新疆塔什庫爾干縣八仙尖菱鐵礦礦床地質特征及成因淺析

吳海才

（新疆地礦局第二地質大隊 喀什 844002）

新疆塔什庫爾干縣八仙尖菱鐵礦礦床地質特征及成因淺析

吳海才

（新疆地礦局第二地質大隊 喀什 844002）

新疆塔什庫爾干縣八仙尖菱鐵礦位于木吉-阿克塞欽Au、Cu(Fe)成礦帶的南東上,該鐵礦工作程度較低，成果并不顯著。筆者擬與多年對菱鐵礦鐵野外工作實踐,結合該種類型鐵礦有關資料,對該礦床的基本地質特征和成因進行初步分析和探討,為該區今后的地質調查與找礦工作提供參考。

八仙尖菱鐵礦 地質特征 成因淺析

八仙尖菱鐵礦位于新疆塔什庫爾干縣城160°方向，直線距離約250 km，行政區劃分隸屬塔什庫爾干縣達不達鄉管轄。其大地構造位于塔里木板塊與岡底斯板塊接合部位，以麻扎-康西瓦大斷裂為界，以北屬賽圖拉島弧區，以南屬喀喇昆侖陸棚-陸坡島弧區，研究區位于阿克賽欽中間地塊帶。成礦帶位于木吉-阿克塞欽Au、Cu(Fe)成礦帶,該帶分南東段、北西段，該帶北西段自北而南分別有木吉金礦、卡拉瑪銅礦、沙子溝銅礦、切列克其菱鐵礦，研究區與塔合曼鐵礦、阿然保泰銅(金)礦點、卡拉吉力干含銅菱鐵礦點、伊力克砂金礦點、黑黑孜站干含鉛鐵礦等同屬該帶南東段。

1 區域成礦背景

1.1 區域成礦前景

研究區位于阿克賽欽中間地塊帶，區域地層橫跨兩個地層小區，由南向北分別為明鐵蓋-喬戈里小區和麻扎小區，區域上出露地層主要有：元古界(Pt)的中深變質巖；未分下古生界(Pz1)和未分奧陶志留系(O3-S)h的一套海相碎屑巖，屬黑色巖系；志留泥盆系(S-D)為碎屑巖及火山巖、灰巖等。區域構造線總體呈北西-南東向，北西向的維布隆南斷裂貫穿整個工區；康西瓦大斷裂從研究區西南部的塔吐魯溝附近通過，走向北西，該斷裂在伊力克附近折向北東東，在麻扎大拉東與維布隆南斷裂交匯，控制了區域上巖漿巖及地層的分布。研究區位于維布隆南斷裂與麻扎-康西瓦大斷裂之間，次級構造較發育。區域上巖漿巖活動頻繁，占據了相當大的空間，有印支期閃長巖(維布隆南巖體(δ51)和燕山期的中酸性侵入巖塔吐魯溝北東巖體(γ52)等。

1.2 區域地球化學特征

1.2.1 各地層中元素的背景分布及離散特征

未分下古生界(Pz1):富集系數>1.1的元素(或氧化物)有 As、B、Sb、Bi、F、Cu、Au、Ni、Co、Ti、Cr、 Mo、 V、 TFe2O3、 Ag、 Mn、 MgO、 P、 Na2O、Sn、Be、W共22種，是區內富集元素最多的層位。成礦元素主要是Au、Cu及其伴生元素和高溫熱液元素。該地層單元明顯貧Sr。

圖1 區域地質礦產圖

未分奧陶志留系(O3-S)h：富集系數>1.1的元素(或氧化物)依次為 Sb、As、Li、F、Cu、Zn、Ni、Co、Cr、Au、V、TFe2O3、B、Hg、Al2O3、Bi、Cd、Ti、Mn、Na2O共20種，屬多元素富集的層位之一，其中富集的成礦元素較多且都是中低溫熱液元素。該地層區是全區找Au、Cu、多金屬礦產及鐵礦最有利也是潛力最大的地區，Sb也具有富集成礦的地球化學信息。該地層貧CaO、Sr、Y、La、U、Nb、Sn、Th。

