华北铁矿成矿系列与找矿方向

　　华北铁矿成矿系列与找矿方向

　　中华人民共和国成立以来，华北地区的铁矿勘查工作取得了一系列重要成果，从建国初期对鞍山、本溪、包头、宣化等地区重点矿山的普查工作，到“富铁矿找矿会战”围绕重点成矿区（带）大量投入的找矿工作，铁矿储量增长可观。从铁矿找矿实践中凝练出的矿床成矿系列理论也不断的走向完善、成熟，该理论逐步推广和应用到不同矿种和地质单元的成矿规律研究当中，取得的成绩斐然(程裕祺等，1979;陈毓川等，2006;王登红等，2020)。

　　随着我国工业化进程的加快，当前铁矿资源又重新面临十分严峻的供应形势，国内铁矿石资源供应无法满足钢铁工业需要，铁矿对外依存程度长期处于高位。华北地区作为最重要的铁矿资源产地，继续开展找矿勘查工作是保障资源供应稳定性和可持续性的关键。因此，以矿床成矿系列理论为指导开展成矿预测，在有成矿条件的区域预测和圈定找矿远景区，扩大重点矿床深部及外部找矿范围，深入重点矿集区／成矿区（带）的成矿规律研究都是未来地质勘探工作的聚焦点。本文在前人勘查资料和研究成果的基础上，结合矿床成矿系列理论，探讨华北铁矿成矿规律和找矿方向，以期对后续的铁矿勘查和开发起促进作用。

　　1.华北陆块铁矿资源概况

　　华北陆块北以古亚洲造山带为界与西伯利亚陆块相接，南以祁连一秦岭一大别造山带为界，西以北山造山带为界，往东为胶一吉一辽直达国境，是我国境内最大的古陆块，蕴含丰富的矿产资源。其中，铁作为华北的优势矿种，经过70余年的勘查评价，在找矿勘探上取得了丰硕成果，2017年底，已查明铁矿床1085个，其中超大型矿床3个、大型矿床50个、小型矿床757个，保有铁矿资源储量537亿吨，占全国总资源储量的一半以上。全国铁矿资源储量排名前十的省份中华北地区占其七，以辽宁和河北的铁矿资源最为丰富，其后依次是山东、安徽、内蒙古、山西、河南(肖克炎等，2019;李俊建等，2022)。

　　华北铁矿矿床类型丰富，主要包括沉积变质型、接触交代型、岩浆型、沉积型、复合型等，五种矿床类型的资源量占总量的99%。其中沉积变质铁矿的资源储量占比最高，超过80%，但贫铁矿多，平均品位仅32%;其次为接触交代型，资源储量占比约6.19%，矿石品位较富，品位在40%~50%，是富铁矿的主要产出矿床类型，除铁外还伴生Cu、Zn、Pb、W、Sn、Mo、Co、Au等有色金属；岩浆型铁矿和复合型铁矿的伴生有益组分多，如前者的V、Ti、Cr、Ni、Cu、PGE等，后者的REE、Zn、Pb、S和稀有元素，均可回收利用；沉积型铁矿尽管资源储量占比不高，但分布范围广，辽、吉、晋、冀、鲁、豫等省份均有分布，矿体层位稳定。

　　华北陆块受滨太平洋成矿域叠加古亚洲成矿域影响，成矿作用复杂，典型矿床独具特色。例如，白云鄂博不仅铁矿资源丰富，还是世界第一大稀土矿床，铌、钍储量均居世界第二，还蕴藏铜、石英、萤石、磷灰石、软锰矿等多种金属矿产资源，现已发现l70余种矿物、71种元素，经济和战略意义重大，而矿床的成矿物质来源、成矿时代和矿床成因等关键性科学问题仍是地学界讨论的焦点。其次，弓长岭铁矿开采历史悠久，因发育大规模富铁矿异于其他同类型矿床，成为最具代表性的沉积变质型铁矿，也是中国最典型的富铁矿床之一，与国外以赤铁矿为主的BIF有明显区别。其后，承德大庙式钒钛磁铁矿矿床是重要的岩浆型铁矿床之一，同时承德大庙一黑山地区是我国第二大钒钛磁铁矿产地，与铁伴生的钒和钛等元素在工业领域应用广泛。此外，还有宣龙式铁矿和邯邢式铁矿也各具特色，既有重要经济价值，也对不同类型的矿床研究有指示意义。

　　2.华北铁矿的成矿作用及矿床成矿系列

　　华北铁矿床在各成矿区带均有分布，在辽东（隆起）、华北陆块北缘东段、山西（断隆）、华北陆块南缘、鲁西（断隆、含淮北）、华北陆块北缘西段等6个成矿带内相对集中。其中，沉积变质型铁矿集中于辽东、华北陆块北缘东段、鲁西（断隆）、山西（断隆）和华北陆块南缘，更加聚集于对应的鞍本、冀东一怀密、鲁西、五台一吕梁和许昌一霍邱等矿集区；接触交代型铁矿主要产出于山西断隆东南缘；岩浆型铁矿主要分布于华北陆块北缘东段的承德大庙和鲁西的沂沐断裂带中：复合型铁矿主要是华北陆块北缘西段的白云鄂博裂谷带内；沉积型铁矿分布较分散，多产于华北陆块北缘东段的张宣地区和山西（断隆），吉南和辽宁西部也有出露。

