刘玉国，刘 飚，席振铢，裴进云，李沛龙，范福来，宁建国，游立辉，吴堑虹，罗心雨
(1.中南大学，有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室，湖南长沙 410083;2.中国冶金地质总局第三地质勘查院，山西太原 030002)
铁矿被列为我国重要的战略矿产之一，广泛应用于建筑、军事、民生等领域。中国铁矿资源量丰富，但大多为贫矿且开采难度大、成本高等，长期以来需要依赖进口，因此大型高品位铁矿的找矿勘查将变得极其重要。华北BIF铁矿是我国铁矿发育的重要集中地，集中产生了鞍山-本溪、冀东、固阳、五台、舞阳等大型-超大型BIF铁矿。吕梁地区位于华北克拉通中部造山带，隶属吕梁山古元古代铁成矿带，发育多个大型-超大型的沉积变质铁矿床，例如袁家村、尖山、狐姑山等(图1)(沈保丰等，2006；
沈保丰，2012)。吕梁地区沉积变质铁矿的主要控矿、容矿地层为前寒武系吕梁群袁家村组地层(佟悦鹏，2019；
李洁，2020)，连续性较好且呈SN向展布(图1)。狐姑山矿床为近年来吕梁地区新发现的一大型BIF铁矿，位于袁家村与尖山铁矿之间，矿体分布在盖家庄片麻状花岗岩下，矿体走向NW，倾向NE，多呈层状、似层状展布(图2)(刘国平，2012；
温玉玲，2014)。BIF矿床主要形成于前寒武纪，产于前寒武系结晶基底和陆块内(沈保丰，2012；
张招崇等，2021)，并广泛分布于3.8～1.9 Ga之间的克拉通地体内(栾卓然等，2021；
叶胜，2021)，与前寒武系沉积相地层密切相关。吕梁山古元古代铁成矿带形成后历经多期次岩浆-构造活动(于津海等，1999；
耿元生等，2000；
Zhai and Liu,2003；
王玺，2014；
佟悦鹏，2019)，地层与矿体变形及错位明显，其分布规律的掌握对找矿效果与矿体深延的认识均具有较大影响。
图1 吕梁地区地质简图(据Zhao et al.,2008;王惠初等，2020；
郭敏洁等，2021；
肖玲玲等，2021修改)Fig.1 Geological map of the Lüliang area(modified from Zhao et al.,2008;Wang et al.,2020;Guo et al.,2021;Xiao et al.,2021)1-古元古界岚河群；
2-古元古界野鸡山群；
3-古元古界黑茶山群；
4-古元古界界河口群；
5-新太古界吕梁群；
6-塘儿山-关帝山块状花岗岩；
7-赤坚岭-关帝山片麻岩；
8-芦芽山紫苏花岗岩；
9-惠家庄花岗岩；
10-芦草沟花岗斑岩；
11-盖家庄片麻状花岗岩；
12-云中山片麻岩；
13-主要断裂；
14-铁矿床1-Paleoproterozoic Lanhe Group;2-Paleoproterozoic Yejishan Group;3-Paleoproterozoic Heichashan Group;4-Paleoproterozoic Jiehekou Group;5-Neoarchean Lüliang Group;6-Tangershan-Guandishan massive granite;7-Chijianling-Guandishan gneiss;8-Luyashan charnackite;9-Huijiazhuang granite;10-Lucaogou granite porphyry;11-Gaijiazhuang gneiss granite;12-Yunzhongshan gneiss;13-main fault;14-iron deposit
图2 山西省狐姑山矿床地质图Fig.2 Geological map of the Hugushan deposit in Shanxi Province1-第四系；
2-寒武系；
3-新太古界裴家庄组；
4-新太古界袁家村组；
5-变闪岩；
6-变质石英斑岩；
7-片麻状花岗岩；
8-变质辉绿岩；
9-辉绿岩；
10-正长闪长岩；
11-铁矿体及编号；
12-钻孔及编号；
13-断裂；
