新疆塔什库尔干县八仙尖菱铁矿矿床地质特征及成因浅析

吴海才

（新疆地矿局第二地质大队 喀什 844002）

新疆塔什库尔干县八仙尖菱铁矿矿床地质特征及成因浅析

吴海才

（新疆地矿局第二地质大队 喀什 844002）

新疆塔什库尔干县八仙尖菱铁矿位于木吉-阿克塞钦Au、Cu(Fe)成矿带的南东上,该铁矿工作程度较低，成果并不显著。笔者拟与多年对菱铁矿铁野外工作实践,结合该种类型铁矿有关资料,对该矿床的基本地质特征和成因进行初步分析和探讨,为该区今后的地质调查与找矿工作提供参考。

八仙尖菱铁矿 地质特征 成因浅析

八仙尖菱铁矿位于新疆塔什库尔干县城160°方向，直线距离约250 km，行政区划分隶属塔什库尔干县达不达乡管辖。其大地构造位于塔里木板块与冈底斯板块接合部位，以麻扎-康西瓦大断裂为界，以北属赛图拉岛弧区，以南属喀喇昆仑陆棚-陆坡岛弧区，研究区位于阿克赛钦中间地块带。成矿带位于木吉-阿克塞钦Au、Cu(Fe)成矿带,该带分南东段、北西段，该带北西段自北而南分别有木吉金矿、卡拉玛铜矿、沙子沟铜矿、切列克其菱铁矿，研究区与塔合曼铁矿、阿然保泰铜(金)矿点、卡拉吉力干含铜菱铁矿点、伊力克砂金矿点、黑黑孜站干含铅铁矿等同属该带南东段。

1 区域成矿背景

1.1 区域成矿前景

研究区位于阿克赛钦中间地块带，区域地层横跨两个地层小区，由南向北分别为明铁盖-乔戈里小区和麻扎小区，区域上出露地层主要有：元古界(Pt)的中深变质岩；未分下古生界(Pz1)和未分奥陶志留系(O3-S)h的一套海相碎屑岩，属黑色岩系；志留泥盆系(S-D)为碎屑岩及火山岩、灰岩等。区域构造线总体呈北西-南东向，北西向的维布隆南断裂贯穿整个工区；康西瓦大断裂从研究区西南部的塔吐鲁沟附近通过，走向北西，该断裂在伊力克附近折向北东东，在麻扎大拉东与维布隆南断裂交汇，控制了区域上岩浆岩及地层的分布。研究区位于维布隆南断裂与麻扎-康西瓦大断裂之间，次级构造较发育。区域上岩浆岩活动频繁，占据了相当大的空间，有印支期闪长岩(维布隆南岩体(δ51)和燕山期的中酸性侵入岩塔吐鲁沟北东岩体(γ52)等。

1.2 区域地球化学特征

1.2.1 各地层中元素的背景分布及离散特征

未分下古生界(Pz1):富集系数>1.1的元素(或氧化物)有 As、B、Sb、Bi、F、Cu、Au、Ni、Co、Ti、Cr、 Mo、 V、 TFe2O3、 Ag、 Mn、 MgO、 P、 Na2O、Sn、Be、W共22种，是区内富集元素最多的层位。成矿元素主要是Au、Cu及其伴生元素和高温热液元素。该地层单元明显贫Sr。

图1 区域地质矿产图

未分奥陶志留系(O3-S)h：富集系数>1.1的元素(或氧化物)依次为 Sb、As、Li、F、Cu、Zn、Ni、Co、Cr、Au、V、TFe2O3、B、Hg、Al2O3、Bi、Cd、Ti、Mn、Na2O共20种，属多元素富集的层位之一，其中富集的成矿元素较多且都是中低温热液元素。该地层区是全区找Au、Cu、多金属矿产及铁矿最有利也是潜力最大的地区，Sb也具有富集成矿的地球化学信息。该地层贫CaO、Sr、Y、La、U、Nb、Sn、Th。

