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北祁连西段卡瓦铁矿的地球化学特征及其地质意义

2016-12-28陈世强何兆祥侯克选霍永豪王金荣翟新伟

地质与勘探 2016年4期
关键词:卡瓦铁矿矿床

沙 鑫,陈世强,何兆祥,侯克选,边 鹏,霍永豪,王金荣,翟新伟

(1.兰州大学地质科学与矿产资源学院,兰州大学甘肃省西部矿产资源重点实验室,甘肃兰州 730000;2.甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院,甘肃酒泉 735000)



北祁连西段卡瓦铁矿的地球化学特征及其地质意义

沙 鑫1,陈世强2,何兆祥1,侯克选1,边 鹏1,霍永豪1,王金荣1,翟新伟1

(1.兰州大学地质科学与矿产资源学院,兰州大学甘肃省西部矿产资源重点实验室,甘肃兰州 730000;2.甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院,甘肃酒泉 735000)

卡瓦铁矿位于北祁连造山带西段,是新近发现的沉积变质型铁建造。矿石全铁(Fe2O3T,平均45.28%)含量最高,其次为SiO2含量(平均40.50%),并具有较高的亲生物化合物P2O5(平均0.73%)及陆缘碎屑组分Al2O3(平均4.69%)、TiO2(平均0.31%);Ba以及对氧化还原敏感的元素U、Th相对富集,Nb、Ta、Sr、Zr、Hf相对亏损;稀土元素总量较高,LREE亏损、HREE富集,弱的La正异常,无Eu、Ce、Y异常,Sr/Ba、Y/Ho比值与陆源沉积物相近。综合分析认为卡瓦铁矿是中元古代早期海洋化学沉积的产物,在形成过程中伴有较多陆缘碎屑物质的加入。此外,卡瓦铁矿缺乏Ce负异常,U、Th的相对富集,表明铁矿沉积于低氧的环境。

北祁连西段 卡瓦铁矿 物质来源 成矿环境

1 前言

在全球范围内,铁矿类型众多,但是分布最广储量最大的铁矿类型当属沉积变质铁矿。沉积变质铁矿主要形成于前寒武纪(主要为太古宙到古元古代),因其矿石主要由硅质(碧玉、燧石、石英)和铁质(赤铁矿、磁铁矿)薄层呈互层组成,又称为铁(质)-硅(质)条带状铁建造,如北美的苏必利尔型铁矿,独联体的库尔斯克和克里沃罗格铁矿等。

沉积变质型铁矿也是我国重要的铁矿资源,其储量、矿产地和开采量均占全国首位,其中最主要的是条带状铁建造铁矿床亚类,是仅发育于前寒武纪时期的铁矿床,是前寒武纪的特征矿床类型。近些年来,对沉积变质型铁矿的地质特征、时空分布、演化规律及矿床成因等方面进行了较为系统的研究(沈保丰等,1981,2005;郑建民等,2007;李志红等,2008,2010;沈其韩等,2009,2011;赵文广等,2011;李厚民等,2012;李永峰等,2013;张龙飞等,2014;王伟等,2015;许英霞等,2015),认为中国前寒武纪铁矿床自古太古代到新元古代,近30亿年的各个地史时期均有产出,但不同时期铁矿床的类型、规模具有一定的差异。中国前寒武纪铁矿床的空间分布与中国前寒武纪地壳演化紧密相连,前寒武纪地壳的形成、发展和演化至少经历了7次重大的地质事件和演化阶段及相应的成矿作用,而作为在前寒武纪分布频率较高的铁矿床及其分布特征也与之有关。

卡瓦铁矿位于甘肃省肃南裕固族自治县境内,镜铁山铁矿向东南约60km处,大地构造位置划属北祁连西段、北祁连增生杂岩体南缘(图1a),走廊南山地体与托莱山地体的构造结合部位,为新近发现的沉积变质型铁建造。矿田勘查工作始于2009年,2011年甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院首次发现了卡瓦铁矿,随后进行地表揭露,并运用电法、磁法及重力勘探等手段研究该区磁异常,开展钻探控制工作,展示了良好的开发前景。前人对卡瓦铁矿做过相关报道(张春宇,2014),但仅局限于矿床地质特征的介绍,对成矿物质来源、成矿环境等方面尚未做相关研究。本文基于卡瓦铁矿床野外地质调查,通过矿石主量和微量元素地球化学研究,讨论卡瓦铁矿的成矿物质来源及矿床成因,为矿田整装勘查提供相应的理论依据。

图1 北祁连西段卡瓦铁矿地质简图(据夏小洪等,2012修改)

