新疆西天山式可布台铁矿床地质特征及成因分析

新疆西天山式可布台铁矿床地质特征及成因分析

新疆新源县东北部约30公里处，石车布台矿位于新疆新源县东北部约30公里处。这是西部地区的一家大型红铁矿矿床。由于受各方面因素制约,矿床研究较薄弱,前人认为是热液富集的沉积变质或热液交代矿床❶。近年来通过进一步研究,提出属火山岩型或与含铁碧玉建造有关的火山-沉积矿床❷❸,后期岩浆活动、断裂活动产生的含矿热液对矿化具一定叠加变富作用。本文在前人研究基础上,分析成矿地质特征,总结成矿模式,对矿床成因类型方面进行进一步的认识。1区域总结1.1阿奇克氏断裂断断网矿床位于塔里木板块北部,西段为晚古生代阿吾阿勒晚古生代弧后盆地,北以喀什河断裂、阿拉坦斯-乌肯达坂断裂为界,与博罗科努早古生代岛弧相邻,南以巩乃斯河-艾肯达坂断裂与巩乃斯中新生代坳陷为界,东段以阿奇克库都克断裂与依连哈比尔尕-觉罗塔格晚古生代岛弧为界,南与那拉提-巴伦台断裂为邻。1.2上、下矿充填材料式可布台铁矿床位于新疆天山西段,受北天山优地槽褶皱带控制,北靠阿夫拉尔山,南滨特克斯洼地。矿床分为东、中、西3个矿段。地层由上石炭统依什基里克组和第四系组成(见刘学良图1)。矿床分为东、中、西3个矿段。地层由上石炭统依什基里克组和第四系组成。上石炭统依什基里克组岩石类型主要有安山岩、层安山质火山角砾岩、层安山质凝灰岩、方解石质灰岩、层安山质粉尘岩,为海相火山熔岩、火山碎屑岩夹泥质岩、碳酸盐岩沉积建造,该地层是区域上铁矿重要赋矿层位。第四系岩性为粉砂、黄土、碎石夹土,厚1~20m。围岩主要为强韧性变形带的千枚岩、片状流纹质凝灰岩,部分为板状安山质粉尘岩和层安山质火山角砾岩,矿体受强韧性变形带控制。沿围岩裂隙火山作用期后热液蚀变发育,主要为绢云母化、绿泥石化、镜铁矿化和碳酸盐化。区内发育NWW向和NW向脆性断裂,切割铁矿体。矿区构造为轴面近EW向的向斜构造,北翼被近EW向断裂截切。侵入岩由晚石炭世、早二叠世组成。岩石类型主要有二长花岗岩、花岗闪长岩、中粒辉长岩等,NW向带状展布,与区域基底构造线方向一致。构造由脆性断裂、褶皱和火山构造组成。脆性断裂主要由NWW向断裂和次级共轭断裂组成,具长期多次活动性。对区内火山作用和火山作用期后的岩浆作用及热液蚀变作用控制显著,与区内铁矿成矿关系、区域隐爆火山角砾岩和蚀变岩具密切成因联系。区内依什基里克组一段火山岩以复式背斜构造展布,属区域阿克塔斯断隆构造的组成部分。与区域火山作用、岩浆作用的构造作用形式一脉相承。式可布台赤铁矿矿床位于则克台萨依-铁木尔塔斯带状火山机构中部。发育放射状断裂蚀变带为标志,为上叠式层状-裂隙式线状火山构造。岩石地层为上石炭统依什基里克组一段。火山岩相为爆发相、喷发相、喷发沉积相、溢流相、火山颈相、潜火山岩相。火山作用期后,由于岩浆房内应力发生变化而出现火山口陷落,火山作用晚期的富含铁(铜、金)热液,沿断裂裂隙上升充填蚀变和交代,形成平面和垂向均具分带性蚀变与矿化、发育完整的火山构造。1.3等元素相对富集据区域地质资料,Cu,Pb,Zn等元素相对富集,总体处于高背景环境,呈近EW向排列。该异常与区内铁矿床、(铜)矿化带分布吻合,属矿致异常。