西天山铁木里克铁矿床矿物学及稳定同位素特征.pdf

第 41 卷第6期中国地质Vol.41, No.6 2014 年12月GEOLOGY IN CHINADec. , 2014 中国地质, 2014, 416 王大川, 贾金典, 段士刚, 等. 西天山铁木里克铁矿床矿物学及稳定同位素特征[J]. 中国地质, 2014, 416 1853-1872. Wang Dachuan, Jia Jindian, Duan Shigang, et al. Mineralogy and stable isotopic characteristics of the Tiemulike iron deposit in West Tianshan Moun- tains[J]. Geology in China, 2014, 416 1853-1872in Chinese with English abstract. 阿吾拉勒铁铜成矿带位于新疆西天山地区， 是 一条东西延伸达250 km， 南北宽1020 km的复杂 的多金属成矿带。近年来， 随着勘查工作的进一步 深入， 先后发现了查岗诺尔[1-3]、 智博[4-6]、 敦德[7]、 备 战[8-9]、 式可布台[10]、 尼新塔格[11]等一系列大中型铁矿， 累计铁矿石量超过15亿t， 成为全国十大新资源基地 之一 （图1） 。这些铁矿床多产在石炭纪火山岩中， 石 炭纪广泛分布的中基性火山岩对成矿具有重要作 用[12]。矿床成因呈现出多样化的特点， 包括火山沉积 型、 火山热液型、 矿浆-热液型以及矽卡岩型等诸多 类型[13]。因构造运动及成矿作用复杂， 关于阿吾拉勒 成矿带中富铁矿的成因存在着较大的争议。 铁木里克铁矿位于新疆伊犁自治州新源县境 内， 目前由新疆伊犁利源实业有限责任公司负责开 采， 是一个小型高品位的富铁矿。截止2013年， 矿 区资源量约为100万t， 平均全铁品位为3070， 其中TFe≥50的矿石占总量的80以上。目前， 铁 木里克铁矿的研究工作十分薄弱， 对其成因也存在 着争议。卢宗柳等 （2006） [14]认为， 矿床主要是由于 铁矿浆的分异形成， 属于矿浆型铁矿； 李凤鸣等 （2011） [15]认为， 铁木里克铁矿主要与火山沉积作用 有关， 属于火山沉积型铁矿。深入探讨铁木里克铁 西天山铁木里克铁矿床矿物学及稳定同位素特征 王大川 1,2 贾金典 3 段士刚 2 张作衡 2 蒋宗胜 2 陈 杰 1,2 （1.中国地质大学北京地球科学与资源学院， 北京 100083； 2.中国地质科学院矿产资源所 国土资源部成矿作用与资源评价 重点实验室， 北京 100037； 3.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第六地质大队， 新疆 哈密 839000） 提要 铁木里克铁矿是西天山阿吾拉勒成矿带上一个高品位的磁铁矿矿床， 赋存于石炭纪大哈拉军山组火山岩中。 矿区围岩蚀变较弱， 主要以低温热液阶段的绿泥石化和绿帘石化为主。根据野外矿石组构以及镜下观察， 该矿床可 以划分为四个成矿阶段。目前该矿床的研究程度较低， 矿床成因存在较大争议。磁铁矿和赤铁矿的电子探针结果 显示， 该矿床的形成与岩浆-热液系统密切相关； 辉石和角闪石的电子探针结果显示， 辉石未发生蚀变， 只有角闪石 轻微地发生了阳起石化。矿石中的黄铁矿硫同位素 （0.1‰2.9‰） 显示具有深源地幔特征， 磁铁矿的氧同位素 （-2.7‰0.5‰） 暗示岩浆热液对成矿具有重要作用， 以及成矿晚期低温热液过程对早先形成的磁铁矿起到了改造 作用。结合区域铁矿带的成矿地质特征， 本文认为铁木里克铁矿的形成主要与岩浆-热液系统密切相关， 在大量磁 铁矿形成之后， 有少量成矿流体与海水混合， 对矿床和围岩进行了低温热液蚀变， 形成了充填在磁铁矿矿石气孔中 的赤铁矿和黄铁矿。 关键词 西天山； 铁木里克铁矿； 矿物学； 稳定同位素； 矿床成因 中图分类号 P618.31文献标志码 A文章编号 1000−3657201406−1853−20 收稿日期 2014－11－13； 改回日期 2014－11－21 基金项目 国家科技支撑计划 （2011BAB06B02） 、 国家自然科学基金项目 （41203035） 、 国家重点基础研究发展计划 （2012CB416803） 和中国地质调查局地质矿产调查评价项目 （1212011090300） 联合资助。 