地球物理学进展  2014, Vol. 29 Issue (1): 346-354   PDF    
伊犁地块航磁异常与石炭纪铁矿床成因
闫晓兰    
新疆维吾尔自治区矿产资源储量评审中心, 乌鲁木齐 830001
摘要:研究表明, 西天山大中型富铁矿床主要赋存于伊犁石炭纪弧后盆地, 铁的成矿应与早石炭世海相火山诱发的熔流体喷溢与热液交代密切相关, 且盆地建造制约矿化类型及其分布.区域航磁测量获得了近东西走向的高磁异常带和北西向、东西向的低磁异常带相间分布的格局, 磁场梯度变化较大, 客观反映了不同构造单元中地壳物质组分的明显差异, 且很好地反映了阿吾拉勒铁矿带的区域分布特点.赋存于大哈拉军山组熔岩-火山碎屑岩建造中的铁矿床主要定位于火山机构断裂系中, 大多与容矿火山岩系呈不协和接触关系, 其产状取决于矿床在火山机构/火山穹窿中所处的具体位置,成矿物质主要来源于火山晚期高温熔流体和岩浆热液;而赋存于伊什基里克组的铁矿床主要属于化学沉积铁矿, 其定位和规模主要受控于水下沉积洼地的古地貌特征, 因而它们大多与上下盘地层呈整合接触关系.因此, 伊犁盆地石炭纪海相火山岩建造与海相火山-沉积建造之间的差异性, 很可能是控制不同类型矿床形成与定位的第一要素.
关键词新疆     伊犁地块     区域航磁异常     石炭纪铁矿床成因     时空分布规律    
The regional aeromagnetic features and genesis of iron deposits in Yili terrane, western Xinjiang
YAN Xiao-lan    
Center of Mineral Resource and Reserve Evaluation of Xinjiang, Urumqi 830001, China
Abstract: The newly discovered medium- to large-sized iron deposits in western Tianshan, Xinjiang are mainly distributed within the Yili Carboniferous back-arc basin. The formation of most major iron deposits were intimately linked with Early Carboniferous marine volcanic rocks (hosted by the Dahalajunshan Fm.), but some other deposits were genetically relatedto chemical deposition of iron and silica from seawater in Late Carboniferous time (hosted by the Yishijilike Fm.). The regional aeromagnetic surveys turned out a perfect response to the iron deposit distribution in the region. The iron deposits hosted within volcanic-volcaniclastic rocks ofthe Dahalajunshan Fm. were chiefly localized in the ring and radiate faults of crater structures and formed by ore-magma and/or high-temperature volcanic hydrothermal fluids, thus they are not concert with the surrounding volcanic strata in their orientations. The deposits hosted within the sedimentary rocks ofthe Yishijilike Fm. are chemically precipitated along with other sediments from the surrounding seawater, therefore they are conformable with the hosting stratigraphy and controlled by paleo-topography of the basin. However, overprinting by Sedex-type mineralization on these sedimentary iron deposit cannot be totally precluded. It is suggested that the differences between the marine volcanic rock package and sedimentary rock package might be the principal and crucial factor in controlling the generation and localization of the iron mineralization in the region.
Key words: Xinjiang     Yili terrane     regional aeromagnetics     carboniferous iron deposits     ore genesis    

