新疆西天山阿吾拉勒東段鐵礦成礦時代與賦礦地層厘定

吳乃元，祁世軍，王雙權，李樂，，雷濤

（1.新疆維吾爾自治區地質礦產研究所，新疆 烏魯木齊 830000；2.新興際華集團新疆天聚鴻業礦業有限公司，新疆 烏魯木齊 830000；3.新興際華集團新興鑄管兆融新疆礦業有限公司，新疆 烏魯木齊 830006）

新疆西天山阿吾拉勒東段鐵礦成礦時代與賦礦地層厘定

吳乃元1，2，祁世軍1，王雙權2，李樂2，3，雷濤3

（1.新疆維吾爾自治區地質礦產研究所，新疆 烏魯木齊 830000；2.新興際華集團新疆天聚鴻業礦業有限公司，新疆 烏魯木齊 830000；3.新興際華集團新興鑄管兆融新疆礦業有限公司，新疆 烏魯木齊 830006）

西天山阿吾拉勒鐵礦成礦帶發現大、中型鐵礦床10處，為近年來我國新發現的十大資源接替基地中唯一鐵礦資源接替基地。該帶火山巖型鐵礦床研究程度較低，成礦時代和賦礦地層層位認識混亂。在已有研究成果基礎上，結合筆者多年地層研究成果，認為該區鐵礦存在兩個成礦期及賦礦層位，即晚石炭世早期（313～317 Ma±）巴什基爾期和早石炭世晚期（321 Ma±）謝爾普霍夫期。前者包括式可布臺鐵礦，賦礦地層為則克臺組；后者包括查崗諾爾鐵礦、備戰鐵礦等，其賦礦火山巖系地層被多數研究者稱為大哈拉軍山組。據生物地層和同位素測年成果，該地層層位和時代相當于阿克沙克組上亞組，但二者巖性迥異。其與大哈拉軍山組為年代相差約30 Ma的不同層位，區域上兩組間呈角度不整合接觸關系。因此，建議對該賦礦地層創建新的地層單元名稱。

西天山；阿吾拉勒鐵礦；成礦時代；地層單元

阿吾拉勒鐵礦成礦帶是我國十大重要金屬礦產資源接替基地之一，已探明鐵礦石資源約1×108t，為新疆重要的大型鐵礦開發基地［1］。該成礦帶已發現的大、中型礦床包括式可布臺鐵礦（中型）、尼新塔格鐵礦（中型）、阿克薩依鐵礦（中型）、薩海鐵礦（中型）、查崗諾爾鐵礦（大型）、智博鐵礦（大型）、敦德鐵礦（大型）、備戰鐵礦（大型）和松湖鐵礦（大型）等（圖1）［1，23］，均屬火山巖型礦床（表1），研究者對此認識較一致［1-8］。鐵礦與賦礦火山巖系地層大體為同時代形成。因此，查明該區成礦時代及賦礦地層層位，對研究該類型礦產成礦規律及找礦方向意義重大。該區同位素年代學研究程度很低，近年來也獲得一批成礦年代學和火山巖測年的可信成果。伊犁地區地層研究基礎較好，系統的地層調查和研究始于20世紀50年代，至90年代已建立了較可靠的生物地層層序和巖石地層系統［9-11］。上述成果為正確認識該區火山巖型鐵礦成礦年代和賦礦地層層位奠定了基礎。

本文從生物地層和巖石地層系統入手，結合同位素測年成果，探索研究賦礦地層與成礦時代的新思路。

1 石炭紀地層系統

對伊犁地區（包括阿吾拉勒山）系統的地層調查工作，始于蘇聯第十三航空地質測量大隊。經20世紀70—90年代區調和系統的地層研究工作〔《西北地區區域地層表——新疆維吾爾自治區分冊》［9］；《新疆古生界》和《新疆維吾爾自治區巖石地層》［10，11］〕，建立伊犁地區石炭紀生物地層和巖石地層系統（表2）。由表2看出，兩個不整合面將石炭系劃分為3個巖石地層單元（組）。從上至下為：晚石炭世早期則克臺組火山巖系；早石炭世中—晚期碳酸鹽巖系的阿克沙克組；早石炭世早期火山巖系的大哈拉軍山組。目前尚無資料證實存在晚石炭世晚期地層。

