河南舞阳地区赵案庄铁矿床成矿时代及地质意义——中国最古老的岩浆型铁矿床
张丕建,宋明春,刘殿浩,丁正江,胡培强,杨国福,王海波.2015.胶东玲珑金矿田171号脉深部金矿床特征及构造控矿作用[J].矿床地质,34(5):855~873ZHANG PiJian,SONG MingChun,LIU DianHao,DING ZhengJiang,HU PeiQiang,YANG GuoFu,WANG HaiBo.2015.Features of deep-seated gold orebodies of No. 171 lode and structural ore-controlling action in Linglong gold orefield, Shandong Peninsula[J].Mineral Deposits34(5):855~873
DOi:10.16111/j.0258_7106.2016.05.001
河南舞阳地区赵案庄铁矿床成矿时代及地质意义——中国最古老的岩浆型铁矿床
（1 中国地质调查局天津地质矿产研究所， 天津300170； 2 吉林大学地球科学学院 ， 吉林 长春130061）
第一作者简介张阔， 男， 1985年生， 工程师， 硕士， 主要从事矿床和前寒武纪成 矿作用。 Email： zhangkuo00@126.com
收稿日期2015_07_13；
改回日期2016_08_15
本文得到中国地质调查局中国区域成矿规律研究与总结项目（编号： 12120114039701）资 助
摘要:河南舞阳地区赵案庄铁矿床是产于超基性岩中的隐伏矿床。超基性岩 侵位于新太古 界太华群赵案庄组透辉斜长角闪片麻岩中。矿体呈似层状，具有多层。矿石成分较复杂，主 要矿物为磁铁矿、蛇纹石、氟磷灰石等。矿床规模为中等，其成因是与超基性岩有关的岩浆 晚期磷灰石-磁铁矿矿床。在磷灰蛇纹磁铁矿石中选出的锆石样品为变质锆石，利用激光烧 蚀 多接收器电感耦合等离子体质谱仪（LA-MC-ICPMS）进行微区原位U_Pb同位素测年，获得 不 一致线的上交点年龄为 （1943±5） Ma（MSWD=2.3）。同时对锆石阴极发光（CL）图像研 究 ，表明该年龄代表锆石遭受强烈变质作用的年龄，可以限定矿体形成时代的上限，即矿体形 成时代不晚于1943 Ma。超基性岩浆演化晚期，岩浆充填构造裂隙呈透辉石岩脉产出。透辉 石脉与矿体同期并且穿切铁山庙组BIF型铁山铁矿。铁山庙组形成时代在2300～2500 Ma之间 。透辉石岩脉形成时代不早于该组年龄，可作为赵案庄铁矿床形成时代的下限。赵案庄铁矿 床的形成时代为1943～2300 Ma，为古元古代，这是中国目前发现的最古老的岩浆型铁矿床 。该成矿地质时代反映了在华北陆块东南缘曾发生过一次地壳扩张和裂陷活动及华北克拉通 裂解事件。
关键词:
地球化学；岩浆型铁矿床；锆石LA-MC-ICPMS U_Pb测年；地质意义 ；赵案庄铁矿床；河南舞阳
文章编号： 0258_7106 (2016) 05_0889_13 中图分类号： P618.31 文献标志码：A
Metallogenic epoch of Zhaoanzhuang iron ore deposit in Wuyang, Henan
Province ： Oldest magmatic type iron ore deposit in China
Province ： Oldest magmatic type iron ore deposit in China
（1 Tianjin Institute of Geology and Mineral Resources, Tianjin 300170, China; 2 College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, Jilin, China）
Abstract:The Zhaoanzhuang iron ore deposit in Wuyang area is a concealed deposit that occ urs in ultrabasic rocks. The ultrabasic rock intruded into the diopside plagiocl ase hornblende gneiss of the Zhaoanzhuang Formation of Neoarchean Taihua Group. The orebody is stratoid, with multi_layers. The mineral components of the ore ar e complex and the main minerals are magnetite, serpentine, apatite and some othe rs. This medium_sized deposit is genetically a late magmatic apatite_magnetite d eposit related to ultrabasic rocks. The zircons separated from the apatite_serpe ntine magnetite ore yielded a discordant line upper intercept age of （1943±5） Ma (MSWD=2.3) by means of LA-MC-ICPMS. Combined with the CL image study, it s ho ul d represent the metamorphic age when the rock suffered a strong metamorphism. Th e metamorphic age is the upper limit of the ore deposit formation. In other word s, the metallogenic epoch should be earlier than 1943 Ma. At the late stage of u ltra_mafic magmatic evolution, the magma filled structural fissures as diops ide rock vein cutting the BIF iron deposit of Tieshanmiao Formation. The age of Ties hanmiao Formation is 2300～2500 Ma. Therefore the age of the diopside vein is no t earlier than that of the Tieshanmiao Formation, and is the lower limit of the m etallogenic epoch of the Zhaoanzhuang iron ore deposit. Hence the metallogenic e poch of the Zhaoanzhuang iron ore deposit should be 1943～2300 Ma, in Paleoprote rozoic. It is the oldest magmatic iron ore deposit discovered in China so far. T he metallogenic epoch implies that there existed an expansion and rifting event on the southeast margin of the North China block.
