西昆侖切列克其菱鐵礦床地質特征及成礦規律淺析

孫臣林，任燕東

（1.四川省達州市達川區自然資源局，四川 達州 635000；2.新疆地礦局第十一地質大隊，新疆 昌吉 831000）

近年來，已在西昆侖布達爾地區發現了贊坎磁鐵礦、老并磁鐵礦等大型沉積變質型鐵礦床，在布倫口-塔什庫爾黑黑孜占干一帶發現了切列克其菱鐵礦和黑黑孜占干菱鐵礦等大型菱鐵礦床。前人已對切列克其菱鐵礦床的成礦特征、成礦模式及其成因等進行了一些研究，但賦礦地層、成礦作用和成礦模式等存在一些爭議。結合最新研究成果，筆者認為切列克其菱鐵礦床的賦礦地層為下志留統溫泉溝組（S1W），屬海相熱液沉積型礦床并有后期熱液疊加改造，為該區今后尋找同類型的菱鐵礦提供找礦依據[1]。

1 地質背景

區域上，塔什庫爾干-西若達坂沉積變質鐵礦成礦帶上的典型礦床有贊坎、老并沉積變質鐵礦床，而切列克其菱鐵礦床位于明鐵蓋鐵銅鉛鋅金鎢成礦帶內（圖1），華南板塊（Ⅱ）羌塘微板塊（Ⅲ）中阿克賽欽古生代陸緣盆地。該盆地志留系為半深海-淺海相碎屑巖-碳酸鹽巖，屬于俯沖階段的溝弧盆體系；下中泥盆統為匯聚階段的碎屑巖-碳酸鹽，上泥盆統為磨拉石建造。姚建新、李博泰等在溫泉溝組中采集到了早志留世的幾丁蟲微體化石，王世炎等在溫泉溝組發現了cf.Climacograptus anjiensis(Yang?)。溫泉溝組火山巖中獲得鋯石U-Pb離子探針SHRIMP年齡值為435Ma±15Ma，與化石年齡一致。據此，溫泉溝組形式時代為早志留世。下志留統溫泉溝組（S1W）是一套主要巖性為石英砂巖、鈣質粉砂巖、千枚巖夾大理巖的淺變質巖系，菱鐵礦床的賦礦地層。溫泉溝組地層結構為退積-進積型，從溫泉溝組垂向環境遷移特點反映出海退序列特點，總體上為濱-淺海環境。火山巖呈夾層產于溫泉溝組變質碎屑巖上部，巖性以英安巖為主，區域上有安山巖。溫泉溝組火山巖是在消減帶活動大陸邊緣，由擠壓后的拆沉作用引發的拉張環境下火山活動的產物（Jakes等，1972）。侵入巖為印支期的求庫臺巖體，主要巖性為中酸性花崗巖。區域構造強烈，以北西向的斷裂為主。溫泉溝組構造變形褶皺強烈，原始層序難以恢復，見大量不同級別的近平臥同斜褶皺。

圖1 區域成礦帶劃分圖

2 礦區地質特征

礦區地層主要為下志留統溫泉溝組（S1W），該組分為三個巖性段：下段（S1W1）主要巖性為灰-深灰色黑云母石英片巖夾黃褐色白云母片巖，偶見大理巖透鏡體，發育菱礦層，主要出露于礦區南部；中段（S1W2）主要巖性為白色含白云母大理巖，夾黑云母石英片巖透鏡體，大理巖中含菱鐵礦層，主要出露于礦區南東部；上段（S1W3）主要巖性為灰黑色黑云母石英片巖、淺灰色二云母石英片巖和灰白色白云母石英片巖，偶見大理巖透鏡體，發育菱鐵礦層，主要分布于礦區東部、西部的（圖2）。

圖2 切列克其菱鐵礦床礦區地質簡圖

礦區內的巖漿巖為二疊紀的求庫臺巖體東部邊緣部分，主要巖性為淺灰色-灰白色黑云母花崗閃長巖和黑云母石英閃長巖。石英閃長巖脈、斜長花崗偉晶巖脈發育，順層或穿層侵入于地層或菱鐵礦層中。

礦區以單斜構造為主，層間滑動明顯，規模較小，對礦層無明顯破壞作用。在圍巖和礦層中發育兩組255°∠75°、210°∠20°的剪性節理。地層受區域變質作用，形成一套中-淺變質的綠片巖相變質巖，屬石英-鈉長-綠簾-片巖亞相[2]。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

