周軍

(山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 臨沂 276000)

引言

山東鐵礦資源比較豐富，探采歷史悠久，在我國沿海省區(qū)占有重要的位置[1]。淄博市鐵礦資源豐富，區(qū)內(nèi)擁有大中型鐵礦十余處，小型鐵礦與礦點多處。南仇褐鐵礦礦床位于山東省淄博市臨淄區(qū)。南仇地區(qū)為淄博市鐵礦Ⅰ級預(yù)測區(qū)，該區(qū)成礦地質(zhì)條件較好，許多礦點或成礦有利地段有待進(jìn)一步勘查評價。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

南仇鐵礦礦床位于中朝準(zhǔn)地臺(Ⅰ)、魯西斷隆(Ⅱ)、魯西斷塊隆起(Ⅲ)、魯山斷凸(Ⅳ)北段[2](圖 1)。

圖1 南仇鐵礦床區(qū)域構(gòu)造單元劃分簡圖

1.1 地層與巖性

該區(qū)出露的地層分布廣泛，主要有古生界和新生界地層。古生界地層以寒武系、奧陶系地層為主，出露炒米店組、三山子組和馬家溝組。炒米店組巖性以竹葉狀灰?guī)r、疊層石灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、云斑灰?guī)r為主，厚約110～238 m。三山子組下部巖性主要為細(xì)晶白云巖，上部巖性主要為含燧石結(jié)核白云巖，厚107～219 m。馬家溝組巖性主要為厚層灰?guī)r、豹皮灰?guī)r和白云巖等，夾泥灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖等。區(qū)內(nèi)第四紀(jì)地層分布廣泛，有羊欄河組、山前組、大站組、臨沂組和沂河組，主要發(fā)育于平原地區(qū)、山間盆地及河谷兩側(cè)，主要為一些粘土層、砂礫層等，屬洪積、沖積、殘坡積等多種成因類型。

1.2 斷裂構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，自早古生代晚期以來，歷經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動，形成了以斷裂為主的構(gòu)造格局。斷裂性質(zhì)以張性為主、壓性次之。按展布的方向大致可分為北東向和東西向兩組。

1.2.1 北東向斷裂

1)淄河斷裂沿淄河河谷發(fā)育，衛(wèi)片上有清晰的顯示，為區(qū)內(nèi)一條大的隱伏斷裂，具張扭性特征。斷裂走向30°左右，傾向不定，傾角75°～85°。破碎帶的寬度一般在10～30 m，局部地段可達(dá)50 m以上。垂直斷距200～400 m左右，北西盤下降，南東盤上升。淄河鐵礦明顯受該斷裂控制。

2)河莊斷裂位于青州市河莊一帶，經(jīng)韓李莊、馮家堡頭、河莊，出露長度約10 km，斷層破碎帶3～4 m不等，斷層走向45°左右，傾向NW，傾角65°～89°。在斷層帶內(nèi)可觀察到淺肉紅色斷層角礫巖，斷層具張性特征。

1.2.2 東西向斷裂

王寨斷裂總體走向近東西，斷面呈舒緩波狀。斷層傾向有左右擺動現(xiàn)象，一般為南傾，傾向175°～195°，傾角65°左右。破碎帶寬10～20 m，破碎帶內(nèi)巖石破碎，X節(jié)理發(fā)育，可見灰?guī)r透鏡體、角礫巖，角礫大小不等。一般呈棱角狀，鈣質(zhì)及泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)較好。局部見有方解石脈，方解石結(jié)晶程度一般，呈中—粗粒。該斷裂為正斷層性質(zhì)，具有壓性、張性及壓扭、張扭多期活動的特征。

1.3 蝕變特征

礦區(qū)圍巖蝕變比較普遍，蝕變作用見于礦體頂?shù)装搴蛫A層附近及沿斷裂或巖石裂隙發(fā)育處。主要的蝕變作用為鐵礦化及硅化，其次有碳酸鹽化、菱鐵礦化、重晶石化等[3]。本區(qū)圍巖蝕變在先期應(yīng)以硅化、碳酸鹽化及大理巖化為主，鐵礦化為輔；在后期則以鐵礦化為主，硅化為輔?？傮w來說，這些蝕變特征可以作為礦區(qū)找礦的間接標(biāo)志[1]。

2 礦床地質(zhì)特征

鐵礦體主要賦存于九龍群炒米店組的中厚層微晶灰?guī)r、藻屑灰?guī)r中，呈似層狀，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀接近，但不完全一致，局部礦體斜切巖層層面及層理。

2.1 礦體特征

礦體總體走向NNE，傾向SE，傾角5°～10°。礦體沿走向大于200 m，厚度2.64～1.80 m，變化系數(shù)37.8%。

2.2 礦石質(zhì)量

2.2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造較為復(fù)雜。礦石結(jié)構(gòu)以交代殘余、半自形、粒狀碎屑等結(jié)構(gòu)為主。礦石構(gòu)造多為塊狀、蜂窩狀、斑雜狀等構(gòu)造。