1.2.2 巖漿巖中元素的背景分布及離散特征

這里主要敘述研究區出露的燕山期中酸性巖(γ52)及印支期閃長巖(δ51)兩個時期巖漿巖中元素的背景分布及離散特征。

印支期閃長巖(δ51)：該巖體中Au平均值(X)為4.589×10-9，全區Au平均值為3.077×10-9，富集系數(K)達1.49，標準差(S)為13.838，變差系數為3.015，以上數據表明金元素在巖體中背景含量較高，分布不均勻，具有一定富集成礦的趨勢。此外，Cu、W、Mo3種元素平均含量接近查證區平均值分別為 49.3×10-6、2.59×10-6、1.92×10-6（Cu、W、Mo地殼豐度值分別為63.0×10-6、1.10×10-6、1.30×10-6）；Ag、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、Sn、Cd 9種元素表現為明顯的貧化，其富集系數均＜0.80，貧化程度最強的元素是Pb，富集系數僅為0.369；這些元素在地球化學圖上表現為明顯的低值區。

燕山期中酸性巖(γ52)：富集系數＞1.1的元素有 F、Bi、U、Be、W、Sn、Na2O、Th、K2O、Ba、La、P、SiO2、Pb共14種，其中F的富集系數最大為＞2.3，居各單元之首。變差系數＞0.2的元素(或氧化物)有 22種，前 10位為Mo、MgO、Au、B、CaO、Sn、Sb、W、TFe2O3和U，其中Mo的變差系數達39.08。W、Sn、Mo、Bi 4種元素在該期中酸性巖中不但富集程度高，而且變差系數也大，表明它們在燕山期中酸性巖中具有較大的成礦優勢。

2 礦區地質特征

2.1 礦區地層特征

工區內出露地層為未分下古生界(Pz1)和第四系堆積物(Q)。

2.1.1 未分下古生界(Pz1)

該套地層在工區大面積出露，呈北西-南東向展布，為一套淺-中變質巖系，巖性為絹云母石英片巖、黑云母石英片巖、綠簾陽起石綠泥石片巖、二云母片巖、大理巖、變砂巖、千枚巖、變粒巖等。在八仙尖一帶，絹云母片巖及大理巖中夾有菱鐵礦層或含褐鐵礦變余砂質泥巖。由5個巖性段組成：

第五巖性段(Pz15)：灰色含炭絹云母片巖夾變砂巖，局部夾有褐鐵礦化大理巖，巖石變質程度一般，小揉曲、褶皺較發育。厚度＞518.8m。

第四巖性段(Pz14)：灰色絹云母石英片巖夾綠泥石英片巖，偶見大理巖透鏡體。74 km溝Ⅲ號礦化體產于此中，厚度約371.5m。

第三巖性段(Pz13)：灰黑色黑云母石英片巖，74 km溝Ⅱ號礦體及Ⅳ號礦化體產于此巖性段中，巖層厚度達826m。

第二巖性段(Pz12)：淺灰色角巖化凝灰質變砂巖。厚度＞14.8m。

第一巖性段(Pz11)：灰色混合巖化黑云母石英片巖，可見有基體和脈體。厚度＞342.1m。

在第三、四、五巖性段中均夾有大理巖條帶，在大理巖條帶中普遍存在含鐵熱液交代或充填現象，形成菱鐵礦、赤鐵礦及鐵白云石等礦物。

圖2 八仙尖菱鐵礦地質圖

2.1.2 第四系(Q)

研究區內第四系為全新統沖洪積物(Q4apl)，分布于各溝谷及溝口兩側。由漂礫、礫石、砂土等混雜堆積。

2.2 礦區構造特征

研究區在構造上屬阿克賽欽-羌塘地塊，維布隆南斷裂從北東部邊緣通過，工區南側為麻扎-康西瓦大斷裂轉折端并與阿格勒大坂斷裂交匯。由于工區巖性多為韌性片巖，次級構造在地層中表現為揉皺發育，產狀較紊亂，片理化明顯。而地層中的大理巖條帶巖性為脆性，同沉積的碎屑巖與大理巖的能干性存在明顯的差異，受后期構造應力影響變形程度也明顯不同，砂質碎屑巖宏觀上形成片巖，揉皺發育；大理巖條帶受后期構造影響變形較小，因此其產狀往往表現為與片巖斜交，在脆性大理巖條帶中形成東西向、北西西向和北東東向三組裂隙，為含鐵熱液提供了運礦通道和容礦空間。

