喀拉昆仑山黑恰铁多金属矿地质特征及成因初探

王辉，范玉海,2，杨晨，仇银江，匡经水，廖友运，张少鹏,2，郭鹏程

(1.中煤航测遥感局西安煤航地质勘查院，陕西 西安 710054；2.长安大学地球科学与国土资源学院，陕西 西安 710054；3.新疆维吾尔自治区地质勘查基金项目管理中心，新疆 乌鲁木齐 830000)

众所周知，铁矿是喀喇昆仑地区最具优势的矿种之一。近年来，在众多矿产地质工作者的不懈努力下，已获重要找矿突破。该矿种具有成矿期次多、赋矿层位多、分布范围广、矿床规模大、矿床类型多样、共(伴)生成矿元素多、工业价值高的特点(李文渊等，2011；孙海田等，1997；王书来等，2000；西北地质矿产研究所，2006；杨合群等，2017；李先军等，2009；李宝强等，2006；李文渊，2015；董永观等，2003；褚少雄，2008；于晓飞，2008；燕长海等，2012；冯荣昌，2011)。在北起木吉—布伦口一带(切列克其菱铁矿、哈拉墩铁铜金矿、沙子沟铜矿、卡拉玛铜矿、卡拉库里铜矿、卡拉库里铜矿)，经塔什库尔干(克打石沟菱铁矿点、色汤沟金矿点)，向东南延伸至黑恰达坂一带(黑黑孜站干铁矿)，延伸长度达1 000余千米(乔耿彪等，2016；赵振明等，2010)，带内成矿事实众多，赋存于志留系的海相沉积型菱铁矿是该区重要的铁矿类型之一，其中以西北部的切列克其菱铁矿和东南部的黑黑孜站干菱铁矿为典型矿床，同属切列克其式铁矿(杨合群等，2017)。

该区地处喀喇昆仑山北缘，位于该带东南段的国道219线黑恰达坂以南地带，行政区划隶属新疆叶城县与皮山县共同管辖。黑恰铁多金属矿化带是2011年利用高分遥感技术发现并圈定的(金谋顺等，2014；王辉等，2016)，黑黑孜站干典型铁矿床即位于该矿化带的西北端，近年来进一步的调查工作又发现多处铁多金属(铜、铅、锌)成矿线索，有望在今后的矿产地质工作中实现找矿突破。

对于志留系海相沉积型菱铁矿的研究，以往关注区域多在集中在研究区外的西北段，尤其是对切列克其菱铁矿讨论十分热烈(乔耿彪等，2016；李凤鸣等，2010；李金虎，2008；李金虎等，2011；方怀宾等，2009；曾威等，2014)，而对研究区黑恰铁多金属矿化带研究较少；在区内以往多侧重铁矿种的评价与研究，对区内铜、铅、锌矿涉及甚少；多注重菱铁矿床成因类型探讨，对成矿期后的铁矿改造与铜、铅、锌活化再造及控矿构造样式的研究甚少，不利于指导下一步找矿评价工作。本次在运用高分遥感技术发现黑恰铁多金属矿化带后，通过系统的野外地质调查，在详细了解含矿建造的沉积序列、矿化带地质特征的基础上，探讨铁矿床成矿作用和铁矿沉积期后区域变质-变形改造及构造改造作用，分析铁矿构造控矿样式与铜、铅、锌再造富集成矿机理，分析贱金属与铁矿之间的富集共生关系，预测矿化体的空间就位，结合找矿标志，提出找矿方向，以指导该带矿产勘查评价工作。

