張銀洲 姚富升 景楊凡

（1.四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院；2.西安華地礦業(yè)管理有限公司；3.中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

塔什庫爾干縣已發(fā)現(xiàn)的鐵礦多處于青藏高原北緣印度板塊與歐亞板塊的結(jié)合部位，帕米爾構(gòu)造東側(cè)弧形灣折地帶，大地構(gòu)造位置屬西藏—三江造山系中塔什庫爾干—甜水海地塊；成礦單元位于西昆侖南部慕士塔挌—阿克賽欽Fe-Cu-Au-Pb-Zn 礦帶，該區(qū)域的地質(zhì)工作者習(xí)慣稱為“塔什庫爾干沉積變質(zhì)型鐵礦帶”；自元古代以來，該地塊經(jīng)歷了長期復(fù)雜且強烈的構(gòu)造演化，其巖漿活動、變質(zhì)作用強烈，已發(fā)現(xiàn)幾十處大小不等的磁鐵礦床，如老并、贊坎、喬普卡里莫、岔河口等［1-3］。

近年來，雖然在該成礦帶上開展了大量找礦工作，但仍缺乏對該區(qū)成礦規(guī)律的系統(tǒng)性認識和總結(jié)。基于此，本文通過對區(qū)域地質(zhì)特征的歸納，通過對礦床展布特征、成礦規(guī)律、成礦時間演化規(guī)律的分析，以期對塔什庫爾干地區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦成礦取得進一步認識，為找礦工作奠定理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征分析

塔什庫爾干縣沉積變質(zhì)型鐵礦帶北起塔什庫爾干縣（以下簡稱：塔縣）北西的蘇巴什以北一帶，經(jīng)馬爾洋達坂至塔吐魯溝南東一帶，為一北西—南東走向的狹長礦帶，長度約180 km，寬15～30 km。帶內(nèi)的賦礦地層普遍認為是古元古界布倫闊勒巖群。

1.1 巖層礦床及構(gòu)造形跡特征

通過對該區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，結(jié)果顯示部分礦體發(fā)育在前人劃分的志留系溫泉溝群內(nèi)，應(yīng)將原布倫闊勒巖群和該帶南部區(qū)域分布的溫泉溝群統(tǒng)一劃歸為古元古界塔什庫爾干巖群，以下統(tǒng)稱塔什庫爾干巖群。

塔什庫爾干巖群整體為一套綠片巖相-低角閃巖相變質(zhì)程度的區(qū)域變質(zhì)巖，可分為3 段，一段主要為片麻巖、變粒巖夾片巖（含石榴子石）；二段以云母石英片巖（含石榴子石、十字石）為主夾少量的大理巖、斜長角閃巖、變質(zhì)霏細巖等；三段主要為絹白云母石英片巖、變砂巖夾變質(zhì)霏細巖、大理巖、變質(zhì)英安巖等。其中以二段地層（主體為原布倫闊勒巖群b巖組）中發(fā)現(xiàn)礦床最多，規(guī)模最大（圖1）。

成礦帶內(nèi)構(gòu)造形跡主要表現(xiàn)為斷裂，斷裂規(guī)模一般較大，多呈北西—南東向，控制了地層及巖體的展布，多為順層斷裂，性質(zhì)多為逆沖平移，具多期發(fā)育的特點。縱觀更大區(qū)域，塔什庫爾干巖群整體呈背形發(fā)育，背形核部即變質(zhì)中心位于岔河口北東阿克塔列克溝一帶，背形軸面走向也為北西—南東向。帶內(nèi)含礦地層塔什庫爾干巖群二段位于背形南西翼。

1.2 侵入巖發(fā)育特征

成礦帶內(nèi)侵入巖發(fā)育，且多發(fā)于在含礦帶的邊緣部位，對含礦帶形成包夾之勢。巖體長軸與區(qū)域構(gòu)造線保持一致方向，即北西—南東向，且侵入巖在南部塔吐魯溝及以南一帶最為發(fā)育。侵入體巖性主要為中酸性，以酸性為主（英云閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖）。

侵入巖的時代前人多認為是印支期—燕山期，但在對該區(qū)域侵入巖中采集了大量的同位素鋯石測年樣顯示，侵入體年齡為中寒武世，并在塔吐魯溝以西一帶在中寒武世侵入體中解體了大規(guī)模的新近紀的酸性巖體。

