近年来，经1:5万航磁测量、高光谱蚀变信息提取研究和区调及矿产评价，确立了新疆西天山阿吾拉勒海相火山岩型铁矿带，并证实其为新疆主要铁矿带之一 (董连慧等, 2011)。该铁矿带分布于伊犁地块东北缘，西起尼勒克县城、东至和静县的察汗诺尔，北以喀什河、伊连哈比尔尕山南坡为界，南以218国道为界，东西长380km，南北宽20~30km。铁矿带自西向东分布有式可布台、松湖、尼新塔格、查岗诺尔、智博、敦德、备战等中-大型矿床。该铁矿带目前累计探获铁矿石资源量10亿吨以上，预测铁矿石资源量17.28亿吨 (董连慧等, 2011)。许多学者对这些铁矿床开展研究，尤以成矿带东段的查岗诺尔、智博、敦德和备战铁矿研究程度相对较高。这些铁矿床产于下石炭统大哈拉军山组中-基火山岩地层中，并与火山机构关系密切 (冯金星等, 2010; 张作衡等, 2012; 董连慧等, 2011; 李凤鸣等, 2011)。关于该套火山岩的成因还存在着不同认识：一部分学者认为该套火山岩与碰撞后裂谷拉伸环境 (Qian et al., 2009) 或地幔柱相关 (夏林圻等, 2004)。另一部分学者则认为其具有典型的大陆弧火山岩的地球化学特征 (王博等, 2007; 姜常义等, 1996; 龙灵利等, 2008; Zhu et al., 2009)。

关于这些铁矿床的成因类型存在以下认识：(1) 火山喷气沉积改造型矿床 (赵仁夫等, 2006)；(2) 矽卡岩型矿床 (郭新成等, 2009; 葛松胜等, 2014; Duan et al., 2014; 刘学良等, 2013)；(3) 岩浆型和矽卡岩型的复合叠加矿床：查岗诺尔铁矿 (洪为等, 2012)；(4) 岩浆-热液复合型矿床 (冯金星等, 2010; 汪帮耀等, 2011; 王志华, 2012; 蒋宗胜等, 2012a; Jiang et al., 2014)。虽然人们对这些矿床进行了不同研究，但均局限于具体矿床的剖析，尚未从区域成矿角度揭示其成矿地质背景和成矿机理。

基于课题组近年来的研究成果，并结合已有的研究工作，本文探讨了成矿带东段成矿地质背景与铁矿床成矿机理，旨在为西天山铁矿的成矿规律总结提供思路，为该区域进一步找矿工作提供依据。

伊犁地块夹持于天山主干断裂 (中天山北缘断裂) 和南部尼古拉耶夫-那拉提北坡断裂之间，呈楔形向东尖灭 (高俊等, 2009; Gao et al., 1998)。研究区位于伊犁地块东北缘-阿吾拉勒成矿带东段，属伊犁-中天山板块北缘活动大陆边缘带 (图 1)。伊犁地块被认为是具有前寒武纪结晶基底的古老地块 (李继磊等, 2009)，其北侧依连哈比尔尕山和南侧哈尔克山均出露古生代蛇绿岩。伊犁-中天山板块南北两侧的南天山洋和北天山洋均发生向伊犁-中天山板块之下的俯冲，这两侧的洋盆都是向伊犁地块之下俯冲消减直至最后关闭的 (龙灵利等, 2008; 姜常义等, 1996; 朱志新等, 2006; 王博等, 2007; Zhu et al., 2009)。

图 1

Fig. 1

图 1 西天山区域地质简图 (据高俊等, 2009) YB-伊犁地块；NTA-北天山弧增生体；NMYB-伊犁地块北缘活动陆缘；SMYB-伊犁地块南缘活动陆缘；CT-中天山复合弧地体；NTM-塔里木北部陆缘；①  天山北缘断裂带；②  尼古拉耶夫线-那拉提北坡断裂；③  中天山南缘断裂 Fig. 1 Simplified geological map of western Tianshan Mountains (modified after Gao et al., 2009) YB-Yili Block; NTA-North Tianshan Accretionary Complex; NMYB-Northern Active Continental Margin of Yili Block; SMYB-Southern Active Continental Margin of Yili Block; CT-Central Tianshan Arc Terrane; NTM-Northern Margin of Tarim Block; ① North Tianshan Suture; ② Nikolaev Line-North Nalati Suture; ③ South Central Tianshan Suture

在该成矿带东段分布的火山岩中，以大哈拉军山组最为广泛，而且各个铁矿床均分布于该组火山岩上部层序 (图 2)。本文从以下几方面讨论成矿地质背景。

图 2

Fig. 2

图 2 阿吾拉勒成矿带东段地质图 (据新疆地质矿产开发局第三地质大队, 2006① Fig. 2 Geological map of eastern Awulale iron metallogenic belt