1.4网格状影像特征遥感影像以线性影像显著为特征,呈NWW向展布,与区域断裂走向和基底构造线展布方向一致,次级共轭断裂相间分布构成网格状影像;火山岩、火山碎屑岩以灰绿色、红褐色色调,条块状影纹,树枝状水系,深切割地形为主。侵入岩以红褐色、暗红色色调为主,地势较高,地形较陡峻,发育树枝状水系,斑块状影纹。铜矿化带、铁矿脉,黄铁矿化蚀变岩带均呈条形、线形影纹,从影像上分析,区域成矿地质条件有利。2矿床的地质特征2.1矿层地质特征矿区面积11km2,东西长4.5km。分为3个矿段:近NW向延伸,含碧玉赤铁矿层,最大矿带厚60m,最大单矿体厚26m。矿体形态呈层状、似层状,以凸镜状产出,矿石构造呈条带状、层状。各矿层产出严格受层位制约,产状与围岩一致。矿层直接围岩为绿泥石片岩、绢云石英片岩、千枚岩,含铁层安山质晶屑凝灰岩,板状安山质晶屑粉尘岩、方解石质灰岩,围岩中含大量黄铁矿。矿层中见黄铁矿、黄铜矿,地表孔雀石、铜蓝沿裂隙充填呈细脉状。29个矿体,近EW向延伸,呈似层状、透镜状,单个矿体长100~400m,最长900m;厚2~5m,最厚41m。钻探工程控制矿体斜深200~300m、最深达430.08m。矿体倾向350°~20°、倾角40°~60°(图1,2)。7个矿体,近NE向延伸,呈薄层状,单矿体长100~200m,厚3~5m,矿体倾向0°~20°、倾角50°。2.2矿石结构、构造矿石矿物主要为赤铁矿,次为褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿、磁铁矿,尚有少量软锰矿、硬锰矿、黄铜矿、蓝铜矿、孔雀石等,脉石矿物主要为绢云母、石英、方解石、重晶石、绿帘石、碧玉等。矿石化学组分稳定,矿石ω(TFe)平均为56.66%,最高达66.78%,全区富铁矿石占70%。总的来看,主矿段全铁品位高、质量好,西矿段、东矿段次之。矿石结构以半自形晶状为主,次为自形-它形晶状,组成微-细晶质结构,纤维状、针状集合体,集粒状结构。矿石构造以致密块状块状构造为主,见有微晶质块状赤铁矿矿石及结晶较粗的磁铁矿为主的块状矿石。片状构造、条带状构造、浸染状构造、细脉状构造次之。矿石与围岩均受区域变质作用影响,矿石具明显片理构造。片理与矿体围岩层理产状一致。砂泥质岩石中铁矿呈不规则细条带,局部有磁铁矿分散浸染于矿石中。3矿物学一般特征前人认为该矿成因类型属火山沉积型铁矿床,后期岩浆活动、断裂活动产生的含矿热液对矿化具一定叠加变富作用。式可布台铁矿是由数个厚矿层构成的层状矿床,有的单层厚度超过14m,矿床受早石炭世火山岩系控制,火山活动为铁矿床形成提供丰富的铁质来源。火山岩系中块状硫化物矿床通常由上、下两部分组成:上部是层状和透镜状的块状矿体,下部为网脉状和浸染状矿体及被蚀变的岩筒状围岩。一般认为网脉代表海底热液体系在靠近海底部分流通通道,层状体或透镜体是硫化物在海底或近热液喷口处沉淀堆积产物。火山喷发过程中携带大量含有铁质及其他组份的挥发物与液体,为矿床的形成输送铁质或其他有用组份,在海底火山作用条件下效果更明显。海水溶解火山物质中的铁质及附着的铁膜可能以悬浮状态的氢氧化铁水溶解胶质点进入贮矿区域。