葉勝

（有色金屬礦產(chǎn)地質調查中心，北京 100012）

0 引言

BIF（Banded iron formation，條帶狀鐵建造）是指燧石（變質后為石英）和含鐵礦物組成呈黑白相間具明顯條帶狀、條紋狀、細紋狀等構造、由海底熱液噴流作用形成的化學沉積含鐵硅質巖。BIF型鐵礦床是全球最重要的鐵礦床類型，該類型鐵礦規(guī)模巨大，儲量約占全球富鐵礦的80%。全球產(chǎn)量前100位的鐵礦項目中，有76個為BIF成因礦床（張承帥等，2011；趙宏軍等，2018）。近些年，全球鐵礦石價格的不斷波動，對我國鐵礦石的貿(mào)易影響很大，因此了解BIF型鐵礦床的全球分布規(guī)律很有必要。本文對國外及我國BIF型鐵礦床主要產(chǎn)區(qū)的地質情況及有效的勘探手段進行了總結，希望能夠對我國鐵礦石貿(mào)易有所幫助。

1 BIF型鐵礦床概述

BIF的存在具有明顯的時空分布特征，是前寒武紀特有的地質產(chǎn)物，廣泛分布于3.8～1.9 Ga之間的克拉通地體內（圖1）。根據(jù)構造環(huán)境與成礦機理，BIF被分為阿爾戈馬型與蘇必利爾型，前者主要產(chǎn)于太古代綠巖帶中，與海底火山沉積作用密切相關，主要礦體沉淀于火山噴發(fā)的寧靜期；后者主要產(chǎn)于早元古代，與正常沉積的細碎屑巖-碳酸鹽巖共生，通常發(fā)育于被動大陸邊緣或穩(wěn)定克拉通盆地的淺海沉積環(huán)境，不含或含有極少量的火山巖，其沉積規(guī)模相比阿爾戈馬型較大，但數(shù)量較少（Gross，1983）。世界上最早的BIF形成于3.8 Ga，2.7～2.5 Ga達到高峰，直到1.8 Ga左右大規(guī)模BIF趨于結束。BIF型鐵礦，準確地說，是BIF作為胚胎礦所孕育蘊藏出的后生富集礦化，因此BIF型鐵礦的出現(xiàn)與古老克拉通基底的分布高度重合。

圖1 BIF的類型和全球分布（據(jù)Bekker et al.，2010）

在全球范圍內大量開采BIF型鐵礦的主要有以下幾個地區(qū)，如俄羅斯Kursk鐵礦區(qū)鐵礦石儲量為435×108t，F(xiàn)e的平均品位46%，其中富鐵礦礦石儲量為261×108t；澳大利亞Hamersley鐵礦區(qū)鐵礦石儲量320×108t，鐵的平均品位57%，其中富鐵礦礦石儲量249×108t；巴西米納斯-吉拉斯（Minas-Geras）“鐵四角”鐵礦區(qū)鐵礦石儲量300×108t，其中含鐵40%～65%品位的鐵礦石儲量為100×108t；加拿大拉布拉多Labrador礦區(qū)鐵礦石儲量206×108t，鐵品位36%～38%；美國Superior礦區(qū)鐵礦石儲量163×108t；烏克蘭Krivoy Rog鐵礦區(qū)鐵礦石儲量為194×108t，鐵的平均品位36%，其中富鐵礦礦石儲量14×108t；印度辛本-奧里薩（Sinben-Orissa）礦區(qū)鐵礦石儲量67×108t，F(xiàn)e品位大于60%等（焦玉書和周偉，2004），還有南非德蘭士瓦Transvaal盆地也有極大的產(chǎn)量。BIF型鐵礦床也是中國的最重要的鐵礦床類型，主要分布在我國東部的華北克拉通內。2007年該類型鐵礦床資源儲量為335×108t，占全國總查明資源儲量的44.2%（焦玉書和姜圣才，2009）。

2 國外典型BIF型鐵礦床分布及特征

2.1 俄羅斯Kursk鐵礦區(qū)