　　华北铁矿的成矿过程经历太古宙→元古宙→显生宙三个重要地质历史时期，从沉积变质铁矿(太古宙、古元古代)→沉积型铁矿（中-新元古代、古生代）→岩浆型铁矿（中元古代、古生代）→接触交代型铁矿（新元古代、中生代）。鉴于此，本文以矿床成矿系列理论为指导，以地质年代为界线，结合矿床空间分布位置，将华北构造演化和成矿作用相联系，初步厘定6个矿床成矿系列（组）、24个矿床成矿亚系列和33个矿床式。

　　2.1华北陆块与太古宙海相火山一沉积变质作用有关的Fe矿床成矿系列（组）

　　华北太古宙铁矿主要为条带状铁建造(BIF)，与火山活动密切相关，根据空间分布特征将其进一步分为8个矿床成矿亚系列。最早的分布于冀东迁安的曹庄一黄柏峪一脑峪门一带，归属于冀东地区与古太古代海相火山一沉积变质作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Ar1)。以杏山式铁矿为代表，包括杏山、脑峪门、黄柏峪等一系列矿床，但仅杏山铁矿达到大型矿床规模。杏山式铁矿赋存于曹庄岩组，矿体常与大理岩、透辉石岩、角闪岩、黑云片麻岩、铬云母石英岩、斜长角闪岩等共同产出，变质程度达高角闪岩相一麻粒岩相。矿体呈层状、似层状产出，有分支复合现象，矿石主要为磁铁石英岩，浅部有少量赤铁石英岩。

　　中太古代(3.2-2.8Ga)在燕山地区形成中太古代海相火山．沉积变质作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Ar2)，矿床式为水厂式，主要分布于冀东迁安水厂--石河一带，包括迁安水厂、孟家沟、宫店子、大石河、柳河峪、裴庄、北屯、蔡园、二马等矿床。矿体赋存于迁西岩群水厂岩组，水厂岩组岩性主要为斜长角闪片麻岩、黑云母斜长片麻岩、辉石斜长片麻岩和磁铁石英岩，变质程度达高角闪岩相一麻粒岩相，混合岩化强烈。矿体多呈似层状或透镜状，矿石为磁铁石英岩、透辉磁铁石英岩、辉石磁铁石英岩和赤铁石英岩。其它同期成矿的BIF零星分布，如辽北的罗卜坎、小莱河、傲牛；冀西阜平的僧官、黄石口、东庄；包头的壕赖沟。

　　新太古代(2.8-2.5Ga)是BIF铁矿的成矿高峰期。新太古代早期(2.8-2.7Ga)，在皖西霍邱地区形成与新太古代早期海相火山一沉积变质作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Ar31)，主要分布于皖北的颖上一陶坝一霍邱一重新集一带，以霍邱式铁矿为代表，包括周集、张庄、李老庄、周油坊、范桥、吴集、李楼等十余处大型矿床，主要含铁层位是霍邱岩群中部的吴集组和上部的周集组。吴集组岩性为浅粒岩、黑云斜长变粒岩、黑云角闪斜长变粒岩、角闪岩、磁铁石英岩；向上过渡为周集组，岩性为黑云斜长变粒岩、条痕状混合岩、斜长角闪岩、白云石大理岩、石英磁铁矿、石英磁铁矿一镜铁矿。矿体呈层状、似层状，少为透镜状，沿走向和倾向时有膨缩、分叉、复合现象，矿石可分为磁铁矿亚相（磁铁石英岩）和赤铁矿亚相（镜铁石英岩、磁铁．镜铁石英岩）。之后为辽吉地区与新太古代早期海相火山．沉积变质作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Ar32)，分布于辽宁鞍山一本溪地区，主要包括齐大山、大孤山、东鞍山、弓长岭、南芬、歪头山、北台等一系列矿床，其中弓长岭铁矿最具代表性，富铁矿资源量达到了大型规模。矿体主要赋存于鞍山岩群茨沟组，主要由斜长角闪岩、黑云变粒岩、角闪片岩、绿泥片岩、片麻岩、磁铁石英岩等岩性组成，原岩为一套以基性，酸性火山岩为主的火山一沉积建造，混合岩化作用明显。贫矿体呈层状、似层状，富矿体呈似层状、透镜状和脉状赋存在贫矿层中，小部分富铁矿体产在蚀变围岩中，富矿体受深大断裂和横向褶皱控制，靠近矿区蚀变岩的位置富矿体发育。贫矿石为条带状磁铁石英岩，富矿石为块状磁铁石英岩和条纹状磁铁石英岩。其后为鲁西绿岩带中发育的较小规模的硅铁建造，属鲁西地区与新太古代早期海相火山一沉积变质作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Ar33)，因含矿层位和分布区域不同分为韩旺式铁矿和苍峄式铁矿，主要分布于鲁南的峄城一苍山、鲁西南东平一汶上一带，矿体赋存于泰山岩群雁翎关岩组和山草峪组，磁铁石英岩矿层与黑云变粒岩、斜长角闪岩呈互层产出，矿带内矿体规模较大，多呈层状、似层状，褶皱和断裂对矿体形态影响较大。