在伊犁地块中东部的阿吾拉勒山区,近年来发现了查岗诺尔、备战、智博、敦德、松湖、雾岭与尼新塔格-阿克萨依等大中型铁矿床,加上早前探查的式可布台、萨海、吐尔拱、和统哈拉朶依、驹尔都拜及铁木里克等铁矿,构成了我国著名的阿吾拉勒铁-多金属成矿带,并使该地区跃升为新疆最重要的大型铁矿开发基地.伴随这些矿床的勘查发现,人们对阿吾拉勒成矿带及其邻区的地质构造演化(姜常义等,199319951996车自成等,1996高俊等,2009左国朝等,2008)、含矿地层与容矿岩(崔尚森等,1997杨金中等,2003钱青等,2006邵铁全等,2006朱永峰等,20052006a2006b张江苏等,2006王博等,2006刘静等,2006孙林华等,2007马延红等,2007栾新东等,2008龙灵利等,2008李永军等,2009程春华等,2010李继磊等,2010李大鹏等,2013)、区域成矿作用(卢宗柳等,2006李文渊,2010王永新等,2003冯金星等,2010董连慧等,2011李凤鸣等,2011张作衡等,2012王晓地等,2013祁志明等,1985)、矿床地质特征(韩长江,2006华明弟,1985王曰伦等,1980莫江平等,19971999贾国章,2010袁涛,2003张霄,2007单强等,2009a2009b王军年等,2009王春龙等,2012荆德龙等,2012王庆明等,2001邵青红等,2010胡秀军等,2010a2010b陈文革等,2011a2011b汪帮耀等,2011a2011b洪为等,2012a2012b2012c蒋宗胜等,2012a2012b刘兴忠等,2012王敏等,2012王志华等,2012郭新成等,2009李泰德等,2009)等方面做了大量研究,这对认识本地区成矿规律和资源潜力具有重要意义.

伊犁地块是西天山中部一个极具特色的地体,它在天山乃至中亚造山带的形成与演化中扮演重要角色(车自成等,1996高俊等,2009左国朝等,2008).尽管人们对伊犁地块晚古生代(尤其是石炭纪)发育强烈岩浆事件的诱因与构造背景仍存在较大分歧,但大都认同本地区在石炭纪是一个海相或由海-陆转化的火山岩盆地这一地质事实.研究表明,伊犁地块及其周边的铁矿床主要赋存于石炭纪海相安山质熔岩、火山碎屑岩(张作衡等,2012)或含有细火山物质的碎屑岩之中;随着新发现矿床的增多,它们已经清晰显示出一些重要的区域成矿学特征,如广义的层控性、不同矿化类型的成因关联性,及其空间分布的规律性等.我们认为这些区域成矿特征应与伊犁地块石炭纪海相火山岩盆地的火山活动、沉积建造和盆地演化密切相关.因此,本文将以伊犁地块阿吾拉勒铁矿带为重点研究对象,分析本地区标志性矿化类型与火山-沉积建造之间的关系,探讨不同矿化类型的成因联系与时空分布规律.

1 伊犁地块航磁异常与赋矿地层

伊犁地块(图 1)是指被北西向尼勒克断裂(北)与南西向那拉提山北坡断裂(南)所围限的三角地带,其北侧为科古琴-博罗科努山系,南侧为哈尔克-那拉提山系,地理上包括伊犁河谷地及其上游支流之间的阿吾拉勒山、乌孙山、伊什基利克山等盆地山脉.

图 1 西天山地质矿产简图(张作衡等,2012) Fig. 1 Simplified geological and mineral map of the western Tianshan(Zhang Z H et al., 2012)
1.1 区域航磁异常特征

区域航磁测量显示(图 2),西天山地区构成近东西走向的高磁异常带和北西向、东西向的低磁异常带相间分布的格局,磁场梯度变化较大,客观反映了不同构造单元中地壳物质组分的明显差异 .在伊什基里克山—阿吾拉勒山一带总体表现为高磁异常的特征,核心区域沿穷布拉克—铁木里克—式可布台—坎苏—玉希莫勒盖达坂—查岗诺尔—备战一线展布,且和布格重力值高的范围、走向基本吻合,表明地壳岩石密度高、磁性大,与该区域岩浆活动强烈和基性火山岩发育、磁铁矿化程度高相对应,也是中基性火山岩、矽卡岩、铜铁矿及火山机构等因素的客观反映.在伊宁市—野马渡之间表现为平稳的正磁区域,与重力低相对应,伊宁市北部由东西向转变为南北走向的磁力高异常,大致与重力异常也可对应,反映同一地壳岩石的隆起和坳陷,重磁同源形成的面貌特征.在博罗霍洛山、那拉提山区域表现为低磁异常的特征,磁值一般在-100~-300 nT之间,表明这些区域地壳岩石密度低、磁性小,和该区域古生界沉积地层发育,地幔、地壳岩石叠加,厚度增大相对应.

