0 引言

沉积变质型铁矿（即 Banded Iron Formation，亦称 BIF 型铁矿）是地球上一种十分重要的大宗性铁矿类型，因其具有规模大、分布广、易勘探的特点，是铁矿开发和科学研究的主要目标之一（翟明国， 2010；谭钢等，2013；Zhang et al.，2021；李厚民等， 2022；杨帆等，2022）。山东省铁矿成矿地质条件优越，发育有多种成因类型；鲁西地区（东经115°10'～119°20'，北纬34°30'～37°05'）是中国东部重要的铁矿集区，其中BIF型铁矿成矿地质条件优越，该类型铁矿分布最广，资源量最大，勘查程度亦较高，是山东省铁矿的主要来源之一；以往地质调查及科研成果表明该类型铁矿成矿时代集中分布于新太古代，主要赋存于泰山岩群以及济宁岩群中，具有“区域分散、集中成带、规模巨大”的空间分布格局（郝兴中，2014）。本文在对鲁西地区BIF型铁矿勘查研究成果资料进行系统总结的基础上，通过对其时空分布特征及赋矿地层等控矿要素进行深入分析，旨在对鲁西地区 BIF 型铁矿找矿前景进行探讨，以期为研究区内BIF型铁矿研究工作提供资料基础和勘查依据。

1 区域成矿地质背景

研究区位于山东省西部，由数条大型构造带 （或省界）控制，即昌邑—大店断裂以西、齐河—广饶断裂以南、聊城—兰考断裂以东以及山东省南界或徐宿弧形褶皱构造以北（王陆超等，2011），其大地构造位置可分为3个Ⅲ级构造单元（图1），即鲁中隆起（Ⅱa）、鲁西南潜隆起（Ⅱb）和沂沭断裂带 （Ⅱc）。

1.1 区域地质特征

研究区以往地质调查资料表明该区经历了漫长的地质构造演化；区内地层发育较全，发育前寒武纪、古生代、中生代、新生代地层；区内地质构造复杂，发育有各种面状、线状构造及韧性剪切带。区内岩浆岩亦较发育且具有“区域成带性、多旋回性和多成因型”的特征。因此，鲁西地区具有地层较齐全、构造发育和岩浆岩活动强烈的特点，为研究区内形成包括铁矿在内的各类型矿床提供了基础地质条件。

1.2 区域地球物理特征

研究区重力异常受构造影响呈现条块分割状分布；航磁异常较为发育且变化显著，磁场总体特征呈现为“条带状”和“团块状”2种形式（图2），根据相关矿产勘查资料表明，研究区内已发现的铁矿床与航磁异常呈现较明显正相关性特点，其中 BIF 型铁矿主要位于鲁西地区中南部，上述资料为区内铁矿勘查研究提供了基础。

1—BIF型铁矿床；2—接触交代型铁矿床；3—中低温岩浆热液型铁矿床；4—中高温岩浆热液型铁矿床；5—岩浆型铁矿床；6—化学沉积型铁矿床；7—区域划分性断裂；8—省界；9—海岸线；10—研究区

2 铁矿床分布及赋矿特征

2.1 矿床分布特征

鲁西地区现已勘查发现的 BIF 型铁矿区有济南、淄博、泰安、济宁、临沂、枣庄、潍坊、菏泽和聊城等地区，主要的铁矿田基地有苍峄铁矿田、韩旺— 中庄铁矿田、东平—汶上铁矿田、济宁铁矿田和单县铁矿田等（图3），共发现铁矿床 115处。近年来，区内新生界厚覆盖区铁矿勘查工作较为显著，其中在菏泽市、济宁市、德州市、枣庄市、临沂市等地区发现了众多 BIF 型铁矿床（郝兴中等，2017a；何其芬，2018；张岩等，2018；安茂国等，2019；迟乃杰等， 2019），由此表明研究区内 BIF 型铁矿的勘查潜力巨大。

2.2 矿床赋矿特征

鲁西地区BIF型铁矿发育与其所属地层关系十分密切，根据研究区地质调查和矿产勘查研究成果，区内BIF型铁矿赋矿地质单元为泰山岩群（山草峪组、雁翎关组、柳杭组）、济宁岩群（颜店组）等（杨恩秀等，2008；郝兴中等，2018；王世进和万渝生， 2022）；学者们对区内相关地质单元开展了大量的测年工作，研究表明区内 BIF 型铁矿成矿时代为新太古代（表1；图4）。

研究区 BIF 型铁矿体呈层状、似层状和透镜状产出，矿体具有“膨胀狭缩”“分支复合”“尖灭再现” 的特点。泰山岩群各地层单元中均有不同规模含铁建造产出（王继广等，2013），在雁翎关组、山草峪组、柳杭组中均发现有可被工业利用的铁矿石，除规模之外，铁矿体其他特征具有高度的相似性，其中山草峪组发育的铁矿体分布范围最广、规模最大，长度可达数十千米，厚度为数米到数十米。