　　新太古代晚期(2.6-2.5Ga)，大规模的海底火山活动促使更多BIF成矿，华北的东、中、西部均有此时期的成矿记录。在华北东部的冀东一怀密地区，形成与新太古代晚期海相火山一沉积变质作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Ar35)，以怀密矿集区的沙厂式铁矿和冀东矿集区的司家营式铁矿为典型。沙厂式铁矿包括沙厂、冯家峪、马圈子等矿床，多数为中小型矿床，矿体主要赋存于密云岩群，磁铁石英岩与黑云变粒岩、斜长片麻岩等呈互层产出：司家营式铁矿分布在河北滦县一滦南一带，包括司家营、马城、大贾庄、长凝等大中小型矿床，矿体主要赋存于滦县岩群，矿体常呈层状、似层状，矿石以条带状磁铁石英岩为主，与黑云变粒岩、斜长角闪岩和混合岩共同产出。在华北中部为五台一吕梁地区与新太古代晚期海相火山．沉积变质作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Ar34)，以五台地区的山羊坪式铁矿和吕梁地区的袁家村式铁矿为代表。山羊坪式铁矿主要包括山羊坪、黑白庄、白峪里、赵村、大草坪、柏枝岩、大明烟、铺上等大小不等的矿床。矿体主要赋存于五台群的金刚库组、柏枝岩组和文溪组，岩性为黑云变粒岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩、绿泥片岩、绢云石英片岩，属基性火山岩、中性火山碎屑岩夹硅铁质火山．沉积建造：袁家村式铁矿分布于山西省娄烦县、岚县一带，包括袁家村、尖山、狐姑山等大、中型矿床。吕梁群最下部的袁家村组是最主要的含矿层位，其中铁矿层与绿泥片岩、镁铁闪石片岩、变质辉绿岩交替出现，夹杂少量绢云母片岩和石英岩，矿石主要为赤铁石英岩和磁铁石英岩。在华北陆块北缘西部形成色尔滕山地区与新太古代晚期海相火山一沉积变质作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Ar36)，主要分布于阴山地区佘太镇一武川县一察右中旗以北，以三合明式铁矿为代表，主要赋存于色尔腾山岩群下部的东五分子岩组，包括三合明、书记沟、黑脑包、东五分子、高腰海、公义明等矿床。矿体呈层状、似层状，磁铁石英岩与角闪岩类呈互层产出，原岩为一套镁铁质的变质火山一沉积岩。

　　新太古一古元古代交界时期在华北陆块南缘形成灵宝一舞阳与新太古代一古元古代岩浆、火山．沉积变质作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Ar/Pt)，主要分布在小秦岭、登封一鲁山一舞阳一带，铁矿定位于太华岩群下部的赵案庄组和中部的铁山庙组，根据赋存层位分为赵案庄式铁矿和铁山庙式铁矿。赵案庄式铁矿可能为岩浆型矿床(兰彩云等，2015)，包括赵案庄、王道行、下曹、余庄、梁岗、陈厂等一系列矿床，赵案庄组由斜长角闪岩、斜长角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩和金云斜长片麻岩、大理岩组成；矿体呈似层状或透镜状，空间上与超基性杂岩体紧密共生，矿石以磷灰磁铁矿石、磁铁蛇纹岩和含碳酸盐磁铁矿石为主。铁山庙式铁矿为BIF铁矿，包括经山寺、小韩庄、尚庙、山庙、铁古坑、姚庄等大、中、小型矿床，条带状磁铁石英岩与大理岩、斜长角闪片麻岩和浅粒岩呈互层产出，矿体呈似层状顺层产出，矿石有条带状石英．辉石．磁铁矿矿石、块状辉石一磁铁矿矿石、块状石英磁铁矿矿石。

　　华北BIF铁矿成矿与微陆块的拼合和陆壳多阶段增长有密不可分的关系，但其成矿时代上仍有一定争议，如近些年曹庄岩组麻粒岩和斜长角闪岩有新太古代的同位素年龄(Nutmanetal．，2011；郑梦天等，2015);水厂铁矿夹层的斜长角闪岩的测年结果表明其可能形成于新太古代晚期(Zhangeta1．，2011)。因此，华北BIF铁矿的成矿时代仍需进一步深入研究。

