浅析西天山备战铁矿矿产成因及找矿方向

2016-04-21刘文臣

地球 2016年6期

关键词：角砾磁铁矿矽卡岩

■刘文臣

（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局七〇三队新疆伊宁835000）

浅析西天山备战铁矿矿产成因及找矿方向

■刘文臣

（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局七〇三队新疆伊宁835000）

西天山备战铁矿是新疆地区重要的矿产基地。通过对备战铁矿矿带南侧花岗斑岩样品中分选出的锆石单矿物颗粒进行锆石U-Pb法同位素定年。初步认为备战铁矿成岩时代为晚石炭世早期。结合区域构造背景认为，备战铁矿成矿环境为晚石炭世裂谷闭合环境，成矿岩浆形成于海陆交互相。矿石与围岩在成因上有联系，来自富集地幔，喷发过程中含矿岩浆与陆壳物质或花岗岩发生混染，形成铁矿床。综合分析认为，该矿床为火山沉积后期矽卡岩化改造富集型磁铁矿床。

备战铁矿成矿年代矿床成因地质意义

1 成矿背景

备战铁矿位于阿吾拉勒石炭纪裂谷带东段，塔里木板块与伊犁微板块对接部位，地层上属塔里木-南疆大区、天山-北天山地层区、中天山-马鬃山地层分区，矿区地表出露主要地层为下石炭统大哈拉军山组（图1）。早石炭世，伊犁微板块内部产生拉张裂谷，拉张阶段沉积了拉斑玄武岩系列和钙碱性系列火山岩。中石炭世，处于靠近弧后盆地一侧的内弧环境中[4]，晚石炭世裂谷闭合。

图1 矿区地质图及西天山板块构造略图

2 矿床特征

备战铁矿区位于博罗霍洛山北坡天山主脊附近，山体走向呈近EW向，总体地势为南高北低，属高山深切地貌。矿区南部数百米为天山山脊，山脊线多为尖棱状，常年冰川覆盖，具典型冰川地貌特征。

2.1 矿区地层

矿区地层由上泥盆统艾尔肯组和下石炭统大哈拉军山组组成，多被第四系所覆盖。上泥盆统艾尔肯组包括两个岩性段：第一岩性段出露于矿区北中部及矿体附近，厚度较大。岩性主要为灰色条带状灰岩、薄层状灰岩、白云质灰岩、白云岩，局部夹大理岩化灰岩。近岩体矽卡岩化强烈，与上覆第二岩性段（向斜核部）呈整合接触，局部为断层接触；第二岩性段呈EW向出露于矿区中部，构成向斜核部，出露厚度253.89m，下部为深灰色千枚岩，上部相变为钙质页岩、含碳质页岩或泥岩夹白云岩，出露连续。下石炭统大哈拉军山组为矿区主要地层，分布于矿区南部及北部，与上覆上泥盆统艾尔肯组第一岩性段为断层接触。该组分3段：第一岩性段分布于铁矿南部及北部，走向为EW向，出露不连续。北部出露厚度183.80m，沿走向向东厚度略增。岩性由新到老为大理岩、灰绿色安山岩，与上覆第二岩性段呈整合接触；第二岩性段位于矿区向斜构造翼部，北翼出露于矿区北中部及矿体附近，厚度较大。南翼出露于矿体东北部，出露不全，向东延伸厚度减小，与上覆第三岩性段为整合接触，局部为断层接触，与下伏第一岩性段为整合接触；第三岩性段出露于矿区中部，为向斜核部，厚253.89m，出露连续。第四系覆盖范围较大，主要为残坡积及冰积砾石，南部及西部为现代冰川。

2.2 矿区构造

矿区广泛发育褶皱和断裂。褶皱主要为夏格孜达坂向斜北翼的次级褶皱，为更复杂的紧闭复式向斜，轴面直立，总体轴向约280°。矿区断裂构造较发育，较大断裂共9条，多为压扭性断层，因残坡积覆盖，断层实测长度较小。由区域资料可知，矿区南北两侧均为近EW向断裂构造，具压扭性质，是一个长期活动的构造薄弱带，有利于岩浆的侵入。

2.3 矿区矿物、矿石特征

矿石主要为自形、半自形粒状变晶结构，磁铁矿呈微细粒状产出，含量10%～80%，粒径0.02～2.2mm，一般均匀分布，少量呈压扁定向排列。黄铁矿呈他形-半自形粒状，含量1%～20%，粒径0.06～0.8mm，集合体呈浸染状或斑块状、细脉状分布于磁铁矿及矽卡岩矿物颗粒间。矿石主要构造为致密块状、浸染状及角砾状。主要金属矿物有磁铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿。磁铁矿为矿石中主要金属矿物，含量30%～80%，粒度0.02～1.8mm，多为它形-半自形，少量为半自形晶。磁黄铁矿呈团块状集合体不均匀分布于磁铁矿中，少量呈脉状集合体沿磁铁矿内裂隙分布，内部为黄铁矿核心，与黄铁矿分界明显。其生成时间晚于磁铁矿早于黄铁矿。黄铁矿为矿石中主要伴生矿物，一般含量较低。黄铜矿多与黄铁矿伴生产出，呈它形粒状，粒径约0.04mm，局部呈乳滴状，含量极少。主要非金属矿物有透辉石、绿帘石、钙铁石榴石、透闪、纤闪石、硅灰石、电气石等及矿物组合。矿石类型有致密块状磁铁矿石，为主要富矿石，品位一般在50%以上。角砾状磁铁矿石中磁铁矿呈胶结物形式存在，品位变化较大。浸染状磁铁矿石多为半自形-它形粒状结构，中-稠密浸染状构造，矿区分布较少，为主要贫矿类型。