①  新疆地质矿产开发局第三地质大队. 2006.查岗诺尔胜利铜矿区深部及外围靶区研究

如前所述，阿吾拉勒成矿带东段位于伊犁地块的东北缘。其北侧发育古生代蛇绿岩带，代表北天山洋的存在，现有的蛇绿岩年代学资料可以限定该洋盆存在于早石炭世 (Gao et al., 1998)。在准噶尔-北天山-伊犁地块北缘多地发育以钙碱性火山岩套为主的泥盆纪-石炭纪火山岩，指示在此期间北天山洋盆发生向伊犁地块之下的俯冲。在早古生代，西天山进入多陆块 (微板块) 及多岛弧古亚洲洋演化阶段 (左国朝等, 2008)。在石炭纪末期增生造山过程结束，二叠纪时期开始，西天山地区进入后碰撞演化阶段 (Gao et al., 1998; 龙灵利等, 2008)。石炭纪-二叠纪时期该区经历了从俯冲-碰撞造山向后碰撞伸展-拉张环境的构造转变，形成了该区内广泛发育的火山岩地层。区域上这种剧烈的构造-岩浆活动为多种内生金属矿床 (尤其是铁矿床) 的形成提供了较为有利的成矿地质条件。

区域出露的地层有元古宇、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系及第四系。其中以石炭系大哈拉军山组以及伊什基里克组分布最为广泛，二叠系次之，第四纪松散堆积物不同程度地覆盖。元古宇主要为下元古界温泉群二云斜长片麻岩、斜长角闪片岩、二云母片岩、角闪岩、大理岩和石英岩等。志留系为泥岩、砂岩、粉砂岩、灰岩、凝灰岩和熔岩等，为一套碎屑岩-碳酸盐岩建造-火山岩建造。泥盆系为砾岩、砂岩、粉砂岩、灰岩、凝灰岩和熔岩等，主要为一套滨海相-海陆交互相的火山岩、陆源碎屑岩和碳酸盐建造。

石炭系在成矿带内自下而上可分为下石炭统大哈拉军山组 (C₁d)、下石炭统阿克沙克组 (C₁a) 和上石炭统伊什基里克组 (C₂y)。该套地层在研究区内分布面积最为广泛，且是区域上最重要的含矿层位。下石炭统大哈拉军山组 (C₁d) 是一套厚度大、分布广、岩性和岩相复杂的火山岩系，主要由玄武岩、玄武安山岩、流纹岩、粗面岩、粗面安山岩及中酸性凝灰岩组成 (新疆维吾尔自治区地质矿产局, 1993)。下石炭统阿克沙克组 (C₁a) 分布于研究区西北部乌吐艾肯河一带，与下伏的下石炭统大哈拉军山组、上覆的上石炭统伊什基里克组均呈角度不整合接触，主要为一套浅海相碳酸盐岩、碎屑岩建造。上石炭统伊什基里克组 (C₂y) 主要由熔岩和火山碎屑岩两部分组成，熔岩以玄武岩、流纹岩为主夹有少量安山岩，具双峰式分布特征。

二叠系分布较广泛，出露面积不大，主要为早二叠世乌郎组，发育伸展期双峰式火山岩建造-汇聚期火山磨拉石建造序列。侏罗系为陆相碎屑含煤建造。新生界为冲坡积砾石和砂土。

区域岩浆活动强烈，喷发时代主要为海西期，少量为加里东晚期，火山活动呈近东西向带状分布。侵入岩分布广泛，呈近东西向带状分布，以中酸性岩体最为发育，主要以海西期中酸性花岗岩类为主，呈岩基、岩株、岩枝、岩脉等多种形态产出。海西早期侵入岩呈岩株状分布于依连哈比尔尕山和科古琴山，岩性主要为花岗斑岩、花岗闪长斑岩等；海西中期花岗岩多呈岩株和岩基状分布于阿拉套山、博罗科洛山和阿希金矿东部，岩性为二长花岗岩、花岗岩、花岗闪长岩、花岗斑岩等。海西晚期花岗岩呈岩株和岩脉状分布于阿吾拉勒山一带岩性为闪长玢岩、二长花岗岩、石英钠长斑岩、花岗斑岩等 (张作衡等, 2012)。

