丁 俊, 張術(shù)根, 徐忠發(fā), 秦新龍

1)中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院, 教育部有色金屬成礦預(yù)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南長(zhǎng)沙 410083;2)有色金屬華東地質(zhì)勘查局, 江蘇南京 210007

印度尼西亞塔里亞布島錫鐵多金屬礦床的地質(zhì)地球化學(xué)特征與成因

丁 俊1), 張術(shù)根1), 徐忠發(fā)2), 秦新龍2)

1)中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院, 教育部有色金屬成礦預(yù)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南長(zhǎng)沙 410083;2)有色金屬華東地質(zhì)勘查局, 江蘇南京 210007

印尼塔里亞布島新近發(fā)現(xiàn)大型錫鐵多金屬礦床, 初步探明鐵儲(chǔ)量超過1億噸, 全鐵品位可達(dá)50%。塔里亞布島錫鐵多金屬礦床以矽卡巖型與礦漿型為主, 兼具熱液型, 構(gòu)成一個(gè)完整的成礦系統(tǒng)。印支期二長(zhǎng)花崗巖源自地殼部分熔融產(chǎn)生的巖漿, 是礦床的主要成礦物質(zhì)來源與控礦因素; 巖漿經(jīng)過高度的演化分異過程, 生成富鐵礦漿貫入充填成礦, 主要賦存于花崗巖體與石炭系地層接觸帶中巖體邊界形態(tài)急劇變異部位和軟、硬巖層的接觸界面; 矽卡巖型鐵礦則賦存于石炭系(白云質(zhì))大理巖及含鈣質(zhì)變質(zhì)砂巖與花崗巖體的接觸帶附近。礦床成礦時(shí)屬環(huán)太平洋成礦域的東澳大利亞成礦帶, 經(jīng)喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)位移至東南亞成礦帶。

塔里亞布島; 地質(zhì)地球化學(xué); 錫鐵多金屬礦床; 矽卡巖型; 礦漿型

塔里亞布島(簡(jiǎn)稱塔島, 下同)屬印度尼西亞東部的蘇拉群島, 其西端新近發(fā)現(xiàn)大型錫鐵多金屬礦床, 屬東南亞錫鐵多金屬成礦帶的東延部分。經(jīng)華東有色地勘集團(tuán)勘查, 初步探明鐵儲(chǔ)量超過1億噸,全鐵品位可達(dá) 50%以上。該礦床的地質(zhì)地球化學(xué)特征、礦床成因尚未有人進(jìn)行研究。地質(zhì)剖面的相似性表明, 蘇拉群島是由新幾內(nèi)亞島裂離并沿貫穿蘇拉群島附近海域的蘇朗平移斷裂帶(Sorong Fault)向西位移至現(xiàn)今地理位置(Jason et al., 1995; Xвopoвa,1990)。而新幾內(nèi)亞島屬于澳大利亞東部成礦帶的一部分, 因此該礦床成因和成礦后的演化值得研究。由于蘇拉群島地質(zhì)工作程度極低, 僅有少量區(qū)域地質(zhì)資料可供利用, 本文在盡可能收集前人相關(guān)資料的基礎(chǔ)上, 通過野外調(diào)查和室內(nèi)工作, 對(duì)該礦床的地質(zhì)地球化學(xué)特征進(jìn)行了較為詳細(xì)的基礎(chǔ)性研究,為深入認(rèn)識(shí)塔里亞布島鐵礦成因提供了更多依據(jù),豐富了該成礦帶的礦床類型, 并為該區(qū)域的大地構(gòu)造演化特征研究提供更多的資料, 有利于該礦區(qū)乃至該成礦帶的成礦預(yù)測(cè)與找礦工作。

