盧氏張家山鐵礦床地球化學(xué)特征及成礦物質(zhì)來源

劉傳權(quán)，蔡志超，姬清海，田磊，焦贊超，劉家橙，譚紅霞

(1.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州　450001；2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊，河南 鄭州　450016)

盧氏張家山鐵礦床地球化學(xué)特征及成礦物質(zhì)來源

劉傳權(quán)1，蔡志超1，姬清海1，田磊2，焦贊超1，劉家橙1，譚紅霞1

(1.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州450001；2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊，河南 鄭州450016)

盧氏張家山鐵礦床為河南盧氏地區(qū)礦產(chǎn)遠景調(diào)查項目中首次發(fā)現(xiàn)的一個褐鐵礦床，鐵礦床中伴有廣泛的Mo、Zn地球化學(xué)異常。賦礦圍巖為震旦系東坡組碳質(zhì)含量較高以粉砂質(zhì)成分為主的一套淺變質(zhì)巖系組合。鐵礦石和賦礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖的SiO2/Al2O3值相近，碳質(zhì)千枚巖n(Al2O3)/n (Al2O3+Fe2O3)值大部分為0.6～0.9；SiO2/Al2O3值大多數(shù)<5，絕大多數(shù)樣品中K2O含量大于Na2O；微量元素Sr/Ba值顯示陸源沉積為主；稀土元素配分曲線形態(tài)相似，呈輕稀土富集型并有明顯的Eu虧損。鐵礦形成于相對平靜(波動較小)的氧化與弱還原交替的半封閉局限海盆-次深海環(huán)境，鐵礦石和含碳質(zhì)千枚巖主要來自于陸源，少量可能與火山作用相關(guān)，中元古界官道口群巡檢司組白云質(zhì)灰?guī)r形成環(huán)境為海相沉積，與鐵礦體和含碳質(zhì)千枚巖具有不同的物質(zhì)來源。

鐵礦床；地球化學(xué)；成礦來源；張家山礦區(qū)

1　區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于華北陸塊南緣，黑溝-欒川斷裂帶北側(cè)(圖1)，屬豫西地層分區(qū)熊耳山地層小區(qū)，具地臺型基底和蓋層二元結(jié)構(gòu)(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1989)，基底由新太古界巖石(太華巖群TTG巖系)構(gòu)成，蓋層由中—新元古界、震旦系、古生界組成。

1.第四系；2.華北陸塊蓋層；3.南秦嶺蓋層；4.下古生界；5.中—新元古界；6.古元古界；7.太古界；8.花崗巖；9.主要斷裂及編號；10.礦區(qū)位置；①.潘河-馬超營斷裂；②.黑溝-欒川斷裂；③.瓦穴子-喬端斷裂；④.朱陽關(guān)-夏館斷裂；⑤.丹鳳-鎮(zhèn)平斷裂；⑥.內(nèi)鄉(xiāng)斷裂圖1　區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造略圖Fig.1　Structure sketch map of regional geologic

1.1地層

太華巖群分布在礦區(qū)以北的小秦嶺地區(qū)，呈長條狀、透鏡狀、不規(guī)則狀，主要巖性為斜長角閃片(麻)巖、黑云斜長片麻巖、大理巖、石英巖等，下部屬TTG巖系，上部部分屬孔茲巖。

中元古界熊耳群主要分布在潘河-馬超營斷裂以北，總體為一套中基性-中酸性-酸性的火山組合，巖性為大斑玄武安山巖、玄武安山巖、安山巖、流紋巖、英安巖等，被認為是一套雙峰式的火山巖，下與太古宙太華雜巖角度(或噴發(fā))不整合接觸。

中元古界高山河組出露于馬超營-潘河斷裂北測，是由官道口群中解體出來的一套碎屑巖組合，巖性主要為含礫石英巖、石英砂巖夾頁巖，不整合于熊耳群火山巖之上。官道口群為一套淺海碳酸鹽巖-陸源碎屑沉積建造，不整合在熊耳群、高山河組之上。