Kursk鐵礦區(qū)位于俄羅斯Kursk州、Belgorod州和Voronezh州，面積大約為12萬平方公里，是目前全球最大的地磁異常區(qū)（劉曼華和盧星，1989）。Kursk磁異常區(qū)中BIF地層主要產(chǎn)出于三個層位：中太古界、新太古界、古元古界，其中古元古界BIF是分布最為廣泛的地層，北西走向延伸長達550 km，Kursk磁異常區(qū)中己開發(fā)的鐵礦床均位于古元古界BIF層位中（James and Sims，1973），產(chǎn)出了俄羅斯50%的鐵礦石。Kursk磁異常區(qū)的超大型鐵礦床Mikhailovsk中，除了富集Fe元素外，還可見金-鉑族金屬元素（PGE）礦化，并伴生銀、碲、鉍礦化，與南非德蘭士瓦盆地由于超基性巖混染-蝕變作用引起的BIF中含有少量金-PGE元素不同的是，Kursk磁異常區(qū)的BIF中含鐵石英巖本身作為金-PGE的主巖。

俄羅斯Kursk磁異常區(qū)是全球最大的地磁異常區(qū)，BIF礦石為鐵質碧玉巖、鐵質石英巖等，礦化主導作用主要為紅土化表生風化作用、古盆地熱鹵水順層交代作用等。

2.2 澳大利亞Hamersley盆地

主要產(chǎn)于西澳Pilbara克拉通，該區(qū)礦石主要賦存于新太古代Marra Mamba地層和古元古代Brockman地層中，兩套地層在Hamersley盆地出露面積近6萬平方公里，礦產(chǎn)資源量總計大于400億噸。按賦存層位，鐵礦石被區(qū)分為“馬拉曼巴礦石”（Marra Mamba Ore）和“布洛克曼礦石”（Brockman Ore），二者均發(fā)育于層狀無燧石含鐵建造中，經(jīng)過深成熱液交代和表生殘余富集，BIF中的原生磁鐵礦被氧化成赤鐵礦；與此同時，含鐵建造中的脈石礦物大部分被含水鐵氧化物所交代?！榜R拉曼巴礦石”和“布洛克曼礦石”均適合于生產(chǎn)塊礦，具高還原性（Martin，1999）。

該區(qū)的礦床類型主要劃分為三種類型，分別是：①賦存在條帶狀含鐵建造（BIF）中的層狀鐵礦床（BID），主要為赤鐵礦和赤鐵礦-針鐵礦；②產(chǎn)在古河道中的河道型鐵礦床（CID），主要為針鐵礦-赤鐵礦；③由BID受侵蝕崩塌或沖積形成的碎屑型鐵礦床（DID），量少，主要為赤鐵礦-針鐵礦。BID型鐵礦通常品位高，規(guī)模大，是本區(qū)最為重要的礦床類型。CID型鐵礦由于其規(guī)模較大和容易開采，因此在西澳的鐵礦石開采中占有很重要的地位，礦石以球粒狀構造和富含鐵化的木屑為主要特點（Findlaya，1994；Muller et al.，2005；Lascelles，2006；關康，2002）。

2.3 巴西米納斯-吉拉斯（Minas Geras）“鐵四角”鐵礦

主要產(chǎn)于San Francisco克拉通，鐵四角地區(qū)外部形態(tài)大致呈四方形。區(qū)內發(fā)現(xiàn)的鐵礦床有數(shù)十個，資源量達250億噸。鐵四角地區(qū)鐵礦均產(chǎn)于反映了由古元古代表殼巖系（含條帶狀鐵建造）組成的米納斯（Minas）超群中部伊塔比拉群下部的卡維組鐵英巖中，根據(jù)鐵英巖中礦物成分、變質程度不同又將其劃分為石英鐵英巖、白云質鐵英巖和角閃質鐵英巖3種類型。石英鐵英巖分布最為廣泛，主要由互層的石英和赤鐵礦組成，石英多由燧石重結晶而成；白云質鐵英巖也呈細條帶狀，由互層的紅-白碳酸鹽巖和灰黑色赤鐵礦組成，主要礦物為白云石、赤鐵礦和少量石英、方解石、滑石、綠泥石等；角閃質鐵英巖分布局限，露頭以大量的針鐵礦和假象角閃石、綠泥石為特征（Gross，1983；U.S.Geological Survey，2010）。

