華北陸塊前寒武紀鐵礦床地質特征及成礦意義
——以內蒙古紅召鄉(xiāng)鐵礦為例

劉 磊，柳長峰，周志廣，

（1．中國地質大學 （北京）地球科學與資源學院，北京100083；2．中國地質大學 （北京）地質調查研究院，北京100083）

華北陸塊前寒武紀鐵礦床地質特征及成礦意義
——以內蒙古紅召鄉(xiāng)鐵礦為例

劉 磊1，柳長峰2，周志廣1，2

（1．中國地質大學 （北京）地球科學與資源學院，北京100083；2．中國地質大學 （北京）地質調查研究院，北京100083）

本區(qū)的地質礦產調查研究工作，70余年來積累了豐富的地質礦產資料，取得了一大批區(qū)域性研究成果。系統(tǒng)的1∶100萬、1∶20萬區(qū)調，及1∶5萬大同營幅區(qū)調工作，極大地提高了本區(qū)的地質研究程度。然而，以往的報告均認為本區(qū)鐵礦規(guī)模普遍較小，品位較低，開發(fā)價值不大。本次野外觀測及室內歸納研究后認為，本區(qū)的鐵礦石類型主要為磁鐵石英巖，其礦床成因類型屬噴流沉積－變質改造－巖漿熱液疊加富集型多成因復合鐵礦床。隨著近年進口鐵礦石價格的持續(xù)攀升，目前品位在10%～30%的淺層鐵礦變成了經(jīng)濟可采的儲量，加上內蒙古大青山地區(qū)又是包鋼的鐵礦石重要供應地，本地區(qū)此類型鐵礦床的勘探查明有著重大意義，其開采利用應該受到國家和地方的重視。

內蒙古；紅召鄉(xiāng)；前寒武紀；鐵礦

過去，我國絕大部分鐵礦勘探深度都在地下500m以淺，深部勘探程度極低。2004年以來，全國很多地方以多年鐵礦勘查建立的鐵礦成礦理論、成礦模型、成礦規(guī)律的認識為依據(jù)，進行深部和外圍找礦預測。結合航磁異常的分析，結果表明，我國已發(fā)現(xiàn)的大中型鐵礦山，尚有近千億噸的鐵礦資源潛力。具體表明，找礦潛力最大的工業(yè)類型是 “鞍山式［1］”沉積變質型鐵礦，其次是 “攀枝花式”巖漿型釩鈦磁鐵礦、 “大冶式”和 “邯邢式”接觸交代型鐵礦、“梅山式”玢巖型鐵礦等。

其中，沉積變質改造型鐵礦床，顧名思義是指經(jīng)歷了沉積、變質、改造三個階段。而一種重要的礦床類型，為形成于前寒武紀的鐵礦床，其礦石組成由硅質 （碧玉、燧石、石英）和鐵質（赤鐵礦、磁鐵礦）薄層呈互層組成，又稱鐵－硅建造、條帶狀鐵建造 （簡稱BIF）。普遍認為，熱水沉積成礦 （BIF）是海底 （湖底）深部高密度的硅質熱鹵水，通過同沉積斷裂上涌，攜帶大量的Fe、Cu、Pb、Zn等成礦物質，噴出海底表面與冷水混合，在噴口附近形成沉積成礦作用。我國學者姚鳳良等研究后指出，主要是海底熱水噴流為成礦提供了鐵質來源。

但是，我國是鐵礦資源相對貧乏的國家之一。我國大部分待開發(fā)的鐵礦資源品位較低，尤其是高品位鐵礦資源嚴重匱乏［2］。最近幾年來，國際國內鐵礦石價格跌宕起伏。2008年受金融風暴的影響，鐵精礦價格持續(xù)低迷而礦山企業(yè)步人虧損狀態(tài)。現(xiàn)在國際鐵精礦價格重新上漲，給我國鋼鐵工業(yè)和國民經(jīng)濟帶來惡劣影響。鐵礦價格總體上呈逐年攀升態(tài)勢，這點間接帶動了國內鐵礦資源的勘探開發(fā)，所以我國低品位鐵礦資源勘探應該受到更大的重視。這種情況下，必須進一步加強低品位鐵礦資源類型主要是沉積變質型鐵礦的勘探。正因如此，展開了本鐵礦的深入研究。

以往研究皆認為，本區(qū)鐵礦儲量規(guī)模偏小，品位偏低，開采價值不大。隨著鐵礦石價格高漲而低品位鐵礦開采利潤的逐漸提高，加上大青山地區(qū)又是包鋼鐵礦石的重要供應地，而紅召鄉(xiāng)山區(qū)鐵礦成礦條件良好，開采和運輸條件得天獨厚，其勘探開發(fā)亟需加強。