新元古界欒川群主要分布在黑溝-欒川斷裂帶北側(cè)，為一套淺變質(zhì)碎屑巖-碳酸鹽巖沉積建造，變質(zhì)礦物主要有絹云母、黑云母、透輝石、陽起石、石榴石等。該群為區(qū)域上重要的含礦層位。

震旦系下部羅圈組為一套冰磧泥砂質(zhì)礫巖，含礫頁巖夾砂巖，不整合在欒川群、官道口群之上；震旦系上部東坡組為粉砂質(zhì)頁巖、碳質(zhì)頁巖夾磷結(jié)核。

下古生界陶灣巖群分布于黑溝-欒川斷裂帶以北，呈帶狀近東西向展布，巖性為礫巖、片巖、大理巖，與下伏地層均呈斷層接觸。

1.2構(gòu)造

礦區(qū)地處華北陸塊南緣，具有長期、復(fù)雜的構(gòu)造演化歷史和變質(zhì)變形特征。區(qū)域上褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育，以近東西向和北西西向為主，主要有潘河-馬超營斷裂、黑溝-欒川斷裂、瓦穴子-喬端斷裂、朱陽關(guān)-夏館斷裂、丹鳳-鎮(zhèn)平斷裂及內(nèi)鄉(xiāng)斷裂等。丹鳳-鎮(zhèn)平斷裂即屬商丹古板塊的縫合帶(張國偉，1996)。

華北陸塊南緣在地殼結(jié)構(gòu)上具有地臺式雙層結(jié)構(gòu)特點，基底巖系變質(zhì)較深，變形亦較復(fù)雜，蓋層巖系具較強烈變形但變質(zhì)輕微或未變質(zhì)；秦嶺構(gòu)造帶在地殼結(jié)構(gòu)上則基本不具蓋層成分，呈現(xiàn)為被區(qū)域斷裂所分割的一個個相對獨立且變形復(fù)雜的構(gòu)造塊體。

1.3巖漿巖

巖漿活動微弱，礦區(qū)未見有一定規(guī)模的巖漿巖出露。

2　礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于華北陸塊南緣盧氏-欒川褶斷帶的中西部，出露地層主要為中元古界官道口群和震旦系，強烈擠壓倒轉(zhuǎn)褶皺及逆沖斷裂較發(fā)育，地表未見巖體出露(圖2)。

1.第四系全新統(tǒng)；2.震旦系東坡組；3.官道口群杜關(guān)組；4.官道口群巡檢司組；5.斷層；6.地質(zhì)界線；7.礦體位置及編號；8.倒轉(zhuǎn)背形構(gòu)造；9.倒轉(zhuǎn)向形構(gòu)造圖2　礦區(qū)地質(zhì)略圖Fig.2　Simplified geological map of the mining area

2.1地層

官道口群為一套淺變質(zhì)巖系，由于后期斷裂影響，各組之間呈塊斷式產(chǎn)出，礦區(qū)僅出露巡檢司組和杜關(guān)組。

巡檢司組為一套碳酸鹽巖系，巖性為硅質(zhì)條帶細晶白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。杜關(guān)組巖性為絹云細晶白云巖夾薄層鈣質(zhì)板巖，下與巡檢司組呈斷裂接觸。

震旦系東坡組為一套細粒級碎屑巖組合(席文祥等，1997)，巖性為絹云千枚巖、含褐鐵絹云千枚巖、碳質(zhì)千枚巖、粉砂質(zhì)板巖等，局部夾有少量的微晶白云巖，該組為礦區(qū)主要賦礦圍巖，下與官道口群巡檢司組或杜關(guān)組均呈斷層接觸。

黑色巖系是含有機碳(Corg含量接近或大于1%)及黃鐵礦為主的深灰-黑色的硅質(zhì)巖、碳酸鹽巖、泥質(zhì)巖(含層凝灰?guī)r)及其變質(zhì)巖的組合體系(范德廉等，1987)。黑色巖系具有很強的吸附性(陳高潮等，2011)，礦區(qū)東坡組的碳質(zhì)含量較高，不同部位碳質(zhì)含量差異較大，與國內(nèi)外典型的黑色巖系(賈亮亮等，2002；魯寶龍等，2012；王登紅，1997)相比仍存在一定的差異，有機碳的含量普遍較低(表1)，總體碳質(zhì)的富集程度達不到典型黑色巖系中碳質(zhì)的含量標準，僅僅局部地段有機碳含量大于1%(曹新志等，2012)。