Key words:
geochemistry，magmatic type iron ore deposit，zircon LA-MC- ICPMS U_Pb dating，geological significance，Zhaoanzhuang iron ore deposit， Wuya ng area in Henan
河南舞阳地区铁矿位于华北陆块东南缘，属于秦岭造山带以北地区。该区铁矿床有2个类 型 ：一类以铁山庙式铁矿床为代表的BIF型铁矿床，另一类以赵案庄铁矿床为代表的岩浆型铁 矿床。这两类铁矿床均已开采多年，但在矿床成因类型上一直存在争议。其中，尤以赵案庄 铁矿床为代表的一系列矿床为争论的焦点，一种观点认为赵案庄铁矿床为BIF型或遭受过后 期改造的BIF型铁矿（罗明强，2009；李俊平等，2012；李怀乾，2012） ；另一种观点认为 ，该矿床为与超基性岩体有关的岩浆型铁矿床（俞受等，1982；1983；蒋永年等，1987； 蒋永年，1990；1991；王贵成等，2006；沈保丰等，2006；2010；李厚民， 2012；兰彩云 等，2015）。结合 前人资料、矿石样品分析结果以及野外地质现象的观察，
本文倾向于第二种观点。目前，对 于矿床的形成时代尚未确定。宜昌地质矿产研究所（1981）对河南舞阳地区超基性岩体中磁 铁矿石中磷灰石进行了U_Th_Pb法同位素年龄测定，为2.58 Ga。但此法获得的同位素年龄 数 据可信度值得商榷。
本文从赵案庄铁矿床的矿石中分选出了变质锆石，并应用LA-MC-ICP_ MS 方法对锆石的U_Pb年龄进行测定，赋矿岩体分异的超基性岩脉侵入了古元古界铁山庙组中， 通过侵入关系限定了矿床形成时代范围，这对该区的大地构造背景研究、地质调查和找矿具 有理论指导和实用价值。
赵案庄铁矿区地表被第四纪黄土覆盖，无基岩裸露，通过钻孔揭露矿区主要有杨树湾组、铁 山 庙组及赵案庄组（图1）。矿床主要赋存层位为新太古界赵案庄组。本组由上而下可分为3个 岩性段：即透辉斜长角闪片麻岩段、铁铝榴石斜长角闪片麻岩段和混合岩化透辉角闪片麻岩 段。透辉斜长角闪片麻岩段常有超基性岩体和蛇纹磁铁矿体产出，是赵案庄、王道行 、蔡古 洞等主要铁矿床产出的岩段，其上部为花岗质条带状混合岩，最下部岩性段是混合岩化透辉 斜长角闪片麻岩段，亦常有超基性岩体及角闪磁铁矿体产出，为下曹、余庄北等次要铁矿床 产出岩段。
赵案庄铁矿床产在超基性岩体中（图1、图2）。超基性岩体呈巨大的似层状、透镜状侵入于 新太古界赵案庄组透辉斜长角闪片麻岩内。岩体呈近东西向延长，长约5 km，宽约2 km，厚 一般50～100 m，最厚达250 m以上，产状比较平缓。岩体与围岩接触界线清楚，多顺层侵入 ，部分可见斜切片麻理现象。岩体主要为橄榄岩类、辉石岩类以及角闪岩类，其中，以橄榄 岩类岩石和角闪岩类岩石居多，辉石岩类岩石较少。岩石都普遍遭受蛇纹石化蚀变，其中尤 以橄榄岩类最为强烈，常蚀变成为磁铁蛇纹岩。岩体具有明显的分带性，自岩体中心向外分 别为橄榄岩类岩石、辉石岩类岩石以及角闪岩类岩石。岩体边缘的岩石为金云角闪岩及角闪 岩。橄榄岩类和角闪岩类岩石的Mg/Fe比值为2～6， 属于铁质超基性岩，辉石岩类岩石的Mg /Fe 比值大于6，为镁质超基性岩（吴利仁，1963；俞受等，1983）。超基性岩浆演化晚期， 岩浆以充填构造裂隙形式呈岩脉产出。本区脉岩的成分为透辉石岩，属继承性脉岩，也就是 与超基性岩成分相似的脉岩。透辉石脉岩和超 基性岩体岩石的稀土元素总量都较低，稀土元素配分曲线相似，轻、重稀土元素分镏不明显，轻稀土元素有弱富集，从超基性岩向透辉石 脉岩演化，（La/Yb）N介于1.19～4.87，Eu从无明显或弱负异常向明显负异常（0.53 ）过渡 ，这些特征都说明透辉石岩脉与超基性岩体是同一岩浆作用从早期向晚期演化的结果。