1 區(qū)域成礦背景

蘇拉群島位于東南亞陸緣殼體北緣, 地處東亞陸緣殼體南西緣與澳大利亞殼體、菲律賓海殼體的交接部位, 歸屬北伊利安地槽區(qū)南部邊緣部分, 靠近該地槽區(qū)與班達(dá)海地槽區(qū)、蘇拉威西海地槽區(qū)的交接過渡部位(陳國(guó)達(dá), 1998)。區(qū)域內(nèi)出露石炭紀(jì)區(qū)域變質(zhì)巖, 包括片巖、片麻巖、角閃巖及石英巖等中深級(jí)變質(zhì)巖, 以及板巖、千枚巖、變質(zhì)砂巖與大理巖等低級(jí)變質(zhì)巖, 分別由海相陸源碎屑沉積建造、淺海相陸源碎屑夾碳酸鹽沉積建造受地槽運(yùn)動(dòng)而形成。同時(shí)出露石炭紀(jì)末期的陸相中酸性火山巖、中生代早期的生物礁灘相碳酸鹽巖、侏羅紀(jì)海陸交互相-淺海蒸發(fā)相碎屑巖含煤建造、含黃鐵礦結(jié)核膏鹽泥質(zhì)建造、白堊紀(jì)泥灰質(zhì)沉積建造、新生代沉積淺海生物礁灘相碳酸鹽巖建造、磨拉石建造(圖1)。蘇拉群島區(qū)域地殼演化運(yùn)動(dòng)歷史復(fù)雜, 海西晚期、印支期、燕山期及喜馬拉雅期都有構(gòu)造變形產(chǎn)物發(fā)育, 特別是印支期和燕山期構(gòu)造變動(dòng)強(qiáng)度大、變形產(chǎn)物分布范圍廣, 使得區(qū)域構(gòu)造無論斷裂或褶皺都較發(fā)育, 變形強(qiáng)烈。印支期陸殼重熔型花崗質(zhì)巖漿侵入活動(dòng)強(qiáng)烈, 燕山期存在少量中基性巖漿建造為特色的巖漿淺成侵入活動(dòng)。

圖1 印度尼西亞塔島區(qū)域地質(zhì)圖(右下圖據(jù)Akira et al., 2005)Fig. 1 Regional geological map of Taliabu Island, Indonesia(lower right map from Akira et al., 2005)

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 地層

塔島鐵礦區(qū)地層由老至新出露晚古生代石炭系Menanga建造(Pzmm)、晚古生代石炭-二疊系Mangole火山巖建造(PTRmv)、中下侏羅統(tǒng) Bobong建造(Jbs)、中上侏羅統(tǒng)Buya建造(Jb)(圖2)。石炭系為礦區(qū)地層主體, 為一套陸棚相、淺海臺(tái)地相鈣質(zhì)砂巖、石英細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r, 受晚海西期至印支期區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)影響, 遭受低級(jí)動(dòng)力熱流變質(zhì), 成為變質(zhì)砂巖、板巖、千枚巖、(白云質(zhì))大理巖。筆者綜合野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)巖礦鑒定結(jié)果, 將石炭系地層由老至新依次為分為碳酸鹽巖類、變質(zhì)砂巖類(夾硅質(zhì)巖、石英巖)、板巖類(夾硅質(zhì)巖)、千枚巖類等四個(gè)巖性段。矽卡巖型礦床主要賦存于 Pzmm的碳酸鹽巖層, 礦漿貫入型鐵礦體則常賦存在 Pzmm的軟硬巖層, 即碳酸鹽巖層、變質(zhì)砂巖與變質(zhì)粉砂巖的層間裂隙或?qū)娱g軟弱面。侏羅系包括Bobong組和Buya組, 為淺海相-海陸交互相-淺海相礫巖、砂巖夾頁巖及褐煤層、泥質(zhì)炭質(zhì)頁巖, 鈣質(zhì)粘土巖, 石英砂巖夾鈣屑灰?guī)r。

圖2 塔島錫鐵多金屬礦床礦區(qū)地質(zhì)圖(Jb、Jbs、Pzmm、PTRmv、PTRbg同圖1)Fig. 2 Geological map of the Taliabu Sn-Fe polymetallic deposit(Jb, Jbs, Pzmm, PTRmv, PTRbg are the same as Fig. 1)

