山东李屯地区铁矿地质特征及找矿前景

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山东李屯地区铁矿地质特征及找矿前景

刘 雪

摘要：近年来，李屯地区发现了厚层矽卡岩型富铁矿。经过勘查结果显示，石炭二叠系是主要的成矿地层，区域岩浆岩

分布广泛，同时区域断裂较发育，各组断裂互相切割，控制了区

域地质体的展布。地层、构造与岩浆岩三者共同作用形成了矽

卡岩型铁矿。根据“重磁同高”的异常特征，结合重磁数据预测

了下一步找矿方向，岩体边界尚未圈定，该地区找矿潜力较大。

关键词：李屯地区；铁矿；地质特征；找矿李屯地区隶属于山东省禹城市和齐河县管辖，处于华北坳

陷区与鲁西隆起区的连接部位。近年来，我省持续推进铁矿深

部找矿工作，在李屯、潘店、大张地区相继发现了矽卡岩型铁

矿，地质找矿工作取得重大进展。

在此之前，黄河北地区曾开展过煤炭整装勘查工作,勘查结

果表明,区域岩浆岩广泛分布,且奥陶纪马家沟群碳酸盐地层发

育,为接触交代型矿床的形成提供了良好的成矿条件，当时并

未引起重视。自李屯地区发现了厚层富铁矿后，人们对该地区

岩浆岩进行重新认识和深入研究。近年来，该地区开展了较多

的矿产调查、地球物理测量和地质科研工作，旨在研究该地区

构造体系、岩浆岩及其与接触交代型铁矿的关系，铁矿的成矿

规律与成矿预测以及煤铁共生等系列问题。该文是对项目取得

的勘查成果进行梳理，总结分析李屯地区铁矿地质特征，以期

为今后区内或类似地区的铁矿勘查工作提供借鉴。

1 区域地质背景本区域属华北板块（Ⅰ）鲁西隆起（Ⅱ）鲁中隆起（Ⅲ）泰山-

济南断隆（Ⅳ）齐河潜凸起Ⅱa15（Ⅴ）与华北坳陷区的临邑潜凹

陷Ⅰa41（Ⅴ）交界部位。本区覆盖层较厚，在新太古界泰山岩群

结晶基底上，地层由老到新依次为：奥陶纪马家沟群、石炭-二

叠纪月门沟群、二叠纪石盒子群、新近系、第四系，其中奥陶系和石炭二叠系为主要成矿地层。

图1 区域构造简图及岩浆岩分布图区域以断块构造为主，主要发育NE～NNE向、

NW～NNW向、近EW向三组断裂构造，且以前两者较发育。

各组断裂互相切割，控制了区域地质体的展布（图1）。区域构

造特征总体表现为南浅北深的单斜构造形态。李屯岩体主要

受齐广断裂、莒镇断层、务头断层和李屯断层构造的控制。其

中，齐广断裂、莒镇断层和务头断层属于区域性断裂，根据地

震资料推测，本区西南部发育一条正断层—李屯断层，走向近

NNE，倾向W，断距100m～300m，向北交于齐广断裂，向南

交于莒镇断层，延展长约6km。

区域内岩浆岩分布较广泛，主要有新太古代侵入岩和中生

代侵入岩。其中新太古代侵入岩主要分布在章丘～长清的南部

地区，以中酸性侵入岩为主；中生代侵入岩以燕山晚期为主，

主要分布在济南市区～历城～章丘一带的济南杂岩体，以中基

性岩为主，相继发现的李屯岩体、潘店岩体和大张岩体均属这

一时期的。

李屯岩体为隐伏产出，根据物探成果推断及钻探揭露，岩

性以中基性岩为主，主要为闪长岩类和辉长岩类；东侧临近的

袁营普查区的钻孔揭露侵入岩为酸性侵入岩，岩性主要为二长

花岗岩、正长花岗岩。

2 成矿地质特征2.1 地层特征在区域上奥陶纪灰岩分布广泛，发育较稳定，但区内施工

钻孔未揭露奥陶纪碳酸盐原岩，揭露矿体主要位于石炭-二叠

纪地层与岩浆岩接触带附近的地层内。岩体最上部侵位在二叠

系石盒子群上部，普遍侵入于石炭-二叠系月门沟群太原组和

山西组。

石盒子群主要由一套陆相沉积的以灰色、浅黄绿色为主的

泥岩、砂岩，偶夹薄层铝土岩，偶见炭质泥岩；太原组和山西组

主要由粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩以及细砂岩组

成，夹少量薄煤线及薄层炭质泥岩。地层受岩浆岩侵入影响，部

分泥质岩角岩化明显，与顶底板围岩呈突变接触、侵入接触。分

析认为岩体深部总体表现为岩床，并有呈脉状岩浆岩呈侵入于

石炭-二叠纪地层中。

2.2 矿体特征李屯岩体为隐伏产出，岩体范围主要分布于齐广断裂、务

头断层及莒镇断层之间，总体呈北北东向展布，岩体东南侧向

西北凹陷，平面形态整体呈不对称“马蹄”形，在东西向剖面上

顶面整体呈两端凸起中间凹陷，在南北向剖面上总体南倾的“驼

峰”状。

