新疆阿克陶縣切列克其鐵礦地球化學研究

吳海才

（新疆地礦局第二地質大隊 喀什 844002）

新疆阿克陶縣切列克其鐵礦地球化學研究

吳海才

（新疆地礦局第二地質大隊 喀什 844002）

新疆阿克陶縣切列克其鐵礦位于木吉-阿克塞欽Au、Cu（Fe）成礦帶上,其成因類型可能屬于海底熱液沉積-變質碳酸巖型菱鐵礦床。筆者擬與多年野外工作成果,結合鐵礦有關資料,對該礦床的地球化學特征和控礦因素進行分析和探討,為該區今后的地質調查與找礦工作提供參考。

切列克其鐵礦 地球化學特征

0 引言

切列克其鐵礦位于新疆阿克陶縣250°方向，直線距離約110 km，行政區劃分隸屬阿克陶縣布倫口鄉管轄。其大地構造位于羌塘（中間）板塊（Ⅴ）的北羌塘微板塊（Ⅴ1）中慕土塔格地塊（Ⅴ12）。成礦帶位于木吉－阿克塞欽Au、Cu（Fe）成礦帶,前人在該成礦帶上已發現的礦產有：Fe、W、Cu、Mo、Pb、Zn等多種礦產，潛力巨大。2002～2013年,新疆地礦局第二地質大隊對其開展了普查工作,鐵礦帶往深部延伸超過1 000 m,遠景資源量達1.5億t以上。本文以該項目為載體，共采取了相關的樣品25件，其中挑選出11件樣品作為研究對象進行詳細研究。采集的樣品有醬紅色的鐵礦及灰白色的大理巖及灰色的石英片巖見表1。

表1 切列克其菱鐵礦礦石、巖石礦物相、類型表

1 礦床特征

切列克其鐵礦區的礦體由3個主礦體組成,其編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,見圖1。

Ⅰ號礦體。礦體各礦脈均產于灰白色含石英含白云母大理巖中，礦脈與圍巖總體呈整合接觸，礦脈總體走向近東西，傾向310°～10°，傾角30°～55°，礦脈形態呈似層狀或透鏡狀，走向和傾向上呈舒緩波狀。主要由6條礦脈組成，礦脈長80～1 050 m，礦體視厚7.47～50.00 m,TFe平均品位40.34×10-2～42.83×10-2。

Ⅱ號礦體。礦體位于礦區的南東部，地表由2條礦脈組成，編號為Ⅱ-1、Ⅱ-2。①Ⅱ-1號礦脈：出露于礦區的中南部，長約558 m；呈似層狀產出；礦脈總體傾向北，平均傾角39°,礦脈平均厚度9.31 m，礦脈TFe平均品位34.63×10-2。②Ⅱ-2號礦脈：長約530 m，與Ⅱ-1號礦脈呈近平行排列；礦脈總體傾向北，平均傾角45°,礦脈產于灰－深灰色黑云母石英片巖中，與圍巖呈整合接觸。礦脈平均厚度23.72 m，TFe平均品位36.85×10-2。

Ⅲ號礦體。礦體位于礦區的北西部，由10條礦脈組成，Ⅲ號礦體各礦脈產于片巖及大理巖中，礦脈與圍巖呈整合接觸，礦脈總體走向近東西，傾向近北，傾角一般26°～43°，礦脈形態呈似層狀或透鏡狀，走向和傾向上仍呈現舒緩波狀。礦脈長80～690m，礦體視厚1.62～25.94m，TFe平均品位33.98×10-2～41.43×10-2。

礦石礦物成分簡單，主要為菱鐵礦，菱鐵礦多數重結晶，后經氧化為赤（褐）鐵礦，其含量占礦石總量的70%～80%或更高，其次為少量的黃鐵礦和黃銅礦。脈石礦物主要為石英、白云母和鐵白云石，偶見電氣石、磷灰石等。

圖1 新疆阿克陶縣切列克其鐵礦Ⅰ、Ⅱ號礦體地質圖

2 礦床地球化學特征

2.1 主量元素特征

(1)礦石化學成分明顯不同于圍巖，Al、Ti是很穩定的元素,在細粒級陸源沉積中含量高,是正常水成沉積物的有用指標。礦石中的Al2O3和TiO2平均含量分別較圍巖的相應組分為低,而且代表陸源沉積組分的K2O含量沉積也比圍巖低(表2),從硅、鋁含量關系分析,礦石中硅鋁并非共存于硅酸鹽礦物,大部分SiO2以石英巖的形式出現。與圍巖對比,礦石中的Al、Ti、K、Ca、P等元素偏低,雖同沉積于相同的古地理環境中,但礦石中典型陸源組分顯著虧損。條帶狀硅鐵建造也具有高硅和低鋁、磷特征,許多地質學家認為是與火山有關的熱液沉積產物。

（2）鐵、錳、鋁、鈦的關系:現代海底熱液沉積區Fe、Mn高,且兩者常密切伴生;在古生代與火山作用密切的Fe-Mn礦床中,兩者也同樣伴生。相反,陸源水成沉積中的Fe、Mn含量低,且彼此因表生地球化學性質的差異而相互分離。