2.2 構(gòu)造

受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制, 區(qū)內(nèi)斷裂、褶皺構(gòu)造較為發(fā)育。

區(qū)內(nèi)整套地層受區(qū)域軸向近東西的背斜褶皺控制, 形成近東西向復(fù)式背斜構(gòu)造, 整個(gè)地層褶皺變形極為復(fù)雜。在此基礎(chǔ)上, 經(jīng)燕山運(yùn)動(dòng)近東西向的擠壓影響使中生代地層連同 Pzm、Pzmm再度遭受褶皺變形, 因而形成本區(qū)近東西向復(fù)式背斜構(gòu)造。其構(gòu)成主體是Pzmm、Jbs及Jb地層。其核部為Pzmm地層, 軸向呈北西西向, NE 100o～110o。背斜軸面往北東傾斜, 為同斜倒轉(zhuǎn)褶皺, 褶皺翼間角略小于90o。該復(fù)式背斜控制鐵礦體形態(tài), 主要富礦體產(chǎn)于核部地層與轉(zhuǎn)折端。

受區(qū)域性斷裂的控制, 區(qū)內(nèi)發(fā)育近南北向、北東向、北西向及近東西向四組斷裂。主構(gòu)造線為北西向。近東西向(縱向壓性)和北西向斷裂(斜向剪性-壓剪性)是印支期近南北向擠壓場(chǎng)的產(chǎn)物, 近南北向(壓性-壓剪性)和北東向(剪性)是燕山期近東西向擠壓場(chǎng)的產(chǎn)物。印支期花崗巖巖漿主要沿北西向斷裂侵入。

2.3 巖漿活動(dòng)

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈, 除海西期陸相中酸性火山巖漿活動(dòng)外, 印支期侵入巖廣泛分布, 同時(shí)存在少量燕山期中基性巖漿淺成侵入活動(dòng)。印支期巖漿巖主要出露于研究區(qū)南部, 以巖基形式北北西向展布,局部呈巖枝狀侵入地層深部, 侵入最新地層為Pzmm。巖石類型以二長(zhǎng)花崗巖為主, 來源于上地殼重熔型巖漿, 屬S型花崗巖。海西期火山活動(dòng)表現(xiàn)為中酸性火山巖的出露, 如流紋巖, 熔結(jié)凝灰?guī)r(熔灰?guī)r), 火山礫凝灰?guī)r, 角礫巖等。燕山期巖漿活動(dòng)表現(xiàn)為少量中基性巖脈出露, 如輝綠玢巖脈、石英閃長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖脈等, 多呈南北走向。

2.4 圍巖蝕變

主要蝕變類型包括矽卡巖化、角巖化、蛇紋石化、絹云母化、綠泥石化、鉀長(zhǎng)石化、硅化、泥化、云英巖化等。與礦化關(guān)系密切的主要為矽卡巖化,云英巖化也是較為明顯的找礦標(biāo)志, 特別是礦漿型鐵礦的成因標(biāo)志。

2.5 礦體及礦石特征

該礦區(qū)至今共發(fā)現(xiàn)礦體近30個(gè), 各礦體規(guī)模相差懸殊。鐵礦體均產(chǎn)出于Pzmm地層與花崗巖的接觸帶內(nèi), 特別是(白云質(zhì))大理巖與變質(zhì)砂巖界線附近, 部分礦體直接與花崗巖接觸。礦體整體走向受區(qū)內(nèi)近東西向復(fù)式背斜的控制, 在平面上呈板狀、脈狀及不規(guī)則狀, 在深部受背斜控制, 呈同斜褶皺形狀。礦體長(zhǎng)度50～1600 m, 寬度10～330 m, 延深可達(dá)100～600 m, 沿傾向形態(tài)較復(fù)雜, 膨縮、分枝、復(fù)合較常見。