根据目前掌握的数据并结合其他学者的数据，现将前述几个铁矿区的火山岩组合及主要岩石地球化学归纳如下 (表 1、图 3、图 4)。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 阿吾拉勒铁矿带东段矿区火山岩岩石组合与岩石地球化学特征 Table 1 The volcanic rocks combination and geochemical characteristics of deposits in eastern Awulale iron metallogenic belt 矿区 岩石组合 岩石地球化学特征 备战铁矿 玄武岩-玄武安山岩-玄武粗面安山岩-英安岩 分属钙碱性火山岩系列、钾玄武岩系列和拉斑系列；富集轻稀土元素，轻稀土元素分馏程度明显高于重稀土；富集大离子亲石元素而相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素 敦德铁矿 玄武岩-碧玄岩-玄武粗面安山岩-粗面安山岩-粗面英安岩-英安岩-流纹岩 (图 3) 以高钾钙碱性和钾玄岩系列为主，富集轻稀土元素，轻稀土元素分馏程度高于重稀土；富集大离子亲石元素而相对亏损亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素 (图 4) 智博铁矿 玄武岩-碧玄岩-玄武粗面安山岩-粗面安山岩-粗面英安岩-英安岩-流纹岩 (图 3) 分属钾玄岩系列、钙碱性系列和拉斑系列，大多数样品富集轻稀土元素且轻稀土元素分馏程度总体上高于重稀土元素，相对富集大离子亲石元素亏损Nb、Ta、Ti (图 4) 查岗诺尔铁矿 玄武岩-粗面玄武岩-玄武质粗面安山岩-粗面安山岩-安山岩-粗面英安岩-英安岩-流纹岩 (图 3) 大多数样品属钾玄岩系列和高钾钙碱性系列，富集轻稀土元素且轻稀土元素分馏程度高于重稀土元素，富集大离子亲石元素亏损Nb、Ta、Ti (图 4) 注：备战铁矿据张博等, 2015；敦德铁矿据西安地质调查中心, 2012①; Duan et al., 2014；智博铁矿据冯金星等, 2010; 蒋宗胜等, 2012a; Jiang et al., 2014；查岗诺尔铁矿据冯金星等, 2010; 汪帮耀, 2011

表 1 阿吾拉勒铁矿带东段矿区火山岩岩石组合与岩石地球化学特征 Table 1 The volcanic rocks combination and geochemical characteristics of deposits in eastern Awulale iron metallogenic belt

①  西安地质调查中心. 2012.西天山阿吾拉勒成矿带铁铜矿成矿条件与成矿规律研究报告

图 3

Fig. 3

图 3 查岗诺尔、智博、敦德和备战铁矿区火山岩的TAS图解 (a, 据Le Bas et al., 1986) 及SiO2-K2O图解 (b, 据Miyashiro, 1974) Fig. 3 TAS diagram (a, after Le Bas et al., 1986) and plot of K2O vs. SiO2 (b, after Miyashiro, 1974) for Chagangnuoer, Zhibo, Dunde and Beizhan volcanic rocks

图 4

Fig. 4

图 4 查岗诺尔，智博，敦德和备战火山岩的稀土元素配分曲线 (a) 和微量元素配分曲线 (a)(标准化值据McDonough and Sun, 1995) Fig. 4 Chondrite-normalized rare earth elements patterns (a) and primitive mantle-normalized multi-elements patterns (b) of Chagangnuoer, Zhibo, Dunde and Beizhan volcanic rocks (normalized values after McDonough and Sun, 1995)

已有的研究资料显示，备战、敦德、智博、查岗诺尔四个矿区的大哈拉军山组火山岩具有以下相同或相近的特征。

(1) 岩石类型多，岩石组合齐全，尽管各种岩石所占比例有明显差异，但各个矿区均出露基性、中性和酸性火山岩。

(2) 火山碎屑岩发育，各矿区火山岩爆发指数大体上介于30~70之间。

(3) 岩石化学系列以钾玄岩系列、高钾钙碱性系列、钙碱性系列为主，有少量拉斑系列岩石。

(4) 相对富集轻稀土元素，具有较高的LREE/HREE比值，轻稀土元素的分馏程度高于重稀土。

(5) 相对富集大离子亲石元素而亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素。

(6) 在构造环境判别图上，钙碱性系列火山岩 (图 5a, b)、高钾钙碱性系列和钾玄岩系列 (图 5c, d) 岩石样品绝大部分落入了活动大陆边缘和大陆弧区域。

图 5

Fig. 5

图 5 查岗诺尔、智博、敦德和备战火山岩大地构造环境判别图 (a) Th-Hf-Ta图 (Pearce et al., 1977)；(b) Th/Yb-Ta/Yb图 (Pearce and Norry, 1979)；(c) Zr/Al2O3-TiO2/Al2O3图 (Müller and Groves, 1995)；(d) Ce/P2O5-Zr/TiO2图 (Müller and Groves, 1995) Fig. 5 Discrimination of tectonic setting for the volcanic rocks from the Chagangnuoer, Zhibo, Dunde and Beizhan iron deposits

