郝興中 張文 朱學強 智云寶 王潤生 劉偉 王巧云 李英平 張貴麗 彭觀峰

摘要： 魯西齊河 禹城超深覆蓋區(qū)矽卡巖型鐵礦找礦成功案例對于深覆蓋區(qū)鐵礦勘查工作具有重要的借鑒意義。齊河—禹城地區(qū)屬低緩地球物理異常區(qū)，鐵礦位于新生界巨厚覆蓋層之下，勘查難度大；目前勘查發(fā)現的鐵礦體位于李屯、大張、郭店村等地，總體具有“埋藏深、厚度大、品位高、儲量多”的特點。本次研究在總結區(qū)域礦產勘查經驗基礎上，分析區(qū)內勘查技術手段的有效性，優(yōu)選了專項地質測量（綜合研究）、面積性磁法測量、面積性重力測量、大比例尺綜合物探剖面測量（磁法、重力、電法、地震等）、鉆探和測井等技術手段進行優(yōu)化組合開展勘查工作。通過研究該區(qū)鐵礦勘查成果，按照面上選區(qū)、區(qū)內選段、段中選點的思路，構建了超深覆蓋區(qū)矽卡巖型鐵礦勘查技術體系，綜合研究全程指導—信息集成異常初選—航空物探異常選區(qū)—地面物探異常選段—物探剖面異常選點—鉆孔測井查證異常。在勘查過程中需持續(xù)分析研究各找礦手段的技術優(yōu)勢，以獲得最佳找礦效果，為在類似地區(qū)矽卡巖型鐵礦找礦過程中提供技術手段和勘查經驗。

關鍵詞： 超深覆蓋區(qū)；矽卡巖型鐵礦；找礦方法；勘查技術體系；魯西

中圖分類號： P618.31 ????文獻標識碼： A ???doi：10.12128/j.issn.1672 6979.2023.03.015

引文格式： 郝興中，張文，朱學強，等.魯西超深覆蓋區(qū)矽卡巖型鐵礦勘查技術體系研究——以齊河—禹城地區(qū)鐵礦勘查為例［J］.山東國土資源，2023，39（3）：102 109.HAO Xingzhong，ZHANG Wen，ZHU Xueqiang，et al. Study on Exploration Technology System of Skarn Type Iron Deposit Ultra deep Coverage Area in Western Shandong Province——Taking Iiron Deposit Exploration in Qihe ??Yucheng Area as an Example［J］.Shandong Land and Resources，2023，39（3）：102 109.

0 引言

礦產資源是國民經濟的重要支柱之一，具有不可再生的基本屬性，隨著我國國民經濟快速發(fā)展和礦產資源需求日益加劇，傳統優(yōu)勢礦種保障能力不斷下降，以往緊缺礦產資源日趨稀缺，由此造成我國礦產資源形勢日益嚴峻，對外依存度持續(xù)攀升，極大地影響了我國能源資源安全［1 2］。由于礦產資源勘 查和開發(fā)力度不斷增強，淺表礦床大幅減少，促使深部找礦工作逐步走向前臺，其中（超）深覆蓋區(qū)是當前和今后相當長時期內礦產勘查工作的重點［3 5］。鐵礦資源是我國緊缺的大宗礦種之一，鐵礦石長期依賴進口，為有效解決上述問題，增強我國鐵礦資源保障能力，加強鐵礦資源（尤其是富鐵礦）勘查工作勢在必行。