14-背斜1-Quaternary;2-Cambrian;3-Neoarchean Peijiazhuang Formation;4-Neoarchean Yuanjiacun Formation;5-metamorphic amphibolite;6-metamorphic quartz porphyry;7-gneissic granite;8-metamorphic diabase;9-diabase;10-syenodiorite;11-iron orebody and number;12-drill hole and numbers;13-fault;14-anticline
三维地质建模是研究矿体三维空间分布规律的有效方法，也能够生动形象地直观展示地层沉积相、构造、岩浆岩等其它地质体的三维空间展布特征，揭露各隐伏地质体之间的相互关系，为成矿预测、找矿勘查提供准确、及时、生动的信息。如铜山铜矿(Wang and Huang,2012)、下园垌铅锌矿(Gao et al.,2017)与大水金矿(Wang et al.,2019)等三维空间模型展现了矿体的空间展布规律及与各地质体之间的相互关系。现今高精度磁测与音频大地电磁测深相结合通常是寻找深部各类隐伏金属矿床的最有效手段之一，如河北松山峪地区深部隐伏铁矿的快速定位(颜正信等，2017)、甘肃红石泉铀矿的深部探寻(陈涛等，2021)及青海三通沟北锰矿的深部找矿勘查(王斌，2020)等。因此，矿床三维地质建模、高精度磁测及大地电磁测深等手段可用来解决矿体空间上形态变化规律、矿床深边部找矿等问题。
本文在系统的野外地质调查、矿石显微组构分析基础上，明确矿床主要控矿要素；
采用三维建模软件构建三维地质模型，尝试厘清狐姑山铁矿体的空间形态变化规律、断层与基性岩脉对矿体的破坏作用；
开展典型勘探线剖面高精度磁测与音频大地电磁测深物探工作，以把握矿体深延趋势，为深边部成矿预测提供依据，并结合三维地质建模进行成矿预测。该研究成果可为下一步狐姑山矿床深边部找矿探矿提供有益信息，同时也为BIF铁矿矿体形态三维表征与深部预测提供了研究案例。
吕梁地区位于华北克拉通中部造山带(Zhai et al.,2005；
杜利林等，2012)中段西侧(图1a)，发育一系列的大型-超大型铁矿床，如袁家村超大型BIF铁矿。研究区出露的早前寒武系地层主要有野鸡山群、黑茶山群、吕梁群、界河口群(图1b)，其中吕梁群袁家村组是区域主要的含矿地层。袁家村组地层为伸展构造背景控制下的广阔海洋沉积作用所形成(于津海等，2004)，形成于新太古代晚期(Liu et al.,2014;Wang et al.,2015;王惠初等，2020)且之后历经多期次区域构造变质作用(于津海等，1997a,1999；
Zhao et al.,2008)，属副变质岩，原岩以滨海相陆源碎屑沉积岩为主(于津海等，2004；
门业凯等，2018)。研究区构造以NE向断裂为主，主要分布在房山-岚县一带，前人资料表明吕梁地区遭受多期构造作用引发地层发生倒转及褶皱等现象(于津海等，1997a,1999)，是导致赋存于吕梁群地层中的铁矿体形态发生复杂变化的主要原因(程永宾，2006；
佟悦鹏，2019)。同时区域内还分布有大量的古元古代花岗岩，如南部的赤坚岭-关帝山块状花岗岩与片麻状花岗岩、盖家庄片麻岩、惠家庄花岗岩，北部的云中山片麻岩、塘儿山、芦芽山花岗岩等(图1b)(王惠初等，2020；
郭敏洁等，2021；
肖玲玲等，2021)。这些热液活动可对矿床进行改造叠加，如部分铁质在局部活化形成富矿(佟悦鹏，2019)，也有可能对矿体造成一定程度破坏。
狐姑山矿床位于吕梁山古元古代铁成矿带娄烦县，北距袁家村铁矿约10 km，区内主要出露的地层为新太古界袁家村组、裴家庄组、寒武系及第四系(图2)。其中新太古界袁家村组主要分布在矿区的西部，是矿区主要的赋矿地层，走向NNW向，倾向东-北东，倾角40°～70°，与下覆的裴家庄组地层呈整合接触，岩性为一套经历绿片岩相-低角闪岩相变质作用的浅变质岩(门业凯等，2018)，自上而下岩性分别为云母片岩段、含铁岩段、角闪-云母片岩段、石英岩-石榴石云母片岩段、黑云斜长角闪片岩段等5个岩段(温玉玲，2014)。
