淺析西天山備戰鐵礦礦產成因及找礦方向

■劉文臣

（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局七〇三隊新疆伊寧835000）

淺析西天山備戰鐵礦礦產成因及找礦方向

■劉文臣

（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局七〇三隊新疆伊寧835000）

西天山備戰鐵礦是新疆地區重要的礦產基地。通過對備戰鐵礦礦帶南側花崗斑巖樣品中分選出的鋯石單礦物顆粒進行鋯石U-Pb法同位素定年。初步認為備戰鐵礦成巖時代為晚石炭世早期。結合區域構造背景認為，備戰鐵礦成礦環境為晚石炭世裂谷閉合環境，成礦巖漿形成于海陸交互相。礦石與圍巖在成因上有聯系，來自富集地幔，噴發過程中含礦巖漿與陸殼物質或花崗巖發生混染，形成鐵礦床。綜合分析認為，該礦床為火山沉積后期矽卡巖化改造富集型磁鐵礦床。

備戰鐵礦成礦年代礦床成因地質意義

1 成礦背景

備戰鐵礦位于阿吾拉勒石炭紀裂谷帶東段，塔里木板塊與伊犁微板塊對接部位，地層上屬塔里木-南疆大區、天山-北天山地層區、中天山-馬鬃山地層分區，礦區地表出露主要地層為下石炭統大哈拉軍山組（圖1）。早石炭世，伊犁微板塊內部產生拉張裂谷，拉張階段沉積了拉斑玄武巖系列和鈣堿性系列火山巖。中石炭世，處于靠近弧后盆地一側的內弧環境中[4]，晚石炭世裂谷閉合。

圖1 礦區地質圖及西天山板塊構造略圖

2 礦床特征

備戰鐵礦區位于博羅霍洛山北坡天山主脊附近，山體走向呈近EW向，總體地勢為南高北低，屬高山深切地貌。礦區南部數百米為天山山脊，山脊線多為尖棱狀，常年冰川覆蓋，具典型冰川地貌特征。

2.1 礦區地層

礦區地層由上泥盆統艾爾肯組和下石炭統大哈拉軍山組組成，多被第四系所覆蓋。上泥盆統艾爾肯組包括兩個巖性段：第一巖性段出露于礦區北中部及礦體附近，厚度較大。巖性主要為灰色條帶狀灰巖、薄層狀灰巖、白云質灰巖、白云巖，局部夾大理巖化灰巖。近巖體矽卡巖化強烈，與上覆第二巖性段（向斜核部）呈整合接觸，局部為斷層接觸；第二巖性段呈EW向出露于礦區中部，構成向斜核部，出露厚度253.89m，下部為深灰色千枚巖，上部相變為鈣質頁巖、含碳質頁巖或泥巖夾白云巖，出露連續。下石炭統大哈拉軍山組為礦區主要地層，分布于礦區南部及北部，與上覆上泥盆統艾爾肯組第一巖性段為斷層接觸。該組分3段：第一巖性段分布于鐵礦南部及北部，走向為EW向，出露不連續。北部出露厚度183.80m，沿走向向東厚度略增。巖性由新到老為大理巖、灰綠色安山巖，與上覆第二巖性段呈整合接觸；第二巖性段位于礦區向斜構造翼部，北翼出露于礦區北中部及礦體附近，厚度較大。南翼出露于礦體東北部，出露不全，向東延伸厚度減小，與上覆第三巖性段為整合接觸，局部為斷層接觸，與下伏第一巖性段為整合接觸；第三巖性段出露于礦區中部，為向斜核部，厚253.89m，出露連續。第四系覆蓋范圍較大，主要為殘坡積及冰積礫石，南部及西部為現代冰川。

2.2 礦區構造

礦區廣泛發育褶皺和斷裂。褶皺主要為夏格孜達坂向斜北翼的次級褶皺，為更復雜的緊閉復式向斜，軸面直立，總體軸向約280°。礦區斷裂構造較發育，較大斷裂共9條，多為壓扭性斷層，因殘坡積覆蓋，斷層實測長度較小。由區域資料可知，礦區南北兩側均為近EW向斷裂構造，具壓扭性質，是一個長期活動的構造薄弱帶，有利于巖漿的侵入。

2.3 礦區礦物、礦石特征

礦石主要為自形、半自形粒狀變晶結構，磁鐵礦呈微細粒狀產出，含量10%～80%，粒徑0.02～2.2mm，一般均勻分布，少量呈壓扁定向排列。黃鐵礦呈他形-半自形粒狀，含量1%～20%，粒徑0.06～0.8mm，集合體呈浸染狀或斑塊狀、細脈狀分布于磁鐵礦及矽卡巖礦物顆粒間。礦石主要構造為致密塊狀、浸染狀及角礫狀。主要金屬礦物有磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦。磁鐵礦為礦石中主要金屬礦物，含量30%～80%，粒度0.02～1.8mm，多為它形-半自形，少量為半自形晶。磁黃鐵礦呈團塊狀集合體不均勻分布于磁鐵礦中，少量呈脈狀集合體沿磁鐵礦內裂隙分布，內部為黃鐵礦核心，與黃鐵礦分界明顯。其生成時間晚于磁鐵礦早于黃鐵礦。黃鐵礦為礦石中主要伴生礦物，一般含量較低。黃銅礦多與黃鐵礦伴生產出，呈它形粒狀，粒徑約0.04mm，局部呈乳滴狀，含量極少。主要非金屬礦物有透輝石、綠簾石、鈣鐵石榴石、透閃、纖閃石、硅灰石、電氣石等及礦物組合。礦石類型有致密塊狀磁鐵礦石，為主要富礦石，品位一般在50%以上。角礫狀磁鐵礦石中磁鐵礦呈膠結物形式存在，品位變化較大。浸染狀磁鐵礦石多為半自形-它形粒狀結構，中-稠密浸染狀構造，礦區分布較少，為主要貧礦類型。

