西天山智博铁矿地球化学特征及地质意义

马方彬，杜杨松，李大鹏，涂 伟，王开虎，白 玉

(1. 中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 100083；2. 中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州 072754；3. 山东省地质科学实验研究院，山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东济南 250013；4. 西南科技大学，四川绵阳 621010； 5. 中化地质矿山总局新疆地质调查院，新疆乌鲁不齐 830000；6. 上海申丰地质新技术应用研究所有限公司，上海 201702)



金属矿产

西天山智博铁矿地球化学特征及地质意义

马方彬1，2，杜杨松1，李大鹏3，涂 伟4，王开虎5，白 玉6

(1. 中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 100083；2. 中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州 072754；3. 山东省地质科学实验研究院，山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东济南 250013；4. 西南科技大学，四川绵阳 621010； 5. 中化地质矿山总局新疆地质调查院，新疆乌鲁不齐 830000；6. 上海申丰地质新技术应用研究所有限公司，上海 201702)

新疆和静县智博铁矿床位于西天山阿吾拉勒铁矿带东段，矿体呈层状、似层状、透镜状，赋存于下石炭统大哈拉军山组火山岩系中。矿床的成矿过程分为岩浆期和热液期两个成矿期，其中热液成矿期分为硅酸盐-氧化物阶段、硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段。磁铁矿石和火山岩围岩稀土元素配分模式均为轻稀土相对富集的平缓右倾型，轻、重稀土元素之间分馏程度强，轻稀土元素及重稀土元素内部分馏程度均较弱，Eu负异常或异常不明显，无Ce异常。矿石和火山岩围岩微量元素配分曲线特征总体上基本一致，相对富集Rb、U等元素，亏损Ba、Ta、Nd、Ti等元素。磁铁矿δ18O值(3.7%～3.9%)与岩浆成因磁铁矿的δ18O值一致，δ32S值整体表现为幔源硫或岩浆硫特征。这些稀土、微量元素及同位素地球化学特征说明本区矿石和火山岩围岩具有同源性，成矿物质来源于大陆岛弧环境下的深源岩浆；该岩浆形成于准噶尔洋洋壳向南中天山-伊犁地块之下俯冲的岛弧环境中，岩浆在上侵过程中发生一定程度的地壳混染。结合矿床地质特征，认为智博铁矿的形成与岩浆活动有关，受矿浆贯入影响，后期热液作用对成矿有一定的贡献。

火山岩 地球化学 矿床成因 智博铁矿 西天山

Ma Fang-bin, Du Yang-song, Li Da-peng, Tu Wei, Wang Kai-hu, Bai Yu. Geochemical characteristics of the Zhibo iron deposit in West Tianshan of China and geological implications[J]. Geology and Exploration, 2016, 52(1):0001-0013

新疆西天山地区阿吾拉勒铁矿带为新疆最重要的铁矿带之一，经过以往地质勘查工作，在该铁矿带内先后发现了一系列大中型铁矿床，包括松湖、式可布台、尼新塔格-阿克萨依等中型铁矿床及查岗诺尔、敦德、智博、备战等大型铁矿床，探获并预测铁矿石资源量达十几亿吨(董连慧等，2012；张作衡等，2012)，找矿前景非常优越，得到了国内地质学者的广泛研究(莫江平，1997；卢宗柳，2006；汪帮耀；2011；洪为，2012；张作衡等，2012；Zhang Xetal.，2012；李大鹏等，2013；葛松胜等，2014；沈立军等，2014)。智博铁矿为近年来该带内发现的大型铁矿床之一，现有研究主要涉及矿物学(王志华等，2012；沈立军等，2014)、矿物化学(蒋宗胜等，2012)、年代学(蒋宗胜等，2012a)等方面，而对地球化学方面的研究虽有报道(蒋宗胜等，2012a)却不够全面。本文在详细的野外地质调查和室内岩石学、矿相学观察的基础上，针对矿床稀土、微量元素地球化学和同位素地球化学进行研究，初步探讨大地构造背景、成矿物质来源以及矿床成因。

1 区域地质

智博铁矿位于新疆和静县境内，地理上位于博罗科努山系主脊线上，伊犁地块东北缘(图1a)，属石炭纪岛弧带。区域内出露的地层有元古宇、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系及第四系等，以石炭系大哈拉军山组、伊什基里克组分布最为广泛(图1b)。区域内岩浆活动强烈，在石炭纪期间形成了大面积的钙碱性火山岩套和钙碱性花岗岩，二叠纪期间阿吾拉勒地区发生裂谷化，产生数量较多的双峰式火山岩和A型花岗岩(姜常义等，1996；冯金星等，2010)。

图1 西天山大地构造纲要图(a)和智博铁矿矿区地质图(b)(据沈立军等，2013)

2 矿床地质

智博铁矿区出露地层为下石炭统大哈拉军山组第三亚组(C1dc)及一些第四系冰川堆积物。其中大哈拉军山组第三亚组(C1dc)为赋矿层位，岩性以灰褐色、灰绿色玄武质安山岩为主。另出露有玄武岩、玄武质凝灰岩、玄武粗面安山岩、粗面安山岩等。矿区构造简单，出露的大哈拉军山组中基性火山岩呈单斜产出，走向NW315°左右，倾角中等。受火山机构和NW向区域性大断裂制约，各种构造形迹较为复杂，岩层的节理、劈理较发育，层内韧性变形多样，发育有膝状褶皱。侵入岩主要有两种：一种为分布于矿区北部的灰白色、灰褐色的石英闪长岩，与中部火山岩地层呈侵入接触关系；另一种为分布于矿区西南部的浅肉红色花岗闪长岩，呈条带状沿NW-SE向侵入。

智博铁矿共分东、中、西和Fe13矿体四个矿段(如图1b)，矿化带东西长达5.5km，经勘探共圈定24个铁矿体，矿石资源量至少1.85亿吨。其中东矿段的Fe15、Fe8矿体为矿区主矿体，资源量占矿区90%以上。Fe15矿体平面总体呈NW-SE向，西部呈厚板状，向东逐渐变薄，长约1100m，最大厚度达144.82m，平均厚度为47.1m。全铁(TFe)品位最高为63.8%，平均品位为34.02%。矿体形态较规则，呈似层状、厚板状、透镜状形态展布，产状北倾，倾角约25°。矿体顶底板均为灰褐色、浅灰绿色绿帘石化-钾长石化的玄武质安山岩。

