原標(biāo)題：山東齊河—禹城地區(qū)探獲億噸級(jí)富鐵礦，“煤下鐵”是怎么形成的？

來源：舜網(wǎng)

原標(biāo)題：山東齊河—禹城地區(qū)探獲億噸級(jí)富鐵礦，“煤下鐵”是怎么形成的？

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10月10日，山東省自然資源廳官網(wǎng)報(bào)道：位于德州市的齊河—禹城地區(qū)富鐵礦勘查資源量評(píng)審認(rèn)定已于近日完成，探獲富鐵礦資源量達(dá)到1.04億噸，成為新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)以來全國首個(gè)億噸級(jí)富鐵礦資源基地，開創(chuàng)了深覆蓋區(qū)尋找富鐵礦的先河。

中國鐵礦資源豐富，儲(chǔ)量位列全球第四，但富鐵礦嚴(yán)重短缺，因此山東在齊河—禹城地區(qū)探獲億噸級(jí)富鐵礦，眾所矚目。該區(qū)取得找礦重大突破的同時(shí)，創(chuàng)建了“禹城式”矽卡巖型富鐵礦找礦模式。

山東齊河—禹城地區(qū)探獲的億噸級(jí)富鐵礦，最顯著的特征是屬于“煤下鐵”，即煤層下面的鐵礦。禹城地區(qū)富鐵礦體主要產(chǎn)于石炭系—二疊系煤系地層中及其下部。

2014年至今，山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院以及山東省地質(zhì)調(diào)查院等多家地勘單位對禹城市李屯次級(jí)磁異常、齊河縣大張次級(jí)磁異常和潘店次級(jí)磁異常進(jìn)行查證，發(fā)現(xiàn)了厚度較大、品位較高的矽卡巖型鐵礦體，新發(fā)現(xiàn)李屯、大張、潘店等鐵礦床，取得了重大找礦突破，使該區(qū)有望成為我國又一個(gè)重要的富鐵礦基地?？辈楹脱芯窟^程中發(fā)現(xiàn)，李屯鐵礦并不產(chǎn)于巖體與奧陶系碳酸鹽巖接觸帶，而是產(chǎn)于石炭系—二疊系的含煤巖系中，并由此構(gòu)建了“禹城式”矽卡巖型富鐵礦模式。

山東齊河—禹城地區(qū)的“煤下鐵”是怎么形成的呢?中國地質(zhì)大學(xué)教授張招崇等人在冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘察院、山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院等單位的支持下，通過野外考察，最終基本摸清“煤下鐵”的形成原因，相關(guān)研究成果形成《“禹城式”矽卡巖型富鐵礦的形成機(jī)制》一文，發(fā)表在教育部主管、中國地質(zhì)大學(xué)主辦的學(xué)術(shù)刊物《現(xiàn)代地質(zhì)》2024年第1期。

與傳統(tǒng)的邯邢式矽卡巖型鐵礦產(chǎn)于巖體與碳酸鹽巖接觸帶不同，齊河—禹城地區(qū)李屯富鐵礦體與圍巖呈現(xiàn)截然不同的接觸關(guān)系，并且礦體附近的圍巖發(fā)生了強(qiáng)烈的角巖化。因此提出了“煤下找鐵”的找礦新思路。煤系地層對富鐵礦的形成有何影響?煤層和富鐵礦之間是否存在成因聯(lián)系?矽卡巖型鐵礦體為什么不產(chǎn)于巖體與碳酸鹽巖的接觸帶內(nèi)?針對這些問題，文章研究形成如下個(gè)結(jié)論：

(1)“禹城式”鐵礦以賦存在石炭系—二疊系含煤地層為特征，鐵礦體之所以沒有出現(xiàn)在巖體與碳酸鹽巖的接觸帶，而是賦存在遠(yuǎn)離接觸帶的石炭系—二疊系含煤地層中，是因?yàn)樯细驳拿合禈O低的熱導(dǎo)率使得含礦熱液保持高溫狀態(tài)發(fā)生長距離的遷移，不至于在接觸帶因?yàn)榻禍鼐桶l(fā)生沉淀。上覆煤層或煤線出現(xiàn)高溫變質(zhì)，以及含煤巖系高強(qiáng)度、大范圍的角巖化也是煤層低傳導(dǎo)率導(dǎo)致熱聚集的結(jié)果。

