新疆淖毛湖海相火山巖型鐵礦成礦規(guī)律研究

陳疆 吳繼修 曲鳳英 賈金典 張明君 張建恩 劉陽旭 王振佳 夏毅 黃敏

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊哈密839000）

新疆淖毛湖海相火山巖型鐵礦成礦規(guī)律研究

陳疆 吳繼修 曲鳳英 賈金典 張明君 張建恩 劉陽旭 王振佳 夏毅 黃敏

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊哈密839000）

本鐵礦帶位于三塘湖晚古生代弧間盆地，是新疆較重要的成礦帶之一，區(qū)內(nèi)構(gòu)造形式多樣，巖漿活動強烈，具有多期次旋回構(gòu)造特點。該礦的賦礦地層為下泥盆統(tǒng)大南湖組下亞組（D1d1），一套海相中－基性火山熔巖及中－酸性火山碎屑巖夾碳酸鹽巖地層。礦體長數(shù)米～152 m，厚1～40 m。礦石以富礦為主。鐵礦有關(guān)的作用主要為火山作用，次有沉積作用及巖漿侵入作用。

淖毛湖海相火山巖型鐵礦成礦規(guī)律研究

三塘湖晚古生代弧間盆地是新疆重要鐵成礦帶之一，區(qū)內(nèi)構(gòu)造形式多樣，巖漿活動強烈。近年來隨著大調(diào)查、局自籌基金、自治區(qū)勘查基金、中央地勘基金、市場資金項目的投入，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了與海相火山巖有關(guān)的寶山鐵礦、瓊河壩鐵礦和灰西溝鐵礦等,礦床規(guī)模不斷擴大，研究成果也不斷出新。本文在前人基礎(chǔ)上，通過對成礦地質(zhì)背景、海相火山巖特征、鐵礦典型礦床及區(qū)域成礦規(guī)律的研究，旨在為進一步推動淖毛湖地區(qū)鐵礦的找礦突破積累資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

本鐵礦帶位于天山興蒙造山系(Ⅰ)－準噶爾弧盆系(Ⅰ-3)－唐古巴勒－卡拉麥里古生代復(fù)合溝弧帶(Ⅰ-3-2)－三塘湖晚古生代弧間盆地(Ⅰ-3-23)。

唐古巴勒－卡拉麥里帶是新疆較重要的成礦帶之一,已知有鉻、銅、金、錫、鎢、鉬、汞、硫鐵礦、石棉、石墨、水晶、明礬石、煤、石油、天然氣等礦種,是新疆較有找礦潛力的成礦遠景區(qū)之一,也是新疆鐵礦、金、銅、硫鐵礦、明礬石的礦業(yè)基地。

唐古巴勒－卡拉麥里成礦帶(Ⅲ級)在本區(qū)又細分為3個Ⅳ級礦帶:三塘湖(上疊盆地)礦帶、瓊河壩礦帶、雙峰山－伊吾礦帶。其中,瓊河壩銅、鉬、鐵、金、明礬石礦帶是本區(qū)研究的主要礦帶。

區(qū)內(nèi)的斷裂發(fā)育，總體構(gòu)造線方向沿北西西向，構(gòu)造規(guī)模大，切割較深，起著控巖控礦的作用。區(qū)內(nèi)構(gòu)造形式多樣，巖漿活動強烈，具有多期次旋回構(gòu)造特點。

褶皺構(gòu)造:向斜、背斜多呈復(fù)式，兩翼次級的小背斜、向斜銜接緊密，發(fā)育集中；褶皺形態(tài)不復(fù)雜，而較完整；同層褶曲發(fā)育，常見一系列背斜、向斜，其規(guī)模均較小；受巖體擠壓、吞蝕，褶皺形態(tài)不規(guī)則；巖層的撓曲構(gòu)造多見，常呈波狀，延伸性較好；褶皺軸跡走向北西向及北西西向。