1 区域地质背景

黑恰铁多金属矿化带位于西昆仑地区康西瓦断裂以南的喀喇昆仑山北缘。大地构造位置属特提斯构造域(Ⅱ)-北羌塘-唐古拉地块(Ⅱ8)-阿克赛钦古生代陆缘盆地(李荣社等，2008)(图1)。成矿单元属于特提斯成矿域-喀喇昆仑-三江成矿省-喀喇昆仑-羌北成矿带-慕士塔格-阿克赛钦成矿亚带内(伍耀中等，2016)。区域上广泛出露古生代地层，其中下志留统温泉沟群为主要赋矿地层，出露范围最广，向北为二叠系黄羊岭群，二者呈断层或构造面理接触关系。区内岩浆作用相对较弱，侵入岩和火山岩均不甚发育。区内地层普遍遭受低绿片岩相的浅变质作用，变质矿物组合为：绢云母+绿泥石+石英；黑云母+绢云母+绿泥石+石英；绢云母+黑云母+石英；变质温度300～500℃，压力为0.2～1.0GPa(计文化等，2004)。区内地层变形强烈，同变质期透入性劈理发育，面理置换强烈，形成假单斜、假互层及假夹层，局部见紧闭同斜褶皱。变质期后的中浅层次韧-脆性断裂构造和晚期的浅表层次脆性断裂构造也很发育。

①.柯岗断裂；②.其曼于特-祁漫塔格早古生代蛇绿构造混杂岩带；③.蒙古包-普守早古生代蛇绿构造混杂岩带；④.柳什塔格-岩碧山-向阳泉中昆仑断裂带；⑤.苏巴什-木孜塔格晚古生代蛇绿构造混杂岩带；⑥.郭扎错-西金乌兰胡-金沙江结合带；⑦.龙木错-双湖结合带；⑧.班公湖-怒江结合带；⑨.狮泉河结合带；Ⅰ1.塔里木陆块；Ⅰ2.铁克里克断隆带；Ⅲ1.北昆仑(其曼塔格)晚古生代岩浆弧带；Ⅲ2.中昆仑微陆块(早古生代与晚古生代构造叠加复合带)；Ⅲ21.中昆仑微陆块北带；Ⅲ22.中昆仑微陆块南带；Ⅲ3.南昆仑晚古生代残弧带；Ⅳ.巴颜喀拉晚古生代—中生代边缘裂陷盆地；Ⅵ.甜水海-北羌塘微陆块群；Ⅵ1.甜水海微陆块群；Ⅵ2.神仙湾二叠—三叠纪边缘裂陷带；Ⅶ.喀拉昆仑-南羌塘陆块；Ⅷ.班戈-腾冲燕山期岩浆弧带；Ⅸ.冈底斯-下察隅晚燕山-喜山期岩浆弧带图1 研究区构造位置示意图Fig.1 Structure map of the study area

下志留统温泉沟群为黑恰铁多金属矿化带的赋矿岩系。该群自下而上可进一步划分为A、B、C、D四个组，黑恰铁多金属矿化带位于D组(S1Wd)偏顶部，层控特征明显。该群岩性主要由绢云母板岩、粉砂质板岩、变细砂岩、变质细粒长石石英(杂)砂岩等组成，另见少量碳酸盐岩、强绢云母化英安岩、片理化安山质角砾熔岩、片理化蚀变安山岩及硅质岩等。岩石以细粒碎屑岩为主，地层中保留有大量的沉积韵律，由砂岩与粉砂质板岩组成，纵向上叠覆出现，构成旋回性沉积层序；沉积构造有水平层理、平行层理及少量的冲刷面构造(C组中)；总体具有深水相浊积岩的特征，露头上见有大量的鲍马序列B、C、E段及C、E段。将温泉沟群中砂岩微量元素做标准化蛛网图，结果显示为被动陆缘环境(计文化等，2004)。在研究区外的西北方向塔阿西—色克布拉克结合带分布有达布达尔-哈尼沙里地蛇绿构造混杂岩带，由哈尼沙里地橄榄岩-辉橄岩-辉长岩体(4km2)和达布达尔东零星出露的数个橄榄岩-辉石岩(1.5km2)小岩体及羊种场—西若达坂南一带与前述岩体共生的基性-中性火山岩(近100km2)共同构成。达布达尔-哈尼沙里地蛇绿岩具洋中脊拉斑玄武岩的基本特点，也可能是硅铝质大陆边缘岩石圈减薄形成类似大陆边缘裂谷型盆地的岩石组合(计文化等，2014)。综合上述特征，温泉沟群沉积期总体属被动陆缘裂陷-裂谷背景下的半深海-深海斜坡间滨浅海陆棚沉积环境。