(2)李屯鐵礦的形成可能是高溫的巖漿流體與低溫的大氣降水混合導(dǎo)致溫度和鹽度下降發(fā)生快速沉淀的結(jié)果，由此也導(dǎo)致了礦體與圍巖呈截然接觸。

(3)鈉長石化導(dǎo)致了巖石“鐵的丟失”，為出溶高濃度富鐵流體以及富鐵礦的形成奠定了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也導(dǎo)致了高鹽度流體中的H+濃度的迅速提高，酸度增加，從而增加鐵的溶解度，并進(jìn)一步增加流體中鐵的濃度。至于是否有古老基底以及其它地層鐵質(zhì)的加入，目前尚缺乏可靠的依據(jù)，高的硫同位素指示反映了有地層硫的參與。

從結(jié)論來看，齊河—禹城地區(qū)的“煤下鐵”的形成，與煤層的存在“正相關(guān)”。研究認(rèn)為，流體中的鐵質(zhì)能經(jīng)過相對長距離的遷移而不沉淀，一個(gè)合理的解釋是遷移過程中流體降溫速率較低，這一點(diǎn)也可由礦體附近的圍巖發(fā)生強(qiáng)角巖化得到佐證。那么為何遷移過程中降溫速率低?一個(gè)合理的解釋是存在低熱導(dǎo)率的上覆圍巖，能起到很好的隔熱屏蔽作用以保障成礦流體的熱量累積且不易散失，有利于高溫流體發(fā)生長距離的遷移。

不同巖石的熱導(dǎo)率從小到大為：煤<泥板巖<粉砂巖<砂巖<礫巖及泥灰?guī)r<片麻巖<中酸性侵入巖(正長花崗巖、花崗閃長巖、石英斑君、花崗君)<片君<大理君<白云看、角君<石英，由此看出，煤是熱導(dǎo)率最低的，所以具有最好的儲(chǔ)熱效果。齊河—禹城地區(qū)位于黃河北煤田內(nèi)，其上部煤層或煤線出現(xiàn)高溫變質(zhì)，而含煤巖系高強(qiáng)度、大范圍的角巖化正是煤層低熱導(dǎo)率導(dǎo)致熱聚集的結(jié)果。熱聚集也導(dǎo)致了含礦熱液(以 Cl 為絡(luò)合物的形式)以高溫狀態(tài)發(fā)生長距離的遷移，從而沉淀在石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層。文章推測，李屯鐵礦的形成是高溫的巖漿流體與低溫的大氣降水的混合，導(dǎo)致溫度和鹽度下降，從而引起鐵的沉淀。

從全球的角度來看，無論是總的鐵礦資源量還是富鐵礦石儲(chǔ)量，均主要產(chǎn)自沉積變質(zhì)型鐵礦床。在中國，沉積變質(zhì)型鐵礦的資源量最為豐富，但是受長期、多期次的構(gòu)造巖漿活動(dòng)的影響，這類富鐵礦的形成和保存十分不易。與巖漿活動(dòng)有關(guān)的富鐵礦的形成為鐵礦資源開采填補(bǔ)了空缺。迄今為止，矽卡巖型富鐵礦占中國已探明富鐵礦儲(chǔ)量的58%，因此矽卡巖型富鐵礦找礦已成為我國富鐵礦找礦的重點(diǎn)。魯西地區(qū)是華北克拉通乃至中國東部重要的礦集區(qū)之一，發(fā)育有萊蕪、金嶺和濟(jì)南等大型矽卡巖型富鐵礦床。建立和完善“禹城式”矽卡巖富鐵礦成礦模式，對我國今后找礦具有重要的指向意義。

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