新疆新源縣阿克薩依鐵礦床地質(zhì)特征及成因初探

1、區(qū)域地質(zhì)概況

新疆西天山(伊犁盆地)成礦區(qū)位于特提斯成礦域的中部、哈薩克斯坦板塊內(nèi)的伊犁一伊賽克湖微板塊東部，主要由伊犁中央地塊、博羅霍洛山復合島弧、伊犁裂谷等地質(zhì)單元組成。出露的地層從早古生界到新生界均有發(fā)育。晚古生代時期裂谷環(huán)境中廣泛發(fā)育海相具明顯雙峰式特征的火山巖建造及中酸性、堿性巖漿侵入活動(張良臣，2003年)，火山巖系巖相在垂向和橫向變化均劇烈，顯示出海底裂隙式噴發(fā)環(huán)境極不穩(wěn)定、快速沉降的特征。

2、礦區(qū)地質(zhì)特征

礦床位于伊犁裂谷的中心地帶。礦區(qū)地層主要由石炭系火山巖組成，構(gòu)成走向NWW-SEE的單斜構(gòu)造，鐵礦賦存于火山巖與巖體的接觸帶附近。

2.1 地層

礦區(qū)出露地層有下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組、阿克沙克組和上石炭統(tǒng)伊什基里克組及第四系。各地層單元特征如下(圖2-1):

大哈拉軍山組(Cld):分布于礦區(qū)中部及礦區(qū)西側(cè)一帶，主要出露該組的上段。由灰綠色、灰紫色玄武巖、安山巖、流紋巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)(含礫)砂巖組成，可見厚度135.07米。

阿克沙克組(Cla):分布于礦區(qū)中部，與大哈拉軍山組呈斷層接觸。下部為中酸性火山碎屑巖，上部以中酸性火山熔巖為主，次為安山質(zhì)凝灰?guī)r、火山角礫巖，可見厚度418.52米。是本區(qū)磁鐵礦體分布的主要層位。

1.第四系全新統(tǒng)殘坡積層:礫石、砂、亞砂土;2.石炭系上統(tǒng)伊什基里克組上段安山巖;5.石炭系上統(tǒng)伊什基里克組上段凝灰?guī)r;4.石炭系下統(tǒng)阿克沙克組安山巖;5.石炭系下統(tǒng)阿克沙克組石英霏細斑巖;6.石炭系下統(tǒng)阿克沙克組安山質(zhì)凝灰熔巖;7.石炭系下統(tǒng)阿克沙克組火山角礫巖;8.石炭系下統(tǒng)阿克沙克組凝灰?guī)r;9.石炭系下統(tǒng)大哈拉軍山組上段凝灰?guī)r;10.闊爾庫巖體:黑云母二長花崗巖;11.黑云母花崗巖;12.工業(yè)礦體;13.低品位礦體;14.礦體代號及鳊號;15.工業(yè)礦石(TFe>25×1 0--2)代號;16低品位礦石(TFe>25×10-2)代號及編號;17.單工程礦體品位(10-2)/樣長/真厚度(米);18.地質(zhì)界線;19逆斷層及編號;20.壓扭性斷層及編號;21.性質(zhì)不明斷層;22.穿脈平硐及鳊號;25.勘查線剖面及編號。

伊什基里克組(C2y):分布于礦區(qū)南部，與阿克沙克組呈斷層接觸，區(qū)內(nèi)僅見有該組的上段地層。由灰綠色、淺褐色基一中性火山熔巖為主，夾少量中酸性火山碎屑巖?？梢姾穸?34.70米。

第四系:廣泛分布于礦區(qū)中北部及東部，可劃分為:①壘新統(tǒng)殘坡積層(Qhesl)，由礫石、砂、亞砂土、腐植質(zhì)等混雜組成;⑦全新統(tǒng)冰積層加殘坡積層(Qhgl+esl)，由冰積礫石及礫石、砂、亞砂土等混雜組成。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)位于構(gòu)造格局以北西向、近東西向的斷層為主干斷裂構(gòu)造，次有南東向、北東向的次級共軛斷層。目前共發(fā)現(xiàn)6條斷裂構(gòu)造，其中，F(xiàn)1為區(qū)域性大斷裂，規(guī)模大、延伸遠，控制了整個火山巖相帶和磁鐵礦化帶的展布，具有導(控)礦構(gòu)造;F2、F3、F4、F5、F6為上述斷裂的分枝斷裂，F(xiàn)4、F5對礦體具破壞作用。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)侵入巖沿區(qū)域性大斷裂F1北側(cè)呈串珠狀、條帶狀分布，侵入到下石炭統(tǒng)地層中，構(gòu)成賽肯都魯巖體(同位素年齡為321Ma，2005年區(qū)調(diào)報告)，巖性為石英閃長巖(σo ClsH)。闊爾庫巖體(同位素年齡為281Ma，2005年區(qū)調(diào)報告)，巖性為黑云母二長花崗巖(ηYPlkQ)。