2.2構(gòu)造

礦區(qū)位于潘河-馬超營斷裂南部，受其影響，其擠壓逆沖斷裂構(gòu)造發(fā)育，多為逆斷層，并常形成一系列緊閉倒轉(zhuǎn)褶皺，由于逆沖斷裂構(gòu)造的破壞加上地層巖性復(fù)雜，褶皺形態(tài)難以恢復(fù)，無論從倒轉(zhuǎn)褶皺的形態(tài)，還是逆沖斷裂性質(zhì)，均反映出礦區(qū)是在擠壓橫向縮短機制下形成，具有逆沖推覆構(gòu)造變形特征。

2.3巖漿巖

礦區(qū)外圍北部熊耳期表現(xiàn)為大規(guī)模的中基性-中酸性火山噴發(fā)，東南側(cè)和西側(cè)分別有八寶山(花崗斑巖、花崗閃長巖)和夜長坪(鉀長花崗斑巖)燕山期中酸性小巖體或巖脈的侵入，礦區(qū)范圍內(nèi)地表未見巖漿出露。

3　礦床特征

3.1礦體規(guī)模、產(chǎn)狀

礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)鐵礦體5個，規(guī)模較大的礦體為301、302和303，其他礦體規(guī)模較小。

301鐵礦體長約500m，真厚度0.88～2.84m，平均1.38m，傾向上延伸100～200m，總體走向113°，平均傾角52°，沿走向礦體產(chǎn)狀變化較大。

表1　東坡組含碳質(zhì)細碎屑沉積巖有機碳分析一覽表(10-2)

注：資料來源：曹新志等，2012。

302鐵礦體長約410m，真厚度0.90～11.48m，厚度變化較大，平均5.59m，傾向上延伸約100～180m，主要呈透鏡狀、厚層狀，總體走向113°，平均傾角55°。

303鐵礦體長385m，真厚度1.09～9.32m，平均5.51m，沿傾向延深200～370m，主要呈透鏡狀、厚層狀，總體走向113°，平均傾角47°(圖3)。

1.第四系殘坡積物；2.絹云千枚巖；3.含碳千枚巖；4.碳質(zhì)千枚巖；5.剖面上鉆孔位置及編號；6.剖面上探槽位置及編號；7.鐵礦體位置及編號；8.工程編號TFe(%)/真厚度(m)圖3　303鐵礦體27勘探線剖面示意圖Fig.3　The No.303 ore-body Schematic diagram of the number 27 prospecting line profile map

鐵礦體的產(chǎn)出和分布受地層層位及巖性控制，鐵礦體產(chǎn)于震旦系東坡組中，賦礦圍巖為碳質(zhì)含量較高以粉砂質(zhì)成分為主的一套淺變質(zhì)巖系組合，主要有含碳質(zhì)石英二云千枚巖、含碳質(zhì)絹云千枚巖、含碳質(zhì)石英千枚巖以及含碳質(zhì)變質(zhì)粉砂巖、含碳質(zhì)千枚狀板巖等，平面上礦體總體呈層狀、大型透鏡狀，大致平行產(chǎn)出，在局部地段礦體由于受后期褶皺作用或斷裂作用的改造，礦體發(fā)生褶曲，呈透鏡狀、不規(guī)則狀、斷續(xù)產(chǎn)出。除個別地段鐵礦體與巡檢司組白云質(zhì)灰?guī)r呈斷層接觸外，礦體與頂?shù)装鍑鷰r呈整合、互層產(chǎn)出，即呈漸變過渡的接觸關(guān)系，具有明顯的沉積成礦作用特征(圖4)。