鐵四角地區(qū)大型鐵礦床的形成經(jīng)歷了多階段的成礦作用。在新太古代—古元古代形成原始的BIF“胚胎礦”；隨后，受與泛亞馬孫等造山運動有關的熱液流體作用、變質作用等的影響，條帶狀鐵建造原巖發(fā)生脫水、礦物發(fā)生重結晶、鐵質等發(fā)生活化、遷移，進行再富集，形成部分高品位鐵礦體；在最晚期，石英質鐵建造和白云質鐵建造在表生風化淋濾作用下，硅質和碳酸鹽物質被淋濾帶走，磁鐵礦和富鐵白云石在氧化作用下形成高品位赤鐵礦-假象赤鐵礦礦體。有利的構造部位，反復的熱液流體作用是該區(qū)形成巨大高品位鐵礦石的重要因素（Gross，1983；U.S.Geological Survey，2010）。

2.4 加拿大拉布拉多（Labrador）礦區(qū)

拉布拉多地區(qū)鐵礦主要分布拉布拉多海槽的地區(qū)，并卷入新魁北克造山帶，以Superior湖型鐵建造為主。鐵礦帶長1200 km，最寬處96 km。拉布拉多地區(qū)地處北美大陸北部東緣，由加拿大地盾及其古生代會聚而成的阿巴拉契亞山脈（加拿大地盾的古生代增生部分）構成。拉布拉多地區(qū)在新元古代后趨于穩(wěn)定，是一個與拉布拉多海擴張有關的被動大陸邊緣盆地（Low，1985）。

加拿大拉布拉多Superior湖型鐵礦由鐵燧巖型、變質型和直接輸出型3種礦石構成，其中夾雜具有交錯結構的粒狀含鐵建造，部分地區(qū)有淋濾型鐵礦產(chǎn)出，是介于條帶狀含鐵建造到粒狀含鐵建造之間的沉積變質型鐵建造。古元古代新魁北克造山帶的海底火山活動將大量的硅和鐵釋放到缺氧的深海海水中，而后上涌至淺海環(huán)境（大陸架），與含氧水混合后沉積、成巖形成含鐵建造，部分鐵建造又經(jīng)歷了弱變質作用。Schefferville地區(qū)，鐵燧巖型鐵礦床在表生環(huán)境下（尤其是在向斜構造或斷陷地塊），至少于白堊紀之前即已開始經(jīng)受使SiO2和碳酸鹽淋失的風化淋濾作用而形成直接輸出型礦石。分布于新魁北克造山帶南部（特別是拉布拉多城Wabush地區(qū)）的鐵燧巖型鐵礦床，在距今約1.0 Ga時遭受Grenville造山運動，發(fā)生中-強變質作用而成為變質型鐵建造。斷裂和褶皺構造使許多地區(qū)層序重復，從而使鐵礦體的地表出露范圍和厚度變大（王永春等，2015）。

2.5 美國superior礦區(qū)

位于Superior湖北部的梅薩比山地區(qū)是美國最大的蘊藏富鐵資源的成礦帶，沿明尼蘇達州北部古元古代Penokean造山帶北緣展布，位于蘇必利爾湖北部。梅薩比山地區(qū)最重要的BIF層位為Biwabik鐵建造，被認為形成于Penokean造山帶前陸盆地中，厚約225 m，傾向南東，緩傾斜，該地區(qū)最重要的鐵建造為鐵隧巖，鐵隧巖主要的鐵礦物為磁鐵礦，原巖Fe品位30%～40%；在斷層顯著發(fā)育的區(qū)域內，由于硅質的淋濾散失與風化作用，鐵礦石礦物以赤鐵礦、針鐵礦為主，具有粒狀構造、層狀構造，鐵品位可達55%以上。Biwabik鐵建造的形成時代推測為1870 Ma，礦化作用主要發(fā)育紅土化表生風化作用（Gross，1980）。