礦區(qū)火山巖發(fā)育，火山熔巖主要分布于阿克沙克組地層中，其次為伊什基里克組。依據(jù)礦區(qū)火山巖的巖性分布、疊置、組合特征，反映出裂谷環(huán)境中的爆發(fā)相一噴溢相一噴發(fā)一沉積相及次火山巖相的演化規(guī)律，構(gòu)成數(shù)個完整的火山旋回。

3、礦(化)體特征

礦區(qū)內(nèi)共圈定工業(yè)礦體16個(TFe>25×10-2)、低品位礦體37個(TFe:20-25×10-2)。主礦體為T6、T13.T14、T16、T24、T31，礦體形態(tài)一般為長條帶狀或透鏡狀，與圍巖呈漸變過渡。最大礦體長500余米、厚3.96-61.70米，主礦體壘鐵平均品位26.77×10-2，工業(yè)礦體全鐵平均品位26.38×10-2。

3.1 礦石的礦物組成

礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦、赤鐵礦，其次含少量黃鐵礦、黃銅礦，多呈微細粒狀分布(顯微照片1)，次生礦物有褐鐵礦、針鐵礦。非金屬礦物主要有:斜長石和正長石，其次為綠泥石、石英、角閃石(輝石)等。

礦石中含鐵礦物主要以磁鐵礦和氧化鐵(赤鐵礦、褐鐵礦)為主，二者合計占有率約為80-93.62%t礦石中磁鐵礦占有率最高為80.52%(穿脈平硐cM4)，最低為71.89%(穿脈平硐CM2)，平均為76.10%。磁性鐵占有率與普通磁鐵礦礦石(mFe/TFe>85%)相比較低。

礦石中多元素綜合分析結(jié)果統(tǒng)計顯示:Si02含量29.62-42.14×10-2。S含

量0.02-1.09×10-2，P含量0.24-0.55×10-2，As含量0.00036-0.00216x 10-2，Cu含量0.00～0.02×10-2.Pb含量0.00×10-2，Zn含量0.01-0.03×10-2，Sn含量0.00025-0.00034×10-2，除有害元素Si02含量超標(≤18×10-2)，其余元素含量很低，均未超標。

3.2 礦石類型

3.2.1 礦石自然類型

按賦礦巖石自然類型可分為以下三種類型:

①火山碎屑熔巖型磁鐵礦石:

礦石呈細粒狀結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造，具強磁性。鐵質(zhì)主要以磁鐵礦、硅酸鐵形式存在于安山質(zhì)凝灰熔巖(火山碎屑物約占60%、安山巖約40%)中，磁鐵礦呈它形細粒狀，粒徑0.1-0.2 mm，均勻分布在脈石礦物之間(顯微照片2)。

②火山熔巖型磁鐵礦石:

礦石呈微細粒狀結(jié)構(gòu)，浸染狀一脈狀構(gòu)造，少量塊狀構(gòu)造，具中等一強磁性。鐵質(zhì)主要以磁鐵礦、氧化鐵形式存在于安山巖中，呈它形微細粒狀不均勻散布，粒徑0.03-0.85mm，脈石礦物呈團塊狀集合體分布(顯微照片3)。

③火山碎屑巖型磁鐵礦石:

礦石呈細粒狀結(jié)構(gòu)，浸染狀構(gòu)造，具弱一中等磁性。鐵質(zhì)主要以磁鐵礦、氧化鐵形式存在于安山質(zhì)角礫凝灰?guī)r、安山質(zhì)凝灰?guī)r中，呈它—半自形，粒徑0.1-0.3 mm，赤鐵礦以葉片狀(片徑0.02 ram)沿邊部交代磁鐵礦(顯微照片4)。