济宁岩群位于济宁市东北部，赋存于千米沉积盖层之下。该岩群分为翟村组、颜店组和洪福寺组 （宋明春等，2011），翟村组原岩为海相火山沉积建造，颜店组为海相沉积-火山硅铁质建造，洪福寺组为海相泥质-细碎屑沉积岩建造（宋明春等，2016）； 其中颜店组赋存有大规模条带状硅铁建造，其主要含矿岩性为条带状磁铁绿泥绢云千枚岩、磁铁绢云千枚岩。

综上所述，研究区内 BIF 型铁矿具有非常明显的时代专属性和地层专属性，泰山岩群（雁翎关组、山草峪组和柳杭组）以及济宁岩群颜店组是其主要赋矿地层；新太古代是鲁西地区及中国东部地区该类型铁矿成矿的主要地质时期，也是海洋环境、火山喷发、大气演化和区域变质等地质事件多因耦合的地质产物。

1 —正磁异常；2—零磁异常；3—负磁异常；4—BIF型铁矿床；5—其他类型铁矿床；6—省界；7—海岸线；8—研究区

1—一级构造单元界线；2—二级构造单元界线；3—三级构造单元界线；4—四级构造单元界线；5—五级构造单元界线；6—铁矿床；7— 铁矿田位置；8—省界

3 铁矿控矿规律分析

根据研究区及区域地质特征和BIF型铁矿最新研究成果，区内 BIF 型铁矿的成矿规律及铁矿体与地层展布、构造作用、岩浆岩活动、物探异常特征和矿体产出对应关系密切。

3.1 地层赋存规律

国内外BIF型铁矿的重要特点之一是具有明显的层控性。鲁西地区BIF型铁矿广泛分布于前寒武纪变质岩系中，研究区结晶基底内不同时代的层状岩系中几乎多分布有条带状含铁建造；区内沂水岩群、泰山岩群和济宁岩群中均发育有含矿建造。新太古代是 BIF 型铁矿的主要形成时期，该类型铁矿床在空间、时间和成因上与海相火山活动关系密切 （沈保丰等，2005，2006；郝兴中等，2013）。由前文论述可知，研究区内铁矿含矿层位为泰山岩群雁翎关组、山草峪组、柳杭组和济宁岩群颜店组；其中泰山岩群是鲁西地区 BIF 型铁矿的重要含矿层位，济宁岩群中BIF型铁矿也具有较大找矿潜力。综合分析区内赋矿地层和含矿建造发育特征，对于区内 BIF型铁矿预测具有十分重要的意义。

1—斜长角闪岩；2—蛇纹滑石岩；3—绿泥片岩；4—石墨片岩；5—磁铁石英岩；6—黑云奥长变粒岩；7—二云变粒岩；8—绿泥阳起片岩； 9—石榴石英岩；10—磁铁石榴石英岩；11—变质砾岩；12—炭质绿泥绢云千枚岩；13—变中细粒凝灰质砂岩；14—炭质绢云千枚岩；15 —变粉—细砂岩；16—绿泥千枚岩；17—黑云绿泥千枚岩；18—变安山质凝灰岩；19—变安山质角砾凝灰岩；20—含方解石变凝灰质粉砂岩

3.2 构造控矿规律

构造作用对 BIF 型铁矿具有双重控制特点，既可使部分矿体变富变厚，亦可使其变薄或破坏其连续性与稳定性（韩润生，2003；翟裕生等，2010），甚至使之消失。国内 BIF 型铁矿研究表明，其发育地段的向形构造对形成工业矿床起着重要的控制作用。

泰山岩群和济宁岩群中BIF型铁矿带展布方向和矿体形态均受前寒武基底褶皱构造控制。以苍峄铁矿带为例（郝兴中等，2013；甘延景等，2018；安茂国，2019；张旭等，2019），各区段矿带受东石门断裂、白水牛石断裂的后期改造破坏，原始控矿褶皱被切割错断，自东向西呈阶梯式断落，其东盘抬升剥蚀严重。经构造恢复表明该区太白向斜、石闫背斜、辛庄向斜和后大窑背斜为连续产出的复式褶皱，向形构造控矿特征明显（图5）；由此可知，鲁西地区BIF型铁矿区中泰山岩群紧闭倒转向斜构造的翼部及核部是该类型铁矿赋存的重要构造部位；由于济宁岩群勘查程度较浅，今后工作重点之一是注重泰山岩群中类似铁矿赋矿特征。