　　2.2华北陆块与古元古代火山．沉积变质作用有关的Fe矿床成矿系列（组）

　　古元古代是华北陆块的裂解、汇聚和结晶基底形成的主要时期，主要形成裂谷、裂陷为主的成矿体系(王登红等，2011)。此时期铁矿类型仍以沉积变质型为主，也有岩浆型铁矿的出现，可以分成三个矿床成矿亚系列。一是辽东与双峰式火山一沉积建造有关的Fe矿床成矿亚系列(Ptll)，分布于辽宁营口一凤城一宽甸一集安一带，典型矿床为翁泉沟式硼铁矿床。矿体主要赋存于南辽河群里尔峪组，围岩为变粒岩和浅粒岩，矿石有硼镁铁矿．磁铁矿和磁铁矿两种类型，铁和硼多数情况下紧密共生。二是吉南与海相碎屑一碳酸盐沉积一变质作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Pt12)，分布于吉林浑江老岭山脉北部，矿床式为大栗子式。矿体赋存于下元古界的老岭群大栗子组，呈层状平行产出，围岩主要为千枚岩、砂岩和碳酸盐岩，矿石主要为条带状磁铁石英岩、致密块状赤铁矿和白云石赤铁矿。三是鲁西隆起东缘沂沐断裂带内与岩浆作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Pt13)，主要分布在鲁西隆起东缘沂沐断裂带及其附近，矿床式为肖家沟式Fe-Ti,包括莒县天宝、肖家沟和沂水县儒林、宿山、常庄等钛铁矿床，矿体主要赋存于辉石角闪岩岩体之内，形态呈透镜状、脉状和不规则状，矿石为含钛磁铁角闪岩，矿石矿物主要为磁铁矿和钛铁矿。

　　2.3华北陆块与中元古代构造旋回岩浆一沉积作用有关的Fe、Ti、V矿床成矿系列（组）

　　在古元古代末期(约1.85Ga)华北陆块经吕梁运动形成了统一的结晶基底，中元古代华北陆块进入伸展构造体制，在其北缘的燕山地区、狼山一渣尔泰一白云鄂博等地和南缘的熊耳山地区发育裂陷槽，同时发育多期陆内岩浆活动。铁矿由单一的沉积变质型转为多种类型，按成因可以分为岩浆型(I)、沉积型(S)和复合型(S+I，即SuperimposedDeposit)三类，对应于三个不同的矿床成矿亚系列。

　　冀东北与岩浆作用有关的钒钛磁铁矿矿床成矿亚系列(Pt2-1I)，分布于河北承德市，大庙一黑山一带，矿床式为大庙式钒钛磁铁矿矿床，包括大庙、马营、黑山、罗锅子沟、大乌素沟、乌龙素沟等矿床，矿化点近百处。大庙斜长杂岩体内部是矿体的赋存位置，主要由斜长岩、苏长岩、纹长二长岩、橄长岩以及小部分铁闪长质和辉长质脉体组成；矿体多呈透镜状、席状、囊状和不规则状等不连续的分配于杂岩体之中，具有数目多、规模小的特点；矿石为钒钛磁铁矿矿石，多呈块状和浸染状构造，块状Fe-Ti矿石位于矿体最下部，向上过渡为块状Fe-Ti-P矿石，最上部为浸染状矿石：矿石矿物以钛磁铁矿为主，钛铁矿次之。燕辽裂陷槽（冀西北、辽西）与海相沉积作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Pt2-2S)，矿床式有宣龙式和野猪沟式。宣龙式铁矿主要分布于燕辽裂陷槽西北部宣化一龙关一带，主要包括庞家堡、烟筒山、龙泉寺、大岭堡、辛窑、塔院、焦家沟等矿床。铁矿层位于长城系串岭沟组下段砂页岩中，矿体主要由1~4层铁矿层构成，顶层为薄层菱铁矿，中段为鲕状赤铁矿层，底层为肾状赤铁矿层。矿体顶底板和内部夹层为石英砂岩、含铁砂岩、含砂质条带状页岩，普遍发育有波状层理、交错层理、波痕、泥裂等典型沉积构造。野猪沟式铁矿分布于燕辽裂陷槽东部的凌源、建昌、朝阳一带，矿体赋存于青白口系下马岭组，多呈单层状，层位稳定；矿层与砂质页岩和石英砂岩共同产出，矿层下部以肾状构造为主，上部以鲕状构造为主，顶部主要是微层状和结核状构造；矿石为菱铁矿矿石、赤铁菱铁矿石，浅部氧化带为褐铁矿石。