2.6 烏克蘭克Krivoy Rog鐵礦區(qū)

Krivoy Rog盆地，位于烏克蘭Dnepropetrovsk州，大地構造位置上位于東歐地臺的烏克蘭地盾（Ukrainian Shield）上，區(qū)域上由南北縱向的Krivoy Rog斷裂控制了盆地的產(chǎn)出型式，呈南北走向延展，鐵礦床主要賦存于盆地南部（Pokalyuk and Korzhnev，2016），區(qū)域上Krivoy Rog超 群 的條帶狀含鐵建造Saksagan Iron Ore Formation整體就位沉積于古元古代，Saksagan Iron Ore Formation巖組由三個巖性段構成，按照從老到新的順序分別為鐵質碧玉巖一頁巖（最大厚度1400 m）、鐵質碧玉巖、Mg–Fe 泥質變質巖;值得一提的是，Krivoi Rog 盆地南部除了集中分布鐵礦之外，還有金礦產(chǎn)出，Krivoi Rog 盆地與金礦化密切相關的巖組為SkelevatkaFormation，該巖組還產(chǎn)出鈾、釷礦床。區(qū)域變質作用后期或者同期疊加的熱液交代階段，發(fā)生了磁鐵石英巖的富集礦化，形成高品位鐵礦石。

2.7 印度辛本-奧里薩（Sinben-Orissa）礦區(qū)

印度辛本-奧里薩鐵礦區(qū)位于印度克拉通內，形成于古太古代—中太古代。區(qū)域上BIF鐵礦主層位為Iron Ore Group，其巖性為鐵質碧玉巖等，礦化主導作用為區(qū)域韌性剪切帶中的紅土化表生風化富集作用，主要礦化類型為赤鐵礦、假象赤鐵礦，富集礦種為鐵、錳（沈承衍等，1995）。

2.8 南非德蘭士瓦（Transvaal）盆地礦區(qū)

德蘭士瓦盆地位于Kaapvaal克拉通上，區(qū)域上發(fā)育的地層主要為德蘭士瓦超群，形成于2.6～2.1 Ga。區(qū)域上的主要BIF層位為賦存于德蘭士瓦超群中Chuniespoort群內的Penge組，形成年代為2.5～2.43 Ga。BIF礦石主要為白云石磁鐵石英巖、白云石菱鐵礦等，區(qū)域上BIF礦化類型包括微板狀赤鐵礦、方解石-赤鐵礦、針鐵礦等，礦化作用類型包括Bushveld基性巖底侵作用引起的接觸熱變質與熱液交代作用、古盆地熱鹵水與其他熱液混合對碳酸亞鐵產(chǎn)生的氧化及鈣化作用、表生風化富集作用等（焦玉書和姜圣才，2009）。

3 國內BIF型鐵礦床的分布規(guī)律

華北克拉通是我國BIF型鐵礦重要發(fā)育區(qū)，與世界其他地區(qū)相比，我國的BIF型鐵礦受構造控制較明顯，后期疊加的使礦體變富的熱事件較少，同時以小規(guī)模、不連續(xù)的阿爾戈馬型鐵礦床為主，蘇必利爾型很少甚至沒有，少量被認為蘇必利爾與阿爾戈馬型的過渡類型，比較成規(guī)模的BIF型鐵礦主要集中于鞍山-本溪、冀東、霍邱、舞陽和魯西等地區(qū)。