在海底熱液系統中，由于熱液沉積物沉積速率快，沒有足夠的時間與海水互相作用，故其中鈷、鎳含量低。相反，海底熱鹵水池中相對富含鐵、錳，故熱液沉積物中鐵錳含量較高。各種不同相的含鐵建造就是在海底熱液系統中形成的富鐵沉積物。根據這種情況，Bonatti等（1972）制定了Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角圖，并在圖中確定了水成沉積物與熱液沉積物的分布區（圖2）。

表2 切列克其菱鐵礦礦石及圍巖主要元素含量 %

圖2 不同沉積物的Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角圖（據Bonatti，1972）

從圖2可見，水成沉積物與熱液沉積物明顯分為2個區，前者相對富含Cu+Co+Ni，后者相對富含Fe和Mn。

對于現代海底熱液成礦系統，紅海和東太平洋洋脊的熱液沉積物分布區幾乎重疊，并基本上落在Bonatti確定的熱液沉積物分布區，偏離水成沉積物分布區。

切列克其菱鐵礦床的4件樣品（圖2中5、6、7、8號點）落在熱液沉積物分布區，并且位于富鐵端。顯然，不論是巖石還是礦石，鐵都處于2價狀態，它們都是在較還原條件下形成的。這可能是這4件樣品都相對富鐵貧錳的原因。

（3）礦石品位－頻率關系:切列克其礦區礦石的品位－頻率見圖3。鐵礦石近500件樣品中,55%以上樣品的全鐵品位介于25%～40%之間,頻率曲線顯示出較為復雜的非正態分布特征,說明鐵礦石是并非單一地質作用,即同生沉積與熱液產物。

圖3 切列克其鐵礦礦石品位-頻率關系對比分析

2.2 稀土元素特征

8 件菱鐵礦樣分析結果表明:稀土總量為16.02～90.49,輕稀土相對于重稀土富集,配分曲線向右傾,所有樣品均具有明顯的銪異常(δEu 1.50～2.53，見表3、表4及圖4），與現代海洋沉積有所區別，進一步說明礦區并非由單一的地質作用成礦。

圖4 切列克其鐵礦稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖

2.3 微量元素特征

切列克其菱鐵礦礦石微量元素含量見表5,表現出如下特點:

(1)鈷、鎳含量低:礦石中的含量低。Bonatti等(1972)指出海底熱液沉積物與水成陸源沉積物的元素組成在Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角圖上有各自明顯集中區,熱液沉積物富鐵、錳而貧鈷、鎳,原因是熱液沉積物堆積速率快,沒有充分時間與海水作用而富含鈷鎳等微量元素。在Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角圖解中,礦石的投影點落于熱液沉積物區(圖2)。

（2)變差系數較大的有Ba、Sr、V、Ree等4種，富集系數較大的為Co、U、Ni、Ree等4種(表5)，而變差系數較大說明元素分布極不均一，富集系數通常是用來形容元素能夠形成規模礦床的可能性，不排除此8種元素成礦的可能。

(3)磷、釔關系。Marching（1982）研究表明，深海沉積物中大部分磷呈生物成因的骨骸殘余物產出，并伴有釔和稀土元素的富集。磷在堿性溶液中溶解度極低，因此在成巖過程中該元素會進一步富集。在海底熱液沉積物中，釔和磷之間沒有相關關系。如圖5所示，深海沉積物或成巖型含金屬沉積物中，P2O5與Y的含量呈較好的正相關關系，并且釔的含量相對較高。相反，在

海底熱液沉積物中，釔的含量相對較低，而磷的含量可以高達2%以上。因此，用P2O5－Y圖解，可以較好地區別熱液沉積物和深海沉積物。

表3 切列克其鐵礦礦石稀土元素含量

表4 切列克其鐵礦石稀土元素含量匯總分析

表5 切列克其鐵礦石微量元素含量表

圖5 不同沉積物的P2O5－Y圖解（據Marching，1982）

由圖5可知，研究區8件樣品含釔均較低，含磷也較低，釔與磷之間沒有明顯的相關關系。從分布上來看，8件樣品均落在該區的左下側，遠離深海沉積物及成巖型含金屬沉積物分布區。孫海田等（2000）研究證明，木吉－切列克其一帶的鐵銅礦床屬海底噴流沉積型礦床，其礦石是海底熱液沉積成因。

3 小結

切列克其菱鐵礦床的地球化學特征可小結如下:

⑴化學組成明顯不同于礦層的圍巖(水成沉積巖),Al、Ti、P、K、Mg、Ca、Co、Ni等元素含量低,而Fe、Cu、Mn、Si、Na、Ba、As、B、Ge、Ree等元素顯著富集,典型元素組合為Fe-Cu-Si-Ba-Ree;

⑵鐵、錳、鋁、鈦、磷、釔的相互關系與現代洋底含金屬熱液沉積物有較好的可比性,Fe-Mn為正相關,Al-P為負相關，P-Y相關性不明顯;

⑶成礦明顯經歷了(主期)同生海底熱液沉積和后期構造熱液疊加(特別是鐵再富集)2個過程；

⑷在Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10及P2O5－Y圖解上，研究區內4件樣品均位于熱液沉積物分布區內或其附近，遠離水成沉積物及成巖型含金屬沉積物分布區,與稀土配分曲線基本一致。這表明，該地區的容礦鐵白云石－鎂菱鐵礦巖及切列克其礦床菱鐵礦礦石均屬海底熱液沉積成因。

收稿：2013-11-4