2.2.2 礦物成分

礦石為黃褐色，呈塊狀、土狀、蜂窩狀等形態(tài)。主要礦石礦物為褐鐵礦，其次為菱鐵礦，少量赤鐵礦；脈石礦物主要是方解石、石英等。

褐鐵礦為一組次生氧化礦物的集合體，常呈黃褐—黑褐色，致密微粒-隱晶狀、膠狀。它們沿碳酸鹽礦物的解理、裂隙交代、充填，形成不規(guī)則的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

菱鐵礦常見于褐鐵礦的一側(cè)或殘留于褐鐵礦中。按其形成時間可分兩期，早期菱鐵礦呈灰色、半自形、他形粒狀集合體，粒徑0.5～1 mm。晚期菱鐵礦呈米黃色，多呈脈狀或膠結(jié)物賦存于破碎巖石中。沿裂隙廣泛被方解石及褐鐵礦穿插交代。

赤鐵礦為板狀、呈片狀或鱗片狀集合體，不均勻地分布在褐鐵礦、菱鐵礦集合體間隙或孔洞、裂隙中，集合體的形態(tài)為不規(guī)則狀或放射狀，形成時間較晚。

2.2.3 礦石化學(xué)成分

褐鐵礦礦石TFe含量在26.07%～29.35%之間，平均含量為27.71%，品位變化系數(shù)11.8%。該礦礦石品位屬穩(wěn)定型。

礦石中除主要可用元素Fe以外，還伴生有益元素Mn。Mn的含量一般在1.1%～1.5%之間。主要以軟錳礦—黝錳礦等礦物與褐鐵礦伴生，并且交代褐鐵礦，形成較晚。礦石中主要伴生組分為Co、Cu、Ni、Pb、Zn、Mo等金屬。其中Co含量變化范圍為0.005%～0.010%；Cu含量變化范圍為0.012%～0.070%；Ni平均含量0.016%；Pb平均含量0.065%；Zn平均含量0.11%；Mo平均含量0.049%(見表1)，均達(dá)不到綜合利用指標(biāo)。

表1 南仇鐵礦床鐵礦石光譜分析結(jié)果表

有害元素S在礦石中的含量一般在0.10%以下；P含量均低于0.2%；可滿足工業(yè)要求。

造渣組分CaO在褐鐵礦礦石中的含量一般在0.2%～0.3%之間，其含量的高低取決于鈣質(zhì)被鐵質(zhì)交代的程度、后期碳酸鹽化的強(qiáng)弱以及在表生階段被淋蝕的程度；MgO在褐鐵礦礦石中的含量一般在2%以下；SiO2含量一般在17.44%～26.30%之間；Al2O3含量較低，一般在1%上下變化；K2O、Na2O等在礦石中含量甚微。

2.3 礦石類型

礦區(qū)鐵礦床的礦石主要為褐鐵礦礦石自然類型。

按其各自的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點，褐鐵礦礦石又可分為致密塊狀、蜂窩狀、粉粒狀、條帶狀、葡萄狀等幾種構(gòu)造類型[1]。其中以致密塊狀、蜂窩狀、粉粒狀構(gòu)造類型為主[5]。

礦石工業(yè)類型為需選鐵礦石。

2.4 礦體圍巖和夾石

礦區(qū)礦體頂、底板都為碳酸鹽巖，礦液沿構(gòu)造裂隙上移并交代充填兩側(cè)圍巖，后經(jīng)風(fēng)化淋濾而成礦，礦體與圍巖界面明顯。

礦體礦化均勻、品位穩(wěn)定、無夾石。

3 礦床成因探討

南仇礦區(qū)鐵礦成因?qū)僦械蜏責(zé)嵋航淮涮睢L(fēng)化淋濾型礦床。

其成礦熱液來自于中—基性雜巖體和含鐵碳酸鹽巖，鐵質(zhì)是多源的。成礦的機(jī)制是富含鐵質(zhì)的汽化熱液上升時，又溶解和裹攜了流經(jīng)地層中的鐵礦體和圍巖中的部分鐵質(zhì)，在堿性條件、-Eh值或壓力降低的部位形成菱鐵礦[4]。菱鐵礦形成以后，經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)作用，當(dāng)氧化電位增高時，低價鐵轉(zhuǎn)化為高價鐵，菱鐵礦變?yōu)楹骤F礦。在這個次生作用中，一些含鐵碳酸鹽礦物(鐵白云石、鐵方解石等)也遭到破壞，F(xiàn)e2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，是再遷移富集成褐鐵礦的部分鐵質(zhì)來源[5]。

礦體均為層狀和似層狀，賦存于富鐵碳酸鹽巖建造中。礦石以褐鐵礦為主，菱鐵礦次之；根據(jù)礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，其成礦作用可劃分為二個階段：

1)沉積成礦階段

鐵質(zhì)沉積發(fā)生于干旱的氣候條件下，水體濃縮，鹽度升高，Mg/Ca值較高，pH值一般多在9以上，導(dǎo)致原生含鐵白云質(zhì)沉積物的形成以及沉積物的白云石化。與碳酸鹽灰泥堆積在一起的鐵的氫氧化物，當(dāng)脫離底水后，即處于還原環(huán)境，由于有機(jī)炭的作用，還原為菱鐵礦，并對圍巖進(jìn)行交代。形成了以菱鐵礦、鐵白云巖為主的富鐵碳酸鹽巖，即礦源層。

