新疆西天山阿吾拉勒海相火山巖國內(nèi)同類礦床的對(duì)比淺析

潘 東

(新疆八鋼礦業(yè)資源有限公司)

近年來西天山阿吾拉勒(裂谷帶)Fe-Au-Cu-Pb-Zn-煤-硫鐵-重晶石礦帶富鐵礦找礦勘查取得重大突破,目前該成礦帶已探明的鐵礦資源儲(chǔ)量達(dá)15.46 億噸,遠(yuǎn)景資源量超過20 億噸,在獨(dú)庫公路以東發(fā)現(xiàn)并評(píng)價(jià)了備戰(zhàn)、敦德、智博、查崗諾爾四個(gè)億噸級(jí)鐵礦床,在獨(dú)庫公路以西發(fā)現(xiàn)了松湖、尼新塔格鐵礦和式可布臺(tái)鐵礦三個(gè)千萬噸級(jí)鐵礦床。 此外,在阿吾拉勒成礦帶還有一批儲(chǔ)量稍小一些的鐵礦床。 目前,阿吾拉勒成礦帶已成為新疆乃至全國最重要的鐵礦帶之一,筆者在西天山阿吾拉勒成礦帶開展研究工作中,通過探討鐵礦成礦地質(zhì)條件、對(duì)比國內(nèi)內(nèi)同類型礦床具有重要的找礦勘查參考意義。

1 西天山鐵多金屬礦成礦研究現(xiàn)狀

西天山阿吾拉勒成礦帶是我國重要的富鐵礦基地之一,是研究火山巖型富鐵礦的天然優(yōu)良場(chǎng)所。上世紀(jì) 70 年代發(fā)現(xiàn)的查崗諾爾鐵礦研究程度最高,其礦床成因認(rèn)識(shí)主要有矽卡巖型(馬倚等,1981)、火山巖型(徐祖芳,1984)、火山(噴氣)沉積改造型(王慶明和林卓斌,2001)、以巖漿成礦作用為主(馮金星等,2010;汪幫耀等,2011)和以熱液交代(矽卡巖化)成礦為主的復(fù)合型(洪為等,2012)礦床。 智博鐵礦被認(rèn)為是巖漿-熱液復(fù)合型礦床,并以巖漿作用為主(馮金星等,2010),由晚石炭世大陸島弧巖漿活動(dòng)分異出的富鐵巖漿流體形成,與區(qū)域上火山作用形成的巖漿熱液交代作用有關(guān)(蔣宗勝等,2012,2014;王志華等,2012)[1]。 備戰(zhàn)鐵礦和敦德鐵礦因發(fā)育廣泛而強(qiáng)烈的矽卡巖化而被學(xué)者認(rèn)為與火山熱液作用有關(guān)(郭新成等,2009;Zhang etal., 2012b; Duan etal.,2014)。 然 而, 李 大 鵬(2012)認(rèn)為備戰(zhàn)和敦德鐵礦不完全由熱液作用而成,還存在礦漿成礦作用。王大川(2017)通過對(duì)備戰(zhàn)鐵礦中磁鐵礦微量元素和 Fe-O 同位素的研究,認(rèn)為備戰(zhàn)鐵礦不存在礦漿作用,而是由富鐵的巖漿-熱液流體充填交代形成。 段士剛等(2014)和Duan etal.(2014)對(duì)敦德鐵礦的進(jìn)一步研究認(rèn)為,敦德鐵礦也是由巖漿熱液交代而成,并非礦漿作用。

僅在幾年前,對(duì)于阿吾拉勒成礦帶石炭紀(jì)鐵礦床的成因類型還存在多種認(rèn)識(shí),如矽卡巖型、沉積變質(zhì)型等。 現(xiàn)在雖然還存在不同觀點(diǎn),但持有“火山巖型”觀點(diǎn)的人越來越多,表明認(rèn)識(shí)逐漸趨于一致,但是對(duì)于礦床成因還存在礦(巖)漿成礦、熱液成礦、二者復(fù)合成因等多種觀點(diǎn)。

