潘 东
(新疆八钢矿业资源有限公司)
近年来西天山阿吾拉勒(裂谷带)Fe-Au-Cu-Pb-Zn-煤-硫铁-重晶石矿带富铁矿找矿勘查取得重大突破,目前该成矿带已探明的铁矿资源储量达15.46 亿吨,远景资源量超过20 亿吨,在独库公路以东发现并评价了备战、敦德、智博、查岗诺尔四个亿吨级铁矿床,在独库公路以西发现了松湖、尼新塔格铁矿和式可布台铁矿三个千万吨级铁矿床。
此外,在阿吾拉勒成矿带还有一批储量稍小一些的铁矿床。
目前,阿吾拉勒成矿带已成为新疆乃至全国最重要的铁矿带之一,笔者在西天山阿吾拉勒成矿带开展研究工作中,通过探讨铁矿成矿地质条件、对比国内内同类型矿床具有重要的找矿勘查参考意义。
西天山阿吾拉勒成矿带是我国重要的富铁矿基地之一,是研究火山岩型富铁矿的天然优良场所。上世纪 70 年代发现的查岗诺尔铁矿研究程度最高,其矿床成因认识主要有矽卡岩型(马倚等,1981)、火山岩型(徐祖芳,1984)、火山(喷气)沉积改造型(王庆明和林卓斌,2001)、以岩浆成矿作用为主(冯金星等,2010;汪帮耀等,2011)和以热液交代(矽卡岩化)成矿为主的复合型(洪为等,2012)矿床。
智博铁矿被认为是岩浆-热液复合型矿床,并以岩浆作用为主(冯金星等,2010),由晚石炭世大陆岛弧岩浆活动分异出的富铁岩浆流体形成,与区域上火山作用形成的岩浆热液交代作用有关(蒋宗胜等,2012,2014;王志华等,2012)[1]。
备战铁矿和敦德铁矿因发育广泛而强烈的矽卡岩化而被学者认为与火山热液作用有关(郭新成等,2009;Zhang etal., 2012b; Duan etal.,2014)。
然 而, 李 大 鹏(2012)认为备战和敦德铁矿不完全由热液作用而成,还存在矿浆成矿作用。王大川(2017)通过对备战铁矿中磁铁矿微量元素和 Fe-O 同位素的研究,认为备战铁矿不存在矿浆作用,而是由富铁的岩浆-热液流体充填交代形成。
段士刚等(2014)和Duan etal.(2014)对敦德铁矿的进一步研究认为,敦德铁矿也是由岩浆热液交代而成,并非矿浆作用。
仅在几年前,对于阿吾拉勒成矿带石炭纪铁矿床的成因类型还存在多种认识,如矽卡岩型、沉积变质型等。
现在虽然还存在不同观点,但持有“火山岩型”观点的人越来越多,表明认识逐渐趋于一致,但是对于矿床成因还存在矿(岩)浆成矿、热液成矿、二者复合成因等多种观点。
陈毓川院士等研究团队最早总结了阿吾拉勒铁成矿带内铁矿床的主要受火山机构控制,近火山口处形成喷溢—热液充填交代铁矿床,远火山口处则形成火山—沉积铁矿及含铁硅质岩建造。
李凤鸣等认为区内石炭纪火山—沉积盆地的演化控制了铁矿的形成,距火山活动中心由近到远,成矿作用依次以火山成矿作用、火山—沉积成矿作用及化学沉积成矿作用为主导,成矿类型由火山喷溢堆积型至火山沉积型再到化学沉积型。
而董连慧等构建了裂谷火山岩型富铁矿的成矿模式,认为早期火山作用形成矿源层或铁矿体,随后经历了热液交代富集成矿。张作衡等将带内火山岩型铁矿进一步划分为火山沉积型、火山岩浆—热液型、类矽卡岩型3 个亚类,提出了早期阶段以富铁流体(溶体)充填—交代成矿作用为主、晚期热液交代富集成矿的成矿模式。[2]这些研究成果为新疆西天山阿吾拉勒成矿带区域矿产勘查部署提供了关键科技导向,为在该区域寻找火山岩型铁多金属矿提供了重要技术支撑。
如查岗诺尔铁矿,以往为矽卡岩型,通过近年工作,确定为海相火山岩型,以此为找矿思路,查清含矿层位和产状,通过勘探已由中型矿床发展为大型矿床。
西天山阿吾拉勒成矿带内分布的主要铁矿矿床有查岗诺尔、智博、敦德、备战等。
成矿带位于西天山中部,构造位置位于伊犁地块东北部。
在石炭纪期间。
本区属于博罗科努石炭纪活动陆缘带,分布有大面积钙碱性火山岩套和钙碱性花岗岩,该活动陆缘带形成于伊连哈比尔尕古洋盆向南侧的B 型俯冲过程,俯冲带的位置大体上位于以巴音沟蛇绿岩套为代表的北天山蛇绿岩所在的位置。
二叠纪期间天山地区出现了后碰撞伸展环境下的裂谷化过程产生了数量较多的双峰式火山岩和A 型花岗岩。