2 矿床地质特征

卡瓦沉积变质型铁矿赋存于长城系朱龙关群桦树沟组地层中(图1b),属浅海相沉积型矿产(张春宇,2014),层位及横向延伸相对稳定,呈NWW-近EW向展布,被NE、NW、NS向断层截切,南部断裂带(超基性岩带)对地层有一定的破坏作用。该区地层主要有中元古界的长城系、新元古界的青白口系和中生界白垩系。长城系由下而上包括熬油沟组和桦树沟组,是一套由中基性火山岩-浅变质陆缘沉积岩-碳酸盐岩组成的较完整的海侵沉积旋回。桦树沟组由下而上又可分为两个岩段,下岩段主要以灰黑色细晶灰岩、灰绿色泥质(粉砂质)板岩、铁染紫红色泥质板岩及灰黑色碳质板岩组成,是主要的含矿层位;上岩段以灰绿色砂质板岩、硅质岩及铁染化薄层粉砂岩组成。桦树沟组与下伏地层熬油沟组(主要以海底中基性火山岩夹板岩、硅质岩、灰岩及凝灰岩,含有火山岩型赤磁铁矿)和上覆新元古界的青白口系龚岔群(主要以硅化白云岩为主)均为断层接触(图2)。区内断裂构造较发育,岩浆活动以中基性为主,属海底喷发岩,主要沿山前断裂带分布。侵入岩主要为加里东中晚期的产物,其中以加里东晚期的侵入岩(酸性花岗岩体、辉长岩)最为发育,侵入活动明显的受区域构造控制,侵入体多沿构造线方向分布,多呈带状、椭圆状及脉状产出。

图2 北祁连卡瓦铁矿剖面选段主要岩石单元野外关系、采样位置及矿石镜下照片(剖面位置见图1)

卡瓦矿区铁矿带总体长断续约13km,宽约1km。根据矿体的分布规律,自西向东将矿区划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ矿段。Ⅰ矿段矿体多为单斜构造,走向145°,倾角多在50°~75°间;Ⅱ矿段、Ⅲ矿段总体呈EW向展布,走向约100°左右。矿体多具褶皱形态,且区内断裂构造发育,切割褶皱,使得褶皱两翼不对称,造成一翼的减薄或者缺失。部分矿体内部构造复杂,多分布有层间滑动导致的复杂而细小的牵引褶皱,对矿体的加厚或者减薄起着重要的作用。塔里干沟矿区矿体总体沿23°~203°方向展布,倾向多为NW或SW,倾角在40°~65°之间。矿体断续长约4.9km,平均厚度约10m,呈较连续分布,局部形态受围岩及褶皱、断裂等构造的双重控制,具明显的膨涨、收缩、扭曲现象。

卡瓦矿区I、II矿段的矿石矿物以赤铁矿、磁铁矿为主,III矿段和卡瓦西侧的塔里干沟铁矿则以菱铁矿、磁铁矿为主,次为赤铁矿。脉石矿物主要有石英、铁白云石、方解石、白云石、绢云母及绿泥石等。矿石以条带状、块状构造为主(图2a、2b),其次为板状、片状及透镜状构造,少量矿石呈角砾状构造;矿层受构造作用影响褶皱发育(图2a、2b)。矿石结构多以细粒结构为主,少见粒状变晶结构和鳞片状变晶结构。反射光下赤铁矿呈褐红色,粉末-胶状结构,偶见球粒状、放射状,具定向排列特征(图2c、2d);磁铁矿呈浅蓝灰色-灰色,半自形细粒结构,偶见粒状变晶结构和鳞片状变晶结构(图2c、2d)。我们对采自卡瓦矿区铁矿石样品进行了主量元素、微量元素和稀土元素地球化学研究,以期对铁矿的物质来源、矿床成因及沉积环境进行制约。

3 分析方法及结果

采集并挑选卡瓦矿区较新鲜且具代表性的铁矿石样品(采样位置见图2),切成薄块,用石英砂磨盘磨去锯痕及风化面,用碎样器粗碎至5mm,剔除样品中的杏仁体和斑晶,用去离子水在超声波中清洗两次,放烘箱中烘干样品,最后用玛瑙研磨仪磨至200目粉末。全岩主、微量元素分析委托西安地质矿产研究所实验测试中心完成,主量元素采用碱熔法,用Xios4.0kwX-荧光光谱仪测试,测试精度≤5%;微量元素采用混合酸溶样法,样品测定选用等离子体质谱仪(ICP-MS)分析方法测试,测试精度≤2%。分析结果列于表1。