矿石构造有致密块状、块状、浸染状、网脉状、斑杂状、隐爆角砾状等，其中致密块状、块状、浸染状及网脉状构造较为常见。矿石结构主要有粒状、半自形-它形粒状、板条状、海绵陨铁结构等。矿石中主要金属矿物为磁铁矿，伴生黄铁矿及少量磁黄铁矿，偶见黄铜矿、赤铁矿。脉石矿物主要有绿帘石、绿泥石，次为阳起石和钾长石，偶见斜长石。

3 围岩蚀变及成矿期次

矿区围岩蚀变较普遍，主要发育钾长石化、绿帘石化、阳起石化、绿泥石化、透辉石化、碳酸盐化、硅化等。蚀变多出现于矿体附近，越靠近矿体蚀变越强烈，与磁铁矿的形成关系越密切。

根据野外及室内镜下矿物的组合与穿插关系，可将智博铁矿成矿过程划分为岩浆成矿期和热液成矿期2个主要的成矿期次(表1)：

(1) 岩浆成矿期。此阶段早期的矿物共生组合为磁铁矿和透辉石；该阶段磁铁矿主要呈致密块状(图2A)、块状(图2B)两种形态，颗粒细微；镜下磁铁矿晶形较好(图2C)，局部呈板条状(图2D)或流动状(图2E)。后期矿物共生组合主要为钾长石+绿帘石(阳起石+绿泥石)+黄铁矿；此阶段蚀变矿物规模较小，呈斑点状、浮渣状生长于早期磁铁矿的间隙中(图2C)或者充填于板条状磁铁矿骨架中(图2D)，镜下可见钾长石、绿帘石穿插流动状磁铁矿的现象(图2F)；此阶段还形成少量黄铁矿及方解石。

(2) 热液成矿期。该成矿期可分为硅酸盐-氧化物阶段、硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段3个成矿阶段。

1)硅酸盐-氧化物阶段：此阶段为矿区蚀变矿物的主要形成阶段，蚀变矿物共生组合为透辉石(少量)+绿帘石+钾长石+阳起石+绿泥石，其中钾长石、绿帘石、阳起石比较普遍；镜下观察可见， 绿泥石包围交代钾长石，绿帘石穿插钾长石、绿泥石(图2G)；阳起石呈板条状穿插绿帘石，绿帘石、阳起石被晚期方解石脉穿插(图2L)等现象，指示此阶段矿物的生成顺序为钾长石→绿泥石→绿帘石→阳起石。此阶段磁铁矿主要呈浸染状、网脉状、斑杂状等几种形态；镜下观察可见，磁铁矿主要呈半自形-它形粒状分布于早期钾长石、阳起石、绿帘石(图2H、2I)等硅酸盐矿物中；此外，该阶段还生成少量的赤铁矿。

表1 智博铁矿成矿期次划分及矿物生成顺序

Table 1 Mineral-formation sequence and ore-formation stages of Zhibo iron deposit

图2 智博铁矿矿石及镜下显微照片(A-F岩浆期；G-L热液期)

2) 硫化物阶段：此阶段的共生矿物组合为黄铁矿+黄铜矿(较少)；黄铜矿主要呈岛弧状、星点状产出，含量较少；黄铁矿晶形较好，晶粒较粗，常呈粒状充填于热液期磁铁矿的间隙中或充填于氧化物阶段绿帘石、阳起石等蚀变矿物中(图2K)。

3) 石英-碳酸盐阶段：此阶段出现大量的石英脉(图2K)及方解石脉(图2L)，脉宽0.1mm～0.7mm不等，通常穿插并叠加在早期的蚀变矿物之上。

4 矿床地球化学

4.1 样品及分析方法

本次研究分析的岩石及矿石样品采自矿区ZK3601钻孔、ZK3205钻孔、ZK2003钻孔及Fe15附近采坑中。其中，火山岩均为新鲜无明显蚀变，3件浸染状矿石作为热液期矿石，3件致密块状矿石作为岩浆期矿石(图2A)。将样品粉碎后，清洗，晾干后，对40～60目样品进行淘洗和烘干，在双目镜下挑选纯度可达99%以上的磁铁矿及黄铁矿单矿物，用作稳定同位素分析。

全岩主微量、稀土元素分析测试工作在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成，仪器采用Finnigan MAT Element I 型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)，执行标准参照DZ/T0223-2001，分析精度≤3%，湿度30%，温度20℃。火山岩及矿石稀土及微量分析结果如表2所示。

氧同位素和硫同位素测试工作在核工业北京地质研究院完成，测试所用仪器为MAT251气体同位素质谱仪，测试结果见表2。

4.2 稀土元素地球化学

由稀土元素球粒陨石标准化配分图(图3a、3b)可知，6件火山岩围岩样品REE分配模式基本相同，均为轻稀土相对富集的平缓右倾型；其中LaN/SmN=0.69～2.51，GdN/YbN=0.87～1.21，LaN/YbN=0.87～4.00，即轻稀土元素内部分馏程度及重稀土元素内部分馏程度均较弱，轻、重稀土元素之间分馏程度强；异常系数δEu=0.74～1.21，具弱负Eu异常或Eu异常不明显，δCe=0.95～1.12，Ce异常不明显。

由图3b可知，6件矿石样品稀土元素配分模式基本一致，即轻稀土相对富集的平缓右倾型，负Eu异常(δEu=0.30～0.64)，弱负Ce异常(δCe=0.82～0.96)，轻稀土元素内部分馏程度及重稀土元素内部分馏程度均较弱(LaN/SmN= 1.78～13.5，GdN/YbN=0.55～2.66)，轻重稀土元素之间分馏程度强(LaN/YbN=1.31～37.73)。