1—第四系；2—寒武系长清群；3—南华系佟家庄组；4—南华系二青山组；5—新太古界山草峪组；6—推测接触界线；7—角度不整合界线；8—铁矿体（较富）；9—铁矿体（较贫）；10—推断铁矿体；11—钻孔位置及编号

3.3 岩浆岩控矿规律

根据 BIF 型矿床相关研究表明，该类型铁矿属海底火山喷发经过沉积变质作用而成，该类型铁矿成矿经历了漫长的地质历史时期。在成矿初始阶段，火山活动为铁矿的形成提供了巨量成矿物质 （李延河等，2010；郝兴中等，2017b；张招崇等， 2021）。成矿后岩浆活动对该类型铁矿的赋存状态具有不同程度的影响，表现为两个方面，其一在对控矿地层和矿体产状的改造、矿体品位变化、矿物变质程度的作用，其二为对已先期已成矿体的破坏作用，如体现为使之贫化或灭失，如在鲁西地区雁翎关组、山草峪组、柳杭组等赋矿地质单元内的铁矿勘查工作中发现其附近有花岗闪长岩、二长花岗岩、花岗伟晶岩以及其他岩脉等；在韩旺、北躲庄、单县等铁矿区勘查中发现有规模较大的成矿后侵入岩体控制了矿体产出形态；此外，岩浆岩对于矿体赋存位置具有较大影响；一般而言，若目标区内成矿后岩浆活动规模太大，则不利于形成或保存较大规模的铁矿床。

3.4 物探异常特征示矿规律

BIF型铁矿床与重磁异常关系密切（思积勇等， 2021；孙进等，2021；滕菲等，2021；郝兴中等，2022a，2022b；苏士星等，2022），鲁西地区铁矿石具有“强磁性、高密度、低电阻、高极化”的物性特征（郝兴中等，2014），勘查工作表明铁矿体形态规模和展布特征与其重磁异常特征关系紧密。

3.4.1 铁矿与磁异常关系

研究区内BIF型铁矿勘查工作表明铁矿体产出状态与磁异常关系较为密切；以单县大刘庄铁矿床为例，该矿床地表磁异常呈现“双仁花生”状（图6），磁异常走向及长度与矿体延伸方向及长度具有一致性，磁异常的宽度和强度与铁矿体厚度和埋藏深度具有高度吻合性。在铁矿成矿后，矿石会受到一定程度的改造，磁性随铁矿石中磁铁矿含量增减而发生相应的变化。

已有勘查工作表明，BIF 型铁矿区内磁异常的范围和强度与其铁矿床（体）的埋藏深度亦有着重要联系，即磁异常随着铁矿床埋藏深度增加，其强度降低，致使磁异常呈低缓状。部分 BIF 型铁矿区 （如苍峄铁矿带）磁异常形态多呈规整、紧密狭长条带状展布，若呈现双条带状或复条带状磁异常特征，则指示铁矿带具有多条含矿建造发育；同时磁异常局部形态发生变化时，则反映出含矿建造在空间分布及赋存状态发生变化。

3.4.2 铁矿与重力异常关系

该类型铁矿体较之含矿围岩具有较高的密度值，且铁矿体规模与重力异常具明显正相关性。因此，多数 BIF 型铁矿床与重力异常具有较好的对应关系，如苍峄铁矿带、东平—汶上铁矿带、单县铁矿田、济宁铁矿田等，上述地区勘查表明铁矿带一般赋存于高重力异常及其梯度带上；深入分析中大比例尺重力异常及其剩余重力异常特征对于BIF型铁矿体精准定位意义较大。已有勘查工作表明利用重磁异常等物探信息并相互配合进行铁矿勘查效果更佳，如目标区具有重磁同源性，即可排除异常是由酸性侵入岩及火山岩引起的可能性；通过重、磁资料对比研究可大致研判目标区异常是否由铁矿体引起。以往 BIF 型铁矿查证亦表明（如苍峄铁矿带、东平—汶上、单县、济宁等铁矿区），尤其是在前寒武纪地层隐伏区如有高磁异常和高重力异常，多指示存在有BIF型赋矿层位（郝兴中等，2013）。

1 —新太古界泰山岩群；2—△T等值及注记；3—铁矿带位置及编号； 4—勘探线位置及编号；5—基线位置

4 找矿前景

4.1 铁矿找矿靶区

研究区 BIF 型铁矿找矿前景广阔，在综合以往区域地质、矿产勘查、地球物理和科学研究等工作成果的基础上，郝兴中（2014）、李洪奎和郝兴中 （2016）对鲁西地区 BIF 型铁矿进行了成矿预测，圈定了众多铁矿找矿靶区。本研究通过对近年来研究区区域地质、矿产勘查、地球物理异常、钻探查证和矿田构造等相关勘查及科研成果资料进行综合剖析，圈定了20处BIF型铁矿找矿靶区（图7；表2），区内多数找矿靶区内经勘查发现有大中型规模的铁矿床，为今后研究区内 BIF 型铁矿勘查研究提供了依据。

