鲁西苍峄铁矿带西延隐伏区BIF型铁矿成矿预测

郝兴中，李洪奎，彭观峰，王巧云，智云宝，张华平，张春池

(1.山东省地质调查院，山东 济南 250014；2.自然资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室，山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东省地质科学研究院，山东 济南 250013)

0 引言

山东省沉积变质型铁矿(简称BIF型)分布较为广泛，其中临沂市兰陵县至枣庄市峄城区的该类型铁矿成矿地质条件优越，发育有省内著名的“苍峄铁矿带”，该含矿建造发育于泰山岩群山草峪组中，形成于新太古代[1-4]，属一套以黑云变粒岩为主的条带状石英型磁铁矿建造[5-6]。苍峄铁矿带中基岩裸露区—浅覆盖区的勘查研究和开发利用较为成熟，其铁矿特征、控矿要素、找矿模式、勘查方法、成矿规律和找矿潜力进行了较为深入的阐述[6-21]。相对于该铁矿带东部裸露区，其西延部分隐伏区铁矿勘查尚属起步阶段。本文旨在对苍峄铁矿带西延隐伏区成矿地质背景和地球物理场进行分析的基础上，讨论其矿床成因及找矿预测模型，进而开展成矿预测，以期促进该区铁矿勘查深入开展。

1 成矿地质背景

研究区位于华北板块(Ⅰ)、鲁西隆起区(Ⅱ)、鲁中隆起(Ⅲ)、尼山-平邑断隆(Ⅳ)、尼山凸起(Ⅴ)上。区域内发育的地层有太古界、元古界、古生界、中生界及新生界(图1)。区内新太古代泰山岩群山草峪组主要岩性为黑云变粒岩夹石榴黑云斜长变粒岩、磁铁石英岩等。元古代土门群二青山组及佟家庄组主要岩性为砂岩、灰岩和页岩。古生代寒武—奥陶纪地层岩性以灰岩和白云岩为主。古生代石炭—二叠纪地层岩性为铁铝质泥岩夹长石石英砂岩、砂质泥岩等。新生代第四纪地层为土黄色洪积砂砾层、砂质黏土及砂层等。岩浆岩较为发育，主要有新太古代角闪石英闪长岩、黑云石英闪长岩、花岗闪长岩；古元古代二长花岗岩；此外新太古代、元古代、中生代脉岩偶有发育。构造较为发育，其中断裂构造呈NW、NE、EW、NNE向；褶皱以NWW向发育于山草峪组中。

1—第四系；2—石炭系—二叠系；3—奥陶系；4—寒武系；5—新元古界；6—新太古界；7—白垩纪侵入岩；8—侏罗纪侵入岩；9—古元古代侵入岩；10—新太古代侵入岩；11—整合(平行不整合/角度不整合)地质界线；12—实测及推测断裂；13—铁矿床；14—研究区/苍峄铁矿带位置图1 研究区区域地质图

2 典型矿床特征

苍峄铁矿带为一特大型铁矿成矿带，由多个大中型铁矿床组成，走向呈NWW向；该铁矿带以枣庄断裂南北为界，可分为北部矿带和南部矿带[22]，前者是该区主要含矿带，可进一步分为5个次级含矿带，且集中了该区主要铁矿床，如包括卓山、刘岭、走马岭、草主山、后大窑、东新兴、王埝沟、凤凰山、沟西、宋楼等铁矿床；后者包括古林—兰陵、东大寨子、下湖、杨家堡子、萝藤等铁矿；近年来勘查工作表明苍峄铁矿带具有较好的勘查前景。

