石光輝
(新疆地礦局第二地質(zhì)大隊(duì),新疆喀什844002)
翁吉勒鐵礦床地質(zhì)特征與成因
石光輝*
(新疆地礦局第二地質(zhì)大隊(duì),新疆喀什844002)
塔什庫(kù)爾干縣翁吉勒鐵礦區(qū)與贊坎—老并一帶鐵礦區(qū)的區(qū)域地質(zhì)成礦背景相同,礦床的基本成因均為沉積變質(zhì)作用,但同類型的鐵礦床一般是具有規(guī)模大、礦石品位較貧的特點(diǎn),而翁吉勒鐵礦卻呈現(xiàn)了礦體規(guī)模小、礦石品位較富的特征。經(jīng)研究其礦床的地質(zhì)特征發(fā)現(xiàn):礦區(qū)內(nèi)大部分為巖漿巖分布,原有的布倫闊勒群含礦層位已被巖漿的侵入作用破壞,現(xiàn)存的賦礦層位僅是作為巖漿巖中的小型殘留體形式存在,其本身規(guī)模就小,因此不可能在其中形成規(guī)模更大的鐵礦體;另外從礦體形態(tài)產(chǎn)狀和礦石的結(jié)構(gòu)特征等方面,找到礦石疊加了后期熱液改造作用明顯的證據(jù),結(jié)論認(rèn)為翁吉勒鐵礦床小而富的形成原因是:前期由沉積變質(zhì)作用形成了層控型較貧鐵礦,后期被巖漿侵入作用破壞,在殘留的賦礦層位中因受巖漿熱液改造作用,使礦石有用組分進(jìn)一步富集,于是就形成了現(xiàn)在小而富的礦床特征,后期熱液改造作用是致使礦石變富的主要原因。
翁吉勒鐵礦;布倫闊勒群;地質(zhì)特征、礦床成因;熱液改造
翁吉勒鐵礦是一個(gè)小型鐵礦床,位于新疆塔什庫(kù)爾干縣塔哈曼鄉(xiāng),該礦床已有的工作程度較低,1959~1960年,喀什地質(zhì)大隊(duì)四分隊(duì)首次對(duì)該礦進(jìn)行了工作,通過(guò)地形地質(zhì)測(cè)量、槽探、地質(zhì)剖面等對(duì)其進(jìn)行了檢查,提交鐵礦石儲(chǔ)量103.6×104t;2000年新疆地礦局第二地質(zhì)大隊(duì)的二次資料開(kāi)發(fā)項(xiàng)目對(duì)其Ⅲ、Ⅳ號(hào)礦體進(jìn)行了檢查,該次工作沒(méi)進(jìn)行礦石資源量估算,但發(fā)現(xiàn)在礦石中伴生有鉛、鋅、銀、鉍、釩及稀散元素鎵、鍺、銦等有益成分;2010年新疆塔什庫(kù)爾干縣翁吉勒鐵礦有限責(zé)任公司對(duì)該礦進(jìn)行評(píng)價(jià),通過(guò)少量探槽控制,重新估算334鐵礦石資源量約70×104t;據(jù)2013年底翁吉勒鐵礦有限責(zé)任公司對(duì)該礦床的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀說(shuō)明中,該礦目前的保有資源儲(chǔ)量為13.72×104t。
翁吉勒鐵礦床的礦化產(chǎn)于下元古界布倫闊勒群中,礦區(qū)出露的地層巖性為一套中深變質(zhì)巖,礦體產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀基本一致,具有明顯的層控特征。翁吉勒鐵礦床的區(qū)域地質(zhì)成礦背景與新近發(fā)現(xiàn)的西昆侖重要鐵集區(qū)即塔什庫(kù)爾干縣贊坎—老并一帶的鐵礦區(qū)相同,礦床的基本成因均為沉積變質(zhì)作用,但同類型的鐵礦床一般是具有規(guī)模大、礦石品位較貧的特點(diǎn),而翁吉勒鐵礦卻呈現(xiàn)了礦體規(guī)模小、礦石品位較富的特征。對(duì)于沉積變質(zhì)型鐵礦來(lái)說(shuō),這種現(xiàn)象讓人產(chǎn)生疑問(wèn)。
