新疆淖毛湖海相火山巖型鐵礦成礦規律研究

陳疆 吳繼修 曲鳳英 賈金典 張明君 張建恩 劉陽旭 王振佳 夏毅 黃敏

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第六地質大隊哈密839000）

新疆淖毛湖海相火山巖型鐵礦成礦規律研究

陳疆 吳繼修 曲鳳英 賈金典 張明君 張建恩 劉陽旭 王振佳 夏毅 黃敏

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第六地質大隊哈密839000）

本鐵礦帶位于三塘湖晚古生代弧間盆地，是新疆較重要的成礦帶之一，區內構造形式多樣，巖漿活動強烈，具有多期次旋回構造特點。該礦的賦礦地層為下泥盆統大南湖組下亞組（D1d1），一套海相中－基性火山熔巖及中－酸性火山碎屑巖夾碳酸鹽巖地層。礦體長數米～152 m，厚1～40 m。礦石以富礦為主。鐵礦有關的作用主要為火山作用，次有沉積作用及巖漿侵入作用。

淖毛湖海相火山巖型鐵礦成礦規律研究

三塘湖晚古生代弧間盆地是新疆重要鐵成礦帶之一，區內構造形式多樣，巖漿活動強烈。近年來隨著大調查、局自籌基金、自治區勘查基金、中央地勘基金、市場資金項目的投入，陸續發現了與海相火山巖有關的寶山鐵礦、瓊河壩鐵礦和灰西溝鐵礦等,礦床規模不斷擴大，研究成果也不斷出新。本文在前人基礎上，通過對成礦地質背景、海相火山巖特征、鐵礦典型礦床及區域成礦規律的研究，旨在為進一步推動淖毛湖地區鐵礦的找礦突破積累資料。

1 區域地質背景

本鐵礦帶位于天山興蒙造山系(Ⅰ)－準噶爾弧盆系(Ⅰ-3)－唐古巴勒－卡拉麥里古生代復合溝弧帶(Ⅰ-3-2)－三塘湖晚古生代弧間盆地(Ⅰ-3-23)。

唐古巴勒－卡拉麥里帶是新疆較重要的成礦帶之一,已知有鉻、銅、金、錫、鎢、鉬、汞、硫鐵礦、石棉、石墨、水晶、明礬石、煤、石油、天然氣等礦種,是新疆較有找礦潛力的成礦遠景區之一,也是新疆鐵礦、金、銅、硫鐵礦、明礬石的礦業基地。

唐古巴勒－卡拉麥里成礦帶(Ⅲ級)在本區又細分為3個Ⅳ級礦帶:三塘湖(上疊盆地)礦帶、瓊河壩礦帶、雙峰山－伊吾礦帶。其中,瓊河壩銅、鉬、鐵、金、明礬石礦帶是本區研究的主要礦帶。

區內的斷裂發育，總體構造線方向沿北西西向，構造規模大，切割較深，起著控巖控礦的作用。區內構造形式多樣，巖漿活動強烈，具有多期次旋回構造特點。

褶皺構造:向斜、背斜多呈復式，兩翼次級的小背斜、向斜銜接緊密，發育集中；褶皺形態不復雜，而較完整；同層褶曲發育，常見一系列背斜、向斜，其規模均較小；受巖體擠壓、吞蝕，褶皺形態不規則；巖層的撓曲構造多見，常呈波狀，延伸性較好；褶皺軸跡走向北西向及北西西向。

斷裂構造:工作區內斷裂構造十分發育，遍及全區，主要分布在晚古生代構造層及花崗巖體內。區內斷裂構造具有以下特點：區內逆斷層、平移斷層較發育，正斷層較少；斷層走向以北西西向為主，北西向及北東向為次；北西西向斷層多為平推－逆斷層，且形成時代較早，北東向、北西向多為平推性質，形成時代較晚；部分斷層具有多次活動特點，造成次級斷層發育；區內節理、裂隙發育，分布于斷裂兩側。

