塔什库尔干陆块发现重晶石铁矿及其成矿模式探讨

西昆仑塔什库尔干陆块近年来发现一批重要的沉积变质型铁矿，如赞坎、莫喀尔、叶里克、吉尔铁克沟、老并等，达中-大型矿床规模，所发现的铁矿类型各具特色。赞坎、叶里克铁矿认为是前寒武纪广泛发育的条带状硅铁建造（BIF型），统称为“鞍山式”铁矿；而老并铁矿认为是一种较为独特的膏铁建造组合，定为“帕米尔式”铁矿；航磁查证中还发现有角闪石、石榴石以及白云石大理岩与磁铁矿组合等；2012年在莫拉赫铁矿区Ⅱ号铁矿带又新发现重晶石铁矿组合，显示其意义不同寻常。因此，正确认识塔什库尔干陆块成矿地质环境，为建立切合实际的成矿模式，对促进沉积变质型铁矿成矿理论研究和找矿勘探工作都具有重要意义。

1.区域铁成矿背景

1.1主要控矿构造

塔什库尔干陆块受控于康西瓦与塔哈希深大断裂，成矿构造环境（早元古代）为一个裂陷盆地。其早期多处于张性环境，有一定规模的基性火山岩喷发；晚期趋于稳定，有一定的海相沉积，并伴有相应的成矿作用。成矿作用受古陆块之间古火山-沉积盆地控制，盆地中发育具有小型古板块边界性质深断裂。此断裂控制了海底火山活动，是火山活动的中心地带。

1.2区域铁矿分布特征

依据区域铁矿分布特征大致可分为3个含矿建造：①以斜长角闪岩、辉石角闪岩为主的变质基性火山岩建造，如：希尔布力、卡拉本铁矿等；②以云母石英片岩为主的中基性火山岩-沉积岩建造，如老并、莫拉赫等，根据沉积岩相类型又可细分为碳酸盐岩相、硫酸盐岩相、氧化物相等沉积；③以黑云石英片岩、黑云斜长片麻岩为主的变质中酸性火山岩-沉积岩建造，如：赞坎。

1.3成岩成矿时代

综合研究认为该区成岩成矿时代主要为古元古代。但近年来获得老并铁矿区M6矿体夹石及底板锆石U-Pb年龄为526Ma，莫拉赫铁矿区M2-2铁矿体底板角闪斜长变粒岩U-Pb年龄为517Ma，叶里克铁矿区主矿体下盘黑云母石英片岩锆石U-Pb年龄集中在565～517Ma之间，初步认为该阶段可能代表一期重要的变质成矿期。

2.重晶石铁矿基本特征

（1）赋矿岩石是一套基性火山岩、中酸性火山岩、砂泥质沉积岩及硅铁质胶体化学沉积岩，经历了低绿片岩相至角闪岩相为主的多期区域变质。重晶石铁矿化层内矿体与岩层产状一致，矿体与围岩整合接触并与围岩渐变过渡，变形变质特征相同，说明矿体主要受地层控制。

（2）矿体中矿物成分简单、稳定，矿物组合以重晶石、磁铁矿、石英、粘土矿物为主，围岩原岩以细碎屑岩为主，这表明沉积环境为较深的、停滞的静水还原性盆地。

（3）重晶石铁矿带呈北西-南东向展布，长约2.0km，宽50～200m。其中已发现6条重晶石铁矿体、1条重晶石矿体、1条重晶石化铁矿体、1条重晶石铁矿化体、1条铁矿化体，多呈层状，似层状，亦有小透镜体状矿体；长30m～1.65km不等，宽0.6～14.2m之间，底部规模一般较大，上部层数变多，规模变小；为重晶石型、石英-重晶石型磁铁矿矿石，分析TFe品位13.30～48.20%，mFe品位10.77～45.70%，BaSO4品位11.80～61.58%，磁铁矿与重晶石含量具消长关系；矿石结构以细粒、中细粒为主，矿石构造以块状构造为主。