图3 火山岩和矿石稀土和微量元素配分曲线图(a、c火山岩样品；b、d矿石样品)(标准化数据引自Sun et al.,1989)

表2 智博铁矿床火山岩、磁铁矿石稀土及微量元素组成

4.3 微量元素地球化学

火山岩微量元素(图3c)明显富集Rb、Th、U、K、Zr、Hf等元素，亏损Nb、Ta、Ti、P、Ba等元素，与岛弧或活动大陆边缘形成的火山岩特征(车自成等，1996)相符；相容元素V、Cr、Co、Ni的含量大体与维氏值接近，Zr的含量相对较高(171×10-6～344×10-6)，这些均说明岩浆上侵过程中可能发生了一定程度的地壳混染作用。

矿石微量元素原始地幔标准化分布模式(图3d)总体相似，Rb、U、P明显富集，La、Sm、Ce元素略显富集，Ba、Ta、Nd、Ti亏损较明显，Zr和Hf元素稍显亏损。

4.4 同位素地球化学

智博铁矿矿石磁铁矿的δ18O值为3.7‰～3.9‰(见表3)，变化范围较小，表明成矿物质为同一来源(刘崇民等，2000)，其δ18O值与典型的岩浆铁矿床中磁铁矿的 δ18O值一致(图4)，属岩浆成因的磁铁矿(δ18O=1‰～4‰；Taylor，1967)，即铁元素来自于岩浆。

表3 智博铁矿矿石氧、硫同位素数据

Table 3 Isotopic compositions of O and S for ores in Zibo iran deposit

样品编号样品名称单矿物检测结果(‰)δ34SV-CDTδ18OV-SMOWZK3205-6致密块状磁铁矿黄铁矿-2.2ZK3205-19致密块状磁铁矿黄铁矿-1.6ZB011浸染状磁铁矿黄铁矿-1.5ZK3205-20浸染状磁铁矿黄铁矿-2ZK2003-6角砾状磁铁矿黄铁矿-1.2ZK2003-22浸染状磁铁矿黄铁矿-2.2ZK2003-24条带状磁铁矿黄铁矿-2.2ZB011稀疏浸染状矿石磁铁矿3.9ZK3205-19致密块状矿石磁铁矿3.7

黄铁矿的δ34S值较稳定，变化于-1.2‰～-2.2‰范围内(见表3)，表明成矿期硫同位素的均一化程度较高(张建中等，1987)，整体表现出幔源硫(0‰±3‰)或岩浆硫的特征(Chaussidonetal.，1990；Hoefs，2009)，且这些硫可能源于同一硫的储库(Ohmotoetal.，1979)。

Pb同位素方面，在206Pb/204Pb-207Pb/204Pb和207Pb/204Pb-208Pb/204Pb图解(图5)中，磁铁矿和火山岩呈较好的线性关系，也印证了两者的同源性。

图4 典型铁矿床磁铁矿δ18O值分布图(A-F据汪邦耀等，2011)

5 讨论

5.1 成矿年代及构造背景

大哈拉军山组火山岩是西天山阿吾拉勒裂谷带广泛出露的一套石炭纪火山岩和火山-沉积建造，以流纹岩、粗面安山岩、粗面岩等为主体。前人获得的矿区英安岩的LA-ICP-MS锆石的U-Pb年龄为300.3±1.1Ma(蒋宗胜等，2012)，即智博铁矿火山岩形成于早石炭纪末期，这与区域上李大鹏等(2013)获得的备战铁矿流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄(316.1±2.2Ma)和汪邦耀等(2011)获得的查岗诺尔铁矿流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄(321.2±2.3Ma)基本一致，说明阿吾拉勒裂谷带内火山岩的形成时代为古生代早石炭纪末期。

关于大哈拉军山组火山岩形成的大地构造地质背景问题，科学界众说纷纭，涉及活动大陆边缘-岛弧环境(Windleyetal.，1990；姜常义等，1996；朱永峰等，2005；李大鹏等，2013；沈立军等，2013)、大陆裂谷-地幔柱环境(车自成等，1996；顾连兴等，2001a；夏林圻等，2004)及大陆减薄拉张环境(陈丹玲等，2001)，但近年来的研究普遍认为该火山岩形成于准噶尔洋向南中天山-伊犁地块之下俯冲形成的大陆边缘岛弧环境或南天山洋向北俯冲于中天山-伊犁地块之下的岛弧环境(Gaoetal.，1998；钱青等，2006；龙灵利等，2008)。在智博火山岩微量元素方面，Rb、Th、U等元素明显富集，Sm元素轻微富集，Nb、Ta、Ti等元素亏损的特征，与岛弧或活动大陆边缘形成的火山岩(车自成等，1996)相符；火山岩在Zr/Al2O3-TiO2/Al2O3图解(图6a)和Ce/P2O5-Zr/TiO2图解(图6b)中均落入活动陆缘火山弧区域(PAP+CAP)；在Hf-Th-Ta图解(图7a)及Ta/Yb-Th/Yb判别图解(图7b)中投入火山岛弧玄武岩区。结合智博矿区所处的大地构造位置，认为该区火山岩为岛弧成因，即本文支持该区火山岩形成于准噶尔洋洋壳向南中天山-伊犁地块之下俯冲的岛弧环境的观点。

5.2 成矿物质来源

智博磁铁矿石与矿区火山岩稀土元素配分模式相似，磁铁矿石稀土元素含量低于火山岩，且LREE分异强烈及明显的负Eu异常，这些与Kiruna型矿床特征相似(Rudyardetal.，1995)；磁铁矿石和矿区火山岩样品在LaN/YbN-LaN/SmN图解(图8a)中显示出一定程度的正相关性，在∑La-Nd-∑Sm-Ho-∑Er-Lu图解(图8b)中整体呈直线分布，呈现出明显的线性关系；这些特征说明智博矿区磁铁矿与火山岩在稀土元素组成上具有一定程度的相似性和成因联系，考虑到火山岩形成于俯冲带的岛弧火山作用，所以这也暗示本区成矿作用与岛弧火山作用有关，成矿物质来自大陆岛弧岩浆。

