舒磊孙雨沁

山东国土资源 2019年4期

迟乃杰，刘传娥，熊玉新，单伟，程伟，舒磊，孙雨沁

(1.山东省地质科学研究院，国土资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室，山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东济南 250013；2.山东科技大学地球科学与工程学院，山东青岛 266590；3.山东省地矿工程勘察院，山东济南 250014)

在华北克拉通内多地发育有BIF(Banded iron formation，条带状含铁建造)型铁矿，该类型铁矿是世界铁矿石的主要来源之一[1-3]。随着勘查技术的持续进步和找矿理论的逐步深入，隐伏矿预测逐渐成为矿产资源勘查开发的必然趋势，低缓磁异常的研究与铁矿找矿逐渐受到大家的重视[4]。东平-汶上铁矿带西侧的铁矿勘查工作较少，该文通过收集以往区域地质、矿产、物化探等资料，分析地球物理特征、BIF型铁矿成矿地质条件及规律[5-12]，对梁山地区条带状分布的低缓磁异常区进行分析研究，对该区李官屯附近隐伏低缓磁异常进行钻探验证，取得重大进展。通过研究和地质工作，部分低缓磁异常是由埋藏深度大的铁矿体所引起，加强其研究工作对开展铁矿找矿具有重要的意义[13]。

1 区域地质概况

区内发育的地层主要为新生代第四纪地层及新太古代泰山岩群山草峪组，与铁矿成矿关系密切的为新太古代泰山岩群，构成了该区的结晶基地(图1)，其岩性主要为黑云变粒岩，局部夹磁铁石英岩、磁铁角闪石英岩。

1—新太古代泰山岩群山草峪组；2—新太古代泰山岩群雁翎关组；3—寒武纪馒头组；4—寒武纪张夏组；5—寒武纪崮山组；6—奥陶纪三山子组；7—白垩纪常路组；8—古近纪大汶口组；9—新太古代峄山序列大众桥单元；10—研究区位置图1 区域基岩地质图

区内存在一系列断裂构造，主要走向为NE或NW向，使磁异常轴发生错动或拐弯等现象。基底构造遭受较强烈的区域变质作用，片理、片麻理十分发育。盖层构造简单，以单斜为主。岩浆岩主要有花岗闪长岩、正长花岗岩、闪长玢岩等，呈脉状穿插于泰山岩群中[14]。

研究区区域重力场上处在由重力高向重力低转换的过渡梯级带上，呈明显线性梯级带异常。并且梯级带规模较大，以NW走向为主，反映区域构造方向也以NW向为主。整体处于重力高背景值区域，主要反映了隆起的太古代变质岩基底的分布区。研究区南部的布格重力低异常，则为汶上-宁阳凹陷(潜)，与地质特征相吻合。

区内航磁异常为高背景区域，总体反映比较平稳，异常形态以宽缓、开阔为主，与东平凸起特征相对应。区内有局部磁异常显示，预示该区局部有隐伏磁性体存在(图2)。

2 低缓磁异常特征及解释

目前低缓磁异常的研究工作得到了越来越多的重视，大部分的观点认为低缓磁异常一般为几十至几百纳特并具有较规则形态的磁异常。通过研究和地质工作，部分低缓磁异常是由埋藏深度大的铁矿体所引起，加强其研究工作对开展铁矿找矿具有重要的意义。

2.1 1∶1万高磁异常特征

1∶1万磁测成果可以看出，研究区磁场总体表现为平稳背景场上的磁力高特征，中部地区鹅鸭厂—李官屯—王仲口异常带突出明显，长约10km，宽约4km，走向NW 310°～320°，ΔT异常幅值在50nT，局部达到150～260nT；异常北侧伴生低负异常，且梯度变化较陡；ΔT化极上延500m后，异常形态凸显为NW向、带状大异常，异常中心位于李官屯。区内局部异常不连续，局部达到150～260nT，峰值最高为东北角蒋口异常，达到350nT(图3)。其异常分布区域及形态与本区早期1∶5万航磁工作圈定的异常带相吻合。

图3 研究区低缓磁异常区

研究区东邻东平—汶上铁矿带，区内异常形态与其相关联性较强，区内异常大致反映了泰山岩群地层的分布特征，而在异常中心形成的较强局部异常，且异常等值线有同向扭曲，同形错动或拐弯现象，推断基底中应有褶皱构造和断裂构造存在。

2.2 重点异常特征与解释

为了进一步分析及研究研究区异常特征，对1∶1万工作、1∶2000工作的ΔT等值线平面图进行了化极及上延处理。根据磁场强弱及ΔT等值线圈定了8处局部异常，对异常带突出明显的M2，M4，M6进行了钻探验证，发现铁矿体一处。

M1异常：该异常位于测区的南部西柳树村东南300m处，以ΔT值140nT圈定，等值线往东未封闭。异常呈椭圆状，长约1400m，宽约500m，走向NW，ΔT峰值为195nT。反演计算推断出1个强磁性地质体，倾向SW。基岩埋深100m左右，磁性体埋深150～300m左右，地表投影宽度在100m左右，磁性体形态呈脉状或薄板状。

M2异常：该异常位于测区西部，百忍庄和鹅鸭厂之间，主体走向NNW，以ΔT值160nT圈定，等值线呈不规则椭圆形，异常长约1000m，宽约600m，ΔT峰值为230nT。反演计算推断出1个强磁性地质体存在，反演磁性体埋深在150～300m左右，经钻探验证,下伏基岩为泰山岩群山草峪组地层，未发现强磁性地质体，仅在孔深420～505m之间，发现多层弱磁性黑云变粒岩，层厚一般2～5m，mFe含量低于5%；井中三分量磁测成果显示在461～463m井段，ΔZ与△H⊥(△H∥)曲线检测到一段小规模磁异常，ΔZ与△H⊥(△H∥)曲线呈单点高值异常，但厚度较小，推断此异常由弱磁性黑云变粒岩引起。

