吳海才

（新疆地礦局第二地質(zhì)大隊(duì) 喀什 844002）

新疆阿克陶縣切列克其鐵礦地球化學(xué)研究

吳海才

（新疆地礦局第二地質(zhì)大隊(duì) 喀什 844002）

新疆阿克陶縣切列克其鐵礦位于木吉-阿克塞欽Au、Cu（Fe）成礦帶上,其成因類型可能屬于海底熱液沉積-變質(zhì)碳酸巖型菱鐵礦床。筆者擬與多年野外工作成果,結(jié)合鐵礦有關(guān)資料,對(duì)該礦床的地球化學(xué)特征和控礦因素進(jìn)行分析和探討,為該區(qū)今后的地質(zhì)調(diào)查與找礦工作提供參考。

切列克其鐵礦 地球化學(xué)特征

0 引言

切列克其鐵礦位于新疆阿克陶縣250°方向，直線距離約110 km，行政區(qū)劃分隸屬阿克陶縣布倫口鄉(xiāng)管轄。其大地構(gòu)造位于羌塘（中間）板塊（Ⅴ）的北羌塘微板塊（Ⅴ1）中慕土塔格地塊（Ⅴ12）。成礦帶位于木吉－阿克塞欽Au、Cu（Fe）成礦帶,前人在該成礦帶上已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)有：Fe、W、Cu、Mo、Pb、Zn等多種礦產(chǎn)，潛力巨大。2002～2013年,新疆地礦局第二地質(zhì)大隊(duì)對(duì)其開展了普查工作,鐵礦帶往深部延伸超過(guò)1 000 m,遠(yuǎn)景資源量達(dá)1.5億t以上。本文以該項(xiàng)目為載體，共采取了相關(guān)的樣品25件，其中挑選出11件樣品作為研究對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)研究。采集的樣品有醬紅色的鐵礦及灰白色的大理巖及灰色的石英片巖見表1。

表1 切列克其菱鐵礦礦石、巖石礦物相、類型表

1 礦床特征

切列克其鐵礦區(qū)的礦體由3個(gè)主礦體組成,其編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,見圖1。

Ⅰ號(hào)礦體。礦體各礦脈均產(chǎn)于灰白色含石英含白云母大理巖中，礦脈與圍巖總體呈整合接觸，礦脈總體走向近東西，傾向310°～10°，傾角30°～55°，礦脈形態(tài)呈似層狀或透鏡狀，走向和傾向上呈舒緩波狀。主要由6條礦脈組成，礦脈長(zhǎng)80～1 050 m，礦體視厚7.47～50.00 m,TFe平均品位40.34×10-2～42.83×10-2。

Ⅱ號(hào)礦體。礦體位于礦區(qū)的南東部，地表由2條礦脈組成，編號(hào)為Ⅱ-1、Ⅱ-2。①Ⅱ-1號(hào)礦脈：出露于礦區(qū)的中南部，長(zhǎng)約558 m；呈似層狀產(chǎn)出；礦脈總體傾向北，平均傾角39°,礦脈平均厚度9.31 m，礦脈TFe平均品位34.63×10-2。②Ⅱ-2號(hào)礦脈：長(zhǎng)約530 m，與Ⅱ-1號(hào)礦脈呈近平行排列；礦脈總體傾向北，平均傾角45°,礦脈產(chǎn)于灰－深灰色黑云母石英片巖中，與圍巖呈整合接觸。礦脈平均厚度23.72 m，TFe平均品位36.85×10-2。

Ⅲ號(hào)礦體。礦體位于礦區(qū)的北西部，由10條礦脈組成，Ⅲ號(hào)礦體各礦脈產(chǎn)于片巖及大理巖中，礦脈與圍巖呈整合接觸，礦脈總體走向近東西，傾向近北，傾角一般26°～43°，礦脈形態(tài)呈似層狀或透鏡狀，走向和傾向上仍呈現(xiàn)舒緩波狀。礦脈長(zhǎng)80～690m，礦體視厚1.62～25.94m，TFe平均品位33.98×10-2～41.43×10-2。

