圖2－5－1 山西靈丘呼延慶山鐵礦交通位置圖
山西靈丘呼延慶山鐵礦位於晉東北靈丘縣境內，該地區屬靈丘縣落水河鄉管轄。鐵礦區西距靈丘縣城約8km，東距山西河北省界約1.5km(圖2－5－1)。
山西靈丘呼延慶山鐵礦是近期新發現的。在此地區以前已發現多處鐵礦，如1956年1∶20萬地質調查發現繁峙縣大明煙、板峪等鐵礦。1959年地質部、冶金部分別在該五臺山地區做過1∶20萬、1∶5萬航磁測量工作，發現近百處有意義的航磁異常，之後經中、大比例尺地面普查、詳查，推斷出多處礦致異常，經驗證見礦。後又經幾十年不同比例尺地面磁法、地質普查詳查、勘探等工作，已探明十余處大、中型屬沈積變質“鞍山式鐵礦床”，總儲量現已達到17億t。該地區至今尚有許多有意義的異常未進行工作。
區內1∶5萬航磁異常發育(如圖2－5－2)，由3個並行的北東向航磁異常組成。從西到東編號為M121(47)、M122(47)、M120(47)。其中M120(47)異常是五臺山區未被檢查航磁異常中規模最大的壹個，異常走向為北東，異常面積為30km2。
2006～2008年，山西省地質調查院在實施“山西恒山－五臺山鐵礦普查”項目過程中，針對M120(47)異常進行了普查找礦工作，主要進行了高精度磁法測量及深部鉆探驗證工作。
首先由疏到密對異常進行1∶2000高精度磁法剖面測量，線距100～400m，驗證了航磁異常的存在，確定了異常的分布範圍，圈定4個地面磁異常CⅠ、CⅡ、CⅢ、CⅣ。對異常進行了正反演計算、化極處理，並進行了推斷解釋。結合周邊地質情況，確定異常由多層磁鐵礦體引起。根據磁異常成果布置了鉆探工程9個，分別對異常進行了驗證，在200～600m深部發現了厚約20m的隱伏磁鐵礦體。初步預估鐵礦資源量達大型。
圖2－5－2 呼延慶山鐵礦航磁異常(nT)分布圖
壹、礦床地質背景
(壹)大地構造位置
恒山－五臺山地區鐵礦田屬我國重點金屬成礦區帶中“晉冀鐵礦成礦區”，成礦條件優越，礦床類型多，資源潛力大。沈積變質型鐵礦為主要類型。地質環境正處於山西斷隆和燕山臺褶帶兩個Ⅱ級構造單元的接合部位。在山西境內屬於山西斷隆的五臺山斷拱Ⅲ級構造單元。按原地礦部二輪區劃匯總報告中成礦區帶的劃分方案，屬華北地臺北緣中段Ⅲ級成礦帶(Ⅲ－17)區內的五臺前寒武紀鐵、金成礦區(Ⅳ－16)。靈丘呼延慶山鐵礦處於燕山臺褶帶西端與山西斷隆恒山隆起東端的交接部位。
(二)出露地層
區域上出露地層比較齊全，由老至新分別為:新太古界五臺群石嘴亞群，中新元古界長城系、薊縣系、青白口系，古生界寒武系、奧陶系、石炭系地層，中生界侏羅系，新生界第四系地層。其中五臺群石嘴亞群金剛庫組含鐵巖系為區內主要含礦地層。
礦區出露地層主要為長城系高於莊組、薊縣系霧迷山組、青白口系下望孤組、奧陶系、侏羅系、第四系地層，零星分布有五臺群金剛庫組和寒武系毛莊組、徐莊組地層。
金剛庫組在礦區內只零星出露於M120(47)航磁異常北部，大面積隱伏於長城系高於莊組地層下部，巖性主要為黑雲變粒巖、黑雲斜長片麻巖、斜長角閃巖、磁鐵石英巖等，為區內主要含鐵地層。空間上呈近東西向展布。從鉆孔情況可見，含礦地層埋深從西到東、由北向南逐漸變深。埋藏深度壹般為200～600m。
該套地層的突出特點是富含變質的矽鐵質組合，含鐵巖系多與斜長角閃巖***生，少數與變粒巖和片麻巖***生。在孤山壹帶可見五層磁鐵石英巖，厚度均在0.4～1.8m，最厚可達13m左右。
長城系地層為區內蓋層，與金剛庫組呈角度不整合接觸，在礦區內大面積出露，主要為壹套含燧石條帶、燧石結核的碳酸鹽巖夾少量碎屑巖組成的沈積建造。巖性主要為燧石條帶泥－粉晶白雲巖、白雲質砂巖、含錳泥晶白雲巖夾頁巖。總體上正常地層(北中部)傾向南東，傾角11°～33°;而北東或北西部，傾角變化較大，26°～65°，局部可達80°左右。這主要是由於斷裂構造影響所致。區內該地層最大厚度764.8m。
(三)控礦因素
區內含礦地層為五臺群金剛庫組，巖性主要為黑雲變粒巖、黑雲斜長片麻巖、斜長角閃巖、磁鐵石英巖等。該地層在靈丘壹帶為主要含鐵巖系。
