内蒙古自治区铁矿成矿规律及资源潜力特征

许立权，张 彤，李雪娇，赵 静，姜万德

(1.内蒙古自治区地质调查院，内蒙古 呼和浩特 010020;2.内蒙古矿业集团，内蒙古 呼和浩特010020)

0 引言

根据《内蒙古自治区矿产资源储量表》(截至2013年底)统计，内蒙古自治区已探明铁矿矿产地434处，其中大型矿床6处，中型矿床34处，小型矿床261处，矿(化)点 133处。累计查明资源量56.6亿 t。

2009年全面开展了内蒙古自治区铁矿资源潜力评价工作，在现有地质工作的基础上，充分利用基于GIS的地质、物探、化探、遥感和矿产勘查等综合成矿信息数据，通过矿产资源综合信息评价系统(MRAS 2.0)(肖克炎等，2000;娄德波等，2010)，全面提取地、物、化、遥信息，识别主要铁矿控矿因素和有效找矿标志，采用人工与MRAS软件交互的方式，圈定最小预测区并分级(肖克炎等，2014)。利用地质体积法(肖克炎等，2010)和磁法进行资源量估算，分别按预测精度、预测深度、可利用性、最小预测区类别、可信度进行资源量汇总。进一步圈定铁矿找矿远景区，科学评价内蒙古铁矿资源的潜力，为政府机构及矿产勘查机构合理地规划和部署矿产勘查工作提供依据。

1 铁矿成矿规律

1.1 矿床类型

内蒙古自治区大地构造位置隶属天山—兴蒙造山系、华北陆块区、塔里木陆块区和秦祁昆造山系4个I级构造单元之中(图1)。地质构造复杂，岩浆活动强烈，成矿地质条件优越。铁矿在不同的构造单元和各地质历史时期均有不同程度的分布。铁矿的成因类型主要有沉积变质型、矽卡岩型、海相火山岩型、热液型、沉积型等(裴荣富等，1961;肖克炎等，2011)，以沉积变质型和沉积型为主。

1.1.1 沉积变质型铁矿 又称受变质沉积铁矿，是沉积或火山沉积铁矿受区域变质作用或混合岩化作用改造而成。主要分布在华北陆块北缘，主要赋存在新太古代色尔腾山群中，小部分赋存在古太古代兴和岩群、中太古代乌拉山群中，主要成矿时代为中太古代。

1.1.2 沉积型铁矿 分陆相沉积型铁矿和海底喷流沉积型铁矿2种。(1)陆相沉积型铁矿主要分布于鄂尔多斯古陆块，赋矿围岩为太原组碎屑岩－泥岩－煤建造。矿体呈似层状、透镜状，与围岩产状一致，多数近水平。多为小型矿，成矿时代为石炭纪。(2)海底喷流沉积型铁矿，在海底火山喷发及接受沉积的过程中，伴随有铁多金属的成矿作用，从而形成，主要成矿时代为中元古代。

图1 内蒙古自治区铁矿成矿规律图Fig.1 Map showing metallogenic regularities of the iron deposits in Inner Mongolia

1.1.3 矽卡岩型铁矿 又称接触交代型铁矿，矿体主要产于中性、中酸性或酸性中浅成侵入体和碳酸盐围岩的接触带矽卡岩或附近围岩中，近矿围岩碱质交代现象显著。一般呈透镜状、似层状、脉状或不规则状产出，主要成矿时代为古生代及中生代，以石炭纪为主。

1.1.4 海相火山岩型铁矿 与富钠质的中性(偏基性或偏酸性)火山－侵入活动有关，大多伴有明显而广泛的钠质交代及其他蚀变，并以富矿石占较大比例为特征。矿体一般产于不同时代的火山(火山沉积)岩及有关浅成侵入体的接触带或其附近的围岩中，呈透镜状、似层状或脉状产出，主要成矿时代为中元古代。

1.1.5 热液型铁矿 此类型矿床对围岩基本无选择性，主要受不同时代侵入岩(花岗岩)及断裂构造控制。内蒙古热液型铁矿多形成于侏罗纪。

1.2 空间分布规律

在空间位置上，铁矿主要集中分布在包头—集宁一线、二道井—红格尔、罕达盖—梨子山、黄岗梁—神山及黑鹰山—索索井5个地区，每个地区铁矿的成因类型、形成时代等各有特点。