图 2 西天山航磁异常图 Fig. 2 Aeromagnetic anomaly map of the western Tianshan

新疆地质矿产勘查开发局.新疆尼勒克县尼新塔格铁矿普查报告.2013,1-175.

1.2 伊犁地块石炭系地层

在伊犁地块乃至西天山广泛出露一套以流纹岩、粗面安山岩、玄武岩和中酸性凝灰岩为主的石炭纪火山-沉积岩系.在阿吾拉勒山一带,这套地层主要由上部碱性双峰式火山岩-火山碎屑岩、中部浅海相碎屑岩-碳酸盐岩及下部钙碱性岛弧玄武安山岩-钠长斑岩-英安岩及同质火山碎屑岩组成.本地区几乎所有大中型铁矿床就赋存于这套火山-沉积岩系之中.近年来,李永军等(2009)在阿吾拉勒山北坡阔尔库河谷建立石炭系层型剖面,由于具有充分的分层依据(如岩石组合差异及不整合接触关系等),同时又有化石和年代学数据的支持,因而被广为接受和使用.李永军等将本区石炭系自下而上划分为三个组:下石炭统大哈拉军山组和阿克沙克组,与上石炭统伊什基里克组.本文也采用这一地层划分方案.

1.2.1 大哈拉军山组

在阿吾拉勒山北坡阔尔库河谷层型剖面,大哈拉军山组主要为深灰色-紫灰色玄武岩、紫色-暗紫色安山岩、灰紫色安山质火山角砾岩、深褐灰色英安质熔结玻屑凝灰岩、紫灰色流纹质熔结晶屑玻屑凝灰岩、深灰色安山质岩屑凝灰岩和灰黑色熔结凝灰岩等,普遍遭受葡萄石相-绿纤石相-低绿片岩相埋藏变质,改组与上覆阿克沙克组为角度不整合接触关系.岩石组合为钙碱系列玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩及同质火山碎屑岩,自早到晚具有从中基性向中酸性过渡的火山喷发特点.大哈拉军山组全岩Rb-Sr等时线年龄值为351.4±2 Ma(栾新东等,2008李永军等,2009),SHRIMP锆石U-Pb年龄为353.7±4.5 Ma(朱永峰等,2006b),表明该组火山岩形成于早石炭世早期.

