西天山阿吾拉勒成矿带中段富铁矿床成矿规律与找矿方向

杨航 吴定金 曹景良 王鹏飞 陈亚飞

（中国冶金地质总局湖南地质勘查院 长沙 410000）

研究区位于新疆西天山阿吾拉勒成矿带中段，新源县阿合公该铁矿以西-式可步台铁矿以东一带。已发现和评价了一批中-小型海相火山-沉积型富铁矿床，其矿石质量好、品位高，全铁品位55%～60%，且硫磷含量极低，是优质的炼钢富铁矿石，是当地钢铁工业的支柱。本文主要探讨研究区海相火山-沉积型富铁矿床的成矿规律与找矿方向。

1 区域地质

研究区大地构造属准噶尔-哈萨克斯坦板块（Ⅰ级）→伊犁微板块（Ⅱ级）→伊犁晚古生代弧间盆地（Ⅲ级）→阿吾拉勒石炭-二叠纪裂谷带（Ⅳ级）。成矿带属阿吾拉勒Fe-Au-Cu-Pb-Zn成矿带。

研究区地层属塔里木-南疆地层大区→中南天山-北山地层区→中天山-马鬃山地层分区→伊宁地层小区。

研究区出露的地层，从老至新有上石炭统伊什基里克组、下二叠统乌郎组、上二叠统晓山萨依组、下侏罗统八道湾组、古近系沙湾组和第四系等。其中，伊什基里克组是区内海相火山岩型铁矿的赋矿层位，苏洛铁矿和式可布台铁矿都产于该地层中。

伊什基里克组为一套复杂的滨-浅海相火山熔岩、火山碎屑岩夹陆源碎屑岩建造。因为沉积环境为滨-浅海相，且物质来源既有火山来源又有陆源，火山来源又有距火山口远近之分，所以该组地层非常复杂，走向上岩性和厚度变化非常大。该组火山岩可明显分为四大喷发旋回，因此把该组分为四个亚组。其中，第二亚组是重要的含矿层位，目前所发现的所有海相火山岩型铁矿都赋存于该地层中。

2 铁矿成因类型与含矿层位

研究区发现和评价了一批与石炭系海相火山岩有时空成因联系的铁矿床，简称海相火山岩型铁矿床。根据矿床特征、成因类型、赋矿地层特征等，建立了研究区火山岩型铁矿的成矿模式图（图1）。海相火山岩型铁矿包括两种成因类型和四个含矿层位。

第一种类型为海相火山岩浆-热液型铁矿床，典型矿床为苏洛铁矿（图1-①，第一含矿层位）。这类矿床主要地质特征如下：①矿床成因类型属于以火山岩浆阶段成矿为主的火山岩浆-热液型铁矿床。②成矿母岩浆为中基性火山岩岩浆。③产于火山机构内部或边缘，矿体全部赋存于火山熔岩中。④矿体多呈似层状，和围岩近乎整合产出，矿体与围岩界限不清，为渐变关系。⑤成矿过程中由于含矿流体被阻挡未能喷出海底，围岩伴随着多次隐爆角砾岩化作用，矿石构造常为角砾状构造。⑥矿床具中高温围岩蚀变。⑦矿石为赤磁铁矿石，品位相对较贫。

第二种类型为海相火山-沉积型铁矿床，该类铁矿床为本次研究的对象，典型矿床为式可布台铁矿。这类矿床主要地质特征如下：①形成于火山喷发晚期（图1-②，第二含矿层位）或间歇期（图1-③、④，第三、四含矿层位）；②形成于海底热液喷口之上或其附近；③矿体呈层状、似层状，多层产出；④矿石结构主要为沉积型铁矿的半自形细粒、隐晶质结构；⑤矿石构造主要为块状、层状、条带状构造，可见沉积层理；⑥矿体产出严格受层位控制，产状与围岩一致；⑦几乎不发育围岩蚀变，或很弱。⑦矿石为赤铁矿石，品位很富。

图1 研究区火山岩型铁矿成矿模式图

1、2、3-伊什基里克组第三亚组、第二亚组第二段、第二亚组第一段；4-玄武质安山岩；5-英安岩；6-安山质、英安质含砾岩屑凝灰岩；7-（凝灰质、钙质、泥质、含铁质）泥岩、粉砂岩、细砂岩，（火山灰尘、细岩屑）凝灰岩等；8-紫红色含铁质泥岩、粉砂岩；9-玄武质岩屑凝灰岩；10-玄武质玻屑岩屑凝灰岩、凝灰质砂岩等；11-海相火山岩浆-热液型铁矿床；12-海相火山-沉积型铁矿床；13-热液（火山喷发）通道。①-第一含矿层位；②-第二含矿层位；③-第三含矿层位；④-第四含矿层位。