礦石礦物成分簡(jiǎn)單，主要為菱鐵礦，菱鐵礦多數(shù)重結(jié)晶，后經(jīng)氧化為赤（褐）鐵礦，其含量占礦石總量的70%～80%或更高，其次為少量的黃鐵礦和黃銅礦。脈石礦物主要為石英、白云母和鐵白云石，偶見電氣石、磷灰石等。

圖1 新疆阿克陶縣切列克其鐵礦Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體地質(zhì)圖

2 礦床地球化學(xué)特征

2.1 主量元素特征

(1)礦石化學(xué)成分明顯不同于圍巖，Al、Ti是很穩(wěn)定的元素,在細(xì)粒級(jí)陸源沉積中含量高,是正常水成沉積物的有用指標(biāo)。礦石中的Al2O3和TiO2平均含量分別較圍巖的相應(yīng)組分為低,而且代表陸源沉積組分的K2O含量沉積也比圍巖低(表2),從硅、鋁含量關(guān)系分析,礦石中硅鋁并非共存于硅酸鹽礦物,大部分SiO2以石英巖的形式出現(xiàn)。與圍巖對(duì)比,礦石中的Al、Ti、K、Ca、P等元素偏低,雖同沉積于相同的古地理環(huán)境中,但礦石中典型陸源組分顯著虧損。條帶狀硅鐵建造也具有高硅和低鋁、磷特征,許多地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為是與火山有關(guān)的熱液沉積產(chǎn)物。

（2）鐵、錳、鋁、鈦的關(guān)系:現(xiàn)代海底熱液沉積區(qū)Fe、Mn高,且兩者常密切伴生;在古生代與火山作用密切的Fe-Mn礦床中,兩者也同樣伴生。相反,陸源水成沉積中的Fe、Mn含量低,且彼此因表生地球化學(xué)性質(zhì)的差異而相互分離。

在海底熱液系統(tǒng)中，由于熱液沉積物沉積速率快，沒有足夠的時(shí)間與海水互相作用，故其中鈷、鎳含量低。相反，海底熱鹵水池中相對(duì)富含鐵、錳，故熱液沉積物中鐵錳含量較高。各種不同相的含鐵建造就是在海底熱液系統(tǒng)中形成的富鐵沉積物。根據(jù)這種情況，Bonatti等（1972）制定了Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角圖，并在圖中確定了水成沉積物與熱液沉積物的分布區(qū)（圖2）。

表2 切列克其菱鐵礦礦石及圍巖主要元素含量 %

圖2 不同沉積物的Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角圖（據(jù)Bonatti，1972）

從圖2可見，水成沉積物與熱液沉積物明顯分為2個(gè)區(qū)，前者相對(duì)富含Cu+Co+Ni，后者相對(duì)富含F(xiàn)e和Mn。

對(duì)于現(xiàn)代海底熱液成礦系統(tǒng)，紅海和東太平洋洋脊的熱液沉積物分布區(qū)幾乎重疊，并基本上落在Bonatti確定的熱液沉積物分布區(qū)，偏離水成沉積物分布區(qū)。

切列克其菱鐵礦床的4件樣品（圖2中5、6、7、8號(hào)點(diǎn)）落在熱液沉積物分布區(qū)，并且位于富鐵端。顯然，不論是巖石還是礦石，鐵都處于2價(jià)狀態(tài)，它們都是在較還原條件下形成的。這可能是這4件樣品都相對(duì)富鐵貧錳的原因。

（3）礦石品位－頻率關(guān)系:切列克其礦區(qū)礦石的品位－頻率見圖3。鐵礦石近500件樣品中,55%以上樣品的全鐵品位介于25%～40%之間,頻率曲線顯示出較為復(fù)雜的非正態(tài)分布特征,說(shuō)明鐵礦石是并非單一地質(zhì)作用,即同生沉積與熱液產(chǎn)物。

圖3 切列克其鐵礦礦石品位-頻率關(guān)系對(duì)比分析

2.2 稀土元素特征

8 件菱鐵礦樣分析結(jié)果表明:稀土總量為16.02～90.49,輕稀土相對(duì)于重稀土富集,配分曲線向右傾,所有樣品均具有明顯的銪異常(δEu 1.50～2.53，見表3、表4及圖4），與現(xiàn)代海洋沉積有所區(qū)別，進(jìn)一步說(shuō)明礦區(qū)并非由單一的地質(zhì)作用成礦。