透辉 石岩脉分布在岩体中，甚至产出在古元古界铁山庙组中。
赵案庄铁矿床为产于超基性岩中缓倾斜的隐伏矿床，主要产于橄榄岩中。
矿体呈似层状，占总储量的99%。矿体规模较大，倾向2 51 °，倾角 14°，矿体长1800 m，宽600 m，厚13.01 m，埋深243.71～694.9 m，储量占总储量的43 .74% （姚培慧等，1993）。矿体厚度与岩体成正消长关系，富矿与贫矿，贫矿与岩体之间一般为 渐变关系。矿层间多为含磁铁蛇纹石化橄榄岩。矿石有致密块状蛇纹磁铁矿石和稠密浸染状 磁铁蛇纹岩。矿石成分复杂，已发现的矿物达96种，主要矿物为磁铁矿、蛇纹石和氟磷灰石 ；次要矿物有钛铁矿、贵橄榄石、古铜辉石、普通辉石、透辉石、斜硅镁石和角闪石等。矿 石中最常见的结构为代表岩浆成因的海绵陨铁结构和固溶体分离结构，以及半自形_他形粒 状镶嵌结构、压碎结构以及嵌晶包含结构。富矿石主要为块状构造，贫矿及围岩多成浸染状 构造。赵案庄铁矿床是产于超基性岩中的晚期岩浆磷灰石_磁铁矿床，后期经受区域变质作 用。
在矿区采集新鲜的磷灰蛇纹磁铁矿石30 kg，用清水冲洗样品表面并晾干、粉碎至80目，然 后 经过用水粗淘、强磁分选、电磁分选和酒精细淘之后，在实体显微镜下手工挑选出锆石。锆 石分选在河北省廊坊市宇能岩石矿物分选技术服务有限公司完成。锆石制靶工作在北京地质 科学院离子探针中心完成。锆石测年在天津地质调查中心同位素实验室完成，利用激光烧蚀 多接收器电感耦合等离子体质谱仪（LA-MC-ICPMS）进行微区原位U_Pb同位素测试。锆石U _P b同位素定年实验采用的激光剥蚀的束斑直径为35 μm，能量密度为10～11 J/cm2，频率 为8 Hz，激光剥蚀物质以He为载气，送入Neptune电感耦合等离子体，锆石中的U、Pb在8000℃ 以上的高温等离子体中发生离子化，利用动态变焦扩大色散可以同时接收质量数相差很大的 U_Pb 同位素从而进行锆石微区U_Pb同位素原位同时测定，采用TEM ORA和GJ_1作为外部锆石年龄 标准进行U、Pb同位素分馏校正（Black et al.，2003；Jackson et al.，2004；李怀坤等 ，2009a; 2009b; 2010）。采用中国地质大学刘勇胜博士研发的ICPMSData Cal 程序
（Liu et al.，2009）和Ludwig的Isoplot程序（Ludwig，2003）进行数据处理，采用 208Pb校正法对普通铅进行校正（Andersen，2002）。利用NIST612玻璃标样作为 外标计算锆石样品的Pb、U、Th含量。
对样品中的120颗锆石进行U_Pb同位素测定，w(U)、w(Th)和Th/U比值分别为312×1 0-6～6387×10-6、21×10-6～5751×10-6和0.072～1.876（ 表1）。多数锆石的w(Th)较低（Th/U比值小于0.4），比通常典型变质锆石的Th /U 比值高，与麻粒岩相变质锆石相近。测试数据一部分样品的分析点发生了Pb丢失，致使其落 于谐和线以下，这些落于谐和线以下的点可以绘制出不一致线。不一致线的上交点年龄为（ 1943±5） Ma（MSWD=2.3），与落在谐和线上的其余各点显示的年龄一致，代表铁矿床遭 受 的强烈变质作用的年龄（图4a、b）。样品14HN15经历的这期变质作用可以限制矿体形成时 代上限，即矿体形成时代不晚于1943 Ma。
直接测定超基性岩形成时代较为困难，
