热幔-冷壳背景下的高角度俯冲:海相火山岩型铁矿的形成

海相火山岩型铁矿指的是产于海相火山-沉积岩系的铁矿床,是中国一种重要的铁矿类型,分布于中国西部。近年来该类型铁矿找矿取得了重大突破,并已引起广泛的关注。该类型铁矿形成于与俯冲有关的活动大陆边缘,但为什么只有少数活动大陆边缘能形成海相火山岩型铁矿的机理尚不清楚,严重制约了该类型铁矿今后的找矿。过去对含矿火山岩以及矿石的同位素测年结果显示,铁矿化与火山作用同期,表明铁矿的形成与海底火山作用密切相关。对不同地区的含矿火山岩的研究表明,含矿火山岩为一套连续演化的拉斑-钙碱性系列玄武岩-玄武安山岩-安山岩-英安岩-流纹岩,具有Nb、Ta和Ti负异常的岛弧地球化学信号以及正的εNd值。岩石地球化学特征指示了岩浆起源于软流圈地幔,并在上升过程中经历了地壳岩浆房的分离结晶作用。上述特征表明,地幔发生部分熔融,而俯冲的洋壳并不发生部分熔融,因此俯冲带的热结构是"热幔-冷壳"。考虑到该类型铁矿产出于大陆边缘的海相环境,推测其为大洋岩石圈高角度俯冲作用的结果。"热幔-冷壳"背景下的高角度俯冲模式可以很好地解释海相火山岩型铁矿总的特点及其形成机制,如早期高盐度岩浆热液的形成与挤压背景下岩浆房内岩浆的分离结晶作用有关,而成矿阶段岩浆热液与海水的混合热液是由于在伸展背景下岩浆流体释放后与下渗海水混合的结果。不仅如此,该模式同样很好地解释了为什么该类型铁矿很少与斑岩铜矿产于同一大陆弧,以及即使在一些特殊条件下两者同时出现在一个弧中,为什么海相火山岩型铁矿总是分布在大陆弧靠近大洋一侧,而斑岩铜矿则出现在大陆弧的主体位置。

新疆淖毛湖海相火山岩型铁矿成矿规律研究

本铁矿带位于三塘湖晚古生代弧间盆地，是新疆较重要的成矿带之一，区内构造形式多样，岩浆活动强烈，具有多期次旋回构造特点。该矿的赋矿地层为下泥盆统大南湖组下亚组（D1d1），一套海相中-基性火山熔岩及中-酸性火山碎屑岩夹碳酸盐岩地层。矿体长数米～152 m，厚1～40 m。矿石以富矿为主。铁矿有关的作用主要为火山作用，次有沉积作用及岩浆侵入作用。

新疆海相火山岩型铁矿研究进展及问题

海相火山岩型铁矿是近年来发现的重要富铁矿矿床类型。前人通过对不同矿床围岩进行锆石U-Pb年龄、黄铁矿Re-Os年龄、石榴子石Sm-Nd年龄和磁铁矿Re-Os年龄测试,认为主要形成时代多集中于古生代,此类矿床直接定年仍较困难。据矿床矿化特征认为有火山沉积型、火山岩浆-热液型和类矽卡岩型等成因类型。据磁铁矿电子探针、La-ICP-MS和Fe同位素实验认为,成矿物质为岩浆与岩浆-热液来源。该类矿床产出形态与矿床成因多与火山作用相关,距火山口由近及远具明显变化规律,造成同一成矿带中分布着不同成因矿床。其它类型铁矿已开展十分精细的矿物学成矿过程研究,矿床形成过程中的多期次成矿作用导致矿床兼具多种成矿类型特征。

