新疆西天山式可布台铁矿地质、矿物化学和S同位素特征及其对矿床成因的约束.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 新疆西天山地区经历了长期复杂的地质演化， 形成了丰富的矿产资源。随着近年来地质勘探和 找矿工作的不断深入， 在该地区发现了大量的铁矿 床， 它们集中分布在阿吾拉勒铁矿带内。前人对这 些铁矿已经开展了不同程度的研究， 一般认为这些 铁矿 （如智博铁矿、 敦德铁矿、 查岗诺尔铁矿以及备 战铁矿等） 的形成与火山活动以及岩浆热液交代有 密切的关系[1-5]。但部分矿床的成因还存在争议， 例 如对松湖铁矿存在岩浆热液成因[6]和火山沉积成 因[7]两种不同观点。然而近年来关于显生宙火山沉 积作用形成富赤铁矿床的报道十分少， 显生宙海底火 山喷流沉积作用能否形成富赤铁矿床值得探索。位 于同一成矿带内的式可布台铁矿， 具有明显的沉积成 矿特征[8]， 该矿床的成因对研究显生宙海底富铁流体 新疆西天山式可布台铁矿地质、 矿物化学和S同位素 特征及其对矿床成因的约束 陈 杰 1,2 段士刚 2 张作衡 2 罗 刚 3 蒋宗胜 2 骆文娟 2 王大川 1 郑仁乔 1 （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研究所 国土资源部成矿作用与资源 评价重点实验室， 北京 100037； 3. 四川省地质矿产勘查开发局四〇五地质队， 四川 成都 611830） 提要 新疆西天山式可布台铁矿发育于伊犁裂谷内， 赋存于上石炭统中酸性火山碎屑岩、 浅变质片岩、 千枚岩中， 矿 体呈层状、 似层状以及透镜状顺层产出。金属矿物以赤铁矿、 镜铁矿为主， 含少量黄铁矿、 菱铁矿； 脉石矿物主要为 碧玉、 重晶石、 石英以及少量方解石。矿石构造以条带状、 纹层状和块状为主， 矿物结构多为隐晶质结构、 半自形结 构以及充填结构。矿床分为4个成矿阶段， 即黄铁矿−赤铁矿−铁碧玉−重晶石阶段、 菱铁矿−软锰矿阶段、 石英−镜铁 矿阶段、 氧化物阶段。矿体顺层产出和发育纹层状矿石构造指示矿床为沉积成因。电子探针分析显示（1） 块状赤 铁矿Al2O3、 Na2O、 MgO、 SiO2含量相对分散， 推测这可能与块状矿石快速沉淀结晶有关， 暗示了剧烈的流体喷流活 动， 而纹层状和条带状赤铁矿Al2O3、 Na2O、 MgO、 SiO2含量相对集中则反映平静的沉积环境以及微弱的喷流活动， 两 者的比较可能暗示了成矿过程中流体喷溢速率以及沉积环境都不断改变；（2） 黄铁矿中含有较高的Co、 Ni比， 显示 其形成与火山作用关系密切；（3） 菱铁矿的FeOT与MnOMgO含量呈负相关关系， 并形成两个聚集区， 与镜下其具 有不同特征相吻合， 可能暗示了成矿后期菱铁矿随热液析出时候发生了分异作用。黄铁矿 （δ34S-6.1‰6.5‰） 和 重晶石 （δ34S12.9‰） 硫同位素组成显示曾发生过硫酸盐和硫化物之间的硫同位素分馏作用， 成矿热液的硫可能来 源于岩浆硫。综合分析认为， 式可布台铁矿可能为海相火山喷流沉积型铁矿床。 关键词 赤铁矿； 电子探针； 硫同位素； 地质特征； 式可布台； 海相火山岩型铁矿 中图分类号 P618.31文献标志码 A文章编号 1000-3657 （2014） 06-1833-20 收稿日期 2014-10-12； 改回日期 2014-11-08 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 陈杰， 男， 1991年生， 硕士， 矿物学、 岩石学、 矿床学专业； E-mail deepstarry。 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。 陈杰, 段士刚, 张作衡, 等. 新疆西天山式可布台铁矿地质、 矿物化学和S同位素特征及其对矿床成因的约束[J]. 