1.2.1 包头—集宁地区 出露有太古界变质表壳岩，变质程度从麻粒岩相至绿片岩相。古太古界兴和岩群构成区内的古老陆核，中太古界乌拉山岩群和新太古界色尔腾山岩群在此形成绿岩带。在上述地层沉积过程中均伴随有铁矿的成矿作用，经变质作用形成硅铁建造。成矿作用以新太古代最强。在中新元古代，区内形成白云鄂博和渣尔泰山2个裂陷槽，在海底火山喷发及接受沉积的过程中，伴随有铁多金属的成矿作用，形成海底喷流沉积型铁多金属矿，经变质作用成为沉积变质型铁矿，该时期铁矿成矿作用强烈，但空间上分布局限。

1.2.2 二道井—红格尔地区 以中元古界温都尔庙群为赋矿围岩的海相火山岩型铁矿为主，发生了高绿片岩－低角闪岩相变质作用。区域上覆盖比较严重，铁矿潜力非常大。

1.2.3 罕达盖—梨子山地区 以矽卡岩型铁铜多金属矿为主，成矿时代为海西中期(石炭纪)。近年来，该地区矿产勘查有较大突破。

1.2.4 黄岗梁—神山地区 以矽卡岩型和热液型铁锡铅锌铜多金属矿为主，成矿时代为燕山晚期。该区是重要的有色金属及贵金属基地。

1.2.5 黑鹰山—索索井地区 以海相火山岩型和矽卡岩型铁矿为主，其次为热液型钛铁矿，成矿时代为石炭纪和海西期。

1.3 时间分布规律

内蒙古自治区铁矿的形成时代跨越较大，从太古代至新生代均有不同程度的分布。其中以太古代、元古代为主，古生代、中生代次之。太古代以鞍山式沉积变质铁矿为主，矿床主要产出在太古代变质含铁建造中，由于地层大部分以后期侵入岩的捕虏体存在，变质变形都很强，所以矿床规模以中小型为主。元古代时期矿床数量虽然少，但大型矿床主要形成于这个时期，如白云鄂博铁铌稀土矿等。古生代时期在不同的构造部位形成不同类型的铁矿，以海相火山岩型和矽卡岩型为主;中生代则以热液型和矽卡岩型为主。

1.4 主要控矿因素

大地构造背景是控制铁矿分布的主要因素，同一构造单元内不同建造类型及不同构造控制着矿床的分布。华北地台北缘出露有太古代的基底岩系，控制着区内绝大部分沉积变质型铁矿的分布，古太古代兴和岩群的含铁变质建造控制了壕赖沟式沉积变质型铁矿的分布，中太古代乌拉山岩群的含铁变质建造控制了贾格尔其庙式沉积变质型铁矿的具体分布，新太古代色尔腾山岩群含铁变质建造控制着三合明式沉积变质型铁矿的分布。中元古代狼山—渣尔泰山裂谷和白云鄂博裂谷含铁建造分别控制了霍各乞式和白云鄂博式铁矿的分布，其内的三级盆地又控制了具体矿床的分布。大兴安岭岩浆岩带控制了多数中生代热液型和矽卡岩型铁矿的分布。喜桂图弧后盆地石炭系莫尔根河组火山岩含铁建造控制了谢尔塔拉式铁矿分布，北山石炭系岛弧火山岩系内分布有黑鹰山式海相火山岩型铁矿。

2 典型矿床成矿模式及预测模型

按照全国重要矿产和区域成矿规律研究技术要求(陈毓川等，2010)，选取典型矿床的总体要求是代表性、完整性、特殊性、专题性和习惯性。(1)按矿床类型择定每类中的1个或1个以上作为典型矿床;(2)矿床地质工作和研究工作程度较高的矿床，至少具有成矿作用测试数据者列入选择对象;(3)在地质工作程度比较低的地区，可以选择由矿产勘查工程已经控制的、已达一定规模的、具有基础地质资料的矿床;(4)如在一个地区或某类矿床缺少典型实例时，参照或借用邻区或国外的典型矿床进行类比研究。