2 賦礦地層

多數研究者對阿吾拉勒鐵礦賦礦地層有較統一命名，式可布臺鐵礦賦礦地層為伊什基里克組［7，18，19］，其余各大、中型鐵礦賦礦地層為大哈拉軍山組［7-8，12-17］。不同命名包括：則克臺組［4-5］，東圖津河組［13］，阿克沙克組［14］。為正確選擇賦礦地層名稱，應了解相關巖石地層單元的含義、沿革、層序、巖性、接觸關系和確定時代的主要依據等，便與本區相應地層進行對比。

圖1 西天山區域地質及鐵礦床（點）分布圖Fig.1 Geological sketch map and distribution of iron deposits in Western Tianshan Mountains

表1 西天山主要鐵礦床地質特征Table 1 The characteristics of the main iron deposits in west Tianshan region

表2 伊犁地區石炭紀地層系統與演革Table 2 The system and evolution of Carboniferous strata in Yili area

2.1 伊什基里克組

該地層名稱源自特克斯縣城以北的伊什基里克山［10-11］，主要巖性為紫色、灰綠色中性、酸性和基性火山熔巖、同質火山碎屑巖和凝灰質碎屑巖，不整合于碳酸鹽巖系的阿克沙克組之上，無化石及同位素測年資料。確定其為中石炭統（即上石炭統下部）的唯一依據是不整合于下石炭統阿克沙克組之上，此依據不充分，不宜推廣。當前被廣泛使用的原因，可能是《新疆維吾爾自治區巖石地層》推薦的結果［11］。

2.2 東圖津河組

［13］

［9-11］

立名剖面位于博羅霍洛山北坡東圖津河。巖性為灰巖、大理巖化灰巖夾粉砂巖、砂巖、板巖、頁巖、礫巖，含大量晚石炭世早期化石。該地層超覆不整合于志留系或下石炭統之上。由于巖性與阿吾拉勒地區相應地層差異很大，此名稱不宜引用。

2.3 則克臺組

為式可布臺鐵礦賦礦火山碎屑巖和火山巖地層，最早稱吐爾拱組［10］。新疆地礦局第九地質大隊進行1∶5萬區調時改為則克臺組。則克臺組立名剖面位于式可布臺鐵礦西側的阿吾拉勒山西段南坡，分為3個亞組。第一亞組：安山巖、玄武巖夾酸性火山碎屑巖，厚3 296 m；第二亞組：下部中酸性火山碎屑巖夾熔巖，上部中基性凝灰巖夾凝灰砂礫巖及灰巖。含蜓Fusulinella sp.等大量化石，厚690 m；第三亞組：中基性熔巖夾酸性熔巖，厚784 m。第二亞組含Fusulinella sp.等化石，證明屬晚石炭世早期。該火山巖系地層不整合于早石炭世晚期阿克沙克組碳酸鹽巖地層之上［18，20］，近年來獲得火山巖Rb-Sr法（317±16）Ma，（319±8）Ma年齡數據及U-Pb 313 Ma年齡數據［18］。該批數據與生物地層結論吻合，進一步證實該地層屬晚石炭世早期巴什基爾期（階）。則克臺組時代依據充分，層位關系清楚，立名剖面鄰近式可布臺鐵礦，應為式可布臺鐵礦賦礦地層的首選名稱。

