周永刚

(山东省第一地质矿产勘查院，山东 济南 250014)

马家峪钛铁矿区位于山东省莒县北部约30 km，行政区划属日照市莒县安庄镇，交通条件十分便利。测区位于沂水—汤头断裂与安丘—莒县断裂之间，该带内已探有肖家沟、上峪、下儒林、南仉林等多个钛铁矿床，这些钛铁矿床产出大地构造位置相同，含矿载体及围岩相似[1-2]。在综合分析区域成控矿条件、已知相同类型矿床特征的基础上，认为勘查区外围及深部具有较好的找矿前景。在详查工作的基础上，详细描述了矿区、矿床的地质特征，讨论了找矿标志和矿床成因，为矿区外围及深部找矿指明了方向。

1 区域地质背景

区域上出露的地层主要有中太古代沂水岩群，新太古代泰山岩群，新元古代土门群，古生代长清群、九龙群、马家沟群、月门沟群，中生代青山群、大盛群和王氏群，及新生代第四系[4]；区域上广泛发育韧性变形，另有NNE、NE、NW向断裂，东北部见有一向斜发育；区域上岩浆岩主要发育有新太古代花岗岩，呈现出多期次侵入的特征，中生代岩体一般规模较小，区内脉岩较发育。

1.沂河组 2.黑土湖组 3.红土崖组 4.田家楼组 5.孟疃组 6.八亩地组 7.奥陶系未分 8.寒武系—三山子组 9.寒武系未分 10.土门群未分 11.雁翎关组 12.林家官庄组 13.斜长角闪岩包体 14.黑云斜长片麻岩包体 15.正长斑岩脉 16.核桃园单元 17.牛岚单元 18.辉长岩脉 19.条花峪单元 20.杜家岔河单元 21.马家河单元 22.望府山单元 23.石英脉 24.地质界线 25.压性断裂 26.张扭性断裂 27.性质不明断裂 28.产状 29.韧性剪切带 30.勘查区范围图1 马家峪钛铁矿区域地质略图Fig.1 Regional geological map of the Majiayu ilmenite deposit

2 矿区地质特征

2.1 地层

区内发育地层较单一，主要为太古代沂水岩群及第四系。

2.1.1 沂水岩群

林家官庄组分布于测区西侧南部，呈零星包体状产出。主要岩性为斜长角闪岩夹黑云变粒岩、条带状磁铁石英岩。斜长角闪岩具片麻状构造，黑云变粒岩中可见到清晰的变余晶屑结构、变余砂状结构。

2.1.2 第四系

区内第四系仅出露黑土湖组、沂河组。

黑土湖组位于矿区东侧，是大站组、临沂组沼泽化而成，主要岩性为灰、灰褐色、灰黑色粉砂质粘土、粘土质粉砂，局部夹有粉、细砂层。

沂河组为矿区中部的现代河流沉积物，主要岩性为灰黄色含砾混粒砂、砾石堆积物等。

2.2 构造

区内构造不发育，仅发育一些规模较小的NE、NEE、近SN向断裂或裂隙。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩十分发育，分布于全区。主要有新太古代马家河单元、条花峪单元、辉长岩脉和中元古代牛岚单元[4]。矿体主要赋存于新太古代辉长岩脉中。

表1 岩浆岩岩石谱系表
Tab.1 Hierarchcal unit of the magmatic rock

时代单 元代 号岩 性中元古代牛岚Chβμn辉绿岩新太古代Ar3ν辉长岩脉条花峪Ar3ηγAt中粒二长花岗岩马家河Ar3γδYm中粗粒花岗闪长岩

1)花岗闪长岩。主要分布于测区西半部。岩石呈灰-灰白色，中粗粒花岗变晶结构，块状构造。岩石中矿物成分主要为斜长石、钾长石、石英，其次为少量的绿帘石、磷灰石、锆石、金属矿物等。斜长石：55%～60%，为半自形粒状，表面土化较强，镜下较污浊，局部见有较细密的聚片双晶，推测为更长石，粒径一般为0.25～1.0 mm；钾长石：20%～25%，它形粒状，表面土化较强，镜下较污浊，粒径一般为0.4～2.0 mm，最大可达数毫米，最小不足0.1 mm；石英：15%～20%，为半自形—它形不规则粒状，表面光洁，有波状消光现象，粒径一般在0.3～1.4 mm，最大可达2.0 mm，最小不足0.1 mm；绿帘石：少量，为半自形粒状，含量较少，粒径较细小；锆石：极微量，为自形粒状，见有几颗；磷灰石：少量，为半自形柱状，零星分布，含量很少，粒径一般为0.02～0.1 mm。