值得注意的是，在米斯空以北發(fā)育的礦體一般為貧礦，TFe 品位±30%，以南發(fā)育的礦體一般為富礦體，TFe 品位45%～60%。富礦體的上部距離礦體較近處大致順層發(fā)育一大脈狀的中寒武世花崗閃長巖，其由于構(gòu)造作用普遍發(fā)育礦物的壓扁拉長現(xiàn)象，巖體形成明顯的片理、片麻理，構(gòu)造上將其劃分為片理化、片麻理化帶更為合適，因片理、片麻理與圍巖以構(gòu)造面理接觸，前人多誤將其劃分為塔什庫爾干巖群的角閃片麻巖，巖體及片理化、片麻理化構(gòu)造對成礦可能具有積極作用。

2 成礦規(guī)律分析

鐵礦帶嚴格受北西—南東向展布的火山沉積盆地控制。火山沉積盆地巖性以中基性火山-沉積巖建造為主，分布了一系列規(guī)模大小不一的磁鐵礦床（點），如老并鐵礦床、贊坎鐵礦床、吉爾鐵克溝鐵礦床、岔河口鐵礦床等，目前共發(fā)現(xiàn)30 多個礦床點，其中大型的4～5 個，其余為中小型，該鐵礦帶與塔阿西—塔吐魯溝南火山沉積盆地相對應(yīng)，部分區(qū)域還具有尋找超大型鐵礦的潛力。

2.1 鐵礦床的空間展布特征

區(qū)域內(nèi)磁性鐵礦的成礦過程與盆地的發(fā)生、演變有著很強的關(guān)聯(lián)性和緊密的聯(lián)系，由于盆地內(nèi)不同部位的巖石性質(zhì)的不同，造成了巖石性質(zhì)上的差別，從而形成了鐵礦的性質(zhì)和規(guī)模的區(qū)別。目前，國內(nèi)外已探明的磁性礦床及礦點大多沿盆地外圍分布。區(qū)內(nèi)航磁異常顯示，塔阿西—塔吐魯溝磁異常帶總體由走向為北西西向的正磁異常組成，異常強度一般為200～400 nT，其與區(qū)內(nèi)磁鐵礦帶的展布方向較為吻合，結(jié)果表明，磁異常（帶）與磁鐵礦化（帶）之間關(guān)系密切。

2.2 礦體（層）空間賦存規(guī)律

成礦帶典型礦區(qū)內(nèi)，由于層位、巖性和構(gòu)造位置的差異，礦體規(guī)模和礦石品位存在明顯的差異，呈現(xiàn)出空間層狀及沿構(gòu)造線賦存規(guī)律。

帶內(nèi)含鐵巖系由下到上可以分為4 個巖性段組合，分別為角閃斜長片巖、片麻巖段、石英云母片巖段、磁鐵石膏巖段、石英-云母石英片巖段。鐵礦層在4個含鐵巖系中均有分布。

其中，角閃斜長片巖、片麻巖段發(fā)育有贊坎式的角閃磁鐵礦石，石英云母片巖段中發(fā)育的馬爾洋式的重晶石磁鐵礦石，磁鐵石膏巖段發(fā)育有老并式的膏鐵建造，石英-云母石英片巖段中發(fā)育的岔河口式磁鐵石英巖。各含礦巖系內(nèi)磁鐵礦化較為普遍，致密塊狀的富礦體主要產(chǎn)于遠離大規(guī)?；鹕交顒拥钠瑤r地層中。

礦體的整體傾向與地區(qū)的地殼運動相吻合，展布為北西—南東向。在礦床的走向上，磁鐵礦床具有良好的連續(xù)性和相對的延展性。在縱向上，受火山巖-沉積構(gòu)造的控制，形成多個磁性成礦層位，成礦方式、成礦程度均呈現(xiàn)顯著的空間分帶性。

2.3 成礦時間演化規(guī)律

本區(qū)以古元古代為主，并以海相型、沉積性、含磁性礦物為主。

在此期間，由于受拉伸和拉伸的影響，塔什庫爾干—甜水海板塊在較高強度的海底火山巖的影響下，產(chǎn)生了豐富的鐵成礦，為原生含鐵的沉積物。這些含鐵構(gòu)造在鐵質(zhì)巖層中廣泛分布，厚度大，為鐵質(zhì)巖層的成因研究奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。

該時期初始沉積的鐵質(zhì)可能主要以Fe（OH）3凝膠、Fe3O4·nH2O 或非晶質(zhì)的含鐵亞硅酸鹽形式存在，其經(jīng)沉積成巖作用大部分形成磁鐵礦。因為該時期海底火山活動的強弱、火山物質(zhì)及所處構(gòu)造環(huán)境、海水的分選的差異，鐵質(zhì)含量也明顯存在差異，富鐵礦分布于米斯空以南，貧鐵礦分布于米斯空以北。磁鐵礦形成后，原始沉積的磁鐵礦層經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用，形成沉積變質(zhì)型磁鐵礦床（圖2）。