Ⅱ-1號(hào)礦體規(guī)模最大, 緊貼花崗巖體西側(cè)與Pzmm地層接觸界面產(chǎn)出, 主體直接出露。與接觸界面產(chǎn)狀相似, 整體走向?yàn)榻媳毕? 受巖體頂界面及接觸帶構(gòu)造控制, 整體產(chǎn)狀平緩, 局部產(chǎn)狀變化頻繁, 底界面大致向西傾, 局部膨脹或收縮現(xiàn)象明顯, 為巨型扁豆?fàn)畹V體。礦體走向延伸長(zhǎng)度約 1600 m, 傾向延伸超過600 m, 最大厚度約110 m。資源量達(dá) 3000萬噸以上, 礦化連續(xù)性好, 品位富, 全鐵含量 35%～50%, 其中磁性鐵占 85%以上。礦石有害雜質(zhì)組分砷、硫、磷含量低, 伴生有用元素Sn含量較高, 部分礦段達(dá)到獨(dú)立錫礦床的工業(yè)品位。

2.6 礦化類型

根據(jù)產(chǎn)出分布特征、礦石組構(gòu)、礦物共生組合關(guān)系, 礦區(qū)鐵礦床可分為矽卡巖型、礦漿型與熱液型三種成因類型。礦床宏觀產(chǎn)出分布特點(diǎn)表明, 具工業(yè)價(jià)值的鐵礦體主要為矽卡巖型, 其次為礦漿型,熱液型僅少量見于前兩種礦石內(nèi)部及礦體邊部礦化圍巖。不同成因類型的鐵礦體特征見表1。

2.7 礦化階段

筆者根據(jù)礦體構(gòu)造、礦石組構(gòu)及礦物組合特征研究, 將塔島錫鐵多金屬礦床的成礦作用劃分為礦漿成礦期、矽卡巖成礦期、熱液成礦期、疊加期及表生氧化成礦期等 5個(gè)成礦期, 并進(jìn)一步劃分為磁鐵礦礦漿冷凝結(jié)晶階段、干矽卡巖階段、濕矽卡巖階段、氣成氧化物階段、高溫?zé)嵋弘A段、中溫?zé)嵋弘A段、低溫?zé)嵋弘A段、燕山期熱液疊加改造階段及表生氧化淋濾階段等9個(gè)成礦階段。礦物生成順序見表2。

3 礦床地球化學(xué)

3.1 流體包裹體群體成分分析

根據(jù)流體包裹體寄主礦物產(chǎn)出特點(diǎn), 選取金云母、透閃石、陽起石、磁鐵礦、重晶石進(jìn)行流體包裹體群體氣液相成分分析。測(cè)試單位: 中南大學(xué)地質(zhì)研究所, 液相分析儀器: DX-120 Ion Chromatograph離子色譜儀(美國(guó)), 氣相分析儀器: Varian-3400型氣相色譜儀(美國(guó))。結(jié)果(表 3)表明, 該區(qū)成礦流體具以下特征:

(1)流體成分中陽離子具富Ca2+、Na+、K+、NH4＋的特點(diǎn), Li＋, Mg2+基本不存在。陰離子具富F－、Cl－、SO42－的特點(diǎn), 并含少量NO3－、PO43－。氣相成分中H2O含量最高, CO2其次, H2和有機(jī)氣體較低,O2、N2、CO基本不存在。含量序列為H2O＞CO2＞CH4＞H2。因此, 區(qū)內(nèi)流體成分特點(diǎn)基本符合典型巖漿熱液矽卡巖礦床成礦流體水型(Cl-(F)-Mg-Ca- (K-Na))。

表1 塔島錫鐵多金屬礦床不同成因類型鐵礦體特征Table 1 Characteristics of ore bodies of different genetic types in the Taliabu Sn-Fe polymetallic deposit

