李衣鑫,康志強(qiáng),劉漢棟,王巧云

(1.桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,廣西 桂林 541006;2.山東省地質(zhì)調(diào)查院,濟(jì)南 250013)

0 引 言

前寒武紀(jì)條帶狀鐵建造(BIF)是指由富鐵礦物(以磁鐵礦為主)和脈石礦物(以石英為主)組成的條帶狀或條紋狀構(gòu)造的化學(xué)沉積巖[1-2], 在全球廣泛分布于太古宙—古元古代(3.8～1.9 Ga)[3], 以2.7～2.0 Ga最為發(fā)育[1,4-5], 它是早期地殼的重要組成部分, 反映當(dāng)時(shí)地質(zhì)環(huán)境和地殼演化特點(diǎn)。 BIF根據(jù)其形成時(shí)代及含礦建造, 劃分為Algoma型及Superior型[6]: Algoma型主要產(chǎn)于太古宙, 通常形成于島弧、 弧后盆地或克拉通內(nèi)裂谷帶中, 與海底火山活動(dòng)關(guān)系密切; Superio型主要產(chǎn)于古元古代, 一般形成于淺海環(huán)境且與沉積作用密切相關(guān), 且其沉積規(guī)模遠(yuǎn)大于Algoma型[6-7]。 我國(guó)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始對(duì)BIF展開(kāi)了系統(tǒng)的研究[8]。大量地質(zhì)學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),我國(guó)BIF主要發(fā)育于華北克拉通邊緣及其裂谷帶,且多形成于新太古代—古元古代,礦石以貧礦為主,富礦較少,礦床多為Algoma型(如遼寧鞍-本地區(qū)、 河北冀東地區(qū)、 山西五臺(tái)山地區(qū))為主, 僅山西呂梁地區(qū)的袁家村鐵礦定為Superior型[9-16], 但至今尚有爭(zhēng)議。

昌邑-安丘地區(qū)是山東中部重要的鐵成礦區(qū),成因類(lèi)型主要有沉積變質(zhì)型(BIF)、巖漿熔離型和巖漿期后熱液型[17], 巖漿期后熱液型鐵礦主要分布于成礦區(qū)的北部, 沉積變質(zhì)型鐵礦分布于中南部,巖漿熔離型鐵礦零星分布于東、南部。對(duì)于昌邑-安丘地區(qū)BIF型鐵礦,前人主要進(jìn)行了地質(zhì)特征及找礦方向、 找礦前景研究[17-22]。對(duì)成礦物質(zhì)來(lái)源、礦床成因等方面研究較少。Lan等[15]研究認(rèn)為, 礦床形成于2 240～2 193 Ma的古元古代粉子山群, 經(jīng)歷了約1 864 Ma的角閃巖相變質(zhì)作用, 是古元古代形成的袁家村式鐵礦; 王惠初等[23]認(rèn)為昌邑-安丘地區(qū)含鐵建造的形成時(shí)代為新太古代早期(～2.7 Ga), 形成于與島弧相關(guān)的構(gòu)造環(huán)境; 蘭廷廣等[24]認(rèn)為礦床為形成于有較多碎屑物質(zhì)和較少熱液的大陸裂陷環(huán)境; 王金輝等[25]研究認(rèn)為蓮花山鐵礦原巖為次巖屑砂巖,為火山巖和海水共同作用的產(chǎn)物。

本文以昌邑-安丘地區(qū)BIF鐵礦為關(guān)注點(diǎn),通過(guò)礦床地質(zhì)、地球化學(xué)研究,揭示研究區(qū)古元古代BIF鐵礦的地質(zhì)特征,探討該區(qū)BIF的成因和成礦物質(zhì)來(lái)源。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