矿区内构造以断裂、褶曲为主，发育少量背斜等(图2)。成矿后断裂F9位于0线与8线之间，地表走向40°～43°，倾角85°～87°，为一高角度正断层，其垂直落差约160 m，在0线与8线之间，地表把南盘的矿带向西南方向推移了90 m(地表)。褶曲主要表现为单斜产出的地层，并受区域上袁家村-尖山东弧形构造的影响(程永宾，2006；
温玉玲，2014)。
矿区内花岗岩有变质石英斑岩与片麻状花岗岩这两类，分布在矿区中部与东部，呈NNW向展布，与袁家村组地层可能呈断层侵入关系。矿区内也发育有大量近NNW向的基性岩脉，如辉绿岩、变闪岩、正长闪长岩岩脉等，为成矿后岩浆活动的产物(图2)。
狐姑山矿床矿体可分为Ⅰ和Ⅱ号矿体，其中Ⅱ号矿体规模最大(图2)。矿体的走向均为NW向，NE倾斜，北部较南部陡倾，倾角在30°～78°之间，顶板或底板多为石英岩或白云母石英片岩。矿体中发育稳定的夹层，呈脉状，主要岩性为绿泥斜长角闪片岩(图3a)、绿泥角闪片岩(图3b)、石英片岩或含铁石英岩(图3a)等，厚度一般由1.2～10 m不等，同时矿体也受到成矿后断裂及基性岩脉的显著破坏(图3b～c)。矿石类型主要为石英磁铁矿矿石，次为石英赤铁矿磁铁矿矿石与闪石石英磁铁矿矿石(图3)。野外观察及矿相学研究表明矿石以条带状构造为主，为典型沉积变质成因，富铁和富硅条带交互形成韵律层，条带宽 0.1～5 mm(图3d～e)，受到后期强烈构造变形作用而使条纹发生褶皱弯曲(图3d～f)。矿石中金属矿物主要为磁铁矿，次为赤铁矿，并伴有少量黄铁矿等。其中磁铁矿、赤铁矿组成早期金属矿物组合，黄铁矿为热液产物，是晚期金属矿物组合。脉石矿物以石英、绿泥石、角闪石、黑云母为主，次为斜长石、石榴子石、绢云母等。
图3 狐姑山矿石宏观特征Fig.3 Macroscopic characteristics of the Hugushan oresa-层状矿体与绿泥斜长角闪片岩互层；
b-逆断层错断矿体；
c-基性岩脉穿切矿体；
d-矿体遭受强烈的变形作用；
e-矿体遭受强烈的变形作用；
f-矿体与角闪片岩遭受强烈的变形作用a-interbedded orebody and chlorite plagioclase amphibole;b-reverse fault cutting orebody;c-basic dyke cutting through orebody;d-orebody suffered from strong deformation;e-orebody suffered from strong deformation;f-strong deformation of orebody and hornblende schist
矿石结构主要为交代结构与粒状变晶结构。交代结构有两种，均发育在磁铁矿矿石中，一种为赤铁矿交代磁铁矿的现象，磁铁矿可见部分完整晶面、赤铁矿大多不具有完好的晶型(图4a～b,g)，另一种为后期热液阶段形成的黄铁矿交代早期磁铁矿(图4c～e)。磁铁矿的分布方式主要有两类，一类为星点状及浸染状磁铁矿颗粒分布于石英颗粒间或包裹于石英颗粒内部(图4d,h～i)；
另一类半自形粒状磁铁矿与半自形或它形石英颗粒，二者相互紧密镶嵌且连续聚集分布(图4f,h～i)。同一勘探线不同深度的矿石结构、矿物组合基本不变，而同一钻孔矿石结构与矿物组合由浅至深也无明显变化(图4)。矿物颗粒由于受到强烈变形作用导致其形态发生明显变化，如部分磁铁矿与赤铁矿颗粒呈长条状，部分则呈浑圆状(图4a～b,g)，矿物的定向排列发生显著变化也能印证矿体受到强烈的构造变形改造(图4f,i)。
图4 狐姑山矿石显微特征Fig.4 Microscopic characteristics of the Hugushan oresMag-磁铁矿；
Hem-赤铁矿；
Py-黄铁矿；
Q-石英Mag-magnetite;Hem-hematite;Py-pyrite;Q-quartz
本次利用狐姑山铁矿已控工程中的勘探线剖面(由北向南依次为15线、07线、00线、08线、12线与20线，共计6条)与钻探工程数据(共计20个钻孔)(图2与图5c)，通过地表DTM模型的创建、钻孔数据库的创建、典型勘探线剖面的导入、各地质实体线串的空间圈定与线框模型构建等五个步骤，从而建立狐姑山铁矿三维地质模型，包括袁家村组地层(变质岩)、花岗岩、矿体、断裂、基性岩等地质实体(图5)。