　　狼山一白云鄂博裂谷带与海相火山．沉积变质有关的Fe、REE、稀有、硫铁矿矿床成矿亚系列(Pt2-3(S+I）），分布于包头市北部的白云鄂博一带，矿床式为白云鄂博式。铁矿主要赋存于中元古界白云鄂博群中上段哈拉霍疙特岩组。矿体整体呈东西走向，依据空间位置分为东矿、主矿和西矿，东矿处于白云向斜北翼，矿体成不规则透镜状，西窄东宽，呈枝又尖灭于白云岩和黑云母板岩中，深部变窄分叉尖灭于白云岩中；主矿处于白云向斜北翼，呈巨大的透镜状、厚层状产出，两端尖灭于白云岩中，向深部变化较大，呈楔形分枝延伸于白云岩；西矿由一系列近东西向排列的小矿体组成，矿体呈透镜状、似层状，与围岩界线不清，矿化弱于主、东矿。铁矿石主要为萤石型铌稀土铁矿石、条带状铌稀土铁矿石、块状铌稀土铁矿石、霓石型铌稀土铁矿石、钠闪石型铌稀土铁矿石、白云石型铌稀土铁矿石;主要含铁矿物为磁铁矿和赤铁矿；围岩主要为白云石、方解石和石英。白云鄂博在大地构造上位于华北陆块北缘的狼山一白云鄂博裂谷带内，先后受到中、新元古代裂解作用．古生代边缘造山两次重大构造事件影响，矿体的接触关系、地质产状十分复杂；地球化学数据也受多期次的交代作用和改造作用影响，不能很好的解释矿床成因和时代；加上矿床蕴含巨大的经济价值，使其成为了华北铁矿成矿系列中最具特色的独立矿床式。

　　2.4华北陆块东部与新元古代岩浆一沉积作用有关的Fe矿床成矿系列（组）

　　新元古代(1.0-0.5Ga)华北陆块伸展构造体制仍在持续，但裂陷活动逐渐减弱。冰期事件、海底火山活动增强、局限盆地发育等因素都可能造成沉积型铁矿再次出现(杨秀清等，2020)，至南华纪华北大规模抬升(沈保丰等，2006)，原本在浅部的矿床可能因强烈的剥蚀作用而无法完整保存。

　　吉南与沉积作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Pt31)，以临江式铁矿为典型，主要分布于吉南临江市北部的青沟子村附近，其中青沟子铁矿达到中型矿床规模。矿体主要赋存在青白口系细河群钓鱼台组下段的含铁角砾岩中，呈层状产出，产状与地层一致，层位稳定；矿石为石英赤铁矿，多为致密块状和角砾状构造；矿石矿物主要为赤铁矿，脉石矿物为石英和长石。

　　胶南与震旦期岩浆期后热液活动有关的Fe、Cu矿床成矿亚系列(Pt32)，矿床式为高旺式，属接触交代矿床，分布在坪上一高旺地区。与成矿关系密切的侵入岩主要为新元古代花岗岩、花岗闪长斑岩、花岗正长斑岩及正长斑岩，地层为上元古界荆山群野头组中的大理岩建造。矿体呈扁豆状、透镜状、厚板状和薄层状成群产出，产状与接触带构造或地层一致，铁矿体中常发育铜矿体；矿石呈块状、条带状、角砾状构造，矿石矿物以磁铁矿为主，还有黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿、白铁矿等。

　　2.5华北陆块与古生代岩浆、沉积作用有关的Fe矿床成矿系列（组）

　　华北陆块在古生代(540-250Ma)进入陆内稳定发展阶段，伴随南、北缘古亚洲洋和古秦岭洋的演化和消亡，发生多期造山运动，构成古亚洲成矿域和秦祁昆成矿域，板内伸展与板缘拼合共存。在加里东早期，古亚洲洋的增生造成华北北缘发育一定规模的火山活动，进而形成温都尔庙与海相火山．沉积变质作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Pzl)。矿床式为温都尔庙式，位于华北北缘的温都尔庙一乌兰敖包一图林凯一线，主要包括大敖包、小敖包、红格尔庙、包日汗、卡巴、白银敖包铁矿等矿床。矿体赋存于温都尔庙群，多呈层状或似层状、透镜状与蛇绿岩相伴产出；矿石主要为条带状碧玉铁质岩；矿石矿物主要为赤铁矿，其次为镜铁矿、磁铁矿：围岩以各类石英片岩为主。

　　晚古生代，华北陆块中部为稳定的大陆沉积环境，在上石炭统本溪组底部和奥陶纪石灰岩之间的铁铝岩系中形成风化壳型铁矿，构成蒙晋豫地区与石炭一二叠纪陆相沉积作用有关的Fe矿床成矿亚系列(Pz2)，主要分布在山西省的晋城、陵川、沁水、阳泉、和顺、孝义、灵石以及河南省三门峡、渑池、新安、巩义、登封等地，以山西式铁矿为典型矿床。矿体主要赋存于寒武系上统风化侵蚀面、中奥陶统马家沟组之上的本溪组，呈透镜状、似层状顺层产出；矿石多呈块状、结核状或豆状，矿石矿物主要为赤铁矿和褐铁矿。