中国地质, 2014, 416 1833- 1852. Chen Jie, Duan Shigang, Zhang Zuoheng, et al.Geology, mineral chemistry and sulfur isotope geochemistry of the Shikebutai iron deposit in West Tianshan Mountains, Xinjiang Constraints on genesis of the deposit[J]. Geology in China, 2014, 416 1833- 1852in Chinese with English abstract. 中国地质, 2014, 416 喷发能否形成铁矿具有很好的指示作用。 式可布台铁矿最早于1952年由西北地质局新 疆地质调查所发现并进行踏勘工作， 其矿石全铁平 均品位为56.66， 最高为66.7， 其中富铁矿石约占 70， 是新疆西天山阿吾拉勒成矿带上的一处重要 的中型海相火山沉积富铁矿。前人对其研究较少， 目前在矿床成因以及成矿物质来源上仍存在争议 （1） 1953年最初的地质工作认为该矿床属于热液交 代矿床； （2） 随后开展普查工作则认为该矿是热液 富集沉积变质铁矿❶以及火山岩型铁矿❷；（3） 王曰 伦等在矿体围岩绢云母片岩、 绢云母千枚岩以及矿 体的顶板中发现有火山弹的分布， 分析证明这些火山 弹形成于海相环境并含有大量的Fe2O3， 认为式可布 台矿床为海相火山沉积型铁矿[9]；（4） 近年来的研究也 认为该矿床的形成与深部地壳物质以富矿流体形式 喷出海底有关 [10-12]。本文在详细矿床地质特征研究 的基础上， 试图通过赤铁矿、 菱铁矿、 黄铁矿的电子探 针成分分析以及硫同位素分析， 揭示成矿物质来源和 成矿作用， 探讨式可布台铁矿的成因。 1区域地质 式可布台铁矿床在大地构造上位于西天山造 山带哈萨克斯坦准噶尔板块内的穆尔库姆克 齐尔库伊犁微板块内。西天山地区为一东西向 长三角形地质块体 （图1） ， 其北为依连哈比尔尕山 北坡推覆断裂带， 其南为黑英山霍拉山推覆断裂 带[13]， 整体上表现为北缘向南， 南缘向北的逆掩推覆 扇形复合造山带[12]。 区域内出露地层包括 前寒武系元古宇浅变质 斜长片麻岩、 二云母片岩、 斜长角闪片岩、 大理岩、 板岩、 千枚岩以及未变质的灰岩等； 寒武系泥岩、 砂 岩、 粉砂岩、 磷块岩和灰岩等； 奥陶系浅海相沉积碳 酸盐岩、 碎屑岩； 志留系砂岩、 粉砂岩、 泥岩、 灰岩、 熔岩和凝灰岩等； 泥盆系砂岩、 粉砂岩、 砾岩、 灰岩、 熔岩和凝灰岩等； 石炭系大哈拉军山组中基性熔 岩、 中酸性火山碎屑岩和砂砾岩， 阿恰勒河组砾岩、 砂岩、 灰岩、 页岩夹凝灰岩， 依什基里克组中酸性火 山岩、 中酸性火山碎屑岩、 浅变质的千枚岩、 片岩、 绢云母化片岩； 二叠系英安岩、 玄武岩、 流纹岩夹砂 砾岩以及侏罗系陆相碎屑含煤建造[12]。 西天山地区岩浆作用发育， 具有多期活动的特 征[13]。侵入岩以花岗岩为主， 从岩株、 岩基到岩墙都 有发育[12]， 并分别沿北部依连哈比尔尕断裂以及南 部尼古拉耶夫线那拉提北坡断裂呈带状分布。 侵入活动开始于志留纪， 花岗岩主要由二长花岗 岩、 花岗闪长岩以及钾长花岗岩组成， 具有弧花岗 岩特征[15]。泥盆纪侵入活动加强， 主要在长阿吾子 乌瓦门断裂北侧和那拉提北缘形成了大量二长 花岗岩、 花岗闪长岩， 显示出正常弧花岗岩特征[16]。 石炭纪侵入活动最为剧烈， 区内广泛发育大量的花 岗闪长岩， 其中北天山花岗岩具有 “S” 型花岗岩特 征[15]， 那拉提山花岗岩具有大陆花岗岩特征。二叠纪 侵入活动已经很弱， 仅在东部发育有少量的二长花岗 岩以及钾长花岗岩， 表现出 “A” 型花岗岩的特征[15]。 区内构造作用以断裂构造为主， 主要由北部依 连哈比尔尕断裂、 南部的尼古拉耶夫线那拉提北 坡断裂和长阿吾子乌瓦门断裂这三大区域性深 大断裂组成， 因受到走滑作用的影响[17]， 大部分近 EW 走向的断裂被不同程度的改造至 NE−SE 走 向。褶皱以NWW向巩乃斯复向斜为主[18]， 此外区 内还发育火山机构[2]。 西天山地区经历了长期复杂的地质演化， 古元 古代持续的火山喷发作用以及岩浆分异作用使西 天山地区太古宇古陆核固化并增生[19]并逐渐形成泛 大陆， 砂泥质海相浊流沉积和少量的中基性-中酸 性的火山岩及火山碎屑岩经变质形成温泉群结晶 基底[13]， 随后中元古代泛大陆裂解[20]， 格林威尔造山 运动 （1300900 Ma） 汇聚了裂解的陆块形成Rodinia 古陆[19]。