2 矿化带地质特征

2.1 矿床与矿点的空间分布

黑恰铁多金属矿化带位于温泉沟群D段偏顶部的滨浅海陆棚相细碎屑岩间碳酸盐岩建造内，产出层位稳定，层控特征明显。该带向北被康西瓦断裂所截，向东南延伸出区外，区内延伸长度约60km。黑黑孜站干典型菱铁矿床即位于矿化带西北端。除此之外，通过水系沉积物地球化学测量、异常查证、地表详细追索，配合探槽工程揭露，带内新发现众多成矿线索，其中西北段7个矿(化)点，东南段3个矿化点(王辉等，2014)(图2)。

2.2 高分遥感地质特征

黑恰铁多金属矿化带在IKONOS(波段组合B3(R)B2(G)B1(B))高分遥感图像中铁矿化信息较弱，表现为淡褐色带状影纹图案，与两侧岩层影像特征略有差异，矿化带边界隐晦，较难识别。利用IKONOS数据B1、B3、B4、B2波段进行主成分分析，增强矿化弱信息，取第三主分量与原始1、3波段组合得到的新图像中，矿化带呈桃红色色调，带状影纹结构，明显区别于矿化带两侧围岩影像特征(图3)，边界清晰，易于直接判译和圈定(金谋顺等，2014；王辉等，2016)。

1.全新世冲积层;2.晚更新世冰水积、洪积;3.晚更新世新疆群;4.三叠纪巴颜喀喇山群;5.晚二叠世黄羊岭群B组;6.早中二叠世黄羊岭群A组;7.晚石炭世恰提尔群;8.早志留世温泉沟群D组;9.早志留世温泉沟群C组;10.早志留世温泉沟群B组;11.早志留世温泉沟群A组;12.早古生代未分;13.蓟县纪桑株塔格岩群;14.长城纪赛图拉岩群C岩组;15.长城纪赛图拉岩群B岩组;16.三叠纪谢依拉达坂岩体灰色花岗闪长岩;17.晚二叠世黑恰道班北岩体灰色花岗闪长岩;18.晚二叠世赛图拉岩体浅灰色二长花岗岩;19.辉长岩;20.闪长岩;21.黑卡铁多金属矿化带;22.铅矿点;23.铁多金属矿点;24.铜矿点;25.菱铁矿点图2 黑恰铁多金属矿化带典型矿床与矿(化)点分布简图Fig.2 Distribution of typical ore deposits and ore (chemical) points of Heiqia Polymetallic Mineralization Zone

在高分遥感解译的基础上，开展基于IKONOS数据进行高分遥感矿化异常信息的提取。铁染信息的吸收特征波谱中心分别为0.45 μm、0.55 μm、0.85 μm和0.90 μm，反射特征波谱为0.60～0.80 μm，对应于IKONOS数据，B1呈吸收特征，B3呈反射特征。通过主成分分析对特定的几个波段进行正交变换，去除波段间的相关性，降低数据的维数，使尽可能多的有用信息集中到少量的波段图像中。对IKONOS数据的B1、B3、B4、B2波段进行主成分变换，代表铁染主分量的判断准则是在构成该主分量的特征向量中，B3的系数应与B1、B4的系数相反，一般与B2的系数相同。采用主成分分析法进行铁矿化(铁染)遥感异常信息提取，PC3是铁染异常的特征主分量。按照均值+3δ(标准差)确定异常下限，提取出的铁染异常特征明显，呈带状分布(图4)。

图3 IKONOS高分遥感图像主成分分析增强处理后的黑恰铁多金属矿化带解译标志Fig.3 The interpretation key of Heiqia iron polymetallic mineralization zone after enhancement processing for Ikonosremote sensing data

图4 IKONOS高分数据提取的铁染异常IKONOS(右上角为铁矿体野外照片)Fig.4 The ferric contamination anomaly of IKONOS remote sensing data (Upper right corner for the iron ore field photos)