本文通過(guò)從礦區(qū)地質(zhì)特征方面的闡述,分析了礦床規(guī)模小的形成原因。并總結(jié)了后期熱液改造作用是致使礦石變富的主要因素。提出的結(jié)論對(duì)尋找同類型的礦床有一定的參考意義。
1.1 大地構(gòu)造及成礦單元?jiǎng)潓?/p>
翁吉勒鐵礦的大地構(gòu)造位置位于羌塘弧盆系內(nèi)的塔什庫(kù)爾干—甜水海地塊,成礦區(qū)劃屬于巴顏喀拉—松潘成礦省西昆侖南部Fe-Cu-Au-Pb-Zn-白云母—寶玉石成礦帶中的慕士塔格—阿克賽欽Fe-Cu-Au-Pb-Zn-Sn-Sb-白云母—寶玉石礦帶。
本帶自西向東被塔阿西、康西瓦、柯崗3個(gè)大型結(jié)合帶分為4個(gè)次級(jí)地質(zhì)單元。該區(qū)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的地質(zhì)構(gòu)造演化史和復(fù)雜的變質(zhì)變形過(guò)程,形成了區(qū)內(nèi)獨(dú)特的成礦地質(zhì)特征。帶內(nèi)礦產(chǎn)以鐵、銅、金、鉛鋅礦為主,是新疆重要的鐵礦帶,并集中分布在塔什庫(kù)爾干陸塊贊坎—老并一帶,以磁鐵礦種為主,目前老并—走克本、贊坎等礦床已具備大型規(guī)模,該帶找沉積變質(zhì)型鐵礦的遠(yuǎn)景很大。
1.2 區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)述
翁吉勒鐵礦區(qū)域上位于塔什庫(kù)爾干陸塊的北西端,東西兩側(cè)分別以康西瓦(瓦?。┖退⑽鲾嗔褞榻?。陸塊內(nèi)出露地層為古元古界布倫闊勒巖群,為一套沉積型火山巖—碎屑巖—碳酸鹽巖建造。
受康西瓦超巖石圈大斷裂及塔阿西巖石圈斷裂影響,地層被擠壓,褶皺構(gòu)造發(fā)育,斷裂隨處可見(jiàn)。大斷裂多呈北西向延伸,而次級(jí)斷裂主要有近東西向、近南北向、北北西和北北東向4組。
區(qū)域上巖漿巖占據(jù)了相當(dāng)大的空間,以華力西期為主,加里東期為片麻狀石英閃長(zhǎng)巖、堿性正長(zhǎng)巖、花崗正長(zhǎng)巖。華力西期為閃長(zhǎng)巖斜長(zhǎng)花崗巖鉀長(zhǎng)花崗巖組成。印支期為花崗閃長(zhǎng)巖二長(zhǎng)花崗巖鉀長(zhǎng)花崗巖組合。燕山期為花崗閃長(zhǎng)巖花崗巖二長(zhǎng)花崗巖組合。各期花崗巖均屬鈣堿系列,并具有準(zhǔn)原地型鉀長(zhǎng)花崗巖化的活化特征。
1.3 區(qū)域地球物理特征簡(jiǎn)述
據(jù)1∶100萬(wàn)及1∶5萬(wàn)航磁異常分布圖上,從蘇巴士—贊坎一帶,明顯呈現(xiàn)了一條北西向的航磁異常帶,該異常帶分布與塔什庫(kù)爾干地塊中的古元古界布倫闊勒巖群出露范圍較一致,結(jié)合在該地層中已發(fā)現(xiàn)了眾多層控沉積變質(zhì)型磁鐵礦現(xiàn)象,說(shuō)明布倫闊勒巖群是區(qū)域上找層控型磁鐵礦的有利層位,翁吉勒鐵礦位于蘇巴士—贊坎一帶的航磁異常帶的中部,從地球物理特征上證明了是形成沉積變質(zhì)型磁鐵礦床有利的地區(qū)。
2.1 地層
礦區(qū)內(nèi)出露地層為未分元古界布倫闊勒群,由于礦區(qū)一帶出露整體以巖漿巖為主,礦區(qū)內(nèi)大部分地層巖性均與巖漿巖混染形成雜巖相,單純的地層巖性僅以“殘留體”形式在巖漿巖中小規(guī)模賦存。