本文通过超基性岩体中铁矿石内挑选出的变质锆石的 同位素年龄和被超基性岩脉穿切的地层的形成时代，对矿床的形成时代加以限定。赵案庄铁 矿床邻区铁山铁矿床的铁古坑矿区中见有透辉石岩脉穿切铁山庙组（相当于鲁山地区的铁山 岭组）中的BIF型铁矿及大理岩层（图5a、b），而透辉石岩脉代表着超基性岩浆在演化晚期 充填构造裂隙的产物。透辉石岩与似层状超基性岩同源，且形成时代相近，说明赋矿超基 性岩体的形成时代晚于BIF型铁矿床的形成时代。沈其韩等（2014）认为，太华群上部的表 壳岩（雪花沟组、水底沟组、铁山岭组）形成时代为古元古代。主要依据是Wan等（2006） 在太华群上部水底沟组中测得石墨矽线石片麻岩中碎屑锆石的最年轻的SHRIMP U_Pb年龄为2 .25～2.31 Ga，将该年龄解释为石墨矽线石片麻岩的形成年龄，又得出了6粒锆石变质增 生边 的年龄为（1.84±0.07）Ga，将该数据解释为岩石的变质年龄，杨长秀（2008）也报道了 这 一数据。西北大学第五春荣等（2008；2010）在太华 群上部岩系的底部发现了石英岩，用LA_ICP_MS获 得的锆石年龄分别为2229 Ma和2258 Ma，说明石英岩的沉积年龄应该晚于2.2 Ga， 样品中获得了1.8～2.2 Ga的变质年龄。水底沟组的形成时代最早不早于2.31 Ga，雪花 沟组、 水底沟组以及铁山岭组为连续沉积（河南省地质矿产局，1989；河南省地质矿产厅，1997） ，则铁山岭组的形成时代2300～2500 Ma。综合以上资料可知，赵案庄铁矿床的形成时代为1 943～2300 Ma，为古元古代，它是目前中国已发现的最早的岩浆型铁矿床。
岩浆型 铁矿床中规模 较大的为四川攀枝花式铁矿床和河北 大庙式铁矿床。四川攀枝花铁矿床位于康滇地块中段，南北向深大断裂控制含矿岩体的产出 ， 钒钛磁铁矿赋存于层状辉长岩体中，为华力西期（汤中立等，2005）。河北承德大庙式铁矿 床位于华北陆块中段，钒钛磁铁矿床赋存在斜长岩杂岩体内。斜长岩杂岩体由85%的斜长岩 、11%的苏长岩、辉长岩和4%的纹长二长岩组成。铁矿主要与苏长岩有关。苏长岩单颗粒锆 石的U_Pb年龄为（1693±7） Ma（赵太平等，2004），为中元古代。赵案庄铁矿床的成矿年 龄为1943～2300 Ma，为古元古代，是目前已知的中国最古老的岩浆型铁矿床。同时，与赵 案 庄铁矿床有关的岩体是橄榄岩，属超基性岩，并且矿石中伴生的有益元素不是钒、钛，而是 以磷为主，独具特色。
(2) 华北陆块东南缘舞阳地区太古宙末形成的华北克拉通，古元古代早中期，在伸展构造体 系作用下发生地壳扩张和裂陷活动及克拉通的裂解。裂解作用早期，形成产在被动大陆边缘 的铁山庙式BIF型铁矿床。随着裂解作用加大，沿深大断裂产出具一定规模的层状超基性岩 侵位及与之有关的赵案庄式铁矿床。因而，华北陆块东南缘在古元古代的早_中期，太古宙 末形成的华北克拉通发生一次强裂的裂解事件，即在2300～2500 Ma形成苏必利尔湖型BIF型 铁矿，随后在1943～2300 Ma形成超基性岩的侵入及岩浆型铁矿床。这种大地构造背 景，对 了解该区早前寒武纪地壳演化，不仅对华北陆块东南缘，甚至对华北陆块都是需要重视和考 虑的。
(3) 前人认为鲁山、舞阳地区铁山庙式和赵案庄式铁矿床形成在太古宙，应改正为古元古代 。考虑到安徽霍邱地区的霍邱式铁矿也是与铁山庙式BIF型铁矿床成矿特征相似，同为苏必 利尔湖式。因而建议建立安徽霍邱_河南舞阳古元古代铁矿成矿系列。这是安徽和河南主要 铁矿产地，包括2类矿床类型，即霍邱式、铁山庙式铁矿为代表的苏必利尔湖型BIF型铁矿床 和以赵案庄式铁矿为代表的岩浆型铁矿床。同时，应注意在鲁山、熊耳山等地区在相似层位 中寻找赵案庄式铁矿床
