2014, Vol. 29
2. 山东省地质调查院, 济南 250013;
3. 北京信息科技大学理学院, 北京 100192
2. Shandong Institute of Geological Survey, Jinan 250013, China;
3. School of Applied Sciences, Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100192, China
0 引 言
单县龙王庙航磁异常是鲁西铁矿集区的组成部分(李厚民等，2012a)，位于山东省菏泽市单县东南部龙王庙镇一带，其中心位置距单县县城约15 km，总面积超过70 km2.国家地质总局航空物探大队九○四队于1976年发现了该异常；此后，山东省地质局第二地质队、山东省物化探勘查院、山东省地质科学实验研究院等多个单位在该区及其周边地区开展了矿产调查工作，并圈定了多个异常区，积累了大量找矿线索和成果资料，但由于受工程技术等手段的限制，区内铁矿勘查工作一直未取得找矿突破.在综合研究以往资料的基础上，2007年以来，山东省地质调查院利用国土资源大调查资金在该异常区开展了系统的铁矿勘查工作.通过磁法、重力等物探工作，将龙王庙航磁异常进一步分解为大刘庄和龙王庙西南2个次级异常(赵法强等，2011).经过对大刘庄异常(位于龙王庙西南异常区西北约5 km处)开展了较系统的铁矿勘查工作，发现了大刘庄铁矿床(郝兴中等，2013a)，经勘查证实该铁矿可达大型规模，大刘庄地区的勘查工作为龙王庙西南异常区提供了勘查思路和找矿经验.在对龙王庙地区物探异常特征的综合分析的基础上，2012年，山东省地质调查院对龙王庙西南异常进行了异常查证工作，揭露了多层铁矿体，取得了重大找矿进展.
1 区域地质概况
单县龙王庙航磁异常区位于华北陆块之鲁西地块西南部(图 1中右下角所示)，大地构造位置属青堌集凸起区(孔庆友等，2006).该地区完全被第四系覆盖，其下部为新近系、古近系等，其中大刘庄地区覆盖层厚度达450～550 m(赵法强等，2011；李英平等，2011).区内下伏基岩地层主要有：新太古代泰山岩群山草峪组、奥陶纪马家沟组、石炭—二叠纪月门沟群(包括本溪组、太原组、山西组)、二叠纪石盒子组等.据物探资料推断，在龙王庙异常区的第四系—古近系覆盖层厚度相对较薄；由异常区中心向外围，其厚度迅速变大，最大可超过1000 m.山草峪组分布于孙溜镇—北常集南侧，辛羊庙北侧，即以F3、F8、F10和F13南侧等断裂构造为界；走向325°～335°，倾向SW、倾角46°～70°左右.山草峪组黑云变粒岩—角闪变粒岩—磁铁石英岩变质铁硅建造是区内的铁矿赋矿层位，产于片麻岩、变粒岩中(曾广湘等，1998；李洪奎等，2012)，在以往地质工作中发现的大刘庄铁矿床即位于图 1西部偏北侧，铁矿以层状、似层状和透镜状产出(孔庆友等，2006；郝兴中等，2013a).
 | 图 1 单县龙王庙地区基岩地质图 1．大汶口组；2．石盒子组；3．山西组；4．太原组；5．本溪组；6．马家沟组；7．山草峪组；8．隐伏地质界线；9．隐伏不/假整合地质界线； 10．推断隐伏断裂；11．铁矿区位置；12．Ⅱ级构造单元边界；13．研究区大地构造位置； ⅡA.华北拗陷(山东部分)；ⅡB.鲁西地块；ⅡC.胶北地块；ⅡD.苏鲁造山带. Fig. 1 Geological map of Longwangmiao area in Shanxian county |
区内断裂均为物探和地质成果推断所得，以近NW走向为主，其次为近EW、NE、近SN向，断裂规模不等；侵入岩主要以脉岩为主，主要为以正长花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩脉等为主(李英平等，2013).
2 矿区地质 2.1 地质特征
经钻探揭露，龙王庙西南异常区内第四系—古近系等覆盖层厚度约545～565 m，较之大刘庄异常区覆盖层厚度稍大.该区覆盖层下亦发育有山草峪组含铁矿层位，其内发育有条带状磁铁石英岩、磁铁透辉石英岩和磁铁角闪石英岩等可形成沉积变质型铁矿的含铁硅质岩(王世进等，2012)，且含有石榴角闪斜长片麻岩、石英岩等夹石.围岩主要岩性为黑云变粒岩、黑云斜长片麻岩等.钻探工程证实，区内构造多以脆性断裂为主；侵入岩主要为正长花岗岩、花岗闪长岩、花岗伟晶岩、闪长岩脉等，多呈脉状产出.
