山东省苍峄铁矿带后期改造与找矿方向分析

2019-08-23安茂国

山东国土资源 2019年9期

安茂国

(山东省鲁南地质工程勘察院，山东兖州 272100)

0 引言

苍峄铁矿带位于枣庄市市中区和临沂市兰陵县交界部位，为一套沉积变质型条带状硅铁质建造，是山东省典型的“鞍山式”铁矿成矿带[1-2]。铁矿赋存于新太古代泰山岩群变质基底中，强烈的变质变形作用和多期次的构造运动，致使基底原始成矿建造遭受不同程度地变形破坏，后期改造作用剧烈且复杂[3-5]。以往勘查工作侧重于各区段浅部矿体特征和规模的控制评价，对矿带赋存规律和找矿方向的研究存在不足，现区内露头及浅部矿体已基本查明，其深部及外围隐伏资源潜力巨大[6-9]。因此，认真分析和总结区内控矿构造特征和规律，并开展找矿方向研究，已成为区内开展隐伏矿勘查工作需要解决的主要地质问题①山东省鲁南地质工程勘察院，山东省苍峄铁矿带矿田构造及找矿方向研究报告，2017年。。该文拟从基底构造对矿带的后期改造入手，对该区铁矿的找矿方向开展分析探讨。

1—新太古界；2—青白口系；3—南华系；4—寒武系；5—奥陶系；6—石炭系；7—整合地质界线；8—平行不整合；9—角度不整合；10—断层及产状；11—向斜轴部；12—背斜轴部；13—铁矿体图1 苍峄铁矿带区域地质简图

1 区域地质概况

该区大地构造位置地处华北板块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅱ)鲁中隆起(Ⅲ)尼山-平邑断隆(Ⅳ)之尼山凸起(Ⅴ)南缘，尼山凸起与枣庄断隆(Ⅳ)峄城凸起(Ⅴ)交会部位，枣庄断裂的北侧[10]。区内地层由老至新发育有新太古代泰山岩群山草峪组，新元古代青白口系、南华系，古生代寒武系、奥陶系、石炭系及新生代第四系等[11](图1)。其中泰山岩群山草峪组为区内古老结晶基底，岩层广泛发育，厚度巨大，为一套以黑云变粒岩为主，夹多层云母片岩、磁铁石英岩和浅粒岩的沉积变质建造，“鞍山式”铁矿带即赋存于该变质岩系中，含矿岩石为磁铁石英岩[12]。区内经历了漫长的地质历史，多期次的构造运动留下了丰富的构造形迹。沉积盖层多呈单斜产出，其分布明显受断层构造的控制，基底岩系发育褶皱构造，在岩层中表现为紧闭褶皱正、倒韵律层的重复出现[13]。由基底含矿岩系组成的复式褶皱控制了苍峄铁矿主要含矿带的展布，并受后期断层构造破坏，致使矿体扭曲、错断现象较为普遍。

2 基底构造特征

区内基底构造可分为褶皱构造和断层构造两类：褶皱构造为成矿后的赋矿构造，断层构造为成矿后的破坏构造，破坏了赋矿构造及矿体的连续性，间接控制了铁矿体的赋存和分布。

2.1 褶皱构造

区内基底发育一系列轴向近EW的复式褶皱(图2)，为区域尼山-白彦背斜南翼的二级褶皱。向斜和背斜相间连续展布，近平行产出，自北向南依次发育太白向斜、石闫背斜、辛庄向斜和后大窑背斜，造成铁矿含矿带的重复出现[14]。其内局部发育次级小褶皱，控制了支脉矿体的展布。区内褶皱均表现为向西倾伏的特征，背斜枢纽总体具西倾现象，另自西向东向斜两翼矿带间距变窄，背斜两翼矿带间距加大亦佐证了褶皱带的西倾。根据查明矿床特征对赋矿褶皱认识如下：