志谢野外工作得到了河南有色四队邹南山和张燕赞工程师的帮助，实验测试工 作得到了 天津地质调查中心实验室耿建珍高工、崔玉荣工程师、叶丽娟工程师以及其他相关实验人员 的帮助，在此表示衷心的感谢。两位审稿人对
本文初稿提出宝贵修改意见，在此一并感谢。
本文倾向于第二种观点。目前，对 于矿床的形成时代尚未确定。宜昌地质矿产研究所（1981）对河南舞阳地区超基性岩体中磁 铁矿石中磷灰石进行了U_Th_Pb法同位素年龄测定，为2.58 Ga。但此法获得的同位素年龄 数 据可信度值得商榷。
本文从赵案庄铁矿床的矿石中分选出了变质锆石，并应用LA-MC-ICP_ MS 方法对锆石的U_Pb年龄进行测定，赋矿岩体分异的超基性岩脉侵入了古元古界铁山庙组中， 通过侵入关系限定了矿床形成时代范围，这对该区的大地构造背景研究、地质调查和找矿具 有理论指导和实用价值。
1矿床地质概况
河南省铁矿储量位居全国第十，截止2006年，河南省铁矿累计查明资源储量为12.77亿吨， 保有储量为11.97亿吨。其中，舞阳地区铁矿查明储量为5.86亿吨，占全省总量的46%（河 南 省国土资源厅，2008）。赵案庄铁矿床位于河南省舞钢市八台镇境内，截止1990年底，探 明及保有储量为6548.8万吨，矿石w(TFe)为36.77%～37.87%（姚培慧等，1993 ），它目前是舞阳地区岩浆型矿床中规模最大的矿床。赵案庄铁矿区地表被第四纪黄土覆盖，无基岩裸露，通过钻孔揭露矿区主要有杨树湾组、铁 山 庙组及赵案庄组（图1）。矿床主要赋存层位为新太古界赵案庄组。本组由上而下可分为3个 岩性段：即透辉斜长角闪片麻岩段、铁铝榴石斜长角闪片麻岩段和混合岩化透辉角闪片麻岩 段。透辉斜长角闪片麻岩段常有超基性岩体和蛇纹磁铁矿体产出，是赵案庄、王道行 、蔡古 洞等主要铁矿床产出的岩段，其上部为花岗质条带状混合岩，最下部岩性段是混合岩化透辉 斜长角闪片麻岩段，亦常有超基性岩体及角闪磁铁矿体产出，为下曹、余庄北等次要铁矿床 产出岩段。
赵案庄铁矿床产在超基性岩体中（图1、图2）。超基性岩体呈巨大的似层状、透镜状侵入于 新太古界赵案庄组透辉斜长角闪片麻岩内。岩体呈近东西向延长，长约5 km，宽约2 km，厚 一般50～100 m，最厚达250 m以上，产状比较平缓。岩体与围岩接触界线清楚，多顺层侵入 ，部分可见斜切片麻理现象。岩体主要为橄榄岩类、辉石岩类以及角闪岩类，其中，以橄榄 岩类岩石和角闪岩类岩石居多，辉石岩类岩石较少。岩石都普遍遭受蛇纹石化蚀变，其中尤 以橄榄岩类最为强烈，常蚀变成为磁铁蛇纹岩。岩体具有明显的分带性，自岩体中心向外分 别为橄榄岩类岩石、辉石岩类岩石以及角闪岩类岩石。岩体边缘的岩石为金云角闪岩及角闪 岩。橄榄岩类和角闪岩类岩石的Mg/Fe比值为2～6， 属于铁质超基性岩，辉石岩类岩石的Mg /Fe 比值大于6，为镁质超基性岩（吴利仁，1963；俞受等，1983）。超基性岩浆演化晚期， 岩浆以充填构造裂隙形式呈岩脉产出。本区脉岩的成分为透辉石岩，属继承性脉岩，也就是 与超基性岩成分相似的脉岩。透辉石脉岩和超 基性岩体岩石的稀土元素总量都较低，稀土元素配分曲线相似，轻、重稀土元素分镏不明显，轻稀土元素有弱富集，从超基性岩向透辉石 脉岩演化，（La/Yb）N介于1.19～4.87，Eu从无明显或弱负异常向明显负异常（0.53 ）过渡 ，这些特征都说明透辉石岩脉与超基性岩体是同一岩浆作用从早期向晚期演化的结果。
