吉林省敦化市塔東鐵礦床成因研究

武　晗

(首鋼地質(zhì)勘查院地質(zhì)研究所，北京 100144)

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吉林省敦化市塔東鐵礦床成因研究

武晗

(首鋼地質(zhì)勘查院地質(zhì)研究所，北京 100144)

摘要：塔東鐵礦床與典型的沉積變質(zhì)礦床相比，其具有特殊性。賦礦地層及礦體中黃鐵礦分布廣泛且含量高；不同礦體礦石品位表現(xiàn)出明顯的差異。黃鐵礦的電子探針分析反映有弱的S虧損，說明有熱液成因的特點；S虧損程度低代表與巖漿作用有關(guān)的熱液作用。黃鐵礦Re-Os同位素年代反映塔東鐵礦熱液成礦作用發(fā)生于401 Ma±41 Ma，其與礦區(qū)西部黑云母斜長花崗巖年齡(407 Ma±28 Ma)極為相近；且塔東鐵礦石品位w(mFe)值也因距離西部黑云斜長花崗巖的遠(yuǎn)近程度不同而表現(xiàn)出“東低西高、淺低深高”的特點。作者據(jù)此并結(jié)合前人研究成果將塔東鐵礦床的成因總結(jié)為“海底火山噴發(fā)—區(qū)域變質(zhì)—巖漿熱液疊加富集成礦”。

關(guān)鍵詞：塔東鐵礦；黃鐵礦化；黑云斜長花崗巖；熱液疊加；吉林省

0引言

塔東鐵礦床位于吉林省敦化市東北雁鳴湖鎮(zhèn)朱敦店村北西方位7 km處，是“吉黑成礦省”內(nèi)最大火山-沉積變質(zhì)型鐵礦床[1]。塔東鐵礦發(fā)現(xiàn)于1960年[2]，從1970年至2007年歷經(jīng)三次勘查。在此期間，有許多地質(zhì)工作者對此礦床進行過礦床成因方面的研究。李慶武、張斌等[3]認(rèn)為塔東鐵礦為“海底火山噴發(fā)沉積-變質(zhì)鐵礦類型”；李厚民等[4]將塔東鐵礦成因歸屬為“鞍山式沉積-變質(zhì)鐵礦”；寇林林、張森等[5]佐證了塔東鐵礦的“沉積變質(zhì)成礦規(guī)律”。雖然不同學(xué)者對塔東鐵礦成礦地質(zhì)作用及過程有不同的觀點，但均一致認(rèn)為塔東鐵礦為“沉積-變質(zhì)型鐵礦”[6-8]。

2014—2015年首鋼地質(zhì)勘查院對塔東鐵礦開展了生產(chǎn)勘探工作，發(fā)現(xiàn)塔東鐵礦賦礦地層普遍發(fā)育巖漿熱液成因的黃鐵礦等金屬硫化物礦物，且鏡下礦物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)后期磁鐵礦交代先期黃鐵礦物現(xiàn)象明顯，據(jù)此說明塔東鐵礦成因并非單一的沉積變質(zhì)。

本文將以生產(chǎn)勘探工作中獲取的野外第一手資料(鉆探、地質(zhì)填圖)為基礎(chǔ)，并輔以化學(xué)基本分析及礦物學(xué)鑒定，力圖在前人研究基礎(chǔ)上進一步探討塔東鐵礦床成因問題。

1礦床地質(zhì)特征

1.1賦礦地層

礦區(qū)內(nèi)出露巖層為塔東含鐵變質(zhì)巖系，出露面積約20 km2，呈孤島狀分布于大片華力西期黑云斜長花崗巖中(圖1)。該套巖層具有變質(zhì)程度較深，成層無序，頂?shù)撞磺澹旌蠋r化作用強烈等特征。地層體多被明顯改造，改造后地層走向近SN向，傾向E，傾角65°～85°。目前較為普遍的觀點是將塔東含鐵變質(zhì)巖系命名為塔東巖群，其時代為新元古代[6-8]；其下部稱為拉拉溝組(Pt3l)，上部稱為朱墩店組(Pt3zd)，分組標(biāo)志是朱墩店組底部為含紅柱石、夕線石黑云斜長片麻巖層[3]。