昌邑-安丘地區(qū)位于膠東半島西側(cè)的萊州西南部、昌邑東部、平度西北部、安丘東北部,在大地構(gòu)造位置上屬于華北板塊東緣的膠北隆起西南部,西與沂沭斷裂帶毗鄰(圖1)。區(qū)域上出露的地層主要為新太古代膠東巖群、古元古代粉子山群和荊山群以及中、新生代地層。荊山群分布于東部,粉子山群分布于西部二者多以斷層接觸。荊山群與粉子山群為同時(shí)異相的沉積變質(zhì)組合[26],荊山群巖性組合為高鋁片巖、變粒巖、大理巖、含石墨巖系、片麻巖、透輝巖等,變質(zhì)程度達(dá)高角閃巖相-麻粒巖相;粉子山群為區(qū)域BIF含礦巖系,主要巖性為大理巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖、石榴石黑云變粒巖、透閃巖、石墨透閃巖、淺粒巖、斜長(zhǎng)角閃巖、磁鐵石英巖、矽線(xiàn)黑云片巖等,變質(zhì)程度為綠片巖相-低角閃巖相[15,23-28],粉子山群鋯石SHRIMP U-Pb年齡2 200 Ma[28],時(shí)代為古元古代,形成于淺濱海相的大陸邊緣環(huán)境[29]。

侵入巖主要為中生代晚侏羅世玲瓏二長(zhǎng)花崗巖以及燕山晚期脈巖。東辛莊-蓮花山鐵礦玲瓏花崗巖與鐵礦層直接接觸,對(duì)礦層的產(chǎn)狀影響較大[30];燕山期脈巖主要為輝綠巖脈、石英脈、偉晶巖脈,多順層侵入,部分與礦層有一定的交角,破壞礦層的連續(xù)性。

基底構(gòu)造線(xiàn)總體方向30°,褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造均較發(fā)育。褶皺構(gòu)造主要見(jiàn)于前寒武紀(jì)結(jié)晶基底中,如在東辛莊礦床西南端粉子山群的背斜軸向北東30°左右,軸面傾向北西,傾角75°,控制了東辛莊礦床的分布[15，24]。斷裂構(gòu)造包括北北東向、北東向以及北西向斷裂,其中北北東向斷裂主要是昌邑-大店斷裂,是沂沭斷裂帶最東邊的一條重要斷裂,走向20°左右,傾向西,西側(cè)發(fā)育中、新生代地層,東側(cè)發(fā)育荊山群、粉子山群地層和玲瓏花崗巖;北東向斷裂比較發(fā)育,走向30°左右,主要西傾,兩側(cè)為粉子山群含鐵變質(zhì)巖系及荊山群與粉子山群界線(xiàn),其構(gòu)造線(xiàn)與萊州-安丘鐵成礦區(qū)方向及地層產(chǎn)狀一致;北西向斷裂分布于研究區(qū)中南部,走向320°～330°,形成較晚,橫截鐵礦體,對(duì)鐵礦連續(xù)性起破壞作用。

2 礦床地質(zhì)特征

昌邑-安丘地區(qū)BIF型鐵礦呈北東向展布,自北至南分布有小灰埠、新河、鄭家坡、東辛莊、蓮花山、搭連營(yíng)、周格莊、常家屯、吳溝、戴家官莊等中、小型鐵礦。不同鐵礦床中礦體規(guī)模、數(shù)量、產(chǎn)狀、品位略有不同,但上下盤(pán)圍巖、礦石類(lèi)型基本一致。礦體受粉子山群小宋組地層控制,一般由數(shù)個(gè)至十余個(gè)礦體組成,礦體呈似層狀、透鏡狀,多以單斜形態(tài)產(chǎn)出,部分礦體受玲瓏花崗巖體侵位影響,形態(tài)呈“背形”(圖2),不同礦體平行或斜列分布,礦體與頂?shù)装褰缦耷逦?沿走向、傾向具分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)、膨大狹縮現(xiàn)象,單個(gè)礦體長(zhǎng)度數(shù)十至千余米,傾斜延深數(shù)十至數(shù)百米。礦體總體走向北東,傾向以南東為主,部分礦段或礦體傾向北西,傾角變化較大,自0°～80°皆有出現(xiàn),礦體頂?shù)装鍑鷰r為斜長(zhǎng)角閃巖(圖3a)、含石榴角閃黑云斜長(zhǎng)變粒巖(圖3b)等,礦體與圍巖界線(xiàn)清晰。

