西天山阿吾拉勒成礦帶中段富鐵礦床成礦規律與找礦方向

楊航 吳定金 曹景良 王鵬飛 陳亞飛

（中國冶金地質總局湖南地質勘查院 長沙 410000）

研究區位于新疆西天山阿吾拉勒成礦帶中段，新源縣阿合公該鐵礦以西-式可步臺鐵礦以東一帶。已發現和評價了一批中-小型海相火山-沉積型富鐵礦床，其礦石質量好、品位高，全鐵品位55%～60%，且硫磷含量極低，是優質的煉鋼富鐵礦石，是當地鋼鐵工業的支柱。本文主要探討研究區海相火山-沉積型富鐵礦床的成礦規律與找礦方向。

1 區域地質

研究區大地構造屬準噶爾-哈薩克斯坦板塊（Ⅰ級）→伊犁微板塊（Ⅱ級）→伊犁晚古生代弧間盆地（Ⅲ級）→阿吾拉勒石炭-二疊紀裂谷帶（Ⅳ級）。成礦帶屬阿吾拉勒Fe-Au-Cu-Pb-Zn成礦帶。

研究區地層屬塔里木-南疆地層大區→中南天山-北山地層區→中天山-馬鬃山地層分區→伊寧地層小區。

研究區出露的地層，從老至新有上石炭統伊什基里克組、下二疊統烏郎組、上二疊統曉山薩依組、下侏羅統八道灣組、古近系沙灣組和第四系等。其中，伊什基里克組是區內海相火山巖型鐵礦的賦礦層位，蘇洛鐵礦和式可布臺鐵礦都產于該地層中。

伊什基里克組為一套復雜的濱-淺海相火山熔巖、火山碎屑巖夾陸源碎屑巖建造。因為沉積環境為濱-淺海相，且物質來源既有火山來源又有陸源，火山來源又有距火山口遠近之分，所以該組地層非常復雜，走向上巖性和厚度變化非常大。該組火山巖可明顯分為四大噴發旋回，因此把該組分為四個亞組。其中，第二亞組是重要的含礦層位，目前所發現的所有海相火山巖型鐵礦都賦存于該地層中。

2 鐵礦成因類型與含礦層位

研究區發現和評價了一批與石炭系海相火山巖有時空成因聯系的鐵礦床，簡稱海相火山巖型鐵礦床。根據礦床特征、成因類型、賦礦地層特征等，建立了研究區火山巖型鐵礦的成礦模式圖（圖1）。海相火山巖型鐵礦包括兩種成因類型和四個含礦層位。

第一種類型為海相火山巖漿-熱液型鐵礦床，典型礦床為蘇洛鐵礦（圖1-①，第一含礦層位）。這類礦床主要地質特征如下：①礦床成因類型屬于以火山巖漿階段成礦為主的火山巖漿-熱液型鐵礦床。②成礦母巖漿為中基性火山巖巖漿。③產于火山機構內部或邊緣，礦體全部賦存于火山熔巖中。④礦體多呈似層狀，和圍巖近乎整合產出，礦體與圍巖界限不清，為漸變關系。⑤成礦過程中由于含礦流體被阻擋未能噴出海底，圍巖伴隨著多次隱爆角礫巖化作用，礦石構造常為角礫狀構造。⑥礦床具中高溫圍巖蝕變。⑦礦石為赤磁鐵礦石，品位相對較貧。

第二種類型為海相火山-沉積型鐵礦床，該類鐵礦床為本次研究的對象，典型礦床為式可布臺鐵礦。這類礦床主要地質特征如下：①形成于火山噴發晚期（圖1-②，第二含礦層位）或間歇期（圖1-③、④，第三、四含礦層位）；②形成于海底熱液噴口之上或其附近；③礦體呈層狀、似層狀，多層產出；④礦石結構主要為沉積型鐵礦的半自形細粒、隱晶質結構；⑤礦石構造主要為塊狀、層狀、條帶狀構造，可見沉積層理；⑥礦體產出嚴格受層位控制，產狀與圍巖一致；⑦幾乎不發育圍巖蝕變，或很弱。⑦礦石為赤鐵礦石，品位很富。

圖1 研究區火山巖型鐵礦成礦模式圖

1、2、3-伊什基里克組第三亞組、第二亞組第二段、第二亞組第一段；4-玄武質安山巖；5-英安巖；6-安山質、英安質含礫巖屑凝灰巖；7-（凝灰質、鈣質、泥質、含鐵質）泥巖、粉砂巖、細砂巖，（火山灰塵、細巖屑）凝灰巖等；8-紫紅色含鐵質泥巖、粉砂巖；9-玄武質巖屑凝灰巖；10-玄武質玻屑巖屑凝灰巖、凝灰質砂巖等；11-海相火山巖漿-熱液型鐵礦床；12-海相火山-沉積型鐵礦床；13-熱液（火山噴發）通道。①-第一含礦層位；②-第二含礦層位；③-第三含礦層位；④-第四含礦層位。