本次工作共选取典型矿床22个，下面以黄岗式矽卡岩型铁锡矿为例，对典型矿床的成矿模式及预测模型进行论述。

2.1 成矿模式

黄岗铁锡矿床矿体产于钾长花岗岩与大石寨组上部火山岩和哲斯组(黄岗梁组)下部大理岩、上部含钙凝灰质粉砂岩接解带矽卡岩中。与成矿有关的侵入体为燕山晚期的花岗岩、黑云母花岗岩和钾长花岗岩。北东向压性兼扭性断裂，该组断裂长期多次活动，为该区成岩、成矿提供了有利条件，所以是控矿、导矿、容矿的主要构造。

黄岗铁锡矿床形成于燕山晚期。早二叠世的海底火山作用在该地区形成与海相中基性火山喷发作用有关的贫铁矿层，且在下二叠统火山喷发沉积岩中锡、砷丰度较高。源自地壳和上地幔的燕山晚期的花岗岩、黑云母花岗岩和钾长花岗岩侵入二叠系的大石寨组和哲斯组，岩浆期后高温热流体与围岩交代形成钙矽卡岩，改造或汲取早二叠世火山岩中的贫铁矿层及锡金属，形成铁锡多金属的富集(图2)。北东向的压扭性断裂控制了矿体的分布。

图2 黄岗铁矿床成矿模式图Fig.2 Metallogenic model for the Huanggang iron deposit

2.2 预测模型

根据典型矿床成矿要素和矿区地磁资料以及区域重力资料，总结典型矿床预测要素，建立典型矿床预测模型(表1)。

黄岗铁锡矿所在区域的重力场特征：(1)与岩体有关的相对低的布格异常梯级带;(2)剩余重力正负异常的交界处。

黄岗铁锡矿所在区域的磁场特征：磁铁矿与围岩之间存在较大的密度差异，但磁铁矿与含铁矽卡岩之间密度差异则较小。同时磁铁矿的磁性还存在下列特点：地表与深部的磁性不同，剩余磁化强度地表比深部大，剩余磁化向量倾角则越往深部越大，不同地段的磁铁矿磁化方向亦不同，方位角和倾角均有变化。经综合分析，与磁铁矿有关的磁异常值选取大于1 000 nT的范围。

表1 内蒙古克什克腾旗黄岗式矽卡岩型铁矿预测模型Table 1 Prediction model for the Huanggang－type skarn iron deposits in Hexigten Banner of Inner Mongolia

3 铁矿矿产预测

3.1 预测方法

内蒙古铁矿资源量预测采用地质体积法和磁法体积法。

3.1.1 地质体积法 即矿床模型综合地质信息体积法。其资源量估算的理论基础是岩石建造控矿理论、矿床成矿系统理论及成矿地质体，影响体积法估算精度的参数有含矿地质建造、体积参数、含矿系数。基于综合地质信息成矿地质体体积法的实施过程，首先合理地圈定一个矿床成矿系统内成矿地质体的边界，计算该成矿地质体的体积，并与勘探程度高的地区相似成矿规模的地质体进行类比，最后估算出资源量。该方法通过综合研究成矿地质体与矿床的空间关系，逐个计算每一个预测区的面积、深度、相似系数等，通过对模型区和预测区的地质、矿化、物探、化探、遥感、自然重砂等全部信息进行综合对比，使用证据权法或专家打分法确定各最小预测区的相似系数。最后根据含矿系数、相似系数、体积等求得每个预测区的资源量。

3.1.2 磁法体积法 即磁性矿产预测资源量估算方法。主要有磁异常拟合体积法和定量类比法2种。其中，对能收集到大比例尺地磁资料、具备计算前提的矿致磁异常或推测矿致磁异常，利用RGIS 2010软件中的2.5D正反演程序对其进行反演推断，求出铁矿体截面积，用估算资源量公式估算其资源量。对于矿致磁异常分布较多的地区，没资料、不具备计算的矿致磁异常和一些规模较小的异常用一元线性回归分析法定量类比评估其资源量。