铁矿受不同的古火山活动控制,产于火山机构不同的部位(如火山穹窿、破火山口、火山—沉积盆地)或其附近环状断裂及放射性断裂系内。
区内下石炭大哈拉军山组和上石炭统伊什基里克广布,铁矿沿着一定层位分布,产于火山—次火山岩或火山—沉积建造内,区内有次火山岩和中酸性侵入岩。
区域内构造活动强烈,火山机构十分发育,成矿地质条件十分有利,见图1。
图1 西天山阿吾拉勒铁矿成矿模式图
研究区内构造活动强烈,火山机构十分发育,成矿地质条件有利。
近年来,西天山地区在找矿勘查方面取得了一系列重大成果,在东段的阿吾拉勒地区发现了查岗诺尔、备战、智博、敦德、松湖等一批大中型的铁多金属矿床,在其西段发现了大量的斑岩型铜矿和热液型金银矿,如达巴特铜矿、喇嘛苏铜锌矿、莱历斯高尔铜钼矿、菁布拉克铜镍矿、阿希金矿以及伊尔曼德金矿等,形成新疆一处重要的大型铁铜金多金属矿开发基地,见图2。
图2 西天山阿吾拉勒区域地质图
3.1 阿吾拉勒成矿类型
火山岩型铁矿是指与火山岩、次火山岩有成因联系的铁矿床,又称火山—侵入型铁矿,成矿作用多与富钠质的中性(偏基性或偏酸性)基性火山—侵入活动有关。
这类铁矿床的形成多与火山喷发活动有关,成矿物质来源与火山岩有密切联系。
有关的火山建造多为中偏基性至中性岩石,且在岩浆分异较完全、向富碱方向演化的中性岩中更有利于铁矿化。
火山岩型铁矿资源量巨大,且易形成富铁矿床,长期以来一直是国内外研究的热点,该类铁矿床的成因也一直存在热液成因说和岩浆成因说(液态不混溶)两种不同观点。
火山岩型铁矿床按火山喷发环境又可分为陆相火山岩型和海相火山岩型铁矿床,前者发育于陆相火山作用中侵入活动的中心部位,在空间上形成从侵入岩体到围岩,从高温到低温的一系列矿床;后者多发育于海底火山喷发中心附近或周边的沉积岩中,铁矿床的形成受喷气沉积作用、岩浆热液作用、热液交代等作用影响,形成在成因上紧密相关的矿床。
海相火山岩型矿床与其他类型矿床的差别,在于矿床的主要物质来源于海底火山岩桨活动,且与不同环境下形成的火山岩、火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩等组合在一起,分布在火山喷发中心地区、近—远火山地区。
海相火山岩型矿床由于形成环境和成矿作用的多样性和复杂性,其矿床成因类型也是多样的。
国内相关研究将海底火山岩浆活动有关的矿床划分为6 大类:
(1)与次火山岩侵入体有关的铁铜矿床(公婆泉斑岩铜矿、磁海辉绿岩铁矿);
(2)火山气液矿床(谢尔塔拉铁锌矿);
(3)火山岩喷溢矿床(国内仅见于铁矿床);(4)火山沉积矿床(镜铁山铁矿);
(5)多种成矿作用叠加的复杂型火山矿床(大红山铁矿床);
(6)区域变质、混合岩化、接触变质的火山矿床(阿巴宫铁矿床)。
经我国铁矿潜力评价工作研究,我国古生代海相火山岩铁矿主要分布于兴蒙—北疆的古生代造山带内,以新疆最为重要,并赋存有许多富铁矿床,该类铁矿床严格受海相火山岩层位控制,并且通常有强烈的高温热液蚀变,特别是矽卡岩化强烈,形成矽卡岩。
因此,一些学者把其归入矽卡岩型。
如新疆东天山雅满苏铁矿床、西天山查岗诺尔、智博、备战等铁矿床。
这类矿床分类迄今仍有争论,有待深入研究。
鉴于这些矿床与接触交代形成的矽卡岩型铁矿床有一定区别,特别在找矿方向上不同,因此,笔者认为应把阿吾拉勒区域矿产列入海相火山岩型成矿模式。
3.2 国内同类矿床对比
目前我国海相火山岩型铁矿主要分布于新疆阿尔泰、天山地区、云南大红山、内蒙古谢尔塔拉等矿集区。
国内海相火山矿床多形成铁矿、铜矿、铁铜矿床,报道较多的与火山岩有关的铁锌多金属矿床为内蒙古陈巴尔虎旗的谢尔塔拉铁锌矿床,其矿床特征、矿石特征与敦德铁锌矿极为相似。
谢尔塔拉铁锌矿床提交铁矿石资源量7033 万吨、锌金属量40万吨、伴生铟金属量160 吨、镉金属量1202 吨,为中型铁锌矿床。
前人研究认为:该矿床是火山喷发沉积-热液富集型矿床。
矿区出露有华力西中期斜长花岗岩,下石炭统莫尔根河组为主要含矿地层,四个矿体群均分布于含矿火山岩段的中基性—中酸性火山岩中,其空间分布严格受火山岩层位控制,矿体均产在古火山口的火山斜坡上。