4 地球化学特征

4.1 主量元素

样品主量元素有关参数列于表1。由表1可知,SiO2含量变化范围为32.38%~46.62%,平均40.50%;全铁(Fe2O3T)含量的变化范围为39.56%~52.07%,平均45.28%;FeO含量的变化范围为1.10%~6.76%,平均3.48%,表明样品中碳酸盐成分较少。Al2O3含量的变化范围为3.06%~7.71%,平均4.69%;TiO2含量的变化范围为0.20~0.58%,平均0.31%;MnO含量的变化范围为0.01%~0.12%,平均0.05%;MgO含量的变化范围为0.3%~1.61%,平均值为1.07%;CaO含量的变化范围为0.35%~1.48%,平均值为0.76%;Na2O含量均小于0.1%;K2O含量的变化范围为0.05%~0.49%,平均值为0.26%;P2O5含量的变化范围为0.3%~1.65%,平均值为0.73%。与山西五台、冀东迁安、辽宁弓长岭以及鲁东昌邑等海底火山成因(兼有部分陆源碎屑物质加入)的BIF相比,卡瓦铁矿中SiO2和Fe2O3T含量均低,而Al2O3、K2O及P2O5的含量明显高于上述各地区铁矿(表1),暗示更多的碎屑物质参与了卡瓦铁矿的形成。与前寒武纪条带状铁建造中的海水化学沉积岩相比(李志红等,2008,2010),样品中Al2O3、TiO2、P2O5含量较高,表明卡瓦铁矿中有陆缘碎屑物质的加入,并且成矿作用过程可能与生物活动有关。与加拿大阿尔戈马型和苏必利尔型BIF(Grossetal.,1980)相比,卡瓦铁矿的SiO2含量较低,而Fe2O3T含量比二者高出约10%左右,Al2O3、P2O5含量高,K2O含量位于二者之间,MgO、CaO含量低(表1)。

4.2 微量元素

样品的微量元素分析结果列于表1,经原始地幔标准化的微量元素蛛网图如图3a。

由表1和图3a可知,样品微量元素富集Ba、Th和U,相对亏损Rb、Nb、Ta、Sr、Zr、Hf。其中,Ba的含量变化范围为103.00×10-6~555.00×10-6,平均216.86×10-6;Rb的含量变化范围为2.61×10-6~17.6×10-6,平均9.18×10-6;Th的含量变化范围为3.07×10-6~4.64×10-6,平均3.86×10-6;Sr的含量变化范围为23.00×10-6~82.00×10-6,平均49.91×10-6;Zr的含量变化范围为47.30×10-6~97.80×10-6,平均67.20×10-6;Hf的含量变化范围为1.36×10-6~2.44×10-6,平均1.88×10-6;Nb的含量变化范围为4.66×10-6~9.97×10-6,平均5.94×10-6;Ta的含量变化范围为0.36×10-6~0.76×10-6,平均0.47×10-6;U的含量变化范围为0.26×10-6~3.28×10-6,平均1.53×10-6。微量元素U、Th是对氧化还原非常敏感的元素,它们的富集指示低氧的环境(Tribovillardetal.,2006)。

表1 卡瓦矿区铁矿石主量元素(%)、微量元素和稀土元素组成(×10-6)Table 1 Major(%),trace and rare earth element(×10-6)compositions of Kawa iron deposit

图3 卡瓦铁矿原始地幔标准化微量元素蛛网图(a)和PAAS标准化稀土元素配分模式(b)(PAAS标准化值据McLennan,1989,原始地幔标准值据Sun S S et al.,1989)

4.3 稀土元素

卡瓦铁矿石样品的稀土元素分析结果列于表1。因Y的地球化学性质与REE相似,故也列于表中与REE一并讨论。样品经PAAS标准化后的稀土元素配分曲线如图3b所示。由表1和图3b可知,卡瓦铁矿稀土总量较高(ΣREE=103.7×10-6~213.78×10-6,平均151.5×10-6),稀土元素呈现非常一致的配分曲线,其特征是LREE相对亏损,(Pr/Yb)PAAS=0.46~0.75;无明显Ce(Ce/Ce*=0.95~0.98)异常、Eu(Eu/Eu*平均1.07)异常、Pr(Pr/Pr*=0.99~1.03)异常;弱的La(La/La*=0.93~1.17)正异常;无明显Y异常,Y/Y*=0.70~0.92。

5 讨论

5.1 物质来源

目前,关于铁建造的成矿物质来源问题一直存在争议,大部分观点认为Fe主要来自于与地幔柱或大洋中脊有关的热液对洋壳或基性-超基性岩的萃取(Katoetal. ,1996;Polatetal.,2005;Lascelles,2007);少数观点则认为Fe来自风化的基性陆壳(Cloud,1973;Adekoya,1998)。

前文已述,与山西五台、冀东迁安、辽宁弓长岭以及鲁东昌邑等BIF相比,卡瓦铁矿矿石样品具有较低的全铁(Fe2O3T)和SiO2含量,Al2O3、K2O及P2O5的含量较高,暗示更多的碎屑物质参与了卡瓦铁矿的形成。与前寒武纪海水化学沉积岩相比(李志红等,2010),亲生物化合物P2O5含量较高,表明成矿作用过程可能与生物活动有关。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示Ba、Th和U相对富集,Nb、Ta、Sr、Zr、Hf相对亏损的特征。个别样品的大离子亲石元素Ba的含量很高(可达555.00×10-6)且变化范围较大(图3a),表明物质来源可能是不均匀的。研究认为火山岩和海相沉积物的Sr/Ba比值大于1,而与陆源碎屑物相关的沉积岩的Sr/Ba比值小于1(沈其韩等,2009,2011)。卡瓦铁矿的Sr/Ba比值平均0.34(表1),暗示大量陆相碎屑物质参与了铁矿的形成。