斷裂構(gòu)造:工作區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，遍及全區(qū)，主要分布在晚古生代構(gòu)造層及花崗巖體內(nèi)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造具有以下特點：區(qū)內(nèi)逆斷層、平移斷層較發(fā)育，正斷層較少；斷層走向以北西西向為主，北西向及北東向為次；北西西向斷層多為平推－逆斷層，且形成時代較早，北東向、北西向多為平推性質(zhì)，形成時代較晚；部分斷層具有多次活動特點，造成次級斷層發(fā)育；區(qū)內(nèi)節(jié)理、裂隙發(fā)育，分布于斷裂兩側(cè)。

火山機構(gòu)及破火山口等環(huán)狀構(gòu)造在本區(qū)較為發(fā)育，特征呈圓形或橢圓形，其直徑1～4 km。中央部分為火山機構(gòu)或者小型侵入巖。

有利的地層及建造：下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組安山凝灰?guī)r＞凝灰角礫巖＞長石砂巖建造，上泥盆統(tǒng)江孜爾庫都克組凝灰熔巖＞凝灰角礫巖＞凝灰?guī)r建造，下石炭統(tǒng)黑山頭組鈉長斑巖＞熔結(jié)凝灰?guī)r＞凝灰質(zhì)砂巖建造，及中上侏羅統(tǒng)水西溝群礫巖＞砂巖＞煤層建造對成礦最有利。

區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，侵入體產(chǎn)狀有巖基、巖盆及巖支、巖墻、巖株。類型從基性至酸性、堿性均有分布，但以酸性巖為主。早泥盆世為石英閃長巖－英云閃長巖－斜長花崗巖－二長花崗巖－斜長花崗斑巖－正長花崗巖組合，中泥盆世為花崗閃長巖－二長花崗巖組合，晚石炭世為輝綠玢巖－花崗閃長巖－二長花崗巖－花崗斑巖組合，早二疊世為石英閃長巖－二長花崗巖－正長花崗巖－堿長花崗巖組合。巖體侵位為中淺深度，剝蝕深度為淺中，巖石系列為鈣堿性系列，巖石成因類型為殼源、殼幔混合源、幔源均有發(fā)育。

區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖出露不多，分布零亂，變質(zhì)作用主要以接觸變質(zhì)作用、氣液變質(zhì)作用為主，區(qū)域變質(zhì)作用（低綠片巖相和高綠片巖相）及動力變質(zhì)作用不發(fā)育。區(qū)內(nèi)巖體分布廣泛，接觸變質(zhì)作用多發(fā)生在巖體外接觸帶上，后期氣液沿裂隙上侵所造成的變質(zhì)作用遍及區(qū)內(nèi)。動力變質(zhì)作用主要見于斷裂兩側(cè)。

2 典型礦床特征

寶山鐵礦：該礦的賦礦地層為下泥盆統(tǒng)大南湖組下亞組（D1d1），一套海相中－基性火山熔巖及中－酸性火山碎屑巖夾碳酸鹽巖地層。依據(jù)巖性特征分為：下部為大理巖、鈣質(zhì)砂巖、矽卡巖化大理巖、透輝石榴石矽卡巖、含鐵矽卡巖，局部含磁鐵礦體；中部為灰綠色英安巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r、英安質(zhì)細凝灰?guī)r、英安質(zhì)凝灰角礫巖等，局部層中含磁鐵礦體；上部為灰綠色安山巖、深灰色玄武巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r、安山質(zhì)晶屑玻屑凝灰?guī)r及安山凝灰角礫巖，層中局部含磁鐵礦體。

鐵礦床位于瓊河壩復(fù)向斜西側(cè)，受該復(fù)向斜構(gòu)造的影響，礦區(qū)地層褶皺斷裂發(fā)育，部分鐵礦體也隨地層褶皺而發(fā)生揉皺變形，如Fe3、Fe8、Fe12、Fe20等均呈褶曲狀。背斜褶曲核部一般為白色大理巖、棕褐色石榴石矽卡巖，兩翼為磁鐵礦體，或綠簾石化硅化安山質(zhì)凝灰?guī)r。礦區(qū)斷裂發(fā)育，其中規(guī)模較大斷裂為2、3、5號斷層，構(gòu)成礦區(qū)整體構(gòu)造格局。

