张家毛坦铁矿床地质特征

张家毛坦铁矿床是2006年山东省第一地质矿产勘查院探明的一中型铁矿床，(332+333)铁矿石资源量为2890.4万t，属于中型铁矿床。

一、矿床地质特征

张家毛坦铁矿床矿区内主要为第四系所覆盖，其下隐伏新太古界泰山岩群山草峪组(Ar3^s)。地层走向337°～347°，倾向南西，倾角±(45°～60°)，东陡西缓。主要岩性为黑云石英片岩、黑云角闪片岩、二云石英片岩，夹少量斜长角闪岩、角闪岩及角闪磁铁石英岩、磁铁石英岩等，铁矿体即赋存于新太古界泰山岩群山草峪组(Ar3^s)变质岩系内。矿区泰山岩群变质岩系呈单斜产出。按矿体的分布规律，可划分为3个段，由西向东依次编为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ矿段(图4-4)。

图4-4张家毛坦铁矿床矿体分布简图

1.Ⅰ矿段特征

Ⅰ矿段位于矿区的最西部，由7个矿体组成(图4-5)，矿带长1990m，厚1.04m～247.46m，最大控制标高为-610.70m。总体产状257°∠45°±。矿带mFe品位为18.37%～30.76%，平均为21.44%;TFe品位为22.98%～33.73%，平均为25.29%。矿体内部结构简单，一般无夹石。

图4-5张家毛坦铁矿床Ⅰ矿段18号勘探线剖面图

2.Ⅱ矿段特征

Ⅱ矿段位于矿区的中部，由4个矿体组成(图4-6)，长1100m，矿带厚1.02～281.43m，最大控制深度为-502.00m。总体产状247°∠45°±。矿带mFe品位为19.27%～21.99%，平均为19.42%;TFe品位为25.00%～31.59%，平均为28.13%。矿体内部结构简单，夹石较少。

图4-6张家毛坦Ⅱ矿带6号勘探线剖面素描图

3.Ⅲ矿段特征

Ⅲ矿段位于矿区的最东部，由3个矿体组成，长974m，矿带厚31.64～263.94m，最大控制深度为-605.00m。总体产状253°∠60°±。矿带mFe品位为17.60%～31.91%，平均为19.60%;TFe品位为23.18%～36.53%，平均为28.63%。

二、矿体特征

矿床由14个矿体组成，均呈层状、似层状产出，产状与地层片理一致，走向北西，倾向南西，倾角一般为45°～60°，最大控制深度为-610.70m。单矿体大小悬殊，厚1.00～11.10m，一般为2.07～3.02m，厚度变化系数为12.15%～77.98%，厚度变化属稳定—较稳定型。矿体mFe品位为17.60%～31.91%，TFe品位为22.98%～36.53%。mFe品位变化系数为10.43%～31.69%，TFe品位变化系数为8.60%～20.48%，品位变化属均匀型。

张家毛坦铁矿床主矿体为Ⅰ-5、Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅲ-3号矿体。

矿体特征见表4-3。

1.Ⅰ-5号矿体特征

矿体长1350m，延伸640m，总体产状256°∠45°～55°，走向较稳定，倾向上变化不明显(图4-5)。矿体厚1.03～5.56m，平均为2.07m，厚度变化系数为77.98%，厚度变化属较稳定型。厚度变化总体表现为走向上东南薄、西北厚，倾向上中间厚、上下薄。mFe品位为16.58%～26.40%，平均为21.05%，变化系数为17.01%;TFe品位为20.31%～28.64%，平均为25.10%，变化系数为12.07%。mFe与TFe品位变化都属均匀型。品位变化总体表现为走向上西北低、东南高，倾向上上部低、下部高。矿体内部结构较简单。

2.Ⅱ-2号矿体特征

矿体长1100m，延伸547m，总体产状241°∠39°～53°，走向较稳定，倾向上西北部变化不明显，东南部上陡下缓。

矿体厚1.02～6.71m，平均为2.58m，厚度变化系数为68.73%，厚度变化属较稳定型。厚度变化总体表现为走向上中部厚、两头薄，倾向上西北部上厚下薄、东南部上薄下厚。矿体mFe品位为15.28%～27.41%，平均为19.54%，变化系数为18.05%;单工程矿体TFe品位为22.82%～32.95%，平均为29.14%，变化系数为12.97%。mFe与TFe品位变化都属均匀型。品位变化总体表现为走向上西北高、东南低，倾向上西北部上低下高、东南部上高下低。矿体内部结构较简单。