矿石全岩样品稀土元素分析结果具有较为相似的特征:稀土总量较高;经PAAS标准化后的稀土元素配分曲线呈现非常一致的特征,均显示LREE亏损;弱的正La异常,无明显Eu、Y、Ce异常。与山西五台山、辽宁弓长岭、鲁东昌邑和冀东迁安BIF型铁矿相比(表1),除卡瓦铁矿的稀土总量较高,Eu、Ce、Y异常不明显外,其余特征与上述四个地区的BIF特征较为相似。前人研究表明,轻稀土相对重稀土亏损、La和Y的正异常以及Ce负异常是现代海水的特征(图3b)(Zhangetal.,1996;Aliboetal.,1998);矿石稀土总量较高可能与太古宙海洋沉积物中有陆缘碎屑物质的加入有关(沈其韩等,2009);而Eu正异常暗示存在高温海底热液的活动,Eu异常的大小代表了混合溶液中高温热液的相对贡献量,即:释放到海水中的高温热液越多,Eu的正异常越明显(图3b)(Danielsonetal. ,1992;Bauetal.,1996;Douvilleetal. ,1999)。卡瓦铁矿的稀土配分模式与现代海水相比,除了不存在明显的Eu、Ce、Y异常,其余特征均相似,表明该地区铁矿的形成与海水组分的输入具有一定关系。

Ho3+和Y3+由于具有相似的离子半径而被认定具有相似的地球化学行为。但是,Ho3+和Y3+表层络合能力不同,Ho在海水中沉淀的速率比Y约高两倍,这就使Y/Ho比值成为区分海相与非海相沉积环境的有用指标(Nozakietal. ,1997)。研究表明,现代海水的Y/Ho为29~44,在现代深海热液系统中Y/Ho为25~50 (Nozakietal.,1997),陆相岩石和球粒陨石的Y/Ho比值为26~28 (McLennan,1989;Bauetal.,1996;Bolharetal. ,2004)。卡瓦铁矿Y/Ho值变化范围为20.20~26.88,平均为23.83,与陆源岩石的Y/Ho比值更为接近,同样暗示较多陆缘碎屑物质参与了矿床的形成。

A-C-FM图解可以用于判别变质岩的原岩成分,能够区分多种原岩类型,包括火成岩和各种沉积岩,并且计算结果不易受交代作用的影响(王仁民等,1987)。在该图中,卡瓦铁矿石的落点投在铁硅质沉积岩亚类区域(图4a),该岩石亚类的原岩被认为是胶体化学沉积岩。沈其韩等(2009,2011)研究认为条带状铁矿的SiO2、Fe2O3T和Al2O3含量对判断铁矿的沉积作用类型具有一定的指示意义,并且火山沉积变质铁矿的SiO2/Al2O3比值应大于10,而沉积变质铁矿的SiO2/Al2O3比值应小于10。卡瓦铁矿石的SiO2和Fe2O3T之和介于77.98%~87.99%,均值为84.72%,变化较大,且平均值均低于山西五台山、辽宁弓长岭、鲁东昌邑和冀东迁安BIF型铁矿(表1),表明卡瓦铁矿的形成可能经历了有较多碎屑物质加入的胶体化学沉积过程,并且碎屑物质的参与很不均匀。卡瓦铁矿SiO2/Al2O3比值介于4.79~14.94,均值为9.63,显示不均匀的沉积变质型铁矿的特征,且平均值也低于上述四个地区的BIF型铁矿(表1),表明卡瓦铁矿可能还是海洋化学沉积的产物,兼有大量陆源碎屑物质的加入。

此外,对卡瓦铁矿层下伏地层(熬油沟组)火山岩地球化学特征研究表明,其Fe2O3T含量较高,稀土配分模式与卡瓦铁矿石相类似,总体显示板内火山岩的特点,结合区域地质认为其可能代表了大陆裂谷环境(数据另文发表),这与前人认为的北祁连西段地区在中元古至新元古代处于伸展拉张的构造背景(冯益民等,1994;夏小洪等,2012)的观点一致。因此,卡瓦铁矿的成矿物质来源很可能与发育于大陆裂谷环境中的火山活动有关,熬油沟组基性火山岩源于深部地幔部分熔融并喷发在海底,具有高Fe含量及含有赤磁铁矿层火山岩,在海水长期风化、萃取作用下,火山岩中的Fe不断进入海水并富集到一定程度后在不同的氧化还原环境下堆积成不同类型的铁矿。桦树沟组沉积组合除了灰岩外,主要由粉砂质、泥质岩类组成,为陆源长距离搬运而来,因此,大量来源于陆源的碎屑物质也同样对铁矿的成矿作用具有一定的贡献。

图4 卡瓦铁矿矿石A-C-FM 判别图解(a) (转引自王仁民等,1987)和Ce异常判别图(b) (据Bau et al.,1996)

5.2 沉积环境

众所周知,REE、U和Th是对氧化还原敏感的元素。REE在自然界中常以稳定的+3价离子的形式存在,而当环境发生氧化-还原变化时,Eu可还原为+2价,Ce常被氧化为+4价,这就使Eu、Ce与其他REE元素发生分离,产生REE配分曲线中Eu、Ce的异常。而U、Th是对氧化还原敏感的变价微量元素,它们的地球化学特征能够反映环境的变化。