大哈拉军山组是伊犁地块分布最广的石炭纪地层单元,总体为一套基性-中酸性火山熔岩及火山碎屑岩,夹有少量正常碎屑岩和灰岩透镜体.火山活动以中酸性岩浆为主,基性岩浆分布零星;中酸性火山岩大多属于钙碱性系列,而基性火山岩则为拉斑玄武系列.爆发相以安山质-流纹质凝灰岩、火山角砾岩、熔结凝灰岩为主;喷溢相以中性火山岩为主,基性与酸性的熔岩较少,同时还发育少量喷发-沉积相,包括凝灰质砂岩、凝灰质粉砂岩和沉凝灰岩等.火山岩相在区域上有明显的变化,例如,在阿吾拉勒山西段以爆发相为主,东段则以喷溢相为主(栾新东等,2008);在乌孙山中西段以中酸性爆发相为主, 而东南段以中基性溢流相为主(程春华等,2010).近年来大哈拉军山组火山岩的高精度年代学数据逐渐增多,这为构建石炭纪大哈拉军山岩浆事件的时空分布提供了逐渐精确的年代学框架.这些年代学数据包括:乌孙山地区的下部流纹质凝灰岩年龄353.3±3.5 Ma(栾新东等,2008)、上部的英安岩年龄344±6 Ma(栾新东等,2008);特克斯那拉提山北坡的底部玄武岩年龄353.7±4.5 Ma(朱永峰等,2006b);拉尔敦达坂那拉提山北坡的底部喷发粗面安山岩年龄312.8±4 Ma(朱永峰等,2006b); 查岗诺尔矿区的上部流纹岩年龄321.2±2.3 Ma(汪帮耀等,2011b)和301.8±0.9 Ma(蒋宗胜等,2012a);闪长岩年龄303.8±1.3 Ma(蒋宗胜等,2012a);智博矿区的英安岩年龄300.3±1.1 Ma(蒋宗胜等,2012a)、闪长岩年龄305.0±1.1 Ma(蒋宗胜等,2012a);备战矿区的流纹岩年龄316.1±2.2 Ma(李大鹏等,2013)和301±0.8 Ma(Zhang et al,2012)、英安岩303±0.19 Ma(Zhang et al,2012).从上述数据可以看出,尽管不同研究者在同一矿区获得的同位素年龄偏差较大,但在区域上大哈拉军山组绝对年龄的时间跨度长达50 Ma(从350 Ma到300 Ma),且自西向东有逐渐变新的趋势.由此推断,大哈拉军山组尽管其形成时期以早石炭世为主,而实质上很可能是一个穿时的岩石地层单位,其时间跨度可能从早石炭世初期到晚石炭世初期,甚至有可能向下跨入晚泥盆世(朱永峰等,2006b).

除阿吾拉勒山之外,大哈拉军山组在伊犁盆地的乌孙山、伊什基里克山、塔斯依山,及伊犁盆地北侧科古琴-博罗科努山都有分布(杨金中等,2003钱青等,2006邵铁全等,2006朱永峰等,20052006a2006b张江苏等,2006王博等,2006刘静等,2006孙林华等,2007马延红等,2007栾新东等,2008龙灵利等,2008李永军等,2009程春华等,2010李继磊等,2010李大鹏等,2013),不同地区的岩石组合十分相似可进行地层对比(李永军等;2009),这表明早石炭世海相火山岩盆地,应不仅仅局限于伊犁地块的范围.从岩石组合和岩石地球化学特征来看,该组火山岩系具有弧岩浆的亲缘性,因而其成因很可能与B型消减事件有关,即发育在岛弧环境或活动陆缘的岩浆弧.结合区域地质演化,我们推测伊犁石炭纪火山岩盆地很可能是发育在伊犁地块之上的弧后拉张盆地,这一时期的主岩浆弧应位于伊犁盆地北侧的科古琴-博罗科努山一带,而同期俯冲带下插的位置则位于北天山依连哈比尔尕断裂一线.前人对于这套火山岩形成的大地构造环境有不同认识,包括裂谷环境(姜常义等,199319951996车自成等,1996刘静等,2006程春华等,2010)、岛弧环境(邵铁全等,2006孙林华等,2007龙灵利等,2008)、陆缘弧(朱永峰等,20052006a2006b张江苏等,2006王博等,2006刘静等,2006)、弧后盆地环境(钱青等,2006)等,主要基于不同地点火山岩地球化学数据所表现出来的“总体相似、略有差异”而做出的判断.我们将伊犁地块石炭纪构造环境解释为弧后拉张盆地,是基于:B型消减-挤压大背景下诱发的弧后伸展,可以生成如大哈拉军山组所呈现的以钙碱性岩浆为主、且具有偏碱性岩浆趋势的火山岩系.