高分遥感解译与圈定结果表明，该遥感矿化异常带延伸方向为310°～320°，与地层产状协调一致，在区内延伸长度约60km，宽度200～500m。

2.3 铁矿建造岩性特征与沉积相分析

岩性特征：含矿建造位于下志留统温泉沟群(S1Wd)偏顶部，向北东侧为二叠系黄羊岭群A组(PHa)，二者以喀拉塔格断裂为界。温泉沟群d段(S1Wd)含矿建造段下伏岩性为青灰色含泥粉砂质板岩夹变细砂岩，含矿段岩性由下而上为灰白色石英砂岩、铁质(含铁)白云岩(风化色为黄褐色)、白云质大理岩(局部夹云质灰岩)、褐铁矿(菱铁矿氧化作用形成)(局部含铜、铅、锌、锰)、杂色泥质粉砂质板岩。空间上，碳酸盐岩与铁矿密切共生，成为重要找矿标志之一。二叠系黄羊岭群A组以灰黑色碳质板岩和深灰色斑点状(黄铁矿变斑晶)板岩为特征，地层内石英脉体普遍发育，二者岩性组合特征差异明显，易于区分。

岩相特征与沉积序列：含矿建造底部断续可见一层厚约3.4m的质地较纯的中-细粒石英砂岩，成分成熟度及结构程度高，指示了海滩相；向上以铁质(含铁)白云岩为主，夹白云质灰岩，指示了局限碳酸盐台地相；再向上即为铁矿层位，铁矿层位向上为灰绿、灰黄、紫红色陆源细碎屑岩，岩性主要为泥质粉砂岩，指示了台地蒸发岩相。可见含矿建造总体表现为海滩-滨、浅海陆棚沉积体系(图5)。该套建造下伏岩性为粉砂质板岩夹变细砂岩，为一套巨厚的复理石建造，指示深水斜坡相，也为温泉沟群的最主要的沉积体系。由深水斜坡相突变为海滩-浅海陆棚相，可能是温泉沟群晚期由伸展裂陷向挤压俯冲闭合构造体制转化的沉积响应。因此，由构造事件控制的沉积相突变与铁多金属矿成矿事件之间应存在耦合关系。

2.4 带内典型矿床地质特征

已知黑黑孜站干铁矿床位于黑恰铁多金属矿化带的最北端，是20世纪60年代新疆地矿局第二地质大队(喀什地质大队)发现的，评价规模为中等。因矿床局部富含铅(铜、锌)等多金属，最早认为是铅锌矿床，但经过勘查后，发现是含多金属菱铁矿床。2004～2006年相关单位对该矿进行了系统的勘查工作，共查明矿体16条，获铁矿石总量392.86万t。根据探采资料，该矿床相关地质特征阐述如下。

矿床分为东、西2个矿段，详细的地表追索，配合探槽工程及稀疏钻探控制结果表明，矿体均位于浅海陆棚相碳酸盐岩向碎屑岩过渡的部位，层位稳定，层控特征明显。各矿体特征基本相同，矿体总体呈似层状或透镜状(局部可见穿层脉状)，东段矿体走向延伸短，以透镜状为主，次为似层状；西段矿体走向延伸长，以似层状为主，次为透镜状。主要矿体产状与围岩产状一致。矿床总体走向为NW—SE，与区域构造线方位一致。矿体倾角为65°～85°，平均74°，单矿体长度20～440m，矿体厚度3.70～30.00 m，平均13.02m。矿体底板围岩以铁质(含铁)白云岩、云质灰岩及大理岩为主，次为石英变砂岩、砂质板岩，顶板围岩有铁质(含铁)白云岩、灰岩、大理岩、绢云母砂质板岩及碳质板岩等，东矿段顶板围岩以绢云母砂质板岩为主，西矿区以灰黑色碳质板岩为主。围岩蚀变不明显，以硅化和碳酸盐化为主。

图5 黑恰铁矿点含矿建造岩相与沉积序列柱状图Fig.5 Lithofacies and sedimentary sequences of Ore bearing formation in Heiqia Polymetallic Mineralization Zone

