0 引言

矽卡岩型铁矿是我国重要的富矿类型之一^[1-2]。鲁西矿集区内与中基性侵入岩相关的矽卡岩型铁矿是最主要的富铁矿类型^[3-6]。近年来，在勘查区预测理论指导下，齐河—禹城覆盖区在富铁矿调查评价和科研工作方面均取得了重大进展^[7-11]，本文通过深入研究齐河—禹城地区矽卡岩型铁矿的成矿地质背景和矿床地质特征、分析各种产出形式铁矿体的控矿特征、总结区内铁矿找矿标志，以期对指导研究区及区域上的类似矿床的找寻具有重要理论与实际意义。

研究区位于山东省德州市齐河县—禹城市地区南部，属鲁西北平原地区；其大地构造位置属华北板块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅰ-2)鲁中隆起(Ⅰ-2_a)泰山—济南断隆(Ⅰ-2_a1)齐河潜凸起(Ⅰ-2_a1⁵)上(图 1、表 1)。

1.二级构造单元边界；2.三级构造单元边界；3.四级构造单元(实测断裂/隐伏断裂)边界；4.五级构造单元(实测断裂/地层界线/隐伏断裂)边界；5. (潜)凹陷区；6. (潜)凸起区；7.构造单元编号；8.研究区位置；9.省界；10.市/县/村级地名。 图 1 区域大地构造背景图 Fig. 1 Regional geotectonic background map

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① 山东省自然资源厅.山东省地层、侵入岩、构造单元划分方案.济南：山东省自然资源厅，2014.

该区新生界广泛分布，尤以第四系和新近系分布最为广泛，古生界主要为石炭系—二叠系、奥陶系和寒武系，均被新生界覆盖。受区域大地构造运动的影响，该区断裂、褶皱等构造较为发育，以前者为主，后者在断块内部发育，构造方向主要为NNE向和NW向两组，局部发育有穹窿构造。岩浆岩以中生代侵入岩(中基性岩)为主，主要分布于研究区和济南市区—历城—章丘北部地区，显示出较高的航磁异常特征(可分为李屯、潘店、大张和薛官屯共4个次级磁异常)^[10-11]。重力场总体呈低背景场上的高重力异常特征，即以李屯—潘店—大张地区为中心向四周呈现重力高值区、重力异常梯度带、低重力场波动变化区。

研究区完全被第四系所覆盖，其深部各类地质信息多为地球物理资料推断所得(图 2)。根据区内地质调查工作成果^[10-11]，该区奥陶系和石炭系—二叠系分布广泛，齐广断裂北西侧埋藏深度较大(大于3 400 m)，齐广断裂南东侧埋藏深度较浅(600~ 1 200 m)。区内燕山晚期岩浆活动强烈，可分为李屯岩体、潘店岩体、大张岩体及薛官屯岩体。区内构造较为发育，其中断裂主要为NE向断裂、NNW向断裂和近SN向断裂等几组，褶皱亦较发育。

1.禹城济阳潜凹陷；2.乐平铺潜凹陷；3.齐河潜凸起；4.断裂构造及名称；5.推断隐伏闪长岩体范围；6.铁矿床位置及名称；7.地名。 图 2 研究区地质构造简图 Fig. 2 Geological structure diagram of the study area

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研究区内铁矿勘查工作成果表明，铁矿体赋存形态与碳酸盐岩、碎屑岩地层和闪长岩体的接触关系的构造形态密切相关。该区内铁矿体赋存形态多样(图 3、表 2)，包括接触带赋存式(图 3)、断裂充填式(图 3c)、层间充填式(图 3a)、裂隙贯入式(图 3b)、捕虏体构造式(图 3d)等；其中接触带赋存式是区内最主要的铁矿赋存方式。

1.石炭纪—二叠纪碎屑岩；2.石炭纪—二叠纪灰岩；3.奥陶纪灰岩；4.早白垩世闪长岩体；5.矽卡岩带；6.铁矿带；7.地质界线；8.断裂带。 图 3 研究区铁矿成矿结构面示意图 Fig. 3 Sketch map of iron ore-forming surface in the study area

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以大张地区0勘探线(图 4)为例，该勘探线铁矿体走向NE35°，倾向SE，倾角6°，铁矿体呈似层状、透镜状，局部呈网脉状等，部分矿体被后期断裂破坏；主要赋存形式为接触带赋存式、捕虏体构造式，局部见有小规模的断裂充填式、裂隙贯入式。Ⅰ号矿体由ZK01孔和ZK02孔控制，赋存标高为-772.18~-716.36 m，ZK01孔见矿厚度为25.98 m，ZK02孔见矿厚度为7.66 m，矿体平均品位全铁w(TFe)为54.02%、磁性铁w (mFe)为50.86%。Ⅱ号矿体由ZK03孔控制，赋存标高为-796.76~-781.42 m，见矿厚度约为15.34 m，矿体平均品位w(TFe)为49.38%、w (mFe)为47.54%。