上述岩石学和岩石地球化学特征清晰地展示了岛弧或活动陆缘环境火山岩固有的特征，在图 3b上，钾玄岩系列和大部分高钾钙碱性系列火山岩的投影点均落在碱性玄武岩系列区，表明它们是板块汇聚过程的产物 (Lustrino et al., 2011)。此种认识早已在科迪勒拉山系、日本岛弧和西南太平洋多条洋内弧的研究中被反复证明过。真正裂谷环境的碱性火山岩在火山岩分类的硅-碱图上主要位于碱玄岩-碧玄岩区、响岩质碱玄岩区、碱玄质响岩区和响岩区，而不是位于粗面玄武岩区、玄武质粗面安山岩区、粗面安山岩区和粗面英安岩-粗面岩区 (Furman et al., 2004)。此外，两种不同环境的火山熔岩与火山碎屑岩的量比也存在显著差异。裂谷环境火山喷发方式以裂隙式喷溢和溢流为主，爆发指数一般不大于20(王德滋和周新民, 1982)。而板块汇聚边缘环境火山喷发方式以中心式喷溢和爆发式为主，以一条造山带整体而论，爆发指数不会小于50。所以，爆发指数也是判断构造环境的重要标志之一。

前人多将阿吾拉勒成矿带的构造环境厘定为晚古生代裂谷带，这是囿于多年前的工作和认知程度。基于前述对大哈拉军山组火山岩的研究成果，本文认为，应当把阿吾拉勒成矿带在石炭-二叠纪期间的演化历史划分为两个阶段，与此相对应，先后形成了两种不同的构造环境。

在早石炭世，伴随着以巴音沟蛇绿岩带为代表的北天山古洋盆向南侧俯冲和消亡过程，在伊犁地块北缘形成了活动陆缘型火山岩带。可将这一时期称为B型俯冲环境或活动陆缘环境。鉴于具有这种环境特征的火山岩的同位素年龄值介于329.9±1.5Ma (Jiang et al., 2014) 和300.3±1Ma (蒋宗胜等, 2012a) 之间，我们推测，B型俯冲作用终止的时限大体上为早石炭世末、晚石炭世初。

牛贺才等 (2010)对阿吾拉勒东段玉希莫勒盖达坂一带的石英闪长岩研究表明，该区域在晚石炭世构造体制由挤压转变为伸展。上石炭统下部的伊什基里克组以双峰式火山岩为标志，意味着阿吾拉勒成矿带在晚石炭世早期已经进入了伸展阶段。二叠纪的火山岩主要限于早二叠世乌郎组，乌郎组火山岩继承并强化了伸展环境火山岩的特征。此后，构造-岩浆活动渐趋减弱，逐渐转化为构造平静期。所以，阿吾拉勒成矿带的伸展阶段基本限于晚石炭世至早二叠世。

有必要指出，阿吾拉勒成矿带晚石炭世至早二叠世岩浆活动的时限与北疆地区同期岩浆活动的时限是对应的 (姜常义等, 1996; Zhang et al., 2012; 赵军等, 2013)。而北疆地区这一时期的岩浆活动被大多数学者认为是后碰撞伸展作用的产物 (张作衡等, 2012; 左国朝等, 2008; 高俊等, 2009; Gao et al., 1998; Zhao et al., 2008)。因此，从更大的格局看问题，它们都是天山和北疆地区大大小小的陆块汇聚过程的产物，此阶段的构造过程仍然属于造山过程。

查岗诺尔和敦德铁矿区含矿火山岩地层内夹有海相碳酸盐岩透镜体，备战铁矿区东侧有较多的海相碳酸盐岩地层，最近笔者在查岗诺尔铁矿区发现一系列海相化石。这些资料可以证明这4个铁矿床形成于海相古地理环境。

几年前，对于该成矿带赋存于石炭纪火山岩中的铁矿床的成因还存在多种认识，如矽卡岩型 (洪为等, 2012; 刘学良等, 2013；Duan et al., 2014)、沉积变质型 (王庆明等, 2011；郭新成等, 2009；韩琼等, 2013) 等。现在虽然还存在多种观点，但持有“火山岩型”观点的人越来越多 (董连慧等, 2011；李凤鸣等, 2011, 2015；张作衡等, 2012；王志华等, 2012；蒋宗胜等, 2012b, 葛松胜, 2014；张博等, 2015；张振亮等, 2015)，表明认识逐渐趋于一致。火山岩型铁矿，又称为与火山-侵入活动有关的铁矿床，该类矿床直接产出于不同地质时代的火山 (火山沉积) 岩及相关的侵入岩中，成矿作用直接与岩浆活动有关，大多以伴生有明显而广泛的蚀变和富矿占较大比例为特征。根据火山岩形成环境可将矿床分为陆相火山岩铁矿床和海相火山岩铁矿床 (程裕淇等, 1978; 赵一鸣等, 2004)。本文对“火山岩型铁矿”赋予的基本内涵是：成矿物质来自于火山物质 (包括熔浆和火山热液)，成矿过程是火山活动过程 (包括岩浆喷溢和爆发过程、火山热液活动过程等) 的组成部分。这类铁矿床都与岩浆-热液过程密切相关，早期矿化阶段的成矿流体均以岩浆流体为主，而且温度、压力和岩浆中的H₂O、CO₂直接影响流体在岩浆中的溶解度 (张招崇等, 2014)。按照这种概念，前述的阿吾拉勒成矿带四个铁矿床都应属于火山岩型铁矿。