圖1　塔東鐵礦地質(zhì)構(gòu)造圖Fig.1　Geological structural map of Tadong Fe deposit1.第四系；2.朱墩店組；3.拉拉溝組上段；4.拉拉溝組下段；5.黑云斜長花崗巖；6.花崗閃長巖；7.地質(zhì)界線；8.鐵礦體；9.鐵礦主采坑；10.西露天采坑；11.南露天采坑

朱墩店組出露于塔東含礦變質(zhì)巖系的東部(圖2)，巖性為黑云斜長片麻巖、黑云變粒巖、透輝角閃片麻巖、斜長角閃巖、二云石英片巖,夾有透輝大理巖透鏡體[3]。

拉拉溝組分布于礦區(qū)西部，是礦區(qū)的賦礦地層。拉拉溝組可進一步劃分為上下兩個巖性段，下段(Pt3l1)為淺粒巖、透輝斜長片麻巖、斜長角閃巖和薄鐵礦層，上段(Pt3l2)為為斜長角閃巖、斜長角閃片麻巖、磁鐵斜長角閃巖、黑云斜長片麻巖、透輝巖、透輝斜長片麻巖及透鏡狀透輝大理巖組合。拉拉溝組上段是塔東鐵礦主要賦礦巖段。

拉拉溝組上段由上而下又可分為五個巖性層[9]：

Pt3l2-5為斜長角閃巖、斜長角閃片麻巖、磁鐵角閃巖、黑云斜長片麻巖、透輝巖、透輝斜長片麻巖。

Pt3l2-4為磁鐵斜長角閃巖、透輝斜長片麻巖、磁鐵礦層夾石榴透輝大理巖及夕卡巖。

Pt3l2-3為透輝巖、透輝斜長片麻巖夾黑云斜長片麻巖。

Pt3l2-2為斜長角閃片麻巖、透輝斜長角閃片麻巖、黑云斜長片麻巖夾磁鐵礦層。

Pt3l2-1為透輝巖、黑云斜長片麻巖夾黑云變粒巖。

1.2構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造為單斜地層構(gòu)造，且順層張性斷裂、NW向正斷層、NE向正斷層發(fā)育(圖2)。斷層均為成礦后構(gòu)造，對礦體破壞作用顯著。

(1)單斜及順層張性斷裂。單斜構(gòu)造由元古界構(gòu)成，并經(jīng)歷了多次地質(zhì)構(gòu)造改造，它控制了塔東鐵礦區(qū)變質(zhì)巖系的形成與分布[3]。單斜地層構(gòu)造，走向近SN，傾向E，傾角65°～85°，局部地層產(chǎn)狀受到混合花崗巖的侵位擠壓而出現(xiàn)突變。單斜地層內(nèi)多發(fā)育順層張性平移斷層，如圖2中的F1，斷層斷距小于0.35 m，斷層內(nèi)多填充細(xì)粒閃長巖脈(圖3a左圖)。

圖2　塔東鐵礦礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2　Geological map of Tadong Fe deposit1.朱墩店組；2.拉拉溝組上段第五巖性層；3.拉拉溝組上段第四巖性層；4.拉拉溝組上段第三巖性層；5.拉拉溝組上段第二巖性層；6.條帶狀混合巖；7.混合花崗巖；8.鐵礦體；9.閃長玢巖脈；10.閃長巖脈；11.煌斑巖脈；12.二長花崗斑巖脈；13.地質(zhì)界限；14.實測斷層；15.東西礦集區(qū)分界線；16.勘探線及編號

(2)NE向斷層。主要見于礦區(qū)中部及東部，分別為F2、F3、F4，走向30°～40°，傾向SE，傾角75°～85°，被閃長玢巖脈充填[3](見圖2)，沿斷裂附近巖石綠泥石化及絹云母化蝕變強烈，局部構(gòu)造應(yīng)力集中部位巖石的片理化及眼球狀糜棱構(gòu)造(圖3b)發(fā)育。

圖3　塔東鐵礦礦石構(gòu)造圖Fig.3　Map showing the ore structure of Tadong Fe deposita.閃長巖脈及混合花崗巖沿順層張性裂隙侵入；b.碎裂構(gòu)造及眼球狀糜棱構(gòu)造；c.條帶狀構(gòu)造；d.條紋構(gòu)造；e.塊狀及浸染狀構(gòu)造；f..磁鐵礦沿裂隙侵入；g.磁鐵礦交代黃鐵礦；h.透鏡狀夕卡巖及夕卡巖中的磁鐵礦脈