魯西地區(qū)是中國東部鐵礦重要產地之一，其中 接觸交代型鐵礦（矽卡巖型鐵礦）是區(qū)內優(yōu)勢礦種，多具有“分布集中、品位較高、儲量巨大”的特點，主要分布于濟南、淄博、萊蕪、德州等地市［6 7］。德州市齊河—禹城地區(qū)屬于新生界超深覆蓋區(qū)（其埋藏深度多大于500m，部分地段大于900m）。近年來，該區(qū)深部找礦工作取得了重大找礦突破，省內相關地勘單位經過周密部署和統籌勘查陸續(xù)發(fā)現了李屯、大張、郭店村3處鐵礦床［8 11］。該區(qū)鐵礦床具有“厚度大、品位高、埋藏深、儲量多”的特點，同時該區(qū)科學研究工作［12 14］也有較大進展，為該區(qū)礦產勘查提供了支撐。以往研究區(qū)內鐵礦勘查工作主要運用了航空磁法測量、航空重力測量、1 ∶ 2.5萬～1 ∶ 1萬磁法測量、1 ∶ 1萬重力剖面測量、1 ∶ 5000磁法剖面測量、（音頻）大地電磁測深剖面、二維地震剖面測量、鉆探施工和以井中三分量磁測［10 14］為代表的測井等技術手段進行勘查工作；由于目前該區(qū)屬于超深覆蓋區(qū)鐵礦勘查工作，因此需要整合區(qū)內各類勘查技術手段以提高找礦效果。本文以齊河—禹城地區(qū)鐵礦勘查工作為例，通過對該區(qū)鐵礦特征和找礦方法、勘查成果進行剖析，構建該區(qū)鐵礦勘查技術體系，從而對相關超深覆蓋區(qū)矽卡巖型鐵礦找礦工作提供借鑒。

1 區(qū)域地質背景

齊河 禹城鐵礦位于山東省西北部，行政區(qū)劃主要屬德州市管轄（局部屬聊城市管轄），其大地構造位置屬魯西隆起區(qū)NW部的齊河潛凸起（Ⅴ級構造單元，圖1a）。該區(qū)被巨厚層新生代地層所覆蓋，自上而下主要發(fā)育有第四系、新近系、二疊系、石炭系、奧陶系和寒武系等［15］；該區(qū)巖漿巖為中生代中基性侵入巖和新太古代酸性侵入巖。區(qū)內構造活動強烈，差異性沉降顯著；該區(qū)地球物理異常較為明顯，其中1 ∶ 50萬航磁異常形似“胚胎狀”（圖1b），呈近SN向，屬典型的低緩航磁異常；航空重力異常較為明顯，呈“紡錘狀”（圖1c），亦呈近SN向，由圖可知，研究區(qū)重磁異常具有較為明顯的“同源性”特征。

2 典型鐵礦床特征

2.1 礦區(qū)特征

研究區(qū)內成礦地質條件優(yōu)越，其中奧陶紀地層及石炭紀—二疊紀地層為該區(qū)鐵礦賦礦地層；區(qū)內燕山晚期巖漿活動強烈，以中基性侵入巖類為主，其中大面積分布閃長巖類巖石，可劃分為李屯巖體、潘店巖體、大張巖體及薛官屯巖體等（圖2）；區(qū)內構造發(fā)育，其中斷裂以NE向、NNW向和近SN向為主，褶皺呈短軸背斜，多呈近NNE和NNW向發(fā)育。

研究區(qū)內1 ∶ 5萬航磁異常顯著，分析表明，該區(qū)異?？煞譃槔钔?、潘店、大張和薛官屯4個次級磁異常［7，14 16］；其中李屯次級磁異常規(guī)模和強度最大，大張次級磁異常次之，潘店次級磁異常較弱，薛官屯次級磁異常強度最弱。該區(qū)1 ∶ 5萬重力異常較為發(fā)育，大致呈在相對低重力異常背景上發(fā)育的高重力異常特征，通過數據處理表明研究區(qū)內重磁異常具有明顯“同源性”特征，物探數據解譯顯示該區(qū)化極異常（圖3a）和剩余重力異常（圖3b）十分顯著。在對區(qū)內物探異常分析和異常查證的基礎上，在研究區(qū)內的李屯異常西側發(fā)現了李屯鐵礦、潘店異常西側發(fā)現了郭店村鐵礦、大張異常西南側發(fā)現了大張鐵礦；同時薛官屯異常也發(fā)現了磁鐵礦化找礦線索。由圖3可知，化極異常和剩余重力異常與發(fā)現的鐵礦體具有高度吻合性。