兩種類型鐵礦床存在密切的聯系，同屬一個成礦系列，即石炭系海相火山巖型鐵礦成礦系列。前者為含礦火山熱液未噴出海底，在火山機構的火山熔巖中充填交代成礦。后者為含礦火山熱液噴出海底，在熱液噴口或其附近沉積成礦。簡單的說，前者為海相火山巖型鐵礦的內生，后者為外延。正因兩者存在密切的聯系，本次研究將兩著結合起來研究。

海相火山巖型鐵礦是研究區主要鐵礦類型，資源儲量占區內98%以上，又以海相火山-沉積型鐵礦分布最廣，數量最多，資源儲量也最大，占區內90%以上，是研究區重要的鐵礦類型。

3 空間展布特征

研究區目前發現的海相火山-沉積型鐵礦（點）分布范圍很廣（圖2），從北西西至南東東，36km的范圍內，分布有阿合公該小型鐵礦、吉郎特巴時北鐵礦點、吉郎特把時南鐵礦點、木漢薩依小型鐵礦、木漢薩依北鐵礦點、和統哈拉蓋小型鐵礦、和統哈拉蓋北鐵礦點、喀英德薩依鐵礦點、蘇洛東小型鐵礦和式可布臺中型鐵礦等。除了阿合公該鐵礦和蘇洛東鐵礦賦存于伊什基里克組第二亞組第一段底部的玄武質安山巖和紫紅色粉砂巖的界面，其他都賦存于第二亞組第二段中，該地層呈北西西-南東東向狹長帶狀分布于研究區中部。

4 成礦時空演化

經對研究區賦礦地層特征分析，得出海相火山巖型鐵礦成礦時空演化如下：

晚石炭世第二火山噴發旋回噴發晚期，在伊什基里克組第二亞組第一段下部火山熔巖（集塊狀、角礫狀安山巖、玄武質安山巖和英安巖）頂部形成了火山巖漿-熱液型鐵礦床（圖1-①），如蘇洛鐵礦。同期，在火山熔巖（玄武質安山巖）和陸源細碎屑巖（紫紅色含鐵質粉砂巖）的界面形成了海相火山-沉積型鐵礦床（圖1-②），如蘇洛東鐵礦、阿合公該鐵礦。

晚石炭世第二火山噴發旋回末期，也是第三火山噴發旋回前期，該時期處于火山噴發旋回的間歇期，在伊什基里克組第二亞組上部，即第二段形成了一系列海相火山-沉積型鐵礦床（圖1-③、④），如式可布臺、和統哈拉蓋和木漢薩依鐵礦等。

圖2 研究區海相火山-沉積型鐵礦分布及成礦預測簡圖

5 控礦因素分析

研究區海相火山-沉積型鐵礦床主要受大地構造環境、地層巖性、海底熱液噴口、沉積環境等地質因素控制。

5.1 控礦大地構造環境因素分析

式可布臺鐵礦頂、底板圍巖和礦體的稀土、微量元素和硅酸鹽特征顯示礦床的成礦環境為活動陸緣島弧弧間裂谷帶中的斷陷盆地（劉學良等，2013）。斷陷盆地中斷裂和海底熱液噴口發育，有利于成礦流體的運移，為礦床的形成提供了大量成礦物質。同時斷陷盆地又是成礦物質沉淀的絕佳局限性沉積盆地。

5.2 控礦地層巖性因素分析

海相火山-沉積型鐵礦床產出嚴格受層位控制，賦存于伊什基里克組第二亞組中、上部地層中。由于處于火山噴發的間歇期（寧靜期），火山噴發不活躍，火山碎屑來源少，賦礦地層為一套淺海相陸源細碎屑、細火山碎屑沉積建造。巖性主要為（凝灰質、鈣質、泥質、含鐵質）泥巖、粉砂巖、細砂巖，（火山灰塵、細巖屑）凝灰巖等，沉積韻律明顯。其中，含鐵質的紫紅色層往往是近礦標志。

伊什基里克組第二亞組上部地層，即第二段，是主要含礦層位，鐵礦資源儲量占區內90%以上。第二段和下覆地層并無太大差異，也沒有十分明顯的界線。只因絕大部分海相火山-沉積型鐵礦床都賦存于該層位，為了方便今后的找礦工作，把該層位單獨劃分為一個巖性段，即重要含礦巖性段。