按照成矿物质的直接载体和成矿过程，可以将这些铁矿床的成因类型进一步划分为两个亚型：矿浆-火山热液复合成因型和海底火山热液喷流沉积型。

赋存在大哈拉军山组火山岩中的备战、敦德、智博、查岗诺尔四个铁矿床应属于矿浆-火山热液复合成因型。关于敦德铁矿的成因类型，虽然一些学者仍持有不同观点：敦德铁矿矿床中的磁铁矿成因类型分为岩浆成因 (富Al₂O₃和TiO₂而贫MgO) 和热液交代成因 (富Al₂O₃和MnO，贫TiO₂和MgO) 两种类型 (葛松胜等, 2014)；Duan et al. (2014)认为敦德铁矿为矽卡岩型矿床，敦德铁矿由源于闪长质岩浆的流体交代火山岩形成。就总体而言，敦德铁矿的成因类型仍然可以归为与岩浆-热液系统有关的铁矿床。

矿浆-火山热液复合成因型矿床的基本特点是矿浆期矿石赋存在火山熔岩中，矿石构造类型多为浸染状、斑杂状、脉状、条带状、海绵陨铁状和块状等。这些矿石中的硅酸盐部分仍保留有成矿母岩浆特有的组构特征和斑晶，即使是在块状矿石中也保留有斑晶矿物。且硅酸盐矿物和玻璃基质与磁铁矿含量明显的显示出此消彼长的关系。另外，板条状或放射状磁铁矿的出现具有特殊意义，在EI Laco和Kiruna铁矿中广泛分布的板条状或放射状磁铁矿被认为是由 (岩浆) 熔体急骤冷却而形成 (Henríquez and Martin, 1978; Nyströem and Henríquez, 1994)，而这一点也被Philpotts (1967)通过磁铁矿-磷灰石熔体系统的骤然冷却实验所证实。在查岗诺尔和智博铁矿中，均广泛分布有这类板条状、放射状磁铁矿，这很好的佐证了铁矿床的岩浆成因。据我们目前所掌握的资料，在敦德铁矿和备战铁矿中，在不同构造类型的矿石中亦有数量不等的板条状、放射状磁铁矿 (图 6)，局部还可见流动构造 (张博等, 2015)。综上所述，这些铁矿床中的多数矿石是含矿熔浆和矿浆直接冷凝固结的产物。由于这些矿床几乎都赋存于火山口或破火山口内，成矿过程与火山口部位反复出现的喷溢-爆发、火山热液交代、隐爆作用等相伴，早期成矿阶段形成的矿浆期矿石多被后来的火山活动和隐爆作用破坏，变成角砾状矿石。既使如此，在单个角砾内部仍会保留有该类矿石的组构特征。矿浆期矿石形成的原生矿石矿物是磁铁矿，其储量构成矿床的主体。

图 6

Fig. 6

图 6 敦德和备战铁矿板条状磁铁矿显微结构图 (a-c) 敦德铁矿区板条状磁铁矿 (反射光)；(d-f) 备战铁矿区板条状磁铁矿平行-近于平行分布 (反射光). Mt-磁铁矿; Py-黄铁矿 Fig. 6 Microphotographs of platy magnetite in Dunde and Beizhan iron deposits (a-c) magnetite is lath-shaped of Dunde iron deposit (reflected polarized light); (d-f) magnetite (sub-parallel or parallel to each other) is lath-shaped of Beizhan iron deposit (reflected polarized light). Mt-magnetite, Py-pyrite

矿浆-火山热液复合型矿床的热液期矿石分布范围大于矿浆期矿石，主要赋存在火山碎屑岩中，此外，沿火山岩地层的解理、裂隙、隐爆角砾岩筒中角砾之间的间隙都有分布。总之，有利于火山热液流通的部位就是热液期成矿的部位。由于火山活动的间歇期就是火山热液活动期，所以热液期成矿的多期多阶段性表现的更为明显。而且成矿作用与热液蚀变、隐爆作用之间的关系更为密切。该期形成的矿石多呈脉状、细脉浸染状，矿体形态多变。粗粒磁铁矿和硫化物多半形成于热液期。其中，敦德铁矿中伴生的Zn平均为1%±，估算储量可达300万吨，已达大型矿床规模。