表2 礦物生成順序Table 2 Generation sequence of minerals

(2)富含揮發(fā)分和磁鐵礦中的Li＋是顯著特點(diǎn),表明成礦流體來自巖漿熱液。

(3)有機(jī)氣體以飽和烷烴CH4為主, 少量炔烴C2H2及飽和烷烴C2H6。因此，符合“巖漿氣”型的定義(Giggenbach, 1994), 是流體與沉積巖在高溫(＞400℃)條件下相互作用產(chǎn)生的。透閃石及磁鐵礦等高中溫礦物中只有CH4的存在, 隨著成礦流體溫度從高到低, 金云母、陽起石、重晶石等中低溫礦物中開始出現(xiàn)其它有機(jī)氣體。

(4)還原參數(shù)R可反映從流體演化早期、氧逸度、成礦環(huán)境到晚期的變化趨勢(shì)。該區(qū)流體還原參數(shù)在0.02～0.08間, 表明成礦流體從高溫至中低溫階段一直處于一個(gè)氧化程度較高的環(huán)境, 僅矽卡巖鐵礦形成期間還原程度相對(duì)較高。

表3 塔島錫鐵多金屬礦床流體包裹體氣液相成分Table 3 Liquid and gaseous compositions of fluid inclusions of the Taliabu Sn-Fe polymetallic deposit

3.2 C、O、H同位素

C、H、O同位素研究在示蹤成礦流體源區(qū)和性質(zhì)上具有優(yōu)勢(shì)(潘小菲等, 2010)。選取金云母、透閃石、磁鐵礦、陽起石、方解石等單礦物進(jìn)行C、O、H穩(wěn)定同位素地球化學(xué)分析。測(cè)試單位: 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 測(cè)試儀器: MAT 253 EM型質(zhì)譜計(jì); 分析方法: 氧同位素采用BrF5法, 氫同位素采用火焰燃燒法爆裂取水, 鋅法制氫; 分析精密度:±2‰。同時(shí), 根據(jù)分餾方程和平衡溫度, 由礦物氫氧同位素組成, 進(jìn)行了流體水氫氧同位素組成的計(jì)算。計(jì)算方法及結(jié)果見表4。

矽卡巖型磁鐵礦的δ18O值為2.5‰, 處于矽卡巖型礦床磁鐵礦δ18O值范圍內(nèi)(2‰～6‰)(盧登蓉等,1995)。該區(qū)矽卡巖中的方解石脈δ13C為負(fù)值(-5.9‰),與初生碳δ13C(-6‰～-8‰)(盧登蓉等, 1995)十分接近, 反映該鐵礦床碳組分主要是巖漿上升帶來的原始碳。

將換算所得透閃石、陽起石、金云母的流體氫氧同位素結(jié)果投影到δD-δ18O關(guān)系圖(圖 3)中, 結(jié)果透閃石、陽起石數(shù)據(jù)點(diǎn)均落入變質(zhì)水范圍內(nèi), 金云母則稍偏出。因此成礦流體屬變質(zhì)水, 符合矽卡巖礦床的成礦流體特點(diǎn)。

換算結(jié)果同時(shí)表明矽卡巖型與礦漿型磁鐵礦中流體的δ18O值均位于原生巖漿水的δ18O值(6‰～10‰)(蔣少涌等, 2006)范圍內(nèi), 表明這兩種成因類型磁鐵礦的成礦流體均源自巖漿熱液。而熱液型磁鐵礦流體的δ18O值小于 5‰, 不完全來自巖漿熱液,而是在后期疊加改造中產(chǎn)生了交換, 因此屬后期熱液疊加改造型磁鐵礦。

表4 塔島錫鐵多金屬礦床C、H、O同位素組成Table 4 C, H and O isotope composition of the Taliabu Sn-Fe polymetallic deposit

圖 3 流體δD-δ18O圖(底圖據(jù)鄭永飛, 2000)Fig. 3 δD-δ18O plot of fluids(based diagram after ZHENG Yong-fei, 2000)

換算所得的方解石流體的δ18O值(9.78‰)與原生巖漿水的氧同位素組成接近。將其與測(cè)試所得方解石的δ13CV-PDB值投入δ18OV-SMOW-δ13CV-PDB圖(圖 4)。數(shù)據(jù)點(diǎn)落入原始碳酸鹽區(qū), 再次表明成礦流體中的碳是由巖漿上侵帶來的原生碳。