3.Ⅱ-3号矿体特征

矿体长902m，延伸545m，总体产状240°∠38°～53°，走向稳定，倾向上西北部变化不明显，东南部上陡下缓。

矿体厚1.05～5.51m，平均为3.02m，厚度变化系数为54.02%，厚度变化属较稳定型。厚度变化总体表现为走向上中部厚、两头薄，倾向上西北部上厚下薄、东南部上薄下厚。矿体mFe品位为13.85%～29.52%，平均为19.27%，变化系数为20.16%;单工程矿体TFe品位为21.45%～33.59%，平均为27.24%，变化系数为17.36%。mFe与TFe品位变化都属均匀型。品位变化总体表现为走向上西北高、东南低，矿体内部结构较简单。

4.Ⅲ-3号矿体特征

矿体长974m，延伸726m，总体产状257°∠39°～66°，走向稳定，倾向变化不明显，总体上略呈上陡下缓的趋势(图4-7)。矿体厚1.62～24.43m，平均为11.10m，厚度变化系数为58.43%，厚度变化属较稳定型。厚度变化总体表现为走向上中部厚、两头薄，倾向上西北部上薄下厚、东南部上厚下薄。矿体mFe品位为17.07%～21.75%，平均为19.57%，变化系数为10.43%;矿体TFe品位为24.56%～30.49%，平均为28.62%，变化系数为8.60%。mFe与TFe品位变化都属均匀型。品位变化总体表现为走向上西北高东南低，倾向上西北部上低下高、东南部上高下低。

三、矿石质量

1.矿石的矿石矿物

矿石的矿石矿物主要为磁铁矿，其次为少量的赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿、黄铜矿，含微量钛铁矿等。

(1)磁铁矿。自形—半自形晶粒状，粒径一般为0.03～0.30mm，部分小于0.01mm，个别可达0.60mm。近地表部位多发生赤铁矿化与褐铁矿化。常集中成条纹条带状产出，部分不均匀分布于其他矿物间。含量一般为21%～30%，最高达45%。

(2)黄铁矿。自形—半自形晶粒状，粒径一般为0.03～0.30mm，颗粒较大者达1mm±。常集中分布于岩石的裂隙中或片理面上，个别呈星点状不均匀分布于其他矿物间。含量极不均匀，总体小于1%。

(3)赤铁矿。常见于浅部氧化带中，自形—半自形粒状，粒径一般为0.02～0.25mm，为磁铁矿的氧化蚀变产物，分布于磁铁矿的周围。含量极不均匀，近地表部位局部可达25%以上。

(4)褐铁矿。呈细脉状分布在脉石矿物集合体中，为黄铁矿的蚀变产物，含量较少。

(5)黄铜矿。自形—半自形晶粒状，粒径一般为0.01～0.30mm，常与黄铁矿分布在一起，微量。

(6)磁黄铁矿。半自形—他形粒状，粒径一般为0.10～0.30mm，常分布在黄铁矿或黄铜矿周围，微量。

图4-7张家毛坦Ⅲ矿带8号勘探线剖面素描图

2.矿石的脉石矿物

矿石的脉石矿物主要为石英、普通角闪石，其次为阳起石、黑云母、绿泥石、绿帘石、方解石等，含少量石榴石、电气石、磷灰石、金红石、榍石等。

(1)石英。半自形粒状，紧密镶嵌在一起，粒径一般为0.03～0.30mm，个别达0.90mm。有波状消光，明显呈带状定向排列，局部呈细脉状杂乱分布在磁铁矿集合体之中。

(2)普通角闪石。半自形柱状、粒状，粒径一般为0.10～0.60mm，个别达0.90mm。杂乱分布或呈条带状产出，多已发生黑云母化、阳起石化、碳酸盐化及透闪石化。

(3)阳起石。自形—半自形柱状、针状，大者粒径可达十几毫米，一般集中分布于岩石的裂隙中或片理面上，为普通角闪石的蚀变矿物，少量。

(4)黑云母、绿泥石。自形—半自形鳞片状集合体，粒径一般为0.03～0.15mm，分布同阳起石，为普通角闪石的蚀变矿物，少量。

(5)方解石。呈粒状、脉状产出，常交代普通角闪石等矿物，少量。

(6)石榴石。石榴石的赋存状态有两种，一种为半自形粒状，以包体形式分布于角闪石晶体中，粒径较小，一般为0.6～1.0mm，含量较少;另一种为晶形完好的五角十二面体，颗粒较大，最大者粒径近20mm，多沿片理产出，含量较少。含大颗粒石榴石的矿石品位一般较低。