　　2.6华北陆块中东部与燕山期岩浆作用有关的Fe矿床成矿系列（组）

　　燕山运动造成华北中东部构造格局的变革，强烈的挤压作用造成大规模的岩浆侵入和火山喷发，主要驱动力可能是古太平洋板块向东亚大陆的俯冲(朱日祥，2018)。地壳浅部以伸展为特征，深部发育剧烈的岩浆活动，引发接触交代铁矿在侏罗一白垩纪爆发性成矿(沈保丰等，1981)，形成Mz2华北陆块中东部与燕山期岩浆作用有关的Fe矿床成矿系列（组）。燕山期的闪长岩一二长岩、少量花岗闪长岩和斜长花岗岩侵入下一中奥陶统碳酸盐岩建造，含矿气水热液通过交代和充填作用，在接触带及其附近形成具有工业价值的矿体。

　　华北燕山期铁矿成矿系列分布范围较广，根据空间位置不同划分为5个矿床成矿亚系列，主要包括晋南太原一临汾一长治、豫北安阳一林县、济南邯邢地区、苏北徐州一淮北、鲁西淄博青州店子一淄河、鲁西济南及东部的齐河一禹城、鲁西沂南一郯城一苍山、鲁西莱芜一金岭，因空间分布、成矿岩体和地层层位不同形成众多的矿床式，主要有浮山式、塔儿山式、安林式、邯邢式、徐淮式、朱崖式（淄河）、济南式、莲子汪式、莱芜式。由于此类铁矿在河北邯邢地区分布相对集中，且有一定代表性，故以邯邢式铁矿为典型矿床(赵一鸣等，2017)。成矿岩体主要是辉长、辉绿岩类，闪长、二长岩类和花岗闪长岩、花岗岩，碳酸盐岩地层主要有上元古界土门群、寒武系九龙群、中奥陶统的马家沟组和峰峰组，其中燕山期闪长岩-二长岩类与中奥陶统马家沟组、峰峰组的接触带及附近是铁矿体的主要定位位置。铁矿体多呈复杂的囊状、透镜状，偶尔呈似层状；矿石以致密块状为主，也有的呈浸染状、条带状；矿石矿物以磁铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿为主，品位较富，TFe为40%~50%。

　　3.找矿方向

　　华北铁矿类型之复杂、时代延续之长、成矿系列之多，在中国极具代表性。华北陆块演化历经早期陆核的形成一多阶段大陆生长一大氧化事件一基底裂解多期伸展一冰期事件一古亚洲洋闭合一陆内稳定发展一古太平洋板块俯冲等一系列重大地质事件。尽管矿床类型不同，矿床规模各异，成矿环境与成矿条件也不尽相同，但各个地质时代均有铁矿床形成，代表整个华北Fe元素的聚集是长期、不间断的，故华北铁矿成矿系列构成了较为完整的铁矿成矿谱系，对开展铁矿成矿预测有重要指示意义。例如，王登红等(2007)通过华北陆块北缘成矿谱系与东天山成矿谱系的对比研究，预测东天山地区仍有找BIF型和矽卡岩型铁矿的潜力，而2010年新疆地矿局第一地质大队对东天山红云滩矽卡岩型铁矿地质勘查就新发现矿体6个，增储345.93万t，延长矿山服务期限5年。

　　华北铁矿成矿系列建立的思路是较大空间域范围内，不同地质时代的铁质不断富集，形成不同的矿床组合(陈毓川等，2022)，如在元古宙的三个矿床成矿系列分别形成于华北的不同位置，成矿作用也不尽相同，古元古代与中、新元古代的构造背景也有显著不同；中生代的矿床主要分布于华北中东部，又是燕山运动背景下形成的，矿床成因均与接触交代作用密切相关，碳酸盐岩建造也主要是奥陶纪沉积的，故构成华北陆块燕山期铁矿成矿系列。铁矿成矿亚系列是在不同地段的同阶段成矿作用所形成的矿床组合，例如，华北东部对应较大的空间域范围，而燕山期是特定的时间范围内，在鲁西、徐州一淮北、邯郸一邢台、安阳一林县、临汾一襄汾等地区都形成了不同的铁矿成矿亚系列。找矿工作不仅要以构造、岩浆、地层建造等全面的视角认识华北铁矿成矿系列，还要关注各矿床成矿亚系列之间的联系。

