山东省东平-汶上地区铁矿矿床成因探讨

白 涛

（中钢集团山东富全矿业有限公司，山东 济宁 272500）

山东省东平-汶上铁矿成矿带是鲁西重要的成矿带，该成矿带南起汶上县郭仓镇，向北延至东阿县东阿镇，长约30km，宽约12km，面积360km2，区内已发现许多大中型铁矿床，探明了铁矿石资源量超过12亿t，显示了该成矿带具备优越的成矿地质条件和良好的找矿前景[1]。通过该次研究，探讨了东平-汶上铁矿成矿带矿床成因，为指导该成矿带进一步勘查找矿提供了依据。

1 矿床形成的地质背景分析

1.1 区域地层

经过勘测后了解到成矿区域的地层结构复杂程度较高，其主要的基底结构为太古代泰山岩结构，在长期地质演变的过程中，很多岩石遭到强压力作用下侵入到其他岩石当中，成为了变质岩结构，该区域常见的变质岩结构有变粒岩、磁铁角闪岩等[2]。并且地层的行走方向呈现出褶皱变化的状态，即整体结构表现为NNW或者NW的延伸状态，地层结构存在时间较长，从石炭纪一直堆叠到寒武纪，由于古代海洋的存在，地层结构也呈现出海陆交互的地层变化 趋势，从而导致新生地层与旧地层之间存在断陷沉积的情况。在该区域内存在铁矿的区域主要在山草峪组，该区域组岩主要以变粒岩为主，其变质情况比较集中，也为铁矿的形成提供了原始条件。

1.2 地质构造

结合调查数据分析可得，目前该区域所存在的地质构造有褶皱、断裂和节理三种形态，并且该结构的发育走向相对稳定，但是整体规模的分布存在不均匀、不规律的状态，例如，在山草峪组区域，其岩石构造的走向以NW与NNW为主，而倾向性主要以SW和SWW为主，大部分岩石的倾角在70°到80°之间，并且在这些组成结构中，还存在着断裂构造，主要以汶泗断裂、NW向断裂和NE向断裂较为常见[3]。在断裂结构中，NE向断裂所形成的时间相对较晚，但所处位置处于整个矿床的中间位置，不仅增加了开采难度，而且对于矿床的连续性也造成了较大的破坏。

1.3 岩浆岩结构

在该区域的组成结构中，存在着岩浆岩结构，该结构的主要来源于新太古代时期和中生代时期，在地壳活动比较活跃的状态下，侵入到地层结构中所形成的岩浆岩。在新太古代所在区域，侵入性岩浆岩主要分布在区域的凸起位置，其分布走线大致呈现为NW向，所形成的岩石结构主要为花岗岩，并且在侵蚀作用下，岩浆在地壳活动的作用下，大面积入侵了铁矿矿床，这也对矿床结构的完整性造成了破坏[4]。而中生代时期所形成的岩浆岩，大部分都位于区域凸起的边缘地带，还有少部分位于断裂构造所在区域，其入侵形式相对复杂，入侵岩的类型有花岗岩、辉绿岩、石英石等。

1.4 区域磁异常场

在对铁矿矿床基本情况进行勘测时，根据铁芯会干扰磁场的原理的，可以对区域进行磁异常场的勘测，根据勘测结果来确定矿床的分布情况和具体走向。在具体勘测过程中，主要的勘测手段为航空磁测法，借助航空器来采集区域的磁场变化信息，可以了解到在区域内，从汶上县城一直到东阿镇，该区域的磁异常场的强度非常大，并且结构呈现出带状分布的状态，这也表明该区域的成矿状态良好，可以满足基础的矿区开采需求。根据同类方法对矿区内的所有区域结构进行了解，发现该区域存在磁异常场的区域共有三处，为后续开采明确区域目标。

1.5 重力场结构

在区域研究过程中，重力场结构也属于非常重要的研究内容，含铁矿的地层相较于其他地层结构，其重力场相对较大，主要原因在于含铁矿带密度相对较大，从而增加了结构本身的重力场[5]。经过所采集到的相关数据信息可得，该区域的重力场呈现出梯级分布的状态，区域中间位置的重力场强度最大，其他区域呈现依次递减的状态。结合磁异常场分布图可以发现，几条较大的磁异常带均位于重力梯级带位置上，可以辅助技术人员进一步确定矿床的具体位置。