地表矿石结构以他形细粒状结构为主，次为自形中-粗粒状结构和角砾状结构，后者呈脉状穿插于前者之中，表现出明显的后生关系。地表矿石构造以块状构造为主，层状、条带状构造、纹层状构造次之，是典型的原生沉积构造。另有脉状、蜂窝状、晶洞状、晶簇状、放射状、同心环带状、皮壳状构造等，是后期变质和热液叠加作用形成的次生构造。矿石矿物地表处以褐(赤)铁矿，深部以菱铁矿为主，并有少量方铅矿、极少硫锑铅矿、闪锌矿、黄铁矿，偶见蓝铜矿、孔雀石、斑铜矿、铜兰、白铅矿、黑铅矿及赭石等有益原生及次生矿物。脉石矿物有石英、铁白云石，偶见重晶石和石膏等脉石矿物。有益元素有Fe、Pb、Zn、Cu。此外尚有Sb、Ag、In、Cd、Ge、Be、Ni、Sn、Co等元素存在，其中以Fe为主，各矿体均较为均匀。风化带之褐铁矿TFe45.00%～53.54%，过渡带之赤铁矿、菱铁矿TFe39.3%～44.94%，原生带之菱铁矿TFe24.56%～39.10%。在东段共(伴)生Cu、Pb、Zn等有益元素，Cu最高品位0.86%，一般为0.03%～0.30%；Pb一般小于0.3%，个别样品达10%；Zn一般小于0.50%，个别样品达1.55%(表1)。

钻孔揭露结果表明，矿体受风化作用影响，原生的菱铁矿床发育垂直表生分带(氧化带-过渡带-原生带)，在不同分带形成不同的矿石自然类型。氧化带在地表处形成褐铁矿铁帽，成为良好的找矿标志，过渡带形成褐铁-赤铁-菱铁矿混生带，原生带为菱铁矿。

2.5 带内铁多金属矿(化)点地质特征

(1)矿(化)体地质特征。矿化带内新发现含多个含铅(铜、锌)的铁矿(化)体，为黑黑孜站干铁矿床向南东方向的继续延伸(图2)。矿体赋存层位与黑黑孜站干铁矿床相同，矿体特征也基本相同，具明显的层控特征。矿(化)体呈似层状、透镜状、豆荚状，少数顺层或穿层脉状，矿(化)体与围岩呈突变关系，产状一般为40°～50°∠68°～81°，与围岩产状一致。单矿(化)体长度一般为数十米～数百米，地表出露厚度一般为数十厘米至数米(表2)。矿(化)体与上、下盘围岩界线清晰，呈突变关系，围岩以铁质(含铁)白云岩为主，次为白云质灰岩、硅化白云石大理岩(多位于矿体上盘)，少量变砂岩、砂质板岩等浅变质碎屑岩。

表1 黑黑孜站干铁矿床矿体基本特征一览表Tab.1 Basic characteristics of ore bodies in Heiheizizhangan

注:资料来源：新疆叶城县库克阿特铁矿生产地质报告, 2008。

表2 黑恰铁多金属矿化带内主要矿(化)点基本特征一览表Tab.2 Basic characteristics of main ore (chemical) points of Heiqia Polymetallic Mineralization Zone

铜(铅、锌)成矿元素空间上与铁矿(化)体关系密切，表现为3种类型：一类是与铁矿(化)体同体共生，多赋存于铁矿(化)体上部；一类是异体共生，多赋存于铁矿(化)体上盘碳酸盐岩(以硅化白云石大理岩、硅化铁质(含铁)白云岩为主)构造裂隙中；第三类远离铁矿(化)体，赋存于黄羊岭群变砂岩的层间裂隙或构造裂隙中。围岩蚀变微弱，主要表现为硅化、碳酸盐化。

(2)矿石特征。地表铁矿石矿物以褐铁矿为主，次为赤铁矿，少量菱铁矿，伴生铅(铜锌)者，可见方铅矿、蓝铜矿、孔雀石(图6D)，极少闪锌矿、硫锑铅矿、白铅矿及黑铅矿等。脉石矿物为石英、白云母、铁白云石及重晶石，偶见石墨、电气石、磷灰石等。铁矿石结构主要有两类：一类是早期同沉积期形成的以他形-半自形细粒状结构;一类是沉积期后区域变质和热液叠加作用形成的自形中粒-粗粒状(变晶)结构、放射状变晶结构及斑状变晶结构等。以前者为主，后者呈脉状穿插于前者，二者界线截然，接触处呈突变关系。铁矿石构造主要表现为4类：一类是同沉积期形成的致密块状构造(图6A)和(隐)纹层状构造，均有明显的沉积特征；第二类是沉积期后变质变形阶段形成的条带状、皱纹状构造；第三类是后期构造作用热液叠加期形成的脉状构造、晶洞-晶簇状、角砾状(图6B)、胶状构造、浸染状或团块状等充填矿石构造；第四类是蜂窝状、土状构造、胶状、结核状(图6C)及皮壳状构造等风化矿石构造，是矿体出露地表后风化-淋滤作用的结果。赋存于铁(化)矿体顶板碎裂化的碳酸盐岩中方铅矿多为半自形中细粒结构，呈交错脉状和网脉状充填于不规则的构造裂隙中(图6E)，蓝铜矿、孔雀石呈浸染状、被膜状构造充填于构造裂隙中(图6F)。其中铅锌矿多与铁质(含铁)白云岩关系密切，而铜矿化多与白云质大理岩关系密切。