陳毓川院士等研究團(tuán)隊(duì)最早總結(jié)了阿吾拉勒鐵成礦帶內(nèi)鐵礦床的主要受火山機(jī)構(gòu)控制,近火山口處形成噴溢—熱液充填交代鐵礦床,遠(yuǎn)火山口處則形成火山—沉積鐵礦及含鐵硅質(zhì)巖建造。 李鳳鳴等認(rèn)為區(qū)內(nèi)石炭紀(jì)火山—沉積盆地的演化控制了鐵礦的形成,距火山活動(dòng)中心由近到遠(yuǎn),成礦作用依次以火山成礦作用、火山—沉積成礦作用及化學(xué)沉積成礦作用為主導(dǎo),成礦類型由火山噴溢堆積型至火山沉積型再到化學(xué)沉積型。 而董連慧等構(gòu)建了裂谷火山巖型富鐵礦的成礦模式,認(rèn)為早期火山作用形成礦源層或鐵礦體,隨后經(jīng)歷了熱液交代富集成礦。張作衡等將帶內(nèi)火山巖型鐵礦進(jìn)一步劃分為火山沉積型、火山巖漿—熱液型、類矽卡巖型3 個(gè)亞類,提出了早期階段以富鐵流體(溶體)充填—交代成礦作用為主、晚期熱液交代富集成礦的成礦模式。[2]這些研究成果為新疆西天山阿吾拉勒成礦帶區(qū)域礦產(chǎn)勘查部署提供了關(guān)鍵科技導(dǎo)向,為在該區(qū)域?qū)ふ一鹕綆r型鐵多金屬礦提供了重要技術(shù)支撐。 如查崗諾爾鐵礦,以往為矽卡巖型,通過近年工作,確定為海相火山巖型,以此為找礦思路,查清含礦層位和產(chǎn)狀,通過勘探已由中型礦床發(fā)展為大型礦床。

2 西天山阿吾拉勒區(qū)域地質(zhì)背景

西天山阿吾拉勒成礦帶內(nèi)分布的主要鐵礦礦床有查崗諾爾、智博、敦德、備戰(zhàn)等。 成礦帶位于西天山中部,構(gòu)造位置位于伊犁地塊東北部。 在石炭紀(jì)期間。

本區(qū)屬于博羅科努石炭紀(jì)活動(dòng)陸緣帶,分布有大面積鈣堿性火山巖套和鈣堿性花崗巖,該活動(dòng)陸緣帶形成于伊連哈比爾尕古洋盆向南側(cè)的B 型俯沖過程,俯沖帶的位置大體上位于以巴音溝蛇綠巖套為代表的北天山蛇綠巖所在的位置。 二疊紀(jì)期間天山地區(qū)出現(xiàn)了后碰撞伸展環(huán)境下的裂谷化過程產(chǎn)生了數(shù)量較多的雙峰式火山巖和A 型花崗巖。 鐵礦受不同的古火山活動(dòng)控制,產(chǎn)于火山機(jī)構(gòu)不同的部位(如火山穹窿、破火山口、火山—沉積盆地)或其附近環(huán)狀斷裂及放射性斷裂系內(nèi)。 區(qū)內(nèi)下石炭大哈拉軍山組和上石炭統(tǒng)伊什基里克廣布,鐵礦沿著一定層位分布,產(chǎn)于火山—次火山巖或火山—沉積建造內(nèi),區(qū)內(nèi)有次火山巖和中酸性侵入巖。 區(qū)域內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,火山機(jī)構(gòu)十分發(fā)育,成礦地質(zhì)條件十分有利,見圖1。

圖1 西天山阿吾拉勒鐵礦成礦模式圖

研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,火山機(jī)構(gòu)十分發(fā)育,成礦地質(zhì)條件有利。 近年來,西天山地區(qū)在找礦勘查方面取得了一系列重大成果,在東段的阿吾拉勒地區(qū)發(fā)現(xiàn)了查崗諾爾、備戰(zhàn)、智博、敦德、松湖等一批大中型的鐵多金屬礦床,在其西段發(fā)現(xiàn)了大量的斑巖型銅礦和熱液型金銀礦,如達(dá)巴特銅礦、喇嘛蘇銅鋅礦、萊歷斯高爾銅鉬礦、菁布拉克銅鎳礦、阿希金礦以及伊爾曼德金礦等,形成新疆一處重要的大型鐵銅金多金屬礦開發(fā)基地,見圖2。