(3)NW向斷層。主要見于礦區(qū)中部及北部，分別為F5、F6，屬平行分布的正斷層(見圖2)，是礦區(qū)內(nèi)最晚期構(gòu)造。F5走向325°～330°，斷層面為舒緩波狀，整體傾向NE，傾角65°～75°，斷裂帶內(nèi)充填煌斑巖脈；煌斑巖寬度約為3～22 m，巖脈產(chǎn)狀與斷層一致，由于受舒緩波狀斷層控制，巖脈在剖面上傾向時而為SW向，但總體傾向NE。F6走向NW，傾向NE，傾角50°～80°，表現(xiàn)為壓扭性右行正斷層，水平斷距約6～35 m；擠壓破碎帶內(nèi)巖石碎裂構(gòu)造發(fā)育，局部地層巖石強烈風(fēng)化蝕變，呈粘土狀，暗色礦物綠泥石化及綠簾石化蝕變強烈，薄層煙灰色石英脈順破碎帶擠入，石英脈內(nèi)見黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦等金屬硫化物礦物。

1.3巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，侵入巖分布廣泛，主要為中-酸性巖類。在礦區(qū)西部有華力西期黑云斜長花崗巖和礦區(qū)東部的花崗閃長巖(見圖1)，以及礦區(qū)內(nèi)出露的各類中-基性脈巖(見圖2)。

(1)華力西期黑云母斜長花崗巖。呈巖基狀產(chǎn)出，其內(nèi)部多見鉀長花崗巖呈巖株狀侵入，與塔東群拉拉溝組含礦變質(zhì)巖系呈侵入接觸關(guān)系。黑云母斜長花崗巖年齡可類比礦區(qū)北部的二長花崗巖，其年齡為407 Ma±28 Ma。

(2)花崗閃長巖?；◢忛W長巖分布于朱墩店一帶，朱墩店東側(cè)的大干泡單元花崗閃長巖的最新鋯石年齡為516 Ma±6 Ma[9]，屬加里東期產(chǎn)物。

(3)脈巖。礦區(qū)內(nèi)脈巖發(fā)育，基-中酸性系列脈巖均有分布，巖性為煌斑巖→閃長玢巖、閃長巖→花崗閃長巖；按其穿插關(guān)系，可明確各巖脈相對時代早晚，由早到晚排序如下：閃長巖脈→閃長玢巖脈→花崗閃長巖脈→煌斑巖脈?；◢忛W長巖脈產(chǎn)狀135°∠15°～30°；由于其產(chǎn)狀平緩，地表較少出露，多見于較高處采坑壁或鉆孔較深部的巖心中；花崗閃長巖脈在垂向上對礦體的破壞作用顯著(圖4)。

圖4　塔東鐵礦區(qū)1勘探線地質(zhì)剖面圖Fig.4　Geological section along line 1 in Tadong Fe deposit1.朱墩店組；2.拉拉溝組上段第五巖性層；3.拉拉溝組上段第四巖性層；4.拉拉溝組上段第三巖性層；5.拉拉溝組上段第二巖性層；6.拉拉溝組上段第一巖性；7.細(xì)?；◢忛W長巖；8.黑云斜長花崗巖；9.鐵礦體；10.推測鐵礦體；11.實測地質(zhì)界線；12.推測地質(zhì)界線；13.地形線；14.鉆孔工程及編號

1.4礦體特征

按照2007年吉林地礦局第六地質(zhì)調(diào)查所的勘探報告，將賦存于塔東群拉拉溝組下部巖性段中的礦體編號為Ⅰ礦組，賦存于塔東群拉拉溝組上部巖性段中的礦體編號為Ⅱ礦組。本次闡述主要以Ⅱ礦組鐵礦體為代表。

Ⅱ礦組鐵礦體主要賦存于塔東群拉拉溝組上部巖性段的第一、第四巖性層內(nèi)。Ⅱ-Z為主采坑礦體，Ⅱ-W為西露天礦體，Ⅱ-S為南露天礦體。其中，Ⅱ-Z礦體根據(jù)其空間層位分布關(guān)系及品位差異，又分為下部的Ⅱ-Z-1礦體及上部的Ⅱ-Z-2礦體(見圖4)。

