新疆阿克陶县切列克其铁矿地球化学研究

吴海才

（新疆地矿局第二地质大队 喀什 844002）

新疆阿克陶县切列克其铁矿地球化学研究

吴海才

（新疆地矿局第二地质大队 喀什 844002）

新疆阿克陶县切列克其铁矿位于木吉-阿克塞钦Au、Cu（Fe）成矿带上,其成因类型可能属于海底热液沉积-变质碳酸岩型菱铁矿床。笔者拟与多年野外工作成果,结合铁矿有关资料,对该矿床的地球化学特征和控矿因素进行分析和探讨,为该区今后的地质调查与找矿工作提供参考。

切列克其铁矿 地球化学特征

0 引言

切列克其铁矿位于新疆阿克陶县250°方向，直线距离约110 km，行政区划分隶属阿克陶县布伦口乡管辖。其大地构造位于羌塘（中间）板块（Ⅴ）的北羌塘微板块（Ⅴ1）中慕土塔格地块（Ⅴ12）。成矿带位于木吉－阿克塞钦Au、Cu（Fe）成矿带,前人在该成矿带上已发现的矿产有：Fe、W、Cu、Mo、Pb、Zn等多种矿产，潜力巨大。2002～2013年,新疆地矿局第二地质大队对其开展了普查工作,铁矿带往深部延伸超过1 000 m,远景资源量达1.5亿t以上。本文以该项目为载体，共采取了相关的样品25件，其中挑选出11件样品作为研究对象进行详细研究。采集的样品有酱红色的铁矿及灰白色的大理岩及灰色的石英片岩见表1。

表1 切列克其菱铁矿矿石、岩石矿物相、类型表

1 矿床特征

切列克其铁矿区的矿体由3个主矿体组成,其编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,见图1。

Ⅰ号矿体。矿体各矿脉均产于灰白色含石英含白云母大理岩中，矿脉与围岩总体呈整合接触，矿脉总体走向近东西，倾向310°～10°，倾角30°～55°，矿脉形态呈似层状或透镜状，走向和倾向上呈舒缓波状。主要由6条矿脉组成，矿脉长80～1 050 m，矿体视厚7.47～50.00 m,TFe平均品位40.34×10-2～42.83×10-2。

Ⅱ号矿体。矿体位于矿区的南东部，地表由2条矿脉组成，编号为Ⅱ-1、Ⅱ-2。①Ⅱ-1号矿脉：出露于矿区的中南部，长约558 m；呈似层状产出；矿脉总体倾向北，平均倾角39°,矿脉平均厚度9.31 m，矿脉TFe平均品位34.63×10-2。②Ⅱ-2号矿脉：长约530 m，与Ⅱ-1号矿脉呈近平行排列；矿脉总体倾向北，平均倾角45°,矿脉产于灰－深灰色黑云母石英片岩中，与围岩呈整合接触。矿脉平均厚度23.72 m，TFe平均品位36.85×10-2。

Ⅲ号矿体。矿体位于矿区的北西部，由10条矿脉组成，Ⅲ号矿体各矿脉产于片岩及大理岩中，矿脉与围岩呈整合接触，矿脉总体走向近东西，倾向近北，倾角一般26°～43°，矿脉形态呈似层状或透镜状，走向和倾向上仍呈现舒缓波状。矿脉长80～690m，矿体视厚1.62～25.94m，TFe平均品位33.98×10-2～41.43×10-2。

矿石矿物成分简单，主要为菱铁矿，菱铁矿多数重结晶，后经氧化为赤（褐）铁矿，其含量占矿石总量的70%～80%或更高，其次为少量的黄铁矿和黄铜矿。脉石矿物主要为石英、白云母和铁白云石，偶见电气石、磷灰石等。

图1 新疆阿克陶县切列克其铁矿Ⅰ、Ⅱ号矿体地质图

2 矿床地球化学特征

2.1 主量元素特征

(1)矿石化学成分明显不同于围岩，Al、Ti是很稳定的元素,在细粒级陆源沉积中含量高,是正常水成沉积物的有用指标。矿石中的Al2O3和TiO2平均含量分别较围岩的相应组分为低,而且代表陆源沉积组分的K2O含量沉积也比围岩低(表2),从硅、铝含量关系分析,矿石中硅铝并非共存于硅酸盐矿物,大部分SiO2以石英岩的形式出现。与围岩对比,矿石中的Al、Ti、K、Ca、P等元素偏低,虽同沉积于相同的古地理环境中,但矿石中典型陆源组分显著亏损。条带状硅铁建造也具有高硅和低铝、磷特征,许多地质学家认为是与火山有关的热液沉积产物。

（2）铁、锰、铝、钛的关系:现代海底热液沉积区Fe、Mn高,且两者常密切伴生;在古生代与火山作用密切的Fe-Mn矿床中,两者也同样伴生。相反,陆源水成沉积中的Fe、Mn含量低,且彼此因表生地球化学性质的差异而相互分离。