礦區(qū)內(nèi)有中－基性和酸性侵入巖，侵入時代均屬于華力西中期，分為兩個侵入次：第一侵入次侵入輝長巖－輝長玢巖、閃長巖－閃長玢巖；第二侵入次侵入肉紅色二長花崗巖、肉紅色－灰白色花斑巖、灰白色花崗閃長巖。侵入巖與圍巖發(fā)生接觸交代－熱液交代，使圍巖發(fā)生矽卡巖化、角巖化、硅化和綠簾石化等，于接觸帶部位往往形成鐵銅礦化和矽卡巖型鐵礦體。

區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)主要產(chǎn)于下泥盆統(tǒng)地層中及中－酸性侵入巖與泥盆系地層侵入接觸帶部位。礦產(chǎn)以鐵為主，金銅次之，已發(fā)現(xiàn)了寶山鐵礦。瓊河壩鐵礦、瓊東鐵礦點、綠石溝銅礦、天工石銅金礦點等，礦產(chǎn)成因多為火山活動成礦和與中酸性侵入巖體有關(guān)的熱液交代成礦。礦區(qū)處于淖毛湖北山鐵金銅成礦帶內(nèi)。

寶山鐵礦分為東西兩個礦區(qū)，鐵礦體均產(chǎn)于泥盆系下統(tǒng)，大南湖組下亞組（D1d1），一套海相中－基性火山熔巖及中－酸性火山碎屑巖夾碳酸鹽巖地層中。西礦區(qū)礦帶以Fe6號礦體為拐點，向南西和南東兩個方向延伸，形成一個向北突出的弧形礦帶，在此礦帶中產(chǎn)出的鐵礦體皆為富鐵礦體；東礦區(qū)礦帶長1 000 m余，礦帶呈145°方向延伸，礦帶內(nèi)出露4個規(guī)模不大的地表鐵礦體，局部還見有小透鏡狀鐵礦體。

地表礦體一般規(guī)模不大，長數(shù)米到數(shù)十米，最長152 m，厚1～30 m，最厚40 m。礦體傾向分為北東40°～56°，南西228°～251°和北西320°～341°，礦體傾角26°～77°，以＞50°傾角為主。

隱伏礦體均分布于西礦區(qū)。礦體形態(tài)主要為似層狀，礦體長度75～348 m，厚1.5～25 m。礦體傾向40°～325°，礦體傾角21°～50°，以緩傾斜為主。

礦石自然類型有：塊狀磁鐵礦石、中等網(wǎng)環(huán)浸染狀磁鐵礦石、稠密浸染狀磁鐵礦石、交代浸染條帶狀磁鐵礦石、反斑雜狀磁鐵礦石等。礦石的工業(yè)類型有富磁鐵礦石（TFe≥40%）、貧磁鐵礦石（25%≤TFe＜40%）、低品位礦石（20%≤TFe＜25%）。

礦石礦物成分：礦石礦物主要有磁鐵礦、穆磁鐵礦，少量的假相赤鐵礦和赤鐵礦，其它金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、銅藍、孔雀石等。脈石礦物有斜長石、透輝石、角閃石、石英、正長石、石榴子石、黑云母、綠簾石、綠泥石、方解石等。

礦石品位：已探明的富磁鐵礦石占86%，貧磁鐵礦石占10.69%，低品位礦石占3.04%。富磁鐵礦石TFe平均品位56.29%，貧磁鐵礦石TFe平均品位為28.74%，低品位礦石TFe平均品位23.27%。伴生的有益組分及含量：Ag 1.00×10-6～8.00×10-6，平均4.56×10-6；Ni 0.01%～0.03%，平均0.028%；Co 0.019%～0.025%，平均0.0238%。