1.2.2 岩浆岩中元素的背景分布及离散特征

这里主要叙述研究区出露的燕山期中酸性岩(γ52)及印支期闪长岩(δ51)两个时期岩浆岩中元素的背景分布及离散特征。

印支期闪长岩(δ51)：该岩体中Au平均值(X)为4.589×10-9，全区Au平均值为3.077×10-9，富集系数(K)达1.49，标准差(S)为13.838，变差系数为3.015，以上数据表明金元素在岩体中背景含量较高，分布不均匀，具有一定富集成矿的趋势。此外，Cu、W、Mo3种元素平均含量接近查证区平均值分别为 49.3×10-6、2.59×10-6、1.92×10-6（Cu、W、Mo地壳丰度值分别为63.0×10-6、1.10×10-6、1.30×10-6）；Ag、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、Sn、Cd 9种元素表现为明显的贫化，其富集系数均＜0.80，贫化程度最强的元素是Pb，富集系数仅为0.369；这些元素在地球化学图上表现为明显的低值区。

燕山期中酸性岩(γ52)：富集系数＞1.1的元素有 F、Bi、U、Be、W、Sn、Na2O、Th、K2O、Ba、La、P、SiO2、Pb共14种，其中F的富集系数最大为＞2.3，居各单元之首。变差系数＞0.2的元素(或氧化物)有 22种，前 10位为Mo、MgO、Au、B、CaO、Sn、Sb、W、TFe2O3和U，其中Mo的变差系数达39.08。W、Sn、Mo、Bi 4种元素在该期中酸性岩中不但富集程度高，而且变差系数也大，表明它们在燕山期中酸性岩中具有较大的成矿优势。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层特征

工区内出露地层为未分下古生界(Pz1)和第四系堆积物(Q)。

2.1.1 未分下古生界(Pz1)

该套地层在工区大面积出露，呈北西-南东向展布，为一套浅-中变质岩系，岩性为绢云母石英片岩、黑云母石英片岩、绿帘阳起石绿泥石片岩、二云母片岩、大理岩、变砂岩、千枚岩、变粒岩等。在八仙尖一带，绢云母片岩及大理岩中夹有菱铁矿层或含褐铁矿变余砂质泥岩。由5个岩性段组成：

第五岩性段(Pz15)：灰色含炭绢云母片岩夹变砂岩，局部夹有褐铁矿化大理岩，岩石变质程度一般，小揉曲、褶皱较发育。厚度＞518.8m。

第四岩性段(Pz14)：灰色绢云母石英片岩夹绿泥石英片岩，偶见大理岩透镜体。74 km沟Ⅲ号矿化体产于此中，厚度约371.5m。

第三岩性段(Pz13)：灰黑色黑云母石英片岩，74 km沟Ⅱ号矿体及Ⅳ号矿化体产于此岩性段中，岩层厚度达826m。

第二岩性段(Pz12)：浅灰色角岩化凝灰质变砂岩。厚度＞14.8m。

第一岩性段(Pz11)：灰色混合岩化黑云母石英片岩，可见有基体和脉体。厚度＞342.1m。

在第三、四、五岩性段中均夹有大理岩条带，在大理岩条带中普遍存在含铁热液交代或充填现象，形成菱铁矿、赤铁矿及铁白云石等矿物。

图2 八仙尖菱铁矿地质图

2.1.2 第四系(Q)

研究区内第四系为全新统冲洪积物(Q4apl)，分布于各沟谷及沟口两侧。由漂砾、砾石、砂土等混杂堆积。

2.2 矿区构造特征

研究区在构造上属阿克赛钦-羌塘地块，维布隆南断裂从北东部边缘通过，工区南侧为麻扎-康西瓦大断裂转折端并与阿格勒大坂断裂交汇。由于工区岩性多为韧性片岩，次级构造在地层中表现为揉皱发育，产状较紊乱，片理化明显。而地层中的大理岩条带岩性为脆性，同沉积的碎屑岩与大理岩的能干性存在明显的差异，受后期构造应力影响变形程度也明显不同，砂质碎屑岩宏观上形成片岩，揉皱发育；大理岩条带受后期构造影响变形较小，因此其产状往往表现为与片岩斜交，在脆性大理岩条带中形成东西向、北西西向和北东东向三组裂隙，为含铁热液提供了运矿通道和容矿空间。