礦石礦物以磁鐵礦為主，少量黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、赤鐵礦,脈石礦物有石英、角閃石、黑云母、透閃石、石榴子石等。根據(jù)礦物種類(lèi)、含量可劃分為角閃磁鐵石英巖、透閃磁鐵石英巖、含石榴角閃磁鐵石英巖等,以角閃磁鐵石英巖為主,其余少量。具粒狀變晶結(jié)構(gòu)、柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)和鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu),條帶狀、條紋狀和塊狀構(gòu)造。

角閃磁鐵石英巖(圖4a): 條帶條紋狀構(gòu)造, 柱粒狀變晶結(jié)構(gòu), 由石英、 磁鐵礦和角閃石等組成。 石英他形粒狀, 粒徑0.1～0.3 mm, 含量40%～45%,定向分布; 磁鐵礦半自形-他形粒狀, 粒徑0.05～0.2 mm,含量25%～30%;角閃石半自形-他形柱狀,大小一般在0.1～0.3 mm,含量30%±,常被陽(yáng)起石、綠簾石等交代,發(fā)育鐵質(zhì)和硅質(zhì)條紋條帶,二者為彼此消長(zhǎng)關(guān)系。

圖1 昌邑-安丘地區(qū)基巖地質(zhì)略圖(據(jù)文獻(xiàn)[20,25]修改)

透閃磁鐵石英巖(圖4b):條帶狀、塊狀構(gòu)造,柱粒狀變晶結(jié)構(gòu),主要由石英、磁鐵礦、透閃石等組成, 零星黃鐵礦、 赤鐵礦。 石英他形粒狀,大小一般在0.1～0.3 mm,部分0.3～0.5 mm,個(gè)別達(dá)1～2 mm,呈鑲嵌狀、定向分布,可見(jiàn)波狀消光,含量60%～65%;磁鐵礦半自形-他形粒狀,大小一般在0.1～0.3 mm,部分0.3～0.5 mm,少量0.5～1 mm,鑲嵌狀分布,集合體不規(guī)則堆狀分布, 含量20%～25%; 透閃石半自形-他形柱狀, 大小一般在0.01～0.1 mm, 部分0.1～0.2 mm,少量0.2～0.3 mm,呈星散狀、略顯定向分布,集合體不規(guī)則堆狀分布,含量15%～20%。

圖2 東辛莊鐵礦床106線(xiàn)剖面圖(據(jù)文獻(xiàn)[30]修改)

含石榴磁鐵黑云石英巖(圖4c):條帶狀構(gòu)造,鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu),主要由石榴石、黑云母、石英、磁鐵礦組成,見(jiàn)零星黃鐵礦。石英他形粒狀,大小約0.2 mm,顆粒邊界圓滑,含量50%±;黑云母片狀, 鱗片大小在0.2 mm±, 最大0.5 mm, 定向分布,分布于石榴石、 石英間隙, 含量約25%; 磁鐵礦半自形-他形粒狀, 粒徑0.01～0.2 mm,呈條帶狀分布,含量約20%;石榴子石半自形-他形粒狀,粒徑0.2 mm±,最大達(dá)2.4 mm,為鐵鋁榴石,包含石英、磁鐵礦顆粒,石榴子石周?chē)０鼑谠颇?含量約5%。

3 樣品采集及分析結(jié)果

3.1 樣品采集及分析方法

用于主量、微量和稀土元素測(cè)試的樣品采自鄭家坡、新河、周格莊、蓮花山鐵礦,部分采自鉆孔巖心新鮮礦石,均無(wú)明顯的風(fēng)化作用。樣品采自主礦體的角閃磁鐵石英巖或透閃磁鐵石英巖礦石。

圖3 昌邑-安丘地區(qū)鐵礦圍巖手標(biāo)本及鏡下照片

圖4 昌邑-安丘地區(qū)鐵礦石手標(biāo)本及鏡下照片

經(jīng)鏡下巖礦鑒定后, 選出新鮮無(wú)后期脈體充填的樣品,粉碎至200目(0.75 mm)進(jìn)行主量元素、 微量元素和稀土元素測(cè)試分析。 主量元素測(cè)試在山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成,采用帕納科Axios熒光光譜儀測(cè)試, FeO運(yùn)用重鉻酸鉀容量法, CO2非水滴定法, S碘量滴定法,H2O+重量法測(cè)試,分析誤差小于2%。 微量元素和稀土元素分析在中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東局測(cè)試中心完成,采用Xseries 2電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)試, 測(cè)試方法和依據(jù)為《電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)分析方法通則》(DZ/T 0223—2001)。