金剛庫組含鐵巖系在靈丘壹帶呈壹向斜展布。該向斜南北兩翼均有鐵礦體分布，向斜轉折端位於靈丘東部。該套地層經歷了多期次的褶皺構造運動，使薄層磁鐵石英巖在局部地段加厚形成厚大鐵礦體。區域上由西到東分布有趙北、黑峙、西玄風、溫子堡等中小型鐵礦床，各礦體厚度呈現由西到東變厚的趨勢。呼延慶山鐵礦區位於向斜轉折端部位，有巨大找礦潛力。
礦區分布有M120(47)航磁異常，該異常規模較大，形態規整，經驗證為隱伏磁鐵礦體引起。
(四)礦床規模與類型
依據地磁異常成果，山西省地質調查院在該區進行了鉆探工程驗證。在西部CⅡ異常區施工鉆探工程1個ZKh141，在東部CⅣ異常區施工鉆探工程8個，分別為ZKh221、ZKh222、ZKh241、ZKh242、ZKh243、ZKh244、ZKh261、ZKh281。除後兩孔未見礦外，其余鉆孔均見到了磁鐵礦體(圖2－5－3)。
從鉆孔見礦結合地磁異常分析，磁異常為多層磁鐵礦引起。目前從西到東由鉆孔ZKh141、ZKh221、ZKh242控制礦帶鐵礦體1條，長度約2000m，礦體真厚度約20m。以400nT高異常值封閉的異常帶長約6300m，西部較窄處約為350m，東部較寬處約為1100m。結合異常規模，該區鐵礦床資源量可超過1億t。
礦體走向為北東東向，礦體近直立，傾向70°～80°。
礦床為沈積變質型鐵礦，從已有化驗結果分析，mTe平均品位為20.26%，TTe平均品位為27.70%，mTe/TTe=0.73，確定為混合礦石類型。
二、地球物理特征
含礦地層為五臺群金剛庫組，該套地層大部隱伏於長城系高於莊組之下。區內航磁異常發育較好，規模較大，是調查區內還未探明的磁異常之壹［即M120(47)］。其特征為———北東向，長約12000m，寬約2500m，南正北負相伴的異常;異常等值線由50nT、150nT、300nT、500nT組成壹形狀規整的帶狀異常，梯度變化不大，正負異常過渡帶處梯度大壹些，顯示磁性體北側下傾較陡。地面磁異常整體與航磁異常在走向上、形狀上類似，是由4個局部異常組成。此異常區為深部尋找片麻巖型黑山莊式鐵礦床的重要靶區。
區內大面積出露地層為長城系高於莊組、青白口系下望孤組、奧陶系、侏羅系、第四系地層，零星分布有五臺群金剛庫組和寒武系毛莊組、徐莊組地層。
主要巖(礦)石磁參數見表2－5－1、表2－5－2。
圖2－5－3 呼延慶山鐵礦區地質圖
表2－5－1 靈丘縣呼延慶山工區巖(礦)石磁化率統計表
註:數據來源於山西恒山－五臺山地區鐵礦普查項目，山西省地質調查院，2008年。
表2－5－2 靈丘縣呼延慶山工區巖(礦)石剩余磁化強度統計表
註:數據來源於山西恒山－五臺山地區鐵礦普查項目，山西省地質調查院，2008年
由上表可見:含磁鐵礦石英巖磁性最強，磁化率為(16016.3～97706.92)×4π×10－6SI，幾何均值達45173.4×4π×10－6SI。剩余磁化強度達上萬10－3A/m。斜長角閃巖、變粒巖、石英巖磁化率僅幾十4π×10－6SI，剩磁也很小，均為弱磁性，含磁鐵礦石英巖與其他巖石磁性差異達幾個數量級以上。
三、物探方法技術運用
(壹)目標任務及工作部署
區內高精度物探工作的目的是驗證航磁異常存在與否，圈定磁性體範圍、分布特點，推斷其埋深與產狀，為鉆探驗證提供依據。
分以下幾個階段實施:壹是工作初期對航磁異常進行查證，即在航磁異常的中心部位以800m線距布設數條高精度磁測剖面(***計20km)，確認異常的存在及概略範圍。二是圈定磁性體範圍，此階段高精度磁測線距為400m、點距10m(磁測剖面***計20km)，對磁異常完全封閉，了解其整體分布規律。三是詳細了解磁性體局部特征，在異常中心進行加密磁法剖面測量工作，異常中心線距為100m，其余部位為200m(磁法剖面***計45km)。分析磁性體受局部構造影響錯動及其尖滅再現特征，分析磁性體空間儲存特征，結合區內地質、物性定性異常性質，利用平面異常特征、剖面曲線特征推斷磁性體走向、長度、厚度、埋深、傾向等。
(二)使用儀器及技術參數
測網布設及測點定位均使用南方靈銳S80雙頻GPS接收機，標稱RTK平面精度:1cm+1ppm，高程精度:2cm+1ppm。測點質檢觀測精度:平面中誤差±0.17m，高程中誤差±0.11m，滿足《物化探工程測量規範》技術要求。