2.3 岩浆岩

研究区岩浆岩位于南西部，由2个毗邻岩体组成：维布隆南岩体和塔吐鲁沟北东岩体，其岩性分别为中性闪长岩及酸性花岗岩。

维布隆南岩体(δ51):出露在维布隆以南8 km，平面上呈半环状，呈北西-南东向展布，面积约79 km2。侵入于奥陶-志留系黑黑孜群砂板岩中，与灰绿色板岩的侵入界线清楚，其外接触带主要表现为混染岩化、黑云母化、硅化。内接触带表现为片麻状细粒结构带，主要发育有绿帘石化和绿泥石化，局部有绢云母化和碳酸盐化。组成岩体的岩石均系闪长岩类，多为中细粒结构，岩相分带不明显。

塔吐鲁沟北东岩体(γ52)：呈北西-南东向展布，仅在南西角有少量出露，北东侧与维布隆南岩体(δ51)紧密相连局部侵入于维布隆南岩体之中，岩体岩相分带较明显：边缘相为灰白-深灰色中细粒二长花岗岩；内部相为灰白色中粗粒黑云母花岗岩；二者间为中细粒结构的黑云母花岗闪长岩组成过渡相。

3 矿床特征

3.1 矿体组合分布及产状

区内出露的铁矿(化)体共有4条：

Ⅰ号矿化体：出露在矿区的北东角，呈脉状，出露长约215m，厚度10～26m。矿化体呈北东-南西向分布，倾向18°～25°，倾角58°。围岩为灰黑色含炭绢云母片岩，片理面产状基本上与岩层产状一致，矿化体与围岩为穿层产出的接触关系。矿化体附近围岩沿片理面局部有石英、方解石、赤铁矿细脉，推测为该矿化体形成时同源热液分散所致。矿体单样TFe品位(13.00～25.40)×10-2。

Ⅱ号矿体：该矿体是区内最大的矿体，出露于矿区的南西部，产出于第三岩性段(Pz13)灰黑色黑云母石英片岩层中，矿体地表呈透镜状，出露长约228m，厚度8.4～52.0m，平均厚度为30.5m，矿体呈近东西向，倾向15°～30°，倾角约60°，矿体的顶底板岩性均为菱铁矿化大理岩，矿体与围岩之间为渐变过渡关系，矿体及菱铁矿化大理岩均严格受构造裂隙控制。矿体单样TFe品位(17.50～55.80)×10-2，矿体单工程 TFe品位(28.83～48.75)×10-2，矿体平均TFe品位41.71×10-2。

Ⅲ号矿化体：矿化体产于第四岩性段(Pz14)灰色绢云母石英片岩夹绿泥石石英片岩中，由2条褐红色褐铁矿化、赤铁矿化大理岩条带组成，走向分别为290°、305°，倾向20°～35°，倾角50°～56°，沿走向出露长分别为110m、200m，厚度5～10m，矿化体中热液充填成因的赤铁矿TFe品位一般在(40～50)×10-2，但矿化体中容矿裂隙极不规则，致使赤铁矿在其中分布无规律，而交代成因的菱铁矿TFe品位一般在(16～19)×10-2。

Ⅳ号矿化体：矿化体产于第三岩性段(Pz13)灰黑色黑云母石英片岩层中，矿化体在地表呈透镜状，出露长约280m，厚度25～40m，地表最大视厚度约65m，矿体呈近东西向，倾向为5°～20°，倾角约55°～65°，矿化体单样TFe品位(12.70～17.40)×10-2，普遍低于边界品位。