Ce的负异常被认为是反映氧化环境的重要指标,通常在氧化的海水中,Ce3+会被氧化成Ce4+,而Ce4+易发生水解而被Fe、Mn的氢氧化物、粘土和有机质等吸附而发生沉淀,造成海水中Ce的亏损(Byrneetal.,1996)。因此经PAAS标准化后的海水具有强烈的Ce负异常,而低氧或缺氧的海水则不具有Ce负异常(Germanetal., 1991;Bauetal.,1995;Zhangetal.,1996;Aliboetal.,1998)。但与其他稀土元素相比,Ce异常的判别往往会受到La丰度不规则变化的影响,因此建立了Ce/Ce*-Pr/Pr*判别图解来用以判断Ce异常。在Ce异常判别图(图4b)中,卡瓦铁矿样品点均落入了Ce无异常区域,与现代海水显示强烈Ce负异常不同。此外,Ce负异常的缺乏不仅在卡瓦铁矿中出现,在山西五台山(沈其韩等,2011)、辽宁弓长岭(刘军等,2010)、鲁东昌邑(蓝廷广等,2012)和冀东迁安(沈其韩等,2011)BIF型铁矿(表1)中均有出现,这可能与当时的海水相对低氧有关。卡瓦铁矿的含矿地层均为中元古界长城系,据此推测长城系之前研究区大气可能还处于低氧状态,这与Kasting (1987)和Holland (1992)等认为的22亿年前大气缺氧,22~19亿年大气中的O2才有所增加的观点较为一致。此外,已有化学研究表明,U、Th在缺氧脱硝酸的环境下被还原并发生富集(Tribovillardetal. ,2006),因此卡瓦铁矿中U、Th的富集指示铁矿沉积于低氧的环境。

6 结论

(1)矿石样品Fe2O3T含量最高,其次为SiO2含量,亲生物化合物P2O5及陆缘碎屑组分Al2O3、TiO2含量均较高。微量元素显示Ba、Th和U相对富集,Nb、Ta、Sr、Zr、Hf相对亏损的特征。稀土总量较高,经PAAS标准化后的稀土元素配分曲线显示LREE亏损、HREE富集;弱的La正异常,无明显的Eu、Ce、Y异常;Sr/Ba、Y/Ho比值与陆源沉积物相近。综合研究认为卡瓦铁矿铁的物质来源应与海底火山活动和富含铁的海水具有密切关系,是中元古代早期海洋化学沉积的产物,且大量陆源碎屑物质也参与了铁矿的形成。

(2)卡瓦铁矿缺乏Ce负异常,这与现代海水显示强烈Ce负异常不同;U、Th等对氧化还原敏感的元素显示富集,认为铁矿应沉积于低氧的环境。

(3)卡瓦铁矿与山西五台山、辽宁弓长岭、鲁东昌邑和冀东迁安等华北克拉通BIF型铁矿相比,在成因上有一定差别,其可能形成于具有更多陆源碎屑物质和海底火山活动参与的大陆裂谷后的初始洋盆环境。

致谢:西安地质矿产研究所实验测试中心承担了主量、微量和稀土元素的分析测试;甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院工程师胡小春、付泉在野外采样期间给予了帮助。在此一并致以诚挚的谢意!

Adekoya J A.1998.The geology and geochemistry of the Maru Banded Iron-Formation,northwestern Nigeria[J].Journal of African Earth Sciences,27(2):241-257

Alibo DS,Nozaki Y.1998.Rare earth elements in seawater:Particle association,shale normalization,and Ce oxidation[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,63:363-372

Bau M,Dulski P.1996.Distribution of yttrium and rare-earth elements in the Penge and Kuruman iron-formations,Transvaal Supergroup,South Africa[J].Precambrian Research,79(1):37-55

Bolhar R,Kamber B S,Moorbath S,Fedo C.M.,Whitehouse M.J.2004.Characterisation of early Archaean chemical sediments by trace element signatures[J].Earth and Planetary Science Letters,222(1):43-60

Byren R,Sholkovitz E.1996.Marine chemistry and geochemistry of the lanthanides.In:Gschneider Jr KA and Eyring L( eds.).Handbook on the Physics and Chemistry of the Rare Earths[J].Amsterdam:Elsevier,79:497-593

Cloud P.1973.Paleoecological significance of the banded iron-formation[J].Economic Geology,68(7):1135-1143

Danielson A,Möller P,Dulski P.1992.The europium anomalies in banded iron formations and the thermal history of the oceanic crust[J].Chemical Geology,97(1):89-100

Douville E,Bienvenu P,Charlou J L,Donval J.P.,Fouquet Y.,Appriou P.,Gamo T.1999.Yttrium and rare earth elements in fluids from various deep-sea hydrothermal systems[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,63(5):627- 643Feng Yi-ming,He Shi-ping,Yan Jun.1994.The discovery and geological significance of sheeted dyke complex in the early-middle Ordovician ophiolite in the central section of the north Qilian mountains,China[J].Geological Review,(03):252-264(in Chinese with English abstract)

