东天山雅满苏铁矿床矽卡岩成因和矿床成因类型剖析

李天宇

摘要：矽卡岩的分布相对比较广泛，但是其定义却比较模糊。东天山雅满苏铁矿床是我国重要的铁矿床，其矿床的成因一直存在争议。东天山雅满苏铁矿床矽卡岩成因直接影响了关键的控矿要素、矿产资源的研究和开发。文章通过对雅满苏铁矿区火山岩、火山沉积岩和矽卡岩等主量元素含量进行测定，对矽卡岩的成因进行了探讨。

关键词：雅满苏铁矿床；矽卡岩；矿床成因；成因类型；控矿要素；矿产资源 文献标识码：A

中图分类号：P618 文章编号：1009-2374（2016）07-0148-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.075

火山岩中的铁矿床很多发育矽卡岩。部分研究者认为其矿床成因是海相火山岩型，也有一部分人认为其矿床成因是矽卡岩型。东天山雅满苏铁矿床是产于海相火山岩中的重要铁矿床，其矿床中含有石榴石和透辉石等矽卡岩矿物。矿床的类型直接决定了关键的控矿因素，有利于指导找矿勘查工作的进行。海相火山岩层位、火山机构及热液活动等都属于重要的控矿因素。笔者通过对矽卡岩的形成进行相关界定，并对矿物的化学成分进行测试，对该矿床的形成机理具有明确的认识，对东天山雅满苏铁矿床矽卡岩成因和矿床的成因类型进行研究。

1 雅满苏铁矿床地质特征

雅满苏铁矿床的含铁量丰富，属于中型富铁矿床，如图1所示。铁矿石量为3549万吨，TFe平均品位46.69%，其中77%的富铁矿石品位大于50%。雅满苏铁矿床赋矿地层为下石炭统雅满苏组中亚组。它的下部岩性为大理岩、集块岩和凝灰岩等，并且有次火山岩相玄武玢岩和灰绿沿脉；上部岩性为灰岩、凝灰质灰岩和火山角砾岩等，并有次火山岩相辉石安山玢岩和耀石闪长玢岩。磁铁矿体产于该亚组上下部之间的火山喷发不整合面上的石榴石矽卡岩夹透辉榴石矽卡岩带中。矿床分布在雅满苏背斜南翼近轴部，总体向南倾且为单体构造，次一级断裂较发育，其中含有丰富的钾、钠和少量的钙。

磁铁矿体产于下石炭统雅满苏组中亚组的石榴石矽卡岩夹透辉榴石矽卡岩带中。含矿带呈东西带状分布，东西长度为2900m左右。石榴石矽卡岩夹透辉榴石矽卡岩带南北宽100～200m，矿体22个，主矿体为Fe1、Fe2、Fe3，它们的规模相对比较大，如图2所示。矿体形态有层状、透镜状、平面呈侧列式、剖面呈斜列式。Fe1号矿规模最大，矿体位于矽卡岩带中段，分布于石榴石矽卡岩与火山喷发不整合面接触处及其附近。矿体是层状，其浅部顶板为石榴石矽卡岩，深部顶底板为玄武质火山角砾岩，底板为大理岩。Fe1号矿的矿体长886m，平均厚度为11m，最大延伸度为675m。

石榴石磁铁矿石是矿石的重要自然类型，然后是透辉石和绿帘石磁铁矿石。根据工业类型的不同，又可以将矿石分为磁铁富矿石、磁铁贫矿石、赤铁富矿石、赤铁贫矿石。磁铁矿、假象赤铁矿等都属于矿石中的金属氧化物。黄铁矿和方铅矿、闪锌矿等都属于金属硫化物。

石榴石、绿泥石、绿帘石、石英等属于脉石矿物。矿石的构造一般为块状构造、条带状和浸染状构造等。矿石结构主要有半自形-他形粒状结构和交代结构、固熔体分离结构等。

2 矽卡岩概述

2.1 矽卡岩定义及主要特征

2.1.1 矽卡岩定义。矽卡岩最早是指绿色的钙硅质岩石。目前对矽卡岩的研究已经有上百年的历史，并且取得了相应的研究成果。但是花岗岩与灰岩接触交代成因和岩浆的形成原因中，矽卡岩的形成过程并没有很好地被反映出来。有关论述认为，判定矽卡岩的关键在于对矿物质组合的分析。有学者认为，矽卡岩是一种钙硅质矿物组合，分布于不同种类的岩石中。随着矽卡岩研究的进一步深入，中酸性侵入岩和碳酸盐接触带都会生成矽卡岩。矽卡岩化的过程中含有大量的金属物质，比如铁、钙、铝等。地质人员要重视对矽卡岩和矽卡岩矿床的研究，对矽卡岩的岩化过程要有更深入的了解和认识。矽卡岩矿床的矿体大多产生于侵入体和围岩的过渡带，其又被称为接触交代型矿床。关于矽卡岩的成因有很多不同的说法。

2.1.2 矽卡岩主要特征。首先，矽卡岩分带与矿物组合。温度梯度和流体对流导致从侵入体到围岩之间的蚀变分带。在接触的过程中，热量和Fe、Si等矿物质从侵入体向围岩迁移，Ca和碳酸离子等向相反的方向迁移，即地质中常说的双交代。矽卡岩相关研究认为，Fe、S、Si、Al、Mg等从侵入体向灰岩围岩迁移，钙和二氧化碳向相反方向迁移。最新研究认为，依靠单一的渗滤产生交代的范围相对比较有限，矽卡岩化作用离不开流体的活动，除了元素自身的作用，流体对元素的搬运也不可或缺，流体流量在一定程度上与总构造相关。