作者简介 王大川， 男， 1991年生， 地质工程专业； E－mail wangdachuan0735。 通讯作者 段士刚， 男， 1983年生， 博士， 研究方向为矿床学与矿床地球化学； E－mail dsg1102231。 中国地质, 2014, 416 矿的成因以及成矿模式， 对于了解阿吾拉勒铁铜成 矿带中富铁矿的成矿模式及成矿机理具有十分重 要的指示意义。基于此， 本文通过对采自矿区的磁 铁矿、 赤铁矿等矿石矿物和围岩中发育的辉石、 角 闪石等脉石矿物开展了详细的矿物学工作， 并且结 合C、 O、 S等稳定同位素地球化学特征， 对该矿床成 因进行初步探讨。 1区域地质背景 铁木里克铁矿位于西天山阿吾拉勒铁铜成矿带 中段， 邻近的铁矿有式可布台、 和统哈拉盖、 木汉萨伊 以及阿合公该铁矿， 矿床的赋矿围岩主要为下石炭统 大哈拉军山组。在大地构造位置上， 矿区位于哈萨克 斯坦板块、 伊犁微板块、 阿吾拉勒晚古生代弧后盆地 北侧。西天山地区经历了不同时期多形式的造山作 用， 形成了一条不同性质大陆边缘叠加的复杂的褶皱 山系[16]。伊犁微板块主要出露太古宙和古元古代变 质结晶基底[17-18]， 从泥盆纪开始， 受到南天山洋和北 天山洋的持续双向俯冲作用[19]， 一直到晚石炭世， 增 生造山运动才停止[20]。进入二叠纪以后， 西天山地区 开始进入后碰撞阶段[21-22]。西天山地区发育大量古 生代侵入岩和火山岩， 侵入岩主要与早石炭世洋盆俯 冲以及晚石炭世同碰撞活动有关， 火山岩主要与二叠 纪裂谷活动有关， 并伴随有部分水下滑塌沉积岩[23]。 晚石炭世特殊的大地构造环境可能对阿吾拉勒铁矿 带的形成具有重要的作用， 但是具体的成矿机制还需 进一步的深入工作。 铁木里克铁矿区及其附近出露的地层主要是 图1 西天山区域地质简图 （据文献[15,20]） YB伊犁地块； NTA北天山弧增生体； NMYB伊犁地块北缘活动陆缘； SMYB伊犁地块南缘活动陆缘； CT中天山复合弧地体； NTM塔里木北部陆缘； ①天山北缘断裂带； ②尼古拉耶夫线那拉提北坡断裂； ③中天山南断裂 Fig.1 Simplified geological map of West Tianshan Mountains modified after references [15,20] YB-Yili Block; NTA−North TianshanAccretionary Wedge; NMYB-NorthernActive Continental Margin of Yili Block; SMYB-SouthernActive Continental Margin of Yili Block; CT-Central TianshanArc Terrane; NTM-Northern margin of Tarim Block; ①−North Tianshan Suture; ②−Nikolaev Line−North Nalati Suture; ③−South Central Tianshan Suture 1854中国地质2014年 中国地质, 2014, 416 石炭系、 二叠系、 侏罗系以及古近新近系、 第四系 沉积物。石炭系主要出露在矿区中部和北部， 包括 下石炭统大哈拉军山组、 阿克萨依组， 岩性主要为 一套中酸性火山岩及碎屑岩夹碎屑沉积岩。二叠 系主要出露在区域中偏北部， 包含下二叠统乌郎组 和中二叠统铁木里克组地层， 岩性主要为中酸性火 山岩、 碎屑沉积岩、 局部夹少量碳酸盐。侏罗系主 要分布在区域北部， 在区域西南角零星出露， 为一 套碎屑沉积岩， 局部夹煤层及菱铁矿结核。区域断 裂构造发育， 可分为北西向、 东西向和北东向3组， 以北西向为主。北西向的和统哈拉盖断裂和则克 台断裂为区域上规模较大的断裂， 控制着区内的地 层、 岩浆岩及矿产的分布。区域内的侵入岩多呈串 珠状、 带状展布， 出露规模较小， 多为石炭纪、 二叠 纪中酸性岩类。 2矿区地质背景 2.1 矿区地质 矿区面积约0.11 km2， 出露的地层主要是下石 炭统大哈拉军山组， 以火山岩为主， 火山岩主要分 为爆发相、 喷溢相、 侵出相、 爆发角砾岩相。