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。

西天山式可布台铁矿火山岩地球化学特征、成岩时代厘定及其构造意义

式可布台铁矿位于西天山阿吾拉勒铁矿成矿带西段,是此矿带极具代表性的铁矿床。主要赋存于以凝灰岩为主的石炭系上统伊什基里克组火山岩中。本文通过对式可布台矿区的火山岩进行岩石地球化学和LA-ICPMS锆石U-Pb测年分析来探讨火山岩形成的构造环境与成岩时代。地球化学分析表明大多数火山岩样品显示为高钾钙碱性系列;主量元素表明矿区火山岩主要由安山岩、英安岩、流纹英安岩组成,为钙碱性系列;微量元素和稀土元素表明矿区火山岩产出的构造环境为火山岛弧;LA-ICPMS锆石U-Pb测年显示火山岩的206Pb/238U加权平均年龄分别为(301±1)Ma和(313±2)Ma,表明该区的火山岩为晚石炭世早期。结合区域地质资料,认为矿区内出露的高钾钙碱性系列火山岩可能属于俯冲过程末期大陆岛弧岩浆作用的产物,其岩石的形成与构造岛弧环境有关,主体与下石炭统大哈拉军山组火山岩岩石化学特征相似。

新疆西天山式可布台铁矿地质特征及成因分析

式可布台铁矿床位于新疆西天山阿吾拉勒成矿带西段,其矿体形态呈似层状、层状及透镜状,顺层产出于上石炭统伊什基里克组中。矿石矿物以赤铁矿为主,含少量菱铁矿,脉石矿物主要为铁碧玉和石英。矿石呈自形-半自形粒状、细晶质结构,致密块状和条带状构造。在显微观察的基础上,重点对矿石进行了主量和微量元素及电子探针分析。结果表明,矿石中赤铁矿电子探针数据在(Ti+V)-(Ca+Al+Mn)图的投点落于BIF区域内及其附近,表明其形成过程与BIF相似,菱铁矿电子探针数据MnO含量大于0.5%,说明其为沉积成因;矿石稀土元素具明显的Eu正异常(δEu=1.16~5.16)、高(Sm/Yb)PAAS值及近似的海底热液Y/Ho值(Y/Ho=23.0),均表明成矿物质来源与海底热液有关;矿石主量元素中高的MnO/TiO2值(4.33~49.36)及缺乏强烈的负Ce异常(δCe=0.63~0.85),表明其沉积环境远离陆缘,海水的氧化还原状态为氧化-低氧化的过渡环境。综合研究表明,式可布台铁矿物质来源主要与海底热液有关,赤铁矿为氧化-低氧条件下海水的化学沉积成因,成岩过程中在有机质参与下菱铁矿由赤铁矿转换而形成。

西天山石炭纪式可布台铁矿沉积-成岩过程:岩相学与矿物学的证据

式可布台铁矿位于西天山阿吾拉勒成矿带西端,是该成矿带内典型的沉积型铁矿床,目前该矿床在成因方面存在喷流沉积和化学沉积(类似条带状铁建造)两种认识。前人多聚焦于矿床地质和地球化学特征的探讨,对矿石和矿物组成及沉积-成岩(成矿)过程的分析较为薄弱。为此,本文选取式可布台铁矿中不同类型矿石开展详细的岩相学和矿物学研究,力图为揭示铁矿形成过程提供关键信息。岩相学分析表明,式可布台铁矿主要由赤铁矿、铁碧玉(石英)、黄铁矿、重晶石以及少量菱铁矿组成。赤铁矿根据形态特征可划分为板柱状、鳞片状(叶片状)、粒状和微粒状四种结构,其中微粒状极细粒赤铁矿为原生矿物,推测可能由Fe(Ⅲ)氢氧化物在成岩早期脱水形成;粗粒状赤铁矿是在成岩晚期或浅变质过程中由早期微粒状赤铁矿重结晶形成。菱铁矿结晶程度一般较差,其内部常见细粒石英和赤铁矿包裹体,与有机质共存,指示其可能是由Fe(Ⅲ)氢氧化物在成岩阶段通过异化铁还原作用(DIR)形成。黄铁矿主要为粗粒结构,其Co/Ni比值位于热液成因区(平均为3.44),表明黄铁矿属于热液成因型黄铁矿。重晶石多为他形-半自形结构,粒径较细,表明重晶石也应为海底热液沉淀物。依据矿体特征、矿石组构、矿物类型以及矿物颗粒间相互关系及矿物成因,可将成矿过程划分为两期:沉积期和成岩期。在沉积期以原始沉积物为主,包括Fe(Ⅲ)氢氧化物、无定形二氧化硅、无定形Si-Fe(Ⅲ)氢氧化物凝胶等松散沉积物以及重晶石和黄铁矿等结晶矿物。在成岩期,早期沉积物脱水形成赤铁矿、石英和铁碧玉,部分Fe(Ⅲ)氢氧化物与有机质反应形成菱铁矿。式可布台铁矿矿物组合以赤铁矿为主,含典型矿物铁碧玉、黄铁矿和重晶石,而缺少硅酸盐矿物,与现代海底含金属沉积物和古生代铁碧玉矿床相似,而与前寒武纪条带状铁建造中以大量磁铁矿、石英和硅酸盐矿物的矿物组合特征不同,指示矿床的形成过程与现代海底热液成因含金属沉积物相似,说明式可布台铁矿应为海底喷流沉积成因。