German C R,Holliday B P,Elderfield H.1991.Redox cycling of rare earth elements in the suboxic zone of the Black Sea[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,55(12):3553-3558

Gross G A,McLeod C R.1980.A preliminary assessment of the chemical composition of iron formations in Canada[J].The Canadian Mineralogist,18(2):223-229

Holland H D.1992.Distribution and paleoenvironmental interpretation of Proterozoic paleosols[J].The Proterozoic Biosphere:a multidisciplinary study:153-155

Kasting J F.1987.Theoretical constraints on oxygen and carbon dioxide concentrations in the Precambrian atmosphere[J].Precambrian research,34(3):205-229

Kato Y,Kawakami T,Kano T,Swamy N S.1996.Rare-earth element geochemistry of banded iron formations and associated amphibolite from the Sargur belts,south India[J].Journal of Southeast Asian Earth Sciences,14(3):161-164

Lan Ting-guang,Fan Hong-rui,Hu Fang-fang,Yang Kui-feng,Zheng Xiao-li and Zhang Hua-dong.2012.Geological and geochemical characteristics of Paleoproterozoic Changyi banded iron formation deposit,Jiaodong Peninsula of eastern China[J].Acta Petrologica Sinica,28(11):3595-3611(in Chinese with English abstract)

Lascelles D F.2007.Black smokers and density currents:a uniformitarian model for the genesis of banded iron-formations[J].Ore Geology Reviews,32(1):381-411

Li Hou-ming,Liu Ming-jun,Li Li-xing,Yang Xiu-qing,Chen Jing,Yao Liang-de,Hong Xue-kuan,Yao Tong.2012.Geology and geochemistry of the marble in the Gonghangling iron deposit in Liaoning Province and their metallogenic significance[J].Acta Pertrologica Sinica,28(11):3497-3512(in Chinese with English abstract)

Li Yong-feng,Xie Ke-jia,Luo Zheng-zhuan,Li Jun-ping.2013.Geochemistry of Tieshan Iron Deposit in the Wuyang Area,Henan Province and Its Environmental Implications[J].Acta Geologica Sinica,87(9):1378-1397(in Chinese with English abstract)

Li Zhi-hong,Zhu Xiang-kun,Tang Suo-han,Li Jin,Liu Hui.2010.Characteristics of Rare Earth Elements and Geological Signification of BIFs from Jidong,Wutai and Lvliang Area[J].Geoscience,24(5):840-846(in Chinese with English abstract)

Li Zhi-hong,Zhu Xiang-kun,Tang Suo-han.2008.Characters of Fe isotopes and rare earth elements of banded iron formations from Anshan-Benxi area:implications for Fe source[J].Acta Petrologica Et Mineralogica,27(4):285-290(in Chinese with English abstract)

Liu Jun,Zhan Shu-yun.2010.Genesis Study of Magnetite rich Ore in Gonghangling Iron Deposit,Liaoning[J].Geoscience,24(1):80-88(in Chinese with English abstract)

McLennan S M.1989.Rare earth elements in sedimentary rocks;influence of provenance and sedimentary processes[J].Reviews in Mineralogy and Geochemistry,21(1):169-200

Nozaki Y,Zhang J,Amakawa H.1997.The fractionation between Y and Ho in the marine environment[J].Earth Planet.Sci.Lett.,148:329-340

Polat A,Frei R.2005.The origin of early Archean banded iron formations and of continental crust,Isua,southern West Greenland[J].Precambrian Research,138(1):151-175

Robert B,Kamber BS,Moorbath S,Fedo CM,Whitehouse MJ.2004.Characterisation of Early Archaean chemical sediments by trace element signatures[J].Earth Planet.Sci.Lett.,222:43-60

Shen Bao-feng,Zhai An-ming,Li Zeng-hui.1981.The Analysis of Geological Conditions for Mineralization of the Iron Deposits of Han-Xing Subtype in Southern Hepei[J].Acta Geologica Sinaca,55(2):127-138(in Chinese with English abstract)

Shen Bao-feng,Zhai An-ming,Yang Chun-liang,Cao Xiu-lan.2005.Temporal-Spatial Distribution and Evolutional Characters of Precambrian Iron Deposits in China[J].Geological Survey and Research,4(28):196-206 (in Chinese with English abstract)

Shen Qi-han,Song Hui-xia,Yang Chong-hui,Wan Yu-sheng.2011.Petrochemical characteristics and geological significations of banded iron formations in the Wutai Mountain of Shanxi and Qian’an of eastern Hebei[J].Acta Petrologica Et Mineralogica,30(2):161-171(in Chinese with English abstract)

Shen Qi-han,Song Hui-xia,Zhao Zi-ran.2009.Characteristics of Rare Earth Elements and Trace Elements in Hanwang Neo-Archaean Banded Iron Formations,Shandong Province[J].Acta Geoscientica Sinica,30(6):693-699(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].In:Saunders,A.D.,Norry,M.J.(Eds.),Magmatism in the Ocean Basins:Geological Society,Special Publication,42:313-345