前人研究发现Y/Ho比值不受环境的氧化-还原条件控制，可以提供独立于铕、铈异常之外的有关流体的重要信息(丁振举等，2000；肖成东等，2002)。Bau等(1995)的研究表明，Y/Ho值在不同类型火成岩、硅酸盐碎屑沉积岩及球粒陨石中没有明显的变化。例如由岩浆的部分熔融或结晶分异形成的火成岩、洋中脊玄武岩以及一个沉积旋回内的碎屑岩，Y和Ho均不会发生明显分异，其比值基本保持不变，维持在球粒陨石Y/Ho值(26～28)左右(丁振举等，2000；杨耀民等，2004；丁文君等，2009)，然而在水溶液体系中，由于两元素的化学行为发生分异，Y/Ho值也会相应的发生改变。智博铁矿矿区火山岩和矿石的Y/Ho值变化不大，其中ZK3601-41矿石样品Y/Ho值具稍偏高分异值(36)，可能是成矿过程中局部受到热液作用影响的缘故，其他样品基本都接近球粒陨石的比值，说明智博火山岩和矿石为岩浆成因(肖成东等，2002)，即成矿物质来自岩浆源。

图5 智博火山岩和矿石207Pb/204Pb-206Pb/204Pb(a)和208Pb/204Pb-207Pb/204Pb图(b)(数据引自沈立军，2014)

图6 智博铁矿床火山岩Zr/Al2O3-TiO2/Al2O3图(a)和Ce/P2O5-Zr/TiO2图(b)(底图据Muller et al.,1995)

图7 Ta/Yb-Th/Yb判别图解(a)和火山岩Hf-Th-Ta判别图解(b)(底图据Pearce，1982)

图8 智博磁铁矿和火山岩围岩(La/Yb)N-(La/Sm)N图解(a)和∑La-Nd-∑Sm-Ho-∑Er-Lu图解(b)(a/b底图据王春龙，2012)

在微量元素方面，智博磁铁矿石和火山岩围岩微量元素配分曲线特征总体上基本一致，相对富集Rb、U，相对亏损Ba、Ta、Nd、Ti元素，暗示了火山岩和矿石的同源性。火山岩P、Zr等元素变化与矿区矿石不相符，可能是富铁岩浆与安山质岩浆分离后，又经历了热液蚀变作用的叠加改造而致使矿石中的这些元素受热扰动的缘故(汪邦耀等，2011)。

5.3 矿床成因

智博铁矿的成因目前仍有争议，一种观点认为矿床形成于火山热液作用(田敬全等，2009)，而冯金星等(2010)研究认为智博铁矿床属于以安山岩岩浆为母岩浆的岩浆矿床(主要)和热液矿床(次要)的复合型矿床。

目前，有关岩浆型铁矿床的研究已渐趋成熟，前人也总结了一些岩浆型矿床的典型特征：第一，硅饱和的偏碱性的中、基性岩浆(尤为安山质岩浆)，既是铁的良好载体，也是铁在适宜条件下容易与其脱离的载体，即安山质岩浆对成矿极为有利(汪邦耀等，2011)；第二，矿床的形成与火山机构关系密切，如形成于火山机构及其派生的裂隙内的火山矿浆贯入矿床和沿火山管道以类似于熔岩的形式溢至地面形成的喷溢堆积矿床等(王可南等，1992；Nystroemetal.，1994；汪邦耀等，2011)；第三，矿体受断裂和接触带控制，常呈脉状、透镜状等形态；第四，矿体与围岩的界线非常截然；第五，矿石具板条状、骨架状等结构特征和致密块状、气孔状、贯入角砾状等构造特征(吴利仁，1978；翟裕生等，1982；Nystroemetal.，1989；王可南等，1992)。智博铁矿位于破火山口的中心，发育大量放射状断裂和环状断裂，成矿过程中受古火山机构的制约(陈毓川等，2008)；矿床产于石炭纪大哈拉军山组火山岩中；矿体形态主要呈层状、似层状、透镜状，矿体与围岩火山岩界线清楚；发育板条状结构、放射状结构、隐爆角砾状构造等矿浆成因的典型结构构造特征；显微镜下磁铁矿呈流动状形态(图2E、2F)，可能为早期成矿中岩浆发生流动所致；板柱状磁铁矿相互交叉呈骨架状(图2D)，为熔体急骤冷却时形成的典型结构(王可南等，1992)；智博铁矿以上地质特征及典型现象均可与岩浆型矿床的特征相对比，尤其是其典型的结构构造特征，暗示智博铁矿的形成与矿浆的贯入作用密切相关。

另外，智博铁矿区广泛发育钾长石化、绿帘石化、阳起石化、绿泥石化等蚀变矿物，暗示存在热液作用使火山岩发生围岩蚀变；如前所述，矿区发育大量的浸染状、网脉状、斑杂状等形态的磁铁矿石，镜下观察可见，磁铁矿以半自形-它形粒状分布于热液期钾长石、阳起石、绿帘石(图2H、2I)等蚀变矿物(硅酸盐矿物)中；这些均为热液期形成的磁铁矿，即存在热液期成矿。基于以上认识，笔者认为，智博铁矿的形成主要受岩浆作用的控制，与矿浆贯入作用密切相关，后期热液作用对成矿有一定的贡献。

6 结论

(1) 智博矿床的成矿过程经历了岩浆成矿期和热液成矿期，分为矿浆成矿阶段、氧化物阶段、硫化物阶段及石英-碳酸盐阶段四个成矿阶段。

(2) 稀土、微量元素及同位素地球化学特征说明，智博铁矿床矿石和火山岩围岩具有同源性，成矿物质来源于大陆岛弧环境下的深源岩浆；该岩浆形成于准噶尔洋洋壳向南中天山-伊犁地块之下俯冲的岛弧环境中，岩浆在上侵过程中发生一定程度的地壳混染作用。

(3) 综合矿床地质特征和地球化学特征的研究，认为智博铁矿的形成主要受岩浆作用的控制，与矿浆贯入作用密切相关，后期热液作用对成矿有一定的贡献。

致谢：野外工作期间得到了新疆维吾尔自治区地质调查院王磊总工程师、新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局屈迅处长及第三地质大队和第十一地质大队的大力支持，在此一并深表感谢！

[注释]

① 新疆地质矿产勘查开发局第三地质大队.2010.新疆和静县诺尔湖铁矿详查地质报告[R].