火山機構及破火山口等環狀構造在本區較為發育，特征呈圓形或橢圓形，其直徑1～4 km。中央部分為火山機構或者小型侵入巖。

有利的地層及建造：下泥盆統托讓格庫都克組安山凝灰巖＞凝灰角礫巖＞長石砂巖建造，上泥盆統江孜爾庫都克組凝灰熔巖＞凝灰角礫巖＞凝灰巖建造，下石炭統黑山頭組鈉長斑巖＞熔結凝灰巖＞凝灰質砂巖建造，及中上侏羅統水西溝群礫巖＞砂巖＞煤層建造對成礦最有利。

區內侵入巖發育，侵入體產狀有巖基、巖盆及巖支、巖墻、巖株。類型從基性至酸性、堿性均有分布，但以酸性巖為主。早泥盆世為石英閃長巖－英云閃長巖－斜長花崗巖－二長花崗巖－斜長花崗斑巖－正長花崗巖組合，中泥盆世為花崗閃長巖－二長花崗巖組合，晚石炭世為輝綠玢巖－花崗閃長巖－二長花崗巖－花崗斑巖組合，早二疊世為石英閃長巖－二長花崗巖－正長花崗巖－堿長花崗巖組合。巖體侵位為中淺深度，剝蝕深度為淺中，巖石系列為鈣堿性系列，巖石成因類型為殼源、殼?；旌显?、幔源均有發育。

區內變質巖出露不多，分布零亂，變質作用主要以接觸變質作用、氣液變質作用為主，區域變質作用（低綠片巖相和高綠片巖相）及動力變質作用不發育。區內巖體分布廣泛，接觸變質作用多發生在巖體外接觸帶上，后期氣液沿裂隙上侵所造成的變質作用遍及區內。動力變質作用主要見于斷裂兩側。

2 典型礦床特征

寶山鐵礦：該礦的賦礦地層為下泥盆統大南湖組下亞組（D1d1），一套海相中－基性火山熔巖及中－酸性火山碎屑巖夾碳酸鹽巖地層。依據巖性特征分為：下部為大理巖、鈣質砂巖、矽卡巖化大理巖、透輝石榴石矽卡巖、含鐵矽卡巖，局部含磁鐵礦體；中部為灰綠色英安巖、英安質凝灰巖、英安質細凝灰巖、英安質凝灰角礫巖等，局部層中含磁鐵礦體；上部為灰綠色安山巖、深灰色玄武巖、安山質凝灰巖、安山質晶屑玻屑凝灰巖及安山凝灰角礫巖，層中局部含磁鐵礦體。

鐵礦床位于瓊河壩復向斜西側，受該復向斜構造的影響，礦區地層褶皺斷裂發育，部分鐵礦體也隨地層褶皺而發生揉皺變形，如Fe3、Fe8、Fe12、Fe20等均呈褶曲狀。背斜褶曲核部一般為白色大理巖、棕褐色石榴石矽卡巖，兩翼為磁鐵礦體，或綠簾石化硅化安山質凝灰巖。礦區斷裂發育，其中規模較大斷裂為2、3、5號斷層，構成礦區整體構造格局。

礦區內有中－基性和酸性侵入巖，侵入時代均屬于華力西中期，分為兩個侵入次：第一侵入次侵入輝長巖－輝長玢巖、閃長巖－閃長玢巖；第二侵入次侵入肉紅色二長花崗巖、肉紅色－灰白色花斑巖、灰白色花崗閃長巖。侵入巖與圍巖發生接觸交代－熱液交代，使圍巖發生矽卡巖化、角巖化、硅化和綠簾石化等，于接觸帶部位往往形成鐵銅礦化和矽卡巖型鐵礦體。

區內礦產主要產于下泥盆統地層中及中－酸性侵入巖與泥盆系地層侵入接觸帶部位。礦產以鐵為主，金銅次之，已發現了寶山鐵礦。瓊河壩鐵礦、瓊東鐵礦點、綠石溝銅礦、天工石銅金礦點等，礦產成因多為火山活動成礦和與中酸性侵入巖體有關的熱液交代成礦。礦區處于淖毛湖北山鐵金銅成礦帶內。