2.2 礦體特征

研究區(qū)內通過勘查發(fā)現了多處鐵礦床，其中李屯鐵礦位于李屯次級磁異常區(qū)西側，鐵礦埋藏較深（礦體頂板賦存標高 1123m左右），礦體厚度大；潘店鐵礦位于潘店次級磁異常區(qū)西側，鐵礦埋藏最深（礦體頂板賦存標高 1418m左右），礦體厚度較大。大張鐵礦位于大張次級磁異常區(qū)SW側，鐵礦埋藏相對較淺（礦體頂板賦存標高 716m左右），厚度相對較薄，研究區(qū)內各鐵礦床控礦特征見表1。在上述各處物探異常中，潘店異常較弱，通過對該區(qū)地質—地球物理異常進行縝密分析，2019年山東省地質調查院選擇該異常中郭店村東側進行了異常查證工作，首次在該區(qū)發(fā)現了矽卡巖型鐵礦床，鐵礦體勘查工作在標高 1417.94m～ 1515.47m處共發(fā)現了5層鐵礦體，厚度約40.26m（圖4）［10］。

研究區(qū)各礦床的鐵礦體附近蝕變特征顯著，由巖體到地層方向，總體蝕變分帶特征為“閃長巖帶—蝕變閃長巖帶—內矽卡巖帶—鐵礦帶—外矽卡巖帶—大理巖化帶—灰?guī)r帶—角巖帶—碎屑巖帶”，且?guī)r礦石顏色變化顯著（圖5）。研究區(qū)鐵礦體賦存形式多樣，可分為接觸帶賦存式、層間充填式、斷裂充填式、裂隙貫入式、捕虜體構造式共5種賦存形式［15 16］，鐵礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀、脈狀、囊狀及不規(guī)則狀等；鐵礦石品位較高，高達50%以上。

2.3 礦石特征

研究區(qū)內鐵礦石類型多樣，大致可分為灰黑色致密塊狀磁鐵礦石、灰黑色黃鐵礦化磁鐵礦石、深棕灰色矽卡巖化磁鐵礦石、深灰色碳酸鹽化磁鐵礦石等多個類型［17］及其多種組合形式（表2）。

3 找礦標志

根據研究區(qū)鐵礦勘查及科研工作，研究顯示該區(qū)鐵礦體具有地層、巖體、構造聯合控礦的特點，通過綜合分析該區(qū)鐵礦找礦標志表明［18 19］，區(qū)內找礦標志可分為地層標志、巖體標志、構造標志、圍巖蝕變標志、地球物理標志等（表3）。在鐵礦勘查過程中，需要綜合應用以上地層標志、巖體標志、圍巖蝕變特征、構造標志、地球物理標志等進行相互配合、互為補充和綜合研究，從而取得最優(yōu)勘查效果。

4 找礦技術方法

郝興中等［20］通過對齊河—禹城地區(qū)開展鐵礦勘查和綜合研究，結合勘查區(qū)“三位一體”找礦預測理論［21 22］，總結了該區(qū)矽卡巖型鐵礦綜合找礦預測地質模型。在結合區(qū)域礦產相關勘查經驗的基礎上［23 33］，在研究區(qū)通過運用面積性磁法測量和重力測量、大比例尺磁法、重力、電法、地震等物探剖面測量、鉆探、測井和綜合研究等工作手段（表4），通過運用上述勘查技術手段，在該區(qū)取得了重大找礦突破和顯著科研成果，同時為相關地區(qū)開展矽卡巖型鐵礦找礦工作提供了可供參考的技術手段和勘查經驗。

5 勘查技術體系

齊河—禹城地區(qū)礦產勘查為典型的超深覆蓋區(qū)矽卡巖型鐵礦找礦工作，研究區(qū)內按照“區(qū)域展開、層層推進、由面及點、點面結合、重點突破”的方針；為了達到最優(yōu)的勘查效果，依據區(qū)內綜合找礦預測模型，構建了“綜合研究全程指導—信息集成異常初選—航空物探異常選區(qū)—地面物探異常選段—物探剖面異常選點—鉆孔測井查證異?！笨辈榧夹g體系（圖6），其中以上勘查技術體系中“區(qū)、段、點”屬于“面上選區(qū)→區(qū)內選段→段中選點”逐漸縮小的邏輯關系。

