张宪尧+赵玉华+薛林+孙彦伟+韩玉珍+曹秀华

摘要：指出了莱芜沈家岭地区铁矿的成因类型属接触交代型铁矿床。阐述了该矿床的地质特征、成矿规律，分析了矿石类型、结构、构造及矿层厚度变化，以及铁矿石质量特征、化学成分、矿石类型和品位等情况，为该区进一步开展铁矿资源勘查提供科学依据。

关键词：铁矿；接触交代型；地质特征；成矿规律

中图分类号：P578.1+2

文献标识码：A文章编号：1674-9944（2016）22-0133-03

1引言

矿产资源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础之一[1]。资源的保障程度直接关系到国民经济各行各业的发展和人民生活水平的提高[2，3]。随着经济社会的快速发展，工业化、城市化步伐的加快，资源的消耗大量增加。寻找新的矿产地、解决后备资源不足和缓解资源压力成为了地质找矿工作面临的重要课题[4]。山东省莱芜市是重要矿业城市之一。为此，介绍了该市沈家岭地区的地质找矿情况，该区地质成矿条件较好，通过地质调查和矿产勘查，新增部分资源量，无疑具用重要的经济价值和现实意义。

2区域地质背景

沈家岭地区位于鲁西泰隆泰莱断陷莱芜盆地内，其北侧为莱芜弧形断裂，南侧以塔子-石门官庄东西向断裂为界，构成了近东西狭长弧形断陷盆地。区内岩浆岩较发育，为燕山晚期的闪长岩，浸入于下古生代奥陶系灰岩，接触带处多形成矽卡岩，局部形成铁矿体。工作区内全部为第四系覆盖层，第四系之下为古近系，深部为奥陶系马家沟组石灰。该区铁矿为矽卡岩型，赋存于矽卡岩带中，矿石岩性为磁铁角闪岩、磁铁透闪岩等[5]。

3矿区地质特征

3.1地层

区内地层由第四系、古近系、奥陶系、石炭系、二叠系组成，从南向北，地层由老至新展布。第四系主要有砂质粘土、亚粘土组成，厚度在5～20m之间；古近系岩性主要为紫红色砂质粘土、亚粘土组成，厚度在250～350m之间；奥陶系马家沟组主要岩性为白云质灰岩夹薄层泥质灰岩、厚层纯灰岩、豹皮状灰岩夹白云质灰岩，厚度在800～810m之间；石炭系本溪组底部岩性为深灰色砂岩、炭质页岩夹薄层灰岩、铝土页岩、山西式铁矿，上部岩性为页岩、砂岩夹灰岩，厚度在560～600m之间，与奥陶系多呈断层接触，部分地段呈假整合接触关系；石炭系太原组岩性主要为灰黑色碳质页岩和细砂岩、中粒长石砂岩互层，并夹有薄层灰岩，厚度在130～144m之间；二叠系石河子组岩性为灰白色，灰绿色页岩及砂岩互层，中部砂岩夹页岩，厚度在120～130m之间；二叠系山西组岩性主要为紫红色、灰绿色页岩、砂岩互层，中部砂岩夹页岩，厚度在390～400m之间。

3.2构造

区主要构造为柳行沟—乔家义断裂（F1）、马家庄—小义和断裂（F2）。区内北东向的构造发育，走向20～70°，构造沿走向分布于奥陶纪石灰岩和石炭纪的砂页岩中。F1断裂位于东部，沿北东走向延伸，推断为正断层，倾向100°，右倾角80°。F2该断裂构造位于东南边部，与F1断裂在走向基本一致。沿F2断裂在走向延伸方向上有多處铁矿点分布。2条断裂构造均形成于成矿期后，对矿体的完整性起着破坏作用，褶皱构造不明显。

3.3岩浆岩

区内为第四系覆盖层，第四系之下为古近系地层。经钻孔验证深部均见有燕山期的闪长岩，闪长岩之上为奥陶系的石灰岩。根据区内实施的5个钻孔资料，钻孔的下部至终孔岩体为闪长岩、辉石闪长岩、闪长玢岩。

3.4变质作用与围岩蚀变

区接触变质与接触交代变质作用强烈，围岩蚀变明显。变质作用主有接触变质与接触交代变质两种作用形式。接触变质作用主要表现为马家沟组碳酸盐岩的普遍大理岩化；接触交代变质作用系高温汽水热液在侵入体与围岩之间彼此通过大量的物质交换而生成矽卡岩的过程。围岩蚀变主要有磁铁矿化、金云母化、蛇纹石化、绿泥石化、黄铁矿化、碳酸盐化、钠长石化等。它们一般是在矽卡岩化作用晚期或矽卡岩化作用之后，在较高温或中低温条件下发生的交代作用，而钠长石化是岩浆期后早期的高温热液蚀变现象。根据近矿围岩蚀变特征及矿物组合规律，将围岩蚀变大体划分为5个蚀变带，分别是蚀变大理岩带、矽卡岩带、钠化矽卡岩化闪长岩带、矽卡岩化闪长岩带、蚀变闪长岩带。