2.3 巖漿巖

研究區巖漿巖位于南西部，由2個毗鄰巖體組成：維布隆南巖體和塔吐魯溝北東巖體，其巖性分別為中性閃長巖及酸性花崗巖。

維布隆南巖體(δ51):出露在維布隆以南8 km，平面上呈半環狀，呈北西-南東向展布，面積約79 km2。侵入于奧陶-志留系黑黑孜群砂板巖中，與灰綠色板巖的侵入界線清楚，其外接觸帶主要表現為混染巖化、黑云母化、硅化。內接觸帶表現為片麻狀細粒結構帶，主要發育有綠簾石化和綠泥石化，局部有絹云母化和碳酸鹽化。組成巖體的巖石均系閃長巖類，多為中細粒結構，巖相分帶不明顯。

塔吐魯溝北東巖體(γ52)：呈北西-南東向展布，僅在南西角有少量出露，北東側與維布隆南巖體(δ51)緊密相連局部侵入于維布隆南巖體之中，巖體巖相分帶較明顯：邊緣相為灰白-深灰色中細粒二長花崗巖；內部相為灰白色中粗粒黑云母花崗巖；二者間為中細粒結構的黑云母花崗閃長巖組成過渡相。

3 礦床特征

3.1 礦體組合分布及產狀

區內出露的鐵礦(化)體共有4條：

Ⅰ號礦化體：出露在礦區的北東角，呈脈狀，出露長約215m，厚度10～26m。礦化體呈北東-南西向分布，傾向18°～25°，傾角58°。圍巖為灰黑色含炭絹云母片巖，片理面產狀基本上與巖層產狀一致，礦化體與圍巖為穿層產出的接觸關系。礦化體附近圍巖沿片理面局部有石英、方解石、赤鐵礦細脈，推測為該礦化體形成時同源熱液分散所致。礦體單樣TFe品位(13.00～25.40)×10-2。

Ⅱ號礦體：該礦體是區內最大的礦體，出露于礦區的南西部，產出于第三巖性段(Pz13)灰黑色黑云母石英片巖層中，礦體地表呈透鏡狀，出露長約228m，厚度8.4～52.0m，平均厚度為30.5m，礦體呈近東西向，傾向15°～30°，傾角約60°，礦體的頂底板巖性均為菱鐵礦化大理巖，礦體與圍巖之間為漸變過渡關系，礦體及菱鐵礦化大理巖均嚴格受構造裂隙控制。礦體單樣TFe品位(17.50～55.80)×10-2，礦體單工程 TFe品位(28.83～48.75)×10-2，礦體平均TFe品位41.71×10-2。

Ⅲ號礦化體：礦化體產于第四巖性段(Pz14)灰色絹云母石英片巖夾綠泥石石英片巖中，由2條褐紅色褐鐵礦化、赤鐵礦化大理巖條帶組成，走向分別為290°、305°，傾向20°～35°，傾角50°～56°，沿走向出露長分別為110m、200m，厚度5～10m，礦化體中熱液充填成因的赤鐵礦TFe品位一般在(40～50)×10-2，但礦化體中容礦裂隙極不規則，致使赤鐵礦在其中分布無規律，而交代成因的菱鐵礦TFe品位一般在(16～19)×10-2。

Ⅳ號礦化體：礦化體產于第三巖性段(Pz13)灰黑色黑云母石英片巖層中，礦化體在地表呈透鏡狀，出露長約280m，厚度25～40m，地表最大視厚度約65m，礦體呈近東西向，傾向為5°～20°，傾角約55°～65°，礦化體單樣TFe品位(12.70～17.40)×10-2，普遍低于邊界品位。