塔東鐵礦床鐵礦體形態(tài)呈典型的層狀、似層狀、透鏡狀單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀與賦礦圍巖產(chǎn)狀一致，走向近SN，傾向E，傾角60°～85°，具有火山-沉積變質(zhì)型鐵礦床的特征。Ⅱ-Z東部礦體由于局部受到大體積花崗巖侵位擠壓，礦體產(chǎn)狀出現(xiàn)變化，走向NNW，傾向NEE，傾角70°～80°。礦體夾石及圍巖主要為混合花崗巖、斜長角閃巖，其次為閃長巖、閃長玢巖、煌斑巖、花崗閃長巖，以及少量斜長片麻巖、含磁鐵斜長角閃巖等；鐵礦體與含磁鐵斜長角閃巖的接觸關(guān)系為漸變，與其他巖石為突變。

2礦床成因

2.1礦床特征對比

沉積變質(zhì)型鐵礦系指前寒武紀(jì)含鐵建造經(jīng)受不同程度的區(qū)域變質(zhì)作用而形成的鐵礦床，賦礦地層變質(zhì)程度為角閃巖相到麻粒巖相。沉積變質(zhì)型鐵礦是我國變質(zhì)鐵礦的主要類型，其礦床規(guī)模大，一般呈多個礦層或礦體交互產(chǎn)出，單個礦層或礦體呈似層狀或透鏡狀，礦石構(gòu)造以條帶狀構(gòu)造最為典型，礦石結(jié)構(gòu)通常為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，礦石品位較低(w(TFe)=20%～40%)屬貧鐵礦石，礦化均勻，礦產(chǎn)種類單一，一般只有鐵可以利用，礦化階段一般分為沉積階段及變質(zhì)變形階段[10]。

塔東鐵礦賦礦地層為新元古界含鐵變質(zhì)巖系[6-8]，賦礦巖層為一套經(jīng)歷了角閃巖相變質(zhì)的斜長角閃巖層及含磁鐵斜長角閃巖層；塔東鐵礦礦體為層狀、似層狀或透鏡狀(見圖4)，礦石結(jié)構(gòu)為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造為條帶狀構(gòu)造(圖3c、d)，礦石品位為w(TFe)=10.31%～35.59%。據(jù)此認(rèn)為，塔東鐵礦床特征符合一般的沉積變質(zhì)鐵礦礦床特征，且前人對于塔東鐵礦成因進行了大量研究工作[3-4,9,11]，雖然不同學(xué)者對塔東鐵礦成礦地質(zhì)作用及過程有不同的觀點，但均一致認(rèn)為塔東鐵礦為“火山沉積-變質(zhì)型鐵礦”，成礦分為三階段：①海底火山噴發(fā)沉積階段；②區(qū)域變質(zhì)階段；③混合巖化階段。

塔東鐵礦床與典型沉積變質(zhì)型鐵礦床——河北省遷安鐵礦區(qū)進行對比，塔東鐵礦床具有其特殊的特征：其一，賦礦地層及礦層中黃鐵礦分布廣泛且含量高，礦體中礦石礦物除磁鐵礦外亦有黃鐵礦及少量黃銅礦和磁黃鐵礦。塔東鐵礦床礦石物相分析結(jié)果中的硫化鐵占比高達(dá)15%(表1)，而遷安典型沉積變質(zhì)鐵礦礦石中的硫化鐵物含量僅為0.23%～1.33%(表2)①。其二，礦床整體礦化程度不均一，不同礦層礦石品位表現(xiàn)出明顯的差異。如表3所述，Ⅱ-W礦體礦石全鐵品位為30.77%～35.59%，Ⅱ-Z-1礦體礦石全鐵品位為20.11%～25.65%，Ⅱ-Z-2礦體礦石全鐵品位為10.31%～19.83%。

表1　塔東鐵礦床礦石物相分析結(jié)果

注：此表引自2007年《吉林省敦化市塔東鐵礦勘探報告》

表2　遷安鐵礦床柳河峪鐵礦礦石物相分析結(jié)果

表3　塔東鐵礦床勘探1線鉆孔控制Ⅱ-W、Ⅱ-Z-1及Ⅱ-Z-2礦體品位

注：本次勘探鉆孔中礦體平均品位w(mFe)為實測值，前期勘探鉆孔中礦體平均品位w(mFe)為礦體平均w(TFe)×60%(前期勘探中礦體化驗分析僅有w(TFe))；平均品位的計算方法：樣長加權(quán)平均值計算方法。

