华北铁矿成矿系列与找矿方向.pdf

2023 年 7 月 地 球 学 报 Jul.2023 第 44 卷 第 4 期:673-688 Acta Geoscientica Sinica Vol.44 No.4:673-688 本文由中国地质调查局“中国矿产地质志”项目(编号:DD20221695;DD20190379;DD20160346)资助。收稿日期:2022-08-01;改回日期:2022-10-08;网络首发日期:2022-10-20。责任编辑:闫立娟。第一作者简介:高新宇,男,1992 年生。博士研究生。矿物学、岩石学、矿床学专业。E-mail:。*通讯作者:王登红,男,1967 年生。博士,研究员,博士生导师。主要从事矿产资源研究。E-mail:。华北铁矿成矿系列与找矿方向 高新宇1,2),王登红2)*,陈毓川2),黄 凡2),王成辉2),狄永军1)1)中国地质大学(北京),地球科学与资源学院,北京 100083;2)中国地质科学院矿产资源研究所,自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 100037 摘 要:华北陆块是我国最重要的铁矿资源分布区之一,在目前铁矿资源对外依存度居高不下的背景下,深化铁矿成矿规律研究和找矿勘查工作迫在眉睫。本文以矿床成矿系列理论为指导,以地质年代为界线,结合对华北陆块构造演化的研究进展,厘定出 6 个铁矿床成矿系列:华北陆块与太古宙海相火山-沉积变质作用有关的 Fe 矿床成矿系列(组);华北陆块东部与古元古代岩浆、火山-沉积变质作用有关的 Fe 矿床成矿系列(组);华北陆块北部与中元古代构造旋回岩浆-沉积作用有关的 Fe、Ti、V 矿床成矿系列(组);华北陆块东部与新元古代岩浆-沉积作用有关的 Fe 矿床成矿系列(组);华北陆块与古生代火山-沉积、沉积作用有关的 Fe 矿床成矿系列(组);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)。六个矿床成矿系列构成了较为完整的铁矿成矿谱系,通过对华北铁矿成矿系列系统的研究总结,认为找矿工作应聚焦于地质单元、时间、地质作用、有用组分、矿床类型组合五个维度,而矿床式作为典型矿床深入研究后高度概括的成果,对找矿工作也有很大启发意义,对于白云鄂博、陈台沟、司家营、杏山等重点矿山构造的重新认识,有助于实现进一步找矿突破。关键词:华北陆块;铁矿;矿床成矿系列;成矿规律;找矿方向 中图分类号:P618.31 文献标志码:A doi:10.3975/cagsb.2022.101701 Metallogenic Series and Prospecting Direction of Iron Deposits in the North China Block GAO Xin-yu1,2),WANG Deng-hong2)*,CHEN Yu-chuan2),HUANG Fan2),WANG Cheng-hui2),DI Yong-jun1)1)School of Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083;2)MNR Key Laboratory of Metallogency and Mineral Resource Assessment,Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037 Abstract:The North China block is one of the most important iron ore distribution areas in China.The high dependency on iron ore imports necessitates deeper research into iron ore mineralization laws,prospecting,and exploration.Guided by the theory of metallogenic series of ore deposits,taking geological age as the boundary,and incorporating the latest research on the tectonic evolution of the North China block,this study has identified six metallogenic series of iron ore deposits:Metallogenic series(groups)of Fe deposits related to Archean marine volcanic sedimentary metamorphism in the North China block;Metallogenic series(groups)of Fe deposits related to Paleoproterozoic magmas,volcanoes and sedimentary metamorphism in the east of the North China block;Metallogenic series(groups)of Fe,Ti,and V deposits in the north of the North China block related to the magmatic sedimentation of Mesoproterozoic tectonic cycles;Metallogenic series(groups)of Fe deposits related to Neoproterozoic magmatism and sedimentation in the east of the North China block;Metallogenic series(groups)of Fe deposits related to Paleozoic volcanism sedimentation and sedimentation in the North China block;Metallogenic series of Fe deposits related to Yanshanian magmatism in the central 674 地 球 学 报 第四十四卷 