按照成矿物质聚集成矿的地质过程，可将成矿作用类型概括为氧化物熔离成矿、分离结晶+岩浆流动成矿、隐爆-贯入成矿、热液交代成矿四种类型。

氧化物熔离成矿属矿浆期成矿。一些宏观和微观特征表明矿床的矿浆成因：如在智博铁矿区，块状矿石与围岩呈截然接触，且蚀变较弱；围岩中的长石斑晶具有定向流动排列；磁铁矿与透辉石呈流动条带状分布，且发育板条状或树枝状磁铁矿 (蒋宗胜等, 2012b)。赋存在火山熔岩中的浸染状矿石、条带状矿石、斑杂状矿石和块状矿石的形成过程大体上均属此类。常见条带状矿石意味着硅酸盐与氧化物分凝过程，至少部分是动态过程 (图 7c, f)。斑杂状矿石的出现可能意味着二者熔离时岩浆房中有湍流。块状矿石是硅酸盐与氧化物彻底熔离的产物。在以玄武质岩浆为成矿母岩浆的矿床中，分离结晶相既有辉石也有斜长石。

图 7

Fig. 7

图 7 敦德和备战铁矿区矿石照片 (a) 敦德铁矿区，隐爆角砾状矿石，磁铁矿胶结围岩角砾；(b) 敦德铁矿区，贯入角砾岩型矿石，富磁铁岩浆流体贯入被磁铁矿胶结并伴随着石榴石化；(c) 敦德铁矿区，磁铁矿和透辉石呈流动条带状分布；(d) 备战铁矿区，隐爆角砾状矿石，磁铁矿胶结围岩角砾；(e) 备战铁矿区，稀疏浸染状矿石与弱矿化玄武岩之间的渐变过渡关系；(f) 备战铁矿区，磁铁矿和透辉石呈流动条带状分布. Mt-磁铁矿；Di-透辉石；Gr-石榴石 Fig. 7 Ore photographs of the Dunde and Beizhan iron deposit (a) cryptoexplosive breccia ores in Dunde iron deposit, host rock are cemented by magnetite; (b) injection and breccia ore in Dunde iron deposit, Fe-rich magmatic liquids injected which are cemented by magnetite with garnetization; (c) the arrangement of magnetite and diopside defining a flow texture in Dunde iron deposit; (d) cryptoexplosive breccia ores in Beizhan iron deposit, host rocks are cemented by magnetite; (e) sparse disseminated ore have transitional contact with weak mineralization basalt in Beizhan iron deposit; (f) the arrangement of magnetite and diopside defining a flow texture in Dunde iron deposit. Mt-magnetite; Di-diopside; Gr-garnet

海相环境中，氧逸度较低条件下，贫铁硅酸盐的分离结晶作用可导致残留岩浆富铁，在海底环境下富铁岩浆流动形成块状-浸染状矿石 (张招崇等, 2014)。在备战铁矿区，矿体 (L3) 富集在中心位置且产状较陡，块状矿石位于中心靠下部位置，向L3矿体两侧则磁铁矿含量逐渐减少硅酸盐矿物增多，矿体与玄武岩为渐变过渡接触关系 (图 7e和图 8a)。在敦德铁矿区，也有类似中心矿体产状陡倾且富集块状矿石，向两侧磁铁矿含量减少，与围岩为渐变过渡关系，围岩成分为基性火山熔岩和火山碎屑岩。从玄武岩-弱矿化玄武岩-稀疏浸染状矿石-稠密浸染状矿石所具有的特征：硅酸盐矿物的含量与磁铁矿含量之间存在着此消彼长的关系 (图 8b-g)，板条状磁铁矿发育 (图 6)，磁铁矿与透辉石呈现流动条带分布 (图 7c, f)。这些特征均佐证了分离结晶形成浸染状和块状矿石的同时，还存在岩浆流动形成条带状矿石。

图 8

Fig. 8

图 8 备战铁矿区实测剖面 (a) 和玄武岩-弱矿化玄武岩-矿石递变显微照片 (b-e) The geological section for volcanic rocks and ore body (a) and the gradient series microphotographs of basalt, weak mineralization basalt and ores (b-e) in Beizhan iron deposit Fig. 8 The geological section for volcanic rocks and ore body (a) and the gradient series microphotographs of basalt, weak mineralization basalt and ores (b-e) in Beizhan iron deposit (b) basalt, intergranular texture; (c) weak mineralization basalt, intergranular texture; (d) mineralization basalt, intergranular texture; (e) sparse disseminated ore, clinopyroxene act as automorphic columnar texture, and magnetite are included in the clinopyroxene as hypidiomorphic granular or columnar texture; (f) disseminated ore, clinopyroxene act as automorphic columnar texture, and magnetite are included in the clinopyroxene as hypidiomorphic granular or columnar texture; (g) dense disseminated ore, clinopyroxene act as automorphic columnar texture. All microphotographs under plane-polarized light. Cpx-clinopyroxene; Pl-plagioclase; Mt-magnetite