寶山鐵礦分為東西兩個礦區，鐵礦體均產于泥盆系下統，大南湖組下亞組（D1d1），一套海相中－基性火山熔巖及中－酸性火山碎屑巖夾碳酸鹽巖地層中。西礦區礦帶以Fe6號礦體為拐點，向南西和南東兩個方向延伸，形成一個向北突出的弧形礦帶，在此礦帶中產出的鐵礦體皆為富鐵礦體；東礦區礦帶長1 000 m余，礦帶呈145°方向延伸，礦帶內出露4個規模不大的地表鐵礦體，局部還見有小透鏡狀鐵礦體。

地表礦體一般規模不大，長數米到數十米，最長152 m，厚1～30 m，最厚40 m。礦體傾向分為北東40°～56°，南西228°～251°和北西320°～341°，礦體傾角26°～77°，以＞50°傾角為主。

隱伏礦體均分布于西礦區。礦體形態主要為似層狀，礦體長度75～348 m，厚1.5～25 m。礦體傾向40°～325°，礦體傾角21°～50°，以緩傾斜為主。

礦石自然類型有：塊狀磁鐵礦石、中等網環浸染狀磁鐵礦石、稠密浸染狀磁鐵礦石、交代浸染條帶狀磁鐵礦石、反斑雜狀磁鐵礦石等。礦石的工業類型有富磁鐵礦石（TFe≥40%）、貧磁鐵礦石（25%≤TFe＜40%）、低品位礦石（20%≤TFe＜25%）。

礦石礦物成分：礦石礦物主要有磁鐵礦、穆磁鐵礦，少量的假相赤鐵礦和赤鐵礦，其它金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、銅藍、孔雀石等。脈石礦物有斜長石、透輝石、角閃石、石英、正長石、石榴子石、黑云母、綠簾石、綠泥石、方解石等。

礦石品位：已探明的富磁鐵礦石占86%，貧磁鐵礦石占10.69%，低品位礦石占3.04%。富磁鐵礦石TFe平均品位56.29%，貧磁鐵礦石TFe平均品位為28.74%，低品位礦石TFe平均品位23.27%。伴生的有益組分及含量：Ag 1.00×10-6～8.00×10-6，平均4.56×10-6；Ni 0.01%～0.03%，平均0.028%；Co 0.019%～0.025%，平均0.0238%。

礦石結構有半園形粒狀鑲嵌結構、假相纖狀結構、半園形粒狀結構等。礦石構造有反斑雜構造、稠密浸染狀構造、塊狀構造、中等網環浸染狀構造及交代浸染條帶狀構造。

寶山鐵礦可分為海相火山噴溢沉積成礦階段和接觸交代－熱液交代疊加改造成礦階段。

早期為火山噴溢沉積成礦階段：寶山鐵礦地區于早泥盆世巖漿活動表現為海相，局部為濱海相大規模的中－酸性－中－基性富鈉富鐵質巖漿裂隙式連續噴發與溢出，噴發沉積了火山熔巖－火山碎屑巖建造，顯示出5個噴發韻律，于第三韻律末由火山噴溢形成了寶山鐵礦及瓊河壩鐵礦，鐵礦體基本特征為礦體產狀與地層圍巖產狀基本一致，部分礦體保留了條帶狀、似層狀與圍巖層理吻合，層狀特征明顯。

晚期為接觸交代－熱液交代疊加改造成礦階段：礦區為肉紅色中粒角閃花崗巖體（γ42b）侵入于下泥盆統（D1d1）火山熔巖和火山碎屑巖中，通過接觸交代-熱液交代，于接觸帶形成發育的矽卡巖化和生成磁鐵礦體，鐵礦體形態產狀受接觸帶所控制。巖漿侵入接觸交代－熱液交代使圍巖層中的鐵質得到了活化富集成礦，也使原火山噴溢鐵礦體含鐵品位加富和改造。

礦區于早石炭世晚期，華力西第二侵入次大規模的中粒角閃花崗閃長巖和二長花崗巖體，侵入于下泥盆統中－基性火山熔巖、中－酸性火山碎屑巖及碳酸鹽巖地層中，發生接觸交代和熱液交代，使原火山噴溢形成的鐵礦體和富鐵質的火山巖鐵質得到了富集和加富改造，同時在花崗巖體與圍巖接觸帶部位形成透輝石石榴石矽長巖、矽卡巖化、透輝石化、角巖化、遠離接觸帶有陽起石化、綠簾石化、綠泥石化和硅化等。鐵礦體頂底板多為透輝石榴石矽卡巖和角巖化凝灰巖。