在海底热液系统中，由于热液沉积物沉积速率快，没有足够的时间与海水互相作用，故其中钴、镍含量低。相反，海底热卤水池中相对富含铁、锰，故热液沉积物中铁锰含量较高。各种不同相的含铁建造就是在海底热液系统中形成的富铁沉积物。根据这种情况，Bonatti等（1972）制定了Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角图，并在图中确定了水成沉积物与热液沉积物的分布区（图2）。

表2 切列克其菱铁矿矿石及围岩主要元素含量 %

图2 不同沉积物的Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角图（据Bonatti，1972）

从图2可见，水成沉积物与热液沉积物明显分为2个区，前者相对富含Cu+Co+Ni，后者相对富含Fe和Mn。

对于现代海底热液成矿系统，红海和东太平洋洋脊的热液沉积物分布区几乎重叠，并基本上落在Bonatti确定的热液沉积物分布区，偏离水成沉积物分布区。

切列克其菱铁矿床的4件样品（图2中5、6、7、8号点）落在热液沉积物分布区，并且位于富铁端。显然，不论是岩石还是矿石，铁都处于2价状态，它们都是在较还原条件下形成的。这可能是这4件样品都相对富铁贫锰的原因。

（3）矿石品位－频率关系:切列克其矿区矿石的品位－频率见图3。铁矿石近500件样品中,55%以上样品的全铁品位介于25%～40%之间,频率曲线显示出较为复杂的非正态分布特征,说明铁矿石是并非单一地质作用,即同生沉积与热液产物。

图3 切列克其铁矿矿石品位-频率关系对比分析

2.2 稀土元素特征

8 件菱铁矿样分析结果表明:稀土总量为16.02～90.49,轻稀土相对于重稀土富集,配分曲线向右倾,所有样品均具有明显的铕异常(δEu 1.50～2.53，见表3、表4及图4），与现代海洋沉积有所区别，进一步说明矿区并非由单一的地质作用成矿。

图4 切列克其铁矿稀土元素球粒陨石标准化分布型式图

2.3 微量元素特征

切列克其菱铁矿矿石微量元素含量见表5,表现出如下特点:

(1)钴、镍含量低:矿石中的含量低。Bonatti等(1972)指出海底热液沉积物与水成陆源沉积物的元素组成在Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角图上有各自明显集中区,热液沉积物富铁、锰而贫钴、镍,原因是热液沉积物堆积速率快,没有充分时间与海水作用而富含钴镍等微量元素。在Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角图解中,矿石的投影点落于热液沉积物区(图2)。

（2)变差系数较大的有Ba、Sr、V、Ree等4种，富集系数较大的为Co、U、Ni、Ree等4种(表5)，而变差系数较大说明元素分布极不均一，富集系数通常是用来形容元素能够形成规模矿床的可能性，不排除此8种元素成矿的可能。

(3)磷、钇关系。Marching（1982）研究表明，深海沉积物中大部分磷呈生物成因的骨骸残余物产出，并伴有钇和稀土元素的富集。磷在碱性溶液中溶解度极低，因此在成岩过程中该元素会进一步富集。在海底热液沉积物中，钇和磷之间没有相关关系。如图5所示，深海沉积物或成岩型含金属沉积物中，P2O5与Y的含量呈较好的正相关关系，并且钇的含量相对较高。相反，在

海底热液沉积物中，钇的含量相对较低，而磷的含量可以高达2%以上。因此，用P2O5－Y图解，可以较好地区别热液沉积物和深海沉积物。

表3 切列克其铁矿矿石稀土元素含量

表4 切列克其铁矿石稀土元素含量汇总分析

表5 切列克其铁矿石微量元素含量表

图5 不同沉积物的P2O5－Y图解（据Marching，1982）

由图5可知，研究区8件样品含钇均较低，含磷也较低，钇与磷之间没有明显的相关关系。从分布上来看，8件样品均落在该区的左下侧，远离深海沉积物及成岩型含金属沉积物分布区。孙海田等（2000）研究证明，木吉－切列克其一带的铁铜矿床属海底喷流沉积型矿床，其矿石是海底热液沉积成因。

3 小结

切列克其菱铁矿床的地球化学特征可小结如下:

⑴化学组成明显不同于矿层的围岩(水成沉积岩),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等元素显著富集,典型元素组合为Fe-Cu-Si-Ba-Ree;

⑵铁、锰、铝、钛、磷、钇的相互关系与现代洋底含金属热液沉积物有较好的可比性,Fe-Mn为正相关,Al-P为负相关，P-Y相关性不明显;

⑶成矿明显经历了(主期)同生海底热液沉积和后期构造热液叠加(特别是铁再富集)2个过程；

⑷在Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10及P2O5－Y图解上，研究区内4件样品均位于热液沉积物分布区内或其附近，远离水成沉积物及成岩型含金属沉积物分布区,与稀土配分曲线基本一致。这表明，该地区的容矿铁白云石－镁菱铁矿岩及切列克其矿床菱铁矿矿石均属海底热液沉积成因。

收稿：2013-11-4