Tribovillard N,Algeo TJ,Lyons T,Riboulleau A.2006.Trace metals as paleoredox and paleoproductivity proxies:An update[J].Chemical Geology,232(1-2):12-32

Tribovillard N,Algeo TJ,Lyons T,Riboulleau A.2006.Trace metals as paleoredox and paleoproductivity proxies:An update[J].Chemical Geology,232(1-2):12-32

Wang Ren-ming,He Gao-pin,Chen Zhen-zhen,Zhen Song-yan,Geng Yuan-sheng.1987.Graphic Method for Protolith Metamorphic Rocks[M].Beijing:Geological Publishing House:1-199(in Chinese with English abstract)

Wang Wei,Wang Min-fang,Guo Xiao-nan,Wei Ke-tao,Ke Yu-fu,Hu Ming-yue,Liu Kun.2015.Geochemical characteristics of magnetite elements in the Tieshan iron deposit in southeastern Hubei Province and geological implications [J].Geology and Exploration,51(3):0451-0465(in Chinese with English abstract)

Xia Xiao-hong,Sun Nan,Song Shu-guang,Xiao Xu-Chang.2012.Age and Tectonic Setting of the Aoyougou-Erzhihaladaban Ophiolite in the Western North Qilian Mountains,NW China[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis,48(5):757-769(in Chinese with English abstract)

Xu Ying-xia,Zhang Long-fei,Li Hou-min,Li Li-xing,Gao Xiao-min,Jia Dong-suo.2015.The exploration model of the Sijiaying sedimentary metamorphic iron deposit in eastern Hebei Province,China [J].Geology and Exploration,51(1):0023-0035(in Chinese with English abstract)

Zhang Chun-yu,Hu Xiao-chun,Huang Zhi-hua,Feng Jie,Wei Jian-hua.2014.Geologic Feature of Kawa Iron Deposit In Sunan Country of Gansu Province[J].Gansu Geology,23(1):47-51(in Chinese with English abstract)

Zhang J,Nozaki Y.1996.Rare earth elements and yttrium in seawater:ICP-MS determination in the East Caroline,Coral Sea,and South Fiji basins of the western South Pacific Ocean[J].Geochim.Cosmochim.Acta,23:4631-4644

Zhang Long-fei,Xu Ying-xia,Gao Xiao-min,Li Hou-min,Li Li-xing,Jia Dong-suo.2014.Constrains of garnets on the metamorphic degree of sedimentary metamorphic iron deposit in the Qian,an-Luan area,eastern Hebei Province[J].Geology and Exploration,50(5):0938-0946(in Chinese with English abstract)

Zhao Wen-guang,Wu Ming-an,Zhang Yi-yong,Wang Ke-you,Fan Yu,Wang Long-yun,Wei Guo-hui,Che Ying-dan.2011.Geological Characteristics and Genesis of the Nihe Fe-S deposit,Lujiang Country,Anhui Province[J].Acta Geologica Sinica,85(5):789-801(in Chinese with English abstract)

Zhen Jian-ming,Mao Jing-wen,ChenMao-hong,Li Guang-dong,Ban Chang-yong,2007.Geological characteristics and metallogenic model of skarn iron deposits in the Handan-Xingtai area,southern Hebei,China[J].Geological Bulletin of China,26(2):150-154(in Chinese with English abstract)

[附中文参考文献]

冯益民,何世平,阎 军.1994.北祁连山中段早中奥陶世蛇绿岩中席状岩墙杂岩的发现及其地质意义[J].地质论评,(03):252-264

蓝廷广,范宏瑞,胡芳芳,杨奎锋,郑小礼,张华东.2012.鲁东昌邑古元古代 BIF 铁矿矿床地球化学特征及矿床成因讨论[J].岩石学报,28(11):3595-3611

李厚民,刘明军,李立兴,杨秀清,陈 靖,姚良德,洪学宽,姚 通.2012.辽宁弓长岭铁矿区大理岩地质地球化学特征及其成矿意义[J].岩石学报,28(11):3497-3512