第二段一般可見兩層或多層鐵礦。在式可布臺礦區可見多層鐵礦，最多可見20層。在吉郎特把時-和統哈拉蓋一帶，可見兩層鐵礦。

5.3 控礦沉積環境因素分析

含礦地層巖性特征說明成礦環境為淺海相平靜的沉積環境。而石膏的出現則說明成礦環境為相對封閉的沉積環境。平靜、封閉的沉積環境可以限制成礦物質大量分散流失，使之在局限性沉積盆地中循環，最終在低洼處沉淀富集成礦。

5.4 控礦海底熱液噴口因素分析

式可布臺鐵礦中赤鐵礦、紅碧玉和重晶石中的包裹體大致均一溫度為135C°～245C°，平均為190C°，另外，爆裂溫度大致為235C°～345C°，平均為295 C°，說明成礦溫度為中低溫（莫江平等，1997）。如果成礦流體在海水中經過較長距離運移再沉淀成礦，那么成礦溫度不可能達到190 C°～295°，由此說明成礦流體在進入海水后，迅速沉淀成礦。一般在熱液噴口之上或其附近沉淀成礦。所以熱液噴口是該類型礦床的重要控礦因素之一。

海底熱液噴口包括火山噴口和斷裂噴口。受深大斷裂控制，火山噴口、斷裂噴口往往呈線狀斷續分布，所以海相火山-沉積型鐵礦床也呈線狀斷續分布（圖2）。

火山噴口通道比一般斷裂噴口通道更有利于成礦流體的運移，能提供更多的成礦物質，噴溢速度也更快。由于斷裂噴口可以繼承在火山噴口之上（圖2），所以下覆地層有火山機構分布的地段，上覆含礦地層中能形成規模更大，品位更富的鐵礦床。比如式可布臺鐵礦的下覆地層有火山口分布，其中還形成了海相火山巖漿-熱液型鐵礦床—蘇洛鐵礦，其上覆含礦地層中形成了區內規模最大，品位最富的海相火山-沉積型鐵礦床—式可布臺鐵礦。

6 找礦方向

6.1 “找礦空擋”與找礦

研究區海相火山-沉積型鐵礦床的主要含礦地層伊什基里克組第二亞組第二段呈北西西-南東東向狹長帶狀延伸長56km。目前只在式可布臺、吐爾鞏薩依兩側發現該類型鐵礦，范圍長度為11km，只占總長度的1/5，4/5的地段尚未發現該類型礦床（圖2）。這些“找礦空檔”之所以尚未發現該類型礦床是因為含礦地層的巖性為（凝灰質、鈣質、泥質、含鐵質）泥巖、粉砂巖、細砂巖，（火山灰塵、細巖屑）凝灰巖等，且受構造擠壓破碎，風化非常嚴重，一般風化為厚厚的第四系粘土層，灌木叢和草地非常發育，基巖少見，巖石碎塊和巖屑都很少見，很難圈定含礦地層，更難發現鐵礦露頭。另外，赤鐵礦層幾乎不具磁性，用磁法找礦效果不好。所以這些“找礦空檔”尚未取得找礦突破，有非常大的找礦潛力，是今后工作的重要方向。

6.2 四個含礦層位與找礦

據研究區火山巖型鐵礦的成礦模式圖（圖1），伊什基里克組第二亞組有四個含礦層位。這四個含礦層位的鐵礦并不是孤立存在的，它們之間存在著時間和空間上的密切聯系。

第一含礦層位和第二含礦層位的鐵礦都形成于火山噴發晚期，前者為海相火山巖型鐵礦的內生，后者為外延，兩者經常一起相伴產出。當發現其中一個含礦層位的鐵礦時，即可在其附近尋找另一含礦層位的鐵礦。還預示著其上部第三、第四含礦層位也可能存在鐵礦。

由于熱液通道具有承前啟后的特征，即不同期次的含礦熱液都可以通過同一熱液通道運移。當發現第三、第四含礦層位中的一個鐵礦層時，那么另一個含礦層位的鐵礦層也很可能存在。

7 結束語

（1）研究區海相火山-沉積型鐵礦床主要受大地構造環境、地層巖性、海底熱液噴口、沉積環境等地質因素控制。

（2）研究區海相火山-沉積型鐵礦床的主要含礦層位為上石炭統伊什基里克組第二亞組第二段，鐵礦資源儲量占區內90%以上。含礦地層呈北西西-南東東向狹長帶狀延伸長56km。目前只在式可布臺、吐爾鞏薩依兩側發現該類型鐵礦，范圍長度為11km，只占總長度的1/5，4/5的“找礦空檔”有非常好的找礦潛力，是今后工作的重要方向。