矿体以铁矿体、铁锌矿体为主,其次为锌矿体;主要金属矿物为磁铁矿,其次为赤铁矿、黄铁矿、闪锌矿。
磁铁矿多呈自形、半自形板状集合体,其粒径最大可达6 ～7mm,敦德矿床也常见1 ～2mm 的磁铁矿自形晶。该矿床成矿地质条件与敦德大型铁锌矿存在较大程度相似性,但敦德铁锌矿同时共伴生金元素,国内尚属首次发现。
西天山阿吾拉勒成矿带已发现评价的8 处大中型铁矿床中,敦德矿床是唯一共生锌、金。
西天山地区特克斯县阔拉萨依铁锌矿床也发育有铁矿体和锌矿体,赋矿地层为下石炭统大哈拉军山组海相碳酸盐岩建造和海相火山喷发—沉积岩建造;火山岩中共发现3 层隐伏层状磁铁矿体,铁矿体之间的含角砾凝灰岩中圈定有1 层隐伏的锌矿体,锌品位1.04%～1.8%,闪锌矿呈浸染状、细脉状、星点状分布在火山角砾岩中;阔拉萨依铁锌矿床受火山机构控制,铁、锌均为独立矿体,同属海相火山岩型铁矿床,但也不同于敦德的铁锌共生、伴生金。
西天山地区阿吾拉勒火山岩型铁矿带内铁矿床多赋存于石炭系火山岩中,形成过程与火山作用密切相关。
作为我国一个新确立的火山岩型铁矿带,阿吾拉勒铁成矿带一直备受关注。
西天山阿吾拉勒成矿带由东至西先后发现了备战、敦德、智博、查岗诺尔、尼新塔格、松湖、式可布台等7 处大中型铁矿床。
目前该成矿带已探明的铁矿资源储量达16.3 亿吨,远景资源量超过20 亿吨,是我国新发现的十大资源接替基地中唯一的铁矿资源接替基地。
敦德矿床是西天山阿吾拉勒成矿带中唯一共生锌、金的大型铁矿床,其矿化复杂、成矿作用独特,近年来持续受到关注,矿床铁、锌、金的富集成矿机理和成矿过程的差异性,与成矿带内及国内外其他火山岩同类矿床区别明显,研究敦德多金属矿床成矿特征,对区域寻找火山岩型铁多金属矿具有重要意义,对敦德海相火山岩型铁多金属矿成矿理论和铁、锌、金多期次复杂成矿机理的创新认识,丰富了海相火山岩型铁多金属矿成矿理论。
目前,一些地质工作者也已开始重视和加强火山岩型多金属矿床的研究,研究趋势就是将矿床中的铁、铜、金结合起来研究,建立起氧化铁一铜一金矿床新模型。
如东天山雅满苏铁矿Fe1 矿体、沙泉子含铜铁和阿勒泰乔夏哈拉等海相火山岩型矿床,具有很好的多金属成矿条件,这些矿床的成矿作用仍需深入研究。
阿吾拉勒地区铁矿床主要产于下石炭统大哈拉军山组中,另有两个矿床(式可布台和预须开普台)产于伊什基里克组内。
可将最主要的控矿因素概括为:石炭纪火山岩系、区域性大断裂、火山机构、中基性火山岩、火山热液活动。
据此,将主要找矿标志确定为:
(1)在石炭纪火山岩系(尤其是大哈拉军山组)分布区,沿深大断裂带附近,采用野外调研及遥感解译相结合的方法,寻找火山机构,确定范围,查明其是破火山口还是火山口。
(2)确定矿化蚀变区的位置和范围,查明矿化蚀变的类型和腐蚀强度,并与已知矿床的蚀变类型对比,为工程部署提供依据。
(3)重点查明中基性火山岩的赋存层位和分布范围,观察其蚀变类型和强度、矿化情况。
(4)充分利用航磁异常结果,一般铁矿磁异常在航磁△T 剖面平面图上往往表现为强度较高的孤立或叠加的尖峰状异常,特征明显,铁矿床规模越大,磁铁矿物含量越高,则磁异常越显著,航磁异常是直接寻找磁铁矿床的直接找矿标志。
(5)航磁反映的断裂构造,特别是控制岩浆岩分布的近东西或北西西走向断裂带及两组或多组断裂交汇部位,是成矿的有利位置。
(6)叠合较好的Fe、Co、Ni、Mn 等元素组合异常区,并且具有明显的浓度中心。
(7)寻找铁矿石转石或追索露头。
从目前地质界对西天山阿吾拉勒区域的地质特征、矿石特征及找矿标志研究,探讨其成矿物质来源、成矿时代、矿床成因和成矿规律,逐步形成了以海相火山岩为主的区域成矿模式。
围绕敦德铁锌矿以其独特而优越的区域成矿背景和长期而复杂的成矿过程,并通过对比国内同类型矿山,提出了该区域下一步多金属找矿方向,展示了西天山阿吾拉勒山区域地质找矿的广阔前景。
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