3，2.2 礦石工業(yè)類型

根據(jù)礦石中磁性鐵占有率低于普通磁鐵礦礦石以及有害元素SiO2明顯超標的特征，確定本區(qū)礦石工業(yè)類型屬于以磁鐵礦為主的高硅低磷低硫復合礦石。

4、礦床地球化學特征

4.1 稀土元素特征

據(jù)礦區(qū)15件巖(礦)石稀土元素分析結(jié)果顯示:礦區(qū)磁鐵礦礦石與普通巖石的稀土總量變化范圍不大，EREE值為51.73×10-6-165.32×10-6;LREE/HREE為1.29-4.94，變化也不大。輕稀土分餾程度與重稀土相差明顯，稀土配分曲線(圖4-1)呈左高右低的曲線，屬輕稀土富集型，顯示磁鐵礦相對富集輕稀土和Eu負異常。因此，判斷本區(qū)成礦環(huán)境為洋殼中的裂谷環(huán)境。

圖4-1礦區(qū)巖(礦)石稀士元素La-Yb標準化圖解

4.2 流體包裹體特征

礦區(qū)磁鐵礦石包裹體測溫表明:礦物中的均一溫度變化范圍在90-124℃之間，反映了輝石和石英礦物的形成溫度，結(jié)合火山成因的磁鐵礦一般是中——低溫階段形成，判斷磁鐵礦的形成溫度明顯要高于124℃，成礦環(huán)境處于火山噴發(fā)末期或由強變?nèi)跗陂g，大量高溫物質(zhì)揮發(fā)的溫度較低階段。

4.3 巖(礦)石氫氧同位素特征

礦區(qū)巖(礦)石的礦物流體氫氧同位素測試結(jié)果見表4-1及圖4-2。由圖4-2中看出:①所有樣品測試數(shù)據(jù)都圍繞原生巖漿水和大氣降水的過渡區(qū)域分布，并靠近原生巖漿水區(qū)域。②磁鐵礦化安山巖的氧同位素值為2.95‰-3.17‰，平均3.06‰，與杏仁狀潛安山巖的氧同位素(6 180 smow)值3.0‰相近，而與圍巖(安山巖)的氧同位素(δ180smow)值-0.69‰-1.19‰相差較大，說明磁鐵礦與潛安山巖(次火山巖)有相似的成因。③從火山熔巖到火山碎屑巖，氧的同位素值存在逐漸降低的趨勢，而且火山碎屑巖的氧同位素值明顯低于0，普遍為負值，說明本區(qū)火山碎屑巖大多是在較低的溫度環(huán)境下形成。

因此。認為本區(qū)鐵礦的成礦流體是以巖漿水為主，并混有部分古大氣降水的混合流體。主要成礦活動發(fā)生在兩次火山噴發(fā)活動的間隙期(即巖漿期后)。

礦區(qū)巖(礦)石流體的氫氧同位素組成一覽表

5、礦床成因探討

根據(jù)上述特征，推斷本礦區(qū)華力西時期大量的巖漿熱液(火山一次火山氣液)沿火山通道噴溢一揮發(fā)過程中，釋放大量高溫熱能，含鐵質(zhì)的氣液從硅酸鹽熔體中不斷分異、運移，形成近火山口的高溫熱液蝕變帶。鐵質(zhì)初步富集?；鹕交顒幽┢?，大量中酸性巖漿的底劈上升，在次火山巖相發(fā)育地段，巖漿期后氣(熱)液由內(nèi)向外對早期富含鐵質(zhì)的礦源層和礦化層位改造，產(chǎn)生廣泛的交代充填成礦作用，至中—低溫階段磁鐵礦大量析出并成礦。

綜合本鐵礦礦質(zhì)(鐵)來源干巖石本身，受強烈的火山一次火山巖漿期后氣(熱)液交代作用的疊加改造作用，促使成礦物質(zhì)不斷活化，析出和富集成礦。初步確定該礦床屬于巖漿期后火山bk火山氣液交代充填型成因，主成礦期為華力西中期(C2)。鐵礦成礦演化過程大致可分為以下四個階段:

①晚泥盆世末，裂谷萌芽發(fā)展期。②早石炭世末，裂谷鼎盛期。③晚石炭世，火山熱液改造成礦期。④晚石炭世末，巖漿氣液交代成礦富集期(圖5-1)。

顯微照片說明:1、2、3、4

照片中礦物代號:磁鐵礦一Mt 赤鐵礦一Hm