图5 狐姑山铁矿三维地质模型Fig.5 3D geological model of Hugushan iron deposit1-变质岩；
2-基性岩；
3-花岗岩；
4-断裂；
5-矿体1-metamorphic rock;2-basic rock;3-granite;4-fault;5-orebody
地表DTM模型的创建：在Mapgis软件中将高程属性赋予狐姑山等高线，并转化为标准Auto CAD的“.dxf”格式。将附带高程属性的标准Auto CAD的“.dxf”文件导入到三维建模软件中去转化为STR格式文件，进而创建等高线DTM模型，并将狐姑山1:10000矿床地质图与等高线DTM模型相互叠加，形成三维可视化地表特征。
钻孔数据库的创建：在Excel中将狐姑山钻孔资料按照井口文件、测斜文件、岩性文件与样品分析文件整理导入到三维建模软件中，并对创建的原始文件进行数据校验，保证数据无误的情况下，进行钻孔数据库的创建。由于实际过程中缺少狐姑山样品品位资料，因此狐姑山三维建模主要利用已圈定矿体的勘探线剖面进行联合建模，而钻孔数据库的创建主要是掌握已控工程的空间部署位置，利于下阶段的工程布置。
典型勘探线剖面的导入：首先确定勘探线剖面的空间位置(剖面上三个点的空间坐标)，将狐姑山勘探线剖面资料，包括00线、15线、07线、08线、12线与20线勘探线剖面导入到三维建模软件中。
各地质实体线串的空间圈定：在三维建模软件中通过横切剖面的形式，从6条勘探剖面上逐个提取不同建模单元(变质岩+花岗岩+断裂+矿体+基性岩)的线串。
线框模型构建：依次将同一建模单元相邻的线串相连形成线框文件，经过钻孔校正后，进行赋属性、反复校验、布尔运算。并结合地表DTM模型与矿体外推原则，对矿体模型进行修正。
狐姑山三维地质建模表明袁家村组地层由浅变质岩组成，与矿体有着密切的空间关系(图2和图5a)。花岗岩岩体以超覆方式分布于矿体的上部，矿体呈板状或似板状，距离花岗岩岩体有一定的距离，二者之间并未明显穿切关系(图5b～c)。绝大部分基性岩脉与矿体呈近平行关系，部分基性岩脉明显穿切矿体(图5d)。
3.1 矿体沿走向形态变化
在尖山与狐姑山之间的地表观察到矿体发育轴面近EW向的褶皱，表明矿体在成矿后受到NS向的构造挤压变形。狐姑山矿床不同海拔高度的SN向联合横切剖面图(图6)也清晰显示矿体受近SN向挤压影响且沿走向矿体形态发生明显变化，出现相间排列的凸起(背斜)或凹陷(向斜)，其走向为近EW且稳定发育，从浅部(海拔1600 m)可持续延到深部(海拔600 m)，斜向伸长可达约1000 m(图6)。
图6 不同海拔矿体SN向联合横切剖面图Fig.6 SN-direction joint cross-section of orebodies at different altitudes1-凸起；
2-凹陷1-convex;2-concave
以勘探线剖面空间位置为准，统计矿体凸起及凹陷中心点大致分布位置及其相对凸起高度与凹陷深度(与倾向过矿体中心的假想面相比)，具体参数见表1。从表1中不难发现矿体形态变化复杂，相对凸起高度变化很大(5～220 m)，相对凹陷深度则相对集中(10～40 m)。
表1 矿体形态变化(沿走向上)特征表Table 1 Characteristics of ore body morphological changes along the strike
3.2 矿体沿倾向形态变化
沿倾向上矿体形态也存在向深部倾角变缓变化的趋势，7、12、15、20勘探线剖面显示矿体沿倾向还存在似“台阶”状的形态变化(图7)。
图7 不同勘探线剖面中矿体沿倾向形态变化图Fig.7 Morphological changes of the orebody along the dip in the profiles of different exploration lines
矿体不同海拔高度EW向联合横切剖面图(图8)也清晰表明这种似台阶形态变化从浅部(海拔1600 m)到深部(海拔600 m)均发育，台阶主要表现为台面处倾角变缓，向下矿体倾角恢复至与浅部相近。结合图7发现台阶走向为近SN向且较为稳定，认为是矿体可能是受到EW向的挤压产生变形的结果。