圖2 西天山阿吾拉勒區(qū)域地質(zhì)圖

3 阿吾拉勒海相火山巖國內(nèi)同類礦床的對(duì)比分析

3.1 阿吾拉勒成礦類型

火山巖型鐵礦是指與火山巖、次火山巖有成因聯(lián)系的鐵礦床,又稱火山—侵入型鐵礦,成礦作用多與富鈉質(zhì)的中性(偏基性或偏酸性)基性火山—侵入活動(dòng)有關(guān)。 這類鐵礦床的形成多與火山噴發(fā)活動(dòng)有關(guān),成礦物質(zhì)來源與火山巖有密切聯(lián)系。 有關(guān)的火山建造多為中偏基性至中性巖石,且在巖漿分異較完全、向富堿方向演化的中性巖中更有利于鐵礦化。 火山巖型鐵礦資源量巨大,且易形成富鐵礦床,長期以來一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn),該類鐵礦床的成因也一直存在熱液成因說和巖漿成因說(液態(tài)不混溶)兩種不同觀點(diǎn)。

火山巖型鐵礦床按火山噴發(fā)環(huán)境又可分為陸相火山巖型和海相火山巖型鐵礦床,前者發(fā)育于陸相火山作用中侵入活動(dòng)的中心部位,在空間上形成從侵入巖體到圍巖,從高溫到低溫的一系列礦床;后者多發(fā)育于海底火山噴發(fā)中心附近或周邊的沉積巖中,鐵礦床的形成受噴氣沉積作用、巖漿熱液作用、熱液交代等作用影響,形成在成因上緊密相關(guān)的礦床。

海相火山巖型礦床與其他類型礦床的差別,在于礦床的主要物質(zhì)來源于海底火山巖槳活動(dòng),且與不同環(huán)境下形成的火山巖、火山碎屑巖、火山碎屑沉積巖等組合在一起,分布在火山噴發(fā)中心地區(qū)、近—遠(yuǎn)火山地區(qū)。 海相火山巖型礦床由于形成環(huán)境和成礦作用的多樣性和復(fù)雜性,其礦床成因類型也是多樣的。 國內(nèi)相關(guān)研究將海底火山巖漿活動(dòng)有關(guān)的礦床劃分為6 大類:

(1)與次火山巖侵入體有關(guān)的鐵銅礦床(公婆泉斑巖銅礦、磁海輝綠巖鐵礦);

(2)火山氣液礦床(謝爾塔拉鐵鋅礦);

(3)火山巖噴溢礦床(國內(nèi)僅見于鐵礦床);(4)火山沉積礦床(鏡鐵山鐵礦);

(5)多種成礦作用疊加的復(fù)雜型火山礦床(大紅山鐵礦床);

(6)區(qū)域變質(zhì)、混合巖化、接觸變質(zhì)的火山礦床(阿巴宮鐵礦床)。

經(jīng)我國鐵礦潛力評(píng)價(jià)工作研究,我國古生代海相火山巖鐵礦主要分布于興蒙—北疆的古生代造山帶內(nèi),以新疆最為重要,并賦存有許多富鐵礦床,該類鐵礦床嚴(yán)格受海相火山巖層位控制,并且通常有強(qiáng)烈的高溫?zé)嵋何g變,特別是矽卡巖化強(qiáng)烈,形成矽卡巖。 因此,一些學(xué)者把其歸入矽卡巖型。 如新疆東天山雅滿蘇鐵礦床、西天山查崗諾爾、智博、備戰(zhàn)等鐵礦床。 這類礦床分類迄今仍有爭(zhēng)論,有待深入研究。 鑒于這些礦床與接觸交代形成的矽卡巖型鐵礦床有一定區(qū)別,特別在找礦方向上不同,因此,筆者認(rèn)為應(yīng)把阿吾拉勒區(qū)域礦產(chǎn)列入海相火山巖型成礦模式。

