西昆仑玛尔坎苏地区奥尔托喀讷什大型碳酸锰矿床地质特征及成因探讨

西昆仑造山带北段玛尔坎苏地区石炭纪沉积岩系中探明一大型碳酸锰成矿带,是中国北方近年最重要的锰矿找矿新发现。该锰矿带层位稳定,厚度较大,且品位富。奥尔托喀讷什锰矿是该锰矿带规模最大、最具代表性的矿床。区域和矿床地质系统研究表明,奥尔托喀讷什锰矿属典型的海相沉积型碳酸锰矿床。该锰矿的形成可能与伸展背景的弧后盆地沉积—海底热液活动系统有关,浅海陆棚环境中的局部洼地是沉积锰矿形成的最有利地段;推测该碳酸锰矿床是成岩过程中由原始沉积的锰氧化物经有机质还原而形成,且微生物参与该成矿过程;后期构造作用使矿体与顶底板围岩发生了明显的滑脱,沿滑脱碎裂面发育热液方解石脉,同时形成锰硅酸盐矿物。     

西昆仑赞坎铁矿地质和地球化学特征及矿床类型探讨

赞坎铁矿位于西昆仑造山带塔什库尔干地块西段,是近年新发现的一个大型沉积变质型磁铁矿床。铁矿体的顶一底板围岩分别为古元古代布伦阔勒群斜长角闪片岩和黑云母石英片岩;矿区南部出露早古生代花岗岩岩体;矿石类型以条带状及浸染状磁铁矿石为主,兼具少量块状磁铁矿石。在详细矿区地质观察的基础上,本文报道了矿石的地球化学特征与锆石U-Pb年代学分析结果。元素地球化学分析表明,条带状铁矿石具有较高的稀土总量,明显富集轻稀土,未呈现明显Ce和Y元素的异常(Ce/Ce~*=0.93~1.12、Y/Y~*=0.74~1.30);部分矿石显示Eu正异常(Eu/Eu~*=1.66~4.46),稀土配分形式与沉积变质型铁矿相似。矿体围岩变粒岩锆石U-Pb年龄为2 416±54 Ma,大致反映沉积铁矿的形成时代,而807±51 Ma的年龄反映变质作用时代。矿区一有铁矿捕虏体的花岗岩锆石U-Pb年龄为504±26 Ma。该期花岗岩的侵入对铁矿有明显的改造和叠加作用。     

西昆仑赞坎铁矿床地质特征、形成时代及高品位矿石的成因

新疆赞坎铁矿床位于西昆仑塔什库尔干地块西段,是近年新发现的一个大型沉积变质型磁铁矿床。赋矿岩系布伦阔勒群主要由黑云母石英片岩、斜长角闪片岩、变粒岩、硅质岩及磁铁石英岩等组成。目前探明工业矿体4条,单个矿体长度大于2.5km,矿体厚10~70m;局部见高品位铁矿段(mFe50%),长度达900m,厚度40m左右。矿石类型主要为2种,一种为原生的条纹-条带状磁铁矿(为主);另一种为热液改造形成的块状(高品位铁矿石)及浸染状磁铁矿。矿石稀土元素配分(PAAS)表明,原生条纹-条带状铁矿石Ce和Y元素异常不明显(~1.15、~0.94),Eu具正异常(~1.69),Y/Ho平均值为25,稀土配分模式与沉积变质型铁矿相似。而受改造的矿石中,浸染状矿石具有较高的稀土总量,明显富集轻稀土,La和Ce显示正异常(~1.46、~1.17),Y显示负异常(=0.66~0.72),Eu表现为强烈的正异常(~4.37),稀土配分模式明显不同于原生条纹-条带状铁矿石。矿体围岩斜长角闪片岩(变沉积岩)中的碎屑锆石U-Pb年龄为591±1Ma,结合前人对矿区内侵入体的年代学研究(霏细斑岩,533Ma),大致反映沉积铁矿的形成时代为新元古代至早寒武世。电子探针显示,条带状磁铁矿中的TiO_2、AL_2O_3、MgO、MnO含量较低,标型组分含量与沉积变质型磁铁矿颇为接近,在磁铁矿单矿物成因图解中,条带状磁铁矿整体显示磁铁矿为沉积变质型铁矿;浸染状矿石和块状矿石的组成与典型沉积变质型铁矿的偏离反映了后期岩浆-构造热事件对条带状铁矿石的改造;上述结果显示赞坎铁矿整体属于沉积变质型铁矿(BIF)。调查发现赞坎高品位铁矿体与早寒武世侵入的霏细斑岩联系密切,高品位矿石及其围岩发育一定程度的矽卡岩化,如阳起石化、碳酸盐化和黄铁矿化。本文推测高品位铁矿石的成因可能为霏细斑岩的岩浆热液溶解并运移早期沉积变质铁矿中的含铁物质,在构造发育处充填交代形成块状磁铁富矿石。在早寒武世侵入到矿区中部的霏细斑岩体中,同时发育有角砾状磁铁矿和脉状磁铁矿,因此,岩浆热液改造原生条带状铁矿石形成高品位铁矿石的时代应为早寒武世。     