2)后生改造階段

中生代燕山運(yùn)動形成斷裂構(gòu)造和巖漿的侵入，斷裂溝通了大氣降水和地下水，而巖漿活動和動力熱使其溫度顯著上升，可達(dá)300℃左右。由于溫度升高，導(dǎo)致碳酸鹽巖(特別是賦存其中的菱鐵礦)發(fā)生重結(jié)晶和局部的遷移，使鐵質(zhì)活化轉(zhuǎn)移，在一定地質(zhì)條件下形成菱鐵礦，再經(jīng)次生淋濾形成褐鐵礦。

因此，斷裂構(gòu)造和圍巖對成礦、控礦具有重要的作用，層狀或似層狀礦體以交代作用為主。

3.1 構(gòu)造條件

本區(qū)礦床的形成受北東向和東西向兩組斷層構(gòu)造所控制。節(jié)理構(gòu)造也影響著礦床的形成。在節(jié)理密集地段，灰?guī)r被交代的較完全，品位較高；相反節(jié)理稀疏的地段就僅呈細(xì)脈狀礦化充填。因此節(jié)理構(gòu)造能影響礦床的形成和品位的變化，節(jié)理或斷裂構(gòu)造發(fā)育的地方有可能成為礦液上升的集中點[5]。

3.2 圍巖條件

本區(qū)礦床熱液在上升的過程中沿著層間裂隙和層面張開選擇性地交代了局部化學(xué)性質(zhì)活潑的碳酸鹽地層。惰性的頁巖和硅質(zhì)頁巖往往作為隔板出現(xiàn)，而不成礦，僅受到輕微鐵礦化、硅化和碳酸鹽化作用。泥質(zhì)灰?guī)r和砂質(zhì)灰?guī)r往往被構(gòu)成網(wǎng)脈狀、扁豆?fàn)畹V體；含有鎂質(zhì)的灰?guī)r多被組成質(zhì)量不好的似層狀礦體；而化學(xué)成分純粹為碳酸鈣的灰?guī)r，加上適當(dāng)?shù)臉?gòu)造條件，則組成交代完整的層狀礦體，且界線清楚、品位高[5]。因此不同層位不同性質(zhì)的灰?guī)r被交代成礦后也不相同。

綜上所述，含Ca高、Si低，性脆、易溶、裂隙發(fā)育、質(zhì)地較純的碳酸鹽巖是有利的成礦圍巖，易于被熱液交代成礦；另外，上覆與下伏地層屬于裂隙度低、硅質(zhì)含量高的泥質(zhì)巖、泥質(zhì)灰?guī)r等，對礦液的富集儲存起了屏蔽作用[1]。總之，當(dāng)構(gòu)造條件適當(dāng)時，還必須有適當(dāng)?shù)膰鷰r才能使溫度適當(dāng)、濃度適當(dāng)?shù)牡V液形成具工業(yè)價值的礦床。

4 找礦標(biāo)志及成礦前景

礦區(qū)鐵礦為中低溫?zé)嵋航淮涮睢L(fēng)化淋濾型礦床，斷裂構(gòu)造和圍巖對成礦、控礦具有重要的作用。因此，應(yīng)注意斷裂構(gòu)造的控礦作用，沿著斷裂帶找礦。本區(qū)圍巖蝕變在先期應(yīng)以硅化、碳酸鹽化及大理巖化為主，鐵礦化為輔；在后期則以鐵礦化為主，硅化為輔[5]?？傮w來說，這些蝕變特征可以作為礦區(qū)找礦的間接標(biāo)志。

鐵礦受沉積相帶和斷裂控制，除注意已知的賦礦層位外，要注意其他層位成礦的可能性。在地層、巖相的基礎(chǔ)上研究斷裂構(gòu)造，注意斷裂的規(guī)模和力學(xué)性質(zhì)，那些能為巖漿所侵入、為地表水的滲透和運(yùn)移提供條件，能提供熱能，能為鐵質(zhì)的運(yùn)移和富集提供空間的斷裂應(yīng)列為研究的對象。

在地層、巖相、斷裂的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖石的蝕變，綜合研究、探索鐵礦床和各種控礦因素的相關(guān)關(guān)系，求得對成礦規(guī)律性的認(rèn)識，以便指導(dǎo)今后的找礦工作。

5 結(jié)論

南仇礦床屬于小型褐鐵礦礦床，在成因上屬中低溫?zé)嵋航淮涮睢L(fēng)化淋濾型礦床。礦區(qū)內(nèi)礦體有似層狀或?qū)訝?；礦體規(guī)模較小，厚度、品位變化較大；礦石自然類型以致密塊狀、蜂窩狀、粉粒狀為主。斷裂構(gòu)造和圍巖對成礦、控礦具有重要的作用，礦體以交代作用為主。沿層間及深部均有較好的找礦前景。

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