4 討論

4.1 成礦物質(zhì)來源

塔島錫鐵多金屬礦床的地質(zhì)特征表明, 無論何種礦體, 其產(chǎn)出均明顯受制于花崗巖。而礦床地球化學(xué)特點(diǎn)已表明, 作為礦床主體的矽卡巖型、礦漿型磁鐵礦中的成礦流體均源自巖漿熱液, 而熱液型磁鐵礦則屬后期熱液疊加改造型磁鐵礦, 因此該區(qū)花崗巖是塔島錫鐵多金屬礦的主要成礦物質(zhì)來源。同時(shí), 成礦流體的氧同位素從巖漿侵入到低溫?zé)嵋弘A段存在由高到低, 再到高的變化特點(diǎn), 表明成礦流體中有大氣降水參與。

圖 4 方解石中δ18OV-SMOW-δ13CV-PDB圖(底圖據(jù)孫景貴,2001)Fig. 4 δ18OV-SMOW-δ13CV-PDB diagram of calcite(based diagram after SUN Jing-gui, 2001)

4.2 成礦流體演化

塔島錫鐵多金屬礦床的地質(zhì)地球化學(xué)特征表明,礦區(qū)的礦漿型、矽卡巖型、熱液型鐵礦是一個(gè)從巖漿階段至熱液階段的完整成礦系統(tǒng)。

在礦漿成礦期, 礦物組成單一(見表 2), 由于處于與巖漿熔離的階段, 因此成礦流體中SO42-、F-、Cl-、Li+含量較高, 表明該成礦期溫度高(400℃), S以氣相形式存在, 很少形成硫化物, 鐵則可能以氯絡(luò)合物及氟絡(luò)合物的形式遷移, 由于成礦過程中氧溶度高, 因此鐵傾向形成磁鐵礦, 而不形成硫化物。F-含量相對(duì)較低的原因可能是螢石、磷灰石、金云母等含氟礦物同時(shí)形成的緣故。

在矽卡巖成礦期, 礦物組成復(fù)雜, 以矽卡巖礦物為主, 同時(shí)有金屬硫化物出現(xiàn)。表明隨成礦流體溫度下降, S溶解度增大, 形成硫化物, 導(dǎo)致成礦流體中SO42-明顯降低。而F-、Cl-總量及Li+含量也明顯小于礦漿成礦期, 表明該成礦期成礦流體是殘余巖漿中熔離出礦漿后, 繼續(xù)演化產(chǎn)生氣水熱液并與碳酸鹽巖產(chǎn)生雙交代的結(jié)果, 矽卡巖型磁鐵礦中H2含量的顯著上升表明了這一點(diǎn)。

在熱液成礦期, 礦物組成以大量熱液蝕變礦物為特點(diǎn)。在高溫?zé)嵋弘A段, 上述兩個(gè)成礦期后的殘余熱液仍形成少量中粗晶磁鐵礦。成礦流體中CO2、SO42-含量上升則表明了隨溫度的降低, 在中低溫階段開始出現(xiàn)了碳酸鹽化及碳酸鹽化圍巖蝕變, 而氣相中的S成分逐漸轉(zhuǎn)化為液相, 形成部分中低溫的硫化物。