2)二长花岗岩。主要分布于测区东部。岩石为带肉红色的灰绿色，中粒结构，块状构造。岩石中矿物成分主要为微斜长石、斜长石、石英，其次为少量的白云母、绿泥石、锆石、磷灰石、碳酸盐、金属矿物等。微斜长石：35%～40%，为它形粒状，格子状双晶明显，波状消光显著，在较大的颗粒之中分布较细粒的斜长石、石英等，为二长结构，粒度一般在0.3～1.5 mm；斜长石：25%～30%，为半自形柱状、板状，表面土化较强，局部见有较细密的聚片双晶，粒度一般在0.3～1.2 mm；石英：20%～25%，为半自形—它形不规则粒状，表面光洁，局部有波状消光现象，粒度一般在0.4～0.8 mm，最大可达1.2 mm，最小不足0.1 mm，大小不等；白云母：<5%，为半自形鳞片状集合体，含量较少，粒径一般为0.1～0.3 mm；碳酸盐：<5%，呈细脉状分布在裂隙之间，或交代充填在岩石裂隙之间，为后期次生的，含量不多；绿泥石：5%～10%，为半自形鳞片状、纤维状，镜下为绿色，异常靛蓝干涉色，粒径一般为0.1～0.3 mm；锆石：少量，为自形短柱状，无色，晶形较完整，极正高突起，干涉色较高，粒径一般为0.02～0.05 mm，粒径较细小；磷灰石：少量，为自形短柱状，无色，晶形较完整，干涉色较低为Ⅰ级灰，粒径一般为0.02～0.1 mm，粒径较细小；金属矿物：微量，推测可能为黄铁矿，为半自形粒状，含量较少。

3)辉长岩。呈脉状或岩株状产出，是测区主要的赋矿岩体。灰黑-灰绿色，中粒辉长结构，块状构造。岩石中主要矿物为斜长石、普通辉石组成，其次为少量的绿泥石、碳酸盐、磷灰石、金属矿物等，斜长石呈半自形板状晶体，与半自形粒状的普通辉石、绿泥石、磷灰石、磁铁矿等晶形与粒度相当，构成辉长结构。斜长石：50%～55%，为半自形板状、柱状，晶带较宽，推测为拉长石，晶形较完整，粒径一般为0.6～2.00 mm，与普通辉石、绿泥石等构成辉长结构；普通辉石：20%～35%，为半自形粒状，镜下为褐色，褐-黄多色性明显，充填在斜长石之间，粒径一般为0.6～2.00 mm；磷灰石：少量，为半自形柱状、粒状，镜下为无色，干涉色较低，多以包体形式分布在普通辉石之中，粒径一般为0.1～0.4 mm，含量较少；绿泥石：5%～10%，为半自形鳞片状集合体，镜下为绿色，绿-褐多色性较明显，有的沿普通辉石周围进行交代充填，粒径一般为0.3～0.8 mm；碳酸盐：微量，交代充填普通辉石呈晶形假象，含量较少；金属矿物：5%～10%，主要为磁铁矿，含少量钛铁矿、黄铁矿等。

4)辉绿岩。呈脉状产出，岩色为灰黑-灰绿色，中粒辉绿结构、块状构造。岩石中主要矿物为普通辉石、斜长石，其次为绿泥石，石英、磷灰石、金属矿物等，含斜长石约35%～40%，普通辉石40%～45%，绿泥石约5%～10%，石英、磷灰石、磁铁矿少量。

2.4 磁异常特征

利用铁矿(化)体与围岩的磁性差异圈定找矿靶区效果较好[5-7]。测区内共圈出4个局部磁异常，几乎斜跨整个工区，总体走向为北西西，4个局部异常皆是南部为正异常相邻北部伴生负异常，总体正异常值最大为800 nT左右，负异常最大为-1 000 nT左右(图2)，现分别叙述如下。