Allegre C J,Lew in E,Dupre B.A.1988.Coherent crust-mantle model for the uranium-thorium-lead isotopic system[J].Chemical Geology,70:211-234

Bau M,Dulski P.1995.Comparative study of yttrium and rare earthelement behaviors in fluorine-rich hydrothermal fluids[J].Contributions to Mineralogy and Petrology,119:213-223

Chaussidon M,Lorand J P.1990.Sulphur isotope composition of orogenic spinel lherzolite massifs from Ariege (North-Eastern Pyrenees,France):An ion microprobe study[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,54(10):2835-2846

Che Zi-cheng,Liu liang,Liu Hong-fu,Luo Jin-hai.1996.Review on the Ancient Yili Rift,Xinjiang,Chian[J].Acta Petrologica Sinica,12(3):478-490(in Chinese with English abstract)

Chen Dan-ling,Liu Liang,Che Zi-cheng,Luo Jin-hai.2001.Geochemical characterisris and tectonic implication of Carboniferous volcanites in the Luotuogou area of Middle Tianshan[J].Acta Petrologica Sinica,17(3):378-384(in Chinese with English abstract)

Chen Yu-chuan,Liu De-ling,Tang Yan-ling,Wang Deng-hong,Dong Lian-hui.2008.Mineral resources and mineralization system in Tianshan,China[M].Beijing:Geological Publishing House:246-287(in Chinese )

Ding Zhen-ju,Liu Cong-qiang,Yao Shu-zhen,Zhou Zong-gui.2000.Rare earth elements compositions of high-temperature hydrothermal fluids in sea floor and control factors[J].Advance in Earth Sciences,15(3):307-311(in Chinese with English abstract)

Ding Wen-jun,Chen Zheng-le,Chen Bo-lin,Dong Fa-xian,Cui Ling-ling.2009.Geochemical characters of band iron formations from Xingshan iron deposit in Qianan area,Hebei Province:implication for their origin[J].Journal of Geomechanics,15(04):363-373(in Chinese with English abstract)

Dong Lian-hui,Li Ji-hong,Feng Jing,Zhuang Dao-ze,Liu Bin,Li Feng-ming,Qu Xun,Jiang Yun-hui.2012.The main achievement and progress of Xinjiang geology and mineral exploration in 2011[J].Xin Jiang geology,30(1):1-4(in Chinese with English abstract)

Feng Jin-xing,Shi Fu-jng,Wang Bang-yao,Hu Jian-ming,Wang Jiang-tao,Tian Jing-quan.2010.The volcanic type iron ore in Awulale area,Western Tianshan Mountain[M].Beijng:Geological Publishing House:1-117(in Chinese)

Gao J,Li MS,Xiao XC,Tang YQ, He GQ.1998.Paleozoic tectonic evolution of the Tianshan Orogen,northwestern China[J].Tectonophysics,287(14):213-231

Ge Song-sheng,Du Yang-song,Wang Shu-xing,Li Da-peng,Pang Zhen-shan,Shen Li-jun,Wang Kai-hu.2014.Genesis of skarn from Dunde iron deposit in western Tianshan,Xinjiang:Mineralogical and REE constraints[J].Geoscience,28(1):61-72(in Chinese with English abstract)

Gu Lian-xing,Hu Shou-xi.Yu Chun-shui,Wu Chang-zhi,Yan Zheng-fu.2001.Inltion and evolution of the Bogda subduction-torn-type rift[J].Acta Petrologica Sinica,17(4):585-597(in Chinese with English abstract)

Hoefs J.2009.Stable isotope geochemistry[M].Berlin:Spring Verlag:1-285

Hong Wei.2012.Geological characteristics and ore genesis of the Chagangnuoer iron deposit in the western Tianshan Mountains,Xinjiang,NW China[D].Beijing:Chinese Academy of Geological Sciences:1-124(in Chinese with English abstract)

Jiang Chang-yi,Wu Wen-kui,Zhang Xue-ren,Cui Shang-sen.1996.Magma action and tectonic evolution in awulale district,Western Tianshan mountain[J].Journal of Xi‘An College of Geology,18(2):18-24(in Chinese with English abstract)

Jiang Zong-shen,Zhang Zuo-heng,Hou Ke-jun,Hong Wei,Wang Zhi-hua,Li Feng-ming,Tian Jing-quan.2012.Geochemistry and zircon U-Pb age of volcanic rocks from the Chagangnuoer and Zhibo iron deposits,western Tianshan,and their geological significance[J].Acta Petrologica Sinica,28(7):2074-2088(in Chinese with English abstract)

Jiang Zong-sheng,Zhang Zuo-heng,Wang Zhi-hua,Li Feng-ming.Tian Jing-quan.2012.Alteration mineralogy,mineral chemistry and genesis of Zhibo iron deposit in western Tianshan Mountains,Xinjiang[J].Mineral Deposits,31(5):1051-1066(in Chinese with English abstract)

Li Da-peng,Du Yang-song,Pang Zhen-shan,Tu Qi-jun,Zhang Yong-ping,Ge Song-sheng,Shen Li-jun,Wang Kai-hu.2003.Zircon U-Pb Chronology and Geochemistry of Carboniferous Volcanic Rocks in Awulale Area,Western Tianshan Mountains[J].Acta Geoscientica Sinica,34(1):1-17(in Chinese with English abstract)

Li Da-peng.2012.Superimposition mineralization of the Awulale iron deposit belt in western Tianshan,Xinjiang[D].Beijing:China University of Geosciences:1-157(in Chinese with English abstract)

Liu Chong-min,Li Ying-gui,Hu Shu-qi.2000.Geochemical element associations and ore-prospecting criteria of pyrite type copper-polymetallic deposits[J].Geophysical & Geochemical Exploration,(06):412-417(in Chinese with English abstract)