主要的 岩石类型有花岗斑岩、 石英二长斑岩、 闪长岩、 玄武 安山岩以及绿泥石化安山岩。矿体呈脉状产于绿 泥石化安山岩之中， 沿矿体周围发生绿泥石化、 绿 帘石化等。铁木里克铁矿矿区构造较发育， 主要为 向斜及断裂。但因区内黄土覆盖较厚， 构造形迹不 甚清楚。断裂的总体构造线分为两组， 南北向和东 西向， 构成较明显的菱形网格状构造格架。向斜轴 走向近南北， 轴面陡倾， 向斜北端翘起， 向南倾伏。 向斜南北长大于300 m， 东西宽200300 m， 北窄南 宽。矿区由于受到火山活动以及区域构造运动的 影响， 区域动力变质作用以及低温热液变质作用广 泛发育。矿区内广泛发生矿物变形和重结晶现象， 出现大量的绿泥石， 绢云母以及方解石等低温变质 矿物。 2.2 矿体地质 铁木里克铁矿区共圈定矿体14个， 其中， FeⅠ、 FeⅡ矿体为地表出露矿体， FeⅢFeⅣ矿体为钻孔 控制深部盲矿体 （图2） 。矿体形态较复杂， 地表多 以透镜体或似层状为主， 次为脉状或分支复合体， 剖面上矿体呈不对称的向斜。各个矿体品位变化 较均匀， 矿体TFe平均品位一般在35.9850.83， 矿床平均 TFe 品位 44.05， 全区品位变化系数为 45.96。矿区最大的主矿体为FeⅠ， 次为FeⅢ、 Fe Ⅳ， 其他都为分散的小矿体。FeⅠ矿体分布在下石 炭统大哈拉军山组第一岩性段安山岩与英安岩的 外接触带安山岩一侧； 矿体出露地表长775 m， 北东 走向， 倾向北西， 倾角3061； 受后期平推断层影 响， 被错断为南、 北两段； 矿体 TFe 最高品位 63.78， 最低品位28.15， 平均品位48.06， 品位 变化60.24， 有用组分铁在矿体中分布较均匀； 最 大厚度 21.54 m， 最小厚度 1.07 m， 平均厚度 11.83 m， 厚度变化系数76.21， 矿体厚度变化中等。Fe Ⅲ号磁铁矿体分布于向斜的西翼， 隐伏矿体的中 部， 呈透镜状产出， 走向控制长度大于200 m； 总体 倾向北东东， 倾角4045。矿体厚度1.537.07 m， 平均厚度4.26 m， 厚度变化系数60.34， 变化程度 中等。矿体平均品位TFe为38.95。总体来看， 有 图2 铁木里克矿区平面地质图 Fig.2 Geological map of the Tiemulike iron deposit 第41卷 第6期1855王大川等 西天山铁木里克铁矿床矿物学及稳定同位素特征 中国地质, 2014, 416 用组分分布较均匀。FeⅣ号磁铁矿体为矿区新发 现最大的主矿体， 资源量占矿区保有资源量的 40.29， 分布于向斜的西翼， 隐伏矿体的底部， 呈透 镜状产出， 地表无出露， 矿体沿走向连续， 长度大于 200 m， 延伸在地表200 m以下。矿体倾角在35 50。矿体顶、 底板均为一套石英角斑岩。矿体厚度 在0.8614.92 m， 平均厚度6.11 m， 矿体中部膨胀， 在空间上呈一个大透镜体。矿体品位36.69， 品位 变化系数20.91， 有用组分分布较均匀， 该矿体磁 铁矿含量大于80。 矿区围岩蚀变现象较为普遍， 主要发育绿泥石 化、 绿帘石化、 钠长石化以及硅化。绿泥石化 广泛 发育在绿泥石化安山岩中， 是形成绿泥石化安山岩 的主要原因。绿泥石化反映的热液交代与成矿具 有重要关系。绿帘石化 主要发育在矿体上盘的英 安岩中， 闪长岩中也有少量出现， 多呈团块状、 网脉 状出现。钠长石化 区域内近零星发育， 主要产生 在凝灰岩中， 表现为钠长石交代其他矿物， 强烈者， 钠长石含量可高达50 （一般为20） ， 钠长石多呈 他型、 半自形粒状集合体产出。硅化 主要有3种表 现形式， 一种是形成石英细脉， 网脉； 二是呈分散状 充填在其他矿物颗粒间； 三是交代其他矿物。硅化 常与绿泥石化、 钠化、 黄铁矿化、 镜铁矿化、 绢云母 化等相伴出现， 可能是多期硅化蚀变所致。 2.3 矿石特征 矿石矿物以磁铁矿为主， 次为赤铁矿以及镜铁 矿， 脉石矿物主要为斜长石、 石英、 绿泥石以及榍 石， 硫化物主要为黄铁矿以及少量黄铜矿 （图3） 。 磁铁矿主要以自形-半自形和他形浸染状为主， 赤 铁矿主要充填在磁铁矿矿石形成的气孔构造中， 镜 铁矿多呈片状与黄铁矿一起充填在气孔中。