2.1 矿体特征

苍峄铁矿带中铁矿体具“多层性、连续性”的特点，均受山草峪组变质岩系控制[11,13,23]。以王埝沟铁矿床为例，该矿床所处苍峄铁矿带东延部分，共发育2条主矿带(5个矿体)，北翼矿带发育3个矿体，南翼矿带发育2个矿体[7,18](图2)，呈层状、似层状平行产出；矿带内3个矿体沿走向或倾向呈舒缓波状延展，产出稳定，偶具膨胀狭缩、分支复合现象。矿带顶底板围岩为黑云角闪片岩或黑云变粒岩，矿石成因类型可分为磁铁石英角闪岩、磁铁石英岩等；平均厚度为23.84m，平均品位TFe为31.92%，mFe为19.29%。

1—第四系；2—长清群；3—佟家庄组；4—二青山组；5—山草峪组；6—铁矿体(较富)；7—铁矿体(较贫)；8—推断铁矿体；9—钻孔位置及编号图2 王埝沟铁矿区铁矿示意图[18]

2.2 矿石特征

区内BIF型含铁建造赋存于泰山岩群山草峪组中，岩性主要为黑云变粒岩，夹有磁铁石英岩、磁铁角闪石英岩、斜长角闪岩等。铁矿体均呈层状、似层状，产状与围岩片理一致；矿带走向280°～290°，各铁矿带彼此平行产出。矿石主要呈条带状构造，局部为条纹状，少量块状构造。矿石结构以细粒自形—半自形粒状、柱状变晶结构为主，少量呈他形粒状变晶结构等；矿物成分由磁铁矿、角闪石、石英、黑云母等组成(图3)。

Mt—磁铁矿；Cp—黄铜矿；Py—黄铁矿；Qz—石英；Hb—角闪石；Jsk—金属矿物图3 磁铁石英岩照片(上)及镜下照片(下)

3 研究区地球物理特征

研究区内磁异常较为显著，重力异常亦较明显，二者呈现“重磁同源”的特征。由于研究区覆盖层厚度较大，重磁异常总体呈现减弱趋势，其中磁异常总体表现为平稳背景场上的磁力高特征，局部形成条带状强磁异常，高磁化极异常呈NWW向带状分布，磁场总体具中间部位高，向南北两侧逐渐降低的特征。根据磁场的分布区域、整体形态及强弱程度等特征，研究区磁场可分为“东南部跳跃高值磁场区、西北部平缓高值磁场区、东北部平稳低值磁场区、西南部平稳低值磁场区”四部分(图4)。研究区东南部呈现2条高值磁异常带，一条位于路庄—陆庄一带并向东延伸至区外，另一条位于韩庄—大冯庄一带并向东延伸至区外；与以往地质工作圈定的2条异常带和铁矿带相吻合。对磁异常形态和规模、强度及其关联性进一步研究表明，区内西北部异常可分为张庄磁异常(M1)、涝坡南磁异常(M2)、马头西磁异常(M3)、山湾东磁异常(M4)、东凫山北磁异常(M5)、胡埠磁异常(M6)共6个主要磁异常。

1—正磁异常曲线；2—零磁异常曲线；3—负磁异常曲线；4—磁异常范围及编号；5—研究区位置图4 苍峄铁矿带西延隐伏区高磁化极异常平面图

4 矿床成因及找矿预测模型

4.1 矿床成因

泰山岩群地层是发育在早期陆壳固结以后的稳定陆块上滨海—浅海环境的火山—碎屑沉积建造[24]，研究区内BIF型铁矿原始物质来源与海底基性火山喷发作用关系密切[16,25-31]，该类型铁矿体与其所属的山草峪组形成与演化过程近于一致。在新太古代早期，鲁西地区水域中海底火山活动非常活跃。区内矿石中铁质成分来源于海底火山喷发中的含铁成分沉积，硅质成分多来源于已形成的基性火山岩石风化后搬运堆积，二者交替沉积并在高压下逐渐脱水成岩，在此后经历了多期次漫长区域变质作用，赋矿地层变质变形作用显著，在定向压力作用下形成了暗色以含铁质成分和浅色硅质成分相间产出的BIF型含铁建造[3,11,32](图5)，在经历区域水平及升降运动和风化剥蚀等作用形成了现今铁矿床的产出形态。