对比地质体积法及磁性体积法，认为磁性体积法对沉积变质型铁矿的预测较合理，地质体积法对其余类型铁矿的预测较客观，因此确定壕赖沟式、贾格尔其庙式、三合明式沉积变质型的5个预测工作区采用磁法体积法预测资源量，其余预测工作区采用地质体积法预测资源量。

3.2 预测类型及预测工作区划分

为了进行区域矿产预测，根据相同的矿产预测要素以及成矿地质条件划分矿产预测类型。矿产预测类型是开展矿产预测工作的基本单元，凡是在同一地质作用下形成，成矿要素和预测要求基本一致，可以在同一张预测底图上完成预测工作的矿床、矿点和矿化线索，均可以归为同一矿产预测类型。以单矿种分布图为基础，结合地质特征、成矿区(带)，确定单矿种预测类型及分布范围从而确定预测工作区范围。在预测区范围内选择代表性矿床作为该预测类型的典型矿床(张彤等，2013)，并对典型矿床开展控矿地质因素和成矿特征研究，建立矿床及区域成矿模式，开展典型矿床所在地区磁法、重力、遥感的解释推断工作，建立典型矿床及预测工作区预测评价模型(叶天竺等，2007;黄文斌等，2011)。

内蒙古自治区铁矿共划分为6个矿床类型，确定了5种预测方法类型(陈毓川等，2010;肖克炎等，2013)。根据矿产预测类型及预测方法类型共划分为27个预测工作区(表2、图3)，在预测区范围内选择了22个典型矿床。

表2 内蒙古铁矿预测工作区、典型矿床、矿床类型、预测方法类型表Table 2 Predicted areas，typical deposits，deposit types and prediction methods of iron deposits in Inner Mongolia

续表2

图3 内蒙古自治区铁矿预测工作区分布图Fig.3 Map showing predicted iron deposit areas in Inner Mongolia

3.3 铁矿预测结果

本次工作共圈定最小预测区1 328个。其中，A级最小预测区226个，预测资源量26亿t;B级最小预测区385个，预测资源量17亿t;C级最小预测区717个，预测资源量16亿t。获得334－1级资源量14亿 t，334－2 级资源量 19 亿 t，334－3 级资源量 26 亿 t。500 m以浅各精度预测资源量47亿t，1 000 m以浅预测资源量8亿t，2 000 m以浅预测资源量4亿t。

4 铁矿资源潜力特征

4.1 预测资源量与资源现状对比

本次工作共圈定最小预测区1 328个，预测资源总量59亿t，已探明储量17.7亿t，预测资源量与已探明资源量比率为3.33∶1;可利用预测资源量31.2亿t，占预测资源量的53%(表3、图4)。由图5可知，侵入岩型铁矿的预测资源量最多，可利用性较好;沉积型铁矿的预测资源量与已探明资源量相差不多，但可利用性最高。

表3 内蒙古自治区铁矿种资源现状统计表Table 3 Statistics of iron ore resources in Inner Mongolia

图4 内蒙古自治区铁矿已探明资源量与预测资源量对比图Fig.4 Comparison of proven and predicted iron resources amount in Inner Mongolia

4.2 预测资源量汇总分析

4.2.1 按精度 预测资源量334－1：具有工业价值的矿产地(或已知矿床)的深部及外围的预测资源量，该资源量预测依据的资料精度须大于1∶5万，该具有工业价值的矿产地(或已知矿床)必须是通过勘查工作、已经提交了333(含333)以上资源量的矿产地。预测资源量334－3：最小预测单元内可信度较低的一类预测资源量，工作中符合以下条件的即可划入本类别：(1)预测资料精度≤1∶20万;(2)只有间接找矿标志。预测资源量334－2：介于以上两者之间的为334－2预测资源量(肖克炎等，2014)。

此次预测工作共获得334－1级资源量14亿t，334－2 级资源量19 亿 t，334－3 级资源量 26 亿 t。由此可知，334－1级预测资源量占总预测资源量的23%(图5)，但其勘查程度高，资源量预测依据可靠，今后可在已知矿区的外围及深部部署矿产详查工作。334－2级预测资源量可为今后探求新增矿产地提供重要的参考数据。334－3级预测资源量占此次预测资源量总量的45%，因该区域勘查比例尺较小，有待加强研究程度，预测得到的成果可为今后圈定找矿远景区提供依据。