2.4 阿克沙克組

鄭仁喬等稱阿克薩依鐵礦主要賦礦地層為阿克沙克組［14］，該地層名稱是新疆地質局區測大隊創建于特克斯縣城以北的阿克沙克溝［9］。1979年，區測大隊地層分隊將其劃分為上、下兩個亞組。上亞組主要為生物碎屑灰巖、生物灰巖夾泥灰巖；下亞組主要為灰綠、灰紫色砂巖、凝灰質砂巖、粉砂巖和鮞狀灰巖。兩亞組均含大量早石炭世維憲期和謝爾普霍夫期古生物化石。兩亞組間多為整合接觸，少數地區為平行不整合接觸。上亞組往往超覆不整合于老地層或老侵入巖體之上。阿克沙克組與上、下火山巖系地層為不整合接觸。該組地層時代屬早石炭世中—晚期。其中，上亞組為早石炭世晚期謝爾普霍夫期（階）。該組巖性與阿克薩依鐵礦床賦礦地層巖性（火山巖系）明顯不同，因此，無論層位是否相當，均不能將阿克薩依鐵礦賦礦地層稱為阿克沙克組。

2.5 大哈拉軍山組

大哈拉軍山組立名于特克斯縣城東南大哈拉軍山的科克蘇河剖面［9-11］。主要巖性為雜色安山玢巖、安山質凝灰巖、凝灰質砂巖夾流紋巖、砂巖、礫巖和白云質灰巖。不整合于薊縣—青白口系科克蘇群大理巖之上，上被阿克沙克組不整合覆蓋。

對該組地層時代有3種認識：①晚泥盆—早石炭世（杜內階）。灰巖夾層中獲泥盆—石炭紀過渡層（艾特隆階）的腕足類化石［10，21］；②早石炭世中期（維憲階早期）?；規r夾層中獲大量維憲階珊瑚、腕足類化石［10-11］，其上被含大量維憲階中期化石阿克沙克組不整合；③杜內期（階）。a.含艾特隆階腕足類化石；b.其上被含大量維憲階化石的阿克沙克組不整合；c.同位素測年成果Rb-Sr全巖等時線年齡（345.9±9）Ma［20，22］、（351±2）Ma［19］；（347±2）Ma［23］和火山巖鋯石U-Pb年齡（353.7±4.5）Ma（Zhuetal.2005，2009）［14］；（353.3±3.5）Ma［23］；（344±6）Ma［23］；Ar-Ar法年齡（349±27）Ma［22］，屬杜內期（階）［24］。

3 鐵礦成礦時代

據生物地層和同位素定年成果，阿吾拉勒成礦帶鐵礦有兩個成礦期，分別為晚石炭世早期（巴什基爾期）和早石炭世晚期（謝爾普霍夫期）。

3.1 晚石炭世早期（巴什基爾期）——式可布臺鐵礦成礦期

式可布臺鐵礦賦礦地層則克臺組，含Fusulinella sp.等蜓化石［10］，證明屬晚石炭世早期?；鹕綆r全巖Rb-Sr等時線年齡（（317±16）Ma、（319±8）Ma）和鋯石U-Pb諧和年齡（313 Ma）［20］，進一步確定該地層屬晚石炭世早期巴什基爾期（階）。式可布臺鐵礦成礦期應為313～317 Ma。

3.2 早石炭世晚期（謝爾普霍夫期）——查崗諾爾鐵礦等鐵礦床成礦期

查崗諾爾鐵礦查崗諾爾鐵礦賦礦地層含珊瑚化石Lithostrotion irregulare和腕足化石Gigantoproductus aff、edelburgensis等［10］，層位相當阿克沙克組上亞組，時代為謝爾普霍夫期。鐵礦體圍巖（流紋巖）U-Pb諧和年齡（321.2±2.3）Ma，鐵礦石（石榴子石）Sm-Nd等時線年齡（316.8±6.7）Ma［8，25］（中國地質調查局宜昌地質礦產研究所同位素實驗室測定）。考慮到誤差，兩數據指示年代均屬謝爾普霍夫期。

