山东省平阴县大顶山铁矿床地质特征及成因分析

郑海涛，陈昆明，李鹏飞，王继芳，黄坤朋，安 悦

（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 兖州 272000）

大顶山铁矿区位于济南市平阴县城西南约26km处，行政区划隶属平阴县洪范池镇，极值地理坐标为：东经116°05′28″～116°19′58″，北纬36°03′01″～36°10′31″，面积92.61km2。区内公路交通较为发达。目前，在大顶山铁矿区周边已发现洪范池铁矿床和石河王铁矿床，分析总结大顶山铁矿床特征，对在类似地区寻找同类型的隐伏铁矿床具有重要意义。

1 区域成矿地质背景

大顶山铁矿床位于华北板块（Ⅰ）鲁西隆起区 (Ⅱ) 鲁中隆起（Ⅱa）泰山-济南断隆(Ⅱal)之泰山凸起（Ⅱ6al）[1]的西南部，南临东平凸起。矿床属东平-汶上铁矿带一部分。

区域出露地层主要为寒武-奥陶纪碳酸盐岩地层和新生代第四系（图1），基底为新太古代泰山岩群山草峪组含铁变质岩系。山草峪组为区域含矿地层，岩性以黑云变粒岩为主，夹少量条带状角闪石英岩、条带状磁铁角闪石英岩、斜长角闪岩、斜长角闪片岩等[2]，岩石片理、片麻理发育，其走向近南北，倾向东或西，倾角60°～80°，厚度大于2000m，岩石属区域变质岩类，原岩属中酸性、基性火山碎屑岩。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。区域构造分为盖层构造和基底构造，盖层构造简单，以单斜为主；基底构造以一系列的褶皱为主，区内泰山岩群变质地层经过强烈的区域变质变形作用形成了一系列复式褶皱。区内岩浆岩不发育，仅在钻孔中见到，岩性为花岗伟晶岩脉，分布在山草峪组地层中（图1）。

图1 平阴县大顶山地区地质简图

2 矿床地质特征

2.1 矿床地质特征

大顶山铁矿区内发现磁铁矿带一条，位于东部南东峪一带，矿带纵贯全区，走向175°，向南、北延出区外。在北部洪范池矿区和南部石河王矿区均有磁铁矿体产出。矿带总体向东倾斜，倾角65°～75°。大顶山铁矿床隐伏于沉积盖层之下，埋深280m～677m，由1个矿带5个矿体组成，矿体编号分别为①、②、③、④、⑤。矿体呈似层状、串珠状、透镜状产出，磁铁矿体岩性为磁铁角闪石英岩。矿体赋存于新太古代泰山岩群山草峪组变质地层中，产状与围岩产状基本一致。矿床共由10个钻孔工程控制，其中见矿钻孔5个，未见矿钻孔5个。矿体赋存标高98.0m～-507.0m，矿体一般向深部和两侧延伸有变窄的趋势。

区内矿体总体走向175°，倾向东，倾角65°～75°；矿床平均厚度为1.60m，厚度变化系数10.42%，厚度稳定。矿床内单样品TFe最高品位38.33%，最低品位23.67%；mFe最高品位36.53%，最低品位22.07%；矿床平均品位TFe 31.97%，mFe22.63%，品位变化系数TFe 27.19%，mFe 41.56%，属品位变化稳定矿体。矿体与顶底板围岩（黑云变粒岩）界线分明，无过渡现象。矿床5个矿体普遍较薄，除②矿体厚度10.54m，其他矿体均小于2 m，矿体内无夹石。矿床资源量664.7万t，其中②为主矿体；矿体资源储量561.7万t，占总资源量的84.5%。其余矿体矿体为次要矿体（表1）。

表1 大顶山矿床矿体特征一览表

2.2 ①矿体特征

①矿体分布于东峪南崖村东800m处，跨第7勘探线，由ZK701钻孔单孔控制（表1）。矿体沿走向、倾向长度均为184m，呈透镜状，矿体埋深327m，赋存标高在-294.00m～-480.00m之间。矿体走向355°左右，倾向东，倾角71°；矿体平均厚度为1.60m；矿体单样品最高品位 TFe38.33%，mFe27.13%，最低TFe36.53%，mFe26.79%；平均品位为TFe37.35%，mFe26.94%。矿石类型为磁铁角闪石英岩，磁铁矿石品位相对较高，mFe占TFe的72.13%，围岩为黑云变粒岩和含磁铁角闪石英岩。