图8 不同海拔矿体EW向联合横切剖面图Fig.8 EW-direction joint cross-section of orebodies at different elevations1-凸起；
2-凹陷1-convex;2-concave
基于矿体的三维模型统计分析了矿体台阶地段特征(表2)，包括矿体产状，台阶状产状，发育海拔及台阶宽度等，结果显示7线与20线的台阶最为显著，0线与8线处台阶现象不发育。结合矿体发育轴面为近EW走向的褶皱，认为矿体至少受到了两期不同方向的构造挤压作用的叠加，并产生变形叠加，但矿体的连续性未受到破坏。由于深部工程控制程度下降，导致深部矿体连续性下降，凸起和凹陷现象也相对浅部而言并不明显，但这种变化并不是矿体本身的变化，加密勘探工程可能会使其连续性明显增加。
表2 矿体形态变化(沿倾向上)特征表Table 2 Characteristics of morphological changes of ore bodies along the dip
3.3 断裂及岩脉的破坏作用
错断矿体断层中以F9断层规模最大，矿体与断层的三维模型(图5c)显示F9断层向深部有稳定延深，并错断矿体，但深部断层的NE段的走向发生了向东的偏转，由近地表或者浅部(海拔1635 m以上)的走向为40°～43°，变为中深部(海拔1635 m以下)的52°～56°，走向向东偏了约12°～13°，倾向仍保存向SE倾，而倾角无明显变化。
基性岩岩脉在空间上的分布及延伸如图5d所示，整体分为两大类(表3)：第一类为走向NEE的基性岩脉，倾向SE，倾角40°～60°，与矿体呈近平行关系；
第二类为NE向基性岩脉，根据倾角大小的不同分为两类：第一类走向NE、倾角20°～30°，对矿体形态几乎不产生影响，第二类走向NE、倾角为80°～90°，穿切矿体，例如20线(图5d)。
表3 断裂及岩脉统计特征表Table 3 Statistical characteristics of faults and dikes
狐姑山铁矿野外调查结果(图3与图4)与矿体、岩脉、断层的三维模型特征(图5c～d)显示成矿后断裂及基性岩脉对矿体具有明显的破坏作用，主要表现为以下两种形式：(1)断裂(F9)穿切矿体，尽管错距不大，但影响到了矿体分布的连续性；
(2)成矿后的基性岩脉穿切了早期矿体，但未明显错动矿体，仅破坏了矿体在空间上的连续性。
利用磁异常正反演方法揭示矿体的分布特征及与正负磁异常的关系(杨建华等，2020)。对影响磁异常的因素，包括大地纬度、磁铁矿矿体倾角、磁铁矿矿体顶部埋深、磁铁矿矿体下延情况等要素(葛藤菲等，2015；
王鹏，2021;马振波等，2022)分别进行磁场模拟，狐姑山7线磁异常正演显示磁铁矿矿体可引起正负磁异常的耦合，其特征变化结果见表4。其7线磁异常反演结果表明浅部有负磁异常存在且异常幅值较低，厚度变化较大，推测为花岗岩岩体，同时深部存在强烈的正磁异常，推测为磁铁矿矿体，倾角约为60°，深部矿体产状明显变缓且存在稳定延伸的趋势(图9)。
图9 狐姑山7线磁化率反演结果图Fig.9 Inversion results of magnetic susceptibility of line 7 in Hugushan1-负磁化率曲线；
2-正磁化率曲线；
3-磁化率0值曲线；
4-推测矿体；
5-磁化率值1-negative magnetic susceptibility curve;2-positive magnetic susceptibility curve;3-magnetic susceptibility zero value curve;4-presumed orebody;5-magnetic susceptibility value
表4 狐姑山7线负磁异常特征及其变化表Table 4 Characteristics and variations of negative magnetic anomaly of Line 7 in Hugushan