備戰鐵礦鐵礦體圍巖（流紋巖）（316.1±2.2）Ma［18］。證明備戰鐵礦與查崗諾爾鐵礦成礦期相同。

莫托沙拉鐵（錳）礦莫托沙拉鐵（錳）礦不在阿吾拉勒成礦帶內，該鐵（錳）礦屬火山沉積型或海底熱水沉積型［4］。賦礦地層為阿克沙克組或阿克沙克組上亞組［4，10］。賦礦地層富含珊瑚、腕足化石（Gigantoproductus edelburgensis，Striatifera striata等）［4，10］，時代為謝爾普霍夫期，與查崗諾爾鐵礦成礦期相同。

阿吾拉勒成礦帶內的其它大、中型鐵礦，無成礦年代和賦礦地層時代資料。從成礦特征、賦礦地層和地質構造背景分析，成礦期可能與查崗諾爾鐵礦相同。

4 同位素年代學成果再認識

查崗諾爾、智博和備戰3個礦區，共獲得11件同位素測年成果，可明顯分為兩組：

1組（321.2±2.3）Ma（流紋巖）；（316.8±6.7）Ma（石榴子石）；（316.1±2.2）Ma（流紋巖）共計3件。

2組（305.0±1.1）Ma（閃長巖）；（304.1±1.8）Ma（花崗巖）；（303.8±1.3）Ma（閃長巖）；（303.7±0.9）Ma（英安巖）；（301.8±0.9）Ma（流紋巖）；（301.3±0.8）Ma（流紋巖）；（300.3±1.1）Ma（英安巖）；（294.5±1.6）Ma（花崗巖脈）共計8件（表1）。

第1組時限為謝爾普霍夫期—巴什基爾期（328～311 Ma）。考慮到數據誤差，結合查崗諾爾鐵礦賦礦地層含謝爾普霍夫期化石，將第1組年齡確定為321 Ma±是恰當的。即查崗諾爾鐵礦和備戰鐵礦的成礦期屬早石炭世末的謝爾普霍夫期（328～318 Ma）。

第2組數據主要時限為石炭紀末期卡西莫夫期—格舍爾期（307～299 Ma）。筆者認為，該組數據代表了廣泛存在于北疆地區的一次構造巖漿事件。對此李華芹等已有研究（約300 Ma北天山洋封閉；310～270 Ma北疆有色貴金屬成礦高峰期）［21］。這次巖漿事件與早石炭世晚期鐵礦成礦期的火山活動相隔時間較長（約15 Ma），屬不同構造巖漿活動期。301 Ma±的流紋巖，可能仍是一種淺成侵入巖，巖石定名待商榷。阿希金礦在詳細年代學研究后，將賦礦火山巖地層的輝石安山巖（345.9 Ma）與淺成輝石安山玢巖（289 Ma）的年代區分開［21］，對本區測年成果的解釋是有借鑒意義的。

同位素年代學成果的意義，應在地質事實基礎上去認識。對火山巖系地層的年代學研究，需有生物地層證據。代表成礦期的第1組數據與第2組數據間隔較大（約15 Ma），與大哈拉軍山組同位素年代間隔更大（約30 Ma）。賦礦地層與大哈拉軍山組間有過一次造山運動（阿克沙克組與大哈拉軍山組間的區域性角度不整合［9-11］）。有學者甚至認為這次運動代表了南天山洋盆的閉合［26］，因此，賦礦地層與大哈拉軍山組是上、下不同層位的兩套火山巖系地層。大哈拉軍山組不存在“穿時”，也談不上“解體”。

表3 伊犁地區石炭紀—早二疊世地層與礦產Table 3 The strata and the mineral from Carboniferous to the early Permian epoch in Yili area