隐爆作用在这四个铁矿床中普遍存在，以查岗诺尔和备战铁矿区最为发育。由于岩浆的多期次活动和喷发作用，隐爆作用并非只出现在矿床形成过程的某一阶段，而是伴随着成矿全过程反复出现。隐爆作用不但可以破坏先期形成的矿体，隐爆过程也可以成矿。这是因为隐爆作用会导致挥发分和热量在极短时间内大量逸失，从而急剧地改变体系的物理化学状态，导致岩浆中的氧化物急剧过饱和并从岩浆中熔离，形成特征的它形微细粒磁铁矿集合体 (图 7a, b, d)。由于隐爆过程中形成的大量角砾、粉尘被包裹在铁质矿浆中，两种组分之间存在着物质交换反应，形成一系列与交代作用有关的组构特征。由于隐爆产生负压空间，导致部分铁矿浆在铁矿体上方形成贯入脉状角砾型磁铁矿石 (蒋宗胜等, 2012b; 汪帮耀等, 2011)。查岗诺尔矿区常见的浮渣状、豹纹状、豹斑状矿石就是隐爆熔离过程的产物 (洪为等, 2012; 汪帮耀等, 2011)。在热液成矿期间，由岩浆热液与围岩之间相互作用而形成的高温富铁流体，在角砾岩筒中循环导致隐爆作用并与岩石角砾发生反应，导致磁铁矿结晶而形成的矿石，如敦德贯入角砾岩型矿石 (图 7b)。这类矿石都赋存于隐爆角砾筒内部和周边，伴随有同成矿期的强烈热液蚀变。磁铁矿与热液蚀变矿物既交代角砾，又充填在角砾之间胶结角砾，如智博和查岗诺尔的角砾状、复角砾状矿石 (洪为等, 2012; 汪帮耀等, 2011; 蒋宗胜等, 2012b; 张博等, 2015)。矿石多呈细脉浸染状、脉状，含有大量隐爆角砾是其鉴别性标志 (图 7a, d)。

热液交代成矿作用是指火山热液活动 (除隐爆作用) 过程形成的矿石。凡有利于火山热液流通的部位，都是形成这类矿石的有利部位。除各种规模的断层、解理、裂隙外，火山碎屑岩是这类矿石的主要载体。常见的矿石构造为对称条带状、细脉浸染状、浸染状、网脉状、晶洞状、复角砾状等。伴有强烈的热液蚀变是这类矿石共有的特点。

目前，在遥感解译图中，查岗诺尔和智博铁矿区明确地位于同一破火山口内。而在卫星影像图中，其他铁矿区的火山机构不明显。但是在这些矿区范围内和周边地带多见有火山集块岩，可视为火山机构存在的证据。此外，上述四个矿浆-火山热液复合型矿床的成矿作用类型和成矿过程证明它们只能形成于火山口、破火山口或复式破火山口内，而不可能形成于火山机构之外的火山岩地层内。

由于所研究的这些矿床多赋存在火山机构内，查岗诺尔和智博铁矿赋存在复式破火山口内，火山熔浆与火山热液反复多次活动的基本特点决定了与之相伴的成矿作用的多期多阶段性，以及成矿作用类型与成矿过程的多样性。表现为不同结构构造的矿石相互叠加、穿插、改造。在不同成矿阶段，成矿物质的聚集方式是多种多样的。熔离作用产生的矿浆或富含矿浆的熔浆沿与火山机构伴生的裂隙汇聚并运移，在这些部位压力的骤然降低和氧分压的升高又促进了铁矿浆的熔离及残浆、气、液的生成。在此过程中，当矿 (岩) 浆系统的内压超过围岩静压时候，引发了超压爆炸-隐爆作用。例如，矿浆和含矿岩浆的喷溢、贯入、爆发和隐爆等等。隐爆角砾状矿石又被贯入的矿浆、含矿岩浆或从热液中沉淀的成矿物质胶结。除此之外，在低氧逸度条件下，早期发生硅酸盐结晶导致残留岩浆富铁，这些富铁岩浆由于密度较大，在海底流动导致密度大的富铁岩浆集中于中心，向两侧密度逐渐减小硅酸盐含量增多，形成矿体与围岩的渐变过渡接触关系。

在热液成矿期，由于岩浆在岩浆房中发生分异形成高温高盐度卤水或岩浆热液，以及受到岩浆房中热量加热作用的海水，均会发生对流循环并从围岩中淋滤出成矿物质进入流体中形成富铁流体，这些富铁流体喷发至海底形成铁矿 (张招崇等, 2014)。与火山机构伴生的裂隙同样是这些富铁流体上涌和循环的通道和有利空间 (蒋宗胜等, 2012a, b)。成矿热液沿解理、裂隙充填交代，并在火山碎屑岩内呈弥散状渗滤交代，成矿热液聚集到某些特定空间导致的隐爆等等。有必要指出，隐爆作用伴随矿浆期和热液期成矿的全过程。凡此种种，复杂的成矿过程导致了矿石结构构造的多样性。