狐姑山7线地表地形较为平坦且其靠近东边主要为一大片花岗岩(图2)，矿体主要赋存在变质岩中(图10a)。本文通过大地电磁测深方法去探寻矿区内2000 m深度范围内的潜在矿体异常信息，对狐姑山7线进行了多极化大地电磁测深电阻率反演(图10b)。电阻率反演结果表明狐姑山矿区7线浅部电阻率普遍较低且基本小于1000 Ω·m，推测其可能受第四系覆盖物和岩石强烈风化作用的影响；
自7线水平距离800～3200 m且海拔300 m以上的地方均呈高阻隆起(可达1000 Ω·m以上)，推测为花岗岩岩体且界面清晰；
7线其它地方的电阻率均小于1000 Ω·m，推测为一些浅变质岩。根据前人地质资料及区域地质资料(程永宾，2006；
刘国平，2012；
温玉玲，2014)与狐姑山7线综合勘查剖面可知(图10a)，矿体产于前寒武系袁家村组浅变质岩中，推测花岗岩与浅变质岩的接触带可能为有利成矿区域(图10b红色粗线所示)。结合7线磁异常正反演、狐姑山7线综合勘查剖面与大地电磁测深结果(图9与图10)，推断深部高阻与低阻的过渡带很可能为矿致异常，该异常显示浅部(海拔400 m以上)其产状较陡，倾角约60°，深部(海拔400 m以下)产状变缓，最小倾角约15°，异常较为连续，矿体下延情况较好。
图10 狐姑山矿区7线综合勘查剖面与7线多极化大地电磁测深反演剖面图Fig.10 Comprehensive exploration profile and multipolar magnetotelluric sounding inversion profile of line 7 in the Hugushan mining area1-第四系沉积物；
2-云母石英片岩；
3-角闪云母片岩；
4-黑云斜长片岩；
5-斜长角闪片岩；
6-石榴云母片岩；
7-云母片岩；
8-石英片岩；
9-变石英闪长玢岩；
10-辉绿岩脉；
11-片麻状花岗岩；
12-闪长岩；
13-矿体及编号；
14-钻孔及编号；
15-电阻率等值线；
16-推测成矿部位；
17-预测靶区1-Quaternary sediments;2-mica quartz schist;3-amphibole mica schist;4-biotite plagioclase schist;5-plagioclase amphibole schist;6-garnet mica schist;7-mica schist;8-quartz schist;9-altered quartz diorite porphyrite;10-diabase dike;11-gneissic granite;12-diorite;13-orebody and number;14-drilling hole and numbering;15-resistivity isoline;16-presumed metallogenic location;17-predicted target area
5.1 矿体变形
新太古代晚期到古元古代早期，吕梁地区处于拉张背景控制下的海洋沉积盆地，沉积了吕梁群下部的滨海相陆源碎屑沉积岩和少量碳酸盐以及富铁质夹层(于津海等，1997b；
于津海等，2004)。最新年代学证据表明吕梁群形成于新太古代晚期(Liu et al.,2014;Wang et al.,2015；
王惠初等，2020)，其中吕梁群袁家村组中的变质辉长岩锆石U-Pb年龄为2500 Ma(王惠初等，2020)。吕梁地区在2.1～2.4 Ga期间发生了大规模的岩浆及热事件(耿元生等，2006；
王玺，2014；
庞菲等，2019)，其地球化学研究结果显示其主要形成于大陆边缘的裂谷环境，为伸展构造背景(耿元生等，2006；
王玺，2014；