以上表明，塔東鐵礦床雖然屬于沉積變質(zhì)性鐵礦床類型，但是其在成礦條件及成礦原因方面的具有特殊性。

2.2礦床成因分析

2.2.1熱液疊加證據(jù)

塔東鐵礦床賦礦地層中黃鐵礦化普遍發(fā)育，黃鐵礦和磁鐵礦密切伴生，呈似條帶狀、細(xì)脈浸染狀、致密塊狀產(chǎn)出。礦石構(gòu)造除典型的條帶(見圖3c)、條紋狀(見圖3d)外，還見有浸染狀構(gòu)造(圖3e)；在礦區(qū)西部見礦石中礦石條帶構(gòu)造模糊不清，代之為塊狀構(gòu)造。條帶狀構(gòu)造主要表現(xiàn)為磁鐵礦沿一定方向與脈石礦物相間排列，以及黃鐵等沿(磁鐵)斜長角閃巖的條帶狀構(gòu)造面、角閃斜長片麻巖的片麻狀構(gòu)造面及層間裂隙面分布。浸染狀構(gòu)造主要由磁鐵礦、黃鐵礦、少量黃銅礦和磁黃鐵礦呈細(xì)小粒狀零散狀分布在地層中。此外，局部地層中及NW向斷層破碎帶內(nèi)多見黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦及方鉛礦共生的金屬硫化物細(xì)脈，同時礦床西部礦體中常見磁鐵礦以細(xì)小脈體(脈寬小于0.5 cm)侵入到圍巖及夾石裂隙中(圖3f)。巖層裂隙面及透入性較強的構(gòu)造面因受熱液改造，角閃石及輝石強烈綠泥石化、綠簾石化，碳酸巖化、硅化較發(fā)育，裂隙處多見有碳酸質(zhì)巖脈、硅質(zhì)脈體的充填作用。上述現(xiàn)象均顯示塔東鐵礦區(qū)內(nèi)熱液活動強烈[5]。

黃鐵礦鏡下多呈半自形-他形粒狀或集合體，粒度變化較大，單晶粒度多在0.15 mm左右，集合體粒級一般為0.3～0.1 mm，主要與磁鐵礦接觸連生；在黃鐵礦晶體中包裹有細(xì)粒狀磁鐵礦晶體，此外黃鐵礦被磁鐵礦溶蝕交代的現(xiàn)象也較普遍[8]。根據(jù)礦化蝕變期次及礦物共生組合黃鐵礦可分為三個世代：第一世代黃鐵礦呈層紋狀構(gòu)造，顆粒細(xì)，產(chǎn)狀受變余層狀構(gòu)造控制，此世代黃鐵礦的成因可能更多地受原始火山噴流沉積的影響；第二世代黃鐵礦主要呈浸染狀產(chǎn)出，由磁鐵礦、黃鐵礦、少量黃銅礦、磁黃鐵礦等呈細(xì)小粒狀或集合體分布在脈石礦物中，鏡下見磁黃鐵礦交代溶蝕黃鐵礦晶體，磁鐵礦溶蝕交代黃鐵礦晶體，黃鐵礦晶體呈港灣狀孤島狀等現(xiàn)象圖(圖3g)，反映遞進變質(zhì)作用的特點[12]，此世代黃鐵礦分布廣泛，與磁鐵礦共同構(gòu)成塔東鐵礦主成礦期的產(chǎn)物，其成因表明為熱液成因[8]。此現(xiàn)象說明塔東鐵礦床賦礦地層形成之后又有熱液疊加成礦的特征。

根據(jù)邵建波等[9]對黃鐵礦的電子探針微區(qū)分析發(fā)現(xiàn)塔東鐵礦黃鐵礦具有弱的硫虧損特征，其原因為黃鐵礦形成溫度較高，熱液型黃鐵礦類質(zhì)同象替代和成礦元素的混入程度高；而沉積成因的黃鐵礦形成溫度低，類質(zhì)同象替代和成礦元素的混入程度相對較低，多以硫富集型黃鐵礦為主。因此，塔東鐵礦床黃鐵礦主量元素特征反應(yīng)了熱液成因的特點，同時塔東鐵礦S虧損程度低，可能代表與巖漿作用有關(guān)的熱液型礦床[8,13]。