太白向斜：为一不对称紧密褶皱，展布于太平村—白水牛石一带，在东石门断层以西出露北翼，向东被沉积盖层覆盖，轴向长度大于20km。褶皱走向275°～285°，与岩层片理一致。轴面倾向N，倾角80°，两翼倾角北陡南缓，北翼倾角65°～88°，南翼倾角33°～80°。向斜枢纽自东向西平缓倾伏，倾伏角约3°～6°。向斜北翼赋存第1含矿带，南翼赋存第2含矿带，其核部由黑云变粒岩组成[15]。两翼矿带中浅部具相向闭合趋势，下部近于平行直立，尚未发现向斜转折端。近轴部发育次级褶皱。

石闫背斜：位于太白向斜之南，为一大致对称的宽缓褶皱。于东石门附近出露地表，向东受正断层阶梯抬升，核部受剥蚀仅发育两翼，并多被盖层覆盖。向西隐伏于基底之下，背斜形态保存完整，经小闫庄、上桃园，并可能继续向西延伸，长度达12km以上。褶皱走向275°～290°，两翼大致对称，倾角33°～52°。背斜枢纽向西平缓倾伏，倾伏角约3°～4°。背斜北翼赋存第2含矿带，南翼赋存第3含矿带，在东石门断层以西两翼矿带连续产出。背斜之上局部发育次级小褶皱。

辛庄向斜：位于石闫背斜东南部，为一不对称紧密褶皱。展布于小新庄—土山一带，白水牛石断层两侧，长度大于5.0km。褶皱走向近EW，轴面倾向S，倾角约75°，两翼倾角北缓南陡，北翼倾角45°～70°，南翼倾角较陡，总体表现为断层以西呈北倾，断层以东直立或倒转南倾，倾角72°～90°。向斜北翼赋存第3含矿带，南翼赋存第4含矿带。向斜枢纽向西明显倾伏，其转折端在东端抬起剥蚀，致使第3、第4含矿带向东呈尖灭闭合特征。

后大窑背斜：位于辛庄向斜南部，为一不对称紧密褶皱，展布于白水牛石断层两侧，长度大于5.0km。断层以西隐伏于基底之下，形态保存完整，断层以东核部剥蚀仅余两翼。褶皱走向近EW，轴面倾向S，倾角约80°，两翼倾角北陡南缓，北翼上部N倾，下部倒转S倾，倾角75°～90°，南翼倾角46°～60°。背斜北翼赋存第4含矿带，南翼赋存第5含矿带，在白水牛石断层以西背斜枢纽向西倾伏，转折端处矿带具减薄折断特征。

1—太古代基底；2—断层及产状；3—向斜轴部；4—背斜轴部；5—铁矿体图2 苍峄铁矿带基底构造与矿体分布图

2.2 断层构造

区内断层构造较为发育，均受枣庄断裂及梅花山断裂(北部区外)两大区域断裂控制，发育次级分支构造。断层性质以正断层为主，按其走向可分为NNE、NE、NEE、NWW、NW向5组[16]，倾向以NW、W、SW向为主，倾角多在60°～80°左右。次级断层中规模较大的自东向西有东石门断层和白水牛石断层，为横切矿体的主要断层，对控矿褶皱具明显错断破坏作用，其走向属NNE向、倾向W，倾角60°以上，断层性质皆为东盘上升，西盘下降的正断层，自东向西呈阶梯下落，次级断层两侧发育与其平行或斜交的再次级断层，走向以NE向为主，组成以主断层为主的几个断层群。主要断层特征简述如下(表1)：

表1 区域断层构造特征

枣庄断裂：为区域性主干断裂，由矿区南部通过，东西横贯全区。断层走向NWW，倾向S，倾角60°～70°，为高角度正断层[17]，延伸长度约77km。区内多为第四系残坡积覆盖，断续出露，局部见有构造角砾岩带，据工程揭露，角砾岩带宽度一般为15～50m，局部可达500m，角砾成分以断层两盘岩石为主，主要有角砾状石英砂岩、黑云变粒岩、页岩等。断层北盘抬升南盘下降，南盘为寒武纪、奥陶纪地层，北盘主要为新太古代泰山岩群及少量元古代土门群地层，垂直断距达600～1000m。苍峄铁矿带均分布于枣庄断裂之北。