1.2.2 阿克沙克组

阿克沙克组在层型剖面(栾新东等,2008李永军等,2009)主要为灰黑色含生物薄层状钙质泥质粉砂岩和细砂岩、灰-深灰色微晶灰岩夹白云岩及白云质灰岩、灰褐色-灰色薄层状长石岩屑砂岩偶夹灰白色砂质生物碎屑灰岩、灰色-灰褐色长石岩屑砂岩夹粉砂质生物碎屑灰岩、深灰色-灰黑色灰岩泥质灰岩夹钙质砂岩、灰黑色-深灰色含炭钙质粉砂岩与细粒岩屑砂岩互层间夹生物碎屑灰岩、灰-深灰色微晶灰岩夹白云质灰岩、深灰-灰黑色中厚层粉晶-细晶灰岩夹少量泥质灰岩和浅灰色泥质白云岩等,含有丰富的早石炭世晚期珊瑚、腕足、菊石和苔藓虫化石(马延红等,2007).该组底部常见底砾岩,与下伏大哈拉军山组和上覆伊什基里克组均为角度不整合接触,总体为一套浅海相陆源碎屑岩与碳酸盐岩建造.

1.2.3 伊什基里克组

伊什基里克组在阿吾拉勒山东段的层型剖面(栾新东等,2008李永军等,2009)主要为灰黑色角砾凝灰岩、灰绿色碎裂安山岩、绿灰色石英斑岩、深灰-绿灰色角砾玻屑凝灰岩、灰绿色英安岩、灰褐色角砾玻屑凝灰岩和灰黑色蚀变安山质火山角砾岩等,总体为一套中酸性喷发岩,与下伏阿克沙克组呈角度不整合接触.该组安山岩的全岩Rb-Sr等时线年龄(294±4 Ma)(栾新东等,2008李永军等,2009)表明其地层年代应为晚石炭世.在阿吾拉勒山西段,伊什基里克组主要为石英角斑岩、安山岩、集块岩、火山角砾岩、安山质凝灰岩、沉凝灰岩、细砂岩、粉砂岩或粉砂质泥岩,夹红碧玉赤铁矿层,局部因(动力)变质改造因而成为板岩和千枚岩(崔尚森等,1997张霄,2007).这表明在伊犁地块不同地域,伊什基里克组的岩石组合与岩相具有明显的变化.崔尚森等(1997)依据伊什基里克组的火山岩地球化学特征等推测其形成环境可能为弧后盆地,而刘静等(2006)则认为很可能是裂谷环境.

1.3 盆地发育与铁成矿作用
1.3.1 含矿地层区域分布特点

尽管人们对发育在伊犁地块上述三个地层单元均赋予了相应的地质年代属性,但应当成承认,划分这些地层单元的主要依据是岩石组合和接触关系,因次,它们实质上都是岩石地层单位,而不是严格意义的年代地层单位.一般而言,岩石地层单元分布总是与盆地发育过程和充填物质供应状态直接相关.在物质供应和盆地发育急剧变化的盆地中,岩石地层单位的穿时性是普遍现象,如上文对大哈拉军山组的相关讨论就是如此.我们推测,不仅大哈拉军山组存在明显的穿时现象,阿克沙克组和伊什基里克组也应当是穿时的,从这三个组在阿吾拉勒山的地理分布状态就可以看出一些倪端.

根据区域地层资料,尽管大哈拉军山组与阿克沙克组在伊犁地块分布最广,二者也经常密切相伴,但是在盆地东部(查岗诺尔矿区以东)却未见阿克沙克组出露,而仅有大哈拉军山组存在;与之相对应,伊什基里克组在阿吾拉勒山的分布也很局限,仅在阿克萨依-尼新塔格矿区以西的南坡出露,并与大哈拉军山组直接(断层)接触(图 3).上述地层单元的地理分布状态,在很大程度上反映的是石炭纪伊犁火山岩盆地的古地理与火山活动在时空上的演变和迁移状况.我们推测,在早石炭世至晚石炭世早期,伊犁盆地普遍发育以大哈拉军山组为代表的中性岩浆为主的水下火山喷溢和喷发,且火山活动中心逐渐东移,火山东移后的地域转变为较平静的浅海环境,沉积了以阿克沙克组为代表的浅海相陆源碎屑岩与碳酸盐岩建造.晚石炭世火山中心再次西移,在阿吾拉勒山西段等地域形成了以伊什基里克组为代表的中酸性喷发岩与富含火山物质的沉积岩建造.