鞍山-本溪地區(qū)鐵礦是國內最大的條帶狀鐵礦成礦區(qū)，位于華北地臺東北緣膠遼臺隆的西北部。絕大多數(shù)條帶狀鐵礦賦存于晚太古宙的鞍山群火山沉積變質巖系中。如鞍山地區(qū)的鐵礦包括東鞍山、西鞍山、齊大山和大孤山等，弓長嶺地區(qū)包括弓長嶺一礦區(qū)、二礦區(qū)、獨木和中茨等，本溪地區(qū)包括南芬、歪頭山等。其中分布于本溪及北臺一帶，以斜長角閃巖、混合巖化片麻巖及黑云變粒巖為主，夾云母石英片巖、綠泥石英片巖及條帶狀鐵礦層，原巖為基性—中酸性火山巖、火山碎屑巖，夾泥質—粉砂質沉積巖和硅鐵質巖，變質程度為角閃巖相；分布于鞍山地區(qū)的主要為絹云石英千枚巖、絹云綠泥片巖、綠泥石英片巖，夾變粒巖、磁鐵石英巖及薄層斜長角閃巖，原巖為泥質—粉質沉積巖，夾硅鐵質巖及少量基性—中酸性火山巖，變質程度為綠片巖相。研究表明歪頭山鐵礦、南芬鐵礦和弓長嶺鐵礦的原巖建造為基性火山巖—中酸性（火山）雜砂巖、泥質巖—硅鐵質沉積建造，礦床的形成與海相火山作用在時間上、空間上和成因上密切相關，屬于阿爾戈馬型鐵礦（李厚民等，2012；李延河等，2014；代堰锫等，2016）。

冀東鐵礦帶的原始含礦建造大致有四個基本類型，即晚太古代遷西巖群火山巖系-硅鐵建造、含沉積巖的火山巖系-硅鐵建造、遵化巖群-灤縣巖群火山巖-沉積巖系-硅鐵建造、朱杖子巖群含火山巖-沉積巖系-硅鐵建造四套賦礦層位?？傮w看，冀東鐵礦的原巖以火山—火山沉積巖為主，構造背景為晚太古代島弧—陸緣弧火山盆地沉積環(huán)境，鐵礦層多位于由基性火山巖向偏酸性火山巖或沉積巖的過渡部位，形成于晚太古代火山噴發(fā)的間隙期，典型BIF鐵礦包括水廠、孟家溝、二馬、大石河、龍灣和石人溝等，大多礦床類型相當于阿爾戈馬型鐵礦。但司家營、馬城、柞欄杖子等鐵礦因位于一套以沉積變質巖為主夾少量火山碎屑巖，應當是形成于綠巖帶上部層位的阿爾戈馬型鐵礦（沈其韓，1998）。

安徽霍邱鐵礦帶，位于華北克拉通南緣東西晚太古代魯山—舞陽—霍邱BIF鐵礦帶的東段?；羟耔F礦賦存于一套晚太古代中高級變質作用的含鐵建造中，經(jīng)過數(shù)十年的勘探，已經(jīng)相繼探明了周集、張莊、李老莊、周油坊、范橋、吳集、李樓等大型礦床十余處?；羟袢合虏恳灾行曰鹕綆r及凝灰?guī)r、雜砂巖為主，夾基性凝灰?guī)r及火山熔巖、沉積巖；中部和上部主要由泥質巖、泥質雜砂巖、雜砂巖、泥灰?guī)r及鐵硅質巖組成。具工業(yè)價值的礦體主要產(chǎn)在氧化物相含鐵建造中，其礦物共生組合有四類：①石英+磁鐵礦；②石英+鏡鐵礦；③石英+磁鐵礦+硅酸鹽；④石英+磁鐵礦+鏡鐵礦+硅酸鹽。從綠巖帶層序看，該礦床應為形成于綠巖帶上部層位的阿爾戈馬型鐵礦，但也有作者認為屬晚太古代蘇必利爾湖與阿爾戈馬鐵建造的過渡類型（Hou et al.，2017，2019；楊曉勇等，2012）。

舞陽含鐵建造主要發(fā)育在晚太古代太華群鐵山廟組和趙案莊組。其中下部趙案莊組為基性—超基性火山—侵入巖組合，主要由輝石巖、角閃巖、大理巖和磁鐵蛇紋巖組成。趙案莊鐵礦以整合產(chǎn)出在趙案莊組上部超基性巖中的塊狀磷灰蛇紋磁鐵礦為特征，礦石品位較富。礦石成分較復雜，以礦物組合可分為磷灰石-磁鐵礦、白云石-磁鐵礦、硬石膏-磁鐵礦和透輝石-磁鐵礦類礦石。在上部鐵山廟組內，出現(xiàn)斜長角閃片麻巖與磁鐵輝石巖、白云質大理巖韻律互層。如鐵山廟和經(jīng)山寺鐵礦主要產(chǎn)于白云質大理巖中，礦石以條帶狀輝石-磁鐵礦，石英-磁鐵礦組合為主，但礦層內常夾有蛇紋石化大理巖、角閃片麻巖和硅質巖夾層（張連昌等，2012）。