早古生代构造运动强烈， 伊犁洋于中奥陶 世打开， 晚志留世双向俯冲并封闭， 南天山地区于 晚奥陶世逐渐发育一系列微洋盆[19]。晚古生代区内 火山活动强烈， 泥盆纪南天山微洋盆逐渐关闭， 早 石炭世北天山洋打开， 伊犁盆地因处于以拉张为主 的动力环境下发生强烈的断陷作用形成伊犁裂谷 接受火山沉积作用[13]， 晚石炭世全区经历造山运动 抬升， 北天山洋及南天山微洋盆消亡挤压造山， 伊 犁裂谷残留洋区继续接受沉积， 全区含矿岩浆活动 极其活跃， 这些含矿的岩浆与区内众多的铁矿形成 ❶式可布台勘探报告. 内部资料. 1959. ❷中国地质科学院地质矿产研究所. 我国富矿三十例. 1975. 1834中国地质2014年 中国地质, 2014, 416 在时间上和空间上有密切的关系。中生代以后西 天山地区构造运动逐渐减弱， 晚二叠世末期持续50 Ma的西天山北緣右旋走滑作用以及南缘左旋走滑 作用[17,21]使西天山地区形成了现今的三角形地质块 体， 在2 Ma的欧亚大陆碰撞汇聚造山的巨大应力 下， 西天山全区地壳缩短造山[22]形成了现今的地质 地貌特征。 2矿床地质 2.1 矿区地质 式可布台铁矿位于新疆伊犁哈萨克自治州新 源县东北开普台村北部， 位于天山石炭纪伊犁裂谷 内。矿区内主要出露上石炭统依什基里克组 （图2- A） ， 从下至上分为4个岩性段， 第一岩性段为式可 布台铁矿的赋矿围岩， 主要以中酸性火山岩、 中酸 性火山碎屑岩、 浅变质的千枚岩、 片岩、 绢云母化片 岩为主， 并含有少量泥灰岩夹层； 第二岩性段为层 状安山质火山角砾岩、 凝灰岩以及安山岩， 其中发 育有少量热液裂隙充填型磁铁矿； 第三岩性段为层 状安山质火山角砾岩、 层状粗安质火山角砾岩， 层 状凝灰岩和粉尘岩、 粗安岩以及安山岩， 底部为巨 厚层砂砾岩和次圆状复成分火山角砾岩； 第四岩性 段为层状安山质凝灰岩、 层状粗安质凝灰岩、 层状 安山质角砾岩、 层状粗安质火山角砾岩以及层状火 山角砾岩， 底部为厚层次圆状火山角砾岩。此外， 矿区中部沿E−W向发育有一条含金黄铁矿化硅化 角砾岩带。 矿区内侵入岩发育 （图2-A） ， 在南部发育313 Ma的上石炭统中细粒花岗闪长岩体， 在南东部发 育281 Ma的上石炭统中粒二长花岗岩体、 331 Ma 的中细粒辉长岩体以及313 Ma中细粒花岗闪长岩 体❶， 它们被均被断层破坏。矿区内发育两条石英 ❶新疆地矿局第二区域地质调查大队. 卡把巴特木依那克幅150000区域地质调查报告. 2005. 图1 新疆西天山区域地质及主要铁矿床分布图据文献[12， 14， 15]修改 1中新生界； 2二叠系； 3石炭系； 4泥盆系； 5志留系； 6奥陶系； 7寒武系； 8前寒武系； 9二叠纪花岗岩； 10石炭纪花岗岩； 11泥盆纪花岗岩； 12志留纪花岗岩； 13镁铁质−超镁铁质岩； 14主要断裂； 15地质界线； 16主要铁矿床； 断裂 ①依连哈比尔尕断裂； ②尼古拉耶夫线那拉提北坡断裂； ③长阿吾子乌瓦门断裂 Fig. 1 Geological map showing regional geology and distribution of main iron deposits in West Tianshan Mountains modified after Li Fengming et al., 2011; Zhu Zhixin et al., 2011; Zhang Zuoheng et al., 2012 1-Cenozoic-Mesozoic; 2-Permian; 3-Carboniferous; 4-Devonian; 5-Silurian; 6-Ordovician; 7-Cambrian; 8-Precambrian; 9-Permian granitoids; 10-Carboniferous granitoids; 11-Devonian granitoids; 12-Silurian granitoids; 13-Mafic-ultramafic rocks; 14-Main fault; 15-Geological boundary; 16-Main iron deposit Fault ①-Yilianhabierga fault; ②-Nikolaev-North Nalati fault; ③-Changawuzi-Wuwamen fault 第41卷 第6期1835陈杰等 新疆西天山式可布台铁矿地质、 矿物化学和S同位素特征及其对矿床成因的约束 中国地质, 2014, 416 二长斑岩脉， 其中一条长约1.2 km、 走向近E−W位 于矿区中部， 另外一条位于东部花岗闪长岩体中， 走向NW并被断层所错断。