礦石結(jié)構(gòu)有半園形粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)、假相纖狀結(jié)構(gòu)、半園形粒狀結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造有反斑雜構(gòu)造、稠密浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、中等網(wǎng)環(huán)浸染狀構(gòu)造及交代浸染條帶狀構(gòu)造。

寶山鐵礦可分為海相火山噴溢沉積成礦階段和接觸交代－熱液交代疊加改造成礦階段。

早期為火山噴溢沉積成礦階段：寶山鐵礦地區(qū)于早泥盆世巖漿活動表現(xiàn)為海相，局部為濱海相大規(guī)模的中－酸性－中－基性富鈉富鐵質(zhì)巖漿裂隙式連續(xù)噴發(fā)與溢出，噴發(fā)沉積了火山熔巖－火山碎屑巖建造，顯示出5個噴發(fā)韻律，于第三韻律末由火山噴溢形成了寶山鐵礦及瓊河壩鐵礦，鐵礦體基本特征為礦體產(chǎn)狀與地層圍巖產(chǎn)狀基本一致，部分礦體保留了條帶狀、似層狀與圍巖層理吻合，層狀特征明顯。

晚期為接觸交代－熱液交代疊加改造成礦階段：礦區(qū)為肉紅色中粒角閃花崗巖體（γ42b）侵入于下泥盆統(tǒng)（D1d1）火山熔巖和火山碎屑巖中，通過接觸交代-熱液交代，于接觸帶形成發(fā)育的矽卡巖化和生成磁鐵礦體，鐵礦體形態(tài)產(chǎn)狀受接觸帶所控制。巖漿侵入接觸交代－熱液交代使圍巖層中的鐵質(zhì)得到了活化富集成礦，也使原火山噴溢鐵礦體含鐵品位加富和改造。

礦區(qū)于早石炭世晚期，華力西第二侵入次大規(guī)模的中粒角閃花崗閃長巖和二長花崗巖體，侵入于下泥盆統(tǒng)中－基性火山熔巖、中－酸性火山碎屑巖及碳酸鹽巖地層中，發(fā)生接觸交代和熱液交代，使原火山噴溢形成的鐵礦體和富鐵質(zhì)的火山巖鐵質(zhì)得到了富集和加富改造，同時在花崗巖體與圍巖接觸帶部位形成透輝石石榴石矽長巖、矽卡巖化、透輝石化、角巖化、遠離接觸帶有陽起石化、綠簾石化、綠泥石化和硅化等。鐵礦體頂?shù)装宥酁橥篙x石榴石矽卡巖和角巖化凝灰?guī)r。

圖1 新疆伊吾縣寶山海相火山巖型鐵礦床成礦模式圖

礦床成因機制：區(qū)內(nèi)火山活動始于早泥盆世晚期，早階段表現(xiàn)為海相小規(guī)模中性鈉質(zhì)巖漿裂隙式間歇噴發(fā)，組成陸源碎屑巖碳酸鹽巖－火山碎屑巖建造，安山質(zhì)凝灰?guī)r中有片沸石和方沸石礦化。早泥盆世晚期，火山活動表現(xiàn)為海相，局部為濱海相，大規(guī)模的由中－酸性和富鈉質(zhì)的中-基性巖漿裂隙式連續(xù)噴發(fā)與溢出，沉積了一套中－酸－中－基性火山熔巖火山碎屑巖建造。于該建造的中部，火山噴溢形成寶山鐵礦和瓊河壩鐵礦。在火山噴發(fā)過程中的礦漿開始為FeCl氣體狀態(tài)從巖漿中析出，在巖漿上升噴溢過程中，與地下水發(fā)生氧化反應(yīng)形成鐵礦漿，隨火山噴溢成礦。后經(jīng)華力西中期第二侵入次大規(guī)模的二長花崗巖、花崗閃長巖體的侵入，使寶山鐵礦受到熱液交代改造，對原火山噴溢鐵礦體起有加富作用，同時對火山巖中富含鐵質(zhì)，通過接觸交代－熱液交代形成部分矽卡巖型鐵礦和銅礦化。其礦床成礦模式見圖1。

