辽宁弓长岭铁矿区大理岩地质地球化学特征及其成矿意义

弓长岭铁矿床二矿区西北部发现的含磁铁矿白云质大理岩为与条带状硅铁建造整合产出的原始沉积成因碳酸盐岩。本文对该大理岩及其蚀变岩的主量元素、微量元素、稀土元素及碳氧同位素进行了初步研究。大理岩主要化学组成CaO为30.15%～34.32%,MgO为9.86%～11.95%,FeOT为6.76%～15.82%;与平均显生宙石灰岩相比,弓长岭大理岩除Pb、Mn富集外,大离子亲石元素和高场强元素明显亏损;与后太古代平均澳大利亚沉积岩(PAAS)相比,弓长岭大理岩稀土元素总量低,明显正铕异常,铈负异常不明显;弓长岭大理岩δ13CV-PDB为-7.0‰～-6.0‰,Y/Ho比值既不同于海水也不同于陆源碎屑。这些特征显示大理岩形成于缺氧的海洋环境,物质来源与海底喷气热液活动有关。大理岩的沉积表明当时海水的酸碱条件已达中性-弱碱性,有利于铁胶体沉淀成矿。大理岩层不仅易于发生构造变形,而且贫铁矿形成富铁矿时迁出的硅质交代大理岩形成了阳起石岩,同时大理岩还为热液交代形成石榴石岩、绿泥石岩和镁铁闪石岩等蚀变岩提供了镁质。

弓长岭铁矿二矿区蚀变岩中锆石SHRIMP U-Pb年龄及地质意义

国外的富铁矿（TFe含量超过50％）主要来自长期稳定的古老克拉通上早前寒武纪铁建造（BIF）经过后期风化淋滤作用形成的赤铁矿石。虽然我国的华北克拉通等古老地块也发育早前寒武纪BIF，并经历了强烈的变质变形改造，但是由于地块活动性强导致缺乏充分风化淋滤作用的条件，因而赤铁富矿很少，铁矿石以TFe含量30％左右的沉积变质型磁铁贫矿为主。辽宁弓长岭铁矿床位于华北克拉通东北部，是一个大型沉积变质型铁矿床，总体以磁铁矿贫矿石为主，但其二矿区的磁铁富矿（TFe含量大于50％）达大型规模，是我国唯-的大型沉积变质型磁铁富矿。弓长岭二矿区富铁矿是条带状铁建造沉积后受后期叠加改造作用形成的，富矿体成矿时发生了强烈的围岩蚀变，形成以石榴石和镁铁闪石为特征矿物的蚀变岩．这种富含石榴石的蚀变岩在区域上乃至全国的沉积变质型磁铁矿矿床中都是独一无二的，表明其与磁铁矿富矿有密切的成因联系。该蚀变岩中与镁铁闪石、绿泥石、石英、钛铁矿共生有热液锆石。本文从该蚀变岩中分选出了锆石，锆石呈他形至半自形粒状，在阴极发光（CL）图像上呈多孔状、斑块状、补丁状，明暗极不均匀，可见不明显的环带；锆石内包体在背散射图像上呈暗色，长条状或片状自形晶，主要由MgO、FeO、SiO2、Al2O2组成，为绿泥石、铝直闪石和镁铁闪石；锆石LA-ICP-MS原位微量元素分析表明，Hf含量为10672×10^-6 -11822×10^-6，Y为12．58×10^-6-19．41×10^-6，Th为0．32×10^-6-1．48×10^-6，U为425×10^-6-663×10^-6，Th／U为0．001-0．003，Ti为1．63×10^-6-3．7×10^-6，∑REE为10．37×10^-6-20．15×10^-6，球粒陨石标准化的稀土配分曲线上轻稀土强烈亏损，中、重稀土富集，重稀土较平坦，有弱的铕正异常，这些特点表明该锆石为与蚀变岩和富铁矿同时形成的热液成因锆石。利用SHRIMPU-Pb定年方法对该热液锆石进行了年龄测定，获得的上交点年龄为1850±16Ma，MSWD=2．1；10个测点加权平均年龄为1840±7Ma，MSWD=1．6。该年龄代表了富含石榴石的蚀变岩的成岩年龄，因而也可能代表了富铁矿石的形成年龄，因此推测磁铁富铁矿的形成是条带状磁铁石英岩在1．9-1．8Ga时华北克拉通基底隆升与裂谷-非造山岩浆事件所产生的热液交代作用的结果。