魯西地區(qū)～2.7 Ga的BIF只零星存在，在～2.5 Ga濟寧巖群發(fā)育大規(guī)模BIF鐵礦。在魯西沂水楊莊一帶發(fā)現(xiàn)了一定規(guī)模的沉積變質鐵礦，鐵礦體位于柳杭巖組的上段，礦區(qū)出露的柳杭組地層巖性組合為黑云斜長變粒巖、黑云角閃變粒巖、斜長角閃巖、磁鐵石英角閃巖、磁鐵角閃石英巖以及黑云片巖等。主要礦化巖石為磁鐵石英角閃巖和磁鐵角閃石英巖。礦石礦物以磁鐵礦為主，另有少量磁黃鐵礦、黃鐵礦，礦體頂板為黑云角閃變粒巖、斜長角閃巖，底板一般為黑云角閃變粒巖，局部為石榴黑云斜長變粒巖。屬于阿爾戈馬型鐵礦（王偉等，2010；萬渝生等，2012）。

4 不同地區(qū)的勘探方法

BIF型鐵礦由于其特殊性，在礦床勘探過程中有很多非常行之有效的手段。首先，從形成時代來看，BIF型鐵礦主要分布于早前寒武紀克拉通地層中，其中阿爾戈馬型的BIF礦床一般會與地層底部的火山巖伴生，而蘇必利爾型的BIF礦床的一般形成與盆地的沉積碎屑巖伴生，因此在巴西，加拿大等前寒武紀地層大面積的地區(qū)僅依靠地質情況或者遙感技術就可以很好的完成找礦工作。其次，褶皺和斷層對礦體的定位也起著重要作用，決定礦體的形態(tài)和空間展布。褶皺和節(jié)理的發(fā)育提高了巖層的滲透性，深大斷裂為流體運移提供通道，為高品位鐵礦石形成創(chuàng)造了有利條件，但使好多礦體變?yōu)殡[伏礦體，這時，高精度磁測可以較準確地圈定磁鐵礦體，大功率激電測深能夠發(fā)現(xiàn)電阻率和極化率異常，有利于異常性質的定性，面積性的高精度磁測可以迅速縮小靶區(qū)；磁、電、磁綜合剖面可以獲得隱伏地質體的磁性、電阻率、極化率參數(shù)信息，為準確判斷地質體特征提供可靠的依據(jù)。深部磁鐵（化）礦體賦存范圍巖體的重磁異常特征是磁高重低，而磁鐵（化）礦體賦存部位的重磁場特征為磁力高和重力異常梯級帶附近。同時，航磁測量是尋找鐵礦的方法中最為常用的方法，詳細的地質填圖和勘探工作可以更好地評估航磁異常。這些磁測數(shù)據(jù)只能用于礦床的地球物理特征初步研究。強正磁雖然能反映磁鐵礦的富集程度，但由于影響因素眾多（包括剩磁效應、礦物），根據(jù)航磁資料直接估計礦床的規(guī)模和品級還是困難的（郝俊杰等，2010；程華等，2015；鄶開富等，2015；張夢虎和劉帥，2017）。

5 結論

BIF型鐵礦床是全球最重要的鐵礦床類型，儲量約占全球富鐵礦的80%，全球范圍內主要分布于早前寒武紀克拉通范圍內，受地層控制明顯，后期的變質變形會造成鐵礦的再富集，對于出露區(qū)的BIF型鐵礦遙感和地質結合是有效的勘探方法，對于隱伏區(qū)綜合物探，包括航磁-高精度磁法-重力-地質的聯(lián)合勘探較為有效。