圖4 切列克其鐵礦稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖

2.3 微量元素特征

切列克其菱鐵礦礦石微量元素含量見表5,表現(xiàn)出如下特點(diǎn):

(1)鈷、鎳含量低:礦石中的含量低。Bonatti等(1972)指出海底熱液沉積物與水成陸源沉積物的元素組成在Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角圖上有各自明顯集中區(qū),熱液沉積物富鐵、錳而貧鈷、鎳,原因是熱液沉積物堆積速率快,沒有充分時(shí)間與海水作用而富含鈷鎳等微量元素。在Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角圖解中,礦石的投影點(diǎn)落于熱液沉積物區(qū)(圖2)。

（2)變差系數(shù)較大的有Ba、Sr、V、Ree等4種，富集系數(shù)較大的為Co、U、Ni、Ree等4種(表5)，而變差系數(shù)較大說(shuō)明元素分布極不均一，富集系數(shù)通常是用來(lái)形容元素能夠形成規(guī)模礦床的可能性，不排除此8種元素成礦的可能。

(3)磷、釔關(guān)系。Marching（1982）研究表明，深海沉積物中大部分磷呈生物成因的骨骸殘余物產(chǎn)出，并伴有釔和稀土元素的富集。磷在堿性溶液中溶解度極低，因此在成巖過(guò)程中該元素會(huì)進(jìn)一步富集。在海底熱液沉積物中，釔和磷之間沒有相關(guān)關(guān)系。如圖5所示，深海沉積物或成巖型含金屬沉積物中，P2O5與Y的含量呈較好的正相關(guān)關(guān)系，并且釔的含量相對(duì)較高。相反，在

海底熱液沉積物中，釔的含量相對(duì)較低，而磷的含量可以高達(dá)2%以上。因此，用P2O5－Y圖解，可以較好地區(qū)別熱液沉積物和深海沉積物。

表3 切列克其鐵礦礦石稀土元素含量

表4 切列克其鐵礦石稀土元素含量匯總分析

表5 切列克其鐵礦石微量元素含量表

圖5 不同沉積物的P2O5－Y圖解（據(jù)Marching，1982）

由圖5可知，研究區(qū)8件樣品含釔均較低，含磷也較低，釔與磷之間沒有明顯的相關(guān)關(guān)系。從分布上來(lái)看，8件樣品均落在該區(qū)的左下側(cè)，遠(yuǎn)離深海沉積物及成巖型含金屬沉積物分布區(qū)。孫海田等（2000）研究證明，木吉－切列克其一帶的鐵銅礦床屬海底噴流沉積型礦床，其礦石是海底熱液沉積成因。

3 小結(jié)

切列克其菱鐵礦床的地球化學(xué)特征可小結(jié)如下:

⑴化學(xué)組成明顯不同于礦層的圍巖(水成沉積巖),Al、Ti、P、K、Mg、Ca、Co、Ni等元素含量低,而Fe、Cu、Mn、Si、Na、Ba、As、B、Ge、Ree等元素顯著富集,典型元素組合為Fe-Cu-Si-Ba-Ree;

⑵鐵、錳、鋁、鈦、磷、釔的相互關(guān)系與現(xiàn)代洋底含金屬熱液沉積物有較好的可比性,Fe-Mn為正相關(guān),Al-P為負(fù)相關(guān)，P-Y相關(guān)性不明顯;

⑶成礦明顯經(jīng)歷了(主期)同生海底熱液沉積和后期構(gòu)造熱液疊加(特別是鐵再富集)2個(gè)過(guò)程；

⑷在Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10及P2O5－Y圖解上，研究區(qū)內(nèi)4件樣品均位于熱液沉積物分布區(qū)內(nèi)或其附近，遠(yuǎn)離水成沉積物及成巖型含金屬沉積物分布區(qū),與稀土配分曲線基本一致。這表明，該地區(qū)的容礦鐵白云石－鎂菱鐵礦巖及切列克其礦床菱鐵礦礦石均屬海底熱液沉積成因。

收稿：2013-11-4