5 結論

（1）通過20世紀50—90年代系統的區域地質調查和地層研究工作，在伊犁地區（含阿吾拉勒山）建立石炭紀—早二疊世生物地層層序和巖石地層系統。該系統由3個區域的角度不整合面分割成4個地層單元（表3）［9-11，27］。由上至下為：下二疊統烏郎組（雙峰式火山巖、火山碎屑巖）；上石炭統下部（巴什基爾階）則克臺組（中-酸性和基性火山巖、火山碎屑巖）；下石炭統中、上部（維憲階—謝爾普霍夫階）阿克沙克組（碳酸鹽巖、正常碎屑巖夾凝灰巖、凝灰砂巖）；下石炭統下部（杜內階）大哈拉軍山組（中性火山巖、火山碎屑巖夾砂巖、灰巖）。

（2）阿吾拉勒鐵礦成礦帶有2個鐵礦成礦期，即晚石炭世早期（巴什基爾期）和早石炭世晚期（謝爾普霍夫期）。前者包括式可布臺鐵礦，后者包括查崗諾爾鐵礦和備戰鐵礦等。在中國境內的西天山和東天山，上述2個成礦期礦產分布較廣泛，如謝爾普霍夫期的昭蘇錳礦、莫托沙拉鐵（錳）礦和哈密雅滿蘇鐵礦；巴什基爾期（或晚石炭世早期）的哈密庫姆塔格菱鐵礦、黑峰山鐵礦、魚峰鈦磁鐵礦等［9］。

（3）建議將式可布臺鐵礦的賦礦地層稱為則克臺組。查崗諾爾鐵礦和備戰鐵礦等的賦礦地層層位相當于阿克沙克組上亞組，但二者巖性迥異。因此，在補充必要的地層工作后，應創立新的巖石地層單元名稱。筆者建議稱為查崗諾爾組。

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Definition of Iron Ore Metallogenic Epoch and Ore-bearing Stratum in Eastern Dection of Awulale，West Tianshan in Xinjiang

Wu Naiyuan1，2，Qi ShiJun1，Wang Shuangquan2，Li Le2，3，Lei Tao3
（1.Xinjiang Institute of geology and mineral resources，Urumqi，Xinjiang，830000，China；2.Xinxing Cathay International Group Co.Xinjiang Tianju Hongye Mining Co.Ltd.，Urumqi，Xijiang，830000，China；3.Xinxing Cathay International Group Co.Xinxing Ductile Iron Zhaorong XinJing Mining Co.Ltd.，Urumqi，Xinjiang，830006，China）

10 large and medium-sized iron ore deposits have been found in Awulale iron ore metallogenic belt，it becomes the only one in ten iron ore resource bases in China.All the researchers believe that these are volcanic-type iron ore which belong to the same age of ore-bearing strata.The ore-bearing layer zektai formation of Shikebutai iron ore contains Fusulinid sp.fossils，which are proved to belong to the early times of late Caboniferous.The volcanic rock isotopic age of 313～317Ma fatherly shows that this belongs to the Bashkirian period；and the volcanic rock isotopic age of 321 Ma in Chagannur iron rock proves that ore metallogenic epoch is the late stage of the Early Caboniferous Serpukhov period.the Shikebutai in west Tianshan region belongs to Bashkirian period，the Kumutage siderite deposit in east Tianshan region.The ore-bearing strata in the east section Awulale iron ore belt belongs to Hoff period.Threrfore，the name“Duhalajunshan Formation”which belongs to Tournaisian Age can’t be used to this layer.New name of geolith should be created for the volcanic rock strata.

Western Tianshan；Awulale iron ore；Metallogenic epoch；Stratigraphic unit

1000-8845（2015）02-206-06

P618.31

A

項目資助：中國與哈薩克斯坦接壤地區地質成礦規律與找礦遠景研究工作項目（1212011220913），新疆維吾爾自治區天山英才培訓專項資金資助

2014-08-22；

2014-10-19；作者E-mail：3024710141@qq.com

吳乃元（1937-），男，山東濟南人，教授級高工，1956年畢業于南京地質學校地質礦產勘探專業，主要從事區域地質調查、地質礦產科研工作

李樂（1985-），男，陜西西安人，博士。Email：ye4lile@163.com