区内已施工4个钻孔，发现3层磁铁矿薄层，1个主矿体。

矿体位于齐广断裂南侧，李屯断层西侧，岩体西侧，根据钻

孔见矿情况，矿体形态为似层状（图2），倾向240°，倾角约

21°。倾向控制长度386m，走向控制长度510m，矿体钻遇厚度

57.33m～99.56m，属厚度变化简单矿体。矿体平均品位TFe为

56.24%，mFe为51.19%。顶板为矽卡岩，底板为矽卡岩或角岩，

与顶、底板多为截然接触，个别钻孔中为过渡接触关系。管理及其他Management and other

图2 矿体剖面示意图2.3 矿石特征

2.3.1 岩性特征

矿石的矿物成分主要为磁铁矿，结构以半自形-它形粒状

为主，部分呈半自形粒状，粒度0.05mm～0.80mm间，不等

粒。晶粒间致密接触，杂乱排列，主要以集合体形态呈致密块

状构造，少量呈稠密浸染状或碎块状。呈灰色略带淡棕色，具

均质性。

脉石矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、透辉石等，结

构主要为它形-半自形粒状结构为主，多呈几何体状密集分布

或零星分布，主要有交代结构、填隙结构及包含结构等。构造以

条带状、角砾状构造为主。

2.3.2 化学特征

通过岩石地球化学分析，对岩体内闪长岩的元素含量有了

初步了解。

通过主量分析（表1），闪长岩岩性定名为角闪闪长岩，SiO2含量为46.90%，显示岩石类型为基性岩；TFe2O3含量11.01%，

高于中国闪长岩平均含量7.71%，岩体中铁含量较高；MgO含

量12.44%，远大于中国闪长岩MgO平均含量3.77%，岩石具富镁性质；里特曼指数σ=2.3﹤3.3，属于钙碱性系列；总体表现

为富镁、富铁的岩石。

微量元素分析显示，岩石Ba含量主要介于662～667×10-6

之间，平均含量为664.5×10-6；Sr含量在576～635×10-6之

间，平均含量为605.5×10-6；Ba平均含量远高于其大陆地壳平

均值（Ba=390×10-6），Sr远高于上地壳值350×10-6和下地壳值

230×10-6；微量元素蜘网图（图3-a）显示，岩石富集Rb、Ba、

Sr等大离子亲石元素（LILEs），亏损Zr、Nb、Ta等高场强元素

（HFSEs）。

稀土元素总含量ΣREE为102.79×10-6～109.43×10-6，其

中轻稀土（LREE）含量为91.87×10-6～98.82×10-6，重稀土

（HREE+Y）含量为27.01×10-6～28.58×10-6；（La/Yb）N介于

7.96～10.47之间，具明显的Eu负异常（δEu=0.71～0.89，平

均0.8，小于1），说明稀土元素的含量受早期的结晶分异作用的

一定影响，并且岩浆所经受的结晶分离作用是以斜长石为主的。

在稀土元素球粒陨石标准化配分图（图3-b）中，曲线明显呈现

右倾的趋势，显示岩石相对富集轻稀土元素（LREE），重稀土

（HREE+Y）相对亏损，且轻稀土分馏较强，重稀土分馏较弱。

岩石微量、稀土元素特征表明，岩石岩浆来源可能为幔源，

上侵过程中经历了地壳混染作用。2.4 蚀变特征

区内接触交代变质作用强烈，矿体两侧围岩及岩体内均发

育不同程度的蚀变作用，主要有矽卡岩化、钾化、绢云母化、绿

帘石化及绿泥石化等（图4），近矿围岩大多可见矽卡岩化，但

矽卡岩化强度相对较低，宽度相对较窄，同时围岩中碳酸岩不

发育，因而大理岩化不发育，角岩化较强。

矿床围岩蚀变具一定分带特征。岩体从深到浅发生钾化、

绢云母化、绿帘石化，三者界线模糊，出现绢云母化、绿帘石化

叠加在早期钾化上；角岩是热液对围岩地层进行热烘烤变质而

成，分布较广；矽卡岩化带是在角岩的基础上，叠加了矽卡岩

化，形成石榴子石、透辉石矽卡岩，但局部地段矽卡岩带较薄甚

至直接缺失。各蚀变带之间界限不明显，存在相互叠加的现象，

总体上从近岩体到矿体外围蚀变强度依次减弱，矽卡岩化是近

矿蚀变的标志。表1 岩石主量元素分析结果表岩石名称分析项目及结果（%）角闪闪长岩SiO2K2ONa2OCaOMgOFe2O3Al2O3SP2O5MnOTiO2V2O5LOI46.900.592.428.9812.4411.0112.090.200.170.180.720.034.35