3.矿石的有益组分

矿石的有益组分为铁，矿石中无可利用的伴(共)生组分。

铁物相分析资料(表4-4)表明，在全部12件样品中，有6件样品的mFe含量达到边界品位(mFe≥13%)要求，为13.00%～25.09%，平均为19.63%;TFe品位为24.52%～32.52%，平均为29.69%，与矿床平均品位(mFe19.85%、TFe 27.95%)基本相同。矿石中的硅酸铁(SiFe)含量为0.98%～6.64%，平均为4.65%;碳酸铁(CFe)含量为0.80%～1.58%，平均为1.07%;硫化铁(SfFe)含量为0.17%～3.37%，平均为1.67%;赤(褐)铁(OFe)含量为1.67%～3.48%，平均为2.67%。

SiFe、CFe、SfFe、OFe的含量变化规律相同，即与mFe含量呈负消长关系。

组合分析结果显示，该矿床矿石中SiO2的含量为40.800%～51.780%，平均为47.770%;P含量为0.073%～0.092%，平均为0.082%;S的含量为0.150%～1.680%，平均为0.430%。SiO2的含量较高，P和S的含量较低(表4-5)。

张家毛坦矿床矿石化学分析结果详见表4-6。

表4-4矿石铁物相分析结果表

表4-5张家毛坦矿床矿石组合分析结果表(As为×10-6，其他项目为×10-2)

表4-6张家毛坦矿床矿石化学分析结果表

4.常见的矿石结构

常见的矿石结构主要为柱粒状变晶结构，次为粒状变晶结构。

(1)柱粒状变晶结构。普通角闪石含量较高的矿石所具有的结构，为该矿床主要矿石结构，角闪磁铁石英岩等矿石类型均具柱粒状变晶结构。

(2)粒状变晶结构。普通角闪石含量较少的矿石所具有的结构，为该矿床次要矿石结构，如磁铁石英岩矿石等。

5.常见的矿石构造

常见的矿石构造主要有条纹条带状构造及块状构造等。

(1)条纹条带状构造。组成矿石的主要矿石矿物磁铁矿与脉石矿物石英集中成的条纹条带及普通角闪石等暗色脉石矿物组成的条纹条带彼此相间排列而形成的构造(图4-8)。磁铁矿与石英条带宽一般为1～3mm，个别在5mm以上，当彼此近于平行排列时，称为平行条纹条带状构造，反之可称为不平行条纹条带状构造。当磁铁矿与石英条带呈褶皱状时，则可称为皱纹状构造。

(2)块状构造。组成矿石的主要矿石矿物磁铁矿大致均匀分布于石英等脉石矿物间而形成的构造。具块状构造的矿石，其普通角闪石含量较少或不含普通角闪石，矿石质量一般较好。

四、矿石类型1.矿石自然类型

图4-8矿石的条纹条带状构造

(1)按主要铁矿物划分，属磁铁矿石。矿石中的含铁矿物除磁铁矿外，赤铁矿、褐铁矿等均较少，故按组成矿石的主要铁矿物划分，矿石的自然类型应属磁铁矿石。

(2)按主要脉石矿物划分，属石英型和闪石型。矿石中的主要脉石矿物为石英，按矿石中主要脉石矿物的种类划分，矿石的自然类型应属石英型。

(3)根据矿石的结构构造划分，该矿床矿石的自然类型主要为条纹条带状磁铁矿石，少量为块状磁铁矿石。

(4)按矿石矿物组分可细分为角闪磁铁石英岩、磁铁石英角闪岩、磁铁角闪石英岩等。

角闪磁铁石英岩呈绿灰色，粒状、柱状变晶结构，条带状构造、块状构造。岩石主要矿物成分为石英、磁铁矿、角闪石等，并含有少量磁黄铁矿、碳酸盐矿物、石榴石、磷灰石、黄铁矿等。磁铁矿多为他形—半自形粒状，粒径一般为0.01～1.0mm，集合体呈浸染状、条带状或薄层状。该类矿石约占矿石总量的40%。

磁铁角闪石英岩呈绿灰色，粒状、柱状变晶结构，条带状构造。主要矿物成分为石英、角闪石、磁铁矿等，含少量黑云母、透闪石、方解石、磷灰石、磁黄铁矿、黄铁矿等。矿物多为不规则粒状，粒径为0.01～3.5mm，半定向排列，浅暗色矿物相间排列，构成条带状构造。该类矿石占矿石总量的40%左右。