3 礦床成因

3.1 礦石與圍巖原巖分析

備戰鐵礦圍巖與礦石微量元素含量、稀土元素分布模式圖反映的特征極類似，推測備戰鐵礦床與其圍巖間可能具成因聯系。通過分析測試，礦區礦石和圍巖的微量元素Nb，Ta，Th，K，Hf等含量較低，而P，Ti較高。在球粒隕石標準化微量元素蛛網圖中，出現K，Ti，Zr，Ba相對虧損，Rb，Th，Y，Sm相對富集，說明礦區火山巖受到一定程度地殼混染。對礦區礦石和圍巖稀土元素分析結果表明，稀土總量變化較大，輕稀土富集、重稀土虧損，具典型大陸玄武巖系列特征。部分巖石形成于氧化環境，部分為還原環境，巖漿形成于海陸交互相。微量元素和稀土元素分析表明，備戰鐵礦礦石和圍巖原巖一致，為玄武巖。因此，推測備戰鐵礦礦石和圍巖在成因上可能有聯系。

3.2 礦石成因分析

礦石主要分為致密塊狀、浸染狀及角礫狀。致密塊狀磁鐵礦石磁鐵礦含量為50%~70%，個別達80%以上。矽卡巖礦物（透輝石、綠簾石等）顆粒少，一般均勻分布于磁鐵礦間。浸染狀磁鐵礦石磁鐵礦含量較低，為20%~40%。磁鐵礦呈星點狀集合體分布于矽卡巖礦物顆粒間。角礫狀構造在備戰鐵礦中較常見，角礫成分多為綠簾石矽卡巖或透輝石矽卡巖，粒徑5~20mm，含量10%~40%。從個別巖心中觀察發現，小角礫碎塊可鑲嵌拼接為一個大角礫，因此認為該角礫為自碎角礫，膠結物為磁鐵礦，局部磁鐵礦中夾條帶狀磁黃鐵礦和黃鐵礦。從礦石化學法分析資料及TiO2-Al2O3-(MgO+MnO)成因圖解中可知，備戰鐵礦磁鐵礦主要落在矽卡巖和沉積變質型區內，說明該礦床磁鐵礦成因不僅與熱液相關，還與沉積作用相關。

3.3 礦床成因探討

火山-沉積型鐵礦床結合備戰鐵礦成礦特征及火山活動地質背景，該礦床為海底火山作用形成的礦床，鐵礦的形成與海底火山-噴流沉積有關。備戰鐵礦礦床容礦圍巖屬海相火山熔巖及火山碎屑巖。備戰鐵礦床賦礦圍巖為海相富鈉質火山巖系或細碧石英角斑巖系，具火山熱液型礦床特點，說明該鐵礦形成與熱液作用有關。矽卡巖型鐵銅金礦床備戰鐵礦具熱液活動跡象，圍巖蝕變明顯。礦區礦石為磁鐵礦，形成晚于早期石榴子石等矽卡巖的形成，鐵礦石既可在矽卡巖中，也可在外接觸帶圍巖中，說明該礦床具矽卡巖型礦床特征。綜上所述，備戰鐵礦礦床成因類型與火山沉積型鐵礦和矽卡巖型鐵礦類似。具體為何種成因類型還需從成礦過程中進行分析。

3.4 成礦過程分析

巖漿活動礦區巖漿活動主要分3個階段：第一階段為中酸性巖漿侵入，形成石英正長斑巖、石英二長斑巖、霏細斑巖。該巖漿活動后期，伴隨有原生含礦熔漿上升，沿構造薄弱帶充填，形成角礫狀磁鐵礦石，矽卡巖角礫中有浸染狀磁鐵礦產出；第二階段為酸性巖漿侵入，依次為花崗斑巖及少量花崗閃長巖，該階段對礦體影響不大；第三階段為后期中基性巖漿侵入，形成輝綠巖脈、閃長巖脈，礦體附近巖脈對礦體具一定破壞作用。成礦階段劃分備戰鐵礦成礦階段分3期：火山沉積期、矽卡巖化改造期和表生氧化期。火山沉積期，早石炭世伴隨著阿吾拉勒裂谷的形成，大哈拉軍山組火山巖中沉積了原始鐵礦層。鐵質主要來源為火山活動，生成首期品位較低的原始鐵礦層；矽卡巖化改造期，火山活動形成的鐵礦體受到巖漿熱液活動的改造，形成鐵礦床與矽卡巖共生現狀。可細分為3個階段：早期氧化物-硅酸鹽階段、硫化物階段和碳酸巖階段。

4 結論

（1）備戰鐵礦成巖成礦年代為(301.36±0.93)Ma，屬晚石炭世早期，表明備戰鐵礦成礦環境為晚石炭世裂谷閉合環境。

（2）從微量元素地球化學方面對礦石和圍巖原巖進行分析，表明備戰鐵礦與圍巖有成因上聯系，具典型大陸玄武巖特征，巖漿形成于海陸交互相。

（3）從礦石成礦物質來源方面進行分析，備戰鐵礦礦石和圍巖原巖一致，為玄武巖，玄武巖原巖巖漿源于上地幔，成分受地幔控制，且在噴發過程中與大陸殼物質或花崗質巖石進行混合巖化作用，表明備戰鐵礦成礦物質來源于富集地幔源。綜上所述，備戰鐵礦礦床成因類型為火山沉積后期矽卡巖化改造富集型磁鐵礦床。

F416.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-3-2