未分元古界布倫闊勒群:礦區(qū)內(nèi)出露的均為該套地層,為一套中—深級(jí)區(qū)域變質(zhì)巖,出露巖性主要為黑云母石英片巖、片麻巖和輝石角閃片巖。巖層整體向南西傾,傾角在32°~73°。
(1)黑云母石英片巖:為礦區(qū)內(nèi)出露的主要地層,約占礦區(qū)面積的70%,但絕大部分被黑云母斑狀花崗巖侵入混雜一起無(wú)法單獨(dú)劃分。單純的黑云母石英片巖僅礦區(qū)中部礦體兩側(cè)出現(xiàn)。
(2)片麻巖:呈零星小規(guī)模的分布于礦區(qū)地層中,出露約占礦區(qū)面積的5%,與同邊片巖為漸變過(guò)渡關(guān)系,巖層整體傾向南西,傾角在68°~73°左右。在礦區(qū)東部大部分被黑云母斑狀花崗巖侵入混雜一起無(wú)法單獨(dú)劃分。
(3)輝石角閃片巖:主要呈脈狀分布在礦區(qū)的中部的黑云母石英片巖中。
2.2 構(gòu)造
礦區(qū)內(nèi)地層為一單斜構(gòu)造。元古界布倫闊勒群的片巖及片麻巖被多次的巖漿巖侵入沖亂,但在工區(qū)內(nèi)的地層產(chǎn)狀仍有一定的規(guī)律,其傾向大致從210°~250°左右,傾角變化較大,從40°~80°。
巖石中的節(jié)理發(fā)育,尤其是在花崗巖中節(jié)理更為發(fā)育,主要有兩組節(jié)理:一組為北西—南東,傾向北東;另一組為北東—南西,傾向北西。礦液主要沿前一組節(jié)理上升充填交代。礦斷層不發(fā)育。
2.3 巖漿巖
礦區(qū)內(nèi)巖漿巖廣泛出露,主要為海西期的中酸性侵入巖,在礦區(qū)西部巖漿巖與地層界線明顯,在礦區(qū)東部巖漿巖侵入地層中與地層并存混雜。巖漿巖主要分為兩期:
(1)第一期侵入巖:巖性為中、細(xì)?;◢弾r,其中:①中粒花崗巖:主要為不規(guī)則面狀分布在礦區(qū)的南西部,少量呈脈狀分布在南東部;②細(xì)粒花崗巖:主要呈脈狀分布在工區(qū)的南東部。
(2)第二期侵入巖:黑云母斑狀花崗巖:為礦區(qū)內(nèi)侵入規(guī)模最大的巖漿巖,在礦區(qū)西部與地層及其它侵入巖界線明顯,在礦區(qū)東部大面積侵入地層中并與地層巖性混雜出露。
2.4 變質(zhì)作用
礦區(qū)內(nèi)的變質(zhì)作用以區(qū)域變質(zhì)為主,出露地層未分元古界布倫闊勒群即為一套中深變質(zhì)程的區(qū)域變質(zhì)巖。另外在巖漿侵入時(shí)致使地層中的碳酸鹽巖發(fā)生了矽卡巖化,在礦區(qū)的東部由于巖漿侵入不完全,巖漿巖與地層巖性混雜,原地層巖性部分被熱融出現(xiàn)化崗巖化特征。
區(qū)域變質(zhì)作用為礦區(qū)內(nèi)礦化層的形成奠定了基礎(chǔ),而巖漿熱液為礦物質(zhì)富集成礦體提供了搬運(yùn)作用。
2.5 圍巖蝕變
礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變強(qiáng)烈,在礦區(qū)東部,無(wú)論是地層巖性還是黑云母斑狀花崗巖均發(fā)生了不同程度的褐鐵礦化蝕變,礦體附近的圍巖中也見(jiàn)褐鐵礦化蝕變,形成原因主要是由巖漿侵入時(shí)熱液作用所致。在礦區(qū)中部的輝石角閃片巖中普遍可見(jiàn)到綠泥石化蝕變,形成原因主要是地層中的輝石及角閃石礦物次生蝕變所致。由于礦區(qū)內(nèi)的磁鐵礦體主要賦存于輝石角閃片巖中,因此綠泥石化蝕變對(duì)礦區(qū)內(nèi)的找礦有指示意義。