早古生代由于強烈的由南向北的俯沖構(gòu)造作用，帶內(nèi)伴隨發(fā)育大規(guī)模的褶皺、斷裂構(gòu)造，構(gòu)造活動使含鐵沉積建造內(nèi)的鐵質(zhì)局部重新活化、遷移及富集。由于構(gòu)造活動引發(fā)大規(guī)模中酸性侵入巖的就位，巖漿就位過程中期及后期的熱變質(zhì)、熱液蝕變同樣對成礦具有積極作用，熱液蝕變疊加富集主要表現(xiàn)在岔河口一帶，表現(xiàn)為鐵礦層及圍巖大規(guī)模的黃鐵礦化蝕變及礦石中伴生Co元素。但該過程中大規(guī)模的侵入巖基對鐵礦的疊加作用微弱，關(guān)系密切的屬距離礦體較近、規(guī)模較小的大脈狀巖體（如前所述米斯空以南富礦體與侵入巖的關(guān)系）?？傊?，早古生代構(gòu)造及巖漿活動、熱液蝕變使得古元古代形成的磁鐵礦層經(jīng)疊加改造，最終形成現(xiàn)在的沉積變質(zhì)型磁鐵礦床，其時代大致在520～460 Ma。

之后該區(qū)域主體處于抬升剝蝕，甚至在新近紀有大規(guī)模的酸性巖漿侵位，但對鐵礦的改造甚微，可忽略不計。有人認為志留紀該區(qū)域被俯沖埋深，發(fā)生了埋深變質(zhì)作用，有利于鐵礦的富集。直接證據(jù)表明，該區(qū)域發(fā)育大面積的志留系溫泉溝群地層（原巖主要為一套碎屑-細碎屑巖建造），但該區(qū)域的溫泉溝群地層時代存在很大爭議，因變質(zhì)程度較淺，也有學(xué)者認為原溫泉溝群地層主體應(yīng)劃歸為中元古界甜水海巖群。

通過在該區(qū)域開展地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合區(qū)域資料研究，根據(jù)地層層序、巖性組合、變質(zhì)中心位置、變質(zhì)程度，認為該區(qū)在志留紀不具有俯沖埋深變質(zhì)改造，將大范圍的溫泉溝群劃歸為古元古界更為合理。

3 成礦模型建立及成礦分析

塔什庫爾干沉積變質(zhì)型鐵礦應(yīng)為同一時期在火山沉積盆地不同部位成礦，成礦時代與全球前寒武系BIF 型有相同之處，基于“源、移、運”原理，建立成礦模型如圖3所示。

遠古時期的古陸殼較薄，在拉伸作用下形成海盆，大量噴出富含鐵質(zhì)的簾源基性巖漿到海底，形成新的洋殼（火山盆地），其主體是基性巖。此時的海洋因為大氣缺氧，只有上部水體含氧，而它下面巨大體積的水體則是缺氧的。海水（熱鹵水）在海底同生斷裂地震泵的作用下，產(chǎn)生對流循環(huán)，從新生洋殼中提取大量鐵和一些鋇礦物質(zhì)，使之溶于水。基性含鐵物質(zhì)沉積于火山機構(gòu)附近的海盆中，形成厚度穩(wěn)定、含鐵建造穩(wěn)定的延長、贊坎式鐵礦。

在溶解了大量Fe2+、Ba2+離子的海水在洋流上升等作用下，被輸送到潮線以下靜水環(huán)境的氧化還原界面附近，在大陸坡和淺海陸棚附近，鐵質(zhì)大量沉淀成礦，因為Fe2+被氧化成Fe3+；同時，隨著Eh 和pH 值的升高和壓力的降低，海水中SO42-和CO32-的質(zhì)量分數(shù)逐漸增加，它們與上升洋流中的Ba2+（主要在生物富集沉淀區(qū)）結(jié)合形成BaSO4和BaCO3的沉淀，由于上升洋流具有周期性，因此形成條帶狀構(gòu)造或幾條礦化層，即馬爾洋式重晶石-磁鐵礦床。

含鐵海水受上升洋流影響，繼續(xù)沿大陸棚向近岸遷移，并接受大量陸緣碎屑物沉積于近岸瀉湖相附近，形成石膏-磁鐵礦建造，即老并式鐵礦床。隨著含鐵海水繼續(xù)上升，越來越靠近海岸線附近，由于海水中含氧量的增加，鐵質(zhì)多以氧化物形態(tài)分布，同時大量發(fā)育SiO2，由于游離距離越遠海水的分選越明顯，鐵的氧化物及SiO2的含量越高，容易形成富鐵礦。同期由于遠離火山活動中心，環(huán)境變得平靜，主要為穩(wěn)定的碎屑沉積，有利于形成大規(guī)模穩(wěn)定的礦層，即形成了石英-磁鐵礦建造，即岔河口式鐵礦床。