新疆西天山大型铁矿床石炭纪控矿火山机构及成矿模式

新疆西天山阿吾拉勒成矿带发育一系列大型海相火山岩型铁矿床,是我国十大重要金属矿产资源接替基地之一,备受关注。该成矿带石炭纪火山活动强烈,前人已经识别出该成矿带东段的区域艾肯达坂破火山口,且查岗诺尔、智博、敦德、备战等大型铁矿床均赋存于下石炭统大哈拉军山组火山岩中,其形成受火山机构控制。然而,迄今为止,这些矿床尚未确.立具体的火山机构,矿床与矿区发育的火山机构关系有待查明;此外,与查岗诺尔、智博、备战等矿床包含单一的铁元素不同,敦德矿床具有Fe-Zn-Au元素组合,其原因尚不清楚。在前人研究基础上,通过野外地质剖面观察和测量,结合室内研究和遥感解译工作,我们认为阿吾拉勒成矿带东段的4个大型铁矿床均独自发育石炭纪与成矿有关的火山机构,且不同矿床,其火山机构的特点及其演化各不相同。其中,查岗诺尔矿区发育圆形破火山口,面积约为10km2,矿床位于破火山口北缘,矿体赋存于破火山口环状断裂系中;智博矿区发育椭圆形破火山口,面积约为15km2,矿床位于破火山口西南部,矿体赋存于经多次塌陷的破火山口环状断裂系中;敦德矿区发育椭圆形破火山口,面积约为6km2,矿床位于破火山口的中部,矿体赋存于火山通道及其附近的环状和放射状断裂系中;备战矿区发育椭圆形火山口,面积约为4km2,矿床位于火山口北缘,矿体赋存于环状断裂系中。可见,只有敦德矿床的矿体赋存于火山通道断裂系中,其余矿床的矿体均赋存于火山机构环状断裂系中;高渗透性的火山机构断裂系为成矿流体迁移和金属沉淀提供了有利的空间,是铁矿体形成的关键控矿因素和赋矿部位。此外,这些铁矿床的成矿年龄(319~304Ma)滞后于容矿火山岩的年龄(328~319Ma),矿体与围岩界线多为渐变关系;成矿作用以热液作用为主,其中,敦德矿区发育单一的热液成矿作用,具有Fe-Zn-Au元素组合,其它矿床成矿作用复杂,包括热液成矿作用、沉积成矿作用和可能的岩浆熔体成矿作用,仅发育有Fe元素。基于此,可将阿吾拉勒成矿带东段的海相火山岩型铁矿床进一步划分为两个亚类,即火山通道型铁多金属矿床(敦德)和火山边缘型铁矿床(查岗诺尔、智博、备战);成矿模式包括火山通道相热液富集铁多金属成矿模式和火山边缘相沉积-热液富集铁成矿模式。

新疆智博铁矿火山岩中富铁岩屑地球化学特征及其地质意义

研究表明,西天山阿吾拉勒铁铜成矿带中智博铁矿区火山碎屑岩中的富铁岩屑主要由自形针状/板条状钠长石和富铁基质组成,呈辉绿/斑状结构。电子探针分析显示,富铁岩屑中钠长石端员组分变化范围为An=0.38～2.89,Ab=95.2～99.32,Or=0.17～2.79,端员组分平均值为An_(0.94)Ab_(98.01)Or_(1.06),类似于火山岩中钠长石端员组分变化范围(An=0.74～6.75,Ab=92.85～98.91,Or=0.32～1.76,端员组分平均值为An_(2.63)Ab_(96.65)Or_(0.72)),两者均为岩浆成因钠长石,而非热液交代成因钠长石。富铁基质成分变化范围较大且连续(w(SiO_2)为0.08%～50.04%,w(FeO)为24.89%～87.13%,w(Al_2O_3)为0.04%～14.83%,w(TiO_2)为0.01%～2.83%,w(Na_2O)为0～9.76%,w(MgO)为0.03%～4.88%,w(MnO)为0～0.61%),富铁基质中高Ti磁铁矿和低Ti磁铁矿同时发育,总体上成分不均一,且钠长石呈细针状,为浅成-超浅成低压下快速结晶的产物或为火山喷发作用下快速冷凝结晶所致。通过对磁铁矿-磷灰石矿物组合与安山岩中副矿物磷灰石、矿区磁铁矿的对比研究,认为智博铁矿发生磁铁矿-磷灰石岩浆不混溶作用的可能性很小。通过安山岩基质成分与安山岩成分的对比研究,得出安山岩基质比原岩w(SiO_2)、w(Al_2O_3)、w(CaO)有所降低,w(FeO)、w(Na_2O)、w(MgO)有一定升高,但是程度有限,表明岩浆结晶分异不足以使残留岩浆形成富铁矿。钠长石-磁铁矿富铁岩屑的发育是一种碱铁效应的表现,而碱铁效应对于海相火山岩型铁矿的形成具有重要意义。