3.1 礦體特征
翁吉勒鐵礦產(chǎn)于未分元古界布倫闊勒群地層的輝石角閃片巖及黑云母石英片巖中,賦礦巖性以輝石角閃片巖為主。礦化體產(chǎn)狀與圍巖一致但礦與非礦界線非常明顯,有用礦物以磁鐵礦為主,磁鐵礦物呈自形、半自形及他形粒狀結(jié)構(gòu),主要沿節(jié)理裂隙發(fā)育部位、巖層扭曲所形成的層間空隙、或巖石礦物粒間空隙中充填富集,礦石為中—細(xì)粒狀結(jié)構(gòu),浸染狀、稠密浸染狀及塊狀構(gòu)造。礦石磁性鐵品位一般在25%~40%之間。
礦區(qū)內(nèi)地表礦體露頭共有21處,分別呈透鏡體狀、脈狀和似層狀產(chǎn)出,規(guī)模均較小,各露頭一般長(zhǎng)約10~50m,最長(zhǎng)在約75m,寬一般在1.4~2.5m,最寬在13m左右。
3.2 礦石質(zhì)量
3.2.1 礦石礦物成分
礦區(qū)各礦體礦石礦物比較單一,主要為原生磁鐵礦,含量占60%~70%,其它有少量赤鐵礦、褐鐵礦(地表礦石中赤鐵礦被氧化形成)。脈石礦物主要為角閃石、石英、透輝石、方解石、陽(yáng)起石、黑云母、磷灰石、綠簾石等。
3.2.2 礦石有益有害成分
各礦體的SiO2含量為10.33%~30.27%,硫的最高含量為0.08%,平均含量低于0.03%,P2O5除個(gè)別樣品為0.21%,其余均低于0.11%。經(jīng)光譜分析各礦體還伴生有鎵、鍺、銅、鉛、鋅、鎢、錫、鉬、銀、鎳等,其中鎵、鍺含量達(dá)0.001%~0.01%,有綜合利用的價(jià)值。
3.2.3 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造
(1)礦石結(jié)構(gòu):自形—半自形結(jié)構(gòu)是礦石的最主要結(jié)構(gòu);他形—半自形結(jié)構(gòu)為礦石次要結(jié)構(gòu)。
(2)礦石構(gòu)造:礦區(qū)內(nèi)礦石構(gòu)造主要為稠密浸染狀構(gòu)造,其次為塊狀構(gòu)造和浸染狀構(gòu)造。
4.1 控礦因素
4.1.1 大地構(gòu)造位置與成礦
礦區(qū)地質(zhì)單元為塔什庫(kù)爾干陸塊,成礦單元?jiǎng)澐譃樗下魅暨_(dá)坂沉積變質(zhì)型鐵成礦帶上,該帶是西昆侖重要的鐵礦成礦帶。鐵礦化特點(diǎn)為:含礦層位為古元古界布倫闊勒巖群,含礦巖系為硅鐵建造,鐵礦化規(guī)模大,礦化連續(xù)性好,品位高。礦床類型主要為沉積變質(zhì)型磁鐵礦。
4.1.2 地層與成礦
礦區(qū)的含礦層位為古元古界布倫闊勒巖群,賦礦巖性為輝石角閃片巖及黑云母石英片巖,以輝石角閃片巖為主,賦礦巖性本身含鐵硅酸鹽礦物聚集,是良好的磁鐵礦來(lái)源層,礦體產(chǎn)狀與地層一致,具有明顯的層控特征,但由礦區(qū)內(nèi)巖漿巖占主要地位,地層巖性在巖漿巖中僅是以“殘留體”形式存在,賦礦巖性的規(guī)模不夠大,其所能提供的鐵質(zhì)礦源有限,是造成礦區(qū)內(nèi)礦體規(guī)模小的主要原因。
4.1.3 構(gòu)造與成礦
礦區(qū)內(nèi)地層為一傾向南西的單斜構(gòu)造,產(chǎn)狀相對(duì)穩(wěn)定,地層中斷層構(gòu)造不明顯,但層間節(jié)理裂隙發(fā)育,有用鐵質(zhì)礦物在被后期熱液改造時(shí),主要是通過(guò)這些通道運(yùn)移富集成礦。
4.1.4 巖漿巖與成礦