2.3 ②矿体特征

②矿体分布于大寨山南西1400 m ，①矿体南770 m处，跨0勘探线，由ZK002钻孔单孔控制（图2）。根据磁测异常推测矿体沿走向1150m，倾向延深430m，矿体埋深为280m，赋存标高在-98.00m～-507 m之间。矿体走向355°左右，倾向东，倾角71°；矿体厚度较大为10.54m；矿体平均品位为TFe31.69%，mFe21.51%。品位变化系数TFe为27.19%，mFe 为41.56%。矿石类型为磁铁角闪石英岩。②矿体为本区主矿体，与西部的③、④、⑤矿体平行排列。

图2 大顶山工作区第0勘探线地质剖面图

2.4 矿体围岩和夹石

大顶山铁矿属沉积变质型“鞍山式”铁矿床，矿体围岩岩性较为简单，主要为黑云变粒岩类。矿体内的夹石主要为条带状含磁铁（石榴、角闪）石英岩、黑云变粒岩等。

3 矿石特征

3.1 矿石矿物成分

矿石金属矿物主要为磁铁矿，少量赤铁矿、黄铁矿、褐铁矿，偶见黄铜矿。非金属矿物以石英、普通角闪石为主，其次为辉石、黑云母、石榴子石、绢云母，副矿物有磷灰石。矿石中石英含量15.00%～30.96%，普通角闪石含量5.00%～38.88%。

3.2 矿石化学成分

矿床内有益组分为TFe、mFe，伴生有益组分TiO2品位平均0.08%，含量较低，达不到工业综合回收利用要求。矿床平均品位为TFe30.18%， mFe22.51%。矿石中TFe含量＜50%，矿石中mFe/TFe=74.59%，确定矿石工业类型为需选弱磁性铁矿石。据组合分析各矿体化学成分及平均含量见表2。从表中可见，矿石中SiO2含量44.15%～49.42%，平均47.92%； Al2O3含量0.97%～4.54%，平均2.34%； CaO 含量1.49%～5.73%，平均2.64%； MgO含量2.15%～3.62%，平均2.73%；S含量0.19%～2.12%，平 均0.67%；P2O5含 量0.12%～0.22%，平均0.17%。有 害 元 素As含 量9.84×10-6～11.48×10-6，平 均10.83×10-6；其余成分微量。矿石中有害组分S、P平均含量较低。

表2 组合分析结果一览记表

3.3 矿石结构、构造

矿石结构以柱粒状变晶结构为主。

矿石构造主要为条带状构造，其次为块状构造。

4 矿床成因

沉积变质型铁矿是前寒武纪（特别是早寒武纪）沉积为主形成的含铁建造经受不同程度的区域变质作用形成的铁矿床。这类铁矿赋存于早寒武纪变质岩中，主要由石英（燧石）和氧化铁矿物（磁铁矿、赤铁矿）组成，通常具有典型的条带状构造，由BIF变质改造而成[3]。

大顶山沉积变质型铁矿为低品位矿石，是BIF在后期的变质变形过程中进一步改造形成的，其形成经历了沉积和变质改造两个阶段。中-新太古代，古陆壳很薄，容易拉张形成海盆，富含铁质的幔源基性-超基性岩浆岩大量喷发，其中的铁质建造为铁质矿物的主要来源，经海水搬运迁移，铁质初步富集。在铁矿体形成过程中，经历了三期变质作用，使铁质逐步活化富集，形成层状、似层状含铁变质岩组合。在区域变质的中温中压条件下，原岩物质发生重结晶作用，形成以磁铁矿、角闪石、石英等矿物成份为特征的沉积变质型“鞍山式”铁矿床。

大顶山矿床赋存于泰山岩群山草峪组变质岩中。以往铁矿勘查工作将其确定为沉积变质型铁矿床，属变质铁硅建造铁矿。省内已勘探的苍峄铁矿、韩旺铁矿以及同属本成矿带的洪范池、石河王、彭集、大牛及梁林铁矿等均为同一类型。

5 结论

大顶山铁矿位于汶上—东平变质铁矿带的中段，为东平铁矿的一个组成部分，其形成环境与泰山岩群的形成和发展的演化机理密切相关[4]。大顶山铁矿成因类型是区域变质作用的火山沉积变质型铁矿，在区域变质温压条件作用下，使铁质进一步活化富集，形成泰山岩群山草峪组层状含铁变质岩组合，局部形成层状磁铁矿体。该矿床的矿石属于贫铁矿石，全矿区平均品位TFe 31.97%，mFe22.63%，品位变化较稳定。②号矿体属于厚大矿体，其他皆为零星矿体，矿体呈层状、似层状、透镜状、串珠状产出。通过总结大顶山矿体地质特征及矿床成因，为寻找类似磁铁矿床起到一定的借鉴作用。