and eastern part of the North China block.Six metallogenic series constitute a relatively complete iron ore metallogenic pedigree in the North China block.Based on this research,this study proposes that iron ore exploration efforts should focus on five dimensions:geological unit,geological time,geological process,useful components,and deposit type combination.As a highly summarized result after in-depth study of typical deposits,the ore deposit type is also essential to prospecting work.A new understanding of the structures of key mines such as Bayan Obo,Chentaigou,Sijiaying and Xingshan will help achieve further breakthroughs in ore prospecting.Key words:North China block;iron deposit;mineralization series of deposits;metallogenic regularity;direction of prospecting 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 华北陆块铁矿资华北陆块铁矿资源概况源概况 华北陆块北以古亚洲造山带为界与西伯利亚陆块相接,南以祁连秦岭大别造山带为界,西以北山造山带为界,往东为胶吉辽直达国境,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(图 1c)(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(图1),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 170 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(图 2a)。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 第四期 高新宇等:华北铁矿成矿系列与找矿方向 675 a中国主要构造单元的铁矿资源(修改自 Zhang et al.,2014)(NCC华北陆块;CAOB中亚造山带;ELIP峨眉山大火成岩省;SCB华南板块);b各类型铁矿床资源储量比例(修改自沈保丰等,2006);c华北不同省份铁矿资源储量分布图(数据自肖克炎等,2019)。airon ore resources of main tectonic units in China(modified from Zhang et al.,2014)(NCCNorth China block)CAOBCentral Asian Orogenic Belt;SCBSouth China Plate);bproportion of resource reserves of various types of iron ore deposits(modified from SHEN et al.,2006);cdistribution map of iron ore proved resource reserves in different provinces of North China (data from XIAO et al.,2019).图 1 华北铁矿资源概况 Fig.1 Overview of iron ore resources in the North China block 本、冀东怀密、鲁西、五台吕梁和许昌霍邱等矿集区;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(图 2c,表 1)。2.1 华北陆块与太古宙海相火山-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黄柏峪脑峪门一带,归属于冀东地区与古太古代海相火山-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-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(3.22.8 Ga)在燕山地区形成中太古 676 地 球 学 报 第四十四卷 a华北铁矿分布图;b不同成矿带典型铁矿分布。adistribution of iron deposits in the North China block;bdistribution of typical iron deposits in different metallogenic zones.图 2 华北陆块铁矿时空分布特征(修改自徐志刚等,2008)Fig.2 Temporal and spatial distribution characteristics of iron deposits in the North China block(modified from XU et al.,2008)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大石河一带,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-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(2.82.5 Ga)是 BIF 铁矿的成矿高峰期。