3 成礦規(guī)律研究

3.1 區(qū)域成礦地質(zhì)作用及有關(guān)的礦產(chǎn)種類、礦床類型

瓊河壩銅、鉬、鐵、金、明礬石礦帶（含伊吾縣淖毛湖火山巖區(qū)鐵礦帶）位于準噶爾盆地以東中蒙邊界處，向東延伸出境外。礦帶主要包括瓊河壩及其以北邊境，以及淖毛湖北山地區(qū)。東西長約200 km，南北寬約45～80 km，基巖出露面積約3 900 km2。帶內(nèi)主要為古生代火山巖、火山碎屑巖及沉積巖建造及晚古生代花崗巖－閃長巖類侵入體、淺成侵入體。帶內(nèi)已知小型鐵礦產(chǎn)地4處，礦點11處。主要成型礦床共4處：寶山鐵礦（小型）、瓊河壩鐵礦（小型）、老爺廟鐵礦（小型）、黑園山鐵礦（小型）等，并多伴生銅礦化為特點。

鐵礦有關(guān)的成礦地質(zhì)作用有火山作用、沉積作用及巖漿侵入作用。區(qū)內(nèi)有銅礦、鉬礦、鐵礦、金礦、明礬石礦等。鐵礦成礦類型有海相火山巖型、海相火山－沉積型、內(nèi)陸湖相沉積型。

3.2 控礦因素

（1）構(gòu)造對成礦的控制作用

火山機構(gòu)及破火山口等環(huán)狀構(gòu)造在本區(qū)較為發(fā)育，特征呈圓形或橢圓形，其直徑1～4 000 m。中央部分為火山機構(gòu)或者小型侵入巖。有些火山機構(gòu)中含有硫鐵礦和明礬石礦。海相火山巖中火山機構(gòu)不太發(fā)育，但分布有海相火山巖型鐵礦。

（2）沉積巖相對成礦的控礦作用

沉積礦床的形成主體上受古地理，古氣候條件所控制，與沉積巖相關(guān)系密切。如本區(qū)產(chǎn)于濱海潮坪相的海相火山－沉積型鐵礦，產(chǎn)于內(nèi)陸湖相的沉積型鐵礦。

（3）侵入巖對成礦的控制作用

海相火山巖相鐵礦周圍侵入巖發(fā)育。巖漿活動除了提供成礦物質(zhì)外，本身還產(chǎn)生熱效應(yīng)，將圍巖中的成礦物質(zhì)萃取出來并運移、富集，對已有礦化或礦源層進行熱液改造和再次富集。

（4）變質(zhì)作用對成礦的控制作用

海相火山巖型鐵礦圍巖蝕變發(fā)育，主要有角巖化、大理巖化、矽卡巖化、綠簾石化、硅化等。矽卡巖化強的部位相應(yīng)鐵礦石品位較富。

3.3 鐵礦床（點）時空分布規(guī)律

（1）鐵礦床（點）在時間上的產(chǎn)出與演化規(guī)律

據(jù)礦帶內(nèi)已知的15處鐵礦產(chǎn)地的成礦時代統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)不同類型的鐵礦床（點）在時間上的產(chǎn)出有一定的規(guī)律。即早泥盆世、晚泥盆世、中晚侏羅世各占20%，晚石炭世占33%，中二疊世占7%。礦帶內(nèi)鐵礦時代產(chǎn)出結(jié)構(gòu)是瓊河壩成礦帶向成礦演化的時代特征和必然產(chǎn)物。經(jīng)歷了泥盆紀匯聚階段，石炭紀離散階段，二疊紀以及侏羅紀板內(nèi)穩(wěn)定階段的有序成礦演化。