根据地表采样和实验室测试结果，各铁矿体的TFe品位为29.90%～51.03%，平均品位为36.94%；铅锌矿(化)体中Pb+Zn品位为0.24%～2.37%；铜矿(化)体Cu品位为0.27%～0.86%。

3 矿床成因探讨

3.1 铁矿的沉积喷流成因

不同矿产学者从矿床地质特征、矿床地球化学特征、稀土元素特征、稳定同位素特征及流体包裹体特征等方面，对喀喇昆仑山志留系菱铁矿床的成因类型的展开热烈讨论和积极探索，研究对象主要集中在研究区外的切列克其菱铁矿床。对矿床成因类型的认识观点不尽相同，主要有海相沉积(改造)型和海底沉积喷流(改造)型两类观点。越来越多的地质和矿床地球化学证据支撑后者，海底沉积喷流(改造)型业已成为该类矿床的主流的观点。

黑恰铁多金属矿化带内的黑黑孜站干含铅(铜、锌)菱铁矿与切列克其菱铁矿成矿背景、成矿条件及矿床地质特征基本相同，具有相同的矿床成因机制，且同属一个矿床式(杨合群等，2017)。根据区内矿床地质特征详细观察，区内菱铁矿床类型也支持海底沉积喷流(改造)型观点。首先，铁矿(化)层产出层位稳定，具体位于温泉沟群D段偏顶部的浅海陆棚相碳酸盐岩向碎屑岩过渡的部位，主矿体呈(似)层状与围岩整合产出，产状一致，同步变形，结合围岩岩性-岩相特征，说明该矿具有海相同生沉积特征；其次，铁矿石早期特征组构主要表现为他形-半自形细粒结构，块状、(纹)层状构造，具明显的沉积组构特征；第三，容矿岩系为细碎屑岩夹碳酸盐岩岩系，与SEDEX型矿床的容矿岩石相同；第四，矿石中含纹层状铁白云石，矿体底板围岩主要由铁质(含铁)白云岩构成，铁质白云岩是公认的典型的热效应岩石，脉石矿物中的纹层状细粒重晶石，是典型的喷流岩；第五，菱铁矿多伴生铅(铜、锌)硫化物，上述这些特征均指示了铁多金属成矿物质是海底喷流活动的产物，可初步说明带内铁矿成因类型应为海底沉积喷流型。沉积喷流主成矿作用是菱铁矿主形成期，并形成了铜、铅、锌矿的矿源层。

3.2 铁矿成矿期后的改造与铜、铅、锌的再造成矿

从矿体地质特征与矿石组构不难判断，菱铁矿在沉积喷流主成矿作用期后，先后经历了区域变质-变形改造期和断裂构造改造期。菱铁矿在遭受改造的同期，也是铜、铅、锌硫化矿通过热液叠加作用同步再造富集过程。

3.2.1 铁矿成矿期后的改造和主要控矿构造型式

含矿建造沉积期后遭受了低绿片岩相的区域变质作用，原生菱铁矿石中并未见镜铁矿、磁铁矿等新的矿相出现，也说明了矿床仅遭受了低温低压变质作用，这点与前述的该套地层遭受低绿片岩相浅变质作用的认识是一致的。以往简单地认为菱铁矿层为单斜构造，沿倾斜方向“无限”延伸，这种认识有待商榷，如果按照这种控矿构造型式进行深部勘查工程部署，往往会造成工程的浪费。详细的地质观测结果表明，虽含矿建造区域变质程度低，但变形程度强烈，与围岩发生同步褶皱和构造置换作用，即原始沉积层理(S0)在纵弯褶皱作用过程中被新生的轴面劈理(S1)所置换。铁矿(化)层形成后，经历了长期复杂构造变形，菱铁矿层的空间展布主要受2种构造型式控制：一是假单斜构造；二是残破紧闭-等斜向斜构造。铁矿沉积期后大体经历了区域变形变质改造期和构造叠加改造期。