图 3 阿吾拉勒山地质矿产简图 Fig. 3 Simplified geological and mineral map of the Awulale Mt
1.3.2 盆地建造对区域成矿的制约

在伊犁地块已勘查发现的备战、敦德、智博、查岗诺尔、阿克萨依-尼新塔格、松湖、阔拉萨依、式可布太、喀因特、萨海、和统哈拉朶依、驹尔都拜、沙拉穹库尔、铁木里克等大中小型铁矿床多处和众多铁矿点中,它们或赋存于火山熔岩,或赋存于火山碎屑岩,抑或赋存于含有火山物质的沉积岩中.一些矿床在空间上与中酸性侵入体关系密切,另一些则不然或根本无关;一些矿床切割容矿的火山岩层,另一些则与容矿沉积地层整合产出;一些矿床发育石榴子石+透辉石为代表的“干矽卡岩”蚀变,另一些则以高温含水蚀变矿物为特征,还有一些与海相化学沉积(如重晶石岩、碧玉岩等)共生相伴.当然还存在其它相似或不同之处,这在前人(卢宗柳等,2006李文渊,2010王永新等,2003冯金星等,2010董连慧等,2011李凤鸣等,2011张作衡等,2012王晓地等,2013祁志明等,1985韩长江,2006华明弟,1985王曰伦等,1980莫江平等,19971999贾国章,2010袁涛,2003张霄,2007单强等,2009a王军年等,2009王春龙等,2012荆德龙等,2012王庆明等,2001邵青红等,2010胡秀军等,2010a2010b陈文革等,2011a陈文革等,2011b汪帮耀等,2011a2011b洪为等,2012a2012b2012c蒋宗胜等,2012a2012b刘兴忠等,2012王敏等,2012王志华等,2012郭新成等,2009李泰德等,2009)的文献中已有大量呈现.对于这些发育在同一火山岩盆地甚至赋存于同一岩组或建造的铁矿床,是哪些关键要素在控制不同类型矿床的形成与定位?不同矿化类型之间的成因联系与空间分布规律又是如何?回答这些问题将有助于未来在伊犁地块及其周边的新资源发现.

从已有的资料分析,伊犁地块石炭纪铁矿床主要赋存于大哈拉军山组火山岩/火山碎屑岩与伊什基里克组含丰富火山物质的碎屑岩中,而在阿克沙克组中铁矿床较为少见.赋存于大哈拉军山组的铁矿大多与容矿的火山岩系呈不协和接触关系,矿体的定位主要受火山机构断裂或成矿期岩体/围岩接触界面的控制,其宏观产状主要决定于矿床在破火山机构的具体发育位置;而赋存于伊什基里克组的铁矿大多与容矿火山-沉积地层呈整合接触关系,矿床定位与规模则很可能受控于火山喷发中心较远的水下洼地的古地貌,属于化学沉积铁矿.由此看来,充填于伊犁盆地的石炭纪海相火山岩建造与海相火山-沉积建造之间的差异与联系,很可能是控制不同类型矿床形成与定位的第一要素.因此,在本地区以盆地建造为基础的成矿作用分析会更具有区域意义.

2 矿化系统
2.1 火山岩/火山碎屑岩建造中的铁矿床

主要指赋存于大哈拉军山组火山熔岩-火山碎屑岩系中的铁矿床,如阿吾拉勒山东段的备战、敦德、智博、查岗诺尔、尼新塔格-阿克萨依、松湖,以及伊什基里克山大哈拉军山组中的阔拉萨依铁矿床等.这一类铁矿床具有以下共同特点:

(1)发育在火山机构(火山穹窿)的内部或边部,矿床本身也是火山岩(矿)浆喷发与岩浆源高温热液系统的有机组成部分,其近矿围岩(容矿岩)主要为次火山岩、火山熔岩或火山碎屑岩.