南部发育两条212 Ma 走向近E−W的辉绿玢岩脉， 其中一条长约2.6 km， 另一条长约1.6 km并被NE走向的逆断层错断。尽 管矿区岩体和岩脉比较发育， 但是它们和铁矿的形 成没有直接的关系。 矿区断裂构造发育 （图2-A） ， 根据各断裂之间 的切穿关系， 判断由早到晚分别发育NE向、 NW向 以及近E−W向3组断裂。早期NE向断裂主要为一 ❶新疆地矿局第二区域地质调查大队. 卡把巴特木依那克幅150000区域地质调查报告. 2005. ❷新疆维吾尔自治区地质局711队. 新疆式可布台铁矿普查报告. 1958. 图2 式可布台矿区地质图 （A， 据❶修改） ； 式可布台矿床主矿段地质图 （B， 据❷修改） Fig.2 Geological map of the Shikebutai iron deposit A， modified after No. 2 Regional Geological Investigation Party of Xinjiang, 20051; Geological map of the major ore block of the Shikebutai iron deposit B， modified after No. 711 Geological Party, Xinjiang Bureau of Geology, 1958 1836中国地质2014年 中国地质, 2014, 416 组横贯矿区的逆断层， 其倾角较陡， 约为80， 在其 东部有一小型平行的张性扭压断层， 倾角稍缓， 约 为60。中期NW向断裂切穿早期NE向断裂， 主要 为逆断层和张扭性断层， 倾角较陡， 约为70。晚期 近E-W向逆断层占主导地位并延伸至矿区外， 在 平面上呈平行排列并切穿早期和中期断裂， 倾角变 化大， 4780都有发育， 总体上向西呈变缓趋势。 区域上平行分布的近E-W向逆断层向北延伸在走 向有向东靠近的趋势， 此外NW向断裂向NW方向 延伸压扭性断层更为发育， 暗示矿区经历过一个由 SW向NE挤压的地质运动。 2.2 矿体特征 矿区全长约4 km， 宽约1.3 km， 可以分为主矿 段、 东矿段和西矿段。主矿段东西长约1.3 km， 宽约 100 m （图2-B） ， 共有14层矿体， 其中有3层较厚矿 体， 在深部倾角变陡。西矿段北带长约300 m， 宽5 20 m； 南带长约400 m， 宽约20 m。东矿段长约1.2 km， 南北带各含2层矿体。主矿段赋存了矿区主要 的矿体， 相较于东、 西矿段矿体的层数更多， 单个矿 层更厚。矿体形态规则， 主要呈层状、 似层状和透 镜状顺层产出于围岩中 （图3， 图4-A） ， 其中含有大 量的层状铁碧玉以及层状重晶石夹层。在平面上 矿体向东、 西延伸， 并逐渐变薄直至尖灭 （图2-B） ， 空间上向深部矿体厚度减小， 铁碧玉夹层逐渐增 多。矿体的全铁平均品位为 56.66， 最高可至 66.7， 其中富铁矿石约占 70， 整体上主矿段最 富， 东矿段次之， 西矿段较贫。矿石杂质含量较低， 平均硫含量为0.278， 二氧化硅多为510， 磷 的含量一般小于0.05。 矿体和围岩中发育大量的石英脉， 其中围岩中 脉体更宽， 延伸较长， 并且在主脉边部常沿裂隙发 育众多小脉体 （图4-B） ， 脉体中常发育有结晶较好 的镜铁矿 （图4-C） 。相对于发育在蚀变围岩中的 石英脉， 未蚀变围岩以及矿体中的石英脉结晶更 ❶ 四川省地质矿产开发局405地质队. 新疆新源县式可布台铁矿深部详查报告. 2012. 