A.块状、蜂窝状褐铁矿石；B.角砾状褐铁矿石(被方解石-重晶石脉胶结)；C.结核状褐铁矿；D.铁矿石中的方铅矿化与孔雀石矿化；E.铁矿体顶板中的网脉状铅锌矿；F.铁矿体顶板大理岩化白云岩中蓝铜矿图6 黑恰铁多金属矿化带矿石照片Fig.6 Ore photograph of Heiqia Polymetallic Mineralization Zone

早期区域变形变质期：在纵弯褶皱作用和压扁作用下，因菱铁矿层和下伏铁质白云岩属相对强岩层，含泥粉砂质板岩和变细砂岩属相对弱岩层，二者能干性差异显著，强岩层表现为脆性，而弱岩层变现为塑性，在纵弯褶皱递进变形逐步发育过程中，岩层以原始层理S0为运动面被挤压成越来越紧闭的褶皱，当递进变形到一定程度，褶皱向等斜褶皱发展，使其翼部与轴面趋于平行，并产生新的轴面劈理S1(除转折端部位外，各局部的S0逐渐的平行于新生的S1)。其中，塑性层轴面劈理S1发育程度大于脆性层。在进一步遭受强烈的压扁作用后，塑性层产生的褶皱被新生的S1彻底置换，褶皱段不易保存。而脆性层则往往翼部被拉伸变薄乃至揪断，形成为透镜体或石香肠，转折端较好的保留下来，并进一步拉长变尖，向顶厚褶皱发育，最终形成无根的片内褶皱。故残破无根紧闭-等斜向(背)斜构造是区内最主要的控矿构造型式(图7)。菱铁矿层沿剖面和走向上的连续性也遭同时受破坏，具有明显的膨胀狭缩、尖灭再现特征，矿体形态趋于复杂化。菱铁矿层及其铁质白云岩拉断部位多被邻近的塑性层(泥质粉砂质板岩)充填占位。

1.泥粉砂质板岩；2.变细沙岩；3.铁质白云岩；4.花岗岩体图7 残破紧闭向斜构造样式控制铁矿的产出形态示意图Fig.7 Output form of iron ore controlled by broken tight syncline structural style

晚期的构造改造期：在紧闭-等斜向斜构造两翼沿区域变形变质期形成的S1面理，发生逆冲兼右行走滑断层或层间滑动作用，对向斜控矿构造进行强烈改造，其完整性遭受进一步破坏，铁矿体及其两翼白云岩均遭受不同程度的破坏，矿体沿走向、倾向的连续性遭受进一步的变差。

根据野外观测结果，控矿向斜构造属顶厚褶皱。转折端厚度大。不同构造部位矿层不一致，矿层转折端处厚度大于翼部厚度，最厚处一般位于矿层与顶面岩层接触的转折端部位，翼部拉伸减薄呈石香肠或构造透镜体。残破无根紧闭-等斜向斜控矿构造的新认识改变了以往的单斜控矿构造的简单认识，为深部钻探工程的合理部署和资源量的估算提供了依据。

3.2.2 铁矿石组构与质量变化

早期区域变质-变形改造期：铁矿相虽未发生转变，但原生沉积菱铁矿与铁白云石、石英等脉石矿物发生重结晶作用，矿物粒度增大，泥质物则转变为绢云母，同时矿石矿物与脉石矿物趋向分异。可见区域变质作用，菱铁矿石质量并没有发生大的变化。矿石主要表现为半自形中粒变晶结构、斑状变晶结构，条带状构造、皱纹状构造。