新太古代早期(2.82.7 Ga),在皖西霍邱地区形成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(Ar31),主要分布于皖北的颖上陶坝霍邱重新集一带,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-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-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 第四期 高新宇等:华北铁矿成矿系列与找矿方向 677 表 1 华北铁矿成矿系列Table 1Metallogenic series of iron deposits in north China block代号 矿床成矿系列(组)矿床成矿亚系列 矿床式 相关地质体 空间位置 Ar/Pt 华北陆块与太古宙海相火山-沉积变质作用有关的 Fe矿床成矿系列(组)灵宝舞阳与新太古代古元古代岩浆、火山-沉积变质作用有关的 Fe 矿床成矿亚系列 赵案庄式 Fe 太华群赵案庄组和铁山组(25802107 Ma)小秦岭、登封鲁山舞阳 铁山庙式 Fe Ar3 Ar36色尔滕山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 三合明式 Fe 色尔滕山群(2560 Ma)阴山地区佘太镇武川县察右中旗以北 Ar35冀东怀密地区与新太古代晚期海相火山-沉积变质作用有关 Fe 矿床成矿亚系列 司家营式 Fe 滦县岩群(2525 Ma)冀东迁安滦县滦南 沙厂式 Fe 密云岩群(2.512.54 Ga)(万渝生等,2012)北京怀柔密云一带 Ar34五台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 袁家村式 Fe 吕梁群袁家村组(2.5 Ga)(王惠初等,2020)晋西娄烦县、岚县 山羊坪式 Fe 五台群上部柏枝岩组(2.56 Ga)晋东北五台山地区 Ar33鲁西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 苍峄式 Fe 山草峪组(2.552.5 Ga)鲁中南的枣庄苍山地区、鲁西的东平汶上地区、单县南部、蒙阴新泰等地区 韩旺式 Fe 雁翎关组(2.752.7 Ga)鲁中沂源沂水一带 Ar32 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 弓长岭式 Fe 鞍山岩群上亚岩群(27302517 Ma)辽宁鞍山本溪地区 Ar31皖西霍邱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 霍邱式 Fe 霍邱岩群(约 2.7 Ga)(杨晓勇等,2012)皖西皖北的颖上陶坝霍邱重新集一带 Ar2 燕山地区与中太古代海相火山-沉积变质作用有关的 Fe 矿床成矿亚系列 水厂式 Fe 迁西岩群(32803047 Ma)冀东迁安县水厂大石河一带 Ar1 冀东地区与古太古代海相火山-沉积变质作用有关的 Fe 矿床成矿亚系列 杏山式 Fe 曹庄岩组(38303470 Ma)(Liu et al.,1992;Han et al.,2014)冀东迁安的曹庄、黄柏峪、脑裕门一带 Pt3 华北陆块东部与新元古代岩浆-沉积作用有关的 Fe 矿床成矿系列(组)Pt32胶南与震旦期岩浆期后热液活动有关的 Fe矿床成矿亚系列 高旺式 Fe-Cu 新元古代花岗闪长岩、花岗闪长斑岩侵入古元古代荆山群野头组大理岩建造 胶南日照、烟台、威海和荣成 Pt31吉南与新元古代沉积作用有关的 Fe 矿床成矿亚系列 临江式 Fe 青白口系细河群钓鱼台组(8001000 Ma)(高林志等,2010)吉南临江市北部青沟子村一带 Pt2 华北陆块北部与中元古代构造旋回岩浆-沉积作用有关的 Fe、Ti、V 矿床成矿系列(组)Pt2-3(S+I)狼山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 白云鄂博Fe-REE-Nb 白云鄂博群(16001000 Ma)(杨晓勇等,2015)内蒙古包头市北部乌拉特中旗、白云鄂博、达茂旗、四子王旗一带 Pt2-2S 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 宣龙式 Fe 长城系串岭沟组(1.7 Ga)冀西北宣化龙关一带 野猪沟式 青白口系下马岭组(约 1370 Ma)(范文博,2015)辽西的凌源、建昌、朝阳一带 Pt2-1I 冀东北与岩浆作用有关的钒钛磁铁矿矿床成矿亚系列 大庙式 V-Ti-Fe 大庙杂岩体(17421726 Ma)(赵太平等,2004)冀东北承德大庙黑山一带 Pt1 华北陆块东部与古元古代岩浆、火山-沉积变质作用有关的 Fe 矿床成矿系列(组)Pt13鲁西隆起东缘沂沐断裂带内与岩浆作用有关的 Fe、Ti 矿床成矿亚系列 肖家沟式 Fe-Ti 中元古代辉石角闪岩(李洪奎等,2010)鲁西隆起东缘沂沐断裂带及其附近 Pt12吉南与海相碎屑-碳酸盐沉积-变质作用有关的 Fe 矿床成矿亚系列 大栗子式 Fe 老岭群大栗子组(1.81.7 Ga)吉林浑江老岭山脉北部 Pt11辽东与双峰式火山-沉积建造有关的 Fe矿床成矿亚系列 翁泉沟式 B-Fe 辽河群里尔峪组(2.22.1 Ga)辽宁营口凤城宽甸集安一带678 地 球 学 报 第四十四卷 续表续表1 代号 矿床成矿系列(组)矿床成矿亚系列 矿床式 相关地质体 空间位置 Pz 华北陆块与古生代火山-沉积、沉积作用有关的 Fe 矿床成矿系列(组)Pz2蒙晋豫地区与石炭二叠纪陆相沉积作用有关的 Fe 矿床成矿亚系列 山西式 Fe 寒武系上统风化侵蚀面、中奥陶统马家沟组之上的本溪组 山西省的晋城、陵川、沁水、阳泉、和顺、孝义、灵石及河南省三门峡、渑池、新安、巩义、登封 Pz1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 温都尔庙式 Fe 温都尔庙群(500415 Ma)(徐备等,2016)温都尔庙乌兰敖包图林凯一线 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)Mz2-5 鲁西构造岩浆带与燕山期中基性侵入岩有关的 Fe 矿床成矿亚系列 莱芜式 Fe 白垩纪角闪闪长岩、辉石闪长岩、辉长岩侵入奥陶系马家沟群八陡组灰岩建造 鲁西莱芜市、金岭、济南 莲子汪式 Fe-Cu 白垩纪角闪闪长岩、闪长玢岩、花岗闪长岩侵入前寒武系土门群二青山组灰岩建造 鲁西沂南县、郯城、苍山 济南式 Fe 白垩纪辉石闪长岩、角闪闪长岩、石英闪长岩、闪长岩侵入奥陶系马家沟群灰岩建造 