冀东杏山BIF铁矿形成时代及成因探讨

杏山BIF型铁矿位于冀东曹庄一带,矿体赋存于太古界三屯营组变质岩系中。矿石多为条纹-条带状构造,其围岩和夹层以斜长角闪岩为主,兼具少量黑云石英片岩和黑云钾长片麻岩。对BIF铁矿进行的地球化学分析表明,条带状铁矿石富集重稀土((La/Yb)*PAAS平均0.46),Eu正异常(Eu/Eu*PAAS平均2.19)、La正异常(La/LaPAAS平均2.14)和Y的正异常(Y/Y*PAAS平均1.85)明显,加之高的Y/Ho值(平均46.81),说明成矿物质来源于海底高温热液与周围海水的混合溶液;无Ce的负异常说明BIF形成于低氧逸度环境;BIF显示较低的Al2O3和TiO 2含量,且二者缺乏相关性,说明在BIF沉淀过程中几乎没有陆源碎屑物的加入。对矿体围岩斜长角闪岩、黑云石英片岩及黑云钾长片麻岩的原岩恢复,表明斜长角闪岩的原岩为玄武岩-安山质玄武岩,黑云石英片岩及黑云钾长片麻岩的原岩可能为泥质碎屑岩。元素地球化学分析表明,黑云钾长片麻岩具有较低的总稀土含量(59.46×10-6~66.99×10-6)、不明显的Eu负异常(Eu/Eu*=0.77~0.91)、略微的Th和U富集、无Nb和Ta的亏损;而黑云石英片岩具有较高的稀土总量(168.7×10-6~171.0×10-6)、强烈的轻稀土富集((La/Yb)N=6.81~7.07)和较弱的Eu负异常(Eu/Eu*=0.64~0.68),两者不一致的地球化学特征说明他们具有不同的物质来源。斜长角闪岩与N-MORB具有相似的特征,如富集大离子亲石元素(LILEs),亏损Th和U、Nb、Ta、Ti、Zr和Hf等无明显亏损。综合分析表明斜长角闪岩的母岩浆来源于尖晶石二辉橄榄岩30%的部分熔融,且其母岩浆在分异结晶过程中可能受到陆壳物质的混染。对矿体夹层斜长角闪岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,结果表明其原岩形成于2859±22Ma至2491±13Ma之间,最有可能形成于新太古代晚期,这间接约束了杏山BIF型铁矿的形成时代,暗示着迁西岩群主体可能仍形成于新太古代晚期。而2859±22Ma的捕掳锆石年龄反映杏山-曹庄地区可能存在有中太古代表壳岩。     