图2 高精度磁测ΔT化极平面等值线图Fig.2 High-precision magnetic ΔT contour map of polar plane

C1异常处在测区的西北部，紧靠测区边缘，不连续，平面为不规则状，异常由多个峰值构成，最高强度为770 nT，北部伴生有负异常，最低为-1 030 nT。以300 nT等值线圈定，其范围有2个，分别为200×150 m、350×100 m。等值线北密南疏，总体走向近东西。通过钻探揭露该异常是由含钛铁矿体(即Ⅰ号矿体)的中细粒辉长岩引起的。

C2异常位于测区东北部，等值线近似椭球形，北侧出现负异常，正异常椭圆中心强度最大，向南强度变低，梯度变缓，异常最大强度700 nT，最低-1 000 nT，其范围600×80 m，中间不连续。通过钻探揭露该异常是由含钛铁矿体(即Ⅱ号矿体)的中细粒辉长岩引起的。

C3、C4异常位于测区南部，经探槽、钻探验证，引起异常的均为中粗粒的辉绿岩，属非矿致异常。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

该类型矿床多为低品位矿石，经山东省矿产资源储量评审办公室批准了马家峪钛铁矿矿石质量(鲁国土资档储函[2013]5号)，边界品位：TiO2+mFe≥5%；工业品位：TiO2+mFe≥6%。

矿区内已发现矿体2个，矿体赋存于新太古代辉长岩中，受辉长岩体的严格控制，矿体特征如下：

Ⅰ号矿体规模600 m(走向)×500 m(倾向)，地表水平投影面积为193 909 m2，总体走向120°，倾向SW，倾角12°～21°，产状较平缓。矿体平均品位为mFe+TiO2 6.43%。经详查探求(332)+(333)类矿石资源量为1968.6万t。

Ⅱ号矿体位于Ⅰ号矿体东南部，规模430 m(走向)×300 m(倾向)，地表水平投影面积为73 579 m2，总体走向110°，倾向SW，倾角3°～17°，产状较平缓。矿体平均品位为mFe+TiO26.42%。经详查探求(332)+(333)类矿石资源量为782.5万t。

3.2 矿石特征

矿石中的金属矿物以钛铁矿为主，其次为磁铁矿、黄铁矿等；非金属矿物主要为斜长石、辉石、角闪石、黑云母，少量磷灰石、碳酸盐矿物等。

矿石具半自形粒状结构。矿石构造较为简单，以块状构造为主，碎裂结构、定向构造次之。

3.3 矿石化学成分

矿区内已发现矿体2个，矿体赋存于新太古代辉长岩中，受辉长岩体的严格控制，矿体特征如下。

矿石中SiO2质量分数43.73%～47.46%，平均46.05%，总体小于 45%，属基性岩类。K2O+Na2O=3.13%～6.18%，平均4.66%，K2O/Na2O=0.25～0.60，平均0.43，Na2O>K2O，镁铁比值M/F=0.18～0.54<2，属富铁镁质基性岩。

区内矿石为钛铁矿，矿床mFe+TiO2平均品位6.41%。各化学组分含量相对稳定，仅在局部偏高或偏低，各化学组分特征及其规律如下。

1)mFe+TiO2：为矿石的主要有用组分，其含量的多少是衡量矿石质量的重要指标。Ⅰ号矿体mFe+TiO2质量分数3.13%～8.81%，平均6.43%，变化系数11.71%；Ⅱ号矿体mFe+ TiO2质量分数3.86%～8.20%，平均6.42%，变化系数12.38%。均属于有用组分均匀型矿体。

2)矿石中的其它有益组分，如V2O5(质量分数0.06%～0.1%)含量较低、变化规律不明显，无法综合利用；有害组分P(质量分数0.99%～1.76%)、S(质量分数0.02%～0.27%)含量较低，变化规律不明显，对矿石质量没有影响；浅部矿体矿石造渣组分SiO2，以及其它有益组分均未达到伴生的标准。