李永峰,谢克家,罗正传,李俊平.2013.河南舞阳铁山铁矿床地球化学特征及其环境意义[J].地质学报.87(9):1378-1397

李志红,朱祥坤,唐索寒,李 津,刘 辉.2010.冀东、五台和吕梁地区条带状铁矿的稀土元素特征及其地质意义[J].现代地质,24(5):840-846

李志红,朱祥坤,唐索寒.2008.鞍山-本溪地区条带状铁建造的铁同位素与稀土元素特征及其对成矿物质来源的指示[J].岩石矿物学杂志,27(4):285-290

刘 军,靳淑韵.2010.辽宁弓长岭铁矿磁铁富矿的成因研究[J].现代地质,24(1):80-88

沈保丰,翟安民,李增慧.1981.冀南邯邢式铁矿成矿地质条件分析[J].地质学报,55(2):127-138

沈保丰,翟安民,杨春亮,曹秀兰.2005.中国前寒武纪铁矿床时空分布和演化特点[J].地质调查与研究,4(28):196-206

沈其韩,宋会侠,杨崇辉,万渝生.2011.山西五台山和冀东迁安地区条带状铁矿的岩石化学特征及其地质意义[J].岩石矿物学杂志,30(2):161-171

沈其韩,宋会侠,赵子然.2009.山东韩旺新太古代条带状铁矿的稀土和微量元素特征[J].地球学报,30(6):693-699

王仁民.贺高品,陈珍珍,郑松彦,耿元生.1987.变质岩原岩图解判别法[M].北京:地质出版社:1-199

王 伟,王敏芳,郭晓南,魏克涛,柯于富,胡明月,刘 坤.2015.鄂东南矿集区铁山铁矿床中磁铁矿元素地球化学特征及其地质意义[J].地质与勘探,51(3):451-465

夏小洪,孙 楠,宋述光,肖序常.2012.北祁连西段熬油沟-二只哈拉达坂蛇绿岩的形成环境和时代[J].北京大学学报(自然科学版),48(5):757-769

许英霞,张龙飞,李厚民,李立兴,高孝敏,贾东锁.2015.冀东司家营沉积变质型铁矿床找矿模型[J].地质与勘探,51(1):23-35

张春宇,胡小春,黄治化,冯 杰,魏建华.2014.甘肃省肃南县卡瓦铁矿矿区地质特征浅析[J].甘肃地质,23(1):47-51

张龙飞,许英霞,高孝敏,李厚民,李立兴,贾东锁.2014.冀东迁滦地区沉积变质型铁矿床变质作用程度:来自石榴子石的制约[J].地质与勘探,50(5):938-946

赵文广,吴明安,张宜勇,王克友,范 裕,汪龙云,魏国辉,车英丹.2011.安徽省庐江县泥河铁硫矿床地质特征及成因初步分析[J].地质学报,85(5):789-801

郑建民,毛景文,陈懋弘,李广栋,班长勇.2007.冀南邯郸-邢台地区夕卡岩铁矿的地质特征及成矿模式[J].地质通报,26(2):150-154

Geochemical Features of Kawa Iron Ore Deposit in the Western Section of the North Qilian Mountains and Their Geological Significance

SHA Xin1,CHEN Shi-qiang2,HE Zhao-xiang1,HOU Ke-xuan1,BIAN Peng1,HUO Yong-hao1,WANG Jin-rong1,ZHAI Xin-wei1

(1.SchoolofEarthSciences,LanzhouUniversity;KeyLaboratoryofWesternChina’sMineralResourcesofGansuProvince,Lanzhou,Gansu730000;2.FourthofGeologyandMineralExplorationInstituteofGansuProvince,Jiuquan,Gansu735000)

The Kawa iron ore deposit is located in the west section of the North Qilian orogenic belt,which is a newly discovered sedimentary metamorphic iron formation.In the average major compositions of its iron ore,total Fe2O3Tis the highest(44.22% on average),next is SiO2(40.50%),with relative enrichment of P2O5(0.73%),Al2O3(4.69%)and TiO2(0.31%).Trace elements show that Ba and redox-sensitive trace elements(U,Th)are relatively enriched,while Ta,Nb,Sr,Zr and Hf are relatively depleted.The total rare earth element contents are high,and the PAAS-normalized REE patterns display depletion of light REE relative to heavy REE;La positive anomalies,non-significant positive anomalies of Eu,Ce,Y and low Sr/Ba,Y/Ho values.These characteristics demonstrate that the iron source of the Kawa iron ore deposit are the product of Early Proterozoic ocean chemical deposition,with much addition of continental margin clastic material during its formation.In addition,the Kawa iron ore deposit lacka Ce negative anomalies and has relative enrichment of U and Th,implying the oxygen fugacity was relatively low in its depositional environment.

Western North Qilian,Kawa iron ore deposit,source,metallogenic environment

2016-01-30;

2016-06-02;[责任编辑]陈伟军。

甘肃省2014年省级矿产资源补偿费地质勘查项目(甘财建[2014]99号)、中央高校基本科研业务费项目(Lzu-Jbky-2012-128)和兰州大学甘肃省西部矿产资源重点实验室基金项目联合资助。

沙 鑫(1986年-),男,博士研究生,矿物学、岩石学、矿床学专业。E-mail:sxboy1226@163.com。

王金荣(1958年-),男,教授,博士生导师,研究方向为岩石大地构造学。E-mail:jrwang@lzu.edu.cn。

P618.31

A

0495-5331(2016)04-0657-10

Sha Xin,Chen Shi-qiang,He Zhao-xiang,Hou Ke-xuan,Bian Peng,Huo Yong-hao,Wang Jin-rong,Zhai Xin-wei.Geochemical features of the Kawa iron ore deposit in the western section of the North Qilian Mountains and their geological significance[J].Geology and Exploration,2016,52(4):0657-0666.

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