图3 式可布台铁矿29 （a） 、 33 （b） 号勘查线剖面图 （据❶修改） Fig.3 Geological section along No. 29 a and No. 33 b exploration lines in the Shikebutai iron deposit modified after No. 405 Geological Party, Sichuan Bureau of Geology and Mineral Resources, 2012 第41卷 第6期1837陈杰等 新疆西天山式可布台铁矿地质、 矿物化学和S同位素特征及其对矿床成因的约束 中国地质, 2014, 416 好， 部分甚至发育非常好的棱柱状石英自形晶 （图 4-D） 。此外在矿体夹层中还发现凝灰质胶结的含 晶屑岩屑凝灰岩 （图4-E） 。 矿体围岩普遍受变质作用， 蚀变比较发育， 主 要有绿泥石化 （图4-B） 和绢云母化， 此外野外发现 有微弱的方解石化 （图6-J） 、 滑石化、 绿帘石化 （6- K） 、 绢云母化、 硅化等。 2.3 矿石特征 式可布台铁矿的矿物组成较为简单， 金属矿物 主要为赤铁矿， 次为镜铁矿， 此外还有少量的菱铁 矿、 黄铁矿、 黄铜矿和软锰矿以及微量的方铅矿， 脉 石矿物主要为铁碧玉、 石英和重晶石。铁碧玉常和 赤铁矿形成条带状矿石顺层分布于围岩中 （图4- F） ， 其中见大量重晶石细脉； 或呈不连续层状顺层 发育于矿体和围岩中， 常见晶形好的镜铁矿、 石英 镜铁矿细脉 （图4-G） 。赤铁矿主要呈层状产于地 层中 （图4-A） ， 局部发育重晶石镜铁矿脉 （图4-I） ； 少量矿石呈网脉状发育于围岩中 （图4-H） 。 图4 式可布台矿床野外宏观照片 A赤铁矿体呈层状发育于地层中； B石英脉发育于绿泥石化围岩中； C凝灰质片岩中发育石英镜铁矿脉； D凝灰质片岩中发育含细粒 自形柱状石英的石英脉； E凝灰质胶结的含晶屑岩屑凝灰岩； F碧玉呈层状产于地层中； G条带状铁碧玉发育石英镜铁矿脉和镜铁矿脉； H围岩中发育网脉状赤铁矿； I层状赤铁矿中发育重晶石镜铁矿脉 Fig.4 Field photos of the Shikebutai iron deposit A-Srati orebody consisting of hematite in the strata; B-Quartz vein occurring in the chloritized wall rock; C-Tuffaceous schist with quartz- specularite veins; D-Quartz veins with fine-grained enhedral and prismatic quartz in the tuffaceous schist; E-Crystal and lithic tuff with tuffaceous cementation, F-Strati jasper occurring in the strata; G-Banded jasper with quartz−specularite and specularite veins; H-Network hematite occurring in the wall rocks; I-Strati hematite with barite-specularite veins 1838中国地质2014年 中国地质, 2014, 416 矿石构造主要有块状构造、 条带状构造和纹层 状构造。赤铁矿以块状矿石为主， 部分赤铁矿分别 与铁碧玉和重晶石呈互层形成条带状矿石 （图5- A） ， 少量赤铁矿和黄铁矿、 重晶石呈互层形成纹层 状矿石 （图5-B） ， 或呈脉状分布于铁碧玉中 （图5- C） 。镜铁矿和主要和重晶石呈互层形成条带状矿 石 （图5-D） ， 少量镜铁矿呈脉状分布于赤铁矿中。 矿物结构主要以充填结构、 隐晶质结构和交代 结构为主， 此外还有穿插结构以及包含结构。如脉 状鳞片状的镜铁矿穿插早期的赤铁矿铁碧玉脉、 铁 碧玉脉形成穿插结构 （图6-A） ， 赤铁矿交代早期的 黄铁矿形成交代残余结构 （图6-B） ， 他形不规则状 赤铁矿、 他形粒状黄铜矿以及他形不规则状重晶石 从黄铁矿中心交代形成骸晶结构 （图6-C） ， 铁碧玉 捕获早期形成的自形柱状赤铁矿形成包含结构 （图 6-D） 。 