磁測儀器使用美國產G－856高精度磁力儀，觀測參數為總場T，儀器分辨率為1nT，容度5000nT，觀測精度≤5nT。工作期間各階段質量檢查均方誤差在±(2.39～3.97)nT之間，滿足《地面高精度磁技術規程》DZ/T0071—93技術要求。
(三)解釋推斷與取得的成果
異常解釋主要依據礦區地質、物性特征，從已知到未知的原則。
由區內ΔT等值線平面圖(圖2－5－4)可見，區內磁異常基本以ΔT=－100nT封閉，磁異常走向為北東東，西部較窄東部較寬的帶狀異常;以400nT高異常值封閉的異常帶長約6300m，西部較窄處約為350m，東部較寬處約為1100m。
圖2－5－4 呼延慶山鐵礦區高精度磁測ΔT(nT)等值線平面圖
該異常帶主要由4個局部異常組成，將其由西向東編號為CⅠ、CⅡ、CⅢ、CⅣ。異常呈獨立封閉特征表明整體異常由多個空間特征不同磁性體引起。
1)CⅠ磁異常。位於測區的西部，走向為北東東向，南北長約220m，東西長約250m。異常曲線圓滑，極大值為500nT，極大值兩側曲線較對稱，推斷磁性體為似等軸狀。根據曲線特征點法估算其埋深大約200m。
異常區被第四系黃土覆蓋，根據地質及物性資料推斷磁異常由隱伏的五臺群金剛庫組地層中磁鐵石英巖引起。
2)CⅡ磁異常。位於測區的中西部，異常形狀為帶狀，西邊較窄，東邊較寬，走向為北東東向。東西長約2490m，南北最大寬度為約580m。主要有三個磁異常中心，自西向東依次編號為CⅡ－1、CⅡ－2、CⅡ－3。表明該異常主要由3個磁性體引起。
a.CⅡ－1磁異常。呈壹條帶狀，ΔT最大值為840nT。推斷磁性體為板狀。
b.CⅡ－2磁異常。ΔT極大值為1120nT。極大值兩側曲線不對稱，北西陡南東緩，北部有負異常出現，表明磁性體略向北西方向傾斜，推斷磁性體為板狀，推算礦頂埋深大約100m。
c.CⅡ－3磁異常。ΔT極大值為960nT。異常曲線較寬緩，極大值兩側曲線較對稱，表明該磁性產狀較直立，推算礦頂埋深大約220m。
異常區大部分出露長城系白雲巖、石英砂巖等弱磁性巖性，北部有少量五臺群金剛庫組地層出露。根據地質及物性資料推斷磁異常由隱伏的五臺群金剛庫組地層中磁鐵石英巖引起。
3)CⅢ磁異常。位於測區中部，異常走向為北東東向，東西長550m，南北最大寬度長350m。範圍較小，異常曲線較平緩，極大值為500nT。
異常區出露巖性為長城系白雲巖、石英砂巖等弱磁性巖石，根據地質及物性資料推斷磁異常由隱伏的五臺群金剛庫組地層中較薄層的磁鐵石英巖引起。
4)CⅣ磁異常。位於測區的東部，磁異常走向為北東向，東西長1980m，南北最大寬度長1200m，範圍較大。異常曲線較寬緩，ΔT極大值為1062nT。極大值兩側曲線較對稱，推斷引起該異常的磁性體為板狀體，產狀較直立，埋深較大。根據異常特征點法估算礦頂埋深在450m左右。異常局部呈現兩個高值點，推斷異常由兩個礦帶引起。
異常區出露巖性為長城系白雲巖、石英砂巖等弱磁性巖石，根據地質及物性資料推斷磁異常由隱伏的五臺群金剛庫組地層中磁鐵石英巖引起。
綜上所述，該磁異常帶由四個具壹定規模獨立又相鄰的磁鐵石英巖礦層引起，自西向東，礦體礦頂埋深由100m左右增大至400m以上，同時礦層厚度有所加厚。
四、驗證結果
根據地磁異常特征，2006～2007年針對CⅡ－2、CⅣ磁異常部署了鉆探工程，分別為ZKh141、ZKh242、ZKh221。其中ZKh141針對CⅡ－2異常中心部署，ZKh242、ZKh221針對CⅣ異常部署。
ZKh141在270m見到了磁鐵礦體;ZKh221在孔深692.85～782.7m處見到磁鐵礦5層，視厚度33.45m;ZKh242在孔深489.10～611.20m見磁鐵礦4層，視厚度97.12m，其中最厚的壹層視厚度85.72m。至此，發現了Ⅰ號鐵礦帶。
2008～2009年，針對CⅣ磁異常結合鉆孔見礦情況部署ZKh243、ZKh222、ZKh244、ZKh261、ZKh281，其中ZKh243控制Ⅰ號鐵礦帶深部，在544.70～846.40m發現了5層磁鐵礦體，視厚度33.35m。ZKh222在477.95～805.90m發現了11層磁鐵礦體，視厚度26.56m。ZKh244正在施工，也見到了磁鐵礦體。ZKh261、ZKh281，未見礦。
(本節供稿人:李亮玉李誌傑)