（2）鐵礦床的空間分布特征及礦化分帶性

鐵礦帶內(nèi)不同類型的鐵礦床（點）在空間上具有東、西分區(qū)的展布規(guī)律。

東南部為寶山鐵礦成礦遠景區(qū)，以早泥盆世海相火山巖型鐵礦為主，少部分為早石炭世海相火山－沉積型鐵礦；西北部為老爺廟－黑園山鐵礦成礦遠景區(qū)，為晚泥盆世－早石炭世海相火山－沉積型鐵礦；整個區(qū)域呈現(xiàn)由東向西、從早到晚、從海相火山到海相火山－沉積相鐵礦變化的特點，體現(xiàn)了“時間維造就空間維”的成礦演化規(guī)律。

3.4 鐵礦床成礦亞系列及區(qū)域成礦模式

瓊河壩（褶皺帶）Cu-Mo-Fe-Au－明礬石礦帶可劃分出6個成礦亞系列。與淖毛湖海相火山巖型鐵礦有關(guān)的成礦亞系列及其特征如下：

與早泥盆世海相火山作用有關(guān)的鐵（鉛、鋅、銅）礦床成礦亞系列:含礦建造為泥盆紀海相火山巖建造（早泥盆世中－基性火山巖建造）；火山構(gòu)造為火山盆地和古火山構(gòu)造；礦石建造為磁鐵礦－赤鐵礦－黃銅礦－閃鋅礦－黃鐵礦礦石建造；圍巖蝕變有角巖化、大理巖化、矽卡巖化、綠簾石化、硅化等；礦床形式有海相火山鐵礦漿噴溢，熱液加富型銅鐵礦（寶山式、灰西溝式、瓊河壩式）。

綜上所述，初步建立了本鐵礦帶的礦床成礦亞系列區(qū)域成礦模式，見圖2。

圖2 新疆淖毛湖火山巖型鐵礦及毗鄰地區(qū)區(qū)域成礦模式圖

4 結(jié)論

（1）區(qū)域地質(zhì)背景：本鐵礦帶位于天山興蒙造山系(Ⅰ)－準噶爾弧盆系(Ⅰ-3)－唐古巴勒－卡拉麥里古生代復(fù)合溝弧帶(Ⅰ-3-2)－三塘湖晚古生代弧間盆地(Ⅰ-3-23)。

（2）典型礦床特征：該礦的賦礦地層為下泥盆統(tǒng)大南湖組下亞組（D1d1），一套海相中－基性火山熔巖及中－酸性火山碎屑巖夾碳酸鹽巖地層。地表礦體一般規(guī)模不大，長數(shù)米到數(shù)十米，最長152 m，厚1～30 m，最厚40 m。礦石礦物成分：礦石礦物主要有磁鐵礦、穆磁鐵礦，少量的假相赤鐵礦和赤鐵礦，其它金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、銅藍、孔雀石等。平均品位：富磁鐵礦石TFe 56.29%，貧磁鐵礦石TFe 28.74%，低品位礦石TFe 23.27%。

（3）成礦規(guī)律研究：與早泥盆世海相火山作用有關(guān)的鐵（鉛、鋅、銅）礦床成礦亞系列:含礦建造為泥盆紀海相火山巖建造（早泥盆世中－基性火山巖建造）；火山構(gòu)造為火山盆地和古火山構(gòu)造；礦石建造為磁鐵礦－赤鐵礦－黃銅礦－閃鋅礦－黃鐵礦礦石建造；圍巖蝕變有角巖化、大理巖化、矽卡巖化、綠簾石化、硅化等；礦床形式有海相火山鐵礦漿噴溢，熱液加富型銅鐵礦（寶山式、灰西溝式、瓊河壩式）。

致謝：本文許多文字和圖片資料來之于來自于新疆礦產(chǎn)資源潛力評價項目組，特別感謝！

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收稿：2013-10-10