赤铁矿是矿床中主要的含铁矿物， 其矿物结构 复杂， 主要以4种方式产出 第一类 （Hem1） 为粒径 约为 5090μm 的细粒自形到半自形长柱状矿物 （图6-A） ； 第二类 （Hem2） 为粒径多小于5μm的细 粒自形半自形长柱状赤铁矿， 常和少量他形粒状 铁碧玉形成赤铁矿脉 （图6-E） ， 或者无规则分布于 碧玉之中 （图6-D） ； 第三类结晶较差 （Hem3） ， 常形 成块状矿石， 或和他形不规则铁碧玉形成赤铁矿铁 碧玉脉 （图6-A） ； 第四类 （Hem4） 结晶较好， 粒径变 化较大， 为板柱状颗粒 （图6-F） ， 部分晶体具有韧性 图5 式可布台铁矿典型矿石手标本照片 A条带状重晶石−赤铁矿； B纹层状重晶石−黄铁矿−赤铁矿； C块状铁碧玉中发育少量赤铁矿脉和重晶石脉； D条带状重晶石−镜铁矿 Fig. 5 Hand specimen photos of representative ores in the Shikebutai iron deposit A-Banded barite-hematite; B-Lamellar barite-pyrite-hematite; C-Mass jasper with small amounts of hematite and barite veins; D-Banded barite-specularite 第41卷 第6期1839陈杰等 新疆西天山式可布台铁矿地质、 矿物化学和S同位素特征及其对矿床成因的约束 中国地质, 2014, 416 图6 式可布台铁矿镜下显微照片 A细粒自形长柱状赤铁矿 （Hem1） 分布于条带状赤铁矿 （Hem3） −铁碧玉中， 镜铁矿矿脉切穿矿石； B黄铁矿被重晶石、 赤铁矿和黄铜矿沿 裂隙交代形成交代残余结构； C赤铁矿和重晶石沿黄铁矿中心交代形成骸晶结构； D铁碧玉中包含细粒自形半自形长柱状赤铁矿 （Hem2） ； E细粒自形半自形长柱状赤铁矿 （Hem2） 形成赤铁矿脉； F富铁菱铁 （Sd3） 矿充填于板柱状赤铁矿 （Hem4） 颗粒之间； G菱铁 矿分异形成高铁菱铁矿 （Sd3） 、 中铁菱铁矿Sd2以及低铁菱铁矿 （Sd1） ； H菱铁矿充填于赤铁矿颗粒表面以及边缘； I黄铜矿沿着菱铁矿裂 隙充填交代； J方解石化； K绿帘石化； L赤铁矿沿裂隙重结晶， 并发育重晶石脉， 他形菱铁矿充填于赤铁矿和重晶石颗粒之间； Brt−重晶 石； Ccp−黄铜矿； Cal−方解石； Ep−绿帘石； Hem1−第1类赤铁矿； Hem2−第2类赤铁矿； Hem3−第3类赤铁矿； Hem4−第4类赤铁矿； Py−黄铁矿； Qtz−石英； Sd1−低铁菱铁矿； Sd2−中铁菱铁矿； Sd3−高铁菱铁矿； Spe−镜铁矿 Fig. 6 Photomicrograph of the Shikebutai iron deposit A-Fine-grained euhedral and long columnar hematite Hem1 occurring in the banded hematite Hem3−jasper, and specularite vein cuttin across ore; B-Barite hematite and chalcopyrite replacing pyrite along its cracks, and ing metasomatic relict texture; C-Hematite and barite replacing pyrite at its center, and ing skeletal texture; D-Jasper containing fine-grained euhedral-subhedral hematite Hem2; E-Hematite vein consisting of fine-grained euhedral-subhedral hematite Hem2; F-Fe-high siderite filling the cracks of platy-columnar hematite Hem4 grains; G-High Sd3 moderate Sd2 and low Sd1 Fe siderite ed in the metallogenic process; H-Siderite filling the surface and the margin of hematite