3.2 矿石质量及结构构造

3.2.1 矿石质量

矿物特征:据岩矿鉴定结果认为矿区内矿石矿物成分较简单，主要由赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿组成。在铁矿区Ⅱ号矿体中见有少量磁铁矿，其中赤铁矿、菱铁矿含量可达60%～80%。岩石表层的褐铁矿化现象由赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿受氧化等因素形成，脉石矿物主要为方解石、石英等。

矿石化学成分:①总的来说矿区内的铁矿石多为需选铁矿石(TFe品位＜50×102）。②矿石主要造碴组分CaO+MgO/SiO2+Al2O3的比值为2.67(Ⅱ号矿体），大于自溶性矿石的划分标准1.2，为碱性矿石。③矿石中有害元素种类少而含量低。硫的含量均低于含量允许指标(≤0.30×10-2),且含硫物质主要为硫化物；磷的含量低于含量允许指标(≤0.25×10-2），铜含量只有(0.01～0.06)×10-2，远远低于允许含量标准；不含其他有害组分。④矿石中有益元素只有锰，其含量最高可达2.42×10-2，普遍都在(1.50～2.42)×10-2之间。

3.2.2 矿石结构与构造

矿石结构:①中、粗粒它形-半自形粒状结构是矿石最主要的结构，在矿区中比较常见，主要是含矿热液在适当的温度、压力等因素下较完全结晶或者成矿后进一步富集的结果。②细粒结构为矿石的常见结构，赤铁矿、菱铁矿矿物粒度相对较细，粒径介于0.3～0.5mm。

矿石构造:①致密块状构造是赤铁矿和菱铁矿矿石常见的构造。②条带状构造由磁铁矿、白云母、石英、方解石组成微条带或纹层构成，纹层或条带宽多数不到1mm，少数一至数毫米宽。③假波纹构造：似层状菱铁矿经区域变质作用所形成，为次生构造，较少见，分布在Ⅰ号矿化体中。④晶洞构造沿赤铁矿脉、裂隙或裂隙交叉处发育有晶洞，形态以不规则状为主，晶洞大小一般在10 cm以下，洞壁有方解石薄膜，晶洞中往往发育有粗晶菱铁矿、文石及少量小水晶。

4 找矿标志及方向

4.1 找矿标志

⑴褐铁矿化是原生菱铁矿、赤铁矿在表生作用下的产物，可以指导寻找原生菱铁矿及赤铁矿。

⑵从含矿层来讲，岩相厚度变化大、碳酸盐比较发育的层位，尤其是碳酸盐岩与碎屑岩过渡部位有利于后期含铁热液的交代充填形成矿体。

⑶无论是铁矿体还是铁矿化体，因其抗风化能力较绿片岩相围岩强，宏观上往往形成脉状正地形。

⑷矿区及外围所发现有价值的铁矿体均位于中酸性岩体的外接触带，并以热液交代形成菱铁矿、热液充填形成赤铁矿复合成因为特点。

4.2 找矿方向

该区有工业价值的铁、铜矿床都分布于加里东期酸性侵入岩的外接触带，而产于岩浆岩内部的矿点多无工业意义。这说明本区矿物质的来源具多样性，除岩浆后期热液本身可能含有一定的含矿物质外，应该是通过溶解和交代作用更多地集中了古老地层中沉积的矿物质。本区找矿需注意以下二点：岩浆岩的外接触带、与碳酸盐岩有关的围岩。