新疆西天山松湖铁矿床火山岩年代学和岩石地球化学

新疆西天山阿吾拉勒铁成矿带内众多铁矿床的围岩火山岩时代、岩石成因和构造背景迄今尚未得到很好地约束。文章对该铁成矿带内的松湖铁矿床围岩粗面英安岩和流纹岩进行了锆石LA_ICP_MS U_Pb测年和地球化学研究。粗面英安岩和流纹岩的锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为（326.8±2.7）Ma和（327.3±1.7）Ma。粗面英安岩和流纹岩准铝质,均富集轻稀土元素、Rb、K、Zr、Hf,显示中等Eu负异常,亏损Ba、Sr、P、Ta、Nb和Ti。锆石饱和温度计算结果显示,粗面英安岩的母岩浆温度较高（774～812℃,平均792℃）,流纹岩母岩浆的温度较低（713～790℃,平均750℃）。粗面英安岩具有非常低Sr高Yb的特征,Nb/Ta比值为10.8～11.4,具有较高的w（Th）（≥8.1×10^（-6））和高的Th/Ce比值（≥0.31）;流纹岩具有低Sr低Yb特征,Nb/Ta比值为8.5～9.7,w（Th）（≥5.3×10^（-6））较高,Th/Ce比值为0.14～0.75,据此推测粗面英安岩母岩浆可能是上地壳部分熔融的产物,流纹岩母岩浆可能源于比粗面英安岩母岩浆更深的地壳的部分熔融。松湖铁矿区粗面英安岩和流纹岩具有弧火山岩的地球化学特征,结合构造环境判别图解和区域地质情况,推断其形成于大陆弧环境。

新疆西天山智博铁矿床火山岩和侵入岩岩石地球化学

新疆西天山阿吾拉勒山集中产出多个大、中型海相火山岩型富铁矿床,引起人们的广泛关注。这些铁矿的成因被认为与火山作用有关,但对其成岩成矿的大地构造背景尚不清楚。文章研究了智博铁矿区出露的火山岩和侵入岩的岩石学、岩石地球化学,尝试探讨该问题。智博铁矿体赋矿围岩为早石炭世大哈拉军山组玄武岩和安山岩,侵入岩有晚石炭世花岗岩、花岗岩脉和闪长岩脉。玄武岩和安山岩在构造环境判别图解中投影于火山弧范围内,在花岗岩类构造环境判别图解中,320 Ma的花岗岩脉和319 Ma的石英闪长岩投影于岛弧环境,304 Ma的花岗闪长岩则投影于同碰撞环境。结合前人研究成果,认为智博地区在早石炭世为岛弧环境,晚石炭世可能经历了岛弧俯冲向同碰撞环境的转变。玄武岩亏损Ta、Nb,相对亏损Th,富集Rb、U、Pb;安山岩亏损Ta、Nb,富集轻稀土元素和Rb、U、Th、Pb,结合Sr/Th-Th/Ce和Th-Ba/Th图解判别,推测智博铁矿床玄武岩和安山岩岩浆源区为受到了俯冲带流体交代的楔形地幔。

东天山白山泉铁矿床矿物学和Nd同位素研究

中国东天山石炭纪火山沉积岩系中产出有众多大-中型铁矿床,白山泉铁矿为其中重要代表,前人对其成因研究薄弱。文章主要对白山泉铁矿开展了详细的岩相学、矿物学和Nd同位素研究,结果表明铁矿体主要呈层状产出,矿石显示浸染状和条带状构造,主要由磁铁矿、石英和铁硅酸盐矿物组成,可见少量斜长石和磷灰石。磁铁矿较纯净,主要由TFeO组成,其他氧化物含量大多不足0.1%,显示化学沉积成因的特征,但受到了海底火山作用的显著影响。电子探针分析表明,角闪石为阳起石、镁角闪石以及透闪石,黑云母为镁黑云母,斜长石主要为钠长石,这些矿物均为变质成因,暗示白山泉铁矿经历了绿片岩相变质作用,根据Hbl-Pl地质温度计以及黑云母Ti地质温度计(根据平均值计算)获得变质温度为412~488°C。铁矿石ε_(Nd)(t)范围-2.44~-6.11,暗示铁质来源于海底热液,但受到了碎屑物质的混染。通过与前寒武纪铁建造和海相火山岩型铁矿开展详细对比,笔者提出白山泉铁矿与其他类型海相火山岩型铁矿具有相同的火山机构,可能为前寒武纪铁建造类似物,进一步建立了前寒武纪铁建造和海相火山岩型铁矿之间联系。