3.2 分析結(jié)果

主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。本區(qū)BIF的主要氧化物為T(mén)Fe2O3、SiO2, TFe2O3含量在38.92%～55.35%(平均49.56%), SiO2在36.27%～46.83%(平均41.78%), SiO2含量與全鐵含量呈反消長(zhǎng)關(guān)系, 當(dāng)SiO2含量升高時(shí), 全鐵含量就降低; MgO含量在0.93%～2.93%, 平均1.55%; CaO含量0.68%～3.97%, 平均1.59%; TiO2為0.05%～0.21%, 平均0.12%;Al2O3含量相對(duì)較高, 為0.53%～4.47%, 平均2.13%; Na2O含量在0.05%～0.34%, 平均0.15%; K2O含量0.08%～0.89%, 平均0.28%; MnO含量0.02%～0.22%, 平均0.06%; P2O5含量0.01%～0.05%, 平均0.03%。 與遼寧弓長(zhǎng)嶺、 冀東[24]等典型BIF相比, TFe2O3、 SiO2含量上沒(méi)有明顯差別, 但TFe2O3含量略低, Al2O3、 TiO2、 Na2O、 K2O含量明顯高于上述典型鐵礦, 暗示較多的碎屑物質(zhì)參與了本礦的形成。 A-C-FM圖解被廣泛應(yīng)用于變質(zhì)巖原巖成分的研究, 該圖解能區(qū)分較多的原巖類(lèi)型, 包括各種沉積巖和火成巖, 并且計(jì)算結(jié)果不易受交代作用的影響[31]。在該圖解中, 昌邑-安丘地區(qū)BIF鐵礦石的投點(diǎn)均落在膠體化學(xué)沉積巖區(qū)域(圖5)。

表1 昌邑-安丘地區(qū)BIF鐵礦石主量元素分析結(jié)果

昌邑-安丘地區(qū)13個(gè)鐵礦樣品稀土元素分析結(jié)果見(jiàn)表2, 經(jīng)PAAS標(biāo)準(zhǔn)化后的REE+Y配分曲線(xiàn)如圖6所示。BIF樣品稀土總量較低, ∑REE+Y=(16.16～37.91)×10-6,平均26.24×10-6, 明顯低于澳大利亞沉積巖的平均稀土總量184.8×10-6[32]; 昌邑-安丘地區(qū)BIF鐵礦石在稀土元素PAAS標(biāo)準(zhǔn)化圖解中的配分模式極為一致, PAAS標(biāo)準(zhǔn)化的稀土配分曲線(xiàn)左傾。LREE/HREE平均值為1.92、 (La/Yb)PAAS=0.57～0.94(平均0.69)和Eu正異常(Eu/Eu*=1.54～1.98, 平均1.74), 除個(gè)別樣品外,顯示La正異常(La/La*=0.62～1.21,平均1.03)、 Y正異常(Y/Y*=1.09～1.82,平均1.38); Ce負(fù)異常(Ce/Ce*=0.76～0.89，平均 0.81)， Y/Ho值為30.71～48.55。與遼寧弓長(zhǎng)嶺(Eu/Eu*=3.28[24])、冀東遷安(Eu/Eu*=2.08[24])山西五臺(tái)(Eu/Eu*=2.37[24])等典型太古宙BIF相比,昌邑-安丘地區(qū)BIF顯示較小的Eu正異常。

圖5 A-C-FM判別圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[31])