黄铁 矿主要有2种形式， 一种是呈充填结构充填在气孔 中， 另一种是呈浸染状存在于磁铁矿矿石中； 黄铜 矿分布较少， 主要呈浸染状， 部分蚀变为孔雀石和 蓝铜矿； 斜长石和石英多呈颗粒状分布在磁铁矿矿 石中； 榍石是磁铁矿矿石中常见的副矿物， 颗粒较 小； 绿泥石是后期热液蚀变的主要矿物， 一般分布 在矿石表面， 常与绿帘石共生。 矿区内矿石结构以自形板条状为主， 主要发育 他形-半自形结构、 自形-半自形中粗粒状结构、 他 形-半自形-自形粒状结构、 碎裂-角砾化结构。矿 石主要构造有块状构造、 气孔状构造、 稠密浸染状 构造、 细脉浸染状构造。块状矿石主要分布在矿体 的下部， 除磁铁矿外几乎不含其它矿物， 显微镜下， 偶尔会见钛铁矿的出熔叶片。气孔状矿石主要位 于矿体的上部， 常见气孔中充填有镜铁矿、 黄铁矿 以及钾长石、 石英等矿物。角砾状矿石主要分布在 矿体的上部 （图4） 。 2.4 成矿期次划分 根据野外对矿石组构的实际观察及室内镜下 对各种矿物之间生长关系的研究， 铁木里克铁矿可 以主要划分为4个成矿阶段。 （1） 磁铁矿阶段 这个阶段主要以产生大量磁 铁矿为主， 磁铁矿主要为致密块状， 稠密浸染状为 主， 一般为他形-半自形结构， 后期随着温度的降 低， 形成他形黄铁矿充填在磁铁矿空隙中。矿石与 围岩的接触关系较为截然， 几乎无蚀变作用发生。 （2） 赤铁矿-磁铁矿-高温绿泥石阶段 以发育 脉状及网脉状矿石构造为主， 可见后期的赤铁矿充 填早期岩浆成因的气孔状矿石形成杏仁构造。后 期还发育石英和黄铁矿， 显微镜下， 磁铁矿多呈他 形-半自形的充填-交代结构。 （3） 石英-硫化物阶段 主要发育石英-黄铁 矿-少量黄铜矿组合， 呈杏仁构造以及浸染状构造， 充填早期形成的磁铁矿以及赤铁矿空隙。 （4） 低温绿泥石-绿帘石-碳酸盐阶段 绿泥石 普遍存在于铁矿石以及矿体的围岩之中， 呈叶片状 产出； 绿帘石在矿体上盘英安岩中较为发育， 可见 磁铁矿呈树枝状穿插在绿帘石中， 部分绿帘石中还 可见褐帘石包体。方解石穿插在围岩及矿石裂隙 之中， 可见其中包含的细粒的磁铁矿。 3样品及分析方法 对采自FeⅠ矿体的29件样品中的辉石、 角闪 石、 绿帘石、 绿泥石和磁铁矿以及赤铁矿进行了电 子探针分析， 这些样品主要采自于早期的磁铁矿成 矿阶段。电子探针实验是在中国地质科学院矿产 资源研究所电子探针实验室进行， 实验仪器型号是 JXA-8230， 实验条件是碳酸盐、 氧化物的加速电压 为5 kV、 电流20 nA、 束斑直径5μm， 标样采用天然 矿物或合成金属国家标准， 分析精度可以精确到 0.01。 1856中国地质2014年 中国地质, 2014, 416 用于稳定同位素分析测试的样品来自FeⅠ矿 体以及1号、 2号采坑， 利用双目镜对已经粉碎的样 品进行挑选， 挑选纯度99以上的磁铁矿、 黄铁矿、 方解石等单矿物， 然后将其研磨至200目的粉末。 磁铁矿氧同位素分析采用传统的BrF5分析方 法， 用BrF5与含氧矿物在真空和高温条件下反应提 取矿物氧， 并与灼热电阻石墨棒燃烧转化成CO2气 体， 分析测试在国土资源部同位素地质重点实验室 利用MAT253EM型质谱计完成， 分析精度为2‰， 相对标准为V-SMOW。 硫同位素分析在核工业北京地质研究院分析 测试研究中心完成。将硫化物单矿物和氧化亚铜 按一定比例 （黄铁矿为1 ∶ 10， 黄铜矿为1 ∶ 8） 研磨至粒 径小于0.075 mm的粉末， 并混合均匀， 在真空度达2 10-2Pa的状态下加热， 进行氧化反应， 反应温度为 980℃， 生成SO2气体。真空条件下， 用冷冻法收集 SO2气体， 并用MAT251气体同位素质谱分析硫同位 素组成。测量结果以CDT为标准， 记为δ34SV-CDT， 分析 精度优于2‰。硫化物参考标准为 GBW04414、 GBW04415 硫化银标准， 其δ34S 分别为-0.07‰ 0.13‰和22.15‰0.14‰。 方解石碳氧同位素分析在核工业北京地质研 究院分析测试研究中心完成。