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图 1河南舞阳铁矿床地质及矿床分布图（据李永峰等，2013修改） 1—第四系； 2—古近系； 3—寒武系； 4—震旦系； 5—新元古界洛峪群； 6—中元古界 汝阳群； 7—中元古界熊尔群； 8—古元古界太华群； 9—正长岩； 10—花岗岩； 11—断 层； 12—逆冲推覆构造； 13—赵案庄式铁矿床（中、小型）； 14—铁山庙式铁矿（大、 中、小型）； 15—超镁铁质_镁铁质岩Fig. 1Geological map showing distribution of the Wuyang iron deposit in Henan （after Li et al., 2013）1—Quaternary; 2—Paleogene; 3—Cambrian; 4—Sinian; 5—Neoproterozoic Luohe Gro up; 6—Mesoproterozaic Ruyang Group; 7—Mesoproterozaic Xiong er Group; 8—Pal ae oproterozoic Taihua Group; 9—Syenite; 10—Granite; 11—Fault; 12—Thrust nappe structure; 13—Zhaoanzhuang type iron deposit (middle and small size); 14—Tie sh anmiao type iron deposit (large, middle and small size); 15—Ultramafic_mafic rocks |
赵案庄铁矿床为产于超基性岩中缓倾斜的隐伏矿床，主要产于橄榄岩中。
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图 2 赵案庄矿床勘探线纵剖面图（据湖北省地质科学研究所，1974） 1—第四系沉积； 2—条带状花岗质混合岩； 3—透辉斜长角闪片麻岩； 4—超基性岩； 5 —金云斜长片麻岩； 6—闪长岩脉； 7—磁铁矿体； 8—钻孔； 9—采样位置 Fig. 2Longitudinal profile of the Zhaoanzhuang deposit（after Hubei Institute of Geological Science, 1974） 1—Quaternary; 2—Banding granitic migmatite; 3—Diopside plagioclase hornblende gneiss; 4—Ultrabasic rocks; 5—Phlogopite plagioclase gneiss; 6—Diorite dyk e; 7—Magnetite orebody； 8—Drill hole；9—Sampling location |
2成矿时代
2.1样品特征及实验方法概述
用于挑选锆石的样品为磷灰蛇纹磁铁矿，样品编号为14HN15。样品采集于赵案庄铁矿床矿井 270中段的掌子面。在矿区采集新鲜的磷灰蛇纹磁铁矿石30 kg，用清水冲洗样品表面并晾干、粉碎至80目，然 后 经过用水粗淘、强磁分选、电磁分选和酒精细淘之后，在实体显微镜下手工挑选出锆石。锆 石分选在河北省廊坊市宇能岩石矿物分选技术服务有限公司完成。锆石制靶工作在北京地质 科学院离子探针中心完成。锆石测年在天津地质调查中心同位素实验室完成，利用激光烧蚀 多接收器电感耦合等离子体质谱仪（LA-MC-ICPMS）进行微区原位U_Pb同位素测试。