3.5磁异常与成矿作用

工作区位于以往所圈定石家泉磁异常的东端凸出部分。根据异常特征和以往钻探资料分析，石家泉与鹿毛埠一带的深部岩体是相连的，而且都隐伏于灰岩之下，石家泉异常与鹿毛埠异常南北对峙，推断引起该异常的深部矿体处于大理岩与闪长岩接触带的北侧，为略向北平缓倾斜的层状，埋深约1000m左右。由普查内已施工ZK10钻孔可知，该钻孔在673.0～675.0m见到了薄层磁铁矿及大理岩。所见的闪长岩呈岩床形式产出，虽具有一定磁性，但不能引起这么高的磁异常，同样所见的2m薄层磁铁矿也不能产生如此高的异常，据异常特征推断该异常为深部的铁矿所引起。表明主矿体埋藏深度更大，初步估算埋深在800～1000m的范围。该区由于处在异常的东端，其磁性体埋深相对较浅。由于以往施工ZK10钻孔是处在两磁性体之间，而紧靠普查区的ZK2钻孔所在位置较ZK10钻孔的位置就相对有利一些，同样ZK2钻孔所见的铁矿情况相对较好，该孔在675～785m之间见到了三层铁矿总厚近6m，同样ZK3和ZK4两钻孔也在675～785m之间见到了两层铁矿，铁矿厚度在4m左右。同时根据磁异常的反映和以往的钻探资料分析认为，由于该普查区古近系较厚，并且古近系为无磁性岩层，足以说明引起异常的磁性体埋深很大，从埋深的加大可以定性的推断出引起异常的地质体磁性较强。由于区内岩浆活动主要为燕山期的闪长岩，又没有其它强磁性岩体，而闪长岩磁化率一般为3500×10-5SI，推算深部大规模的闪长岩是不能产生类似强度的异常。这说明该异常的产因很可能与深部铁矿有关，在异常的南部钻孔中见到中奥陶系灰岩，表明围岩条件较好，该异常的东部有已知的刘家庙铁矿和顾家台铁矿，表明该区对形成接触交代式铁矿非常有利。以上资料充分说明了普查区深部铁矿成矿的可能性极大，有着非常好的找矿前景。

4矿床特征

4.1矿体特征

区内共圈定4个铁矿体，既矿体编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，Ⅰ矿体为主矿体，矿体赋存于奥陶纪石灰岩与燕山期蚀变闪长岩接触交代部位，矿体形态简单，规模小，呈似层状和透镜状，含矿岩石为磁铁矿闪长岩。矿体特征见表1。

4.2矿石质量

根据光片鉴定岩石中的金属矿物主要由磁铁矿，少量的黄铁矿、黄铜矿等组成。矿石的脉石矿物主要为方解石、蛇纹石，其次为绿泥石、金云母等，含少量透辉石、方柱石、斜长石、磷灰石。

根据基本化学分析结果，矿石中的主要有用成分为TFe，TFe含量42.15%～54.94%，平均品位52.52%；mFe含量21.17%～50.03%，平均品位49.53%，铁矿石中mFe/TFe的占有率比值94.31%，说明矿石中的铁主要以磁性铁的形式存在。矿石中0.06%～0.12%，平均品位0.09%，达不到综合利用指标。Co品位Co100×10-6，达不到综合利用评价指标。

4.3矿物的生成顺序

根据含矿带岩石蚀变及矿物间的共生组合与相互交代关系，将本矿床基本划分为三个成矿阶段，即矽卡岩成矿阶段、中低温热液成矿阶段和表生成矿阶段。

（1）矽卡岩成矿阶段：该阶段可分为早期矽卡岩成矿阶段与晚期矽卡岩成矿阶段。早期矽卡岩阶段主要形成长石、辉石、橄榄石、黑云母、方柱石、石榴子石等高温矿物。晚期矽卡岩阶段则由于早期矽卡岩矿物的析出和围岩成分的进一步混入，使含矿溶液的介质条件发生显著改变。随着温度的下降，促使磁铁矿在构造有利部位大量沉淀，同时生成金云母、阳起石、透闪石、黄铁矿等。磁铁矿与金云母紧密共生是本矿床的重要标志，说明晚期矽卡岩阶段是矿床的主要成矿阶段。

