东平-汶上铁成矿带西侧低缓磁异常区找矿前景分析

2020-09-15程龙杨勇

山东国土资源 2020年9期

程龙，杨勇

(1.山东省物化探勘查院，山东济南 250013；2.山东省地质博物馆，山东济南 250014)

0 引言

东平-汶上铁成矿带是鲁西地区重要的铁矿成矿带，区内已发现多处大、中型铁矿床[1]，但其外围低缓磁异常区研究程度较低。随着勘查技术的不断发展和找矿理论的不断完善，低缓磁异常中的铁矿找矿逐渐受到大家的重视[2]。近年来，山东省物化探勘查院对成矿带西侧梁山县东丁庄一带低缓磁异常区展开了铁矿找矿工作，对区内3处峰值小于400nT的低缓磁异常进行钻探验证，其中2处揭露到磁铁矿体，取得找矿突破(1)山东省物化探勘查院，山东省梁山县东丁庄地区铁矿普查(续作)报告，2016年。。

1 区域地质概况

研究区位于华北板块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅱ)鲁中隆起(Ⅲ)东平-肥城断隆(Ⅳ)东平凸起(Ⅴ)的西南部边缘[3-6]。区内发育地层主要为新生代第四系、古近系及新太古代泰山岩群山草峪组。其中山草峪组是区域主要赋矿层位，主要岩性为黑云变粒岩、条带状角闪石英岩，夹条带状磁铁角闪石英岩等[7-9]，在区域上条带状磁铁角闪石英岩富集成矿，形成沉积变质型铁矿床(图1)。

1—古近系；2—泰山岩群山草峪组；3—断裂；4—铁矿体；5—研究区范围图1 东丁庄地区区域基岩地质图

区内第四系覆盖较厚，断裂构造均为物探推断。按走向可分为NW向及近EW向2组，其中以汶泗断裂、代庙断裂和嘉祥断裂等规模较大。

区内岩浆岩不发育，仅在钻孔中见到伟晶岩、辉绿玢岩及二长斑岩等岩脉侵入于基底地层中。

2 区域地球物理特征

2.1 区域重力场特征

由区域布格重力异常平面图可以看出(图2)，区域重力场由南向北逐渐升高，在梁山县城南—韩岗—沙河站镇—汶上县城北一线有明显的重力梯级带，该梯级带是汶泗断裂构造的反映。汶泗断裂以北重力值高，布格重力异常强度在(0～14)×10-5m/s2之间，为泰山岩群变质基底隆升的反映。东北部的彭集和东平城东有局部重力高，以布格重力异常强度12×10-5m/s2圈定的异常呈椭圆状，走向NW，对应于航磁异常高，是铁矿富集体的反映。

1—正重力异常等值线及标注；2—零重力异常等值线及标注；3—负重力异常等值线及标注；4—研究区范围图2 区域布格重力异常等值线平面图

汶泗断裂以南重力值低，布格重力异常强度在(0～-24)×10-5m/s2之间，以-18×10-5m/s2圈定的异常在开河村处断开，呈2个椭圆状的低负异常，分别是拳铺凹陷和汶上凹陷的反映，对应于航磁异常的平稳场，是古近系的反映，其上部为第四系所覆盖。研究区位于由南向北逐渐升高的重力梯级带上。

2.2 区域磁场特征

根据区域航空磁测资料显示，南起汶上县城北，沿NW向经彭集、水河后转向北延伸至东阿镇以北，有一长达50余千米的强磁异常带，即东平-汶上磁异常带。磁场普遍为数百纳特的平稳磁场，在此背景上，呈现出以NW向为主的强度大、梯度陡的狭长异常带，其走向与区域地层走向基本一致。前人已在该异常带发现多处磁铁矿床，研究区位于该异常带的西南侧。

研究区处于航磁高背景值区，与泰山岩群分布区相对应，磁场普遍为50～100nT的平稳磁场，在此基础上，局部有高值磁异常显示，其变化梯度相对较陡，异常值可高达500nT以上，反应了隐伏磁性体的存在(图3)。

1—正ΔT等值线；2—零ΔT等值线；3—负ΔT等值线；4—研究区范围图3 区域航磁异常ΔT等值线平面图

3 低缓磁异常特征及验证解释

在有利的地球物理和地质条件下，进行高精度磁法测量是寻找深部隐伏磁铁矿床的有效方法[10-14]。为进一步了解区内磁异常特征，对区内进行了高精度磁法面积性测量工作，比例尺为1∶1万，测网网度为100m(线距)×20m(点距)，测量总精度2.55nT，完成测量面积约57km2。

3.1 低缓磁异常特征

由研究区大比例尺磁测成果可以看出，磁场体特征表现为较平缓的低值磁场区，形态呈正负异常交替的带状。磁场背景值在0～100nT左右，由南部向北部逐步抬升。根据异常关联性，全区共圈定3个磁异常，为M1,M2,M3(图4)。

1—正ΔT等值线及标注；2—零ΔT等值线及标注；3—负ΔT等值线及标注；4—磁异常位置及编号图4 研究区ΔT等值线平面图

M1磁异常位于测区北部，以180nT等值线圈定的磁异常平面形态呈宽缓不规则条带状展布，走向NW，长约2.8km，宽约1.3km，磁异常峰值最高为400nT，磁场梯度变化南翼稍缓，北翼稍陡，NW走向的带状分布特征明显。

M2磁异常位于测区中部，平面形态规则，以160nT等值线圈定的磁异常形态呈椭圆形展布，走向近NW，长约1.2km，最宽处约700m，磁异常峰值380nT。化极处理后，异常主体向北发生偏移约100m。ΔT化极上延100m，300m后，异常中心幅值降低，异常范围逐渐缩小，但仍有较好的异常显示。