东天山雅满苏铁矿床矽卡岩成因及矿床成因类型

新疆东天山雅满苏铁矿床是该区乃至我国产于海相火山岩中的典型铁矿床,其矿床成因类型长期以来一直有海相火山岩型和矽卡岩型之争,争论的焦点是该矿床中矽卡岩的成因,影响了关键控矿要素的确定和找矿标志的建立。为了探讨矽卡岩的成因,本文测定了穿插铁矿体和矽卡岩的辉绿岩脉的锆石SHRIMP U-Pb年龄,采用XRF方法测定了雅满苏铁矿区火山岩、火山沉积岩和矽卡岩的主量元素含量,采用电子探针方法分析了该矿床不同产态不同期次矽卡岩中石榴石的矿物组成。测得辉绿岩脉锆石年龄为335Ma,将雅满苏矿区铁矿化和矽卡岩的形成时代限定于335Ma之前,表明矿化蚀变与火山岩同期,是雅满苏组火山岩喷发期热液交代作用的产物。岩矿鉴定也显示热液改造首先形成葡萄石,进而由于流体中铁质的加入形成石榴石。两期石榴石的矿物化学特征表明早期形成的石榴石富铁;晚期形成的石榴石铁质含量低,并有磁铁矿和黄铁矿等金属矿物与其共生。由于该矽卡岩的形成与火成岩体接触带的交代作用没有明显成因联系,因此笔者认为该矿床中的矽卡岩属广义矽卡岩,矿床成因类型归为海相火山岩型铁矿床更合理。

新疆西天山雾岭铁矿闪长岩地球化学及锆石U-Pb年代学

雾岭闪长岩呈单式岩株状侵入于石炭系大哈拉军山组火山碎屑岩中,在闪长岩内部和接触带发现了铁矿体。闪长岩锆石U-Pb年龄为（307.7±0.8）Ma,于晚石炭世侵位。岩石具有正的εNd（t）值（3.1-4.6）和相对低的初始^87Sr/^86Sr比值（0.7043-0.7046）,Nd模式年龄为695-818 Ma,在^87Sr/^86Sr（t）-εNd（t）图解上位于地幔趋势线上,表明地幔是闪长岩的源区,但Th含量（1.61-3.24μg/g）和Th/Ta比值（6.1-7.9）较高,指示受到了陆壳混染作用的影响。因此认为,该岩浆可能是由玄武质岩浆与地壳物质相互作用而发生分离结晶作用后形成。通过综合分析认为,雾岭闪长岩虽然保留有岛弧岩浆作用的痕迹,但其实是板内环境的产物,是在西天山增生造山结束、伊犁微陆块与塔里木板块发生块体间旋转时侵位的,其成因可能与伊犁微陆块内造山带根部拆沉作用或局部形成的挤压-伸展的构造转变带有关。

西天山敦德铁矿床磁铁矿原位LA-ICP-MS元素分析及意义

敦德铁矿床是天山成矿带内新近发现并勘查的一处大型海相火山岩型铁矿床。该矿床的矿石可划分为浸染状、稠密浸染状、条带状和块状4种主要类型。其中的条带状矿石包括磁铁矿_矽卡岩条带和磁铁矿_方解石条带2种亚类型。块状矿石内出现围岩或矽卡岩角砾时则构成角砾状矿石,其磁铁矿的成因无甚差异。根据野外观察和矿相显微研究,认为磁铁矿形成于早期矽卡岩阶段后的退化蚀变阶段,之后又被更晚的硫化物阶段和绿泥石_碳酸盐阶段的矿物叠加。敦德磁铁矿内主要发生了Al、Mn、Mg和Zn的类质同象置换,此外,也含有Ti、Si、Ca等次要元素以及Na、K、V、Cr、Ni、Co等多种可检测到的微量元素。磁铁矿内元素含量在空间上显示出直观的差异,由深部到浅部,Mn、Zn含量升高,Si、Ca、Na、K、Pb、Ba、Sr、Sb、Cu等含量降低。在Ti O2_Al2O3_Mg O图解、Ti O2_Al2O3_(Mg O+Mn O)图解和Ca+Al+Mn_Ti+V图解上,敦德磁铁矿的分析数据均投影于热液交代(矽卡岩)成因区域。综上认为,该矿床的磁铁矿可能为热液充填交代成因。