Liu Jia-lin.2012.Geological-geochemical characteristics and ore genesis of the Gushan Fe deposit in the Ningwu ore district[D].Beijing:China University of Geosciences:1-80(in Chinese with English abstract)

Long Ling-li,Gao Jun,Qian Qing,Xiong Xian-ming.Wang Jing-bin,Wang Yu-zhu,Gao Li-peng.2008.Geochemical characteristics and tectonic settings of Carboniferous volcanic rocks from Yili region,west Tianshan[J].Acta Petrologica Sinica,24(4):699-710(in Chinese with English abstract)

Lu Zong-liu,Mo Jiang-ping.2006.Geological characters and ore genesis of awulale iron-rich deposit in Xinjiang[J].Geology and Prospecting,42(5):8-11(in Chinese with English abstract)

Mo Jiang-ping,Huang Ming-yang,Qin Long-fang,Lu Han-ti.1997.The origin of Kaiputai iron-copper deposit in Yuxu,Xinjiang,china[J].Geology and Exploration,33(4):7-12(in Chinese with English abstract)

Muller D,Groves D I.1995.Potassic igneous rocks and associated gold-copper mineralization[M].Berlin:Springer-Verlag:1-210

Nystroem J O,Henriquez F.1989.Dendritic magnetite and miniature diapir-like concentrations of apatite:Two magmatic features of the Kiirunavaara iron ore[J].Geologiska Foereningani Stockholm.Foerhandingar,111(1):55-64

Nystroem J O,Henriquez F.1994.Magmatic features of iron ores of the Kiruna type in Chile and Sweden:Ore textures and magnetite geochemistry[J].Econ.Geol,89:820-839

Ohmoto H,Rye R 0.1979.Isotopes of sulfur and carbon[J].In:Barnes HL(ed.).Geochemistry of hydrothermal ore deposits.New York:John wiley & Sons:509-567

Pearce J A.1982.Trace element characteristics of lavas from destructive plate boundaries[J].In:Thorpe R.S.(eds.),Andesits.Chichester:Wiley,525-548

Qian Qing,Gao Jun,Xiong Xian-ming,Long Ling-li,Huang De-zhi.2006.Petrogenesis and tectonic settings of Carboniferous volcanic rocks from north Zhaosu,western Tianshan Mountains:constraints from petrology and geochemistry[J].Acta Petrologica Sinica,22(5):1307-1323(in Chinese with English abstract)

Rudyard F,Perdahl J A.1995.Rare earth elements in apatite and magnetite in Kiruna-type iron ores and some other iron ore types[J].Ore Geology Reviews,9:489-510

Shen Li-jun，Du Yang-song，Wang Shu-xing，Li Da-peng，Ge Song-sheng，Wang Kai-hu.2014.Magmatic and hydrothermal mineralization of the Zhibo iron deposit in the western Tian Shan,Xinjiang:Evidence from andesite mineralogy[J].Geology and Exploration,50(2):321-331(in Chinese with English abstract)

Shen Li-jun.2013.Characterstics and genesis of the Zhibo iron deposit in Xinjiang province[D].Beijing:China University of Geosciences:1-73(in Chinese with English abstract)

Sun S S, McDonough W F.1989.Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes[J]. Geological Society, London, Special Publications,42: 313-345

Taylor H P.1967.Oxygen isotope studies of hydrothermal mineral deposits[J]. Geochemistry of hydrothermal ore deposits: 109-142

Tian Jing-quan,Hu Jing-tao,Yi Xi-zheng,Li Ming,Dong Quan-hong,Liu Xing-zhong.2009.Ore forming conditions and ore prospecting analysis in Chagangnur-Beizhan western Tianshan[J].West-china Exploration Engineering,(8):88-92(in Chinese)

Wang B,Shu L S,Cluzel D,Faure M,Charvetet J.2007.Geochemical constraints on Carboniferous volcanic rocks of the Yili Block(Xinjiang, NW China):Implication for the tectonic evolution of Western Tianshan[J].Journal of Asian Earth Sciences,29(1):148-159

Wang Bang-yao,Hu Xiu-jun,Wang Jiang-tao,Shao Qing-hong,Ling Jin-lan,Guo Na-xin,Zhao Yan-feng,Xia Zhao-de，Jiang Chang-yi.2011.Geological characteristics and genesis of Chagannur iron deposit in Western Tianshan,Xinjiang[J].Mineral Deposits,30(3):385-402(in Chinese with English abstract)

Wang Bang-yao,Jiang Chang-yi.2011.Petrogenesis and geochemical characteristics of carboniferous volcanic rocks of Chagangnur iron depodit area in Western Tianshan,Xinjiang[J].Geological Science and Technology Information,30(6):18-27(in Chinese with English abstract)

Wang Chun-long.2012.A study on geology,geochemistry feature and genesis of the Songhu iron deposit in western Tianshan,Xinjiang[D].Beijing:Chinese Academy of Geological Sciences:1-108(in Chinese with English abstract)

Wang Ke-nan,Yao Pei-hui.1992.Review on iron depodits in China[M].Beijing:Metallurgical Industry Press:46-269(in Chinese)

Wang Zhi-hua,Zhang Zuo-heng,Jiang Zong-sheng,Hong Wei,Tian Jing-quan.2012.Magnetite composition of Zhibo iron deposit in Wester Mountains and its genetic significance[J].Mineral Deposits,31(5):983-998(in Chinese with English abstract)

Windley B F,Allen M B,Zhang C,Zhao Z Y,Wang G R.1990.Paleozoic accretion and Cenozoic redeformation of the Chinese Tien Shan Range,central Asia[J].Geology,18(2):128-131

Wu Li-ren.1978.The basic principle of Wuhu-type iron ore formation in Mesozoic continental volcanic rocks,eastern China[J].Geology and Exploration,6:1-8(in Chinese)

Xia Lin-qi,Xia Zu-chun,Xu Xue-yi,Li Xiang-min,Ma Zhong-ping,Wang Li-she.2004.Carboniferous Tianshan igneous megaprovince and mantle plume[J].Geological Bulletin of China,21(2):55-62(in Chinese with English abstract)