圖1 新疆伊吾縣寶山海相火山巖型鐵礦床成礦模式圖

礦床成因機制：區內火山活動始于早泥盆世晚期，早階段表現為海相小規模中性鈉質巖漿裂隙式間歇噴發，組成陸源碎屑巖碳酸鹽巖－火山碎屑巖建造，安山質凝灰巖中有片沸石和方沸石礦化。早泥盆世晚期，火山活動表現為海相，局部為濱海相，大規模的由中－酸性和富鈉質的中-基性巖漿裂隙式連續噴發與溢出，沉積了一套中－酸－中－基性火山熔巖火山碎屑巖建造。于該建造的中部，火山噴溢形成寶山鐵礦和瓊河壩鐵礦。在火山噴發過程中的礦漿開始為FeCl氣體狀態從巖漿中析出，在巖漿上升噴溢過程中，與地下水發生氧化反應形成鐵礦漿，隨火山噴溢成礦。后經華力西中期第二侵入次大規模的二長花崗巖、花崗閃長巖體的侵入，使寶山鐵礦受到熱液交代改造，對原火山噴溢鐵礦體起有加富作用，同時對火山巖中富含鐵質，通過接觸交代－熱液交代形成部分矽卡巖型鐵礦和銅礦化。其礦床成礦模式見圖1。

3 成礦規律研究

3.1 區域成礦地質作用及有關的礦產種類、礦床類型

瓊河壩銅、鉬、鐵、金、明礬石礦帶（含伊吾縣淖毛湖火山巖區鐵礦帶）位于準噶爾盆地以東中蒙邊界處，向東延伸出境外。礦帶主要包括瓊河壩及其以北邊境，以及淖毛湖北山地區。東西長約200 km，南北寬約45～80 km，基巖出露面積約3 900 km2。帶內主要為古生代火山巖、火山碎屑巖及沉積巖建造及晚古生代花崗巖－閃長巖類侵入體、淺成侵入體。帶內已知小型鐵礦產地4處，礦點11處。主要成型礦床共4處：寶山鐵礦（小型）、瓊河壩鐵礦（小型）、老爺廟鐵礦（小型）、黑園山鐵礦（小型）等，并多伴生銅礦化為特點。

鐵礦有關的成礦地質作用有火山作用、沉積作用及巖漿侵入作用。區內有銅礦、鉬礦、鐵礦、金礦、明礬石礦等。鐵礦成礦類型有海相火山巖型、海相火山－沉積型、內陸湖相沉積型。

3.2 控礦因素

（1）構造對成礦的控制作用

火山機構及破火山口等環狀構造在本區較為發育，特征呈圓形或橢圓形，其直徑1～4 000 m。中央部分為火山機構或者小型侵入巖。有些火山機構中含有硫鐵礦和明礬石礦。海相火山巖中火山機構不太發育，但分布有海相火山巖型鐵礦。

（2）沉積巖相對成礦的控礦作用

沉積礦床的形成主體上受古地理，古氣候條件所控制，與沉積巖相關系密切。如本區產于濱海潮坪相的海相火山－沉積型鐵礦，產于內陸湖相的沉積型鐵礦。

（3）侵入巖對成礦的控制作用

海相火山巖相鐵礦周圍侵入巖發育。巖漿活動除了提供成礦物質外，本身還產生熱效應，將圍巖中的成礦物質萃取出來并運移、富集，對已有礦化或礦源層進行熱液改造和再次富集。

（4）變質作用對成礦的控制作用

海相火山巖型鐵礦圍巖蝕變發育，主要有角巖化、大理巖化、矽卡巖化、綠簾石化、硅化等。矽卡巖化強的部位相應鐵礦石品位較富。

3.3 鐵礦床（點）時空分布規律

（1）鐵礦床（點）在時間上的產出與演化規律

據礦帶內已知的15處鐵礦產地的成礦時代統計，區內不同類型的鐵礦床（點）在時間上的產出有一定的規律。即早泥盆世、晚泥盆世、中晚侏羅世各占20%，晚石炭世占33%，中二疊世占7%。礦帶內鐵礦時代產出結構是瓊河壩成礦帶向成礦演化的時代特征和必然產物。經歷了泥盆紀匯聚階段，石炭紀離散階段，二疊紀以及侏羅紀板內穩定階段的有序成礦演化。