5 矿床成因初探

矿区出露矿体矿物成分主要为菱铁矿及赤铁矿，理论上菱铁矿具有热液和沉积两种成因。Fe2+是一种较强的碱，可在弱酸(如碳酸)中溶解、迁移，只有在pH＞5.5时才产生沉积；介质离子电位(Eh)降低会使Fe3+减少，转化为Fe2+，所以菱铁矿(FeCO3）的形成与环境的Eh和pH有关；此外还与S的浓度降低、极高的CO2分压及还原条件有关。S离子浓度很大时，形成黄铁矿，所以当菱铁矿大量出现时，黄铁矿较少；而黄铁矿大量出现的地质体(黑色页岩)中，很少有菱铁矿产出。极高的CO2分压条件，只有在能自发生成CO2的封闭和半封闭的环境里实现。在深湖处，当H2S和CO2含量都较高时，能同时产生FeS2和FeCO2。沉积成因的菱铁矿，常产于粘土、页岩或煤层中，具鲕状和结核状形态，与鲕状绿泥石、针铁矿共生。热液成因的菱铁矿，可呈单独菱铁矿脉或与铁白云石、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿等硫化物共生。亦可交代石灰岩等形成不规则的交代矿层。

赤铁矿是在氧化条件下形成的矿物。广布于各种成因类型的矿床和岩石中。规模较大的赤铁矿床，多与热液作用和沉积作用有关。与热液作用有关的赤铁矿床，共生矿物除磁铁矿、石英、重晶石、绿泥石、菱铁矿等碳酸盐矿物外，常含有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、毒砂等金属硫化物；矿物间相互交代和蚀变现像显著而普遍。我国辽宁、江西等沉积变质型铁矿床，主要由磁铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿所组成；与石英、绿泥石等矿物共生。产于接触变质型的铜铁矿床里的赤铁矿，与磁铁矿、黄铜矿、斑铜矿、磁黄铁矿等硫化物及石榴子石、透辉石、金云母、阳起石等矿物共生。赤铁矿还作为副矿物出现于岩浆岩中。在火山口的周壁或凝固了的熔岩的表面或裂隙中，都发现有赤铁矿的晶体或薄膜状的赤铁矿；这种火山升华作用的产物，其成因可用下式表示：

在氧化带里，赤铁矿可以由褐铁矿或纤铁、针铁矿经脱水作用形成；但又可水化变成针铁矿、水赤铁矿等。实验证明这种脱水反应有个转变过程：

上列脱水转变过程表明：由针铁矿脱水转变而成的赤铁矿，可不经过磁赤铁矿(γ-Fe2O3)这一中间状态。经脱水作用形成的赤铁矿，多为皮壳状、同心环状、土状及块状集合体形态；一般与针铁矿共生，有时呈针铁矿的假象。在还原的条件下，赤铁矿可转变为磁铁矿，称假象磁铁矿。磁铁矿受氧化可转变为赤铁矿，称假象赤铁矿。实验说明：随着氧的分压(PO2)的增大,Fe2O3/FeO或Fe2O3/FeO+Fe2O3也增大，因而PO2可以作为两者相互转化的标志。赤铁矿为常见的易被蚀变的矿物，除可转变为磁铁矿外，还可转变为菱铁矿、褐铁矿、黄铁矿等。

综上所述，八仙尖一带铁矿多为穿层产出，矿体的两侧往往被菱铁矿化石英方解石脉(脉中局部地段夹有灰-灰绿色角闪千枚岩)包围，二者之间为渐变的过渡关系，推测菱铁矿体与菱铁矿化石英方解石脉为同期热液作用的产物，另外还可见到少量的黄铁矿，表现为热液成因类型，古生代研究区内形成了浅海海盆，到了中、晚生代以后，海进海退交替轮回，岩浆、火山活动频繁，伴随着超大岩石圈断裂活动的加剧，在区域上形成了一系列中-晚生代的岩体、岩墙，岩脉，此时，维布隆南断裂带侵入了大量的岩浆岩，并进一步淬取地层中的铁质与其本身所携带的铁质在容矿构造上进行充填、交代和变质，从而形成现在所见到的铁矿体呈透镜状，主要沿裂隙发育的现象。先形成的菱铁矿、赤铁矿、磁铁矿、黄铁矿，在地质演化历史过程中，最后在近地表氧化成赤铁矿、褐铁矿等。

收稿：2013-10-31