锆石U _P b同位素定年实验采用的激光剥蚀的束斑直径为35 μm，能量密度为10～11 J/cm2，频率 为8 Hz，激光剥蚀物质以He为载气，送入Neptune电感耦合等离子体，锆石中的U、Pb在8000℃ 以上的高温等离子体中发生离子化，利用动态变焦扩大色散可以同时接收质量数相差很大的 U_Pb 同位素从而进行锆石微区U_Pb同位素原位同时测定，采用TEM ORA和GJ_1作为外部锆石年龄 标准进行U、Pb同位素分馏校正（Black et al.，2003；Jackson et al.，2004；李怀坤等 ，2009a; 2009b; 2010）。采用中国地质大学刘勇胜博士研发的ICPMSData Cal 程序
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图 3铁矿石中挑选的代表性锆石CL图像 Fig. 3CL image of representative zircon in iron ore |
2.2锆石特征及实验分析结果
锆石的阴极发光（CL）图像（图3）在天津地质调查中心实验室完成。样品14HN15中锆石透 反射光显示锆石外部形态多呈浑圆状、等轴状、短柱状及圆卵状，部分锆石为长柱状，其晶 棱已变圆滑，这些都是变质锆石典型的外部形态特征（李长民，2009）。对比CL图像，锆 石无典型岩浆锆石的震荡环带以及变质锆石明显的核_边结构（图3），具有明显的溶蚀现象 。 具有变质锆石的典型特征，锆石结构主要以云雾状分带和面状分带为主。另外，部分锆石显 示了斑杂状分带和冷杉叶状分带，暗示锆石可能遭受了后期麻粒岩相变质作用改造，使锆石 阴极发光图像显示变质锆石的特征（Wu et al., 2007；李长民，2009；刘小池，2011）。 对样品中的120颗锆石进行U_Pb同位素测定，w(U)、w(Th)和Th/U比值分别为312×1 0-6～6387×10-6、21×10-6～5751×10-6和0.072～1.876（ 表1）。多数锆石的w(Th)较低（Th/U比值小于0.4），比通常典型变质锆石的Th /U 比值高，与麻粒岩相变质锆石相近。测试数据一部分样品的分析点发生了Pb丢失，致使其落 于谐和线以下，这些落于谐和线以下的点可以绘制出不一致线。不一致线的上交点年龄为（ 1943±5） Ma（MSWD=2.3），与落在谐和线上的其余各点显示的年龄一致，代表铁矿床遭 受 的强烈变质作用的年龄（图4a、b）。样品14HN15经历的这期变质作用可以限制矿体形成时 代上限，即矿体形成时代不晚于1943 Ma。
2.3赵案庄铁矿床形成时代讨论
本次工作在与赵案庄铁矿床相邻的铁山铁矿的铁古坑矿区观察到透辉石岩脉侵入古元古代铁 山庙组中的现象。透辉石岩脉穿切了铁山庙组中BIF型铁山铁矿以及与其同生的大理岩层（ 图5a、b）。直接测定超基性岩形成时代较为困难，
本文通过超基性岩体中铁矿石内挑选出的变质锆石的 同位素年龄和被超基性岩脉穿切的地层的形成时代，对矿床的形成时代加以限定。赵案庄铁 矿床邻区铁山铁矿床的铁古坑矿区中见有透辉石岩脉穿切铁山庙组（相当于鲁山地区的铁山 岭组）中的BIF型铁矿及大理岩层（图5a、b），而透辉石岩脉代表着超基性岩浆在演化晚期 充填构造裂隙的产物。透辉石岩与似层状超基性岩同源，且形成时代相近，说明赋矿超基 性岩体的形成时代晚于BIF型铁矿床的形成时代。沈其韩等（2014）认为，太华群上部的表 壳岩（雪花沟组、水底沟组、铁山岭组）形成时代为古元古代。主要依据是Wan等（2006） 在太华群上部水底沟组中测得石墨矽线石片麻岩中碎屑锆石的最年轻的SHRIMP U_Pb年龄为2 .25～2.31 Ga，将该年龄解释为石墨矽线石片麻岩的形成年龄，又得出了6粒锆石变质增 生边 的年龄为（1.84±0.07）Ga，将该数据解释为岩石的变质年龄，杨长秀（2008）也报道了 这 一数据。