表4 研究區(qū)鐵礦勘查方法簡表 ????方法 選擇依據 詳細特征描述 網度/點距 專項 地質 測量 該方法旨在了解目標區(qū)深部地質特征（尤以超深覆蓋區(qū)），該項工作是鐵礦勘查工作的基礎。 該方法主要將地物化遙等信息加以綜合并體現在各類圖件上，注重并突出與矽卡巖型鐵礦相關的地層要素、侵入巖要素、構造要素和圍巖蝕變要素等 開展1 ∶ 1萬～1 ∶ 5萬基巖地質系列編圖 磁法 測量 磁法測量是區(qū)內最顯著的地球物理方法，磁異常及化極異常等強度與其下鐵礦體呈顯著的正相關關系 該方法主要分為面積性航空（或地面）磁法測量和大比例尺磁法剖面測量工作；因受村莊等地物干擾，大比例尺高精度航空磁法測量效果相對較好 面積性測量網度以1 ∶ 1萬～1 ∶ 5萬為宜，剖面點距以20m為宜，背景場處可適當放稀 重力 測量 重力異常高值區(qū)多為侵入巖體上隆和古生代地層發(fā)育地段，鐵礦體分布于重力異常梯度帶附近和局部剩余重力異常顯著部位。 該方法主要可分為面積性航空（或地面）重力測量和大比例尺重力剖面測量工作；用于配合其他物探剖面對深部地質體進行綜合反演 面積性測量網度以1 ∶ 2.5萬～1 ∶ 5萬為宜，剖面點距以40～50m為宜，背景場處可適當放稀 電法 測量 電法異常高低阻轉換部位多為地層/巖體接觸帶等重要部位，從而間接指示鐵礦體賦存位置 該方法多以剖面形式布設于物探異常顯著部位，如大地電磁測深、廣域電磁測深剖面等，用于配合其他物探剖面進行綜合解譯 點距以50～100m為宜，在背景區(qū)可適當放稀 地震 測量 該方法可較精確地識別深部沉積地層、侵入巖體及構造分布情況 該方法成果是對深部地質體空間形態(tài)的甄別來確定成礦有利部位，用于配合其他物探剖面對深部地質體進行綜合反演 地震炮距以40～50m為宜 鉆探 施工 鉆探是對深部地質單元的了解最為直接的勘查手段 由于該區(qū)礦體埋藏深度較大，因此對于鉆探施工要求較高，特別要注重鉆孔斜度控制，認真觀察并提取孔中地質信息 多采用直孔方式鉆進，嚴格控制鉆孔斜度 物探 測井 該方法是在鉆孔施工過程中對隱伏鐵礦體進行的補充性測量工作，對鉆孔深部和旁側異常測量進行指導 該方法常用井中三分量磁測，其成果與所揭露鐵礦體具有鮮明指示作用和高度對應性，對于地層/巖體接觸帶也有一定的指示作用，亦可推斷鉆孔旁側及孔底附近有無隱伏磁性地質體存在測量點距以不大于1m為宜。

（1）綜合研究全程指導。

通過充分剖析周鄰地區(qū)矽卡巖型鐵礦典型礦床，認真研究其成礦規(guī)律、控礦因素、賦礦空間、成礦模式等。通過對齊河—禹城超深覆蓋區(qū)的勘查成果進行綜合研究，深入分析該區(qū)成礦地質體、成礦構造和成礦結構面、成礦作用特征標志等，對深部地質單元特征進行深入剖析，注重與該區(qū)矽卡巖型鐵礦相關地層要素（奧陶系、石炭系、二疊系）、侵入巖要素（閃長巖體）、構造要素（各種斷裂、褶皺構造翼側和構造交匯部位等）、圍巖蝕變要素（如鐵礦體蝕變分帶特征）的研究，編制前古近紀基巖地質圖、前石炭紀基巖地質圖、建造構造圖、成礦規(guī)律圖、構造綱要圖、預測要素圖等綜合類圖件；總結區(qū)內成礦條件、控礦要素、成礦規(guī)律、三維建模、成礦機制、找礦方法等，在整個勘查周期內持續(xù)開展綜合研究，科學地指導該區(qū)鐵礦的勘查工作。