（4）由同一条成矿带获得测试数据可知：①矿石主、微量元素总体特征与火山沉积型铁矿相似；②稀土元素特征表明铁质主要来源与海底火山活动，但成矿过程中有相当数量的陆源碎屑物质加入；③从稳定同位素特征膏铁建造中硬石膏、黄铁矿δ34S值均为正值，以富集重硫为特征，表明具有海水沉积硫酸盐的特征，成矿物质主要来自深部，成矿过程中与海水硫酸盐发生了强烈的混染作用，造成硫化物中富集重硫的特征；④磁铁矿δ18O均为正值，且与原生沉积磁铁矿和海相火山沉积型铁矿相似，并与中基性火山岩δ18O相似。说明磁铁矿主要为原生沉积形成，铁质主要来源于海底火山活动，经化学沉积作用形成磁铁矿。

3.重晶石铁矿成矿模式

根据前人BIF铁矿的研究，笔者依据区域铁矿特征总结重晶石铁矿成矿模式如下：

（1）早元古代，古陆壳很薄，容易拉长形成海盆，富含铁质的幔源基性-超基性岩浆大量喷发到海底，形成以基性-超基性岩为主体的新生洋壳。这时由于大气缺氧，因此海洋仅上部水体含氧，其下巨大体积的水体缺氧。在海底同生断裂地震泵的作用下，海水（热卤水）发生对流循环，从新生洋壳中萃取了大量的铁质及部分钡矿物质，溶解于水体中。

（2）溶解了巨量Fe2+、Ba2+海水在上升洋流等的作用下，运移到潮线以下静水环境的氧化-还原界面附近，由于Fe2+被氧化为Fe3+，铁质大量沉淀成矿；同时，随着Eh及pH值的升高和压力降低，海水中SO42-和CO32-质量分数逐渐增加，它们与上升洋流中的Ba（主要在生物富集沉淀区）结合形成BaSO4和BaCO3的沉淀， 其成矿作用可用下式表示：Ba（HCO3）2+SO42-=BaSO4+2HCO3-，由于上升洋流的活动是周期性的，因此形成了条带状构造或数条矿化层（见图1）。需要说明的是：由于BaSO4的溶度积（Ksp=1.08×10-10）比BaCO3的溶度积（Ksp=5.1×10-9）小一个数量级而海水中的SO42-浓度一般大于CO32-的浓度，因此首先沉淀的总是BaSO4，只有更浅的富CO32-的特殊条件下才能有少量BaCO3的沉淀。这就是自然界中重晶石矿床远多于毒重石矿床的原因，因此矿区发现的均为重晶石铁矿（化）体。

（3）随后发生了大面积区域变质变形作用，重晶石铁化层变为低绿片岩相-高绿片岩相变质岩，并发生了多期褶皱变形。在变质变形过程中，矿化层中物质组分发生分异，铁质形成具有磁性的磁铁矿，硅质重结晶为石英，矿物颗粒发生重结果而变粗，形成可以工业利用的沉积变质型重晶石铁矿（化）体。

（4）在区域变质作用发展到早古生代，发生了花岗质岩浆侵位。该期区域变质变形和岩浆活动即可以使沉积变质型铁矿中的重晶石、磁铁矿进一步重组富集，形成矿体，也可以破坏原已形成的矿体。

4.结论

综上所述，塔什库尔干陆块重晶石铁矿中的Fe、Ba经历了分解出溶—迁移—沉积—变质的成矿过程，属沉积变质矿床。该类型矿床的发现为进一步指导塔什库尔干陆块寻找沉积变质型铁矿及其它矿产提供了新的思路，具有重要的研究意义。评价此类矿床应注重含矿建造和相分析，除寻找重晶石、磁铁矿外，还具寻找磷、钒、硫铁矿的岩相条件，岩相呈横向相变的代表还原条件较弱的硅质岩相段，尤其是硅质岩上部向粉砂岩和碳酸盐岩过渡的岩性段较具找矿潜力。 [科]

【参考文献】

[1]高怀忠.中国早寒武世重晶石及毒重石矿床的生物化学沉积成矿模式[J].矿物岩石.北京.地质出版社，1998，18（2）：70-77.

[2]李厚民，陈毓川，李立兴，王登红等.中国铁矿成矿规律[M].北京.地质出版社，2012.

[3]刘品德，张哨波等.新疆西昆仑塔什库尔干地区铁铅锌矿远景调查报告[R].2011.

[4]张连昌等.塔什库尔干铁矿成矿环境与找矿预测项目2012年度工作年报[R].2012.