辽宁鞍山-本溪地区铁矿床流体包裹体和硫、氢、氧同位素特征研究

鞍山-本溪地区是我国最大的铁矿集区,分布有诸多大型、特大型铁矿床,并且产出有弓长岭二矿区大型和齐大山、南芬中型磁铁富矿床。贫铁矿体与变质沉积岩和火山碎屑岩等围岩呈层状或似层状产于太古宙花岗岩中,富铁矿体(TFe>50%)呈层状或透镜体状产于贫铁矿体和围岩及其附近的断裂带中,并可见明显的热液蚀变现象。为了探讨鞍本地区富铁矿的成因,为指导找富矿提供依据,本文主要对比研究了鞍本地区贫铁矿石和富铁矿石中流体包裹体、硫同位素和氢氧同位素特征。贫铁矿石(磁铁石英岩和假象赤铁石英岩)石英中含有大量的孤立分布负晶形气体包裹体(Ⅰc类包裹体),富铁矿石石英中主要以液体包裹体(Ⅰb类包裹体)为主,可见含子矿物的流体包裹体;贫铁矿石中黄铁矿的δ34S变化范围为-6.5‰~11.8‰,平均值为0.4‰,富铁矿石中黄铁矿的δ34S变化范围较大,为-7‰~14.4‰,平均值为2.0‰;贫铁矿石中磁铁矿δ18 O变化范围为3.4‰~10.4‰,平均值为7.1‰,石英δ18 O变化范围为11.8‰~15.1‰,平均值为13.4‰,富铁矿石中磁铁矿δ18 O变化范围为-1.4‰~6.5‰,平均值为2.3‰,富铁矿石中石英δ18 O变化范围为9.6‰~15.8‰,平均值为13.6‰,δD变化范围为-129‰^-75‰,平均值为-104‰。富铁矿石中石英流体包裹体、黄铁矿δ34S和磁铁矿δ18 O部分继承了贫铁矿石的特征,但是显示更多的后期热液特征,暗示鞍本地区富铁矿石是在贫铁矿石的基础上受后期热液改造形成的。富铁矿石中石英的氢氧同位素特征表明其热液流体主要为混合岩化热液,富铁矿的形成可能为去硅富铁模式,同时也可能有铁质活化再转移模式。

辽宁弓长岭铁矿床二矿区类矽卡岩的岩石矿物学特征

辽宁弓长岭铁矿床二矿区是我国最重要的鞍山式沉积变质型富铁矿床。不同于鞍山—本溪地区其他贫铁矿床,弓长岭铁矿二矿区富铁矿体的附近分布有大量的类矽卡岩,这些类矽卡岩与富铁矿体具有密切的成因联系。本文在野外和岩相学研究的基础上,选择弓长岭二矿区类矽卡岩的岩相学、矿物学、矿物化学特征进行了研究。结果表明:类矽卡岩可分为石榴石岩、绿泥石岩、含石榴石绿泥石岩、含磁铁矿阳起石岩四种类型;类矽卡岩矿物中石榴石端员组分以铁铝榴石为主,角闪石属于钙角闪石系列中的透闪石,绿泥石属于蠕绿泥石。类矽卡岩和富铁矿是由热液交代改造磁铁贫矿形成的,二者是同一期热液活动的产物。

辽宁鞍本地区铁矿床黄铁矿和辉钼矿Re-Os同位素测年及其地质意义

本文利用Re-Os同位素体系(ICP-MS方法)对1件辉钼矿和10件黄铁矿样品进行定年。1件辉钼矿的ReOs模式年龄为(2376±37)Ma,10件黄铁矿获得了3组Re-Os年龄:1(2567±36)Ma^(2540±37)Ma(模式年龄);2(2237±112)Ma(模式年龄);3(1572±140)Ma(等时线年龄)。(2376±37)Ma的辉钼矿形成于古元古代,是目前中国已知最老的辉钼矿年龄之一,其成矿物质来自地壳,(2237±112)Ma的黄铁矿属于热液成因,其成矿物质来自地壳,(2376±37)Ma^(2237±112)Ma的Re-Os年龄代表了一次重要的热液改造事件;(2567±36)Ma^(2540±37)Ma的黄铁矿是原始沉积形成的,是目前中国已知最老的黄铁矿年龄,该年龄代表了2.5Ga形成BIF的地质事件;(1572±140)Ma的黄铁矿形成于中元古代,具有明显的壳源特征,该年龄代表了一次较晚期的热液改造事件。这些年龄为确定鞍本地区铁矿的热液活动时间提供了新的重要证据,对深入认识区域成矿规律和探讨地质构造演化具有重要意义。

辽宁弓长岭铁矿床二矿区流体包裹体研究

弓长岭铁矿床二矿区富铁矿体在空间上与由石榴子石、角闪石、绿泥石等矿物组成的交代岩关系密切,显示与热液活动相关。根据交代岩中矿物共生组合、交代岩与矿体的穿插交代关系等特征,将弓长岭铁矿床二矿区富矿成矿过程分为早期热液交代阶段、晚期热液交代阶段和石英脉阶段。对这3个阶段石英中的流体包裹体进行了岩相学、显微测温和激光拉曼光谱分析。结果表明,不同测定对象中的流体包裹体类型相似,主要有富液相、富气相及含子矿物多相包裹体等类型。但它们的均一温度和盐度有明显差别,早期热液交代阶段石英中的包裹体均一温度主要集中于340-398℃,盐度主要集中于0.88%-6.3%和33.5%-40.6%两个区间,成矿流体以富CO2的CO2-CH4-H2O的中低盐度、中高温热液流体为主,并混有含石盐子矿物的高盐度、中高温热液流体,有大量磁铁矿富矿形成;晚期热液交代阶段石英中的包裹体均一温度主要集中于230-280℃,盐度主要集中于0.88%-4.96%,该阶段成矿流体为含CO2的CO2-H2O±CH4的中低温、低盐度热液流体,是富矿的较重要成矿阶段;石英脉阶段石英中的包裹体均一温度主要集中于150-180℃,盐度主要集中于1.06%-2.07%,该阶段流体为含CO2-H2O的低盐度、低温的热液流体,与富矿的形成关系不大。