西北大学第五春荣等（2008；2010）在太华 群上部岩系的底部发现了石英岩，用LA_ICP_MS获 得的锆石年龄分别为2229 Ma和2258 Ma，说明石英岩的沉积年龄应该晚于2.2 Ga， 样品中获得了1.8～2.2 Ga的变质年龄。水底沟组的形成时代最早不早于2.31 Ga，雪花 沟组、 水底沟组以及铁山岭组为连续沉积（河南省地质矿产局，1989；河南省地质矿产厅，1997） ，则铁山岭组的形成时代2300～2500 Ma。综合以上资料可知，赵案庄铁矿床的形成时代为1 943～2300 Ma，为古元古代，它是目前中国已发现的最早的岩浆型铁矿床。
3地质意义
(1) 中国是岩浆型铁矿床分布较多的国家之一，查明的此类矿床资源储量占全国总量的16% ，仅次于BIF型铁矿床（李厚民等，2012；沈保丰等，2004；2016）。
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图 4样品14HN15锆石谐和图（a）和年龄分布柱状图（b） Fig. 4Concordia diagrams (a) and age histograms (b) of zircon from sample 14HN 15 |
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图 5铁山铁矿铁古坑矿段中BIF型磁铁矿层（a）和大理岩被透辉石岩脉穿切（b） Fig. 5Diopside dike cutting BIF type magnetite layer（a）and marble of Tieguke ng ore block （b） in the Tieshan iron ore deposit |
(2) 华北陆块东南缘舞阳地区太古宙末形成的华北克拉通，古元古代早中期，在伸展构造体 系作用下发生地壳扩张和裂陷活动及克拉通的裂解。裂解作用早期，形成产在被动大陆边缘 的铁山庙式BIF型铁矿床。随着裂解作用加大，沿深大断裂产出具一定规模的层状超基性岩 侵位及与之有关的赵案庄式铁矿床。因而，华北陆块东南缘在古元古代的早_中期，太古宙 末形成的华北克拉通发生一次强裂的裂解事件，即在2300～2500 Ma形成苏必利尔湖型BIF型 铁矿，随后在1943～2300 Ma形成超基性岩的侵入及岩浆型铁矿床。这种大地构造背 景，对 了解该区早前寒武纪地壳演化，不仅对华北陆块东南缘，甚至对华北陆块都是需要重视和考 虑的。
(3) 前人认为鲁山、舞阳地区铁山庙式和赵案庄式铁矿床形成在太古宙，应改正为古元古代 。考虑到安徽霍邱地区的霍邱式铁矿也是与铁山庙式BIF型铁矿床成矿特征相似，同为苏必 利尔湖式。因而建议建立安徽霍邱_河南舞阳古元古代铁矿成矿系列。这是安徽和河南主要 铁矿产地，包括2类矿床类型，即霍邱式、铁山庙式铁矿为代表的苏必利尔湖型BIF型铁矿床 和以赵案庄式铁矿为代表的岩浆型铁矿床。同时，应注意在鲁山、熊耳山等地区在相似层位 中寻找赵案庄式铁矿床
志谢野外工作得到了河南有色四队邹南山和张燕赞工程师的帮助，实验测试工 作得到了 天津地质调查中心实验室耿建珍高工、崔玉荣工程师、叶丽娟工程师以及其他相关实验人员 的帮助，在此表示衷心的感谢。两位审稿人对
本文初稿提出宝贵修改意见，在此一并感谢。
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