1.第四系殘坡積物；2.含碳絹云千枚巖；3.鐵礦體圖4　303號礦體與頂、底板圍巖接觸關(guān)系素描圖Fig.4　The sketch of contact relatio between the No.303 ore-body and its wall rock

3.2礦石成分及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

鐵礦石的礦物成分較復(fù)雜，金屬礦物主要為褐鐵礦，次要金屬礦物為赤鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦、輝鉬礦等，脈石礦物為石英、絹云母、白云母、斜長石等，按相對含量，金屬礦物約占50%～65%，脈石礦物約占35%～50%。

礦石結(jié)構(gòu)有膠狀結(jié)構(gòu)，次為碎裂結(jié)構(gòu)，交代殘余結(jié)構(gòu)，結(jié)晶粒狀、針狀結(jié)構(gòu)，膠狀結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為組成褐鐵礦的針鐵礦、赤鐵礦等膠體膠結(jié)隱-微晶黏土礦物組成礦物集合體。

礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、蜂窩狀構(gòu)造、葡萄狀構(gòu)造及皮殼狀構(gòu)造，其中以塊狀構(gòu)造和蜂窩狀構(gòu)造為主。

3.3礦石類型

鐵礦石主要為褐鐵礦，礦石的自然類型為褐鐵礦石；按礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造可分為蜂窩狀鐵礦石、致密塊狀鐵礦石和粉狀鐵礦石。蜂窩狀鐵礦石和粉狀鐵礦石多見于礦體中部及底板，礦石品位一般較低，致密塊狀礦石大多見于礦體頂板，礦石品位相對較高。

根據(jù)組合分析、化學(xué)全分析和光譜分析，礦石中有害組分P含量局部較高，礦區(qū)平均TFe含量48.38%，總體上為貧礦-中等品位的礦石，其工業(yè)類型屬需選鐵礦石。

4　礦石與賦礦巖石地球化學(xué)特征

礦區(qū)褐鐵礦化較為普遍，并伴有廣泛的Mo、Zn地球化學(xué)異常，個別樣品中Mo含量甚至達到了工業(yè)品位的要求。

4.1常量元素特征

通過對比分析結(jié)果可知，塊狀褐鐵礦石和土狀褐鐵礦中大部分常量元素的含量和特征比值基本相似，說明它們具有相似的成礦物質(zhì)來源，鐵質(zhì)具有同源性。塊狀褐鐵礦SiO2、Al2O3和CaO含量平均值高于土狀褐鐵礦石，塊狀褐鐵礦TFe2O3含量平均值(50.73%)低于土狀褐鐵礦石(71.52%)，說明在表生風(fēng)化作用過程中原生礦石中Si、Al、Ca等元素易遭受淋濾流失，而鐵質(zhì)進一步富集，從而造成土狀褐鐵礦石中TFe2O3含量顯著增高。

賦礦的含碳質(zhì)千枚巖主要由SiO2、Al2O3和Fe2O3組成(表2)，燒失量大，碳質(zhì)含量較高，其中SiO2、Al2O3和Fe2O3和其他元素在褐鐵礦石明顯不同。含碳質(zhì)千枚巖與褐鐵礦石的SiO2/Al2O3值近似，P2O5含量相近，表明它們具有相似的物質(zhì)來源和成因機制。而巡檢司組白云質(zhì)灰?guī)r主要由CaO、MgO組成，燒失量大(46.60%)，Al2O3、Fe2O3、K2O和P2O5含量極低，與褐鐵礦石、含碳質(zhì)千枚巖呈現(xiàn)出明顯的差異性，說明白云質(zhì)灰?guī)r與褐鐵礦石和含碳質(zhì)千枚巖具有明顯的不同來源。

王守倫等(1993)研究認為陸源沉積型鐵礦通常富Al2O3、K2O和P2O5，其含量分別為為4.07%、0.6%～1.34%和0.46%。礦區(qū)褐鐵礦石中Al2O3、K2O和P2O5的平均含量分別為4.01%、0.64%和2.09%，含碳質(zhì)千枚巖中其平均含量分別為16.47%、4.69%和1.26%，與陸源沉積型鐵礦較為相似。