海西期巖漿巖多期次的侵入活動(dòng),一方面巖漿作用破壞了原有賦礦層位,致使礦體規(guī)模受到限制,另一方面巖漿的侵入活動(dòng)為殘留的含礦巖層中礦化體后期熱液改造富集提供了熱液來(lái)源,同時(shí)由于巖漿巖侵入作用,致使含礦巖層被扭曲搓動(dòng)形成了大量的節(jié)理裂隙、層間裂隙及礦物顆粒間隙等,為礦體的多期次富集提供了礦物質(zhì)運(yùn)移通道及有利的容礦空間。
4.2 礦床成因分析
翁吉勒鐵礦產(chǎn)于未分元古界布倫闊勒群(Pt1B)地層的輝石角閃片巖及黑云母石英片巖中,以輝石角閃片巖為主。礦體具有層控特征,含礦巖性與圍巖一致但區(qū)別界線非常明顯,共已發(fā)現(xiàn)21處大小不一的露頭,各露頭呈透鏡體狀、脈狀和似層狀產(chǎn)出,產(chǎn)狀與地層一致,規(guī)模均較小。有用礦物以磁鐵礦為主,磁鐵礦物呈自形、半自形及他形粒狀結(jié)構(gòu),主要沿節(jié)理裂隙發(fā)育部位、巖層扭曲所形成的層間空隙、或巖石礦物粒間空隙中充填富集,礦石為中—細(xì)粒狀結(jié)構(gòu),浸染狀、稠密浸染狀及塊狀構(gòu)造。礦石磁性鐵品位一般在25%~40%之間,同一礦體的不同部位礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化明顯,礦石礦物具有明顯融濾聚集的特征。
根據(jù)上述礦體產(chǎn)狀及礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特特征,推測(cè)礦床的形成原因?yàn)椋撼练e變質(zhì)加上后期熱液改造成礦。成礦過(guò)程推論如下。
4.2.1 沉積變質(zhì)成礦作用
沉積作用階段:未分元古界布倫闊勒群(Pt1B)地層在沉積成巖過(guò)程中,不同來(lái)源的碎屑物質(zhì)在重力分異作用下,比重較大的有用鐵質(zhì)礦物(分別有氧化鐵、硫化鐵及碳酸鐵等)及含鐵硅酸鹽礦物相對(duì)聚集在一定層位形成富含鐵質(zhì)的礦源層。
變質(zhì)作用階段:由于地殼持續(xù)穩(wěn)定下沉運(yùn)動(dòng),上覆的沉積巖層越來(lái)越厚,富含鐵質(zhì)的礦源層在強(qiáng)大重力下發(fā)生區(qū)域變質(zhì)作用。各種礦物由于獲得能量被活化重結(jié)晶,含鐵硅酸鹽礦物中一部分鐵質(zhì)被分離出來(lái)結(jié)晶成細(xì)小的磁鐵礦,而原有鐵質(zhì)礦物一部分也可能被化學(xué)成分重組進(jìn)含鐵硅酸鹽礦物中。此時(shí)礦源層的特征是:由重結(jié)晶形成了較多明顯的暗色含鐵硅酸鹽礦物如黑去母、角閃石、輝石等,這些礦物一般晶形都比較完整。有用鐵質(zhì)礦物分別有磁鐵礦、黃鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦及褐鐵礦等,以磁鐵礦含量最多。各有用鐵質(zhì)礦物主要呈細(xì)小顆粒狀結(jié)構(gòu)、以不易被發(fā)現(xiàn)的稀疏浸染狀均勻地分布于礦源層巖石中。
變質(zhì)熱液作用階段:在變質(zhì)作用過(guò)程中因?qū)游徊煌?、原沉積巖成分不同、以及所處區(qū)域位置而承受的壓力不同,所產(chǎn)生變質(zhì)熱液作用強(qiáng)度各異,在變質(zhì)熱液作用強(qiáng)烈的地方,各種有用鐵質(zhì)礦物及含鐵硅酸鹽礦物在熱液作用下,其鐵質(zhì)成分(主要為磁鐵礦)被變質(zhì)熱液融濾出來(lái)在原位進(jìn)一步富集、或蠕移到鄰近更有利層位富集形成鐵礦化層。此時(shí)礦化層的特征是:有用鐵質(zhì)礦物(主要為磁鐵礦)主要以自形中粗狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn),在巖石中分布明顯不均勻。