3.2 國內(nèi)同類礦床對(duì)比

目前我國海相火山巖型鐵礦主要分布于新疆阿爾泰、天山地區(qū)、云南大紅山、內(nèi)蒙古謝爾塔拉等礦集區(qū)。

國內(nèi)海相火山礦床多形成鐵礦、銅礦、鐵銅礦床,報(bào)道較多的與火山巖有關(guān)的鐵鋅多金屬礦床為內(nèi)蒙古陳巴爾虎旗的謝爾塔拉鐵鋅礦床,其礦床特征、礦石特征與敦德鐵鋅礦極為相似。 謝爾塔拉鐵鋅礦床提交鐵礦石資源量7033 萬噸、鋅金屬量40萬噸、伴生銦金屬量160 噸、鎘金屬量1202 噸,為中型鐵鋅礦床。 前人研究認(rèn)為:該礦床是火山噴發(fā)沉積-熱液富集型礦床。 礦區(qū)出露有華力西中期斜長花崗巖,下石炭統(tǒng)莫爾根河組為主要含礦地層,四個(gè)礦體群均分布于含礦火山巖段的中基性—中酸性火山巖中,其空間分布嚴(yán)格受火山巖層位控制,礦體均產(chǎn)在古火山口的火山斜坡上。 礦體以鐵礦體、鐵鋅礦體為主,其次為鋅礦體;主要金屬礦物為磁鐵礦,其次為赤鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦。 磁鐵礦多呈自形、半自形板狀集合體,其粒徑最大可達(dá)6 ～7mm,敦德礦床也常見1 ～2mm 的磁鐵礦自形晶。該礦床成礦地質(zhì)條件與敦德大型鐵鋅礦存在較大程度相似性,但敦德鐵鋅礦同時(shí)共伴生金元素,國內(nèi)尚屬首次發(fā)現(xiàn)。

西天山阿吾拉勒成礦帶已發(fā)現(xiàn)評(píng)價(jià)的8 處大中型鐵礦床中,敦德礦床是唯一共生鋅、金。 西天山地區(qū)特克斯縣闊拉薩依鐵鋅礦床也發(fā)育有鐵礦體和鋅礦體,賦礦地層為下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組海相碳酸鹽巖建造和海相火山噴發(fā)—沉積巖建造;火山巖中共發(fā)現(xiàn)3 層隱伏層狀磁鐵礦體,鐵礦體之間的含角礫凝灰?guī)r中圈定有1 層隱伏的鋅礦體,鋅品位1.04%～1.8%,閃鋅礦呈浸染狀、細(xì)脈狀、星點(diǎn)狀分布在火山角礫巖中;闊拉薩依鐵鋅礦床受火山機(jī)構(gòu)控制,鐵、鋅均為獨(dú)立礦體,同屬海相火山巖型鐵礦床,但也不同于敦德的鐵鋅共生、伴生金。

4 區(qū)域內(nèi)多金屬礦找礦研究意義

西天山地區(qū)阿吾拉勒火山巖型鐵礦帶內(nèi)鐵礦床多賦存于石炭系火山巖中,形成過程與火山作用密切相關(guān)。 作為我國一個(gè)新確立的火山巖型鐵礦帶,阿吾拉勒鐵成礦帶一直備受關(guān)注。 西天山阿吾拉勒成礦帶由東至西先后發(fā)現(xiàn)了備戰(zhàn)、敦德、智博、查崗諾爾、尼新塔格、松湖、式可布臺(tái)等7 處大中型鐵礦床。 目前該成礦帶已探明的鐵礦資源儲(chǔ)量達(dá)16.3 億噸,遠(yuǎn)景資源量超過20 億噸,是我國新發(fā)現(xiàn)的十大資源接替基地中唯一的鐵礦資源接替基地。