3.2 礦石質量及結構構造

3.2.1 礦石質量

礦物特征:據巖礦鑒定結果認為礦區內礦石礦物成分較簡單，主要由赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦組成。在鐵礦區Ⅱ號礦體中見有少量磁鐵礦，其中赤鐵礦、菱鐵礦含量可達60%～80%。巖石表層的褐鐵礦化現象由赤鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦受氧化等因素形成，脈石礦物主要為方解石、石英等。

礦石化學成分:①總的來說礦區內的鐵礦石多為需選鐵礦石(TFe品位＜50×102）。②礦石主要造碴組分CaO+MgO/SiO2+Al2O3的比值為2.67(Ⅱ號礦體），大于自溶性礦石的劃分標準1.2，為堿性礦石。③礦石中有害元素種類少而含量低。硫的含量均低于含量允許指標(≤0.30×10-2),且含硫物質主要為硫化物；磷的含量低于含量允許指標(≤0.25×10-2），銅含量只有(0.01～0.06)×10-2，遠遠低于允許含量標準；不含其他有害組分。④礦石中有益元素只有錳，其含量最高可達2.42×10-2，普遍都在(1.50～2.42)×10-2之間。

3.2.2 礦石結構與構造

礦石結構:①中、粗粒它形-半自形粒狀結構是礦石最主要的結構，在礦區中比較常見，主要是含礦熱液在適當的溫度、壓力等因素下較完全結晶或者成礦后進一步富集的結果。②細粒結構為礦石的常見結構，赤鐵礦、菱鐵礦礦物粒度相對較細，粒徑介于0.3～0.5mm。

礦石構造:①致密塊狀構造是赤鐵礦和菱鐵礦礦石常見的構造。②條帶狀構造由磁鐵礦、白云母、石英、方解石組成微條帶或紋層構成，紋層或條帶寬多數不到1mm，少數一至數毫米寬。③假波紋構造：似層狀菱鐵礦經區域變質作用所形成，為次生構造，較少見，分布在Ⅰ號礦化體中。④晶洞構造沿赤鐵礦脈、裂隙或裂隙交叉處發育有晶洞，形態以不規則狀為主，晶洞大小一般在10 cm以下，洞壁有方解石薄膜，晶洞中往往發育有粗晶菱鐵礦、文石及少量小水晶。

4 找礦標志及方向

4.1 找礦標志

⑴褐鐵礦化是原生菱鐵礦、赤鐵礦在表生作用下的產物，可以指導尋找原生菱鐵礦及赤鐵礦。

⑵從含礦層來講，巖相厚度變化大、碳酸鹽比較發育的層位，尤其是碳酸鹽巖與碎屑巖過渡部位有利于后期含鐵熱液的交代充填形成礦體。

⑶無論是鐵礦體還是鐵礦化體，因其抗風化能力較綠片巖相圍巖強，宏觀上往往形成脈狀正地形。

⑷礦區及外圍所發現有價值的鐵礦體均位于中酸性巖體的外接觸帶，并以熱液交代形成菱鐵礦、熱液充填形成赤鐵礦復合成因為特點。

4.2 找礦方向

該區有工業價值的鐵、銅礦床都分布于加里東期酸性侵入巖的外接觸帶，而產于巖漿巖內部的礦點多無工業意義。這說明本區礦物質的來源具多樣性，除巖漿后期熱液本身可能含有一定的含礦物質外，應該是通過溶解和交代作用更多地集中了古老地層中沉積的礦物質。本區找礦需注意以下二點：巖漿巖的外接觸帶、與碳酸鹽巖有關的圍巖。