1 地理位置與地形地貌

本礦區(qū)位于內蒙古自治區(qū)烏蘭察布盟中北部，礦區(qū)中心坐標東經(jīng)112°2′，北緯41°8′，西至呼和浩特市120km，東距烏蘭察布盟行署所在地集寧市65km。區(qū)域內東南部有呼和浩特市－察哈爾右翼中旗柏油馬路通過，旗下營－大同營－大灘南北向土質公路縱貫測區(qū)，礦區(qū)通往外界及區(qū)內交通運輸條件良好，寬闊溝谷旱季能通行小型越野汽車。部分土質公路路況欠佳，到雨季行車稍有不便。

地處內蒙古高原陰山山脈南麓，是個多山、多丘陵、少平川地區(qū)。地形特點西北部高，東南部低。平均海拔高度1750m。山丘屬陰山山脈的東延部分，大青山部分。礦區(qū)內深切溝谷兩壁及山體的陽坡、尖棱狀山脊露頭良好，而山體陰坡和開闊山脊由于植被發(fā)育，覆蓋嚴重，緩坡與溝谷地帶已辟為農田。

2 礦區(qū)巖石地層特征

本區(qū)巖石大部分是火山巖之變質巖，一小部分是副變質巖［3］，變質巖系構成結晶基底。變質巖區(qū)具有地層疊置關系不明，關鍵性地質界線不清晰，加上深成侵入體的強變質和構造巖片的存在，嚴格劃分地層界線比較困難［4］。經(jīng)野外和室內研究對比后，礦區(qū)見礦地層，從晚到新大致劃分為以下三個時代地層：

（1）中太古界烏拉山巖群哈德門溝巖組及桃兒灣巖組麻粒巖、片麻巖、條帶狀磁鐵石英巖系等，受高角閃巖相－麻粒巖相的變形變質改造，局部可見變余層理構造，但是頂?shù)讟酥疽严?，二者未接觸，上下關系不清。地層層序無法恢復，所以烏拉山巖群為一套層狀無序的構造－巖層地層單位，被青貝溝片麻雜巖侵入。烏拉山巖群成巖年齡應在3000Ma以前，時代很可能為中太古代。

本礦區(qū)中太古代巖石變質程度較深，劃分為三個單元，其中，青貝溝片麻雜巖類型為含紫蘇黑云 （角閃）斜長片麻巖，青貝溝基性巖墻巖性為透輝斜長角閃巖，東燈爐素混合花崗巖巖性是含紫蘇 （黑云）（角閃）鉀長混合花崗巖。

（2）古元古界二道洼巖群紅山溝巖組淺變質碎屑巖系。巖石組成以灰白色、淺灰色石英巖為主，夾少量的黑云斜長變粒巖、角閃斜長變粒巖、斜長絹云片巖、綠泥絹云片巖，下部層位局部夾灰白色石英質礫巖。巖石變余層理清晰＊，被烏拉山巖群逆掩，古元古代片麻狀二長花崗巖侵入其中。巖石組合特征明顯區(qū)別于烏拉山巖群及渣爾太山群［5］，相對層位關系清楚，對比研究分析認為，時代應該屬古元古代。

古元古代有紅召巖套和北溝基性巖墻兩個單元。紅召巖套整體為中酸性巖類，有的長石含量較高，甚至達到閃長巖類型。其中，有前營子組片麻狀閃長巖，窯子組片麻狀石英閃長巖，北溝組為片麻狀角閃二長花崗巖。北溝地區(qū)還發(fā)現(xiàn)有基性巖墻群，巖石類型為輝綠輝長巖。

（3）中元古界渣爾太山群增隆昌組變質碎屑巖，為深灰色絹云母泥質、粉砂質板巖、千枚巖夾變質石英雜砂巖、變質中粒砂巖及變質砂礫巖透鏡體組成沉積蓋層，被古元古代片麻狀閃長巖逆掩，被早白堊世糜棱巖化花崗巖侵入。據(jù)內蒙古第一區(qū)域地質調查隊 （1988）報告記述，區(qū)內有U－Pb年齡為1929Ma的輝綠巖脈，本次野外觀測它并沒有侵到入該套地層。