新疆西天山式可布台铁矿地质、矿物化学和S同位素特征及其对矿床成因的约束

新疆西天山式可布台铁矿发育于伊犁裂谷内,赋存于上石炭统中酸性火山碎屑岩、浅变质片岩、千枚岩中,矿体呈层状、似层状以及透镜状顺层产出。金属矿物以赤铁矿、镜铁矿为主,含少量黄铁矿、菱铁矿;脉石矿物主要为碧玉、重晶石、石英以及少量方解石。矿石构造以条带状、纹层状和块状为主,矿物结构多为隐晶质结构、半自形结构以及充填结构。矿床分为4个成矿阶段,即黄铁矿-赤铁矿-铁碧玉-重晶石阶段、菱铁矿-软锰矿阶段、石英-镜铁矿阶段、氧化物阶段。矿体顺层产出和发育纹层状矿石构造指示矿床为沉积成因。电子探针分析显示：（1）块状赤铁矿Al2O3、Na2O、MgO、SiO2含量相对分散,推测这可能与块状矿石快速沉淀结晶有关,暗示了剧烈的流体喷流活动,而纹层状和条带状赤铁矿Al2O3、Na2O、MgO、Si O2含量相对集中则反映平静的沉积环境以及微弱的喷流活动,两者的比较可能暗示了成矿过程中流体喷溢速率以及沉积环境都不断改变;（2）黄铁矿中含有较高的Co、Ni比,显示其形成与火山作用关系密切;（3）菱铁矿的FeOT与Mn O＋MgO含量呈负相关关系,并形成两个聚集区,与镜下其具有不同特征相吻合,可能暗示了成矿后期菱铁矿随热液析出时候发生了分异作用。黄铁矿（δ^34S=-6.1‰-6.5‰）和重晶石（δ^34S=12.9‰）硫同位素组成显示曾发生过硫酸盐和硫化物之间的硫同位素分馏作用,成矿热液的硫可能来源于岩浆硫。综合分析认为,式可布台铁矿可能为海相火山喷流沉积型铁矿床。

ArcGIS在西天山阿吾拉勒东段铁矿资源预测的应用

本文以西天山阿吾拉勒东段海相火山岩型铁矿为例,从研究区的地质背景和已查明的6个海相火山岩型铁矿(点)出发,基于ArcGIS平台,建立空间数据库,结合已知矿(点)地质资料和野外验证分析,建立找矿模型与预测区提取模型,总结本区铁矿的主要控矿因素:①沉积地层;②侵入体;③布格重力异常;次要影响因素:①断层距离;②断层密度,将5个方面的证据图层与铁矿(化)点空间关系合成,采用证据权模型和加权Logistic回归模型进行成矿有利度评价,将研究区划分为6个靶区,结合研究区中主要矿(化)点对各靶区的地质成矿条件进行了探讨,分析了该地区的找矿潜力。

新疆东天山黑尖山铁矿床富铁团块中磁铁矿的成分特征及岩浆-热液演化过程

黑尖山铁矿床是新疆东天山阿齐山-雅满苏成矿带中典型的海相火山岩型铁矿床。黑尖山矿床围岩安山质熔岩中发育大量不规则的富铁团块,可分为钠长石磁铁矿型、钠长石钾长石磁铁矿型、钾长石磁铁矿型、绿帘石磁铁矿型和石英磁铁矿型5种类型,可能代表了在岩浆-热液成矿过程中不同演化阶段的产物,对黑尖山铁矿床成矿过程及形成环境有指示意义。本文对上述5类富铁团块中的磁铁矿进行了主量元素分析,为了精确地测出磁铁矿中铁的总量,采用差分法加入不确定的O含量,并加以ZAF矩阵校正。对比5类富铁团块中磁铁矿Ti含量,钠长石磁铁矿型最高、钠长石钾长石磁铁矿型和钾长石磁铁矿型较高、绿帘石磁铁矿型和石英磁铁矿型最低,且Ti含量与Fe含量为正相关关系;绿帘石磁铁矿型和石英磁铁矿型富铁团块Fe含量特征与矿石中磁铁矿Fe含量相近。上述特征表明钠长石磁铁矿类型是残余富铁熔体中最早的结晶产物,钠长石钾长石磁铁矿和钾长石磁铁矿类型具有岩浆热液转变的特征,而绿帘石磁铁矿和石英-磁铁矿类型则是受热液完全交代的产物,说明矿床形成于岩浆-热液成矿作用。各类富铁团块内磁铁矿的Fe含量均大于相对应蚀变环边磁铁矿的Fe含量,表明富铁岩浆结晶与热液活动分异同期发生。