(2)火山机构特有的环状断裂和放射状断裂为主要容矿构造,因而矿化系统大多与围岩呈不协和接触关系(如备战、敦德、智博、查岗诺尔、阔拉萨依等);但若矿化系统发育在火山穹窿外侧斜坡因矿质顺层堆积或顺层交代成矿,那么矿体与围岩也会呈现出比较协和的接触关系(如阿克萨依-尼新塔格、松湖).

(3)成矿过程普遍伴随强烈的中-高温气液交代现象,表明矿化系统紧邻火山机构,矿化与高温熔流体和岩浆热液关系密切.

(4)近矿围岩性质决定标志性蚀变矿物组合:若围岩为火山熔岩(如智博),蚀变组合中不含石榴子石、透辉石等无水富钙的矽卡岩矿物,代之以钾化和含水的中高温蚀变矿物组合(绿帘石+阳起石+绿泥石等);若围岩为火山碎屑岩(如松湖、查岗诺尔、敦德、备战、阔拉萨依),一般会发育石榴子石、透辉石等无水富钙矽卡岩矿物,并伴有中高温含水蚀变矿物组合(绿帘石+阳起石+绿泥石等).

(5)有用组分除铁以外,常伴生铜、锌、金等金属组分,表明这类成矿系统与VMS矿床具有相似性和亲缘性.

2.2 火山-沉积建造中的铁矿床

主要指赋存于阿吾拉勒山中西段伊什基里克组富含火山物质的沉积岩系中的铁矿床,也包括附近邻区阿克沙克组沉积岩系中的铁-锰矿床,如式可布太、喀因特、和统哈拉朶依、驹尔都拜、沙拉穹库尔、铁木里克、莫托萨拉、加曼台等都属于此类矿床.它们的共同特点包括:

(1)一般发育在火山穹窿外侧远端或距离火山机构较远的的水下沉积洼地,矿体赋存于沉火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩和泥砂质沉积岩之中.

(2)矿体严格受地层层位控制,产状与围岩一致,并与地层同步褶曲;铁矿层及其顶、底板中常常发育大量碧玉岩透镜体以及纹层状重晶石岩透镜体.这些特征均指示铁矿层是在水下沉积盆地中通过化学沉淀作用形成的硅铁层位.这要求周围水体的物理动荡程度较低,即属于较为平静的水下洼地,以利于热卤水浓度分层与矿质过饱和沉淀.

(3)若为铁矿床(如式可布太、喀因特等),其矿石矿物主要为赤铁矿,其次为磁铁矿、菱铁矿、镜铁矿、黄铜矿、黄铁矿等;若为铁锰矿床(如莫托萨拉、加曼台等),其矿石矿物则主要为赤铁矿、磁铁矿、菱锰矿、褐锰矿和硬锰矿等.

(4)此类矿床中若出现较多的黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等硫化物,表明成矿流体的温度较高(达中温热液),就很可能发生有盆地深部流体(喷气)参与的热水沉积作用,其成因可能类似于Sedex矿化系统.

(5)围岩蚀变总体上发育比较弱,但若有深部热卤水参与的此类矿化系统也会形成较强的蚀变,主要表现为绿泥石化、绢云母化、硅化、黄铁矿化、碳酸盐化等中低温围岩蚀变.