Xiao Cheng-dong,Liu Xue-wu.2002.REE geochemistry and origin of skarn garnets from eastern inner Mongolia[J].Geology in China,29(3):311-316(in Chinese with English abstract)

Yang Yao-min,Tu Guang-zhi,Hu Rui-zhong.2004.REE geochemistry of yinachang fe-cu-REE deposit in Yunnan province[J].Acta Mineralogica Sinic,24(3):301-308(in Chinese with English abstract)

Zhai Yu-sheng,Shi Zhun-li,Lin Xin-duo,Xiong Peng-fei,Wang Ding-yu,Yao Shu-zhen,Jin Zhen-min.1982.Genesis of “daye type” iron ore deposits in eastern Hubei,China[J].Earth Science,3(18):239-251(in Chinese with English abstract)

Zhang Jian-zhong,Feng Bing-huan,Jin Hao-jia,Liu Bin,Luo Yu-peng,Jin Zhi-ming,Zhu Mei-zhu.1987.The genetic relationship between marine volcanic rocks and iron deposits at Abagong-Mengku area,altay district,Xinjiang and ore-forming geological features[J].Northwest Geoscience,20:89-180(in Chinese with English abstract)

Zhang X,Tian J Q,Gao J,Klemd R,Dong L H,Fan J J,Jiang T,Hu CJ, Qian Q.2012.Geochronology and geochemistry of grani-toid rocks from the Zhibo syngenetic volcanogenic iron ore deposit in the Western Tianshan Mountains (NW-China):Constraints on the age of mineralization and tectonic setting[J].Gondwana Research,22(2):585-596

Zhang Zuo-heng,Hong Wei,Jiang Zong-sheng,Duan Shi-gang,Wang Zhi-hua,Li Feng-ming,Shi Fu-pin,Zhao Jun,Zheng Ren-qiao.2012.Geological features,mineralization types and metallogenic setting of Late Paleozoic iron deposits in western Tian shan mountains of Xin jiang[J].mineral depodits,31(5):941-964(in Chinese with English abstract)

Zhu Yong-feng,Zhang Li-fei,Gu Li-bing,Guo Xuan,Zhou Jing.2005.Study on trace elements geochemistry and SHRIMP chromology of volcanic rocks in Carboniferous,Western Tianshan[J].Science Bulletin,50(18):2004-2014(in Chinese )

Zindler A,Hart S R.1986.Chemical geodynamics[J].Annual Review of Earth and Planet ary Sciences,14:493-571

[附中文参考文献]

车自成,刘 良,刘洪福,罗金海.1996.论伊犁古裂谷[J].岩石学报,12(3):478-490

陈丹玲,刘 良,车自成,罗金海. 2001.中天山骆驼沟火山岩的地球化学特征及其构造环境[J].岩石学报,17(3):378-384

陈毓川,刘德权,唐延龄,王登红,董连慧.2008.中国天山矿产及成矿体系[M].北京:地质出版社:246-287

丁文君,陈正乐,陈柏林,董法先,崔玲玲.2009.河北迁安杏山铁矿床地球化学特征及其对成矿物质来源的指示[J].地质力学学报,15(04):363-373

丁振举,刘从强,姚书振,周宗桂.2000.海底热液系统高温流体的稀土元素组成及其控制因素[J].地球科学进展,15(3):307-311

董连慧,李基宏,冯 京,庄道泽,刘 斌,李凤鸣,屈 迅,姜云辉.2012.新疆地质矿产勘查2011年主要成果和进展[J].新疆地质,30(1):1-4

冯金星,石福品,汪邦耀,胡建明,王江涛,田敬全.2010 西天山阿吾拉勒成矿带火山岩型铁矿[M].北京:地质出版社:1-177

葛松胜,杜杨松,王树星,李大鹏,庞振山,沈立军,王开虎.2014.新疆西天山敦德铁矿区矽卡岩成因:矿物学和稀土元素地球化学约束[J].现代地质,28(1):61-72

顾连兴,胡受奚,于春水,吴昌志,严正富.2001a.论博格达俯冲撕裂型裂谷的形成与演化[J]. 岩石学报,17(4):585-597

洪 为.2012.新疆西天山查岗诺尔铁矿地质特征与矿床成因[D].北京:中国地质科学院,1-124

姜常义,吴文奎,张学仁,崔尚森.1996.西天山阿吾拉勒地区岩浆活动与构造演化[J].西安地质学院学报,18(2):18-24

蒋宗胜,张作衡,侯可军,洪 为,王志华,李凤鸣,田敬全.2012.西天山查岗诺尔和智博铁矿区火山岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及地质意义[J].岩石学报,28(7):2074-2088

蒋宗胜,张作衡,王志华,李凤鸣,田敬全.2012.新疆西天山智博铁矿床蚀变矿物学、矿物化学特征及矿床成因探讨[J].矿床地质,31(5):1051-1066

李大鹏,杜杨松,庞振山,涂其军,张永平,葛松胜,沈立军,王开虎.2013.西天山阿吾拉勒石炭纪火山岩年代学和地球化学研究[J].地球学报,34(1):1-17

李大鹏.2012.新疆西天山阿吾拉勒成矿带叠加成矿作用[D].北京:中国地质大学:1-157

刘崇民,李应桂,胡树起.2000.黄铁矿型铜多金属矿床地球化学元素组合及找矿评价标志[J].物探与化探,(06):412-417

刘佳林.2012.宁芜矿集区姑山铁矿床地质地球化学特征及矿床成因研究[D].北京:中国地质大学:1-80

龙灵利,高 俊,钱 青,熊贤明,王京彬,王玉往,高立朋.2008.西天山伊犁地区石炭纪火山岩地球化学特征及构造环境[J].岩石学报,24(4):699-710

卢宗柳,莫江平.2006.新疆阿吾拉勒富铁矿地质特征和矿床成因[J].地质与勘探,42(5):8-11

莫江平,黄明扬,覃龙芳,卢汉提.1997.新疆预须开普台铁铜矿床成因探讨[J]. 地质与勘探,33(4):7-12

钱 青,高 俊,熊贤明,龙灵利,黄德志.2006.西天山昭苏北部石炭纪火山岩的岩石地球化学特征、成因及形成环境[J].岩石学报,22(5):1307-1323

沈立军,杜杨松,王树星,李大鹏,葛松胜,王开虎.2014.新疆西天山智博铁矿岩浆-热液成矿作用-来自安山岩矿物学的证据[J].地质与勘探,50(2):321-331