中元古代四義永單元巖性為中細粒二長花崗巖。

上述變質巖系構成本區(qū)域的結晶基底。

3 構造特征與礦石特征

本區(qū)位于華北陸塊北緣隆起帶中段，晉蒙弧形拼合帶北部［6］，礦區(qū)處大地構造位置一級構造單元為華北板塊，二級構造單元為華北陸塊，三級構造單元為華北陸塊北緣隆起帶。受燕山期大型推覆構造改造，區(qū)域上中元古代及更早地質體，均呈構造巖片疊置于古生界或中生界地層之上［7］。

本區(qū)中太古代烏拉山巖群中的主要構造樣式，是緊閉同斜褶皺，褶皺樞紐向北東向傾斜，傾角陡立。塑性流變褶曲規(guī)模小，局部可見野外露頭，遭受后期構造改造，其產狀變化很大，無區(qū)域性規(guī)律可循。

古元古代第一期變形表現(xiàn)為，以巖層或片（麻）理為運動面，形成一系列總體軸向北東展布的線性對稱褶皺，是測區(qū)主要褶皺類型。第二期變形表現(xiàn)為，第一期褶皺軸和構造線發(fā)生彎曲，形成軸向南北展布的寬緩褶皺。構造應力反映了近東西向擠壓作用。

中元古代構造變形特征，構造層為渣爾太山群，變形表現(xiàn)為新生面理，為透入性板理或千枚理，由絹云母、黑云母雛晶定向排列而成。原始層理基本保留，巖層近東西向展布［8］。

區(qū)內鐵礦體較多，野外現(xiàn)已查明，區(qū)內磁性鐵礦體較多，主要賦存于烏拉山巖群中，而該組多呈捕虜體形式賦存于前寒武紀變質侵入巖中。鐵質輝綠巖、弱磁性黑云斜長角閃巖和磁鐵石英巖是此類型鐵礦的主要鐵礦石［9］。研究認為，本區(qū)鐵礦石類型跟這個結論一致。

本地區(qū)鐵礦石測試分析后發(fā)現(xiàn)，礦物組成復雜，以磁鐵礦和赤鐵礦為主，為鐵多金屬共生礦床。同時，鐵品位平均較低，普遍在20%～12%左右，低者不足10%，高者能達到50%，并含有較高氟、磷、硫等有害雜質，過去屬于難選冶礦石，現(xiàn)在已經(jīng)可以加工冶煉。

但是，由于鐵礦石價格受到國際壟斷控制，國際鐵礦石價格隨中國強大的市場需求而持續(xù)攀升，隨鐵礦石價格的飆升，品位10%～30%的淺層鐵礦，由過去的無法選用變?yōu)槟壳敖?jīng)濟可采的儲量，礦石本身未變，但經(jīng)濟戰(zhàn)略意義卻有了質的提升。加上內蒙古大青山地區(qū)又是包鋼鐵礦石的重要供應地，因此本礦區(qū)鐵礦的勘探查明有著重大意義，其開采利用應該受到國家和地方的重視。

4 大地構造演化

內蒙5萬區(qū)調結果表明，本區(qū)位于華北陸塊北緣隆起帶中段，將本區(qū)域的地質發(fā)展史分為4個階段：即太古宙－古元古代陸塊基底形成階段、中元古代臺緣裂陷發(fā)展階段、新元古代－早石炭世穩(wěn)定上隆階段、晚石炭世－中新生代活化階段［10］。其中，前三個階段與本礦區(qū)的鐵礦形成密切關系。

太古宙末期基性火山巖的分布、地球化學特征、基性火山巖與其他巖石的關系和組合特征表明，華北克拉通在新太古代時期，小陸塊拼合到一起，基性火山巖的噴溢同樣造成地殼的增生［11］。區(qū)內中太古宙烏拉山巖群以及密切伴生的變質深成巖，是結晶基底的主體，出露于先期形成的興和－集寧古陸之北，顯示一種側向的陸殼增生方式。經(jīng)過烏拉山旋回的建造和改造作用，地臺基底已初具規(guī)模。新太古代早期伸展體制下順層韌性剪切，形成條帶狀構造和糜棱片麻狀構造，并造成普遍的低角閃巖相－高綠片巖相退變質。晚期的擠壓造山階段，本區(qū)大規(guī)模隆升，造就了華北陸塊的基底輪廊。

古元古早期，在拉伸體制下形成陸內裂陷槽，沉積了一套陸源碎屑巖系，伴隨變質作用發(fā)生順層韌性剪切；中晚期，在擠壓體制下發(fā)生褶皺作用，相伴形成逆沖式韌性剪切帶，使裂陷海槽閉合。末期，在伸展構造體制下抬升造山，伴隨陡立的輝綠巖脈群 （北溝基性巖墻）侵位斜切先期面理。至此，以韌性變形和中高級區(qū)域變質為特征的基底巖系形成，并鑄就獨具特色的華北陸塊北緣隆起帶。