陳述榮等(1985)研究認為一般陸源沉積型鐵礦石的SiO2/Al2O3<5，K2O>Na2O，而海相火山沉積鐵礦石SiO2/Al2O3為7.3～17.0，K2O

陸源物質(zhì)富Al，大洋熱水沉積物中富Fe、Mn，三者的含量關(guān)系也可以用于示蹤沉積巖的物源(王立社，2009)。JEWELL等(1991)提出沉積巖中n(Al)/n(Al+Fe+Mn)值>0.5時，其物源應(yīng)為陸源；當此比值<0.35時，為熱水沉積物。礦區(qū)含碳質(zhì)千枚巖的n(Al)/n(Al+Fe+Mn)除個別樣品外，其他均大于0.5，說明其物質(zhì)來源主要為陸源提供。

MURRAY(1991，1994)研究認為，用n(Al2O3)/n(Al2O3+Fe2O3)值可以確定沉積巖的大地構(gòu)造背景，n(Al2O3)/n(Al2O3+Fe2O3)值為0.6～0.9時，巖石屬大陸邊緣環(huán)境；為0.4～0.7時，屬于遠洋深海環(huán)境；為0.1～0.4時，則屬于洋脊海嶺環(huán)境。礦區(qū)含碳質(zhì)千枚巖樣品的n(Al2O3)/n(Al2O3+Fe2O3)值大部分為0.6～0.9，同樣表明礦區(qū)的沉積環(huán)境為大陸邊緣環(huán)境。

綜上所述，褐鐵礦石和賦礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖的常量元素特征雖然存在一定的差異，但總體特征較為相似，表明兩者具有相似的成礦物質(zhì)來源和成因機制，造成其常量元素特征存在一定差異的主要原因是由于礦石和含碳質(zhì)千枚巖在元素組合和沉積環(huán)境(如氧化還原條件)方面有所不同。礦區(qū)成礦成巖物質(zhì)主要來源于陸源，少量可能來自于海底火山物質(zhì)，沉積環(huán)境為大陸邊緣環(huán)境。而白云質(zhì)灰?guī)r與褐鐵礦石和含碳質(zhì)千枚巖常量元素特征存在明顯的差異性，結(jié)合礦體野外產(chǎn)狀特征分析，鐵礦體與官道口群巡檢司組白云質(zhì)灰?guī)r呈斷層接觸，說明它們具有不同的物質(zhì)來源。

4.2微量元素特征

礦區(qū)鐵礦石和圍巖的化學(xué)組成較為復(fù)雜，伴生的微量元素種類較多，普遍含有Ba、Ti、Cr、Co、Ni、Sr等微量元素，而且這6種微量元素在含碳千枚巖、塊狀褐鐵礦石和土狀褐鐵礦石中含量均較高，是白云質(zhì)灰?guī)r中6種微量元素含量的4.4～310倍。Sr/Ba值在含碳千枚巖、塊狀褐鐵礦石和土狀褐鐵礦石中較為接近，均值為0.12～1.75，平均1.03，而在白云質(zhì)灰?guī)r中卻為7.17。Ni/Co值在含碳千枚巖、塊狀褐鐵礦石和土狀褐鐵礦石中較高，均值在8.71～34.03，平均20.66，遠大于白云質(zhì)灰?guī)r中的2.00(表3)。

表3　礦區(qū)鐵礦石和賦礦圍巖部分微量元素分析統(tǒng)計表

注：資料來源：曹新志等，2012。Ti元素含量為%，其他元素含量為10-6。

王守倫等(1993)認為Ti在陸源沉積型礦床中往往具有穩(wěn)定的低值，在熱液沉積型鐵礦中則變化較大。礦區(qū)鐵礦石中Ti含量為0.01%～0.32%，變化范圍較?。毁x礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖Ti含量為0.16%～0.44%，含量較均勻，顯示了礦區(qū)鐵礦床沉積物源具陸源特征。