1.第四系；2.新近系；3.二叠系；4.石炭系；5.奥陶系；6.闪长岩体；7.铁矿体及编号；8.地质界线/推测地质界线；9.钻孔位置及孔号；10.推测构造破碎带。 图 4 大张地区0勘探线剖面简图 Fig. 4 Section map of exploration Line 0 in Dazhang area

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勘查表明铁矿体主要呈似层状、层状、囊状、透镜状、不规则状等(表 3)，矿体规模变化较大。矿石以深灰色、灰黑色为主，部分略带棕褐色；矿石构造以致密块状构造为主，少量呈浸染状、角砾状构造等，矿石呈半自形—他形粒状结构；矿石中金属矿物主要为磁铁矿，其次为黄铜矿、黄铁矿等；非金属矿物主要为石英、斜长石，其次为辉石、绿泥石、角闪石、石榴子石、方解石等；其中磁铁矿体积分数一般为40%~65%，矿石中伴生有用组分不易被工业利用。

自侵入岩体到碳酸盐岩地层围岩蚀变分带特征明显，典型蚀变分带为闪长岩带—蚀变闪长岩带—内矽卡岩带—铁矿体—外矽卡岩带—大理岩化带—灰岩带(图 5a)；此外，受层间破碎带、裂隙形态控制的矿体蚀变特征见图 5b，受捕虏体构造控制的矿体蚀变特征见图 5c。在碳酸盐岩地层一侧重结晶现象明显，发育大理岩化、碳酸盐化，偶见黄铁矿化现象；在铁矿体中发育有磁铁矿化、矽卡岩化、黄铁矿化、蛇纹石化、绿帘石化、绿泥石化等；在矽卡岩带中发育有蛇纹石化、磁铁矿化、绿帘石化、黄铁矿化、绿泥石化等；靠近岩体一侧发育钠长石化、透辉石化、绢云母化等蚀变。铁矿床中矽卡岩化强烈的地段，热液蚀变现象较显著，同时其附近的磁铁矿化也较明显；在磁铁矿化、钠长石化、矽卡岩化等强烈地段铁矿体较为发育。认真甄别以上各类蚀变作用和铁矿体对应关系对于区内铁矿勘查具有重要意义。

1.石炭纪—二叠纪泥(砂)岩；2.奥陶纪灰岩；3.大理岩化带；4.矽卡岩带；5.铁矿体；6.钠长石化蚀变闪长岩带；7.闪长岩。 图 5 研究区铁矿体蚀变分带类型示意图 Fig. 5 Diagram of the Iron orebodies alteration zoning in the study area

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研究区内控矿要素为地层、岩体、侵入接触带(表 4)。奥陶纪马家沟群灰岩地层和石炭纪—二叠纪碎屑岩地层是区内铁矿的控矿地层。其中，奥陶纪马家沟群灰岩是区内主要控矿围岩，其具有性脆易碎、化学活动性强的特点，化学成分主要为CaCO₃(质量分数约98%)，SiO₂、Al₂O₃、CaCO₃等化学成分质量分数极微。区内控矿岩体为闪长岩体(即成矿地质体)，其岩性主要为角闪(石英)闪长岩、黑云母闪长岩、透辉(石英)闪长岩，其化学成分主要为SiO₂、Al₂O₃，次为Fe₂O₃、K₂O、Na₂O、CaO、MgO、FeO，而TiO₂、MnO、P₂O₅、S质量分数极微；其中，SiO₂质量分数均值为65.67%(变化范围为63.74%~67.05%)，Al₂O₃质量分数均值为15.97%(变化范围为15.72%~16.26%)，具有高铝质特征。区内勘查及研究工作表明，岩浆在侵入过程中与碳酸盐岩地层发生了复杂的物理化学反应并形成了含矿热液，是该区形成矽卡岩矿床的先决条件^[12]；据王玉往等^{[11, 13]}测年成果，该区侵入岩体年龄为早白垩世(岩体锆石LA-ICP-MS年龄为(130.0±2.3) Ma、(131.6±1.7)Ma)；这与济南、莱芜、金岭地区矽卡岩型铁矿区^[14-19]侵入岩体年龄(岩体年龄均为早白垩世，年龄范围为134~127 Ma，主要集中于131~130 Ma)近于一致，成矿时代为均属于中生代燕山晚期。