4.3 成礦時(shí)代、空間演變及找礦意義

塔島錫鐵多金屬礦床與強(qiáng)烈的印支期花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)密切相關(guān), 故該礦床形成于印支期, 屬于環(huán)太平洋成礦域的東澳大利亞成礦帶(W-Sn-Mo-Cu-Pb-Zn-Au)。礦床形成后, 蘇拉群島受喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)影響, 由澳大利亞殼體北東部的新幾內(nèi)亞島裂離位移至印尼東部, 成為東南亞成礦帶一部分。但無論東南亞成礦帶或東澳大利亞成礦帶, 均以有色金屬礦床為主, 鐵礦并非主要礦產(chǎn), 因此它的發(fā)現(xiàn)對(duì)于該區(qū)的成礦預(yù)測(cè)和找礦具有重要意義: (1)該鐵礦床中已發(fā)現(xiàn)Zn、Sn、Bi、Cu等有色金屬礦物, 可能具有更大的有色金屬成礦潛力; (2)蘇拉群島的變質(zhì)基底構(gòu)造與澳大利亞東部基底分布的塔斯曼地槽的古生代褶皺帶相似。從塔斯馬尼亞州經(jīng)昆士蘭州向北,均分布有矽卡巖型鐵礦床, 如新南威爾士州的卡迪亞(Cadia)礦床等(Park, 1972), 因此東澳大利亞成礦帶具有成為大型鐵多金屬礦帶的成礦潛力; (3)由于在喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期間, 有較多的微陸塊從澳大利亞殼體北部裂離位移至東南亞成礦帶內(nèi), 大部分尚未開發(fā), 地質(zhì)工作程度極低, 比如布魯島(Buru)、奧比島(Obi)等, 可能存在類似塔里亞布島錫鐵多金屬礦的礦床。

4.4 成礦模型

在晚古生代晚期, 古太平洋殼體俯沖于岡瓦納古陸之下, 導(dǎo)致了印支運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生, 并在澳大利亞大陸殼體北緣出現(xiàn)海西期的火山活動(dòng), 而后在澳大利亞殼體北緣的新幾內(nèi)亞島一帶開始形成后碰撞的拉張-伸展環(huán)境, 地幔上涌提供熱能, 使得這一帶的上部地殼重熔形成花崗巖, 并含有大量的Fe、Mg、Mn、Zn、Sn、Bi、Cu等元素, 其顯著特點(diǎn)是在侵位成巖過程中, 巖漿的演化分異十分徹底, 因而提供了足夠的成礦物質(zhì)。鐵的元素地球化學(xué)性質(zhì)屬花崗質(zhì)巖漿的不相容元素, 在巖漿分異結(jié)晶過程中, 由于S型花崗巖相對(duì)低的氧逸度(艾瑟頓等, 1985), 大量揮發(fā)性組分趨向于在結(jié)晶演化晚期殘余巖漿富集。隨著巖漿結(jié)晶分異作用的持續(xù), 經(jīng)過巖漿的高度分異演化, 當(dāng)鐵在富含揮發(fā)分的殘余巖漿中富集到較高程度時(shí), 可以與殘余巖漿液態(tài)分離, 形成富鐵熔漿, 貫入花崗巖的冷凝收縮裂隙、花崗巖與地層接觸附近的構(gòu)造裂隙或?qū)娱g裂隙而形成礦漿貫入型鐵礦; 當(dāng)富含揮發(fā)分的巖漿與碳酸鹽巖或鈣質(zhì)粉砂巖類接觸時(shí), 在適當(dāng)深度范圍內(nèi)發(fā)生雙交代作用,巖漿中的鐵質(zhì)向雙交代作用晚期的高溫氣熱流體富集, 形成矽卡巖型磁鐵礦; 局部礦漿期后、矽卡巖期后的殘余熱液則進(jìn)入上述兩種礦體及其附近裂隙空間卸載沉淀, 形成熱液脈狀充填型鐵礦化。此外, 燕山期還出現(xiàn)強(qiáng)度較低的巖漿活動(dòng), 在礦區(qū)形成了正長(zhǎng)巖脈、輝綠玢巖等脈巖, 它們的侵入使印支期所形成的主礦體在其侵入部位發(fā)生氧化、重結(jié)晶等改造, 同時(shí)其所產(chǎn)生的少量熱液, 使得部分鐵質(zhì)重新活化, 在其活動(dòng)的裂隙空間熱液脈狀礦化。但這樣的鐵礦化強(qiáng)度低、規(guī)模小, 且其主要受燕山期巖漿及其熱液活動(dòng)范圍控制, 與研究區(qū)印支期礦化空間無必然聯(lián)系, 只是對(duì)先成礦體發(fā)生局部改造。