巖礦石中Sr/Ba值能夠反映源區(qū)信息，一般認為火山巖和海相沉積物的Sr/Ba值>1，陸源沉積巖的Sr/Ba值<1(王益友，1979；張士等，1989；沈其韓等，2009，2011)。礦區(qū)鐵礦石和賦礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖Sr/Ba值為0.03～12.17，平均0.89，顯示出陸源沉積巖為主的特征。而少量樣品中Sr/Ba值>1，說明有少量火山巖碎屑物加入。

礦區(qū)Sr/Ba值>1的樣品中，P2O5的含量普遍較高，最高達8.36%，與磷礦石富集Sr極為相似(喬耿彪等，2009)。白云質(zhì)灰?guī)rSr/Ba值(7.17)呈現(xiàn)相對高值，明顯大于1，顯示了其形成環(huán)境以海相沉積為主。

陸源沉積型鐵礦床巖礦石中Cr、Co、Ni元素含量一般高于火山沉積型鐵礦，并且陸源沉積鐵礦Ni/Co值一般為3～8，而海相火山沉積鐵礦Ni/Co值一般為1～3.6(沈其韓等，2011)。礦區(qū)鐵礦石和圍巖中Ni/Co值為3.54～88.33，與陸源沉積型鐵礦也較為相似，顯示陸源沉積成因特征。

總之，礦區(qū)褐鐵礦石和賦礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖的微量元素含量特征較為相似，特征元素Ti、Cr、Co、Ni含量以及特征比值Sr/Ba、Ni/Co與陸源沉積型鐵礦相似，進一步表明褐鐵礦石和賦礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖的物質(zhì)來源主要來自于陸源。而賦礦圍巖白云質(zhì)灰?guī)r與褐鐵礦石、含碳質(zhì)千枚巖特征比值Sr/Ba的差異性，同樣反映了白云質(zhì)灰?guī)r與褐鐵礦石和含碳質(zhì)千枚巖具有不同的物源特征。

4.3稀土元素特征

稀土元素由于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在沉積作用或變質(zhì)作用過程中很少分異，能夠有效地指示地質(zhì)作用過程、物源區(qū)特征、大地構(gòu)造背景以及指示元素在變質(zhì)之前的成巖環(huán)境成等，是一種難得的“示蹤劑”(趙振華，1997；韓吟文等，2002)。礦區(qū)鐵礦石和賦礦圍巖稀土元素分析結(jié)果見表4，稀土元素球粒隕石標準化后的配分曲線見圖5。

圖5　礦區(qū)鐵礦石和圍巖稀土元素配分曲線圖[采用球粒隕石數(shù)據(jù)(SUN&MCDONOUGH，1989)標準化]Fig.5　Rear earth elements partition ideograp of iron ore and wall rock in mining area

從稀土元素配分曲線圖中可以看出：褐鐵礦石和圍巖含碳質(zhì)千枚巖的稀土元素特征較為相近，相對富集輕稀土，具有較一致的Eu負異常，無明顯的Ce異常，稀土元素配分模式曲線較一致，表明它們有相同的構(gòu)造背景、物質(zhì)來源及相似的成因機制(FRIETSCH R et al.,1995)。輕稀土富集表明其物源為陸源碎屑物質(zhì)(丁文君，2009)。礦區(qū)褐鐵礦石和賦礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖的稀土元素配分曲線呈輕稀土的明顯富集、非常平坦的重稀土配分曲線和一定的Eu虧損，表明其沉積物源主要來自陸源，可能有少量海底物質(zhì)(熱液)的加入。白云質(zhì)灰?guī)r和褐鐵礦石、含碳質(zhì)千枚巖相比，其稀土元素含量和稀土元素配分曲線均存在較大差異，表明白云質(zhì)灰?guī)r與兩者具有不同的物質(zhì)來源。