（2）信息集成異常初選。

充分收集區(qū)內地質礦產、物探、化探、鉆探、科研等資料，并對其進行綜合分析研究，選擇目標異常評價區(qū)；通過已知鐵礦區(qū)的地質礦產和地球物理等特征與之進行對比，推斷覆蓋區(qū)下矽卡巖型鐵礦的成礦可能性，為異常評價區(qū)或目標工作區(qū)順利開展礦產勘查工作提供資料基礎，在本次研究工作中即為圖1中初選的“齊河—禹城異常評價區(qū)”。

（3）航空物探異常選區(qū)。

異常選區(qū)是指優(yōu)選礦致異常分布區(qū)，重磁方法測量是區(qū)內最有效的地球物理方法［33 34］，矽卡巖型鐵礦體多位于磁異常及重力異常明顯部位，且與鐵礦體多呈正相關關系；但齊河—禹城地區(qū)因屬超深覆蓋區(qū)，較全省其他矽卡巖型鐵礦區(qū)（如濟南、萊蕪、金嶺等），物探異常總體較低，通過分析該區(qū)1 ∶ 50萬～1 ∶ 5萬航磁等數據認為該區(qū)深部地段具有形成矽卡巖型鐵礦的可能性。齊河—禹城地區(qū)航空磁異常和重力異常較為明顯，航磁特征與矽卡巖鐵礦關系密切，該區(qū)鐵礦的發(fā)現首先是對全省小比例尺航空磁異常和重力異常進行分析基礎上取得的，優(yōu)選了圖2中李屯、大張、潘店、薛官屯異常區(qū)作為重點工作區(qū)開展工作。航空物探工作還可更深入地優(yōu)選勘查靶區(qū)，如王衛(wèi)平等［35］在綜合研究基礎上，共圈定了26個具有較大鐵礦找礦潛力的航磁異常，為期后地面物探工程部署提供了依據。

（4）地面物探異常選段。

異常選段主要是在礦致異常區(qū)中優(yōu)選主要的、最優(yōu)礦致異常地段，研究區(qū)地面磁異常主要開展了1 ∶ 2.5萬～1 ∶ 1萬地面磁法測量和1 ∶ 5萬～1 ∶ 2.5萬地面重力測量工作，在勘查工作中將大比例尺地面物探資料與1 ∶ 5萬航磁資料進行有效融合；通過對地面磁法測量資料分析和綜合解譯，本次研究工作即指圖3中優(yōu)選了李屯次級異常、大張次級異常、潘店次級異常、薛官屯次級異常西側的局部異常顯著處作為下一步勘查工作首選地段，為大比例尺綜合物探剖面布設提供了依據。

（5）物探剖面異常選點。

異常選點是在最優(yōu)礦致異常地段內通過實施物探剖面解譯，精準定位深部鐵礦體有利賦存部位。大比例尺綜合物探剖面測量工作（如重磁電震等方法）是研究區(qū)內鐵礦部署鉆孔的主要依據［32，36］；由于矽卡巖型鐵礦形態(tài)較不規(guī)則，亦可使用“十字”剖面加以控制。在上述物探異常優(yōu)選的鐵礦成礦有利地段處，布設綜合物探剖面，通過綜合反演區(qū)內重磁電震等剖面方法采集的物探數據，系統分析并提取深部地質信息，在李屯、大張和郭店村等地區(qū)定位了鐵礦賦存有利位置，以潘店異常區(qū)勘查工作為例（圖7），通過對大比例尺物探剖面的研究表明［17，37 38］，可較精確地定位深部鐵礦體，為鉆探選點并施工提供最終方案。

（6）鉆孔測井查證異常。

本項工作的技術手段主要包括鉆孔施工和物探測井。通過對上述異常區(qū)進行全方位的分析基礎上，在優(yōu)選的成礦有利地段處利用鉆探技術手段進行異常查證，陸續(xù)發(fā)現了李屯鐵礦、大張鐵礦、潘店鐵礦等，同時揭示了深部地質單元的分布特征，取得了良好的勘查效果；同時在施工的鉆孔中均開展了以井中三分量磁測為主的測井工作［39］，揭示了鉆孔旁側異常，有力地指導了后續(xù)鉆孔施工等，為目標區(qū)鐵礦資源評價提供了重要保障。