矽卡岩型铁矿接触带构造及其附近地段既是成矿物质运移的通道，又是成矿物质沉淀富集的有利场所^{[1-2, 12]}，含矿热液在由构造活动和岩浆侵位引起的构造变形，如岩体接触带、构造滑脱部位、脆性裂隙等部位富集进而形成形态复杂多样的铁矿体；此外，褶皱构造中的背斜或向斜的轴部，内凹、上隆、转折段等地段均有利于矿液的富集而形成铁矿体；断裂构造交汇部位(如断裂之间、断裂与褶皱的交汇部位)由于岩石破碎，或易形成破碎带，因有利于矿液运移和沉淀，更易形成规模大、品位高的铁矿体。

根据区内矿物交代及共生组合特征将该区铁矿划分为4个成矿阶段：1)矽卡岩化阶段——岩浆在侵位后冷却过程中，靠近岩体附近一侧发生了钠质蚀变现象，在靠近地层富集形成了由透辉石、石榴石等组成的矽卡岩；2)磁铁矿氧化物阶段——该阶段属于主成矿阶段，形成了大量的磁铁矿，交代透辉石、石榴石等产出，同时形成透闪石、绿帘石等脉石矿物；3)金属硫化物阶段——该阶段形成了黄铁矿，少量磁黄铁矿、黄铜矿等，并形成了绿泥石等矿物；4)碳酸盐阶段——该阶段最晚，见有含金属硫化物碳酸盐脉贯入。研究表明该区铁矿成矿作用主要为接触扩散交代作用、接触渗滤交代作用，部分为富矿热液充填作用所致(表 5)，如前者矿体受接触带构造形态控制，后者受断裂和裂隙形态控制。上述成矿作用类型的差异性与其围岩蚀变类型和发育强度对应较好，如接触扩散交代作用蚀变类型完全—较为完全、蚀变程度较强，接触渗滤交代作用蚀变类型较完全、蚀变程度较弱，富矿热液充填作用蚀变类型不完全、蚀变程度很弱。

以往研究工作^[20-25]表明区内铁矿体多赋存于磁异常高值区、化极异常高值区和等值线同步外凸部位，铁矿体发育处表现为重力异常高值区与低值区的梯度带附近；电法剖面的高—低电阻率转换带的地段是矽卡岩带分布的重要部位。根据勘查区相关找矿预测理论^[26-27]和区内铁矿勘查成果，结合济南、莱芜、金岭等地区铁矿勘查成果及其他地区科研成果^[28-34]，研究区矽卡岩型铁矿的找矿标志(表 6)可分为地层标志、岩体标志、构造标志、围岩蚀变标志、地球物理标志等。

在今后的矽卡岩型铁矿勘查工作中，需要综合应用以上地层标志、侵入岩体标志、围岩蚀变特征、构造标志、地球物理标志等进行相互配合、互为补充和综合研究，从而达到较好的勘查效果。

1) 研究区内铁矿体赋存形式为接触带赋存式、断裂充填式、层间充填式、裂隙贯入式、捕虏体构造式，其所对应的矿体特征、矿石特征、蚀变特征、控矿因素和成矿特征各具特点，认真总结上述特征对于铁矿勘查具有重要意义。

2) 研究区内矽卡岩型铁矿的控矿要素为地层、岩体、构造接触带，即区内铁矿体产于碳酸盐岩地层和中基性侵入岩体的接触带，及其附近的碳酸盐岩、碎屑岩地层和岩体中；该区成矿作用以接触扩散交代作用、接触渗滤交代作用为主，还有富矿热液充填作用；由接触扩散交代作用、接触渗滤交代作用和富矿热液充填作用形成的矿体，蚀变类型由多变少，蚀变强度由强变弱。

3) 研究区找矿标志为奥陶纪和石炭纪—二叠纪地层标志；中基性侵入岩体标志；磁铁矿化、矽卡岩化、钠长石化、蛇纹石化、金云母化等围岩蚀变标志；侵入岩体和地层接触带构造及其附近断裂构造交汇部位、岩体凹部构造、层间破碎构造、捕虏体构造、地层张性裂隙等构造标志；明显的高值磁异常和化极磁异常部位、重力异常梯度带和位于高—低电阻率转换带的地段也是重要的找矿标志。

致谢: 中化地质矿山总局山东地质勘查院王娟高级工程师和审稿专家对本文写作给予了指导和帮助，在齐河—禹城地区铁矿勘查项目组全体成员长期与作者一起工作，在此表示衷心感谢！