沈立军. 2013.新疆智博铁矿特征和成因[D].北京:中国地质大学:1-73

田敬全,胡敬涛,易习正,李 明,董全宏,刘兴忠.2009.西天山查岗诺尔-备战一带铁矿成矿条件及找矿分析[J].西部探矿工程,(8):88-92

汪邦耀,姜常义.2011.西天山查岗诺尔铁矿区石炭纪火山岩球化学特征及岩石成因[J].地质科技情报,30(6):18-27

汪邦耀,胡秀军,王江涛,邵青红,凌锦兰,郭娜欣,赵彦锋,夏昭德,姜常义.2011.西天山查岗诺尔铁矿矿床地质特征及矿床成因研究[J].矿床地质,30(3):385-402

王春龙.2012.新疆西天山松湖铁矿床地质地球化学特征与成因研究[D].北京:中国地质科学院:1-108

王可南,姚培慧.1992.中国铁矿床综论[M].北京:冶金工业出版社:46-269

王志华,张作衡,蒋宗胜,洪 为,田敬全.2012.西天山智博铁矿磁铁矿成分特征及其矿床成因意义[J]. 矿床地质,31(5):983-998

吴利仁.1978.我国东部中生代陆相火山岩宁芜型铁矿形成的基本原理[J].地质与勘探,6:1-8

夏林圻,夏祖春,徐学义,李向民,马中平,王立社.2004.天山石炭纪大火成岩省与地幔柱[J].地质通报,21(2):55-62

肖成东,刘学武.2002.东蒙地区夕卡岩石榴石稀土元素地球化学及其成因[J].中国地质,29(3):311-316

杨耀民,涂光炽,胡瑞忠.2004.迤纳厂稀土铁铜矿床稀土元素地球化学[J].矿物学报,24(3):301-308

翟裕生,石准立,林新多,熊鹏飞,王定域,姚书振,金振民.1982.鄂东大冶式铁矿成因的若干问题[J].地球科学,3(18):239-251

张建中,冯秉寰,金浩甲,刘 斌,罗玉鹏,金志明,朱美珠.1987.新疆阿尔泰阿巴宫一蒙库海相火山岩与铁矿的成生关系及成矿地质特征[J].西北地质科学,20:89-180

张作衡,洪 为,蒋宗胜,段士刚,王志华,李凤鸣,石福品,赵 军,郑仁乔.2012.新疆西天山晚古生代铁矿床的地质特征、矿化类型及形成环境[J].矿床地质,31(5):941-964

朱永峰,张立飞,古丽冰,郭 璇,周 晶.2005.西天山石炭纪火山岩SHRIMP年代学及其微量元素地球化学研究[J].科学通报,50(18):2004-2014

Geochemical Characteristics of the Zhibo Iron Deposit in West Tianshan of China and Geological Implications

MA Fang-bin1，2,DU Yang-song1,LI Da-peng3,TU Wei4,WANG Kai-hu5,BAI Yu6

(1.StateKeyLaboratoryofGeologicalProcessandMineralResources,ChinaUniversityofGeoscience,Beijing100083;2.TheGeologicalResearchInstituteofChinaChemicalGeologyandMineBureau,Zhuozhou,Hebei072754;3.ShandongProvinceExperimentalInstituteofGeologicalSciences,ShandongKeyLaboratoryofGeologicalProcessesandResourceUtilizationinMetallicMinerals,Jinan,Shandong250013;4.SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang,Sichuan621010;5.XinjiangInstituteofGeologicalExploration,GeneralBureauofGeologyandMine,Wulumuqi,Xinjiang830000;6.ShanghaiShenfengInstituteofNovelGeologicalTechniquesCo.,Ltd,Shanghai201702)

Located in the eastern Awulale metallogenic belt of the western Tianshan Mountains,the Zhibo iron deposit is hosted in the volcanic rocks of the Lower Carboniferous Dahalajunshan Formation.The mineralization process of this deposit can be divided into magmatic and hydrothermal metallogenic periods.Of them,the hydrothermal metallogenic period includes three metallogenic stages: silicate-oxide,sulfide and quartz-carbonate stages.The volcanic rocks and iron ores have the similar distribution patterns of LREE enrichment as a relatively transitional right-dipping pattern with or no negative Eu anomalies and no Ce anomalies.There are some similarities between the volcanic rocks and iron ores in the trace earth element distribution patterns with Rb and U enrichment and depleted Ba,Ta,Nd,and Ti.The δ18O values (3.7%～3.9%) of magnetite are consistent with the δ18O value of magmatic magnetite; and the δ34S value shows a characteristic of mantle sulfur or magmatic sulfur.The analyses of trace,rare earth elements and isotopes of the volcanic rocks and iron ores show that volcanic rocks and magnetite have the same material source.The metallogenic material of the deposit derives from deep magma formed in an island-arc environment.The magma may formed in an island-arc environment where the Junggar oceanic crust was subducted beneath the Middle Tianshan-Yili crust,and the magma underwent contamination with continental crust during upwelling.Combined with the geological features of the deposit,we infer that the formation of Zhibo iron deposit was associated with the magmatism and related with ore pulp penetration,and the late hydrothermalism has some contribution to the mineralization.

volcanic rocks,geochemistry,genesis,Zhibo iron deposit,Western Tianshan

2015-02-05；

2015-12-24；[责任编辑]陈伟军。

中国地质调查局天山成矿带地质矿产调查评价项目(编号：1212011120497)资助。

马方彬(1987年-)，男，硕士研究生，矿产普查与勘探专业。E-mail:mfangbin@126.com。

P595；P618.31

A

0495-5331(2016)01-0001-13