在經(jīng)歷上述3個(gè)成礦作用階段后,初始的沉積變質(zhì)型礦化層已經(jīng)形成,由于礦石品位低,此時(shí)能否形成礦床主要取決于礦化層厚度、長(zhǎng)度等規(guī)模的大小。
4.2.2 后期熱液改造成礦作用
隨著海西期的中酸性巖漿巖的侵入,由巖漿分異所形成的熱液對(duì)初始礦化層中的鐵質(zhì)成分(主要為磁鐵礦)再一次融濾并運(yùn)移到附近有利的容礦場(chǎng)所如節(jié)理裂隙發(fā)育部位、巖層扭曲搓動(dòng)所形成的層間空隙、或巖石礦物粒間空隙中充填富集,依據(jù)是在礦石中可見(jiàn)到許多含鐵硅酸鹽礦物如角閃石、輝石等其晶形被熱液融蝕變得不完整,并與磁鐵礦呈焊接形式出現(xiàn)。由于海西期巖漿巖的侵入活動(dòng)是多期次的,造成礦體被多次改造富集,才形成現(xiàn)在品位較富但規(guī)模不大的透鏡體狀、脈狀及似層狀鐵礦體。
礦體規(guī)模較小的原因推測(cè)為:①由沉積變質(zhì)作用形成的初始礦化層規(guī)模小;②巖漿的侵入作用破壞了原有的含礦層位,致使礦源層規(guī)模有限;由于上述原因,礦(化)體在經(jīng)受后期熱液改造時(shí)所能提供的鐵質(zhì)礦源有限,因此形成的礦體規(guī)模不大。
翁吉勒鐵礦床的區(qū)域地質(zhì)成礦背景雖然與新近發(fā)現(xiàn)的西昆侖重要鐵礦區(qū)即塔什庫(kù)爾干縣贊坎—老并一帶鐵礦床相同,礦床的基本成因也均為沉積變質(zhì)作用。但由于礦區(qū)內(nèi)大部分為巖漿巖分布,原有的布倫闊勒群含礦層位已被巖漿的侵入作用破壞,現(xiàn)存的賦礦層位僅是作為巖漿巖中的小型殘留體形式存在,其本身規(guī)模就小,因此不可能在其中形成規(guī)模更大的鐵礦體;同時(shí)由于巖漿活動(dòng)帶來(lái)了熱液作用,對(duì)先期由沉積變質(zhì)作用形成的層控型較貧鐵礦進(jìn)行了改造,致使礦石中有用組份進(jìn)一步富集,因此就形成了翁吉勒鐵礦床中礦體規(guī)模小、礦石品位較富的特征。
翁吉勒鐵礦床是產(chǎn)于下元古界布倫闊勒群中層控型鐵礦的特殊例子,礦體小而富的的特點(diǎn)適合于小型開(kāi)采并有較好的經(jīng)濟(jì)前景,在礦產(chǎn)資源結(jié)構(gòu)中,大型礦床數(shù)量上總是比小型礦床要少得多,鑒于開(kāi)發(fā)小而富的礦床對(duì)社會(huì)所帶來(lái)的良好經(jīng)濟(jì)效益,以及符合了合理充分利用有限礦產(chǎn)資源的需要,尋找小而富礦床是每一位地質(zhì)工作者要重視的問(wèn)題,其找礦理論交流研究也要相應(yīng)的跟上。因此,本文提出的結(jié)論對(duì)尋找同類型的礦床有一定的參考作用。
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1004-5716(2015)03-0129-04
2014-03-26
2014-03-31
石光輝(1971-),男(漢族),廣西浦北人,工程師,現(xiàn)從事礦產(chǎn)勘查工作。