测试按国标 DZ/ T0184.17-1997碳酸盐矿物或岩石中碳、 氧同位素 图3 铁木里克矿区的主要矿物组成及其结构特征 a磁铁矿矿石中的黄铁矿和钾长石， 手标本； b磁铁矿矿石中的方解石脉和绿帘石， 手标本； c磁铁矿矿石中的港湾状黄铁矿和黄铜矿， 反 射光； d磁铁矿矿石中充填的后期的赤铁矿， 反射光； e磁铁矿矿石中充填的黄铁矿和黄铜矿， 反射光； f安山岩钾华脉中的榍石， 正交偏 光； g绿泥石化安山岩中与磁铁矿、 钾长石共生的绿泥石， 正交偏光； h蚀变安山岩中共生的钾长石、 褐帘石以及绿泥石， 正交偏光； i围岩中的方解石脉及其包含的石英， 正交偏光下； j英安岩中的与板条状磁铁矿共生的绿帘石， 正交偏光； k围岩中的辉石， 正交偏光； l围岩中的角闪石， 正交偏光； Mag磁铁矿； Py黄铁矿； Kfs钾长石； Ccp黄铜矿； Ep绿帘石； Chl绿泥石； Aln褐帘石； Cal方解石； Q石英； Ttn榍石； Px辉石； Hbl角闪石 Fig.3 Composition and structural characteristics of main minerals in the Tiemulike ore district a-Pyrite and K-feldspar in magnetite ores, hand specimens; b-Calcite veins and epidotes in magnetite ores, hand specimens; c-Harbor-like pyrite and chalcopyrite in magnetite ores, reflective light; d-Late hematite filling early magnetite, reflective light; e-Pyrite and chalcpyrite in magnetite ores, reflective light; f-Potassic veins with titanite in andesite, crossed nicols; g-Chlorite associated with magnetite, K-feldspar in chloritized andesite, crossed nicols; h-K-feldspar, allanite and chlorite in altered andesite, crossed nicols; i-Calcite veins associated with quartz in wall rocks, crossed nicols; j-Epidote associated with lath magnetite in dacite, crossed nicols; k-Pyroxene in wall rocks, crossed nicols; l-Hornblende in wall rocks, crossed nicols; Mag-Magnetite;Py-Pyrite;Kfs-K-feldspar;Ccp-Chalcpyrite;Ep-Epidote;Chl-Chlorite;Aln-Allanite;Cal-Calcite; Q-Quartz;Ttn-Titanite;Px-Pyroxene; Hbl-Hornblende 第41卷 第6期1857王大川等 西天山铁木里克铁矿床矿物学及稳定同位素特征 中国地质, 2014, 416 组成的磷酸法测定方法执行。在真空条件中， 样品 与100的磷酸在25℃恒温条件下反应4 h以上， 用 冷冻法分离生成的水， 收集纯净的CO2气体， 并在 MAT251质谱仪上进行测量。 4分析结果 4.1 透明矿物分析结果 铁木里克铁矿区辉石、 角闪石、 绿帘石、 绿泥石 的分析结果、 阳离子数及端元组分见表14。辉石 主要是普通辉石， 角闪石主要是普通角闪石， 少量 蚀变为阳起石。辉石以及角闪石中包含有细粒的 磁铁矿颗粒， 说明形成铁矿的物源可能部分萃取自 围岩中含铁元素的矿物。 辉石 主要存在于围岩及稀疏浸染状矿石中， 是铁木里克铁矿早期成矿阶段的产物， 主要与钠长 石和磁铁矿具有成因关系。