两种类型铁矿床存在密切的联系，同属一个成矿系列，即石炭系海相火山岩型铁矿成矿系列。前者为含矿火山热液未喷出海底，在火山机构的火山熔岩中充填交代成矿。后者为含矿火山热液喷出海底，在热液喷口或其附近沉积成矿。简单的说，前者为海相火山岩型铁矿的内生，后者为外延。正因两者存在密切的联系，本次研究将两着结合起来研究。

海相火山岩型铁矿是研究区主要铁矿类型，资源储量占区内98%以上，又以海相火山-沉积型铁矿分布最广，数量最多，资源储量也最大，占区内90%以上，是研究区重要的铁矿类型。

3 空间展布特征

研究区目前发现的海相火山-沉积型铁矿（点）分布范围很广（图2），从北西西至南东东，36km的范围内，分布有阿合公该小型铁矿、吉郎特巴时北铁矿点、吉郎特把时南铁矿点、木汉萨依小型铁矿、木汉萨依北铁矿点、和统哈拉盖小型铁矿、和统哈拉盖北铁矿点、喀英德萨依铁矿点、苏洛东小型铁矿和式可布台中型铁矿等。除了阿合公该铁矿和苏洛东铁矿赋存于伊什基里克组第二亚组第一段底部的玄武质安山岩和紫红色粉砂岩的界面，其他都赋存于第二亚组第二段中，该地层呈北西西-南东东向狭长带状分布于研究区中部。

4 成矿时空演化

经对研究区赋矿地层特征分析，得出海相火山岩型铁矿成矿时空演化如下：

晚石炭世第二火山喷发旋回喷发晚期，在伊什基里克组第二亚组第一段下部火山熔岩（集块状、角砾状安山岩、玄武质安山岩和英安岩）顶部形成了火山岩浆-热液型铁矿床（图1-①），如苏洛铁矿。同期，在火山熔岩（玄武质安山岩）和陆源细碎屑岩（紫红色含铁质粉砂岩）的界面形成了海相火山-沉积型铁矿床（图1-②），如苏洛东铁矿、阿合公该铁矿。

晚石炭世第二火山喷发旋回末期，也是第三火山喷发旋回前期，该时期处于火山喷发旋回的间歇期，在伊什基里克组第二亚组上部，即第二段形成了一系列海相火山-沉积型铁矿床（图1-③、④），如式可布台、和统哈拉盖和木汉萨依铁矿等。

图2 研究区海相火山-沉积型铁矿分布及成矿预测简图

5 控矿因素分析

研究区海相火山-沉积型铁矿床主要受大地构造环境、地层岩性、海底热液喷口、沉积环境等地质因素控制。

5.1 控矿大地构造环境因素分析

式可布台铁矿顶、底板围岩和矿体的稀土、微量元素和硅酸盐特征显示矿床的成矿环境为活动陆缘岛弧弧间裂谷带中的断陷盆地（刘学良等，2013）。断陷盆地中断裂和海底热液喷口发育，有利于成矿流体的运移，为矿床的形成提供了大量成矿物质。同时断陷盆地又是成矿物质沉淀的绝佳局限性沉积盆地。

5.2 控矿地层岩性因素分析

海相火山-沉积型铁矿床产出严格受层位控制，赋存于伊什基里克组第二亚组中、上部地层中。由于处于火山喷发的间歇期（宁静期），火山喷发不活跃，火山碎屑来源少，赋矿地层为一套浅海相陆源细碎屑、细火山碎屑沉积建造。岩性主要为（凝灰质、钙质、泥质、含铁质）泥岩、粉砂岩、细砂岩，（火山灰尘、细岩屑）凝灰岩等，沉积韵律明显。其中，含铁质的紫红色层往往是近矿标志。

伊什基里克组第二亚组上部地层，即第二段，是主要含矿层位，铁矿资源储量占区内90%以上。第二段和下覆地层并无太大差异，也没有十分明显的界线。只因绝大部分海相火山-沉积型铁矿床都赋存于该层位，为了方便今后的找矿工作，把该层位单独划分为一个岩性段，即重要含矿岩性段。