成矿热液蚀变伴随着矿浆期和热液期成矿的全过程，其空间分布范围大于矿体-矿化体的空间范围，在查岗诺尔和敦德等矿区还形成了明显的蚀变矿物空间分带。热液蚀变的多阶段性与成矿过程的多阶段性相对应，并且是这些矿床的普遍特征。主要蚀变矿物为石榴石化、透辉石化、透闪石化、阳起石化、绿帘石化、钾长石化、绿泥石化、硅化和碳酸盐化等。同一矿区的同一蚀变矿物可以在多个蚀变阶段生成，但它具不同的标型特征，标志了其生成条件的演变过程。例如，在查岗诺尔铁矿区透辉石分别形成于岩浆成矿期和热液成矿期，岩浆成矿期透辉石呈微细粒并与磁铁矿近于同时结晶，而热液成矿期透辉石粒度较粗且晚于热液期磁铁矿形成 (洪为等, 2012; 汪帮耀等, 2011)。这些蚀变矿物是火山热液与火山岩 (主要是火山碎屑岩) 相互作用的产物，在蚀变带内广泛分布的残留火山碎屑岩足以证明这一点。而在矿区火山岩地层内夹持的碳酸盐透镜体，往往保持新鲜状态，鲜见蚀变，也不含矿。

笔者对查岗诺尔、智博、敦德和备战铁矿区大量岩相学观察结果表明：在查岗诺尔铁矿区，从正常的安山岩到只有很少量安山岩斑晶而其余部分都是磁铁矿，这二者之间的连续过度现象常有，而其他类型岩石绝无此种现象 (汪帮耀, 2011)。在智博、敦德和备战铁矿区，玄武岩普遍发育不同程度的磁铁矿化，见有一系列玄武岩-弱矿化玄武岩-稀疏浸染状矿石-稠密浸染状矿石，磁铁矿可以以任意比例存在于该类基性熔岩中 (图 8)(西安地质调查中心, 2012; 汪帮耀, 2011; 张博等, 2015)。另一方面，在查岗诺尔铁矿区各类矿石具有相似的稀土、微量元素配分模式和Pb同位素组成，并且岩浆期磁铁矿与安山岩围岩稀土、微量元素配分模式相似，指示这些矿石与安山岩之间具有同源性 (洪为等, 2012; 冯金星等, 2010; 汪帮耀等, 2011)。在智博、敦德和备战铁矿区内玄武岩与矿区内矿浆期矿石有相似氧化物含量、稀土、微量元素地球化学特征，暗示该阶段矿化铁质来自围岩 (葛松胜等, 2014; 王志华等, 2012; 冯金星等, 2010; 汪帮耀等, 2011; 张博等, 2015)，表现出了该期矿石与玄武岩的亲和性。综上所述，根据岩相学、矿相学、岩石地球化学和矿床地球化学研究成果，兹将赋存在大哈拉军山组中的四个矿浆-火山热液复合成因矿床的成矿母岩浆性质厘定如下：(1) 备战、敦德、智博矿床的成矿母岩浆为玄武质岩浆；(2) 查岗诺尔铁矿床的成矿母岩浆为安山质岩浆。

综合上述资料，总结铁矿带东段火山岩型铁矿床的控矿因素与成矿条件如下：成矿地质背景为活动大陆边缘型火山岩组合与伸展构造环境。基性和中性火山熔浆活动与铁矿化密切相关。含矿母岩浆的强烈分异演化导致氧化物熔离，而分离结晶和岩浆流动则促使富集矿体形成。岩浆热液对流循环并萃取围岩铁质形成热液期矿石。火山机构及其伴生裂隙是含矿岩浆活动的有利空间并为成矿物质的聚集提供物理化学条件，是铁矿体主要控矿因素和赋矿部位。

阿吾拉勒火山岩型铁矿带东段铁矿区大哈拉军山组火山岩岩石组合包括基性、中性和酸性火山岩。岩石学和岩石地球化学特征清晰地展示了岛弧或活动陆缘环境火山岩固有的特征。查岗诺尔、智博、敦德和备战铁矿的矿床成因类型为与岩浆-热液系统有关的矿浆-火山热液复合成因型铁矿床。成矿物质来源于火山物质 (包括熔浆和火山热液)，成矿过程是火山活动过程 (包括岩浆喷溢和爆发过程、火山热液活动过程等) 的组成部分。成矿作用类型包括氧化物熔离成矿、分离结晶+岩浆流动成矿、隐爆-贯入成矿和热液交代成矿四种类型。矿床的控矿因素与成矿条件包括：活动大陆边缘环境及形成于其中的基性和中性火山熔浆活动和火山岩组合、成矿母岩浆的强烈分异演化、岩浆流动、火山热液对流循环和火山机构等方面的影响。