表4　塔東拉拉溝組鐵礦含鐵變質(zhì)巖系mFe品位統(tǒng)計表

圖5　塔東鐵礦由西至東(P1—P2)礦石品位空間變化趨勢Fig.5　Spatial variation tendency from west to east(P1—P2)in Tadong Fe deposit

2.2.2巖體熱液疊加成礦證據(jù)

塔東鐵礦床區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，包括礦區(qū)西部的華力西期黑云斜長花崗巖和礦區(qū)東部的花崗閃長巖，兩巖體侵入年齡分別為407 Ma±28 Ma及516 Ma±6 Ma[9]。前已述及，塔東鐵礦床中的黃鐵礦S虧損程度低，可能代表與巖漿作用有關(guān)的熱液型礦床。

(1)鐵礦石品位方面證據(jù)

為了進一步理清導(dǎo)致塔東鐵礦熱液疊加成礦的巖漿事件，將塔東鐵礦主礦區(qū)用坐標(biāo)點A1(4862330，465000)與坐標(biāo)點A2(4863200，465000)的連線劃分為東西2個礦集區(qū)(見圖2)，并選擇橫穿整個礦區(qū)的1勘探線(見圖2中P1—P2)的Zk7、Zk1-1、Zk1-2、Zk41、Zk1-3、Zk10、Zk102、Zk23、Zk8、Zk101、Zk18、Zk1-7、Zk45鉆孔礦石品位進行統(tǒng)計分析，其結(jié)果顯示塔東鐵床礦床西部礦體品位明顯高于東部礦體品位(表4、圖5)。

塔東鐵礦西部礦體品位明顯高于東部礦體品位，究其原因分析如下：①塔東鐵礦床為火山沉積變質(zhì)型鐵礦床，礦源層即鐵礦體圍巖—塔東群拉拉溝組上段(表4)，變質(zhì)程度均勻，為一套角閃巖相均質(zhì)含鐵變質(zhì)巖系，礦源層的形成經(jīng)歷了“基性火山噴發(fā)—火山碎屑巖—鈣質(zhì)頁巖沉積”反復(fù)的建造過程，因此礦源層原始沉積物質(zhì)差異影響較??；②混合巖化作用在礦區(qū)內(nèi)廣泛分布，且混合程度均為“混合巖—混合花崗巖”相，混合巖化成礦作用導(dǎo)致品位分區(qū)差異可能性也較小，但花崗巖熱液疊加導(dǎo)致礦山石位分區(qū)可能性較大；③通過地質(zhì)填圖工作發(fā)現(xiàn)，黑云斜長花崗巖巖體與礦區(qū)西部拉拉溝組地層呈侵入接觸關(guān)系，地層中廣泛發(fā)育流體作用形成的長英質(zhì)巖脈，巖礦層中大量發(fā)育黃鐵礦，且?guī)r石裂隙中發(fā)育磁鐵礦細(xì)脈(見圖3f)，深部靠近此巖體的礦體品位明顯高于淺部遠(yuǎn)離此巖體的礦體品位(見圖5)。因此，推測塔東鐵礦床熱液疊加成礦與礦區(qū)西部的黑云母斜長花崗巖體關(guān)系緊密。由于西部礦區(qū)比礦區(qū)東部更加靠近黑云斜長花崗巖，故礦區(qū)西部更利于熱液疊加成礦。