2.2 地球物理特征
在龙王庙西南铁矿勘查过程中，主要开展了大比例尺磁法测量(网度为250 m×50 m)和重力测量(网度为250 m×100 m)等工作，同时在重磁异常显著部位辅以磁法和重力精 测剖面工作，取得了较好找矿效果.磁法和重力测量成果如下：
2.2.1 磁异常特征
区内磁异常分布特征大致可分为3部分：北侧呈负磁异常，主要分布于孙溜镇—苏楼—老龙窝一带，走向近东西向；东侧的刘新庄—杨草庙—龙王庙北的平稳正异常，形态杂乱，其异常值总体较低；中部及南西侧为高值异常，异常值为100～420 nT，其中在大刘庄—龙王庙南一线异常值变化梯度陡，即为单县大刘庄异常和龙王庙西南异常分布区.
大刘庄磁异常位于图 2的西北部，面积约3.5 km2，磁测曲线形态呈“双仁花生”状，异常走向大致呈NW-SE向，沿125°方向展布，异常长度约3 km，平均宽度约1.3 km，异常值范围为40～320 nT，该异常内产出有大刘庄铁矿床.龙王庙西南异常位于大刘庄异常的东南部，面积约14 km2，异常走向亦呈NW-SE向，沿135°方向展布，异常长度约5.5 km，平均宽度约2.2 km，异常值范围为80～420 nT.总体而言，龙王庙西南异常区范围较大，且磁测值亦高于大刘庄铁矿区；稍有差异的是，大刘庄磁异常曲线梯度较陡，而龙王庙西南磁异常曲线梯度较为平缓.
 | 图 2 龙王庙地区ΔT磁异常图 1．ΔT等值线(nT)；2．铁矿远景区范围； 3．钻孔位置及编号；4．村镇. Fig. 2 ΔT magnetic anomaly contour map in Longwangmiao area |
通过对Δ T 磁测曲线进行化极处理，显示其化极异常值总体呈现为正异常(图 3).异常具体表现为中间高、四周低的磁场特征；其中北东侧为杂乱异常，南西侧为NW向的磁异常，中部为NW-SE向的高值异常(一般为440～750 nT).利用化极处理后圈定了大刘庄异常和龙王庙西南异常范围，结合地质资料可知，该高值磁场区与山草峪组含矿地层分布相对应.根据已发现的大刘庄铁矿特征和后期龙王庙西南地区的铁矿勘查成果来看，其铁矿体形态与高磁测量成果基本吻合，因此，显示在NW-SE方 向的高磁异常区及其梯度带是沉积变质型铁矿有利的找矿部位，说明了磁异常是区内最好的找矿标志之一(苏旭亮等，2012).此外，对区内ΔT化极二次垂导异常结果均有明显的高值异常显示，高值异常分布区往往是磁性地质体相对富集的区域，表现出良好的找矿前景，其零等值线可大致圈定磁性地质体的分布边界(赵法强等，2011；娄德波等，2008).区内找矿经验表明，磁法测量是区内的最重要的铁矿勘查手段.
 | 图 3 龙王庙地区化极异常图 1．ΔT等值线(nT)；2．铁矿远景区范围； 3．钻孔位置及编号；4．村镇. Fig. 3 Magnetic anomaly of the pole contour map in Longwangmiao area |
2.2.2 重力异常特征
单县孙溜镇东侧—龙王庙镇地区的重力测量成果显示(图 4)，重力值变化范围为2.0×10-5～37.0×10-5 m/s2.重力异常值总体呈SW低、NE高之特征.北东侧为近EW向的平稳高值重力异常，异常梯度相对较缓.南西侧为NW-SE形态延伸，梯度较陡，尤以大孟庄—黄二楼—柴王楼一带重力梯度值最陡，根据图 1可知，该处为F3断裂，龙王庙西南铁矿区即位于F3断裂北侧和龙王庙镇之间.