图5 内蒙古自治区铁矿资源量按精度估算图Fig.5 Pie chart showing accurate estimation of iron resources amount in Inner Mongolia

4.2.2 按深度 按预测工作区不同深度进行统计，500 m以浅各精度预测资源量为47亿t，1 000 m以浅预测资源量为8亿t，2 000 m以浅预测资源量为4亿t。由图6可知，500 m以浅铁矿各精度预测资源量数值均为最高。因此推测，铁矿赋矿层大多埋深小于500 m且层位较稳定，少部分铁矿可能由于矿源较深或因后期构造运动导致赋矿层沉降而埋藏于1 000～2 000 m之间。综上，500 m以浅是铁矿的主要富集深度。

图6 内蒙古自治区铁矿资源量按深度统计图Fig.6 Chart showing iron ore resources amount at different depths in Inner Mongolia

4.2.3 按可利用性 根据深度、当前开采经济条件、矿石可选性、外部交通水电环境等条件的可利用性，内蒙古自治区铁矿预测资源量中可利用量约为40亿t，不可利用约19亿t。334－1级预测资源量全部可利用(图8);334－2级资源量预测所依据的数据精度介于1∶(5～20)万之间，资料详细，且完成的该比例尺范围内区调、矿调等图幅较多，当地目前开采经济条件、外部交通、水电、环境等条件较好，因此该级别可利用预测资源量最大;由于334－3级资源量预测所依据的资料精度小于1∶20万，且完成该范围比例尺的区调、矿调等图幅较多，所以该级别预测资源量较高，可利用性较好，但因为其埋深、外部交通、水电、环境等原因导致该级别预测资源量不可利用性最高。

图7 内蒙古自治区铁矿资源量按可利用性统计图Fig.7 Chart showing iron ore resources amount based on availability in Inner Mongolia

4.2.4 按最小预测区级别 最小预测区的划分原则：A级最小预测区分布于已知矿床的深部及外围，成矿地质条件优越，找矿标志明显，具有大型以上规模的预测资源量;B级最小预测区成矿地质条件比较优越，具有较好的矿化信息，区内分布有已知矿点，同时具备直接找矿标志和间接找矿标志，具有中型以上规模的预测资源量;C级最小预测区具有一定的成矿地质条件，区内无已知矿点分布，具有小型以上规模的预测资源量(肖克炎等，2014)。

本次工作共圈定最小预测区1 328个，其中A级最小预测区226个，预测资源量26亿t;B级最小预测区385个，预测资源量17亿t;C级最小预测区717个，预测资源量16亿t。圈定A级最小预测区所依据的是成矿最有利条件，因此得到的预测资源量最多(图8);圈定B级最小预测区所依据的成矿条件稍次于A级，C级亦然。由图可知，500 m以浅各最小预测区级别预测资源量都很大，且相差无几;而在大于500 m深度后，以A级最小预测区预测资源量最大。

综合成矿条件及开采经济条件等认为，A级最小预测区所圈定的且埋深＜500 m的区域是找矿的最有利地带。

图8 内蒙古自治区铁矿预测资源量级别分类统计图Fig.8 Chart showing predicted iron ore resources amount based on minimum prediction areas and depths in Inner Mongolia

4.2.5 按可信度 对内蒙古自治区各铁矿预测工作区进行统计分析(图9)，可信度≥0.75的各级别预测资源量为23亿t，可信度在0.50～0.75之间的为17亿t，可信度≤0.5的为37亿t。由图10可知，精度为334－1级中可信度≥0.75的预测资源量最高。

综上认为：334－1级区域中，A级最小预测区所圈定范围内埋深小于500 m的区域，预测资源量可利用性最好、可信度最高，是找矿的最有利地带。

图9 内蒙古自治区铁矿预测精度－可信度统计图Fig.9 Chart showing predicted iron ore resources amount based on accuracy and credibility in Inner Mongolia

5 铁矿远景区及资源潜力

根据本次内蒙古自治区铁矿资源潜力评价，共圈定13个铁矿找矿远景区。

(1)白云鄂博铁铌稀土矿找矿远景区。位于白云鄂博—狼山Fe－Nb－REE－Pb－Zn成矿亚带中段，白云鄂博—达茂旗一带。其大地构造位置属狼山—白云鄂博中元古代裂谷带。