3 讨 论
3.1 盆地性质与赋矿建造

伊犁地块(尤其阿吾拉勒山中东段)呈现的以富铁矿为主的区域大规模成矿事件是伊犁盆地石炭纪强烈海相火山活动的直接结果,而引起该火山岩盆地形成与演化的构造机制,很可能是晚古生代北天山洋南向俯冲而诱发的伊犁地块弧后拉张.大哈拉军山组火山岩系的年代学数据和相关火山-沉积地层的分布表明,伊犁盆地石炭纪火山活动的中心在时空上是逐渐移动和演化的,而铁成矿事件则主要与早石炭世以中性喷发岩为主的岩浆事件有关,其次与晚石炭世火山-沉积盆地的硅-铁化学沉淀有关.

3.2 火山穹窿与矿床定位

发育在火山熔岩-火山碎屑岩建造的铁矿床或矿化系统,主要赋存于火山穹窿、火山机构或破火山机构之中或毗邻地段,矿质主要来源于火山活动晚期的高温熔流体与火山热液.在距火山中心较近的火山机构内测(如智博、查岗诺尔、敦德、备战等矿床),这些高温超临界熔流体和火山热液,或直接灌入火山机构的断裂系(环状和放射状断裂)及同期区域性断裂之中,不仅发生铁矿质的沉淀,也发生强烈的高-中温围岩蚀变,但不同性质围岩的蚀变矿物组合会有明显差别,其矿化系统的产状与周围火山岩层呈不协和接触关系.在距火山中心较远的火山穹窿外侧,会形成与火山岩系呈亚整合状的层状-似层状矿床或矿体(如尼新塔格-阿克萨依、松湖矿床等),但从成矿矿物学和围岩蚀变组合分析,其成矿流体仍然为中-高温火山热液,推测属于大型火山机构的次级流体系统以喷流或顺层交代的方式导致矿质沉淀和围岩蚀变,因而具有类似于VMS的矿化样式.

我们认为阿吾拉勒山中东段大哈拉军山火山岩系出露的区域(松湖矿区至备战矿区),实际上是一个被石炭纪后南北向挤压造山变形后的不对称巨型火山机构,它在区域地质图(图 3)与卫星影像图(汪帮耀等,2011a)上都可以清晰地解读出来,尤其是破火山口的内环部分(查岗诺尔-智博-敦德一带)因构造变形程度较低在卫星影像图上十分清晰.外环部分从区域线性构造与长条状岩体的形态变化等,推测向西至少可以识别到独库公路一带;再往西可能属于由火山熔岩-火山碎屑岩构成的古火山穹窿外侧裙带部分.而敦德往东火山穹窿发育不完全,这很可能与伊犁火山岩盆地的古地貌有关.从图 3可以看出,智博矿床位于火山机构的中心附近,查岗诺尔和敦德矿床位于火山机构的内环(破火山口),备战等矿床位于外环,而尼新塔格-阿克萨依、松湖矿床等则位于火山穹窿外侧的裙带区.

3.3 沉积凹陷与矿床定位

发育在晚石炭世火山-沉积建造中的铁矿床或矿化系统,主要赋存于距火山活动中心较远的沉积洼地,其中充填的沉积物质,包括从陆地搬运而来的陆源碎屑、水下火山喷发形成火山岩、火山碎屑岩的碎屑,以及各类溶于海水的火山源或陆源的化学物质.主要来自火山喷发的硅、铁等化学成分,在平静的沉积洼地中发生浓度分层,一旦溶质过饱和就会发生化学沉淀形成硅-铁软泥层,其成岩后就是今天所看到的以赤铁矿为主的铁矿层或硅铁建造.这些铁矿层和硅铁建造与地层整合产出,其上、下盘一般为含凝灰质的细碎屑岩,如沉凝灰岩、凝灰质粉砂岩、凝灰质细砂岩和凝灰质砂岩等,指示这些化学沉积层在成因上与周围水体中早前或同期火山活动之间的密切关系.在伊犁盆地,不排除在沉积洼地中发生盆地深部流体(甚至是岩浆源流体)的上涌而形成喷流型富铁多金属矿床的可能性.

致 谢 本文作者感谢所有文献列出的研究者,是他们的研究成果促成了本文的写作.

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