矿化分带是在早期的矽卡岩矿物基础上形成的，与矽卡岩分带并不是完全一致。矽卡岩的矿化分带的情况是不同的，一般被用以对矿床的勘探预测进行研究。矽卡岩化的矿物组合会受外部因素的影响，不同阶段的矽卡岩化矿物组合情况不同。一般矽卡岩分带模式距离热源石榴石比较近，距离热源符山石却相对比较远。早期的矽卡岩矿物以石榴石和辉石为主，晚期有绿帘石、绿泥石和角闪石等含水低盐度矿物组合。矿物与热源的距离会对其颜色和成分产生影响，比如石榴石靠近侵入体，其含铁量高，含钙量相对较低，呈现深红色。石榴子石靠近围岩处，含铁量普遍偏低，含钙量相对较高，颜色比较浅。矽卡岩化初期主要进行化学反应，中期则会生成典型矽卡岩矿物，晚期主要以含水矿物和方解石等为主。矽卡岩化后期大气水含量会有所增加。目前，普遍应用的矽卡岩时空演化模式是，岩体侵位初期，沉积岩产生变质。然后是变质重结晶及相变阶段，此阶段对双交代和流体循环形成矽卡岩矿物尤为重要。然后是结晶和释放流体，最后是岩体的冷却，气相分离，地表水加入。另外，矽卡岩形成的物性化学参数。矽卡岩的形成温度不稳定。在接触交代形成的矽卡岩中，进变质和退变质的温度不同。矽卡岩的形成温度与包裹体均一温度相关。石英、方解石等比较透明的矿物一般被作为流体包裹体的测定对象。结合矽卡岩矿物中熔融包裹体均一温度可知。石榴石-辉石阶段的形成温度一般在750℃～1150℃之间。

2.2 矽卡岩形成时代

雅满苏组火山岩中富含矽卡岩和铁矿体，是通过热液的作用形成的，辉绿岩脉与矽卡岩和铁矿体相比，形成较晚。部分学者通过对东天山雅满苏组火山岩进行测试，对其成岩年龄具有明确的认识。从相关的年龄数据上能够对火山喷发、热液交代形成矽卡岩和铁矿化和辉绿岩脉等进行判定，矽卡岩和铁矿化都是火山岩浆活动热液交代形成的产物。

2.3 矽卡岩成因模式

关于矽卡岩成因模式，主要有交代成因模式和岩浆成因模式两种观点。交代成因模式认为，矽卡岩是由碳酸盐岩石和铝硅酸盐岩石在高温下发生作用生成。交代成因模式即元素的转换过程，该理论被广泛接受。岩浆成因模式在20世纪50年代被提出，并取得了相应的发展。岩浆成因模式有两个不同概念：一是矽卡岩是岩浆结晶的结果；二是矽卡岩产生于岩浆房和碳酸钙岩石的交接处，是由于岩石不混熔形成的。其以高温为依托。岩浆成因矽卡岩，一般与铁-铜矿床有关。无水矽卡岩矿物中含有熔融包裹体，比如石榴石、辉石等。岩浆矽卡岩晚期可能存在含水交代阶段。

2.4 矽卡岩形成机理

雅满苏矿区以石榴石矽卡岩居多，同时富含硅、钙、铁和铝等。二氧化硅的含量为37.17%，氧化钙含量为31.07%，TFe含量为19.63%，氧化铝的含量为6.57%。雅满苏铁矿区有很多碳酸盐岩，但是并没有大理岩发生矽卡岩化的现象。该矿区中火山沉积岩是由碳酸盐和钠长石晶屑等火山物质组成的，其主要元素有硅、钙、铁和铝等。其化学成分与石榴石矽卡岩相似。火山沉积岩可以通过相应的改造形成以石榴石为主的矽卡岩。火山岩中石榴石化和石榴石网脉等，说明石榴石石化相对较晚。火山岩石榴石化需要从流体带入钙和铁。

3 铁矿床成因类型讨论

我国铁矿床成因类型有沉积变质型、岩浆型、火山岩型、矽卡岩型、沉积型和风化淋滤型六类。狭义的矽卡岩型矿床是指产生于火成岩体和碳酸盐类岩石接触带的接触交代矿床，含有大量的矽卡岩矿物。广义的矽卡岩矿床则是指矿石中含有大量矽卡岩矿物，与火成岩体接触带无关。火成岩体、碳酸盐类岩石、接触带和热液蚀变是狭义矽卡岩矿床的关键控矿因素。广义矽卡岩矿床强调矿石的成分，对关键控矿因素要求并不明确。实际研究中应该采取狭义矽卡岩相关观点对其进行研究。东天山分布很多古生代海相火山岩，火山岩中富含大量的铁矿床。由于很多矿区并没有发现与矽卡岩相关的火成岩侵入体，一般认为，其矽卡岩是广义上的概念。

4 结语

雅满苏铁矿区火山沉积岩由火山碎屑和碳酸盐组成，以钙、铁、铝、钠、硅为主，有利于矽卡岩的形成。该矿区矽卡岩的形成与火成岩侵入体接触带的热液交代作用并没有明显的成因联系，属于海相火山岩型铁矿床。地质人员要结合雅满苏铁矿区的具体情况对矽卡岩成因以及其成因类型进行分析，为东天山雅满苏铁矿区研究奠定相关理论基础。

参考文献

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（责任编辑：秦逊玉）