從圖4不難看出，1勘探線剖面中黑云母斜長花崗巖與塔東群拉拉溝組上段巖層呈侵入接觸關(guān)系；由西往東依次為塔東群拉拉溝組上段第一巖性層(Pt3l2-1)、第二巖性層(Pt3l2-2)、第三巖性層(Pt3l2-3)、第四巖性層(Pt3l2-4)、第五巖性層(Pt3l2-5)及塔東群朱墩店組(Pt3zd)。塔東群拉拉溝組上段第二、三、五巖性層混合巖化作用強烈，巖性以條帶狀混合巖及均質(zhì)混合花崗巖為主，局部殘余原始地層。塔東礦區(qū)鐵礦體主要賦存于Pt3l2-1及Pt3l2-4兩個巖性層，分別為西部礦體Ⅱ-W及主礦體Ⅱ-Z。其中，Ⅱ-Z根據(jù)空間分布關(guān)系及品位差異又分為下部的Ⅱ-Z-1礦體及上部的Ⅱ-Z-2礦體。距離黑云母斜長花崗巖巖體距離由近及遠(yuǎn)的礦體分別為Ⅱ-W、Ⅱ-Z-1、Ⅱ-Z-2，受巖體影響依次減弱；由表3可得Ⅱ-W、Ⅱ-Z-1、Ⅱ-Z-2礦體平均品位分別為23.4%、14.41%、9.04%，塔東鐵礦西部靠近巖體的鐵礦體礦石品位明顯高于東部遠(yuǎn)離巖體的鐵礦體礦石品位，且單個鉆孔工程深部靠近黑云斜長花崗巖體的鐵礦體品質(zhì)優(yōu)于淺部遠(yuǎn)離巖體鐵礦體品質(zhì)，塔東礦區(qū)工業(yè)礦體(w(mFe)≥20%[13])為靠近西部黑云母斜長花崗巖體的Ⅱ-W礦體。由此可認(rèn)為，塔東鐵礦床西部的黑云母斜長花崗巖體與塔東鐵礦床礦體的形成從空間上具有密不可分的關(guān)系；塔東鐵礦床進一步尋找較高品位鐵礦體的方向是其深部與黑云斜長花崗巖體接觸部位的Pt3l2-1巖性層位。

(2)成礦時代方面證據(jù)

邵建波等[9]對塔東鐵礦床中黃鐵礦Re-Os同位素定年年代學(xué)研究表明，塔東鐵礦床熱液成礦作用時代為401 Ma±41 Ma，與礦區(qū)西部黑云母斜長花崗巖年齡407 Ma±28 Ma極為相近，時代均為華力西期的晚志留世—早泥盆世；與礦區(qū)東部的花崗閃長巖體侵位年齡為516 Ma±6 Ma相比，二者相差甚遠(yuǎn)。因此，從地質(zhì)年代上黑云母斜長花崗巖侵位與塔東鐵礦巖漿熱液疊加成礦事件具有密不可分的關(guān)系，即塔東鐵礦床熱液疊加成礦年代為401 Ma±41 Ma。

2.3礦床成因

太古代前期海底基性火山噴發(fā)及陸源鐵質(zhì)及鈣質(zhì)碎屑沉積作用形成了一套“基性火山噴發(fā)—火山碎屑巖—鈣質(zhì)頁巖沉積建造”，為塔東鐵礦的形成準(zhǔn)備了“鐵”源物質(zhì)[3,9]；晚元古代時期由于區(qū)域性變質(zhì)作用導(dǎo)致上述沉積建造發(fā)生了綠片巖相—角閃巖相變質(zhì)作用，同時區(qū)域變質(zhì)作用導(dǎo)致地層中物質(zhì)成分發(fā)生運移分異，初步形成了塔東鐵礦含礦地層——含磁鐵斜長角閃巖層；區(qū)域變質(zhì)后期隨變質(zhì)作用的增強，地層普遍發(fā)生混合巖化，在強烈的混合巖化作用下，長英質(zhì)礦物先期出融，其原產(chǎn)區(qū)地層的磁鐵礦相對發(fā)生富集，同時在混合巖化作用高溫高壓下，使磁鐵礦進一步發(fā)生重結(jié)晶作用產(chǎn)生大顆粒并進一步集中富集[3]，初步形成了受混合巖化作用控制的鐵礦體(品位升高，但未達(dá)到工業(yè)開采品位)；隨后礦區(qū)西部華力西期(407 Ma±28 Ma)黑云母斜長花崗巖侵位，巖漿演化末期豐沛的的高溫?zé)嵋毫黧w在壓力驅(qū)動的機制下，沿地層層理、裂隙及條帶-條紋狀構(gòu)造面向淺部運移，此過程中熱液流體萃取前期通過區(qū)域變質(zhì)作用而成的含礦地層中的鐵元素，并在物理化學(xué)條件突變的臨界帶沉淀富集成礦，這一熱液疊加成礦作用使得塔東鐵礦西部礦體品位進一步提升，達(dá)到工業(yè)可采程度。并由此形成了塔東鐵礦床異于典型沉積變質(zhì)型鐵礦床的特征：①礦石中黃鐵礦含量高，硫化鐵(sfFe)含量明顯高于其它同類型礦床；②礦化不均勻，不同鐵礦層礦石品位差異大，出現(xiàn)明顯的“西高東低，深高淺低”的分布差異。