中元古代臺緣裂陷發(fā)展階段。早期，在華北陸塊北緣隆起帶中西段逐漸裂開，形成東西向陸內坳裂槽，本區(qū)處于該坳裂槽的東端。晚期，在強烈的擠壓應力作用下，褶皺、逆沖造山、大量硬綠泥石的出現(xiàn)，表明擠壓應力很強，逆沖斷層斷面北傾預示著主動力來自北方。

新元古代－早石炭世陸塊，這一階段既無沉積，又無巖漿活動，也沒有明顯的構造變形形跡，是本區(qū)地質發(fā)展中最穩(wěn)定的階段，處于長期上隆狀態(tài)。

5 結論

經(jīng)過野外研究，本文查明礦區(qū)內鐵礦主要賦存于烏拉山巖群中。鐵質輝綠巖、弱磁性黑云角閃斜長片麻巖和磁鐵石英巖是主要鐵礦石。

本區(qū)域的鐵礦形成史，即前寒武地質發(fā)展史分為3個階段，即太古宙－古元古代陸塊基底形成階段、中元古代臺緣裂陷發(fā)展階段、新元古代－早石炭世穩(wěn)定上隆階段。

綜合地層特征，以及本區(qū)構造演化和變質過程，對本鐵礦區(qū)分析研究后一致認為，本區(qū)鐵礦有復合成因，一是輝綠巖型鐵礦，二是沉積變質型體鐵礦（又名鞍山式鐵礦），后期熱液改造強烈。后者成礦面積和規(guī)模較大，為本區(qū)主要成礦類型。

［1］李鴻業(yè)，趙秀德．鞍本地區(qū)鞍山式鐵礦區(qū)地質構造 ［J］．前寒武紀研究進展，1999，（3）．

［2］松權衡，劉 忠，楊復頂，等．國內外鐵礦資源簡介 ［J］．吉林地質，2008，（3）．

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［4］武鐵山．華北早前寒武紀 （太古宙－古元古代）巖石地層單位劃分、對比及地質年代屬性討論 ［J］．中國區(qū)域地質，2001 （2）．

［5］劉曉華，張 福，劉 星．內蒙古渣爾太山地區(qū)渣爾太群沉積環(huán)境及有關礦產分布規(guī)律的初步探討 ［J］．內蒙古科技與經(jīng)濟，2009 （24）．

［6］吳昌華．華北克拉通的變質沉積巖及其克拉通的構造劃分［J］．高校地質學報，2007 （3）．

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［10］錢祥麟，李江海，程素華．前寒武紀大陸地殼地質構造演化研究進展與問題 ［J］．高校地質學報，2005（2）．

［11］耿元生，萬渝生，沈其韓．華北克拉通早前寒武紀基性火山作用與地殼增生 ［J］．地質學報，2002（2）．

The geologic characteristics and ore－forming significations of the precambrian iron deposit in North China block：Examplified by Hong－zhao iron deposit，Inner Mongolia

LIU lei1，LIU Chang－feng2，ZHOU Zhi－guang1，2
（1．School of Earth Science and Resources，China University of Geosciences （Beijing），Beijing 100083，China；2．Geological Survey Institute，China University of Geosciences（Beijing），Beijing 100083，China）

Much geologic work and mineralogical research have been done on the Hong－zhao iron deposit．Accumulating regional geologic achievements and material have improved the geological research degree greatly．The previous reports suggest that the iron bed has little mining value because of its smaller scale and lower grade．We declare that the main type of this iron ore is sedimentary metamorphic－type magnetitequartzite．The genetic type belongs to the polygenetic and compound iron deposit formed by the exhalation sediment，metamorphic reconstruction and magmatic hydrothermal superposition enrichment in this region．With the price of imported iron ore has been continuing to climb up in recent years，the shallow，iron ore with low grade（10%～30%）were turning into the economic，minable reserves at present．Another，the Da－Qing shan Mountains，Inner Mongolia，is an important iron ore suppliers for Bao－tou iron and steel company．Therefore，the exploration of this type iron deposit will be of great significance，and the exploitation should be taken seriously by our country and local goverment．

Inner Mongolia；Hong zhao town；precambrian；iron deposit

P611．3

B

1004－4051（2010）zk－0147－03

2010－11－21

劉 磊 （1977－），男，在讀博士研究生，研究方向：構造地質與區(qū)域成礦。