（2）鐵礦床的空間分布特征及礦化分帶性

鐵礦帶內不同類型的鐵礦床（點）在空間上具有東、西分區的展布規律。

東南部為寶山鐵礦成礦遠景區，以早泥盆世海相火山巖型鐵礦為主，少部分為早石炭世海相火山－沉積型鐵礦；西北部為老爺廟－黑園山鐵礦成礦遠景區，為晚泥盆世－早石炭世海相火山－沉積型鐵礦；整個區域呈現由東向西、從早到晚、從海相火山到海相火山－沉積相鐵礦變化的特點，體現了“時間維造就空間維”的成礦演化規律。

3.4 鐵礦床成礦亞系列及區域成礦模式

瓊河壩（褶皺帶）Cu-Mo-Fe-Au－明礬石礦帶可劃分出6個成礦亞系列。與淖毛湖海相火山巖型鐵礦有關的成礦亞系列及其特征如下：

與早泥盆世海相火山作用有關的鐵（鉛、鋅、銅）礦床成礦亞系列:含礦建造為泥盆紀海相火山巖建造（早泥盆世中－基性火山巖建造）；火山構造為火山盆地和古火山構造；礦石建造為磁鐵礦－赤鐵礦－黃銅礦－閃鋅礦－黃鐵礦礦石建造；圍巖蝕變有角巖化、大理巖化、矽卡巖化、綠簾石化、硅化等；礦床形式有海相火山鐵礦漿噴溢，熱液加富型銅鐵礦（寶山式、灰西溝式、瓊河壩式）。

綜上所述，初步建立了本鐵礦帶的礦床成礦亞系列區域成礦模式，見圖2。

圖2 新疆淖毛湖火山巖型鐵礦及毗鄰地區區域成礦模式圖

4 結論

（1）區域地質背景：本鐵礦帶位于天山興蒙造山系(Ⅰ)－準噶爾弧盆系(Ⅰ-3)－唐古巴勒－卡拉麥里古生代復合溝弧帶(Ⅰ-3-2)－三塘湖晚古生代弧間盆地(Ⅰ-3-23)。

（2）典型礦床特征：該礦的賦礦地層為下泥盆統大南湖組下亞組（D1d1），一套海相中－基性火山熔巖及中－酸性火山碎屑巖夾碳酸鹽巖地層。地表礦體一般規模不大，長數米到數十米，最長152 m，厚1～30 m，最厚40 m。礦石礦物成分：礦石礦物主要有磁鐵礦、穆磁鐵礦，少量的假相赤鐵礦和赤鐵礦，其它金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、銅藍、孔雀石等。平均品位：富磁鐵礦石TFe 56.29%，貧磁鐵礦石TFe 28.74%，低品位礦石TFe 23.27%。

（3）成礦規律研究：與早泥盆世海相火山作用有關的鐵（鉛、鋅、銅）礦床成礦亞系列:含礦建造為泥盆紀海相火山巖建造（早泥盆世中－基性火山巖建造）；火山構造為火山盆地和古火山構造；礦石建造為磁鐵礦－赤鐵礦－黃銅礦－閃鋅礦－黃鐵礦礦石建造；圍巖蝕變有角巖化、大理巖化、矽卡巖化、綠簾石化、硅化等；礦床形式有海相火山鐵礦漿噴溢，熱液加富型銅鐵礦（寶山式、灰西溝式、瓊河壩式）。

致謝：本文許多文字和圖片資料來之于來自于新疆礦產資源潛力評價項目組，特別感謝！

[1]楊樹德..新疆北部的古板塊構造[J].新疆地質，1944.12（1）:1-8.

[2]袁見齊，朱上慶，翟裕生.礦床學[M].地質出版社，1985.

[3]張錦祥，聶衛東，趙麗，張明君，朱靖，徐興旺.新疆伊吾縣寶山鐵礦地質特征、成礦模式與找礦方向[J].新疆地質，2007，12.

收稿：2013-10-10