李官屯(M3～M7)异常：1∶2000磁测结果和数据处理推断随上延高度的增加，形态基本连成一体，化极上延500m显示异常中心位于李官屯，由此可知，导致M3～M7各局部异常的地质体在深部实为一整体，且磁性地质体埋藏较深(250～400m)。通过ΔT化极上延500m，1000m可以看出，李官屯异常中心向西略移，因此推断磁性体倾向W。在ΔT化极上延100m垂向二阶导数等值线平面图上，有明显的NW向磁异常带范围显示，反映了下伏强磁性地质体的存在。下伏基岩为泰山岩群山草峪组地层，北侧邻F2推断断裂，受构造控制明显。

针对M4异常施工钻孔验证，在孔深411～505m之间，发现厚度大于100m的弱磁性含石榴子石黑云变粒岩，含磁铁岩体TFe含量一般10%，mFe含量一般3%。针对M6异常施工钻孔验证，在孔深177～190m，366.5～405.3m发现弱磁性黑云变粒岩加黑云片岩，TFe含量一般10%，mFe含量一般3%；在孔深556.6～561.65m发现磁铁石英岩矿体，TFe平均含量22.68%，mFe平均含量18.85%。M6钻孔井中三分量磁测ΔZ与△H⊥(△H∥)曲线，在555.29～563.00m井段检测到明显成矿磁异常(图4)，经验证为铁矿层，其余井段无明显异常。

M8异常：异常位于八里湾东南1000m，以140nT等值线圈定。细长条状，走向NW，长度2km，宽400m，ΔT峰值为240nT。对异常区进行化极处理，显示异常区和李官屯主异常连接，推断磁性地质体埋藏较深，与李官屯深部磁性体关联。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

研究区铁矿为隐伏矿床，赋存于泰山岩群山草峪组变质地层中，矿层产状与上、下盘地层产状基本一致，上覆盖层为第四纪地层。矿层顶底板围岩为含磁铁角闪片岩、角闪石英岩或黑云变粒岩。该铁矿为层状矿体，呈NW—SE向展布，总体走向315°±，倾向SW，倾角53°。

矿层赋存于-410m～-575m标高以下，矿层顶部埋深445m，单工程见矿，推测矿体走向长800m，矿体最大斜深400m，矿层真厚度3.11m，mFe品位18.85%，TFe品位22.68%。

3.2 矿石质量

矿石的矿物成分较为简单，主要为磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿；脉石矿物主要为石英、角闪石、黑云母、磷灰石等；主要结构为柱粒状变晶结构、柱状变晶结构，局部见交代结构。矿石构造主要为条纹条带状构造和定向构造。

主要矿物磁铁矿呈钢灰色，他形粒状，浸染状分布，有的分布于角闪石和石英颗粒之间呈条纹状集合体定向分布，粒径一般为0.05～0.5mm，含量一般为15%～20%。

矿石中的主要有益元素为铁(Fe)，其他稀有分散元素含量较低，含极微量的金、钛、铬、钒、镍、钴、镓等。矿石TFe品位20.25%～24.31%，最高24.31%，平均22.68% ；mFe品位16.04%～20.54%，最高20.54%，平均值18.85%。mFe/TFe=83.11%<85%，为弱磁性铁矿石。

根据化学全分析及光谱定量分析、基本分析和组合分析资料，矿石主要化学组分为SiO2，Fe2O3，FeO，Al2O3，CaO，MgO等，其次为K2O，Na2O，P，Ti。主要有益元素为Fe，不含其他有益伴生元素，有害元素S，P含量较低。在微量元素中，Mn，Ti，P等3个元素含量较高，其次为Ba，Sr等。

3.3 矿床成因

铁矿体呈层状赋存于泰山岩群山草峪组中，新太古代鲁西地区沉积了巨厚的砂质、泥砂质、钙泥质及基性火山岩建造，地壳深部和上地幔的热液在上侵过程中携带了大量的硅质及铁质成分喷出，随着这些物质经海水搬运沉积及分异沉淀作用，使铁质得到了初步沉淀富集。经中温中压环境下的区域变质作用，原岩物质发生了重结晶作用，铁质进一步富集，形成了磁铁矿、角闪石、石英、黑云母等矿物，形成了以磁铁矿、角闪石、石英等矿物成分组成的沉积变质型铁矿。

图4 ZK1501柱状图及井中三分量磁测

4 找矿前景分析

沉积变质型铁矿在鲁西南地区分布广泛，根据成矿时代、赋矿层位、含铁建造及岩石组合的情况，该区铁矿是典型的条带建造(BIF)铁矿，铁矿床具有分布范围广，呈层状、条带状，含矿岩层相对稳定等特点。

梁山地区磁性基底为新太古代泰山岩群山草峪组(黑云变粒岩夹斜长角闪岩，中部为磁铁石英岩、角闪变粒岩)，从区域航磁资料和区内高精度磁测结果，梁山地区位于正磁背景中，背景场300nT，呈NW向椭圆状磁场，异常为NW向条带状磁异常，由平行排列的近5条磁异常组，该区与汶上-东平铁矿区的磁异常特征及变质岩地层分布情况类似，推断为东平式铁矿分布区，为今后条带建造(BIF)铁矿重要的找矿区域，但梁山地区的此类异常找矿难度大、风险较大，并非一钻就能见到矿体，可能在矿体边部，也可能尚未达到矿体层位，勘查过程中需根据岩性、岩相变化，结合物探成果综合分析，及时改进工作思路，调整工作布署，才能取得更好的找矿效果。