 | 图 4 龙王庙地区布格重力异常等值线图 1．重力等值线(×10-5m/s2)；2．铁矿远景区范围； 3．钻孔位置及编号；4．村镇. Fig. 4 Bouguer gravity anomaly contour map in Longwangmiao area |
区内剩余重力异常成果(图 5)显示龙王庙西南铁矿区位于大孟庄东—龙王庙西南一带的剩余重力异常带上；这表明该重力异常带具有较好的找矿潜力.此外，在区域北侧(位于孙溜镇南侧—老龙窝一带)呈现串珠状的剩余重力异常，结合基岩地质资料分析推断，该异常可能是近EW向的区域性断裂(F8)所在位置，产状北倾，断裂南侧下伏基岩地层密度较大(即泰山岩群地层)，北侧下伏基岩地层密度则相对较小(即奥陶纪等地层)；因此，这些串珠状高值剩余异常则可能与断裂南侧高密度的泰山岩群的局部隆起有关.根据区内的勘查成果，大刘庄和龙王庙西南铁矿床均位于大刘庄—王竹园—龙王庙重力异常梯度带上，矿床位置异常范围为26×10-5～31×10-5 m/s2；显示在SW-NE方向的重力异常梯度带和剩余重力异常带具有较好的找矿前景；同时也表明了重力测量是区内的重要找矿手段之一.
 | 图 5 龙王庙地区剩余重力异常等值线图 1．剩余重力等值线(×10-5m/s2)；2．铁矿远景区范围； 3．钻孔位置及编号；4．村镇. Fig. 5 Residual gravity anomaly contour map in Longwangmiao area |
综上所述，在铁矿勘查过程中，需要使用包括地球物理勘查在内的多种勘查手段；其中，重磁测量工作对于铁矿勘查工作具有极其重要的意义(郝兴中等， 2013a，b).区内的铁矿勘查成果表明，在结合重力异常特征的基础上，利用磁测曲线进行化极处理来圈定铁矿远景区是可行的.因此，寻找隐伏沉积变质型磁铁矿体的最有效的手段是磁法、重力测量方法(余钦范等，1985；董英君，2006；赵国泽等，2007；卢焱等，2008；安仰生等；2008；田文法等，2010；杨波，2010；刘彦等，2012).
3 矿床地质 3.1 矿体特征
通过大刘庄和龙王庙西南地区的重磁异常的综合分析后，利用钻探手段在龙王庙西南地区进行了异常查证并取得了重大铁矿找矿进展，区内施工的LZK01钻孔揭露到厚度不同的铁矿体(脉)20层，其中厚度大于1 m的矿体为12层(表 1、图 6).
 | 表 1 LZK01钻孔见矿情况表 Table 1 Iron Ore bed location overview of LZK01 drilling hole |
 | 图 6 龙王庙西南地区铁矿体示意图 1．钻孔位置及编号；2．铁矿体及编号； 3．沉积不整合面；4．钻孔终孔深度 注：该剖面图省略了-400 m标高以上的第四系-古近系等地层． Fig. 6 Iron orebodies location diagram in Longwangmiao southwest area |
在-740.80～-744.80 m标高处见到厚度为2.51 m的铁矿体(第1层，矿体编号：L-1)；在-1417.16～-1653.03 m处见到11层厚度不同的铁矿体，累计厚度为55.86 m(第2～12层，矿体编号：L-2).铁矿呈层状、似层状产出；矿石构造多呈条带状、条纹状，局部发育有揉皱现象； 矿石为细粒状结构；矿体平均品位：全铁—28.09%、磁性铁—22.81%，略高于大刘庄铁矿床的平均品位(全铁—26.24%、磁性铁—20.81%).龙王庙铁矿区矿石类型与大刘庄地区的铁矿石基本一致，均属鞍山式贫铁矿床(李厚民等，2012b).
3.2 矿石组构
龙王庙西南铁矿区内的铁矿石岩性主要为条带状磁铁石英岩、磁铁透辉石英岩和磁铁角闪石英岩等，矿石新鲜面为深灰色略带淡绿色，条带状构造，细粒粒状结构，具强磁性.岩石在镜下呈不等粒柱、粒状变晶结构；粒径最大可达4.2 mm，不等粒.矿物略显半定向排列，石英与金属矿物、暗色矿物集合体之间基本上各自成层、相间分布而呈条带状构造.矿石中的金属矿物以磁铁矿为主，并偶含有少量黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿；非金属矿物主要为石英、透辉石，少量角闪石、黑云母、石榴子石等.主要矿物特征具体如下：
磁铁矿——呈他形—半自形粒状结构，粒径0.2～1.0 mm，不等粒，晶粒间往往接触，长轴方向与岩石构造方向近一致，分布不均匀，集合体呈浸染—条带状构造.灰色略带淡棕色，均质性.含量15.29%～41.88%.磁铁矿主要以两种形态产出；其一多呈他形粒状个体，颗粒较大，分布于石英间隙中，晶粒间局部接触，长轴方向与岩石构造方向近一致，集合体略呈不规则条纹—条带状；其二呈他形—半自形粒状，较为细小，多呈包体分布于石英晶粒中，集合体呈星点状.