Ce和Eu異?？煞从吵蓭r環(huán)境的氧逸度(肖成東等，2002)，對于沉積物中Eu來說，Eu負異常(δEu<1)反應(yīng)海水處于氧化狀態(tài)，Eu正異常(δEu>1)海水處于還原狀態(tài)(徐曉春等，2009)，礦區(qū)褐鐵礦石和圍巖中多數(shù)呈Eu負異常，少數(shù)呈Eu正異常，表明其沉積環(huán)境可能為氧化-弱還原環(huán)境，該條件下Eu2+易被氧化成Eu3+，引起海水中Eu富集，而沉積物中Eu就會虧損。通常情況下，在氧化條件下海水中Ce出現(xiàn)虧損而呈現(xiàn)負異常，而在沉積物中呈現(xiàn)正異常或無明顯的負異常；當處于次氧化或缺氧環(huán)境時，Ce被活化并以Ce3+形式釋放到水體中，導(dǎo)致海水由負Ce異常向正異常轉(zhuǎn)化，而沉積物中Ce就會虧損，呈現(xiàn)負異常(楊興蓮等，2008)。礦區(qū)褐鐵礦石和近礦圍巖大部分Ce無明顯的異常，少數(shù)呈Ce正異常，進一步表明其沉積環(huán)境可能為氧化-弱還原環(huán)境。

5　成巖成礦環(huán)境及物質(zhì)來源

礦區(qū)鐵礦床成礦過程研究中主要涉及Fe、Mo、Zn等元素，其中鐵質(zhì)的來源是成礦物質(zhì)來源研究的重點。王曰倫等(1988)研究認為，以沉積方式形成的鐵礦床鐵質(zhì)通常認為有2個來源：一是來自大陸侵蝕區(qū)，陸塊的巖石遭受強烈化學(xué)風(fēng)化作用，析出鐵質(zhì)；二是來自于海洋，由海洋中的火成巖和火山活動提供。對于沉積巖和沉積型礦床，大陸風(fēng)化產(chǎn)物乃是它們成巖成礦物質(zhì)的的主要來源，其次還有火山噴出物以及生物殘骸等(袁見齊等，1985)。

根據(jù)礦區(qū)恢復(fù)震旦紀的巖相古地理環(huán)境可知，震旦紀時期礦區(qū)為一呈NW—SE向展布的狹長裂陷沉積海盆，南北兩側(cè)為官道口群濱海-淺海相碎屑巖-碳酸鹽巖沉積建造組成的古陸塊(隆起島弧)，該古陸塊是礦區(qū)成巖成礦的物質(zhì)來源。

鮞狀結(jié)構(gòu)的褐(赤)鐵礦往往代表動蕩、高能的環(huán)境，表明其沉積時海水波動較大(廖士范，1993；陳激石，1980；陳志明，1981)。磷的形成環(huán)境為弱還原、海水相對較深(喬耿彪等，2009)環(huán)境。礦區(qū)褐鐵礦主要以膠狀結(jié)構(gòu)為主，鮞狀結(jié)構(gòu)不發(fā)育，僅僅少量鐵礦石和賦礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖中發(fā)育有鮞狀結(jié)構(gòu)褐(赤)鐵礦，鐵礦體和賦礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖中的磷含量局部較高，說明礦區(qū)鐵礦體與圍巖含碳質(zhì)千枚巖沉積時海水總體上相對平靜、波動較小，僅僅局部出現(xiàn)海水升降、震蕩及氧化-弱還原交替的現(xiàn)象。

綜合褐鐵礦石和賦礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖的野外產(chǎn)狀特征、礦物組成、褐鐵礦石和賦礦圍巖之間接觸關(guān)系以及礦床地球化學(xué)特征等方面研究表明：褐鐵礦石和賦礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖兩者具有相同的物質(zhì)來源。賦礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖的礦物組成以絹云母、石英為主，含少量斜長石、方解石、磷灰石等，化學(xué)成分主要由SiO2、Al2O3和Fe2O3組成，說明成巖物源主要來自于陸源碎屑物質(zhì)。對震旦系東坡組進行的巖石化學(xué)原巖恢復(fù)發(fā)現(xiàn)，東坡組原巖主要為一套泥(鈣)質(zhì)粉砂巖、泥(頁)巖類沉積建造，也進一步反映了區(qū)內(nèi)成巖成礦物源主要來自陸源，少量可能與火山作用相關(guān)。