敦德礦床是西天山阿吾拉勒成礦帶中唯一共生鋅、金的大型鐵礦床,其礦化復(fù)雜、成礦作用獨(dú)特,近年來持續(xù)受到關(guān)注,礦床鐵、鋅、金的富集成礦機(jī)理和成礦過程的差異性,與成礦帶內(nèi)及國內(nèi)外其他火山巖同類礦床區(qū)別明顯,研究敦德多金屬礦床成礦特征,對(duì)區(qū)域?qū)ふ一鹕綆r型鐵多金屬礦具有重要意義,對(duì)敦德海相火山巖型鐵多金屬礦成礦理論和鐵、鋅、金多期次復(fù)雜成礦機(jī)理的創(chuàng)新認(rèn)識(shí),豐富了海相火山巖型鐵多金屬礦成礦理論。 目前,一些地質(zhì)工作者也已開始重視和加強(qiáng)火山巖型多金屬礦床的研究,研究趨勢(shì)就是將礦床中的鐵、銅、金結(jié)合起來研究,建立起氧化鐵一銅一金礦床新模型。 如東天山雅滿蘇鐵礦Fe1 礦體、沙泉子含銅鐵和阿勒泰喬夏哈拉等海相火山巖型礦床,具有很好的多金屬成礦條件,這些礦床的成礦作用仍需深入研究。

5 區(qū)域內(nèi)鐵礦找礦標(biāo)志

阿吾拉勒地區(qū)鐵礦床主要產(chǎn)于下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組中,另有兩個(gè)礦床(式可布臺(tái)和預(yù)須開普臺(tái))產(chǎn)于伊什基里克組內(nèi)。 可將最主要的控礦因素概括為:石炭紀(jì)火山巖系、區(qū)域性大斷裂、火山機(jī)構(gòu)、中基性火山巖、火山熱液活動(dòng)。 據(jù)此,將主要找礦標(biāo)志確定為:

(1)在石炭紀(jì)火山巖系(尤其是大哈拉軍山組)分布區(qū),沿深大斷裂帶附近,采用野外調(diào)研及遙感解譯相結(jié)合的方法,尋找火山機(jī)構(gòu),確定范圍,查明其是破火山口還是火山口。

(2)確定礦化蝕變區(qū)的位置和范圍,查明礦化蝕變的類型和腐蝕強(qiáng)度,并與已知礦床的蝕變類型對(duì)比,為工程部署提供依據(jù)。

(3)重點(diǎn)查明中基性火山巖的賦存層位和分布范圍,觀察其蝕變類型和強(qiáng)度、礦化情況。

(4)充分利用航磁異常結(jié)果,一般鐵礦磁異常在航磁△T 剖面平面圖上往往表現(xiàn)為強(qiáng)度較高的孤立或疊加的尖峰狀異常,特征明顯,鐵礦床規(guī)模越大,磁鐵礦物含量越高,則磁異常越顯著,航磁異常是直接尋找磁鐵礦床的直接找礦標(biāo)志。

(5)航磁反映的斷裂構(gòu)造,特別是控制巖漿巖分布的近東西或北西西走向斷裂帶及兩組或多組斷裂交匯部位,是成礦的有利位置。

(6)疊合較好的Fe、Co、Ni、Mn 等元素組合異常區(qū),并且具有明顯的濃度中心。

(7)尋找鐵礦石轉(zhuǎn)石或追索露頭。

6 結(jié)論

從目前地質(zhì)界對(duì)西天山阿吾拉勒區(qū)域的地質(zhì)特征、礦石特征及找礦標(biāo)志研究,探討其成礦物質(zhì)來源、成礦時(shí)代、礦床成因和成礦規(guī)律,逐步形成了以海相火山巖為主的區(qū)域成礦模式。 圍繞敦德鐵鋅礦以其獨(dú)特而優(yōu)越的區(qū)域成礦背景和長期而復(fù)雜的成礦過程,并通過對(duì)比國內(nèi)同類型礦山,提出了該區(qū)域下一步多金屬找礦方向,展示了西天山阿吾拉勒山區(qū)域地質(zhì)找礦的廣闊前景。