辽宁鞍本地区铁质活化再富集成因富铁矿的成矿时代——齐大山铁矿床辉钼矿Re-Os年龄证据

中国与早前寒武纪条带状铁建造有关的磁铁富矿集中分布在辽宁鞍本地区,主要由条带状铁建造经过后期热液改造而成,有去硅富铁和铁质活化再富集2种成因,前者以弓长岭铁矿床二矿区的富铁矿为代表,富铁矿的成矿时代为1.84 Ga左右;后者以齐大山铁矿床樱桃园矿区的富铁矿(樱桃园富铁矿)为代表,但是该富铁矿的成矿时代还不清楚。为了探讨铁质活化再富集型富铁矿的成矿时代,笔者对齐大山铁矿区的辉钼矿进行Re-Os同位素测年。该矿区的辉钼矿有3种产出方式:第一种产于花岗伟晶岩中,呈巨晶辉钼矿集合体;第二种为蚀变岩中石英透镜体边部薄膜状辉钼矿;第三种产于混合花岗岩中的石英脉中,呈浸染状产出。第一种辉钼矿的年龄(2503±33)Ma^(2538±36)Ma,代表了条带状铁建造铁质活化再富集形成富铁矿的主要时期,形成于2.5 Ga左右的华北克拉通发生岩浆、变质作用与克拉通化时期,钼来自地壳,佐证了新太古代末华北克拉通的第一次克拉通化主要是壳内物质的重组;第二种辉钼矿的年龄为(2088±28)Ma,其成矿物质来自地壳,佐证了华北克拉通2.3~1.95 Ga的裂谷-俯冲-增生-碰撞的陆内造山事件也主要是壳内物质的重组;第三种辉钼矿的年龄为(1834±28)Ma^(1853±29)Ma,与弓长岭二矿区"去硅富铁"型富铁矿的成矿时代一致,其成矿物质来自地壳,但混有地幔组分,佐证了1.85~1.65 Ga的华北克拉通基底抬升、镁铁质岩墙群侵入、裂陷槽和裂谷形成有地幔物质的参与。

辽宁弓长岭铁矿床二矿区矿石及类矽卡岩的地球化学特征及其找矿意义

辽宁弓长岭铁矿床二矿区的矿石可分为较富和较贫两种类型,其中富矿的边部分布有大量的类矽卡岩,包括石榴石岩、绿泥石岩、含石榴石绿泥石岩、含磁铁矿阳起石岩等,说明富矿的形成与热液活动有关。类矽卡岩及两类矿石的微量元素相对原始地幔富集大离子亲石元素和高场强元素,但Sr、Hf相对亏损;稀土元素特征表现为总量较低,具有相似的PAAS稀土配分模式,为轻稀土元素相对亏损的左倾型,具有明显的Eu正异常和弱Ce负异常。从较贫铁矿石、较富铁矿石到类矽卡岩稀土元素总量呈逐渐上升趋势,结合野外地质特征,说明较富铁矿石和类矽卡岩在继承了较贫铁矿石的稀土配分模式的基础上可能又叠加了热液中的稀土元素地球化学特征,因此弓长岭铁矿床出露的类矽卡岩、较富铁矿石可能是由热液交代改造原始沉积的较贫铁矿石形成的。

鞍山陈台沟铁矿地质-地球物理找矿模型

陈台沟铁矿床为新太古代时期形成的鞍山式沉积变质型铁矿床,是近年来在鞍山地区将地质与物探相结合,寻找深部贫铁矿床最为成功的典型范例。文章分析了陈台沟铁矿床的控矿地质条件及磁异常特征,建立了地质-地球物理找矿模型,对深部铁矿赋存部位进行了预测,并实施了钻探验证,以期为类似条件下寻找深部隐伏铁矿提供参考。

弓长岭铁矿二矿区深部富铁矿地质-地球物理找矿模型

弓长岭铁矿二矿区是我国鞍山式铁矿的典型矿床,近年来采用地质与物探相结合的方法,寻找深部富铁矿体获得突破性进展。通过总结弓长岭铁矿二矿区深部富铁矿床成矿地质条件和控矿因素,解释磁异常特征,建立了该矿区地质-地球物理找矿模型,预测了矿区深部富铁矿体赋存部位并经钻探验证。