6　結(jié)論

(1)褐鐵礦石和賦礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖的常量元素總體特征較為相似，兩者具有相似的成礦物質(zhì)來源和成因機制，其常量元素特征存在一定差異的主要原因是由于礦石和含碳質(zhì)千枚巖在元素組合和沉積環(huán)境(如氧化還原條件)有所不同造成的。

(2)褐鐵礦石和賦礦圍巖含碳質(zhì)千枚巖的微量元素含量特征較為相似，特征元素Ti、Cr、Co、Ni含量以及特征比值Sr/Ba、Ni/Co與陸源沉積型鐵礦相似，顯示陸源沉積特征。白云質(zhì)灰?guī)r與褐鐵礦石、含碳質(zhì)千枚巖特征值Sr/Ba的差異性，反映了白云質(zhì)灰?guī)r與兩者具有不同的物源特征。

(3)褐鐵礦石和圍巖含碳質(zhì)千枚巖的稀土元素特征較為相近，均為相對富集輕稀土，具有較一致的Eu負異常，無明顯的Ce異常，稀土元素配分模式曲線較一致，表明它們有相同的構(gòu)造背景及相似的成因機制。

(4)成巖成礦物質(zhì)主要來自于陸源，少量可能與火山作用相關(guān)，屬于相對平靜、波動較小、半封閉局限海盆-次深海環(huán)境，局部出現(xiàn)海水升降、震蕩及氧化-弱還原交替的沉積，沉積環(huán)境為大陸邊緣環(huán)境。

張家山鐵礦的發(fā)現(xiàn)為東秦嶺評價同類礦床提供了一個范例。

致謝:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)曹新志教授，在工作中給予了悉心指導(dǎo)和熱情幫助，在此深表感謝！

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Geochemical Characteristics and Materials Sources of the Zhangjiashan Iron Deposit in Lushi Country

LIU Chuanquan1, CAI Zhichao1, JI Qinghai1, TIAN Lei2, JIAO Zanchao1, LIU Jiacheng1, TAN Hongxia1

(1. Henan Institute of Geological Survey,Zhengzhou 450001,Henan,China;2.No.2 Geological Party,Henan Bureau of Geology for Non-Ferrous Metal Resources, Zhengzhou 450016, Henan,China)

The Zhangjiashan iron deposit in Lushi country is a limonite deposit, which is first found in the processes of implementing the metallogenic prospective survey in Lushi area of Henan Province.There are several limonite ore-bodies in the Zhangjiashan deposit, which are associated molybdenum and zinc abnormities. The wall rocks of iron ore-bodies are a set of epimetamorphic rock series occurred in Dongpo Formation of Sinian System, which is dominated by siltymaterials with high carbonaceous.The analyzed results show that, the SiO2/Al2O3values of the carbonaceous phyllite from iron ore and wall rock are similar, the n(Al2O3)/n (Al2O3+Fe2O3)values mainly range from 0.6 to 0.9, most of SiO2/Al2O3ratios are less than 5, and the K2O contents are more than Na2O contents in the most samples. For the trace elements, the Sr/Ba ratiosindicate that these carbonaceous phyllites were mainly sourced from terrigenous sediment.The rare earth distribution patterns of these phyllites are similar, showing the enrichment of LREE and the obvious loss of Eu.The iron was formed in the semi-closed limited oceanic basin-bathyal environment, which was relatively quiet (less volatile) and alternated with oxidation and weak reduction. The iron ore and C phyllite arederived from terrigenous sediment, with small part of them might be related with volcanism. The dolomitic limestones in the Xunjianshi Formation of Guandaokou Group were the results of marine deposition, which may be different from iron ore and C phyllite.

iron deposit; geochemistry; ore-forming material sources; Zhangjiashan mining area

2015-01-18；

2015-04-20

中國地質(zhì)調(diào)查局戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源遠景調(diào)查項目(中地調(diào)函[2005]51號)

劉傳權(quán)(1963-)，男，安徽肥東人，高級工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及綜合研究。E-mail：llccqq502@163.com

P618.31；P595

A

1009-6248(2015)04-0088-12