东石门断层：南起枣庄断裂，北至老书房并延出区外，断层走向南段为25°，北段总体为0°，长度大于6.0km，具波状弯曲。倾向NW或W，倾角62°～71°，为西盘下降东盘上升的正断层，使西盘寒武系、震旦系与东盘泰山岩群接触。断层破碎带一般宽2～4m，最宽达14m，其内断层泥和角砾岩发育，角砾成分主要为黑云变粒岩、磁铁石英岩、页岩、灰岩等，次棱角状，少数呈压扁透镜状。西盘断面附近地层牵引现象明显，地层走向与断层走向一致，倾角在30°以上。该断层垂直断距约158m，切割了太白向斜、石闫背斜及其控制的铁矿带，对铁矿体破坏较大，致使断层西盘矿带埋深增大，东盘抬升，向斜两翼矿带间距变窄，背斜核部剥蚀两翼矿带断开。

白水牛石断层：位于东石门断层东部，走向近SN，南起枣庄断裂，向北延出区外，区域长度达17.5km。南部为第四系覆盖，北部断续出露，呈舒缓波状延伸。断层倾向W，倾角60°～70°，为右行张扭性高角度正断层，使西盘寒武系与东盘泰山岩群接触。断层破碎带宽15～40m，构造角砾岩、碎裂岩、断层泥等发育，角砾成分主要为灰岩、石英砂岩、黑云变粒岩，角砾多呈次棱角状，一般砾径1～5cm，泥质、硅镁质胶结良好。断层切穿了含矿褶皱及铁矿带，水平断距约180～260m，垂直断距250m左右，对矿带具明显破坏作用。

3 矿带特征

苍峄铁矿带西起枣庄卓山，东至苍山向城，全长约31 km[18]，矿体呈层状、似层状赋存于泰山岩群山草峪组中，产状与围岩片理一致，其展布形态受基底褶皱构造控制。带内自20世纪50年代以来陆续开展了不同程度的勘查工作，先后发现和评价了多个大、中型铁矿床，探求铁矿石资源量逾9亿t，现尚未完全控制该矿带的延长和延深规模。

该文依据褶皱构造对主矿带产出形态的控制，将苍峄铁矿划分为5个主含矿带，各含矿带近于平行，走向275°～290°，自北而南编号为第1～5含矿带(图2，表2)，其中第1含矿带为主要含矿带，其赋存矿层厚度较大且延伸稳定，其他矿带稍差。主控矿褶皱之上的支脉矿体多受次级小褶皱控制，呈透镜状、似层状的单斜形态产出，规模较小且产出不稳定，其深部及外围资源前景有限，该次不再对其控矿因素开展分析，故未参与矿带划分。

因控矿褶皱受后期断层分割错断，致使各矿带自西向东呈阶梯状抬升剥蚀，矿带展布形态不同。故以主断层为界，将各含矿带自西向东分为3个区段(图3)：①东石门断层以西区段(a区段)；②东石门断层—白水牛石断层区段(b区段)；③白水牛石断层以东区段(c区段)。

3.1 第1含矿带

为该区主要含矿带，赋存于太白向斜北翼，长约31km，横贯全区。矿带呈陡倾斜层状产出，倾向S，倾角一般为67°～89°，局部近直立。沿倾向控制延深多为300～500m，局部达800m。该含矿带自下而上包含3个矿层，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ矿层，其中第Ⅱ、Ⅲ矿层厚度较大，且延伸稳定，第Ⅰ矿层局部发育，分布不稳定，含矿带内矿层总厚度多在12.33～26.00m之间。该矿带东段较厚，向西延伸渐薄，其内Ⅱ、Ⅲ矿层自东向西亦具渐薄特征。

第1含矿带发育3个区段：a区段发育Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ含矿层，矿层长21km，控制延深小于500m，控制标高多在-400m以浅[19]。该区段多为露头矿体，矿层厚度自东向西渐薄；b区段发育Ⅱ、Ⅲ两个含矿层，含矿层长2.8km，其西部出露地表，东部隐伏产出，矿层厚度较稳定；c区段发育Ⅱ、Ⅲ含矿层，含矿层长大于6.5km，多隐伏于盖层之下，自西向东埋深增大，厚度具减薄特征，该区段东部矿层控制标高已达到-1474 m[20]，为苍峄矿带最大控制深度。