主要呈自形-半自形柱 状、 粒状出现， 单偏光下无色， 正高突起 （图3-k） ， 正 交偏光下呈二级蓝绿干涉色， 常见有后期绿帘石、 图4 铁木里克铁矿主要的矿石类型及镜下特征 a块状磁铁矿矿石； b矿石中的钾长石碎屑； c流动构造矿石； d角砾状矿石； e角砾状矿石； f矿石中的黄铁矿杏仁构造； g矿石中的 浸染状黄铁矿； h气孔构造矿石； i矿体与上盘围岩的接触界线； j气孔状磁铁矿矿石中充填的赤铁矿和黄铜矿,正交偏光； k早期矿浆型 磁铁矿中出熔的钛铁矿； l辉石中析出的磁铁矿； m磁铁矿矿石中充填的赤铁矿； n矿石中被黄铁矿包裹的赤铁矿； o后期热液方解石脉 中沉淀的磁铁矿； Hem赤铁矿； Py黄铁矿； Il钛铁矿； Ccp黄铜矿； Cal方解石 Fig. 4 Main ore types and microscopic features of the Tiemulike iron deposit a-Massive magnetite ore; b-K-feldspar debris in magnetite ores; c-Flow configuration ore; d-Brecciated ores; e-Brecciated ores; f-Almond structure of pyrite in ores; g-Disseminated pyrite in ores; h-Vesicular ores; i-Boundary between orebody with its wall rocks; j-Chalcpyrite and hematite filling vesicular magnetite ores; k-Ilmenite in magnetite of early slurry type ores; l-Magnetite seperated from pyroxene; m-Hematite filling magnetite ores; n-Hematite wrapped by pyrite in magnetite ores; o-Magnetite precipitated from late hydrothermal calcite veins; Hem-Hemetite; Py-Pyrite; Il-Ilmenite; Ccp-Chalcopyrite; Cal-Calcite 1858中国地质2014年 中国地质, 2014, 416 绿泥石等矿物的叠加改造。电子探针分析表明 （表 1） ， 铁木里克铁矿中的辉石属于钙质辉石的普通辉 石 系 列（图 5）， 以 顽 火 辉 石 为 主（En42.62 61.56） ， 其次是硅辉石 （Wo25.7428.32） ， 铁 辉石含量最低 （Fs12.6929.30） ， Mn/Fe≤0.02。 角闪石 分布较广， 主要分布在蚀变火山岩及 磁铁矿体中。大部分呈暗绿色-黄绿色纤维柱状 （图3-l） ， 部分呈短柱状， 可能由辉石蚀变而成， 常 被 后 期 绿 帘 石 、 绿 泥 石 交 代 。 根 据 Leake 等 （1997） [24]的计算分类方法， 铁木里克铁矿角闪石主 要属钙质角闪石系列， 少部分蚀变为阳起石 （图6） ， 主要为铁镁钙闪石， 其主要成分为SiT5.525.67， （NaK）A00.02， Mg/MgFe200.04， Mg/Mg Al00.001， Al2O3含量为19.8022.34， TiO2含 量很低， 多小于0.1 （表2） 。 绿帘石 绿帘石主要出现在矿区的后期蚀变阶 注 FeOT为全铁氧化物。 表1 铁木里克铁矿代表性辉石电子探针分析数据 （） Table 1 Representative electron microprobe analyses of clinopyroxene from the Tiemulike iron deposit 第41卷 第6期1859王大川等 西天山铁木里克铁矿床矿物学及稳定同位素特征 中国地质, 2014, 416 段， 在围岩和矿石中均有分布。正交镜下主要显黄 绿色或草绿色， 单偏光下正高突起 （图3-j） 。矿体 上盘的英安岩中发育明显的绿帘石化， 绿帘石中包 含有板条状的磁铁矿。晚期绿帘石脉交代早期蚀 变矿物组合， 此时常伴生有钾长石、 石英和方解石 等晚期蚀变矿物。电子探针分析 （表3） 表明， 矿区 内绿帘石相对富铁， 其 Fe/FeAl0.220.36。此 外， 局部可见褐帘石 （图3-h） 呈包体的形式赋存于 绿帘石中。 绿泥石 绿泥石分布范围较广， 围岩与矿体中 均有产出， 部分与磁铁矿具有密切的共生关系 （图 3-g） ， 大部分呈灰绿色-黄绿色鳞片状结构， 电子探 针分析结果见表4。