山东省金乡县羊山矿区地质调查、矿床成因及地球物理特征分析

2021-06-21张倩

世界有色金属 2021年4期

张倩

（山东省鲁南地质工程勘察院（山东省地勘局第二地质大队），山东济宁 272100）

在矿石应用越来越广泛的背景下，矿山资源的开发越来越受到重视。然而，作为自然形成的资源，矿区的形成地区是不均衡的，分布范围也无法推测，并且矿区特点大部分是贫矿较多，富矿较少，使得矿石需求量无法得到满足。为了解决矿石资源的缺乏，提出了通过矿区地质研究为依据，进行找矿工作。山东省金乡县羊山矿区位于金乡县城西北大概14km的位置，该矿区归金乡县羊山镇所管辖，区域内交通情况良好[1]。为了帮助对矿体特征的了解加深，本次研究全面搜集了该区域地质、矿产等资料，同时进行了地球物理特征分析。此前，由于矿区航磁异常有一些特点，分别是规模大、变化大。但是在具体探测后，矿体并未被发现。本文以羊山矿区的地质调查情况为基础，分析区域内矿床成因，并对地球物理特征进行详细分析，从而为下一步的矿床寻找提供了依据。

1 羊山矿区地质情况分析

羊山矿区所处位置在华北板块的鲁西南潜隆起区，矿区东北部是嘉祥凸起，并以嘉祥断裂作为界限，与济宁凹陷相接。巨野断裂作为西部与巨野凹陷的界限，北部在汶泗凹陷附近，南部和凫山断裂相邻。该区域内以新太古代泰山岩群、奥陶纪马家沟群、寒武-奥陶纪九龙群、以及其他第四系地层等组成地层[2]。

羊山矿区地层属于华北地层大区。该区域内并没有岩浆岩出露，少量的花岗岩在个别钻孔中显现出来。羊山矿区内的构造并不复杂，整体上来说，主要是以北东走向的缓倾斜单斜构造。北西西向、北东向分别是两组正断层的断裂构造走向。

2 羊山矿区矿床成因

鲁西地区在新太古代就对一些物质进行了沉积，例如：砂质、钙泥质、泥砂质等，在经过火山喷发后有硅铁质开始形成。之后，经过数年海水的作用，对硅铁质进行搬运、沉淀工作，使得铁质获得了初步的聚集。铁质的更加聚集，需要通过岩石内某些物质重新组合，这种情况发生的条件，在于变质作用的产生[3]。从而达到了角闪石、石英等矿物的形成。黑云变粒岩，角闪磁铁石英岩等岩石的形成就是这些矿物组合，最终变化成铁矿层位。在羊山矿区中，金属矿物主要是磁铁矿，以及数量稀少的黄铁矿、黄铜矿；石榴子石、角闪石等以非金属矿物的形式存在。如表1所示。

表1 矿物成分表

在矿体形成的过程中，因为变质作用并没有导致物质迁移，所以，一些原始沉积的矿物成分与围岩依旧存在，这就是条带状构造形成的原因。存在于矿石中的磁铁矿，除了条带分布外，还会在角闪石、石英缝隙间穿插出现，羊山矿区内矿床铁质迁移以小规模出现。

并且，在一些位置，由于动力变质作用的出现，导致了铁质交代构成块状。包含矿体的岩石所经历的变质作用，主要分为三部分，第一部分是中压、中温变质作用，低角闪岩相是这一阶段的变质结果；第二部分是中压、中低温变质作用，从低角闪岩相进化为高绿片岩相；最后一次变质表现比较难以发现属于退变质，使高绿片岩相最终表现为低绿片岩相。整体来说，羊山矿区矿床形成属于沉积变质型铁矿床，矿床构成基础是变质硅铁，最终将形成的矿床储存于泰山岩群之中。

3 羊山矿区地球物理特征分析

所谓的地球物理特征包含很多方面，例如：磁场特征、密度特征、重力场特征等。地球物理特征的不同表现，帮助研究人员对磁场的数据变化进行研究，从而对矿产的种类以及位置发现产生非常大的影响作用。在羊山矿区的地球物理特征分析中，从矿石物性特征、航磁异常特征、地面高精度磁异常特征三方面来观察。

3.1 矿石物性特征

在羊山矿区的地球物理特征分析过程中，矿石物性特征分析是主要内容之一。以羊山矿区内相关矿石作为样本，分析其磁性参数，可得到以下结果：第一种岩浆岩类属于强磁性岩石，这类岩石中辉绿岩类会呈现出的强磁场特征更为明显，而闪长岩类磁场特征强度表现为中等，本区域内的花岗岩磁性属于偏弱的种类，其平均磁化值为506×10-5(SI)，较大的剩磁会产生磁场波动升高的现象。因此，根据磁场特征的正异常反应结果，羊山矿区内新太古代沉积变质岩地层中出现入侵的岩浆岩。第二种是沉积岩类无磁性岩石，例如：砂页岩，这种岩石由于平缓的磁场成为该矿区正常场。第三种是变质岩类岩石，它的特点表现为磁性变化范围大，区域内遇到这种岩石，直接反映为磁场杂乱。第四种是磁铁矿石，也是羊山矿区的主要金属矿物。该矿石磁性极强，会在探查中呈现明显的强磁异常情况，这种情况产生原因是由于其2万-7万10-5(SI)的磁化率平均值。因此，只要矿体规模不是太小，并且埋藏不深，大部分情况会出现超过1000nT的异常强度。当埋藏深度超过300m后，异常强度保持在500nT以上。羊山矿区的埋藏大约在250m～700m，因此，其呈现的磁异常强度为600左右浮动。

3.2 航磁异常特征

地球物理特征分析中还有一项内容比较重要，叫做航磁异常特征。在羊山矿区周围的航空磁异常情况，会呈现出总体为椭圆形的异常表现。

这个椭圆表现为南北走向，越向北越窄，越向南表现越宽阔。并且椭圆规模较大，伴随着内部异常波动较大，表现出明显的矿体存在信息，可以根据结果判断，该地区深部存在铁矿带，铁矿面积大概在150km2。

3.3 地面高精度磁异常特征

最后是对地面高精度磁测特征的分析，这种精确的分析方式，可是帮助全面了解和掌握，羊山矿区磁场的分布特征和分布规律。

本次磁测工作以1:2.5万和1:1万来进行。根据调查可知，阳山矿区磁场变化并不复杂，西南部地区是正磁异常集中的主要地点，东部是负磁异常集中的主要地区。这两种磁场的分布地带是从磁场变化特征分析出来的。正磁场区域负异常极少，磁场变化比较稳定，表现出来的磁异常强度保持在0nT～200nT。羊山镇的东北地区，出现了局部高磁异常，其磁异常强度超过400nT。而位于东南部的负磁场区域磁异常强度绝大部分保持在-50nT～150 nT之间。经过1:25000磁法测量之后，对两个磁异常区范围作出简单划分。然后使用1:10000磁法，明确圈定南部异常区。经过观察发现正磁异常处位于羊山镇，干扰的磁性就不断减少，可以推测出该地区拥有磁性地质体。在对区域磁场的分布进行分析过后，将羊山矿区以及附近的地质情况、磁性参数资料、钻孔资料进行整理综合，从而总结出羊山矿区的磁性体反应异常特征，具体包含以下几方面。一方面是矿区内所呈现的条带状异常有规律的，条带状走向和老地层走向是相同的；另一方面，明确该区域磁异常强度保持为中等，强度范围在200nT～640nT；最后就是表现出多层磁性体的特征，这种特征依据异常的多峰值现象可以总结出来，代表了在同一走向之下，存在着多条磁性体。