礦體順層產于下志留統溫泉溝組（S1W）地層中，呈層狀、似層狀、透鏡狀，與圍巖界線清楚。礦體由3個礦群組成，走向近東西向，傾角40°～50°，長150m～930m，厚1.20m～39.92m。

Ⅰ號礦群賦存產于溫泉溝組中巖性段（S1W2）的含石英白云母大理巖中，有6條礦體，產狀333°～4°∠33°～61°，長260m～930m，厚4.75m～39.92m，平均厚19.93m，礦體TFe品位28.46×10-2～46.89×10-2，平均品位34.32×10-2。

Ⅱ礦群賦存于溫泉溝組下巖性段（S1W1）的黑云母夾白云母片巖中，層狀、透鏡狀，礦體長310m～550m，厚17.70m，產狀347°∠41°～52°，礦體TFe品位30.85×10-2～48.60×10-2，平均品位41.86×10-2。

Ⅲ礦群賦存于溫泉溝組上巖性段（S1W3）的黑云母石英片巖、二云母石英片巖和白云母石英片巖中，有6條礦體，呈似層狀、透鏡狀，與大理巖共生，長220m～590m，厚1.62m～30.50m，平均厚19.29m，產狀325°～13°∠20°～35°，礦體TFe品位29.78×10-2～48.27×10-2，平均品位36.48×10-2。

3.2 礦石特征

原生礦石礦物主要為菱鐵礦，含少量的黃銅礦、黃鐵礦，經后期氧化，次生赤鐵礦、孔雀石、褐鐵礦。脈石礦物主要為石英、白云母、方解石、鐵白云石等。在區域變質和接觸變質作用中，礦物重結晶，偶見電氣石、石英等。

礦石結構主要為粒狀變晶結構。礦石構造主要有塊狀構造、條狀構造、層狀構造、浸染狀構造、脈狀構造、晶洞構造。塊狀構造、條狀構造、層狀構造是原始沉積作用形成的；脈狀、晶洞構造是后期變質及熱液疊加作用形成的。塊狀構造是菱鐵礦最常見的構造，菱鐵礦均勻分布，品位較高；紋層狀構造是細粒菱鐵礦與方解石平行分布，形成紋層；脈狀構造是受熱液作用菱鐵礦呈細脈狀分布于大理巖中，菱鐵礦晶形較好和較大；浸染狀構造是黃銅礦或黃鐵礦呈星點狀分布于菱鐵礦礦石中或圍巖中，熱液活動形成的構造。

3.3 圍巖蝕變

礦區圍巖蝕變主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸巖化、菱鐵礦化。菱鐵礦化主要表現為熱液沿裂隙溶蝕并充填形成晶洞，同時，熱液中的鐵質沿裂隙充填在礦層中。

4 巖石地球化學特征

4.1 主量元素

據菱鐵礦石和氧化礦石樣品的主量元素分析表明，菱鐵礦石中SiO2的含量為8.01%～19.87%，平均為9.72%，TFe為38.93%～57.74%，氧化礦石的TFe為61.28%～75.08%。氧化礦石中Na2O、Al2O3、P2O5、TiO2含量均較低，Na2O的含量為0.09%～0.18%，Al2O3含量為0.34%～1.95%，P2O5的含量為0.02%～0.15%，TiO2的含量為0.05%～0.04%。菱鐵礦石樣品的Al2O3和TiO2含量較少，表明菱鐵礦石中陸源組分較少。

4.2 微量元素

據不同類型圍巖和礦石樣品的微量元素測試成果表和標準化后的微量元素配分型式圖，表明微量元素來源復雜。對于同一類型樣品，其配分型式圖曲線變化趨勢變化大致相同，具有相同的虧損和富集特征。大理巖和方解石片巖樣品的曲線變化趨勢一致，表明具有相同的物質來源。菱鐵礦石樣品的Ni、Th、Sr、Y、Co、Ba呈正異常，Rb、Nb、Cr、Hf、Zr呈負異常。

4.3 稀土元素

據菱鐵礦石樣品的稀土元素測試成果表和稀土配分型式圖，∑REE含量為12.38×10-6～45.53%×10-6，LREE/HREE比值為0.81～5.76，La/Ybs比值為0.06～0.83，顯示輕稀土明顯虧損，稀土配分曲線具有左傾的特點，δCe值為0.92～0.98，Ce異常不明顯；δEu直為1.56～2.84，具有正Eu異常。因礦床后期受明顯的熱液淋濾作用，輕稀土虧損；處于熱水沉積環境，δEu正異常[3]。