庞菲等，2019)，而晚阶段的岩浆岩(2.1～2.2 Ga)可能经历岛弧和裂谷两种体制的共同制约(杜利林等，2012)。早期整个伸展活动在2100 Ma左右达到顶峰，在大陆基底上发育裂谷带，沿之喷发了巨厚的双峰式火山岩，如吕梁群中的玄武岩和流纹岩(于津海等，1997b)。吕梁地区最为典型的袁家村铁矿磁铁石英岩中岩浆锆石U-Pb年龄为2280±30 Ma(佟悦鹏，2019)，而吕梁群上部近周营组变质玄武岩与杜家沟组变质流纹岩中的锆石U-Pb年龄分别为2051±68 Ma与2099±41 Ma(于津海等，1997a)，表明吕梁地区在此期间(2100～2300 Ma)有火山沉积事件发生(佟悦鹏，2019)，如袁家村、狐姑山等铁矿(Superior型)。伸展背景下的海洋盆地控制了铁质初始沉积，形成了碎屑岩+铁质物+碳酸盐岩+硅质岩含铁建造，其铁质来源也可能与此期间的区域火山活动相关。古元古代的中期(2000～2100 Ma)，研究区的构造应力场从拉张背景变成了EW向挤压构造背景(于津海等，1999)。挤压作用不仅造成了沉积盆地和裂谷带的闭合，还使吕梁群等沉积物发生SN向的紧闭褶皱和地层倒转，并引起广泛的区域变质作用(于津海等，2004)。岩石以构造变形为主，变质作用次之，变质作用仅达绿片岩相(于津海等，1999)，并伴随一些花岗质岩浆活动，如道仁沟石英二长花岗岩(2063 Ma)、盖家庄和惠家庄二长花岗岩(2050～2013 Ma)、兴县片麻状花岗岩(2030 Ma)等(于津海等，2004)。因此，EW向挤压作用可能是铁矿层沿着倾向往深部倾角变缓，局部可能发生倒转的主要原因。吕梁期(1800～1900 Ma)研究区发生了SN向挤压-逆冲及变质热事件(于津海等，1997a；
于津海等，1999；
佟悦鹏，2019)，对早期变质产物进行叠加和改造，形成了吕梁群由北向南递增变质格架，同时还有大量的花岗质岩浆活动(于津海等，1997a，b，于津海等，2004)，如白家滩小两岭组安山岩(1784±56 Ma；
乔秀夫等，1983)、芦芽山紫苏花岗岩(1800 Ma左右；
Zhao et al.,2008)及大量的呈近东西走向的古元古代晚期基性岩墙(于津海等，1999)。袁家村铁矿磁铁石英岩中变质锆石U-Pb年龄为1916±88 Ma(佟悦鹏，2019)，更加证实了铁矿的形成主要与SN向区域挤压变质作用有关，铁矿体发生了走向近EW向的褶皱，构成了铁矿体近EW走向凹凸相间排列的格架与近SN向走滑构造。
狐姑山矿床铁矿体在形态上呈板状或层状，结合区域地质背景、野外地质构造特征、矿体SN向及EW向联合剖面的形态变化特征及台阶状矿体的出现等，表明矿体至少受到成两期十分强烈的区域构造改造作用，早期为EW向构造挤压作用，晚期为近SN向构造挤压作用。这种区域构造背景控制了狐姑山铁矿体的变形，形成叠加弯曲，这将有利于指导深部找矿。
5.2 矿体错位
成矿后的断裂对矿体的破坏作用巨大，如嵩县公峪金矿区成矿后断裂F1加剧了F1以北矿体的剥蚀及F1派生的次生断裂错断了F1以南的矿体(韩长寿，2001)；
松桃县西溪堡锰矿床成矿后F1犁式断层将锰矿床一分为二，使得断层上盘矿体埋藏较深，下盘埋深浅(袁良军等，2013)；
泾县乌溪金矿中不同方向的成矿后构造使得矿脉发生左行或右行错动(刘惠华，2003)。狐姑山矿床发育有成矿后断裂F9，为一大型高角度正断层F9，对矿体的破坏作用主要表现在海拔1635 m以上错动穿切矿体，而在该海拔以下F9断层对矿体的破坏作用有限，表明矿体在深部的连续性和完整性并未受到该断裂的影响。成矿后的岩脉同样会对矿体的连续性造成重大破坏，如金平县亚拉寨铜镍矿区发育大量的成矿后煌斑岩脉，对矿体具有明显的切割破坏作用，也为后期矿体开采带来了很大的困难(胡加昆，2011)；
抚顺红透山矿床也发育有大量的成矿后中基性岩脉，部分穿切矿体，可利用此原理回收错切的矿体(赵刚，2010)。研究区于古元古代晚期(约1800 Ma以后)之后又处于拉张构造背景并发育广泛的基性岩浆活动，其侵入时代从古元古代晚期可一直延续到中生代(于津海等，1997a；
Zhai and Liu,2003)。狐姑山矿区发育了多组基性岩脉，且主要充填在断层破碎带中，也指示了拉张的背景，并且明显穿切矿体，虽然矿体的完整性受到了较大影响，但连续性基本未发生改变。
研究区北部的袁家村铁矿与南部的尖山铁矿均赋存在前寒武袁家村组地层中，二者矿石类型主要为石英磁铁矿矿石、石英赤铁矿矿石；
矿石构造以条带状构造为主，伴有块状构造、皱纹状构造和网状构造等多种样式；
矿石结构以半自形粒状结构与交代结构为主(范绍明和牛为民，1996；
Men et al.,2019;佟悦鹏，2019；