图3 岩石微量元素蜘网图和稀土元素的球粒陨石标准化配分模式图管理及其他Management and other

图4 围岩蚀变示意图2.5 成矿期次

通过岩矿测试及矿石内矿物的共生组合及穿插关系，分析

了李屯矿床成岩成矿过程，由早到晚分为五个阶段（图5）：

图5 李屯铁矿床矿物生成顺序图（1）早矽卡岩化阶段：矽卡岩的主要形成阶段，在该阶段

高温成矿热液流体与碳酸盐岩围岩发生反应，把溶解的碳酸盐

中Ca、Mg向侵入体方向运移，二者相互反应形成石榴石、透辉

石等矿物，多呈半自形-它形粒状，在岩矿心标本中局部可见晶

形较好的石榴子石。

（2）磁铁矿阶段：为主成矿阶段，可见磁铁矿包裹早期矽

卡岩角砾，磁铁矿多呈半自形-它形粒状或致密粒状集合体状，

分布于石榴子石、透辉石间隙，磁铁矿边部等常见被后期黄铁

矿、黄铜矿等硫化物充填交代。

（3）晚矽卡岩阶段：随着无水矽卡岩矿物、磁铁矿的晶出，

热液温度逐渐下降，富水硅酸盐开始析出，金云母、透闪石、阳

起石、绿帘石等矿物形成，包裹早期的磁铁矿、石榴子石、透辉

石等，或沿早期矿物裂隙分布。

（4）硫化物阶段：随着温度的继续下降及氧逸度的降低，

形成黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等硫化物，硫化物常呈浸染状分布于矽卡岩或磁铁矿石内，亦可见呈脉状或网脉状充填于磁铁

矿集合体裂隙中或矽卡岩裂隙中，石英产出较少，偶见少量硫

化物与石英呈细脉切穿早期磁铁矿。

（5）碳酸盐阶段：为成矿作用的晚期，形成大量方解石矿物，

并伴随少量黄铁矿，常见包含黄铁矿的碳酸岩脉切穿早期形成

的磁铁矿、黄铁矿及矽卡岩等矿物，亦可见碳酸岩脉切穿早期

黄铁矿脉，对早期矿物交代不明显。

3 找矿标志（1）地层标志。矽卡岩型磁铁矿床主要产出于中基性-中酸

性岩浆岩与奥陶系灰岩的接触带上，现揭露矿体主要赋存于岩

体与石炭-二叠纪地层接触带附近的地层内。因此，区内石炭-

二叠系是重要的赋矿围岩。

（2）构造标志。区内现揭露矿体主要产出于岩体与地层接

触带上和石炭-二叠系中，接触带构造和层间构造为热液的流

通和交代作用提供了有利条件。

（3）岩浆岩标志。区内揭露岩体以闪长岩类为主，部分辉长

岩、辉绿岩。与成矿作用关系密切的多为绿泥石化、石榴石化蚀变

闪长岩。因此燕山晚期闪长岩分布区是寻找此类矿床的重要标志。

（4）围岩蚀变标志。矿体的顶底板围岩多为矽卡岩或矽卡

岩化角岩，矽卡岩矿物组成主要有石榴石、透辉石、透闪石、绿

帘石等，矽卡岩化是本矿床最重要的蚀变现象。另外，接触带附

近受热变质作用影响而形成的角岩化、闪长岩体钾长石化、钠

长石化等，各种蚀变的组合或蚀变强度的变化，对矿体的存在

具有显著的指向意义。

4 找矿潜力根据1：1万地磁测量成果显示，李屯地区所处的磁异常

为等轴异常，以100nT等值线圈定，△T值由外向内逐渐升

高，异常中心峰值高达400nT，局部异常主体走向均为NNW，

异常平面形态呈长椭圆状，其规模较大，长约4～6km，宽约

2km～3km。在△T等值线化极后，地磁场斜磁化影响被削弱，

△T等值线形态基本相同，异常主体向北发生偏移。

在布格重力场中，地磁异常位于重力的梯级带上，重力值