（2）中低温热液成矿阶段：残余的含矿溶液在中低温条件下，进一步与围岩和早期形成的矽卡岩、磁铁矿发生交代作用，生成大量的热液蚀变矿物蛇纹石、绿泥石、方解石、石英和黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物，同时伴随生成部分磁铁矿。中低温热液成矿阶段是本矿床的次要成矿阶段。

（3）表生成矿阶段：处于地下水循环带中的矿石遭受氧化，使部分原生磁铁矿变为假象赤铁矿，并使部分金属硫化物分解而生成褐铁矿等。

4.4矿体围岩和夹石

矿体的顶板围岩主要为大理岩、其次是矽卡岩，闪长岩、蚀变闪长岩，偶见泥质白云质灰岩、角砾岩；底板围岩蚀变闪长岩。矿体与围岩产状基本一致，界限一般较清晰，野外肉眼可以划定。局部矽卡岩中含铁较高，矿体与围岩呈突变关系。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ矿体没有夹石。夹石与矿体界限一般较清晰，野外一般根据岩心的颜色、结构构造、比重及磁性强弱即可以区分，局部与矿体呈渐变关系。

5矿床成因及找矿标志

5.1矿床成因

该矿床的成因类型属接触交代即矽卡岩型铁矿床。主要依据为：一是矿床的直接围岩为马家沟组五阳山段灰岩，该组未发现含铁层位，因此成矿物质应主要来自岩浆岩特定演化阶段的接触交代作用；二是礦体主要产于闪长岩与灰岩的接触带上，其次产于矽卡岩或大理岩中，矿石的矿物成分中含有大量的矽卡岩标准矿物。三是矿体的围岩蚀变主要为矽卡岩化。另外，矿石中伴有大量金云母、角闪石、绿帘石、透闪石等含水硅酸盐矿物，说明该矿床主要形成于矽卡岩晚期阶段。

5.2找矿标志

（1）地层标志。该区与成矿直接有关的围岩为马家沟组五阳山段厚层白云质灰岩、白云岩。这种富镁质碳酸盐岩在成矿过程中发挥了重要作用，是寻找该类矿床的重要标志之一。

（2）围岩蚀变标志。矿床矽卡岩化最强烈的地段，热液蚀变现象也很显著，同时磁铁矿化强度也最大，因此，强烈的矽卡岩化是本矿床围岩蚀变的重要找矿标志。其蚀变作用主要有外带的金云母化、蛇纹石化和内带的方柱石化、透辉石化；比较发育的绿泥石化、碳酸盐化、黄铁矿化等，在内外带都有表现，尤其是相伴生成金云母、角闪石、绿帘石、透闪石等含水硅酸盐矿物时，对成矿更有利。

（3）构造标志。矿床处于矿山单斜倾岩层的北翼，岩体的接触交代顶面反下凹部位是往往形成厚大矿体的地段。

（4）岩浆岩标志。燕山晚期闪长岩分布区是寻找本类矿床的重要标志，其岩体接触交代部位往往形成矽卡岩铁矿床。

（5）磁异常标志。较强磁异常向低负异常的过渡带即低缓磁异常分布区，是寻找铁矿床的有利部位，磁异常值较高地区往往是岩体赋存部位。

6结语

此次普查过程中由于钻探工作量的限制，对该区矿体有了一定的了解，但矿体边界尚末控制，根据矿区周围的见矿情况及此次矿区的钻探验证情况综合分析认为，表明该矿区还具有良好的找矿前景。例如矿区2线的ZK102孔见矿厚度16.0m，TFe54.83%，mFe51.98%；1线ZK103孔见矿厚度3.45m之多，TFe44.41%，mFe42.01%。根据以上两孔见矿厚度和品位情况分析认为，下一步的工作应在此次工作的基础上加强综合分析研究工作，在ZK102孔的南部及西部与ZK103孔的东部，确定合理钻孔孔位，加大勘探资金的投入，增加钻探验证工作量，进一步控制矿体的形态和边界，扩大矿区的铁矿资源量，力争使矿区铁矿石资源量有较大幅度的增加。

参考文献：

[1]国务院办公厅.找矿突破战略行动纲要（2011～2020年）（国办发[2011]57号）[R].北京：国务院办公厅，2011.

[2]孔庆友，张天祯，于学峰，等.山东矿床[M].济南：山东科学技术出版社，2006.

[3]张宪尧，薛林，赵坤，等.莱芜市古生物化石类型及分布特征[J].绿色科技，2016，16（8）：203～207.

[4]张宪尧，薛林，汪云，等.莱芜张家洼矿区Ⅰ矿床深部地质特征及成矿规律[J].潍坊学院学报，2015，15（2）：52～62.

[5]杨斌，罗文强，张尚坤，等.济南流海庄铁矿床综合物探特征与分析[J].山东国土资源，2013，29（3）：8～13.