石英——呈不规则粒状变晶结构，大小不等，晶粒间多紧密接触，在岩石中略呈杂乱—半定向排列，长轴方向与岩石构造方向基本一致，集合体略呈层状.晶粒间常呈齿状、缝合线状接触.无色透明，波状消光.内部含有金属矿物包体，含量40%～75%.
透辉石——呈他形柱状变晶结构，大小不等，分布于石英晶粒间隙中，局部集合体略显不规则层状(条纹状)，淡绿色，正高突起，断面上可见近于正交的两组解理.部分颗粒常被碳酸盐矿物、绿泥石等代替，仅保留其假象，含量5%～30%左右.
此外，矿石中偶含石榴子石，主要为铁铝榴石，淡玫瑰色，呈粒状变晶结构，直径0.5～3 mm不等，与磁铁矿和透辉石密切共生，分布于暗色条带内.
4 探讨与结论
4.1 探讨
目前，我国矿产勘查正面临着“难识别、难发现、难利用”的三大难题(Zhao et al., 2008).在我国东部地区浅表矿渐少，接替资源严重不足，需要进一步攻深找盲(安仰生等；2008；陈伟军等，2008；杨波，2010)，因此，寻找深部隐伏矿体已成为当前以及今后相当长一段时间内矿产勘查的重点和难点之一(叶益信等，2011；郝兴中等，2013a).条带状铁建造是我国的主要的铁矿床类型之一，该类型的铁矿床部分位于较厚的覆盖区下，采用重磁测量方法进行勘查既经济又高效(Jiang et al., 2008).通过以往勘查工作和龙王庙异常区的找矿经验可以看出，覆盖区内不同比例尺的航磁异常与含铁硅铁沉积变质地层走向一致的地段，往往是寻找沉积变质型铁矿的有利部位(金永新等；2009；洪秀伟等，2010).龙王庙磁异常面积较大，铁矿资源潜力巨大，但是该区铁矿埋藏深度大、勘查风险较大、找矿成本亦较大；因此，找矿过程中需要多种找矿方法相互配合，相互补充.传统物探方法在勘查隐伏矿体等方面起到了重要作用(Liu et al., 2003)，将“空、地、井”等磁测方法以及其他物探方法(井中电磁法和CSAMT等勘查手段)联合应用可有效指导区内铁矿的勘查工作(Anderson et al., 1993；熊光楚，1994；高宝龙等，2010)，并使用重力和磁力数据进行有效反演建模(Bosch et al., 2001)，大刘庄铁矿床和龙王庙西南铁矿床的发现就是应用了这一原则.
然而，笔者在该区多年来的铁矿勘查工作中发现，对已有物探资料反演工作和综合研究水平略显不足，仍然需要进一步改进.因此，在铁矿勘查过程中，建议在钻孔施工之前，最大程度地解译已有的物探数据，并加强综合研究.龙王庙西南异常虽取得了一定的重大找矿进展，但该区投入钻孔数量较少，对矿体的控制程度较低，今后勘查工作仍需对其矿体形态、产状、规模等进行深入控制.
4.2 结论
1)通过对单县龙王庙西南异常区铁矿的勘查工作充分证实了龙王庙西南异常是由深部隐伏的铁矿体引起.该异常区铁矿体赋存于泰山岩群山草峪组中，矿体呈层状、似层状，铁矿石主要为条带状磁铁石英岩、磁铁透辉石英岩和磁铁角闪石英岩等，局部偶见(含)石榴磁铁角闪石英岩等，矿石磁性明显.矿体内部偶见黑云变粒岩夹石及正长花岗岩、花岗闪长岩、花岗伟晶岩、闪长岩等岩脉.
2 )龙王庙西南异常区覆盖层厚度为545～565 m，异常走向为NW-SE向，异常长度约5.5 km，平均宽度约2.2 km，该区铁矿体赋存标高为-740.80～-744.80 m、-1417.16～-1653.03 m处，铁矿体累计厚度为58.37 m，平均品位：全铁—28.09%，磁性铁—22.81%.
3)单县龙王庙西南铁矿床的发现是根据邻区大刘庄地区铁矿勘查工作和以往地质成果不断积累的基础上取得的重大找矿进展.该地段磁异常较之大刘庄异常具有埋藏深度大、异常规模更大、强度更高、梯度较缓等特点，该异常的铁矿远景资源量十分可观.同时，区内矿产勘查工作也表明，磁法测量是区内的最重要的铁矿勘查手段，重力异常是区内的重要找矿手段之一.
致 谢 感谢贵刊审稿人和各位编辑对本文的宝贵意见和建议，在此致以最诚挚的谢意！
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