根据Hey等 （1954） [25]绿泥石的 计算分类图解， 铁木里克铁矿区的绿泥石主要为密 绿泥石以及蠕绿泥石 （图7） 。根据Xie等 （1997） [26] 得 出 的 绿 泥 石 温 度 计 T（K）321.98｛ Al Ⅳ 1.33［0.31-Fe/ （FeMg） ］ ｝-61.92（Fe/ （FeMg）0.31） ； 计算可得与磁铁 矿、 钾化脉紧密共生的绿泥石温度大都在400℃以 上， 最高可接近500℃； 而与绿帘石紧密共生的绿泥 石温度则较低， 一般在280℃左右， 不超过300℃。 注 FeOT为全铁氧化物。 表2 铁木里克铁矿角闪石电子探针分析数据 （） Table 2 Representative electron microprobe analyses of clinopyroxenes from the Tiemulike iron deposit 1860中国地质2014年 中国地质, 2014, 416 4.2 矿石矿物分析结果 26件磁铁矿、 22件赤铁矿分析结果如表5和表 6所示。磁铁矿的主要成分为Fe3O4， 赤铁矿的主要 成分为Fe2O3。 磁铁矿主要呈他形、 半自形自形晶结构， 少 量呈树枝状结构， 空隙中常充填有赤铁矿和黄铁 矿。磁铁矿全铁FeOT含量88.97392.504， 平均 值为90.71 （表5） ， 磁铁矿的化学成分整体上以低 SiO2（≤0.855， 平均值为0.16） 、 TiO2（≤1.147， 平 均 值 为 0.098）、 Cr2O3（≤0.07 ， 平 均 值 为 0.025） 为特征， 明显不同于林师整 （1982） [27]统计的 副矿物型磁铁矿的平均值， 而与徐国风等 （1979） [28] 统计的热液交代矿床具有较高的相似性。 赤铁矿主要充填在早期磁铁矿形成的气孔中， 呈板条状结构， 部分被黄铁矿包裹或穿插黄铁矿。 赤铁矿全铁FeOT含量71.56988.713， 平均值为 85.37， SiO2含量0.791.701， 平均值为1.50， Al2O3含量01.041， 平均值为0.24， TiO2含量0 0.37， 平均值为0.052， MnO含量00.079， 平均 值为0.024， MgO含量01.254， 平均值为0.21， CaO含量01.414， 平均值为0.21 （表6） ， 赤铁矿 的化学成分表现出Si、 Al、 Mg、 Ca含量相对较高， Ti、 Cr、 Mn、 Ni含量相对较低， 与典型热液型铁矿含量 较为接近。 4.3 稳定同位素分析结果 4.3.1氧同位素 （δ18OV-SMOW） 铁木里克铁矿的磁铁矿氧同位素分析结果 （表7 ） 显示 4件块状磁铁矿矿石的δ18OV-SMOW变化于-2.7‰ 注 FeOT为全铁氧化物。 表3 铁木里克铁矿绿帘石电子探针分析数据 （） Table 3 Representative electron microprobe analyses of epidote from the Tiemulike iron deposit 第41卷 第6期1861王大川等 西天山铁木里克铁矿床矿物学及稳定同位素特征 中国地质, 2014, 416 0.5‰， 平均值为-0.75‰， 基本集中在0两侧对称分布； 2件赤铁矿的δ18OV-SMOW分别为-2.1‰和-0.8‰。 4.3.2硫同位素 （δ34SV-CDT） 块状磁铁矿矿石中5件黄铁矿样品的硫同位素 的分析结果 （表8） 显示 黄铁矿的δ34SV-CDT值变化于 0.1‰2.9‰， 除了1件样品的δ34SV-CDT2‰， 其他4件 样品的δ34SV-CDT均在2‰3‰， 分布较为集中。 4.3.3碳氧同位素 （δ13CV-PDB和δ18OV-SMOW） 4件石英-碳酸盐阶段的方解石碳氧同位素分 析结果 （表9） 显示 铁木里克铁矿成矿晚期阶段的 注 FeOT为全铁氧化物。 表4 铁木里克铁矿绿泥石电子探针分析结果 （） Table 4 Representative electron microprobe analyses of chlorite from the Tiemulike iron deposit 1862中国地质2014年 中国地质, 2014, 416 方解石δ13CV-PDB值变化于-0.8‰3.6‰， 平均值为 - 1.8‰ ， 极 差 为 2.8‰ ；δ18OV- PDB值 为 - 18‰ -20‰， 平均值为-19.3‰， 极差为1.4‰。