晚期构造热液叠加改造期：在围岩和矿(化)层的构造裂隙中见有菱铁矿矿脉，是热液溶解-活化原生菱铁矿中的铁质，在有利的裂隙和溶隙(洞)扩容带部位晶出-沉淀-充填-富集而形成。铁矿相并未发生转变，仍以菱铁矿为主，仅在构造节理面可见菱铁矿转变为赤铁矿，是菱铁矿在构造剪切作用下，沿节理面动能转换为热能，菱铁矿受热分解而转变为赤铁矿的结果，铁矿品位也因矿相转变而局部加富。矿石主要表现为自形中粒-粗粒状结构、放射状变晶结构，脉状构造、晶洞-晶簇状、角砾状、胶状构造等充填矿石构造。菱铁矿层虽在构造作用下受热液改造作用，但对矿石质量影响是微弱的。

表生风化作用改造期：在挤压隆升造山作用下，矿体出露地表，在露头部位至一定深度处遭受强烈的风化作用，铁矿相发生变化，菱铁矿主要转变为褐铁矿，次为赤铁矿。矿石品位略有加富，但无大的变化和影响。

3.2.3 铜、铅、锌的再造成矿作用

野外详细的观测结果表明，铜、铅、锌再造成矿特征明显。根据野外观测结果，方铅矿、闪锌矿、蓝铜矿(原生矿石为黄铜矿)呈细脉穿插于菱铁矿石和矿体上盘白云石大理岩的构造裂隙中，明显晚于原生菱铁矿，具典型的后生特征。黑恰铁多金属矿化带内原生菱铁矿含微细粒浸染状铜、铅锌多金属硫化物。1∶5万水系沉积物测量铅(铜、锌)组合异常也沿铁矿建造及其北邻的喀拉塔格断裂带分布，带内已发现的铜、铅锌矿(化)点与铁矿空间关系密切，愈靠近菱铁矿，铜、铅、锌矿化点越多，矿化程度越高，可初步地推断含铅铜锌的菱铁矿建造就是铜、铅锌矿(化)的矿源层。

4 结论

黑恰铁多金属矿化带内含铜、铅锌菱铁矿床是早志留世陆缘裂陷裂谷背景滨浅海陆棚沉积环境下海底喷流活动的产物，矿床主成因类型为海底沉积喷流型(Sedex型)，并受后期的区域变质变形改造和晚期的热液叠加作用改造，矿床综合成因类型为叠加(复合/改造)矿床: 海底沉积喷流-改造型铁矿+热液活化再造型铜铅锌矿。沉积喷流主成矿作用是菱铁矿主形成期，同时也形成了铜、铅锌的矿源层。

区域变形变质作用虽然铁矿相和铁矿石质量并无大的变化，但对铁矿体形态进行了强烈的改造，形成假单斜或残破紧闭-等斜褶皱，改变了以往单斜构造的简单认识，为深部钻探工程的部署、矿体圈连及资源储量的正确估算提供了依据。铜、铅锌成矿元素在区域变形变质过程中进行了预富集，晚期构造作用控制下的热液叠加作用，再次活化了铜、铅锌成矿元素，并通过热液搬运在有利的构造部位沉淀成矿，形成受构造裂隙明显控制的矿源再造型铜、铅锌矿。

铁多金属矿(化)体在空间上与碳酸盐岩密切相关，铁质(含铁)白云岩在地表氧化后呈(深)黄褐色，易于辨认，是良好的找矿标志；原生菱铁矿化体出露地表后，在氧化作用下转变为褐铁矿，形成铁帽，可直接指导寻找原生菱铁矿。沿铁质(含铁)白云岩及其相应层位顺层就近找矿是今后主要的寻找铁矿方向。含铁建造附近的有利构造部位是今后寻找独立的铅(铜、锌)矿的有利部位。

黑恰铁多金属矿化带已新发现多处成矿线索，是寻找以铁为主的铜、铅、锌的有利地带。通过进一步的矿产地质工作，有望在该带实现铁多金属找矿突破，值得优先安排部署勘查勘查评价工作，应引起相关部门和单位的重视。

致谢：本文是综合 “西昆仑成矿带矿产资源遥感地质调查”项目2012年度的研究成果，感谢项目组全齐成员的帮助和支持；成文后中国地调局西安地质调查中心杨合群、伍跃中教授对本文提出了宝贵意见，在此一并表示感谢！