东天山阿齐山—雅满苏成矿带海相火山岩型铁矿成矿作用与成矿模式研究

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火山岩型铁矿作为我国主要的铁矿床类型之一,具有规模大、品位高的特征,有较高开采价值。陆相火山岩型铁矿主要集中于长江中下游成矿带的宁芜-庐枞地区,海相火山岩型铁矿主要分布于新疆的西天山、东天山、阿尔泰等地。西天山阿吾拉勒成矿带的海相火山岩型铁矿不仅近年来找矿取得巨大突破,而且研究工作深入,建立了包括岩浆型(塔尔塔格铁矿)、热液型(智博、查岗诺尔、松湖、备战等铁矿)、热液-沉积型(式可布台铁矿)3种铁矿化类型的矿床成矿系列和成矿模式。东天山与西天山类似,在阿齐山-雅满苏成矿带中也发现了雅满苏、沙泉子、黑尖山、红云滩、赤龙峰等一系列具有经济价值的海相火山岩型铁矿,但是对成矿过程以及区域成矿规律的研究程度较低,影响了对进一步找矿潜力的评估。因此本文以新疆东天山阿齐山-雅满苏海相火山岩型铁矿带中黑尖山铁矿床、雅满苏铁矿床、赤龙峰铁矿床分别作为矿浆型铁矿化、岩浆热液交代-充填铁矿化、热液-沉积型铁矿化的典型代表,通过描述每个矿化类型典型矿床的含矿构造,矿体和矿石的结构构造和矿物组合以及围岩蚀变特征,将东天山阿齐山-雅满苏成矿带海相火山岩型铁矿从成矿作用、构造背景、赋矿围岩、蚀变类型、矿物组合、矿体特征、矿石矿物地球化学特征等方面进行全面系统的总结,探讨了成矿机理,建立了区域成矿模式。在黑尖山铁矿床矿体围岩安山质角砾熔岩中发现五种富铁团块(钠长石-磁铁矿型、钠长石-钾长石-磁铁矿型、钾长石-磁铁矿型、绿帘石-磁铁矿型和石英-磁铁矿型),结合富铁团块中磁铁矿电子探针显微分析,得出五种富铁团块分别代表岩浆-水热系统的不同演化阶段:依次为钠长石磁铁矿型富铁团块为岩浆活动产物;钠长石钾长石磁铁矿型和钾长石磁铁矿型富铁团块为岩浆-热液过渡的产物;而绿帘石磁铁矿型和石英磁铁矿型富铁团块则可能为热液作用的产物。且绿帘石磁铁矿型和石英磁铁矿型富铁团块的磁铁矿成分特征与矿石矿物中磁铁矿的成分特征最为相似,所以绿帘石磁铁矿型和石英磁铁矿型富铁团块是残余富铁矿浆结晶且受热液完全交代产物。建立了黑尖山铁矿床富铁团块的形成模型:是由富水且氧化的富铁矿浆在寄主角砾状安山质熔岩的裂缝中结晶并释放出气体,形成囊状和杏仁状的富铁团块。雅满苏铁矿床为岩浆热液交代-充填型铁矿床,对矿床含矿玄武岩进行全岩微量元素和Sr-Nd同位素分析,结果表明雅满苏玄武岩样品均属于弧岩浆范畴,形成于弧后盆地环境,同时玄武岩在形成过程中受到了洋壳物质的交代。利用磁铁矿单矿物Fe,O同位素和原位主量元素和微量元素对雅满苏铁矿和同处一个成矿带的多头山铁矿和骆驼峰铁矿研究,根据主要矿物形成的先后顺序将岩浆热液交代-充填铁矿化矿石中磁铁矿分为三种,根据不同类型矿石中磁铁矿组分和铁同位素分馏特征不同,表明成矿环境有两种:岩浆热液环境和后期热液环境。因此阿齐山-雅满苏火山岩型铁矿带热液型铁矿床具有岩浆作用到热液作用的连续成矿过程。赤龙峰铁矿床为热液-沉积型铁矿床,对该矿床开展了主要矿石矿物赤铁矿的单矿物Fe,O同位素分析和原位主量元素和微量元素测试以及与矿石中主要矿物重晶石S同位素的分析,提出重晶石和赤铁矿均为为海相环境。且成矿物质的富集与热液蚀变无直接联系,但矿床的主要的成分硅、铁以化学沉积物的形式析出,具有热液特征。表明硅、铁是来源于与海底火山作用有关的岩浆热液流体。综合新疆东天山阿齐山-雅满苏海相火山岩型铁矿带中三种典型铁矿化类型,认为这三种铁矿化类型反映了东天山阿齐山-雅满苏成矿带中海相火山岩型铁矿的一个较为完整的火山活动及成矿的过程,具体可分为:1)母岩浆形成阶段(成矿母岩浆形成阶段);2)富铁矿浆分离结晶阶段(黑尖山铁矿床中富铁团块形成阶段);3)岩浆热液成矿阶段(区域绝大多数与雅满苏铁矿相似的海相火山岩型铁矿形成阶段);4)热液-沉积成矿阶段(赤龙峰铁矿形成阶段)。因此东天山阿齐山-雅满苏海相火山岩型铁矿成矿带的不同矿化类型是基于时间变化(火山活动早晚、岩浆演化的不同阶段)和空间差异(以火山机构为载体,成矿位置处于火山口的近端至远端的不同)所造成的,代表的是一个连续,具有密切联系的成矿过程。
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