1—一级构造单元界线；2—二级构造单元界线；3—三级构造单元界线；4—四级构造单元界线；5—五级构造单元界线；6—铁矿床；7— 找矿靶区位置及编号；8—省界

4.2 勘查建议

（1）已有 BIF 型铁矿床或矿点的存在是该类型矿床勘查工作最直接的预测依据，同时加强已知矿床的“矿田构造”等预测依据方面的研究；在已有 BIF型铁矿外围及深部进行“就矿找矿”“探边摸底” “攻深找盲”，是多数矿山勘查的首选方向；今后鲁西地区该类型铁矿勘查工作重点是对韩旺、东平— 汶上、苍峄—兰陵、单县、颜店、单庄等地区铁矿深入勘查，以拓展新的勘查空间。

（2）BIF型铁矿发育地区多呈重磁同源的特点，其中磁异常特征明显，应对航磁异常和地磁异常强度、异常形态的特征充分剖析，优选勘查靶区；同时该类型铁矿具有一定的重力异常（郝兴中等，2014； 叶胜，2021），对其剩余重力异常特征进行提取，可对铁矿分布状态进行定位从而达到既定勘查目的。

（3）在地质矿产调查工作中，在对成矿规律和物探异常综合研究的基础上，利用钻探技术手段对鲁西地区深部隐伏地质单元进行调查（何其芬， 2018；郝兴中等，2022a），揭示隐伏区前寒武纪变质地层（尤其是泰山岩群雁翎关组、山草峪组、柳杭组和济宁岩群颜店组）赋存特征，为BIF型铁矿开拓新的勘查空间提供依据。

（4）低缓磁异常将成为今后该类型铁矿勘查工作的重点地区。随着深部找矿工作的有序开展，在一些低缓的磁异常区如菏泽单县（郝兴中等， 2015）、苍山兰陵（杜显彪等，2021）、东阿单庄（张岩等，2018）、东平—汶上（程龙和杨勇，2020）等地陆续发现了铁矿床，上述地区仍具有发现大中型规模矿床的可能性；由此可知，低缓磁异常将成为今后铁矿勘查工作的重点之一。

5 结论

矿床是地球漫长演化历史过程中多因素耦合的地质产物，BIF型铁矿勘查研究需综合地质、物化探、遥感、钻探、矿产及科研成果等各方面信息，对提高该类型铁矿勘查效果具有显著作用。

（1）鲁西地区 BIF 型铁矿含矿地层的赋存特征是区内铁矿勘查研究的关键要素；该区 BIF 型铁矿具有明显的时代专属性和地层专属性，具体表现为其成矿时代为新太古代，该区主要含矿建造分布于泰山岩群雁翎关组、山草峪组、柳杭组和济宁岩群颜店组中，以上地质单元是区内该类型铁矿勘查的目标层位。

（2）区内 BIF 型铁矿与地层、构造、岩浆岩和地球物理异常具有十分密切的关系，BIF 型铁矿地层是勘查的最重要成矿要素；构造作用对铁矿体产出状态影响较大，如铁矿体增厚减薄、矿石品位变化、矿物结晶程度等；成矿初始阶段的岩浆活动为 BIF 型铁矿提供了重要物源条件，而成矿后期的岩浆活动则对铁矿具有一定改造和破坏作用。

（3）物探技术手段是区内铁矿勘查工作的重要方法，在铁矿勘查过程中，需要综合多种地质因素和找矿信息加以综合研究。磁法测量是该类型铁矿最重要的勘查技术手段，重力测量也是该类型铁矿重要辅助手段之一。在前寒武纪地层隐伏区中呈现有低缓磁异常，且具有“重磁同源”特征的地段，则BIF型铁矿勘查效果较好。

（4）区内研究工作显示，通过综合以往地质资料圈定了沂源县韩旺、苍峄、东平—汶上、济宁市北等 20处铁矿找矿靶区，为今后研究区内 BIF型铁矿勘查研究提供了依据，已有铁矿床外围及深部进行预测是今后铁矿勘查和开发工作的首选地段；加强区域地质调查工作，以期在隐伏区发现更多的 BIF 型含铁建造并开辟新的勘查空间是今后BIF型找矿工作的重要方向。

致谢 衷心感谢同作者在鲁西地区一道开展 BIF型铁矿勘查研究工作的项目组全体成员和审稿人提出的修改建议！

参考文献