6 結論

由于覆蓋區(qū)礦產勘查是今后工作的重點，齊河—禹城超深覆蓋區(qū)矽卡巖型鐵礦找礦的成功案例對于相關地區(qū)勘查工作具有十分重要的借鑒意義。

（1）齊河—禹城地區(qū)屬低緩物探異常區(qū)，該區(qū)鐵礦勘查難度很大，勘查表明鐵礦賦存于李屯、大張、郭店村等地；由于該區(qū)鐵礦體埋藏深度大，且位于巨厚的新生界覆蓋層之下，屬于典型的超深覆蓋鐵礦區(qū)。研究區(qū)鐵礦總體具有“埋藏深、厚度大、品位高、儲量多”的特點；在系統勘查的基礎上，有望成為山東省又一富鐵礦后備基地，上述地區(qū)鐵礦床的發(fā)現和勘查具有十分重要的意義。

（2）在結合區(qū)域礦產相關勘查經驗的基礎上，分析相關鐵礦勘查技術手段的有效性，優(yōu)選了綜合研究、面積性磁法測量、面積性重力測量、大比例尺綜合物探剖面測量（磁法、重力、電法、地震等）、鉆探和測井等技術手段，通過綜合運用上述勘查技術手段在該區(qū)取得了重大找礦突破和顯著科研成果，同時為類似地區(qū)開展矽卡巖型鐵礦找礦工作提供可供參考的技術手段和勘查經驗。

（3）在綜合研究該區(qū)鐵礦勘查成果的基礎上，按照面上選區(qū)、區(qū)內選段、段中選點的思路，構建了超深覆蓋區(qū)矽卡巖型鐵礦勘查技術體系，即綜合研究全程指導—信息集成異常初選—航空物探異常選區(qū)—地面物探異常選段—物探剖面異常選點—鉆孔測井查證異常。同時在開展勘查工作過程中，需要不斷分析研究各種勘查手段的有效性，以期獲得最佳勘查目的。

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Study on Exploration Technology System of Skarn ??Type Iron Deposit Ultra deep Coverage ?Area in Western Shandong Province ??——Taking Iiron Deposit Exploration in Qihe ??Yucheng Area as an Example

HAO Xingzhong1， ZHANG Wen1， ZHU Xueqiang1， ZHI Yunbao1， WANG Runsheng2， LIU Wei2， WANG Qiaoyun1， LI Yingping1， ZHANG Guili1， PENG Guanfeng1

（1. Shandong Institute of Geological Surveying， Shandong Ji'nan 250014， China; 2. Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute， Shandong Ji'nan 250013， China）

Abstract： ?Accompanying with gradual advance of deep ore prospecting， mineral exploration in deep coverage areas will be main study object in the future. The successful case of skarn type iron ore prospecting in Qihe ??Yucheng ultra deep coverage area in western Shandong province has very important reference significance for iron ore exploration in relevant areas. Qihe ??Yucheng area belongs to low—gentle geophysical anomaly area， and iron deposits are located under Cenozoic huge thick coverage area with difficult exploration. At present， the iron ore bodies discovered in the exploration areas are located in Litun， Dazhang， Guodian village and other places， which are generally characterized by "deep burial， large thickness， high grade， large reserves". On the basis of summingg up regional mineral exploration experiences， the effectiveness of exploration technology in the area has been analyzed ， and the combination of special geological survey （comprehensive study）， areal magnetic survey， areal gravity survey， large scale comprehensive geophysical profile survey （magnetic method， gravity method， electrical method， seismic method， etc.）， drilling， logging and other technical means have been optimized to carry out exploration work. Based on the study of iron ore exploration results in the area， according to the thought of selecting areas on the surface， selecting sections in the area， and selecting points in the section， a technical system for the exploration of skarn iron ore in the ultra deep coverage area has been set up， that is comprehensive study of full period guidance—information integration and preliminary selection of anomalies—selecting area of airborne geophysical anomalies—selecting sector of surface geophysical anomalies—selecting points of geophysical profile anomalies—borehole and logging verification anomalies. In the exploration process， it is necessary to continuously analyze and study technical advantages of each prospecting method to obtain the best prospecting effect. It also provides technical means and exploration experience in the process of prospecting for skarn type iron ores in similar areas.

Key words： Ultra deep coverage area; skarn type iron deposit; prospecting methods; exploration technology system; western Shandong province