(2)三合明铁矿找矿远景区。位于白云鄂博—狼山Fe－Nb－REE－Pb－Zn成矿亚带中段，白云鄂博—达茂旗一带。其大地构造位置属狼山—白云鄂博中元古代裂谷带。

(3)书记沟—东五分子铁矿找矿远景区。位于固阳—武川铁成矿亚带的西部。

(4)霍各乞铁铜多金属矿找矿远景区。位于白云鄂博—狼山Fe－Nb－REE－Pb－Zn成矿亚带西段，乌拉特后旗霍格乞附近。其大地构造位置属狼山—白云鄂博中元古代裂谷带。

(5)贾格尔其庙—榆树沟铁矿找矿远景区。位于乌拉山—集宁铁成矿亚带的西端。

(6)甜水井—黑鹰山铁矿找矿远景区。位于额济纳旗北山地区，成矿区带属于觉罗塔格—黑鹰山Cu－Ni－Fe－Au－Ag－Mo－W－石膏成矿带(Ⅲ－8)黑鹰山—乌珠尔嘎顺Fe－Cu－Mo成矿亚带(Ⅳ－81)。

(7)查干敖包—朝不愣铁矿找矿远景区。位于东乌旗—多宝山岛弧。成矿带属于东乌珠穆沁旗—嫩江(中强挤压区)Cu－Mo－Pb－Zn－Au－W－Sn－Cr成矿带(Ⅲ－48)朝不愣—宝格达山林场Fe成矿亚带(Ⅳ－481)。

(8)罕达盖—梨子山铁矿找矿远景区。位于东乌旗—多宝山岛弧。成矿带属于东乌珠穆沁旗—嫩江(中强挤压区)Cu－Mo－Pb－Zn－Au－W－Sn－Cr成矿带(Ⅲ－48)罕达盖—梨子山 Fe成矿亚带(Ⅳ－482)。

(9)神山—马鞍山找矿远景区。位于锡林浩特岩浆弧，属林西—孙吴Pb－Zn－Cu－Mo－Au成矿带(Ⅲ－50)神山—黄岗铁(锡)、铜成矿亚带(Ⅳ－501)。

(10)黄岗铁矿找矿远景区。位于锡林浩特岩浆弧，属林西—孙吴Pb－Zn－Cu－Mo－Au成矿带(Ⅲ－50)神山—黄岗铁(锡)、铜成矿亚带(Ⅳ－501)。

(11)兴和铁矿找矿远景区。位于固阳—兴和陆核。主要出露太古界兴和岩群和集宁群，分布有少量前寒武纪变质侵入体。

(12)喀喇沁旗地区铁矿找矿远景区。位于恒山—承德—建平古岩浆弧。

(13)化德—白旗地区铁矿找矿远景区。位于色尔腾山—太仆寺旗岩浆弧。

6 结论

(1)内蒙古铁矿的成因类型主要有沉积变质型、矽卡岩型、海相火山岩型、热液型、沉积型等，以沉积变质型和沉积型为主，多分布于狼山—阴山陆块、锡林浩特岩浆弧、达青牧场—扎赉特旗俯冲增生杂岩带一带。铁矿主要成矿时代为中太古代、中元古代及石炭纪。

(2)内蒙古铁矿共确定5种预测方法类型，划分27个预测工作区，选择了22个典型矿床。

(3)本次工作共圈定最小预测区1 328个，其中A级最小预测区226个，预测资源量26亿t;B级最小预测区385个，预测资源量17亿t;C级最小预测区717个，预测资源量16亿t。总预测资源量59亿t。

(4)通过对预测资源量的分类汇总，认为334－1级区域中A级最小预测区所圈定范围内埋深小于500 m的区域，预测资源量可利用性最好、可信度最高，是找矿的最有利地带。

(5)全区共圈定13个铁矿找矿远景区，并对其进行了资源潜力分析，认为白云鄂博铁铌稀土矿找矿远景区、三合明铁矿找矿远景区、霍各乞铁铜多金属矿找矿远景区是今后值得开展矿产地质勘查、寻找铁矿的远景区。

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