第二段一般可见两层或多层铁矿。在式可布台矿区可见多层铁矿，最多可见20层。在吉郎特把时-和统哈拉盖一带，可见两层铁矿。

5.3 控矿沉积环境因素分析

含矿地层岩性特征说明成矿环境为浅海相平静的沉积环境。而石膏的出现则说明成矿环境为相对封闭的沉积环境。平静、封闭的沉积环境可以限制成矿物质大量分散流失，使之在局限性沉积盆地中循环，最终在低洼处沉淀富集成矿。

5.4 控矿海底热液喷口因素分析

式可布台铁矿中赤铁矿、红碧玉和重晶石中的包裹体大致均一温度为135C°～245C°，平均为190C°，另外，爆裂温度大致为235C°～345C°，平均为295 C°，说明成矿温度为中低温（莫江平等，1997）。如果成矿流体在海水中经过较长距离运移再沉淀成矿，那么成矿温度不可能达到190 C°～295°，由此说明成矿流体在进入海水后，迅速沉淀成矿。一般在热液喷口之上或其附近沉淀成矿。所以热液喷口是该类型矿床的重要控矿因素之一。

海底热液喷口包括火山喷口和断裂喷口。受深大断裂控制，火山喷口、断裂喷口往往呈线状断续分布，所以海相火山-沉积型铁矿床也呈线状断续分布（图2）。

火山喷口通道比一般断裂喷口通道更有利于成矿流体的运移，能提供更多的成矿物质，喷溢速度也更快。由于断裂喷口可以继承在火山喷口之上（图2），所以下覆地层有火山机构分布的地段，上覆含矿地层中能形成规模更大，品位更富的铁矿床。比如式可布台铁矿的下覆地层有火山口分布，其中还形成了海相火山岩浆-热液型铁矿床—苏洛铁矿，其上覆含矿地层中形成了区内规模最大，品位最富的海相火山-沉积型铁矿床—式可布台铁矿。

6 找矿方向

6.1 “找矿空挡”与找矿

研究区海相火山-沉积型铁矿床的主要含矿地层伊什基里克组第二亚组第二段呈北西西-南东东向狭长带状延伸长56km。目前只在式可布台、吐尔巩萨依两侧发现该类型铁矿，范围长度为11km，只占总长度的1/5，4/5的地段尚未发现该类型矿床（图2）。这些“找矿空档”之所以尚未发现该类型矿床是因为含矿地层的岩性为（凝灰质、钙质、泥质、含铁质）泥岩、粉砂岩、细砂岩，（火山灰尘、细岩屑）凝灰岩等，且受构造挤压破碎，风化非常严重，一般风化为厚厚的第四系粘土层，灌木丛和草地非常发育，基岩少见，岩石碎块和岩屑都很少见，很难圈定含矿地层，更难发现铁矿露头。另外，赤铁矿层几乎不具磁性，用磁法找矿效果不好。所以这些“找矿空档”尚未取得找矿突破，有非常大的找矿潜力，是今后工作的重要方向。

6.2 四个含矿层位与找矿

据研究区火山岩型铁矿的成矿模式图（图1），伊什基里克组第二亚组有四个含矿层位。这四个含矿层位的铁矿并不是孤立存在的，它们之间存在着时间和空间上的密切联系。

第一含矿层位和第二含矿层位的铁矿都形成于火山喷发晚期，前者为海相火山岩型铁矿的内生，后者为外延，两者经常一起相伴产出。当发现其中一个含矿层位的铁矿时，即可在其附近寻找另一含矿层位的铁矿。还预示着其上部第三、第四含矿层位也可能存在铁矿。

由于热液通道具有承前启后的特征，即不同期次的含矿热液都可以通过同一热液通道运移。当发现第三、第四含矿层位中的一个铁矿层时，那么另一个含矿层位的铁矿层也很可能存在。

7 结束语

（1）研究区海相火山-沉积型铁矿床主要受大地构造环境、地层岩性、海底热液喷口、沉积环境等地质因素控制。

（2）研究区海相火山-沉积型铁矿床的主要含矿层位为上石炭统伊什基里克组第二亚组第二段，铁矿资源储量占区内90%以上。含矿地层呈北西西-南东东向狭长带状延伸长56km。目前只在式可布台、吐尔巩萨依两侧发现该类型铁矿，范围长度为11km，只占总长度的1/5，4/5的“找矿空档”有非常好的找矿潜力，是今后工作的重要方向。