5 結(jié)論

(1)塔島錫鐵多金屬礦床以矽卡巖型和礦漿貫入型為主, 兼具熱液型, 是一個(gè)從巖漿階段至熱液階段完整的成礦系統(tǒng)。雖然三種或兩種礦化類型疊加復(fù)合成礦現(xiàn)象普遍, 但矽卡巖型和礦漿貫入型鐵礦是塔島錫鐵多金屬礦床的主要找礦對(duì)象。

(2)矽卡巖型礦床主要分布于花崗巖體與 Pzmm碳酸鹽層的接觸帶附近, 特別是背斜核部附近或向斜的兩翼部位。礦漿貫入型礦床主要分布于花崗巖體與Pzmm、Pzm的接觸帶附近, 特別是巖體邊界形態(tài)急劇變異部位和軟、硬巖層的接觸界面。

(3)塔島錫鐵多金屬礦床的成礦物質(zhì)主要來自印支期花崗巖。由地殼部分熔融產(chǎn)生的富鐵巖漿經(jīng)過高度的演化分異過程, 生成富鐵熔漿貫入充填成礦,而后含鐵氣水熱液經(jīng)與碳酸鹽巖層接觸交代形成矽卡巖型鐵礦。

(4)塔島錫鐵多金屬礦床成礦時(shí)代屬印支期。成礦時(shí)屬于環(huán)太平洋成礦域的東澳大利亞成礦帶, 而后經(jīng)喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)遷移至東南亞成礦帶。它的發(fā)現(xiàn)對(duì)于這兩個(gè)有色金屬成礦帶的成礦預(yù)測(cè)和找礦都具有重要意義。

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Geological and Geochemical Characteristics and Genesis of the Sn-Fe Polymetallic Deposit in Taliabu Island, Indonesia

DING Jun1), ZHANG Shu-gen1), XU Zhong-fa2), QIN Xin-long2)
1)Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals, Ministry of Education, School of Geoscience and Info-Physics, Central South University, Changsha, Hunan410083;2)East China Mineral Exploration and Development Bureau, Nanjing, Jiangsu210007

A large-size Sn-Fe polymetallic deposit, with more than one hundred million tons of iron reserves whose average grade (total Fe) is above 50%, has been recently discovered in Taliabu Island, Indonesia. Skarn and ore-magma are the main genetic types of the ore deposit, with the existence of hydrothermal type. These genetic types constitute a complete metallogenic system. The Indo-Chinese monzogranite derived from crustal partial melting magma is the main metallogenic material source and ore-control factor. Through high-degree evolution,the magma produced Fe-rich ore-magma injection and subsequently formed ore bodies, which mainly occurred in drastic variation places along rock mass boundary, soft and hard rock boundary in the contact zone between granite and Carboniferous strata. Skarn type iron ore was formed in the contact zone between Carboniferous (dolomitic)marble, calciferous metasandstone and granite. The ore deposit belonged to Eastern Australia metallogenic belt during its formation, and then moved to Southeast Asia metallogenic belt by Himalayan movement.

Taliabu Island; geology and geochemistry; Sn-Fe polymetallic deposit skarn type; ore magma type

P618.44; P618.31; P595

A

10.3975/cagsb.2011.03.06

本文由中南大學(xué)與華東有色地勘集團(tuán)合作項(xiàng)目“印度尼西亞塔里亞布島鐵礦成因、成礦機(jī)理及找礦方向研究”資助。

2011-03-23; 改回日期: 2011-04-24。責(zé)任編輯: 閆立娟。

丁俊, 男, 1982年生。博士研究生, 礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)。從事找礦與成礦預(yù)測(cè)研究。通訊地址: 410083, 湖南省長(zhǎng)沙市中南大學(xué)校本部地信院。電話: 0731-88877077。E-mail: dzkingdj@163.com。