鲁西北济南市及其东部的齐河禹城一带 朱崖式 Fe 淄河 白垩纪闪长岩、辉长岩侵入奥陶系马家沟群和寒武系九龙群灰岩建造 鲁西淄博市临淄区青州店子、淄河一带的店子、黑旺、朱崖一带 Mz2-4 徐州淮北与燕山期中基性及中酸性侵入岩有关 Fe 矿床成矿亚系列 徐淮式 Fe 燕山期石英闪长斑(玢)岩、闪长玢岩/花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩侵入奥陶系马家沟群碳酸盐岩建造 苏北徐州淮北一带 Mz2-3 邢台邯郸与燕山期中基性侵入岩有关的 Fe 矿床成矿亚系列 邯邢式 Fe 早白垩世闪长岩二长岩中奥陶统马家沟组、峰峰组碳酸盐岩建造 冀南邯郸邢台地区 Mz2-2 安阳林县构造岩浆带与燕山期中基性侵入岩有关 Fe 矿床成矿亚系列 安林式 Fe 燕山期辉长岩、闪长岩、闪长玢岩、角闪闪长岩、正长闪长岩、石英闪长岩等中基性岩体侵入奥陶统马家沟组碳酸盐岩建造 豫北安阳林县一带 Mz2-1 临汾襄汾构造岩浆带与燕山早期中基性侵入岩有关的 Fe 矿床成矿亚系列 塔儿山式 Fe 早白垩世闪长岩、闪长玢岩、二长岩侵入中奥陶统马家沟组和峰峰组碳酸盐岩建造 晋南太原临汾长治一带 浮山式富 Fe 燕山期正长闪长岩侵入奥陶系中统峰峰组碳酸盐岩建造 第四期 高新宇等:华北铁矿成矿系列与找矿方向 679 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-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苍山、鲁西南东平汶上一带,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(2.62.5 Ga),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。在华北东部的冀东怀密地区,形成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(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-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武川县察右中旗以北,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-沉积岩。新太古古元古代交界时期在华北陆块南缘形成灵宝舞阳与新太古代古元古代岩浆、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、登封鲁山舞阳一带,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-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(Nutman et al.,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(Zhang et al.,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-沉积建造有关的 Fe 矿床成矿亚系列(Pt11),分布于辽宁营口凤城宽甸集安一带,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-碳酸盐沉积-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、680 地 球 学 报 第四十四卷 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-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1.85 Ga)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、狼山渣尔泰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 Superimposed Deposit)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 a鲕状赤铁矿;b肾状赤铁矿;c萤石型稀土铁矿石;d条带状铌稀土铁矿石;e钠闪石化白云石型铌稀土铁矿;f白云石型铌稀土铁矿石。aoolitic hematite;breniform hematite;cfluorite type rare earth iron ore;dbanded niobium rare earth iron ore;edolomite type niobium rare earth iron ore develops riebeckite;fdolomite type niobium rare earth iron ore.图 3 宣龙式铁矿矿石特征(a,b)和白云鄂博矿床铁矿石特征(c,d,e,f)Fig.3 Ore characteristics of Xuanlong-type iron deposit(a,b)and characteristics of iron ore in Bayan Obo deposit(c,d,e,f)第四期 高新宇等:华北铁矿成矿系列与找矿方向 681 (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 14 层铁矿层构成,顶层为薄层菱铁矿,中段为鲕状赤铁矿层(图 3a),底层为肾状赤铁矿层(图 3b)。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,呈枝叉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(图 3c)、条带状铌稀土铁矿石(图 3d)、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(图3e)、白云石型铌稀土铁矿石(图 3f);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-沉积作用有关的 Fe 矿床成矿系列(组)新元古代(1.00.5 Ga)华北陆块伸展构造体制仍在