西昆仑塔什库尔干铁矿带矿床类型、成因及成矿规律

在对西昆仑塔什库尔干地块地质演化、含矿岩系、锆石U-Pb同位素年代学和典型铁矿床进行研究的基础上,总结了区域含矿建造的特征、时代、矿床类型及成矿规律。结果表明:西昆仑塔什库尔干地块原"布伦阔勒群"实际上发育古元古代(2 100~2 500 Ma)、寒武纪早期(510~540 Ma)等两期沉积成矿事件,同时在中晚元古代(800~1 800 Ma)和海西期—印支期(200~410Ma)分别发生过强烈的变质和变形作用,局部富矿的形成可能与后期热液的叠加改造作用有关。区域铁矿可划分为两类:一为条带状铁建造遭受后期热液叠加改造的沉积变质型铁矿床,如赞坎、莫喀尔和吉尔铁克沟铁矿床,其形成环境为早元古代活动陆缘的弱氧化—还原的浅海相沉积环境,成矿物质来源于海底热液对基性火山岩的淋滤及少量陆源物质的风化;二为早寒武世海相火山-喷流沉积型铁矿床,如喀来子、老并和叶里克铁矿床,其形成条件为半深海—浅海相、弱氧化—半氧化的断陷盆地环境,成矿成岩物质主要来源于海底热水沉积及陆源物质。根据区域成矿规律,推测卡拉本—喀来子—莫拉赫一带是寻找早寒武世与海底喷流成矿系统有关的铁-多金属矿的有利地区,吉尔铁克沟—赞坎北地区、莫喀尔及其以南地区是赞坎铁矿带的北延和南延,是寻找古元古代沉积变质型铁矿的有利地区。     

西昆仑赞坎地区古元古代化学沉积岩系的地球化学及微区特征研究

赞坎铁矿是西昆仑地区典型的铁矿床之一,该矿区内存在一套共生的化学沉积岩系"铁矿层和硅质岩"。本研究对该化学沉积岩系的宏观地球化学特征和微观矿物学组构及矿物地球化学特征进行了分析和探讨,研究结果支持赞坎铁矿为遭受了改造的沉积变质型铁矿并形成于类似大陆边缘海相环境。显微镜下,富铁矿石主要包含石英、磁铁矿和硅酸盐矿物并具有明显的条带状构造,而硅质岩则表现为细-微晶石英颗粒构成的紧密堆积结构。矿石富铁条带的XRD和EBSD分析结果表明,该矿石富铁条带内的主要矿物为磁铁矿、辉石和微量磷灰石,磁铁矿颗粒的晶胞参数为a=b=c=8.394A,z=8并吻合沉积变质型铁矿的特征。LA-ICPMS分析结果表明,磁铁矿内杂质元素的氧化物平均含量按照Cr_2O_3(2764×10~(-6))、Al_2O_3(2494×10~(-6))、V_2O_5(1494×10~(-6))、SiO_2(1255×10~(-6))、TiO_2(589.7×10~(-6))、MnO(162.5×10~(-6))、MgO(114.9×10~(-6))依次降低,其地球化学示踪结果吻合沉积变质型铁矿的特征。全岩地球化学分析结果显示,硅质岩的SiO_2含量70.58%~81.78%、Ba含量平均372.4×10~(-6)、U含量平均2.21×10~(-6)、ΣREE值平均97.37×10~(-6),这些特征总体上吻合热水成因,而部分样品偏高的Al_2O_3含量和∑REE值及无明显Eu异常则指示了非热水成因陆源沉积物的贡献;硅质岩的Al/(A1+Fe+Mn)值0.68~0.96、MnO/TiO_2值0.00~0.05、Al/(Al+Fe)值0.74~0.97、Sc/Th值2.22~7.07、U/Th值0.33~0.86、Al_2O_3/TiO_2值平均32.24吻合,这些指标指示其形成于类似大陆边缘海相的沉积环境;硅质岩的Ni/Co平均3.10吻合富氧环境,Sr/Ba值平均0.23指示该硅质岩形成环境的水动力总体偏弱,这说明赞坎地区硅质岩及铁矿的原始形成环境相对富氧且水动力总体偏弱。由于遭受了后期的构造-岩浆事件改造,赞坎铁矿的矿石地球化学特征与典型BIF存在略微的差异,但其岩石学、宏观地球化学和微区矿物学特征均在总体上吻合沉积变质型BIF的特点。综上所述,赞坎铁矿属于早前寒武纪的沉积变质型BIF铁矿,该铁矿形成于类似大陆边缘海相环境并遭受了后期构造-岩浆事件的改造。