在大面積區(qū)域變質(zhì)變形作用下，各含鐵建造發(fā)生不同程度的變質(zhì)作用，較深海的贊坎式鐵礦變質(zhì)程度達到低角閃巖相，其他的主要以綠片巖相變質(zhì)程度為主。隨著該區(qū)域持續(xù)抬升，至早古生代由于南部的俯沖擠壓，發(fā)生大規(guī)模的褶皺斷裂，相繼發(fā)育大規(guī)模的巖漿侵入活動，對礦體及含礦地層都形成了不同程度的改變，且多為成礦積極作用。

進一步分析，可將該區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦劃分為4個含礦層位。

（1）底部含礦層位。以贊坎鐵礦為代表，具典型的角閃-磁鐵礦石特征，形成于淺海盆地遠岸區(qū)域，近含鐵火山噴發(fā)部位。在礦區(qū)內(nèi)常見有磁鐵礦層與火山巖互層或火山巖成層，并在其中發(fā)育磁鐵礦層的特征。含礦巖性以角閃片巖為主，礦體規(guī)模最大。

（2）中部含礦層位。以馬爾洋式鐵礦為代表，具有重晶石-磁鐵礦特征，形成于陸坡與陸棚交界部位，重晶石礦層的出現(xiàn)代表著金屬礦物主要來自于火山源，陸源沉積可能性極小，并隨海底搬運鐵的同一種熱液循環(huán)，沉積于較遠離火山源區(qū)域形成礦床。含礦巖性以二云石英片（麻）巖、黑云角閃片麻巖為主，礦體規(guī)模較底部相對差。與底部含礦層位的劃分標志是黑云母片（麻）巖的大量開始出現(xiàn)。

（3）上部含礦層位。以老并式鐵礦為代表，具典型的石膏-磁鐵礦石、黑云-石英-磁鐵礦石特征。厚大石膏層的出現(xiàn)代表了封閉環(huán)境的沉積，大規(guī)模的黑云石英片巖的出現(xiàn)代表了陸源物質(zhì)的大量補給，因此推斷該類礦床應(yīng)是該區(qū)沉積變質(zhì)型鐵礦上部含礦層位。與中部含礦層位的劃分標志是二云母片（麻）巖、白云母片（麻）巖的出現(xiàn)。

（4）上部-頂部層位。以岔河口鐵礦為代表，具典型的石英-磁鐵礦石特征，礦體遠離火山噴發(fā)部位，礦體及其附近原巖主要為一套陸源碎屑巖加少量的火山巖建造，以黑云母、二云母石英片巖為主，代表了主要以陸源碎屑補給的特征。其次磁鐵石英巖為特征的礦層也反映了遠離火山活動，近岸含氧量高的沉積特征。

4 結(jié)論

（1）鐵礦帶與塔阿西—塔吐魯溝南火山沉積盆地相對應(yīng)，已探明的磁鐵礦床及礦點大多沿盆地外圍分布，而在靠近盆地中部的區(qū)域，只有幾個較小規(guī)模的磁性礦床（點）。

（2）區(qū)域磁異常（帶）與磁鐵礦化（帶）基本相吻合。

（3）鐵礦帶內(nèi)含礦地層主要為塔什庫爾干巖群二段，整體呈背形發(fā)育，鐵礦多位于該背形南西翼。

（4）以米斯空為界，以北的礦體一般為貧礦，以南的礦體一般為富礦。值得注意的是，富礦體的上部距離礦體較近處大致順層發(fā)育一大脈狀的中寒武世花崗閃長巖，其由于構(gòu)造作用普遍發(fā)育礦物的壓扁拉長現(xiàn)象（前人多誤將其劃分為塔什庫爾干巖群的角閃片麻巖）。

（5）成礦演化主要經(jīng)歷了古元古代-坳陷原始物質(zhì)沉積期、中新元古代-造山運動區(qū)域構(gòu)造變質(zhì)期、早古生代-巖漿熱液疊加改造期3個時期。

（6）鐵礦體的賦存主要可分為4個層位、4種礦石類型，由底到頂分別發(fā)育的礦石類型為角閃磁鐵礦石、重晶石磁鐵礦石、膏鐵建造磁鐵礦石、磁鐵石英巖礦石。呈現(xiàn)出由底到頂及距離火山活動越遠，鐵礦石品位越高的特征。