图3 组合分析样各组分含量图Fig.3 Component contents of combined analysis samples

3.4 矿体围岩及夹石

3.4.1 矿体围岩

矿体赋存在新太古代辉长岩内，Ⅰ号矿体顶底板为峄山序列宁子洞单元中粗粒花岗闪长岩，与矿体界线清楚，岩石灰白色，中粗粒花岗变晶结构，块状-弱片麻状构造，矿物成分主要为斜长石、钾长石、石英，其次角闪石、辉石、黑云母，副矿物有磁铁矿、榍石、磷灰石、锆石等，地表岩石风化强烈，多呈砂土状，裂隙面上有大量的铁质薄膜；Ⅱ号矿体顶底板围岩为傲徕山序列的条花峪单元中粗粒含黑云二长花岗岩，与矿体界线清楚，岩石肉红色、浅肉红色，中粗粒粒状结构，片麻状构造，矿物成分主要为斜长石、钾长石、石英，其次黑云母，副矿物为磁铁矿、榍石、磷灰石、锆石等。

3.4.2 夹石

矿区内夹石较发育，岩性主要为辉长岩，少量二长花岗岩和花岗闪长岩。

1)辉长岩。灰黑-灰绿色，中粒辉长结构，块状构造。岩石中主要矿物为斜长石、普通辉石组成，其次为少量的绿泥石、碳酸盐、磷灰石、金属矿物等，与矿体界限不清楚。

2)二长花岗岩。浅肉红色，中粗粒结构，片麻状构造，矿物成分主要由斜长石、钾长石、石英组成，其次为少量的白云母、锆石、磷灰石、金属矿物等，与矿体的界线清楚。TiO2含量最高为1.51%，最低0.09%，平均0.63%，mFe含量最高1.24%，最低0.13%，平均0.57%。夹石在钻孔中呈透镜状产出，厚度从0.24～22.70 m不等。

3)花岗闪长岩。灰白色，中粗粒花岗变晶结构，块状-弱片麻状构造，矿物成分主要为斜长石、钾长石、石英，其次角闪石、辉石、黑云母，副矿物有磁铁矿、榍石、磷灰石、锆石等，与矿体的界线清楚。TiO2含量最高为2.16%，最低0.25%，平均1.05%，mFe含量最高1.20%，最低0.18%，平均0.54%。夹石在钻孔中呈透镜状产出，厚度从1.90～58.80 m不等。

4 找矿标志

该矿床类型较简单，找矿标志明显：

1)矿体赋存在新太古代辉长岩内，矿体严格受岩体控制，岩体呈不规则的透镜状、带状分布，规模中等，易于发现。

2)地表矿体风化淋滤后，多发生钛铁矿化、褐铁矿化，露头多呈红褐色，特征比较明显，易于发现。

3)矿体与围岩存在明显的磁性差异，该类型钛铁矿可进行磁测工作，磁异常值较高地区往往是岩体赋存部位。

5 矿床成因

该矿床是一个含钛铁矿的辉长岩岩体，规模中等，形态简单，有用组分分布均匀，与已知的沂水县下儒林钛铁矿[8]、沂水县上峪钛铁矿、沂水县常庄钛铁矿[9]、莒县棋山钛铁矿[10]、莒县天宝钛铁矿[11]和沂水县宿山钛铁矿[12]等矿床地质特征具有相似性。

据区域资料及周边已知钛铁矿床综合分析，认为该岩体物质来源于上地幔，属幔源分异型侵入岩类，由于岩浆结晶分异作用，使钛铁矿等成矿物质与造岩矿物同时从岩浆熔融体中结晶出来，富集形成含钛铁矿辉长岩体(即矿体)。矿床成因为岩浆早期分异型钛铁矿床。

6 结论

1)马家峪地处华北陆块、鲁西隆起、沂沭断裂带、汞丹山断隆、汞丹山凸起中北部，区域上地层、构造、岩浆岩发育。

2)马家峪钛铁矿矿体总体上呈层状、似层状。矿区内圈定矿体2个，主矿体规模600 m×500 m，矿体平均品位为mFe+TiO26.43%。矿体走向与倾向上均未控制到边界，具有较好的找矿前景。

3)马家峪钛铁矿属于岩浆结晶分异型矿床。含矿岩石赋存于新太古代辉长岩中。矿体经风化淋滤后，多发生钛铁矿化、褐铁矿化现象，使露头多呈红褐色，为其重要找矿标志。