δ18OV-SMOW 值介于 10.2‰12.3‰， 平均值为 11.0‰， 极差为 2.1‰， 表明成矿晚期阶段的碳氧同位素变化范围特 别窄， 分馏程度很低。 陈光远等[29]通过TiO2-Al2O3-MgO成因图解来 判别磁铁矿的成因类型。但对于磁铁矿而言， 磁铁 矿中除了Fe元素以外， 其他元素都属于微量元素， 所以电子探针分析结果精度有限， 仅可以作为参 考。铁木里克铁矿区的磁铁矿主要落在沉积变质- 接触交代区， 少部分落在酸性-碱性岩浆区 （未列出 图表） 。Dupuis和Beaudoin[30]最近的研究表明， 铁氧 化物中微量元素，（CaAlMn） - （TiV） 图解能很好 地区分铁氧化物-铜-金型、 基鲁那型、 斑岩型、 矽卡 岩型、 BIF型和钒钛-铁型的铁矿床。铁木里克磁铁 矿和赤铁矿的 （CaAlMn） - （TiV） 的值大都落在 矽卡岩型和斑岩型， 少部分落在BIF型中 （图8） 。 5讨论 5.1 磁铁矿的成分特征 不同成因类型中的磁铁矿具有不同的成分标 型 [28]， 磁铁矿中的 TiO 2、 V2O5、 Al2O3、 Cr2O3、 MgO、 MnO、 CaO等的含量具有一定的成因意义。铁木里 克铁矿床的磁铁矿 TiO2含量01.147， 平均值为 0.098， 与林师整等[27]统计的接触交代型铁矿含量 相当； V2O3含量在00.139， 平均值为0.031， 与 热液交代铁矿石含量相当； MnO含量00.075， 平 均值为 0.019， MgO 含量 00.572， 平均值为 0.05， 与火山沉积-热液叠加型铁矿床含量相当。 磁铁矿的化学成分表现出Si、 Cr、 Mg、 Na、 Ti含量较 低， 与岩浆型铁矿床差异较大， Al、 Ni、 Mn含量与典 型的接触交代及热液型铁矿较为接近。 张志欣 （2011） [31]认为相对酸性的环境不利于磁 铁矿的形成， 相对基性的环境有利于磁铁矿的形 成。磁铁矿中的SiO2、 Al2O3、 MgO、 CaO含量与全铁 （FeO） 含量未表现出明显的线性相关关系， 主要呈 集中分布状态； 赤铁矿中的SiO2、 Al2O3、 MgO、 CaO 含量与全铁 （FeO） 含量表现出明显的负相关关系 （图9） 。这种分布形式说明铁木里克铁矿主矿体的 形成过程中物理化学条件变化不大， 个别呈负相关 分布的磁铁矿可能是由后期热液叠加改造而成， 这 一点也与赤铁矿中氧化物的相关关系吻合。铁矿 层的围岩下盘主要为安山岩、 玄武安山岩等中基性 岩石， 有利于磁铁矿的形成， 而上盘围岩主要为英 安岩， 为酸性岩， 不利于磁铁矿的形成。物理化学 条件的变化可以帮助准确的限定成矿作用的时代， 铁木里克铁矿下盘的安山岩以及玄武安山岩测得 图7 铁木里克铁矿绿泥石分类图解 Fig.7 Classification of chlorites from the Tiemulike iron deposit 图5 铁木里克辉石分类图解 Fig.5 Classification of pyroxenes from the Tiemulike iron deposit 图6 铁木里克铁矿角闪石分类图解 Fig.6 Classification of amphiboles from the Tiemulike iron deposit 第41卷 第6期1863王大川等 西天山铁木里克铁矿床矿物学及稳定同位素特征 中国地质, 2014, 416 的年龄分别为 （320.22.2） Ma和 （318.22.1） Ma， 上盘 的英安岩测得的年龄为 （318.43.4） Ma （本文作者未 发表数据） ， 由此可以推测矿体与围岩几乎同时期形 成。另一方面可能是在成矿过程的后期阶段， 热液萃 取围岩中的角闪石、 辉石等含铁较高的矿物中的铁 质， 在成矿条件发生改变的时候聚集沉淀， 从而使磁 铁矿的纯度逐渐升高， 而Si、 Al、 Mg、 Ca等元素进入绿 帘石、 绿泥石等矿物之中 （图3-k， 图4-l） [32]。 在磁铁矿的成因矿物学图解中 （未列出） ， 铁木 里克磁铁矿的电子探针数据绝大部分落入沉积变 质-接触交代区域内， 少部分落入酸性-碱性岩浆 区。根据矿体上下盘围岩的矿