据研究,高温含矿流体中铁质多以气相或液相氯化物形式迁移,其中FeCl2在300℃~400℃时水解最强烈,随温度下降水解量逐渐减少,当有NaCl参与时,FeCl2迁移量随NaCl含量增加而增大,FeCl3在400℃左右几乎不水解,在100℃~200℃水解最强,且在迁移过程中,对一些物质进行分离,铁质成分更纯,贮矿区域内物理、化学条件适合铁质沉淀。此外,热液、火山灰等所含铁质都是矿床重要来源。海盆地中铁质不易分散,易形成大型层状矿床。从式可布台铁矿床矿石构造、品位及其他地质现象看,部分铁质可能是以“矿浆”形式喷出的。铁矿层下部有铜矿化,成矿前景较好。依上所述,该矿床成因类型属海相火山喷发、热水沉积矿床(块状硫化物、块状氧化物型)。式可布台铁矿控矿要素见表1。式可布台铁矿床形成于火山沉积成因,是同一成矿环境下不同火山阶段形成的不同矿体。火山喷发晚期成矿阶段:火山喷发晚期时火山经大规模剧烈爆发后,喷发相对微弱,以火山气液为主,含大量成矿物质与挥发份,经漂移落入热海水中。经分解组成新矿物,在还原环境下,Cu,Pb,Zn,Fe等离子与海水中S离子结合,组成新矿物:黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等,稳定条件下,形成块状的含铜黄铁矿体;火山溢流成矿阶段,火山活动间隙期由赤铁矿、硅质胶体组成的矿浆,自火山涌出,顺火山斜坡下泄,流至海盆中心,由于沉积环境不稳定,组成多层赤铁矿与铁碧玉、重晶石三合一矿层,分布于块状含铜黄铁矿之上。矿区内热液蚀变种类较多,有硅化、绢云母、黄铁矿化、碳酸盐化、菱铁矿化、高岭土化、镜铁矿化,但多分布局限,多分布于岩体外接触带、断层带附近,区域变质作用产物,原岩矿物的重结晶等。与矿化有关的围岩蚀变现象很微弱,局部有硅化,绢云母化,绿泥石化现象。近矿围岩无明显蚀变现象,矿体形成或富集与矿化蚀变,无直接或间接关系,含矿底层与非含矿底层在岩石蚀变上无差异。式可布台铁矿床属火山-沉积型铁矿床。铁矿层和下部含铜块状硫化物是海底火山喷流作用在同一成矿环境不同阶段的产物。其成矿机理是:在火山活动喷发晚期或喷发间歇期,大规模的岩浆喷发已停止,但火山喷流作用仍在继续进行,这些富含成矿物质的酸性热气液体,沿断裂或火山通道喷流而出,迁移到海盆中与海水发生作用,由于物理化学条件改变而沉淀。其中,Cu(Pb,Zn)等亲硫性强的元素,在相对还原环境下,与海水中溶有火山喷出的H2S作用,促使络合物分解和亲硫元素沉淀。随着火山口矿浆涌出,流向海盆中心,成矿作用继续进行,矿浆中Fe,Si,Ba,Mn等元素富集,在弱酸性-氧化条件下,形成大量赤铁矿石,夹透镜状红碧玉和层纹状重晶石赤铁矿,构成重晶石-红碧玉-赤铁矿建造,Ba-Si-Fe三位一体是海底火山喷溢作用产生的含矿热流体,与海水作用在海盆沉积的产物。说明该区铁(铜)矿成因是在同一成矿环境下,不同阶段分别形成火山喷发,溢流沉积型铁(铜)矿床(图3)。4关注含矿层位该矿床成因类型属海相火山喷发、热水沉积矿床。式可布台铁矿床属火山-沉积型铁矿床。该模式的找矿标志为:(1)上石炭统伊什基里克组一段为式可布台铁矿主要含矿层位。