grain; I-Chalcopyrite filling the cracks of siderite grains and replacing it; J-Calcitization; K-Epidotization; L-Hematite recrystallized along the fractures with some barite, anhedral siderite filling the cracks of hematite and barite; Brt-Barite; Ccp-Chalcopyrite; Cal-Calcite; Ep-Epidote; Hem1-First kind of hematite; Hem2-Second kind of hematite; Hem3-Third kind of hematite; Hem4-Fourth kind of hematite; Py-Pyrite; Qtz-Quartz; Sd1-Siderite with low Fe; Sd2-Siderite with moderate Fe; Sd3-Siderite with high Fe; Spe-Specularite 1840中国地质2014年 中国地质, 2014, 416 变形痕迹。 镜铁矿为矿床中的次要含铁矿物， 镜下光学特 征与赤铁矿一致， 但较赤铁矿结晶更好， 部分镜铁 矿呈细脉状分布于赤铁矿中， 并切穿早期赤铁矿铁 碧玉条带以及铁碧玉条带 （图6-A） 。 菱铁矿为矿床中少量的含铁矿物， 镜下见明显 的分异现象， 根据其Fe的含量以及Mn、 Zn等微量 元素含量的高低， 分为高铁菱铁矿 （Sd3） 、 中铁菱铁 矿 （Sd2） 以及低铁菱铁矿 （Sd1） （图6-G） 。矿物晶 形较差， 具有明显的充填结构 （图6-F） 。部分菱铁 矿呈网脉状浸染状晶形较好的赤铁矿， 或者沿着赤 铁矿晶体边界生长 （图6-H） 。一些菱铁矿中含有 细粒他形粒状黄铜矿， 并且沿着裂隙颜色加深， 与 Mn含量增加具有一定的关系 （图6-I） 。 黄铁矿镜下主要分两种产出方式， 一类为自形 粒状结构， 矿物颗粒内部常见他形粒状赤铁矿和重 晶石 （6-F） ； 另一类为他形破布状黄铁矿， 被赤铁矿 矿、 黄铜矿以及重晶石交代 （图6-B） 。 方铅矿、 软锰矿、 黄铜矿含量很少。其中方铅 矿形状不规则， 粒径小， 仅在黄铁矿颗粒内部以交 代形式产出。软锰矿呈不规则状分布于铁碧玉、 重 晶石中， 其中包含有晶形较好的赤铁矿。黄铜矿形 状不规则， 粒径小， 主要分布于菱铁矿中为热液充 填结晶 （图6-I） 或者沿着黄铁矿颗粒内部裂隙以交 代形式产出 （图6-B） 。 2.4 成矿期次 根据矿体的特征及矿石组构、 矿物类型， 结合 矿物颗粒之间的交代、 充填、 切穿关系， 将式可布台 矿床分为两个成矿期， 分别为内生成矿期和表示氧 化期， 进而划分4个成矿阶段 （图7） 。 图7 式可布台铁矿矿物生成顺序图 Fig.7 Diagram of paragenetic sequence of mineralization and alteration in the Shikebutai iron deposit 第41卷 第6期1841陈杰等 新疆西天山式可布台铁矿地质、 矿物化学和S同位素特征及其对矿床成因的约束 中国地质, 2014, 416 内生成矿期 ①黄铁矿-赤铁矿-铁碧玉-重晶 石阶段 该阶段早期出现自形长柱状赤铁矿Hem1 （图6-A） ， 紧接着细粒自形赤铁矿 （Hem2） 开始结 晶并被碧玉捕获 （图6-D） ， 随之大量赤铁矿、 铁碧 玉、 重晶石沉淀形成块状、 条带状 （图5-A） 、 纹层状 矿石 （图 5-B） ， 晚期可能析出了细粒自形赤铁矿 （Hem2） 并呈脉状穿插于矿石中 （图6-E） 。②菱铁 矿-软锰矿阶段 该阶段早期出现菱铁矿和软锰矿， 其都以他形不规则状充填于早期赤铁矿颗粒之间 （图6-F） ， 晚期少量黄铜矿充填于菱铁矿 （图6-I） 或者早期黄铁矿 （图6-B） 裂隙中， 少量方铅矿充填 于早期自形黄铁矿颗粒中。③石英镜铁矿阶段 该 阶段形成了大量石英-镜铁矿脉以及石英脉并切穿 地层和矿体， 其中镜铁矿脉、 重晶石镜铁矿脉 （图4- I） 多见于矿体中， 石英脉 （图4-B） 、 石英镜铁矿脉 （图4-C） 常见于围岩中。