綜上認(rèn)為，塔東鐵礦床為火山沉積變質(zhì)型礦床，但其遭受了后期巖漿熱液作用疊加富集改造而成礦，因此其礦床成因類型應(yīng)為“火山沉積變質(zhì)—巖漿熱液疊加型礦床”，其在成礦理論方面可類比塔什庫爾干地區(qū)贊坎鐵礦成礦模式[14]。

3結(jié)論

(1)塔東鐵礦床成因為火山噴發(fā)物質(zhì)沉積—區(qū)域變質(zhì)—巖漿熱液疊加富集成礦，形成了塔東鐵礦的工業(yè)鐵礦體。

(2)塔東鐵礦床具典型沉積變質(zhì)型鐵礦床的一般特征，同時巖漿熱液疊加成礦作用導(dǎo)致礦石礦物包含磁鐵礦及黃鐵礦兩種，礦石物相分析中硫化鐵(sfFe)含量高；不同礦層礦石品位差異大，礦化不均勻；空間上呈現(xiàn)“西高東低，深高淺低”分布規(guī)律。

(3)塔東鐵礦床熱液疊加成礦受礦區(qū)西部黑云斜長花崗巖體控制，熱液疊加成礦年時代為華力西期的晚志留世—早泥盆世(401 Ma±41 Ma)。

(4)塔東群拉拉溝組上段第一巖性層(Pt3l2-1)為塔東鐵礦工業(yè)鐵礦體賦存層位，黑云母斜長花崗巖體與其呈侵入接觸關(guān)系；建議塔東鐵礦將黑云斜長花崗巖體作為進一步勘探工作的目標(biāo)地質(zhì)體，并建議針對礦區(qū)西部黑云母斜長花崗巖體與塔東群拉拉溝組地層接觸的部位進行詳細(xì)的物探磁異常查證工作，以尋找深部盲礦體。

注釋：

①楊文九, 張平, 彭新壽, 等. 柳河峪鐵礦區(qū)深部普查報告(內(nèi)部資料)，2015: 39．

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Genesis of Tadong Fe deposit in Dunhua city, Jilin province

WU Han

(Geological Research Institution of Geological exploration InstituteofTheCapitalironandsteelCompany,Beijing100144,China)

Abstract：Compared to the typical sedimentary metamorphic iron deposit Tadong Fe deposit is special in respect of wide spread pyrite and high percent of the mineral in both the host strata and ore bodies, evident grade variation of each ore body and weak S depletion reflected by the electronic probe analysis. S depletion is chracter4istic of hydrothermal activity. Weak S depletion is related to magmatic hydrothermal activity. The Re-Os dating of pyrite from the deposit shows that hydrothermal activity took place at 401 Ma±41 Ma, very close to the age(407 Ma±28 Ma)of biotite-plagioclase granite in the west of the deposit.w(mFe) value of grade of the iron ore is varied with distance variation to the biotite-plagioclase granite, generally lower in east part and higher un the west part of the deposit and lower at shallower part and higher to deeper part of the deposit. Based on the grade distribution and previous researches the author sums up the ore-forming process: sea floor volcanic eruption-regional metamorphism-magmatic hydrothermal overprinting enrichment to ore for the deposit.

Key Words：Tadong Fe deposi；pyritized；biotite plagioclae granite；hydatogenesis superposition；Jilin province

收稿日期：2015-09-02；改回日期：2016-01-22；責(zé)任編輯：王傳泰

作者簡介：武晗(1987—)，男，碩士，中國地質(zhì)大學(xué)(北京)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)畢業(yè)，主要從事應(yīng)用構(gòu)造地質(zhì)學(xué)及典型礦床研究。

通信地址：北京市石景山區(qū)晉元莊路23號，首鋼地質(zhì)勘查院地質(zhì)研究所；郵政編碼：100144；E-mail：wutianjiangming@163.com

doi:10.6053/j.issn.1001-1412.2016.02.009

中圖分類號：P611，P618.31

文獻標(biāo)識碼：A