3.2 第2含矿带

赋存于太白向斜南翼即石闫背斜北翼，分布于第1含矿带以南200～550m，控制长度约12km。与第1含矿带相向而倾，矿带倾角向东变陡，间距自西向东逐渐变窄。含矿带中矿层一般为2层，各区段控制延深规模与第1含矿带相当。发育3个区段：a区段主要控制有小闫庄铁矿北翼，为隐伏矿床，发育核部，矿带倾角自上而下由缓变陡，厚度稳定，在20m左右，含矿层向西仍有稳定延伸，长度大于2.7km；b区段含矿层长2.8km，其核部被剥蚀，出露翼部矿体，倾角一般为45°～68°，厚度变化较大，具膨胀夹缩特征；c区段倾角在60°～89°之间，含矿层产出特征及控制程度与第1含矿带相当。

3.3 第3含矿带

赋存于石闫背斜南翼即辛庄向斜N翼，位于第2含矿带之南，一般含2个矿层。也可分为3个区段：a区段为小闫庄铁矿南翼，与第2含矿带在核部相连，与北翼对称产出；b区段倾向S，倾角45°～58°，产出稳定；c区段含矿层长2.0 km，西部控制标高已达到-1400m，向东渐薄尖灭，向深部有厚度减薄、品位贫化的趋势。

表2 苍峄铁矿带主要矿床赋存特征

*指赋存于2个相邻含矿带、呈背斜状态连续产出的矿床。

3.4 第4含矿带

赋存于后大窑背斜北翼，以白水牛石断层为界，发育b、c两个区段：b区段为土山铁矿北矿带，N倾，倾角60°～85°，向西控制长度仅0.5km；c区段由西至东趋于直立并倒转南倾，走向趋于NE向，与第3含矿带聚拢尖灭，长约2.4km。

3.5 第5含矿带

赋存于后大窑背斜南翼，亦发育b、c两个区段：b区段为土山铁矿南矿带，S倾，倾角66°～86°，控制长度0.8km，厚度变化大，南侧发育多个支脉矿体；c区段含矿层长约4.5km，S倾，倾角45°～63°，沿走向延伸稳定，其东端尚未完全控制，推测与枣庄断裂交会尖灭。

4 后期改造恢复

如各区段矿带横切剖面图所示(图3)，受东石门断层、白水牛石断层的后期改造破坏(图2)，原始控矿褶皱被切割错断，自东向西呈阶梯式断落，其东盘抬升剥蚀严重。另因控矿褶皱向西倾伏，褶皱自西向东剥蚀程度进一步加大，而自东向西控矿褶皱形态趋于完整。结合各区段矿带赋存特征，对区内控矿褶皱在断层构造破坏前的原始形态进行恢复重建(图4)。

图3 苍峄铁矿各区段矿带横切剖面示意图

1—各区段矿带剥蚀面；2—已发现矿体；3—预测深部矿体；4—断裂构造位置图4 苍峄铁矿基底褶皱构造恢复重建图

经褶皱构造恢复，可见区内太白向斜、石闫背斜、辛庄向斜和后大窑背斜为连续产出的复式褶皱，验证了该文对区内褶皱构造特征的认识。因褶皱构造向西倾伏，致使辛庄向斜向东剥蚀缺失，石闫背斜和后大窑背斜向西隐伏深潜，并有继续向西延伸的可能。

5 找矿方向分析

通过研究区内断层构造对控矿褶皱构造及含矿带的改造破坏，并对原始控矿褶皱构造进行了恢复重建，从而对区内泰山岩群基底构造的轮廓有了浅显的认识。据此，根据控矿褶皱的展布形态，对研究区今后铁矿找矿方向进行粗略分析：

5.1 太白向斜赋矿远景区

太白向斜内赋存的第1，2含矿带为该区主要含矿带。经东段沟西矿区钻探验证，太白向斜矿带沿倾向已控制到-1474m标高[20]，控制斜深达800m，矿体厚度、品位产出稳定，其深部尚未封闭。而带内西部矿区控制标高多在-400m以浅，控制斜深多在500m之内，故太白向斜深部仍存在巨大的找矿空间，为区内重点找矿方向之一。另物探、钻探资料表明，向斜含矿带沿走向向东仍有延伸，应继续追索查明远景。