　　3.1华北铁矿成矿系列对于找矿方向的启示

　　矿床成矿系列主要聚焦于地质单元、时间、地质作用、有用组分、矿床类型组合五个维度，华北铁矿的总体勘查和研究程度较高，可以为上述成矿要素提供有用信息。首先华北陆块作为独立的地质单元，可以进一步分为11个次级构造单元(徐志刚等，2008)，而铁矿的成矿作用主要聚集于6个成矿区（带），即辽东（隆起）、华北陆块北缘东段、山西（断隆）、华北陆块南缘、鲁西（断隆、含淮北）、华北陆块北缘西段。华北铁矿成矿系列空间上也主要分布在这6个成矿区（带）内，近20年的铁矿找矿的重大发现亦集中于此，如2009年中国冶金地质总局第一地质勘查院在河北滦南县探明马城铁矿，资源量(332+333)10.44亿t，远景资源量5亿t；2011年至2020年，山东省找矿突破行动取得重大突破，发现大型铁矿产地4处，中小型铁矿产地35处，新增矿石资源量28.17亿t，形成淄博、莱芜、东平一汶上、禹城一齐河等大型铁矿资源基地：2021年辽宁本溪市南芬铁矿的扩界勘探工作提交保有资源量6.18亿t。那么，以矿床成矿系列理论在重点成矿区（带）开展地质勘探工作仍有取得进一步的找矿突破的潜力，但勘查工作要注意辨别同一成矿区（带）的不同矿床成矿系列，例如山西（断隆）成矿带内既有袁家村式和山羊坪式铁矿，也有邯邢式铁矿，分属不同的矿床成矿系列，勘查工作的部署思路也不尽相同，同时之前没有发现大量铁矿的成矿区（带）并非无法找到铁矿，如高旺式铁矿发育于胶东成矿带，华北陆块西部的阿拉善（隆起）也有东大山、宽湾井、卡休他他等铁矿床的出现。

　　成矿作用和成矿时代之间相辅相成，都是矿床形成的重要要素，成矿作用可能只有一期，例如宣龙式铁矿；也有可能是多期的，如白云鄂博，多期次的成矿作用有可能得到多组同位素年龄。在一定的区域有成矿作用的发生，以及发生的时间则是能否找到矿的前提，例如BIF铁矿呈弧形分布于华北陆块东部的太古宇地层之中，那么华北东部的太古宇地层就是成矿作用发生的位置，也是储矿的位置，更是找矿的目标层位。以此类推，接触交代铁矿的中生代侵入体与碳酸盐岩／碳酸岩建造接触带及其附近是矿体定位的重要位置，可以作为找该类铁矿的方向。但需注意超基性一基性岩浆与碳酸盐地层的接触部位可能是找Cu、Ni、Fe、Cr和PGE的目标位置，在南非的布什维尔德矿床中曾有报道，基性．超基性岩浆岩与白云岩地层的接触部位形成了Potgietersrust铂矿床和Nkomati铜镍铂矿床(王登红等，2002);而蓟县系中下部的雾迷山组是一套富镁碳酸盐岩地层，在冀北承德、平泉一带有较大规模出露，是否与侵位的大庙杂岩体发生接触交代？其接触带上有一定找矿潜力，同理邯邢式铁矿与早古生代或前寒武纪碳酸盐地层的接触位置也有找矿潜力。沉积型铁矿的成矿作用发生于海陆交互相、湖相或滨海一浅海相沉积环境，古陆的构造背景研究可以为找沉积型铁矿提供线索，如华北古陆哪个区域在何时发育陆表海和边缘海沉积相？此外，沉积型矿床的成矿物质多来自地质构造稳定、长期风化的准平原地区，那么沉积间断面之上的海侵岩系则是找矿的目标层位。最后，岩浆型铁矿的成矿作用主要是岩浆结晶分异和岩浆晚期的贯入作用所主导的，受到深大断裂及其所派生的次级断裂控制，如肖家沟式铁矿受到鲁西隆起东缘的沂沐断裂带控制，大庙式铁矿受红石砬子一大庙深大断裂带控制，根据断裂的规模和范围可以在区域上控制岩体的边界：矿体在母岩浆内的分布规律也值得关注，以大庙式铁矿为例，矿体主要沿NW向和NE向呈透镜状或不规则状分布于大庙杂岩体的内部，在垂向上探明矿体底部边界是深部找矿的必要条件。

　　有用组分和矿床类型组合对于铁（单矿种）的成矿系列比较明确，铁主要以磁铁矿和赤铁矿两种矿物形式存在。由于磁铁矿矿石高密度、高磁化率的特征，重磁异常对矿体位置有良好指示作用，例如，2008年山东省物化探勘查院在山东济宁市磁异常区(1958年原地质队航磁大队发现)施工了一个钻孔(2k8)，共见矿（化）体5层，估算勘查区资源量10亿t(宋明春等，2008);2006年国土资源大调查项目验证航磁异常时发现了辽宁本溪大台沟铁矿，初步勘查探获资源量(332+333)35亿t，远景资源量100亿t。同时，磁法勘探也应该与成矿的构造旋回结合，如临江式铁矿形成于新元古代华北大规模构造抬升运动的阶段，矿层埋藏深度较浅，容易随着地壳的抬升剥蚀而无法完整保存，因此找矿工作应优先在长城系保存较完好的区域中进行，磁法勘探对于中浅部铁矿体预测卓有成效，可以作为主要勘查手段。然而，随着深度加大，探测精度和分辨率可能会受浅部矿体、镁铁质岩体、地表开采以及矿体埋藏较深的影响。值得注意的是，冀东和鞍本地区很多BIF型铁矿上层可能受到高氧逸度流体影响而形成赤铁矿层，若赤铁矿层较为厚大，可能会掩盖下伏的磁铁矿层，致使只能检测到低缓磁异常，赤铁矿石因质密而重力异常显著，故不能简单的以磁测结果作为找矿指标，应将重、磁异常综合比对，有些高重力异常区域可能是下一步找矿的突破口，如司家营矿体西侧的延深方向仅有重力异常，磁异常不明显，但后续施工的钻孔工作找到了西向延深的矿体，伴有矿体增厚、变富的现象(高新宇等，2022)。