白东升和陈国芳，2020；
李洁，2020)。矿石矿物主要为磁铁矿、赤铁矿，还有少量黄铁矿、菱铁矿等；
脉石矿物主要为石英、云母、绿泥石、镁铁闪石、方解石、白云石等(佟悦鹏，2019；
李洁，2020)。结合研究区中部的狐姑山铁矿的矿石组构特征不难发现：(1)吕梁山古元古代铁成矿带(主要包括袁家村、狐姑山及尖山铁矿)主要受控于前寒武系袁家村组地层，铁硅条带状建造指示为典型的沉积变质成因；
(2)狐姑山铁矿的矿石组构在垂向上无明显变化，表明矿床主要受沉积作用控制，后期热液活动破坏改造作用较弱。
基于宏观矿体破坏作用与微观矿石组构特征，揭示了狐姑山矿体主要受控于沉积变质作用，并遭受成矿后断裂F9及基性岩脉的破坏作用。F9断裂对矿体的破坏主要表现在浅部(海拔1635 m以上)，深部矿体的连续性及整体性较好；
基性岩脉对矿体具有明显的穿切作用，未发生明显错动，矿体的连续性未发生明显变化。
5.3 深部预测
前人研究及探矿工程显示狐姑山铁矿体主要受新太古界吕梁群袁家村组地层控制，含铁建造初始富集受沉积作用控制且后期经历的变质作用程度不高，主要为绿片岩相及绿片岩-角闪岩过渡相，铁矿仍保留其沉积建造格架(于津海，1997a，1997b；
刘国平，2012；
门业凯等，2018)。矿体构造变形样式、三维地质模型等均显示矿体的东部(深部地区)成矿潜力巨大。目前已经控制的钻探工程大都集中在浅部(西部)与深部(东部)的凸起部位，对其东部的凹部未进行工程控制。基于矿体整体延伸稳定、后期断层与岩脉破坏较小，认为深部(东部)凹部应存在隐伏矿体。本次研究显示成矿后断裂与基性岩脉对矿体具有明显的破坏作用，但矿体的整体性和连续生并未受到太大影响。物探异常特征也印证了矿体在深部连续较好且有稳定延伸。区域构造演化约束了矿体变形机理，矿床三维地质模型揭示了矿体空间展布特征，综合以上依据并结合成矿受含铁建造控制的认识，提出3个找矿靶区(图10b与图11)。
图11 狐姑山矿床预测找矿靶区Fig.11 Predicted prospecting target areas of Hugushan deposit1-矿体；
2-断裂；
3-钻孔；
4-靶区；
5-勘探线1-orebody;2-fault;3-drill hole;4-target area;5-exploration line
找矿靶区1位于矿区的东部，为原有矿床向东深部延伸区(图10b)。划分依据如下：(1)7线多极化大地电磁测深电阻率反演剖面图揭示物探异常体往深部连续且存在稳定延深；
(2)已有工程及三维地质模型显示矿体连续性好，并具有向东部深延的趋势；
(3)7线剖面上的深部钻孔表明铁矿体往东倾且产状逐渐变缓，同时矿体具有一定的厚度。
找矿靶区2位于矿区的南部，20线以南的深部(图11)。划分依据如下：(1)矿区南部发育尖山等矿床，显示含铁矿层向南仍有稳定延展；
(2)矿体受近SN向挤压，发育近EW向平行褶皱，三维模型显示矿体沿走向为凹凸相间格局，但现有南部工程只控制了南部矿体的背斜(凸起)部分，其北部为一凹部，南部尚无工程控制，根据矿体沿走向的凹凸相间空间变化规律，认为20线以南深部很可能为矿体向南延伸部分，并以凹部样式存在。
找矿靶区3位于矿区的东部，为原有矿床深部矿体产状变缓的区域且目前无相关工程控制(图11)。划分依据如下：(1)7线多极化大地电磁测深电阻率反演剖面图揭示物探异常体往深部连续且有稳定延深；
(2)已有工程及三维地质模型显示矿体连续性好，并具有向东部深延的趋势；
(3)7线、20线等剖面深部钻孔揭示矿体往东产状逐渐变缓且矿体仍具有一定的厚度。
(1)狐姑山矿体受袁家村沉积地层控制，整体上向东倾，往深部产状延伸稳定且产状变缓。
(2)矿体形成后主要经历了早期EW向与晚期近SN向挤压应力作用，叠加了褶皱变形，成矿后断裂对矿体错动规模较小，但是基性岩脉对矿体具有明显的破坏作用。
(3)高精度磁测及大地电磁测深揭示深部异常体连续且有稳定延伸，指示具有良好的找矿探矿潜力。
(4)综合研究认为矿床深边部均具有较大的找矿潜力，并圈定3个找矿靶区。
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