內蒙古小紅山釩鈦磁鐵礦賦礦巖石的地球化學特征及其地質意義

王碩　潘志龍　張歡　陳超

摘 要： 內蒙古小紅山釩鈦磁鐵礦位于塔里木與哈薩克斯坦板塊的交匯部位，紅柳河—牛圈子—洗腸井蛇綠混雜巖帶以南，為巖漿分異型鐵礦，其賦礦巖石為早志留世中粒輝長巖。本文通過對其主量及微量元素分析和研究，系統探討了該巖體的巖石地球化學特征、巖石成因及形成的構造環境等問題。認為早中志留世中粒輝長巖產生于洋殼俯沖誘導的大陸邊緣裂解背景，該區具有進一步尋找巖漿型釩鈦磁鐵礦的潛力。

關鍵詞： 北山； 釩鈦磁鐵礦； 早志留世； 中粒輝長巖； 地球化學特征

1. 引言

北山造山帶位于哈薩克斯坦、塔里木、中朝三大古板塊的交匯部位，是古亞洲構造域的組成部分，經歷了多期次、多階段板塊裂解—俯沖—碰撞—拼合的復雜地質演化過程，同時也產生了多期次、多階段的成礦作用[1-3]。本文通過對內蒙古北山地區小紅山釩鈦磁鐵礦賦礦巖石地球化學特征的研究，探討其形成的構造環境和成因類型，對在該區尋找漿控型鐵礦床具有一定的指示意義。

2. 區域地質背景

研究區所在北山地區位于塔里木與哈薩克斯坦板塊的交匯部位，紅柳河—牛圈子—洗腸井蛇綠混雜巖帶和明水—石板井—小黃山構造帶分別在研究區南部和北部通過[1-2]。紅柳河—牛圈子—洗腸井蛇綠混雜巖帶以南分布寒武紀淺海—深海環境沉積，北側出露奧陶紀—志留紀鈣堿性火山巖。晚古生代時期，南側沉積了厚度巨大的石炭—二疊系地層。華力西期、印支期及燕山期該區又經歷了多期構造運動，致使研究區內深大斷裂帶、韌性剪切帶、逆沖斷層系、逆沖推覆構造、大型走滑斷層及張性斷層均有發育[4]。小紅山釩鈦磁鐵礦位于紅柳河—牛圈子—洗腸井蛇綠混雜巖帶以南，該帶成礦作用發育，以金、銅、鎳、鐵及磷釩礦為主，鉛鋅、鎢鉬礦次之[5-6]。

3. 巖石地質及巖相學特征

小紅山釩鈦磁鐵礦賦礦巖石為早志留世中粒輝長巖，呈巖株狀產出，出露面積1.85km2，侵入長城紀古硐井群下組變質砂巖，外接觸帶巖石具角巖化、大理巖化，被早志留世細粒石英閃長巖、中志留世細粒二長花崗巖侵入。

巖石呈灰綠色，中粒半自形粒狀結構，似海綿隕鐵結構，塊狀構造。巖石由斜長石、石英、輝石、角閃石、黑云母、不透明礦物等組成。斜長石半自形長板狀，為拉長石，具不均勻絹云母化、黝簾石化等。石英它形粒狀，填隙于斜長石粒間，零散可見，粒內具波狀消光。輝石呈近半自形—它形柱狀、粒狀，分布于斜長石粒間，常見角閃石、黑云母反應邊。角閃石呈它形—不規則柱、粒狀，填隙狀分布，部分呈輝石反應邊。黑云母不規則葉片狀，零散填隙狀分布，顯深棕色，偶見不透明礦物、輝石反應邊。不透明礦物多呈它形粒狀，填隙于斜長石粒間。

4. 巖石地球化學特征

4.1 主量元素

早志留世中粒輝長巖，1件樣品SiO2含量46.12%；Al2O3含量為15.69%，ALK含量3.68%。在TAS圖解中，投入Irvine線上方堿性輝長巖區，屬堿性巖系（圖1）。固結指數（SI）為9.96；分異指數（DI）為32.37，指示巖漿分異程度較低；里特曼指數（σ）為3.43；堿度率（A.R.）為1.38，屬堿性巖石。A/NK為2.81，A/CNK為0.83，屬準鋁質巖石[7]（圖2）。

4.2 微量元素

早志留世中粒輝長巖，1件樣品稀土總量∑REE（包括Y元素）為176.86×10-6；δEu值1.83，正異常強烈；LREE/HREE為2.12；（La/Yb）N值4.15，輕稀土富集；（La/Sm）N為1.51，表明重稀土較輕稀土分異強。稀土配分曲線（圖3）為LREE弱富集的平緩右傾型[8]。在球粒隕石標準化的蜘蛛網圖（圖4）中，據明顯的Rb、K、La、P、Hf峰和Nb、Ta、Sr、Ti谷。

5. 巖石成因及構造環境分析

早志留世中粒輝長巖，主量元素具堿性巖特征；LREE富集，說明巖漿來源于富集地幔；Nb、Ta的弱虧損，可能暗示巖漿存在地殼物質的混染。早志留世中粒輝長巖高ALK含量、富集LREE及虧損Nb、Ta，顯示了大陸玄武巖特性[8]。

綜合區域地質資料認為①，小紅山構造—巖漿帶的早中志留世（輝長巖—正長花崗巖）巖漿具雙峰式組合特征，顯示張性構造背景。出露于早志留世中粒輝長巖北西側的紅山頭中奧陶世具高鎂安山巖地球化學特性的安山質凝灰巖可能代表了牛圈子—洗腸井蛇綠巖所代表的北山洋在中奧陶世出現南向初始俯沖，小紅山早中志留世雙峰式巖漿組合可能為洋殼俯沖誘導的大陸邊緣裂解背景下的產物。

6. 結論

（1）早中志留世中粒輝長巖產生于洋殼俯沖誘導的大陸邊緣裂解背景，韌性剪切帶與脆性斷層是深部巖、礦液運移的通道，為導、控礦與容礦構造。

（2）與基性、超基性巖漿活動有關的鐵礦化主要形成于加里東晚期，早志留世中粒輝長巖，為巖漿分異型鐵礦提供了物質來源，是鐵礦控礦巖體。該區具有進一步尋找巖漿型釩鈦磁鐵礦的潛力。

參考文獻：

[1] 左國朝. 北山板塊構造及成礦規律[M]. 北京大學出版社， 1990.

[2] 何世平， 任秉琛， 姚文光，等. 甘肅內蒙古北山地區構造單元劃分[J]. 西北地質， 2002， 35（4）：30-40.

[3] 何世平， 周會武， 任秉琛，等. 甘肅內蒙古北山地區古生代地殼演化[J]. 西北地質， 2005， 38（3）：6-15.

[4] 李文國. 內蒙古自治區巖石地層[M]. 中國地質大學出版社， 1996.

[5] 聶鳳軍， 江思宏. 北山地區金屬礦床成礦規律及找礦方向[M]. 地質出版社， 2002.

[6] 楊合群， 李英， 李文明，等. 北山成礦構造背景概論[J]. 西北地質， 2008， 41（1）：22-28.

[7] 邱家驤. 巖漿巖巖石學[M]. 地質出版社， 1985.

[8] Hugh R.Rollison. 巖石地球化學[M]. 中國科學技術大學出版社， 2000.

[9] 劉麗萍， 張麗萍. 內蒙古大青山古元古代埃達克質花崗巖：巖石學、地球化學及其構造意義[J]. 西部資源， 2014（6）：144-150.