5 成礦規律

5.1 成礦要素

切列克其菱鐵礦床位于華南板塊羌塘微板塊中阿克賽欽古生代陸緣盆地西北緣，近陸一側，成礦環境為淺海相海進沉積環境，成礦時代為早志留世（沉積）-中三疊世（改造）。下志留溫泉溝組的巖石組合為細碎屑巖夾碳酸巖建造，主要巖性為石英砂巖、鈣質粉砂巖、千枚巖夾大理巖，表明陸棚淺海相沉積環境。喬耿彪等人認為賦礦地層為中上志留統達坂溝群（S2-3D），筆者認為是下志留統中-淺變質巖系。原巖為陸源細碎屑巖夾石英、泥質碳酸鹽巖，后期變質形成中-淺變質的片巖及石英、白云母大理、大理巖，具粒狀變晶結構、層狀、條帶狀和紋層狀構造巖。圍巖蝕變主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸巖化、菱鐵礦化。礦石中黃鐵礦δS34值為-15.84‰～20.72‰，變化范圍大，表明來源復雜，有來自海水硫酸鹽的重硫及細菌成因的輕硫，與國內外沉積型鐵礦形似。研究表明，成礦物質來源于陸源。控礦條件是淺海相海進沉積系列底部和下部，碎屑巖與碳酸鹽巖的過渡帶，侵入巖與地層外接觸帶附近，層控線狀構造。巖漿熱液疊加晚于區域變質改造，對菱鐵礦的改造最為顯著，主要表現為花崗巖脈貫入菱鐵礦脈，并形成菱鐵礦礦脈、石英脈和黃銅礦化，菱鐵礦晶變大[3]。

5.2 成礦期次

根據成礦地質特征、礦石特征（礦石礦物組成及特征、礦石結構構造特征）等，成礦期次可分為：沉積成巖成礦期、區域變質改造期和巖漿熱液疊加改造期。成礦后出露地表和埋深較淺的部位受到表生風化形成氧化礦石（表1）[5,6]。

表1 切列克其菱鐵礦床成礦期次表

5.3 成礦作用

對比分析前人研究成果[7-9]，結合本次研究的巖石地球化學特征和成礦期次等，成礦作用可分為：①沉積成巖成作用：早志留世海進條件下，化學沉積作用與機械沉積作用交替進行并壓實成巖，菱鐵礦層中普遍出現紋層狀、微條帶狀分布的泥質和石英層，礦體呈層狀、似層狀和透鏡狀順層產于圍巖（地層）中，原始沉積特征較好。②區域變質改造作用：含量地層經區域變質作用改造，泥巖變成片巖，碳酸巖變成大理巖；原始菱鐵礦層中的菱鐵礦和石英重結晶，或呈菱鐵礦脈和石英菱鐵礦脈狀充填入礦層中，成礦物質富集。③巖漿熱液疊加改造作用：三疊世花崗閃長巖和石英閃長巖侵入地層，因巖漿熱液疊加改造，花崗巖脈發育，順層或穿層侵入于圍巖和礦層，同時沿裂隙發育了石英脈、石英菱鐵礦脈、黃銅石英脈。

綜上所述，切列克其菱鐵礦床屬于海相熱水沉積型礦床，并有后期熱液疊加改造作用（圖3）。

圖3 切列克其菱鐵礦床成礦模式

6 結論

（1）切列克其菱鐵礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀，由3個礦群組成，走向近東西向，傾角40°～50°，長150m～930m，厚1.20m～39.92m，礦體TFe品位27.45×10-2～57.52×10-2。原生礦石礦物主要為菱鐵礦，含少量的黃銅礦、黃鐵礦。礦石結構主要為粒狀變晶結構，礦石構造主要有塊狀構造、條狀構造、層狀構造、浸染狀構造、脈狀構造、晶洞構造，主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸巖化、菱鐵礦化[10,11]。

（2）切列克其菱鐵礦床位于華南板塊羌塘微板塊中阿克賽欽古生代陸緣盆地西北緣，近陸一側，賦礦地層為下志留統溫泉溝組（S1W），成礦環境為淺海相海進沉積環境，成礦時代為早志留世（沉積）-中三疊世（改造）。

（3）成礦作用分為：沉積成巖作用、區域變質改造作用和巖漿熱液疊加改造作用。巖漿熱液疊加晚于區域變質改造，對菱鐵礦的改造最為顯著。成礦后出露地表和埋深較淺的部位受到表生風化形成氧化礦石。

（4）切列克其菱鐵礦床屬于海相熱水沉積型礦床，并有后期巖漿熱液疊加改造作用。