3 矿床成因

3.1 矿石与围岩原岩分析

备战铁矿围岩与矿石微量元素含量、稀土元素分布模式图反映的特征极类似，推测备战铁矿床与其围岩间可能具成因联系。通过分析测试，矿区矿石和围岩的微量元素Nb，Ta，Th，K，Hf等含量较低，而P，Ti较高。在球粒陨石标准化微量元素蛛网图中，出现K，Ti，Zr，Ba相对亏损，Rb，Th，Y，Sm相对富集，说明矿区火山岩受到一定程度地壳混染。对矿区矿石和围岩稀土元素分析结果表明，稀土总量变化较大，轻稀土富集、重稀土亏损，具典型大陆玄武岩系列特征。部分岩石形成于氧化环境，部分为还原环境，岩浆形成于海陆交互相。微量元素和稀土元素分析表明，备战铁矿矿石和围岩原岩一致，为玄武岩。因此，推测备战铁矿矿石和围岩在成因上可能有联系。

3.2 矿石成因分析

矿石主要分为致密块状、浸染状及角砾状。致密块状磁铁矿石磁铁矿含量为50%~70%，个别达80%以上。矽卡岩矿物（透辉石、绿帘石等）颗粒少，一般均匀分布于磁铁矿间。浸染状磁铁矿石磁铁矿含量较低，为20%~40%。磁铁矿呈星点状集合体分布于矽卡岩矿物颗粒间。角砾状构造在备战铁矿中较常见，角砾成分多为绿帘石矽卡岩或透辉石矽卡岩，粒径5~20mm，含量10%~40%。从个别岩心中观察发现，小角砾碎块可镶嵌拼接为一个大角砾，因此认为该角砾为自碎角砾，胶结物为磁铁矿，局部磁铁矿中夹条带状磁黄铁矿和黄铁矿。从矿石化学法分析资料及TiO2-Al2O3-(MgO+MnO)成因图解中可知，备战铁矿磁铁矿主要落在矽卡岩和沉积变质型区内，说明该矿床磁铁矿成因不仅与热液相关，还与沉积作用相关。

3.3 矿床成因探讨

火山-沉积型铁矿床结合备战铁矿成矿特征及火山活动地质背景，该矿床为海底火山作用形成的矿床，铁矿的形成与海底火山-喷流沉积有关。备战铁矿矿床容矿围岩属海相火山熔岩及火山碎屑岩。备战铁矿床赋矿围岩为海相富钠质火山岩系或细碧石英角斑岩系，具火山热液型矿床特点，说明该铁矿形成与热液作用有关。矽卡岩型铁铜金矿床备战铁矿具热液活动迹象，围岩蚀变明显。矿区矿石为磁铁矿，形成晚于早期石榴子石等矽卡岩的形成，铁矿石既可在矽卡岩中，也可在外接触带围岩中，说明该矿床具矽卡岩型矿床特征。综上所述，备战铁矿矿床成因类型与火山沉积型铁矿和矽卡岩型铁矿类似。具体为何种成因类型还需从成矿过程中进行分析。

3.4 成矿过程分析

岩浆活动矿区岩浆活动主要分3个阶段：第一阶段为中酸性岩浆侵入，形成石英正长斑岩、石英二长斑岩、霏细斑岩。该岩浆活动后期，伴随有原生含矿熔浆上升，沿构造薄弱带充填，形成角砾状磁铁矿石，矽卡岩角砾中有浸染状磁铁矿产出；第二阶段为酸性岩浆侵入，依次为花岗斑岩及少量花岗闪长岩，该阶段对矿体影响不大；第三阶段为后期中基性岩浆侵入，形成辉绿岩脉、闪长岩脉，矿体附近岩脉对矿体具一定破坏作用。成矿阶段划分备战铁矿成矿阶段分3期：火山沉积期、矽卡岩化改造期和表生氧化期。火山沉积期，早石炭世伴随着阿吾拉勒裂谷的形成，大哈拉军山组火山岩中沉积了原始铁矿层。铁质主要来源为火山活动，生成首期品位较低的原始铁矿层；矽卡岩化改造期，火山活动形成的铁矿体受到岩浆热液活动的改造，形成铁矿床与矽卡岩共生现状。可细分为3个阶段：早期氧化物-硅酸盐阶段、硫化物阶段和碳酸岩阶段。