磁铁石英角闪岩呈绿灰色，粒状、柱状变晶结构，条带状构造。主要矿物成分为角闪石、石英、磁铁矿等，其他矿物有黑云母、透闪石、铁闪石、磷灰石、磁黄铁矿、黄铁矿等。角闪石矿物含量较高，呈他形—半自形，柱状、粒状，粒径为0.1～3.4mm，横断面可见呈菱形相交的两组解理，见有铁质析出，磁铁矿含量相对较少，集合体呈条带状，约占矿石总量的20%。

2.矿石工业类型

该矿床矿石mFe平均品位为24.49%，为低品位的贫铁矿石，其工业类型属需选铁矿石。

根据铁精矿粉组分分析结果可知，按主要造渣组分的比值划分，碱性组分(CaO+MgO)与酸性组分(SiO2+Al2O3)的比值为0.18，小于0.5，属酸性矿石。

从选矿工艺水平出发，根据磁性铁(mFe)对全铁(TFe)的占有率可将需选铁矿石划分为磁性铁矿石和弱磁性铁矿石。根据物相分析结果可知，矿石中硅酸铁的质量分数平均为4.65%，大于3%，需采用(mFe)/(Tfe-SiFe-SfFe-CFe)比值进行划分。该矿床(mFe)/(TFe-SiFe-SfFe-CFe)比值变化范围为84.75%～92.69%，平均为87.63%，大于85%，故该矿床矿石属磁性矿石。

五、矿体围岩和夹石

1.矿体围岩

矿体围岩主要为黑云石英片岩、二云石英片岩，其次为角闪石英片岩、黑云角闪片岩等。近矿围岩一般岩芯完整、坚硬，稳固性较好。

围岩与矿体的关系为：围岩与矿体产状一致，两者一般呈突变关系，界限清晰，个别呈渐变关系，需根据化验结果确定。

2.矿体夹石

矿体夹石与矿体围岩的岩性基本相同，主要为黑云石英片岩、二云石英片岩、含磁铁角闪石英岩，其次为角闪石英片岩、黑云角闪片岩等。

六、地球物理特征

矿区共存在3条明显的NW走向的条带状磁异常(ΔT异常下限以500nT等值线圈定)，由西向东依次编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(图4-9)。各异常特征简述如下。

图4-9张家毛坦铁矿区高磁异常图
(据山东省第一地质矿产勘查院资料^[1]修改，2005)

1.Ⅰ号异常带

该异常带基本贯穿全区，规模大，强度较高，梯度变化明显，走向大致为347°。以700nT等值线圈定，Ⅰ号异常带可分为M1、M2两个局部异常。M1异常中心在张家毛坦东北方向，形态近似椭圆，走向NW，长轴约1300m，短轴约330m，最大强度为1390nT。M2异常中心在杨庄东北部，形态近似椭圆，走向NW，长轴约250m，短轴约80m，最大强度为700nT。

2.Ⅱ号异常带

该异常带位于测区的中央，总体呈长条状，走向约337°。以700nT等值线圈定，该异常带可分为N1、N2两个局部异常。N1异常位于南部，形态近似椭圆，走向NW，长约300m，宽约150m，最大强度为800nT。N2局部异常位于该异常带的北部，形态为扁椭圆状，走向NW，长约530m，宽约150m，最大强度为1200nT。

3.Ⅲ号异常带

该异常带位于矿区的最东部，总体形态为串珠状，走向343°，与Ⅰ、Ⅱ号异常带比较，该带异常值最高，梯度变化最快，且其北部和东部都伴有负异常。以700nT等值线圈定，又分为T1、T2两个局部异常。T1异常位于异常带的南部，形态为扁椭圆状，走向NW，长约400m，宽约150m，最大强度为1400nT。T2异常位于异常带的北部，由两个近圆形的小异常组成，长约500m，宽约200m，最大强度为1900nT。

总体来看，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号异常带所处的地质环境为新太古界泰山岩群山草峪组，其主要岩性为黑云石英片岩、黑云角闪片岩、二云石英片岩，夹少量斜长角闪岩和条带状角闪磁铁石英岩。其中黑云石英片岩、二云石英片岩无磁性，黑云角闪片岩具弱磁性，而斜长角闪岩有较强磁性，角闪磁铁石英岩具强磁性。异常带走向NW，与地层走向基本一致，各异常带均由地层中的具有磁性的地质体引起，经勘查证实，主要由条带状角闪磁铁石英岩等铁矿体引起。

由ΔT平面等值线图可以看出，各异常带均有明显的错动现象，这是NE向小断裂构造造成地层走向的错动而引起的。