图5 研究区BIF型铁矿床成矿过程[11,32]

4.2 找矿预测模型

就研究区矿石矿物特征而言，沉积地层磁性十分微弱，山草峪组变质岩类岩石磁性较强，且磁性变化较大，其中变粒岩类，片麻岩类、片岩类磁性相对较弱，斜长角闪岩磁性较强，区内岩浆岩类中基性岩磁性强，中性岩类磁性中等，花岗岩磁性相对较弱。研究区内铁矿石具有“高密度和强磁性”的特征[13]，其密度为(3.08～3.49)×103kg/m3，磁化率为(12000～137000)×10-64πSI，剩余磁化强度为(8400～95000)×10-3A/m；较其他各类岩矿石物性参数具有明显的磁性和密度差异。由此可知，在本区采用磁法测量划分泰山岩群及寻找铁矿床具备地球物理前提。结合以往勘查科研成果，本次研究认为以山草峪组为主的磁性结晶基底具有优越的铁质富集条件和赋存空间，而其褶皱核部和两翼是铁矿赋存的有利部位；其中磁异常高值区多为赋存含矿建造发育部位，且布格重力异常梯度带及剩余重力高值异常区亦可作为寻找该类型铁矿的重点地段(表1)。

表1 研究区BIF型铁矿综合找矿预测模型[13]

5 铁矿成矿预测

根据已知苍峄铁矿带异常特征和预测模型，通过物探异常地质信息间的相互对比，就异常形态特征、成矿地质背景及找矿前景等因素进行综合分析，并进行铁矿找矿靶区圈定。本次研究工作通过对成矿地质条件、物探异常解译、成矿规律分析的基础上共圈定6个铁矿找矿靶区(图6)。其类型按照A类靶区(成矿地质条件十分有利，预测依据充分，且找矿标志明显，区内存在有一定规模铁矿床或矿点，找矿潜力极大)；B类靶区(成矿条件有利，预测依据较充分，具有找矿标志，其地质因素、物探异常与区域已知矿区地质条件相似，找矿潜力较大)；C类靶区(具备铁矿成矿地质条件，据地质因素、物探异常分析，并与周围已见矿地段较类似，局部有一定找矿的潜力，但不确定因素较多)标准[5,33]进行划分(表2)。

1—实测和推测断裂及编号；2—找矿靶区及编号；F1—崔家庄断裂；F2—文王峪断裂；F3—胡埠断裂；F4—马头断裂图6 研究区铁矿找矿靶区分布图

表2 研究区铁矿找矿靶区特征表

该区今后矿产勘查工作建议在综合研究的基础上，按照勘查方向由东向西，找矿靶区级别有高级到低级的顺序依次开展铁矿勘查及开发工作。

6 结论

(1)本文分析了鲁西苍峄铁矿带西延隐伏区地质特征和地球物理特征，探讨了研究区含矿建造特征、物探异常特征；总结了该区铁矿床成因及找矿预测模型。通过研究表明该区内铁矿成矿地质条件优越，具有较大的找矿潜力；本次研究为该区铁矿勘查提供了依据。

(2)磁法测量是区内铁矿成矿预测的重要技术手段，通过对研究区内物探异常的分析，将研究区内磁异常分为张庄磁异常、涝坡南磁异常、马头西磁异常、山湾东磁异常、东凫山北磁异常、胡埠磁异常共6个异常，为区内铁矿成矿预测提供了依据。

(3)通过对苍峄铁矿带西侧的覆盖区开展成矿预测研究共圈定6个铁矿找矿靶区，分别为山湾东等5个B类找矿靶区和张庄1个C类找矿靶区，建议今后按照成矿规律和勘查程序循序渐进地推进该区铁矿勘查工作。

致谢：感谢长期与作者在苍峄铁矿带一起开展铁矿调查工作的项目组全体成员以及审稿专家提出的宝贵意见！