　　3.2典型矿床对于找矿方向的启示

　　矿床式作为典型矿床的高度概括，无论对于重点矿山深部及外围找矿，还是对矿集区的成矿规律总结都起关键作用，而对于研究程度较高的矿床式组成的矿床成矿（亚）系列，找矿思路也比较明确。如华北陆块与太古宙海相火山一沉积变质作用有关的Fe矿床成矿系列（组），主要由BIF铁矿组成，传统上将其矿床式定义为鞍山式，矿体主要受太古宇地层控制。已知的含矿岩层是找矿的重点位置，厚大赋矿地层的倾向延深处仍有找矿前景；褶皱及断层会影响矿体的定位，区域上大型褶皱构造会导致矿体产状偏移，断裂后的构造抬升会导致矿体不易保存，小范围上矿区内褶皱的核部、转折端以及断裂交汇处可能会因铁质集中沉淀，致使矿体变大、变富，两种尺度的构造影响需根据矿区实际情况综合考量；矿区内成矿期后的岩浆作用或混合岩化可能会提供改造贫矿体的热液，发生“去硅富铁”作用以至于旁侧的矿体增富;陈台沟、弓长岭、司家营、杏山等超大型矿床可以作为进一步找大矿、富矿的目标靶区。再比如，华北陆块中东部与燕山期岩浆作用有关的Fe矿床成矿系列（组），矿床式主要为邯邢式。燕山中期侵入的中性、中碱性闪长岩一二长岩体是最主要的成矿母岩；围岩地层主要为中奥陶统碳酸盐岩建造。膏岩层具有易溶、易熔和可塑性强的特点，可以作为构造薄弱带矿液运移的通道；膏岩层中的硫酸盐和氯化物不仅能使热液中的铁质快速沉淀，还能导致含矿岩体中的铁质活化，迁移，并在附近发育钠化（张招崇等，2021）。在宏观构造上，对于邯邢式铁矿与成矿相关的燕山中晚期岩体多受控于新华夏构造体系。该体系以北北东向的断裂和褶皱为主，岩浆岩常沿断裂侵位，故邯邢式铁矿的找矿方向应主要沿北北东向部署，而岩体的隆起部位和背斜构造的核部易因塑性变形而成为构造虚脱部位，有利于矿物质的聚集。微观构造上，侵入岩与围岩接触带及其附近是接触交代作用最显著的位置，矿体更易在此处聚集，特别是岩体与碳酸盐岩呈S型接触部位以及接触带偏斜、转折处(翟裕生，1997)，还有脆性断裂、层间破碎带和不整合面等开放构造体系的充填式成矿，同时在找矿时需注意碳酸盐捕虏体周围常发育较富矿体，位置常在深入岩体内部百米内。

　　由于华北铁矿的基础地质勘查工作多是在20世纪80年代完成的，限于时代和技术因素，对于部分矿集区／矿山的成矿要素认识存在不足，尤其是矿区构造，重新进行研究可能会带来新的找矿突破。例如，白云鄂博的铁矿一直被认为是沉积一变质一热液改造成因，受白云向斜控制，主矿与东矿之间的铁矿体在地表和深部不相连，但是最近的研究认为铁矿是岩浆碳酸岩侵入的接触交代作用形成的，最新的勘探工作表明主矿和东矿之间的矿体受到近东西向的逆一平移断层(F2)影响向南错动，对找矿靶区部署的15个钻孔全部见矿，打破了主、东矿深部矿体不相连的传统认识(李以科等，2022)。因此，对于华北部分铁矿床的现有认识还存在不足之处，再加上21世纪华北的铁矿找矿成果大多是在老矿山的探底摸边上取得的，重点矿山的找矿工作仍然大有可为。

　　4.结论

　　(1)华北铁矿有沉积变质型、接触交代型、岩浆型、沉积型、复合型、风化淋滤型等多种类型，可进一步分为6个矿床成矿系列24个成矿亚系列33个矿床式，矿床整体具有资源储量大，长周期、多阶段成矿的特点。

　　(2)华北的铁矿找矿以构造、岩浆、地层建造等全面的视角认识铁矿成矿系列，同时综合地质单元、时间、地质作用、有用组分、矿床类型组合五个维度的信息。重点成矿区带、矿集区及超大型矿床都是进一步扩大资源量的有利地区。

　　(3)通过典型矿床研究，认为司家营、白云鄂博和邯邢式铁矿都具有深部找矿前景，而司家营、白云鄂博的构造需要重新认识，邯邢式铁矿除了与晚古生代地层的接触带之外，也应加强燕山期中基性侵入岩与早古生代地层接触带的找矿工作。

　　摘自《地球学报》2023年第4期