此外， 该阶段伴随的热液 活动可能导致了部分赤铁矿的重结晶 （图6-L） 和变 形。 表生氧化期 这个时期矿体形成后受构造作用 抬升至地表进入氧化环境， 主要形成褐铁矿为主的 氧化矿物， 并见少量孔雀石。 3主要矿物电子探针分析 3.1 分析测试方法 本文电子探针测试在位于中国地质科学院矿 产资源研究所的国土资源部成矿作用与资源评价 重点实验室完成， 在20 kV加速电压， 20 nA电流的 条件下用JXA-8230型电子探针测试分析， 实验束 斑直径为5μm。 3.2 电子探针分析结果 实验分别选取了位于式可布台铁矿主矿段的 块状赤铁矿、 条带状重晶石-镜铁矿、 条带状铁碧 玉-赤铁矿、 条带状重晶石-赤铁矿、 纹层状黄铁 矿-重晶石-赤铁矿、 镜铁矿脉以及细粒自形赤铁矿 7种不同结构构造的镜铁矿、 赤铁矿样品。50件样 品电子探针分析结果见表1， 在检测的Na2O等15个 检测项中除了 FeOT取得较高精度外， CaO、 BaO、 NiO、 MnO、 SrO含量都很低， 大部分样品都低于检 测限， 其余测试项含量较低， 部分样品测试结果低 于 检 出 限 。 样 品 全 铁（FeOT）含 量 为 72.45 94.27， 平均为87.57。NaO含量为00.412， 其 中8件样品低于检测限。MgO为00.249， 平均为 0.019， 其中共有27个样品低于检出限。Al2O3为 00.266， 平均为 0.028， 其中 13 个样品低于检测 限。K2O为00.074， 平均为0.005， 其中22个样 品低于检出限。P2O5为00.737， 平均为0.054， 其中22件样品低于检出限。SiO2为02.168， 平均 为0.298， 其中有7件样品低于检出限。TiO2为0 0.726， 平均为 0.035， 其中 22 件样品低于检出 限。Cr2O3为00.218， 平均为0.035， 其中7件样 品低于检出限。 14 件菱铁矿电子探针分析结果见表 2， 其中 SK10-1-1、 SK16-3-1、 SK19-1-1、 SK19-2-3共4 件样品FeOT异常， 可能是蚀变赤铁矿污染引起， 因 此剔除， 另外中铁菱铁矿由于矿物颗粒太小因此未 做电子探针分析。在检测的Na2O等15个检测项中 FeOT取得较高精度， K2O、 P2O5、 BaO、 TiO、 Cr2O3含量 较少， 部分样品低于检出限， NiO、 SrO含量极少， 绝 大部分样品都低于检出限。14个样品FeOT分布较 广， 从40.563％64.499都有分布， 但主要集中在 64以及42附近， 平均含量为49.417。MnO从 0.2613.082都有分布， 但主要集中在713 以及01两个区间， 平均含量为7.264。MgO为 07.646， 主要集中在7和4两个值附近， 平均 值为3.854。 30件黄铁矿分析结果见表3， 其中Se、 Ge、 Bi、 含量很少， 大多数样品低于检出限， Ab、 Pb、 Sb、 Gr、 Zn、 Cu、 Au、 Ni含量较少， 部分样品低于检出限。Co 含量为0.0370.507， 平均为0.126。Ni含量为 00.15， 平均为0.018。 4S同位素 4.1 分析测试方法 本文黄铁矿硫同位素测试在核工业北京地质 研究院的测试研究中心完成， 测试仪器为Finnigan MAT-251型质谱仪， 制备样品的氧化剂选用Cu2O， 采用国际标准CDT表达测试结果， 其分析精度优 于0.2。 4.2 S同位素组成 本文选取纹层状黄铁矿-重晶石-赤铁矿矿石 中的黄铁矿进行硫同位素分析， 5件样品测试结果 见表4。δ34S值分布广， 有两个样品呈现负值， 分别 1842中国地质2014年 中国地质, 2014, 416 注 FeOT为全铁含量， 0代表含量低于检出限， CaO、 SrO含量过低并未列于表中。 表1 式可布台铁矿赤铁矿、 镜铁矿探针分析结果 （） Table 1 Electron microprobe analyses of representative hematite and specularite from the Shikebutai iron deposit 第41卷 第6期1843陈杰等