5 礦床成因初探

礦區出露礦體礦物成分主要為菱鐵礦及赤鐵礦，理論上菱鐵礦具有熱液和沉積兩種成因。Fe2+是一種較強的堿，可在弱酸(如碳酸)中溶解、遷移，只有在pH＞5.5時才產生沉積；介質離子電位(Eh)降低會使Fe3+減少，轉化為Fe2+，所以菱鐵礦(FeCO3）的形成與環境的Eh和pH有關；此外還與S的濃度降低、極高的CO2分壓及還原條件有關。S離子濃度很大時，形成黃鐵礦，所以當菱鐵礦大量出現時，黃鐵礦較少；而黃鐵礦大量出現的地質體(黑色頁巖)中，很少有菱鐵礦產出。極高的CO2分壓條件，只有在能自發生成CO2的封閉和半封閉的環境里實現。在深湖處，當H2S和CO2含量都較高時，能同時產生FeS2和FeCO2。沉積成因的菱鐵礦，常產于粘土、頁巖或煤層中，具鮞狀和結核狀形態，與鮞狀綠泥石、針鐵礦共生。熱液成因的菱鐵礦，可呈單獨菱鐵礦脈或與鐵白云石、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、磁黃鐵礦等硫化物共生。亦可交代石灰巖等形成不規則的交代礦層。

赤鐵礦是在氧化條件下形成的礦物。廣布于各種成因類型的礦床和巖石中。規模較大的赤鐵礦床，多與熱液作用和沉積作用有關。與熱液作用有關的赤鐵礦床，共生礦物除磁鐵礦、石英、重晶石、綠泥石、菱鐵礦等碳酸鹽礦物外，常含有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、毒砂等金屬硫化物；礦物間相互交代和蝕變現像顯著而普遍。我國遼寧、江西等沉積變質型鐵礦床，主要由磁鐵礦、赤鐵礦、假象赤鐵礦所組成；與石英、綠泥石等礦物共生。產于接觸變質型的銅鐵礦床里的赤鐵礦，與磁鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、磁黃鐵礦等硫化物及石榴子石、透輝石、金云母、陽起石等礦物共生。赤鐵礦還作為副礦物出現于巖漿巖中。在火山口的周壁或凝固了的熔巖的表面或裂隙中，都發現有赤鐵礦的晶體或薄膜狀的赤鐵礦；這種火山升華作用的產物，其成因可用下式表示：

在氧化帶里，赤鐵礦可以由褐鐵礦或纖鐵、針鐵礦經脫水作用形成；但又可水化變成針鐵礦、水赤鐵礦等。實驗證明這種脫水反應有個轉變過程：

上列脫水轉變過程表明：由針鐵礦脫水轉變而成的赤鐵礦，可不經過磁赤鐵礦(γ-Fe2O3)這一中間狀態。經脫水作用形成的赤鐵礦，多為皮殼狀、同心環狀、土狀及塊狀集合體形態；一般與針鐵礦共生，有時呈針鐵礦的假象。在還原的條件下，赤鐵礦可轉變為磁鐵礦，稱假象磁鐵礦。磁鐵礦受氧化可轉變為赤鐵礦，稱假象赤鐵礦。實驗說明：隨著氧的分壓(PO2)的增大,Fe2O3/FeO或Fe2O3/FeO+Fe2O3也增大，因而PO2可以作為兩者相互轉化的標志。赤鐵礦為常見的易被蝕變的礦物，除可轉變為磁鐵礦外，還可轉變為菱鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦等。

綜上所述，八仙尖一帶鐵礦多為穿層產出，礦體的兩側往往被菱鐵礦化石英方解石脈(脈中局部地段夾有灰-灰綠色角閃千枚巖)包圍，二者之間為漸變的過渡關系，推測菱鐵礦體與菱鐵礦化石英方解石脈為同期熱液作用的產物，另外還可見到少量的黃鐵礦，表現為熱液成因類型，古生代研究區內形成了淺海海盆，到了中、晚生代以后，海進海退交替輪回，巖漿、火山活動頻繁，伴隨著超大巖石圈斷裂活動的加劇，在區域上形成了一系列中-晚生代的巖體、巖墻，巖脈，此時，維布隆南斷裂帶侵入了大量的巖漿巖，并進一步淬取地層中的鐵質與其本身所攜帶的鐵質在容礦構造上進行充填、交代和變質，從而形成現在所見到的鐵礦體呈透鏡狀，主要沿裂隙發育的現象。先形成的菱鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦，在地質演化歷史過程中，最后在近地表氧化成赤鐵礦、褐鐵礦等。

收稿：2013-10-31