M3磁异常位于测区西南部，平面形态呈带状展布，走向NW，长约4.2km，平均宽度约400m。磁异常具有多个峰值，在长轴方向上呈串珠状分布，峰值最高为320nT，异常北侧伴生明显负异常。

3.2 磁异常解释及验证

为了进一步研究磁异常特征，进行了1∶2000高精度剖面测量工作，并进行了反演计算。

M1异常剖面ΔT曲形态两翼较缓，磁场值呈现出缓升缓降，峰值为401nT，模拟磁性体地表投影宽度在270m左右，呈厚板状，走向NW，倾向SW，倾角约50°，埋深在150～620m间。经钻探验证，未见磁铁矿体，但揭露到闪长岩脉，厚度达192.9m，且具弱磁性，铁平均品位TFe 6.51%,mFe 1.33%。因此认为异常是由弱磁性闪长岩引起。

M2异常剖面ΔT曲线两翼均较陡，左翼稍缓于右翼，40～70点间出现明显的峰值异常区，极值为402nT。依据模型反演计算，其下方有强磁性地质分布，倾向SW，对应位置在45～65点附近，地表投影宽度在200m左右，呈似层状或脉状，倾向SW，倾角约65°，埋深150～450m。经钻探验证，证实异常由隐伏磁铁矿体引起，矿体倾角67°，埋深为129～539m，与反演结果基本吻合(图5)。

1—第四系；2—泰山岩群山草峪组；3—推断铁矿体；4—不整合接触面；5—钻孔位置及编号图5 M2异常磁测剖面反演模型图

M3异常剖面ΔT曲线左翼缓，右翼陡，80～130点间有明显的峰值异常区，极值293nT，异常右翼伴生极值为-60nT的负异常，异常峰值较低，但形态规则，从正到负过渡平缓、自然，具备致矿异常的特征。经反演计算，推断磁性体地表投影宽度在300m左右，呈似层状或脉状产出，倾向SW，倾角约55°，埋深在150～490m。经钻探验证，证实异常由隐伏磁铁矿体引起，矿体倾向SW，倾角约58°，埋深144～415m，与反演结果基本吻合。

4 矿体地质特征

4.1 矿体特征

区内共圈定9个隐伏矿体，编号为Ⅰ～Ⅸ。其中Ⅰ～Ⅳ号矿体位于M3异常(图6)，总体走向320°，倾向SW，倾角约58°；Ⅴ～Ⅸ号矿体位于M2异常(图7)，总体走向330°，倾向SW，倾角约67°。矿体均赋存于新太古代泰山岩群山草峪组中，盖层为第四系，厚度112.0～213.0m。矿体呈似层状产出，各矿体之间大致平行展布，矿体产状与围岩基本一致，矿区共求得铁矿石资源总量(333)372.8万t，矿床平均品位TFe 30.27%，mFe 25.15%。各矿体地质特征见表1。

表1 东丁庄铁矿床矿体特征

1—第四系；2—泰山岩群山草峪组；3—铁矿体位置及编号；4—角度不整合界线及第四系厚度；5—钻孔位置及编号；6—矿体产状标注图6 东丁庄铁矿第24勘查线剖面图

1—第四系；2—泰山岩群山草峪组；3—铁矿体位置及编号；4—角度不整合界线及第四系厚度；5—钻孔位置及编号；6—矿体产状标注图7 东丁庄铁矿第12勘查线剖面图

4.2 矿石特征

矿石矿物以磁铁矿为主，含少量黄铁矿。脉石矿物主要有石英、碳酸盐化角闪石、黑云母、绿泥石等，副矿物为磷灰石等。

主要有用组分为Fe，赋存状态主要以mFe为主，其次为OFe，CFe，SiFe，SFe等。其他Ag，Cu，Pb，Zn，Cr，Co，Ni，V，Ti，Mn，Sn，Mo等元素含量低(表2)。有害组分S，P平均含量较低(表3)。

矿石结构呈半自形—他形粒状变晶结构，受一定外力作用，定向排列较明显。矿石构造主要为条纹—条带状构造。

表2 矿石伴生元素含量统计

表3 矿石有益有害组分含量统计

5 矿床成因及找矿前景分析

矿床成因与区域已知铁矿床成因一致，是与太古代火山活动及区域变质作用有关的沉积变质型铁矿床[15-18]。

研究区位于东平-汶上成矿带西侧，二者有着相似的地层条件(隐伏变质基底为泰山岩群山草峪组)[19-21]。其对应重力场特征一般表现为高重力值，为泰山岩群变质基底隆升的反映。区内磁场特征为总体宽缓的正值背景场，在此基础上存在异常峰值相对较高的局部磁异常，峰值一般数百纳特，反应了隐伏磁性体的存在。磁铁矿体品位越高，其磁性越强，密度越大，因此区域内铁矿床赋存区的地球物理场一般具“高磁高重”特征[17]。

梁山东丁庄铁矿的找矿突破，证实部分该类磁异常为矿致异常。与东平-汶上成矿带已知铁矿床磁异常特征对比，区内矿致异常一般规模较小，异常值较低，但与平缓的背景场相比具突变特征，异常峰值往往从数十纳特快速升高至数百纳特。异常形态一般呈规则的条带状或串珠状，其走向与东平-汶上成矿带走向大体一致，均为NW向。区域航磁资料显示，自梁山馆驿镇一带向北延伸至东平县蒋口村一带，存在较多具有类似特征的磁异常及相似的成矿地层条件，因此推测区域其他地区存在矿致异常可能性较高，具有良好的找矿前景。