2 铁矿矿床成因因素分析

2.1 主量元素

所谓铁矿矿床，其矿体结构中的主要元素为铁元素，同时还会存在一些其他元素。在该铁矿矿床中，主要矿体结构为磁铁石英岩，在岩层中主要的化学物为SiO2、Fe2O3和Fe3O4。其中Fe2O3和Fe3O4作为铁元素的主要化合物形式，也是后续开采过程中的重点。另外，在岩层结构中，还有铝元素的存在，其主要化合形式为氧化铝，在矿体中含量占比2.3%以内，部分区域含量在1.1%左右，该材料也可以作为开采活动中的附属产物，借助电解的方式来完成铝元素的提取。另外，在岩层结构中还存在着锰元素、钾元素、钠元素、镁元素等，但是含量普遍在1%以内，造成此类情况发生的主要原因在于，该区域在太古代时期属于海陆交互状态。

2.2 稀土元素

在该矿体结构中，还存在着稀土元素，根据取样分析可得，在磁铁石英岩区域中稀土元素总量在23×10-6到42×10-6之间，而位于黑云变粒岩区域，稀土元素的总含量在84×10-6到141×10-6之间，主要的的稀土元素有LREE/HREE、LaN/YbN、δEu、δCe等，对区域内的稀土元素含量进行平均值求解，可得区域内稀土元素含量的平均值为0.97，同时区域表现出轻稀土含量较高，重稀土含量较低的特征。这也表现矿床在形成过程中，矿石结构与围岩之间呈现出相关性，也侧面反馈出结构与周围围岩属于同一时期形成的结构，为矿区形成提供了前提条件。

2.3 微量元素

除了稀土元素与主量元素之外，微量元素也与铁矿矿床的形成存在着间接联系。在该区域中，微量元素主要集中在磁铁石英岩及黑云变粒岩矿体结构当中，并且在分析相关性数据可得，区域内所存在的微量元素含量的变化趋势大致相同，而黑云变粒岩中所含有的微量元素总量要大于磁铁石英岩中微量元素的含量。将矿体中微量元素含量与围岩中含量趋势进行比对，两者之间保持大致平行的关系，具有较高的相关性，这也表明在该区域矿体的形成与周围岩石存在同源性的关系，这也为矿体形成提供了先决条件。

2.4 原岩恢复

在对铁矿矿床形成原因进行分析时，可以对矿石中硅元素与铝元素的化合物比值进行比对，硅元素的直属产物为二氧化硅，铝元素的直属产物为氧化铝，经采样分析可得，在整个应用结构中，两者的比值平均值是32.5的，一般在分析铁矿成因是，如果两者的比值超过了10.0，那么表明该区域铁矿成因主要是火山灰沉积后发生变质所形成的结果，如果两者比值在10.0以内，那么表示矿体直接由侵入岩编制后直接形成。因为两者的比值在10.0以上，那么表明区域铁矿矿场的主要成因为火山灰沉积后发生变质所形成。

2.5 变质岩构造

变质岩的表现形式相对较多，不同变质岩结构对应的产物类型也存在不同。通常情况下，为了提高分析效率，可以采用制作AFM图来进行结构分析，经过分析后可以得出在该区域所形成的磁铁石英岩主要是由海底火山活动造成，在剧烈的海底火山运动情况下，岩浆中所含有的硅元素与铁元素会大量堆积在海底，形成初始的矿床结构，并且在铁矿矿床外围会有硅质层进行保护，为矿床的形成提供提供条件。随后在海底活动的作用下，继续进行岩层变质活动，从而形成了该区域的矿床结构。

3 结语

综上所述，通过收集东平-汶上地区近年来基础地质地质资料，分析了区内地层、构造、岩浆岩等内容与铁矿床的关系。同时探讨了区内铁矿矿床成因，通过对成矿区带的样品采集测试，并对其进行系统分析对比，推断了该区铁矿床为海相岛弧火山沉积变质成因。