昌邑-安丘地區(qū)鐵礦石的微量元素含量見(jiàn)表2,圖7為微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖。大離子親石元素Rb含量為(2.11～32)×10-6(平均10.68×10-6),Sr為(9.5～263.5)×10-6(平均66.71×10-6),Ba為(13.1～167.4)×10-6(平均58.29×10-6); 高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb含量為(0.70～3.30)×10-6(平均1.73×10-6),Ta為(0.03～0.98)×10-6(平均0.26×10-6),Zr為(12.0～33.5)×10-6(平均18.25×10-6),Hf為(0.36～1.07)×10-6,平均0.62×10-6,Th含量較高((0.35～2.24)×10-6, 平均1.24×10-6),U為(0.14～0.65)×10-6(平均0.35×10-6),Ti為(268～1 243)×10-6(平均653×10-6; 過(guò)渡元素Sc含量較高((1.0～13.5)×10-6, 平均4.33×10-6), V為(8.7～54.9)×10-6(平均29.57×10-6),Cr為(7.4～37.1)×10-6(平均18.43×10-6),Co為(1.0～15.6)×10-6(平均7.28×10-6),Ni為(7.8～27.9)×10-6(平均19.4×10-6)。 Sr/Ba值為0.31～20.11, 6件樣品小于1, 7件樣品大于1, 平均2.4; Ti/V值為12.77～39.94, 僅1件樣品<13, 平均24.77; Co/Zn值為0.01～0.46(平均0.18), Ni/Zn值為0.12～1.45(平均0.48), 與熱液成因BIF的Co/Zn(0.03～0.15)、 Ni/Zn(0.08～0.78)值相近。 大離子親石元素Sr和Ba總體表現(xiàn)為虧損,僅個(gè)別樣品富集; Nb、Ta、Ti、Zr虧損, Sc、Th、Hf、U、P、K、Pb、Nd、Sm、V、Cr、Co、Ni、Zn等元素富集。

表2 昌邑-安丘地區(qū)BIF鐵礦石微量元素及稀土元素分析結(jié)果

圖6 昌邑-安丘地區(qū)鐵礦石稀土元素PAAS標(biāo)準(zhǔn)化配分圖(PAAS值據(jù)文獻(xiàn)[30])

圖7 昌邑-安丘地區(qū)鐵礦石微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖

4 成礦物質(zhì)來(lái)源及礦床成因討論

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)BIF鐵建造的成礦物質(zhì)來(lái)源尚存在一定的爭(zhēng)議, 但是近年來(lái)隨著對(duì)BIF中礦石和圍巖地球化學(xué)研究的深入,多數(shù)學(xué)者趨向于認(rèn)為BIF的成礦物質(zhì)來(lái)自海底熱液和海水[33]。

已有的研究表明, 熱液流體中通常富集Fe和Si組分,而Al、Ti等組分反映了陸源物質(zhì)的加入[34]。 昌邑-安丘地區(qū)BIF鐵礦化學(xué)成分均主要是SiO2、TFe2O3, SiO2+TFe2O3含量在83.57%～95.60%, 平均91.34%, 變化較大,平均值較華北克拉通典型BIF鐵礦(遼寧弓長(zhǎng)嶺、 冀東遷安、 山西五臺(tái))低, 且含有較多的Al2O3(平均2.13%)和TiO2(平均0.12%), 暗示昌邑-安丘地區(qū)BIF原巖為有較多陸緣碎屑物質(zhì)加入的化學(xué)沉積巖。 化學(xué)沉積物中較高的CaO/(CaO+MgO)值(≈0.8)可能說(shuō)明了其遭受到來(lái)自于擴(kuò)張洋中脊和活動(dòng)噴口附近海水和玄武巖相互反應(yīng)形成的熱液流體的疊加[35], 研究區(qū)礦石中CaO/(CaO+MgO)值為0.39～0.63, 平均0.49,明顯小于0.8, 說(shuō)明昌邑-安丘地區(qū)BIF鐵礦可能形成于遠(yuǎn)離擴(kuò)張洋中脊或者火山噴口的位置。 一般認(rèn)為沉積變質(zhì)鐵礦的SiO2/Al2O3值應(yīng)小于10, 火山沉積變質(zhì)鐵礦的SiO2/Al2O3值應(yīng)大于10[36]。 昌邑-安丘地區(qū)BIF的SiO2/Al2O3值變化為10.76～84.09, 平均值26.58, 表明昌邑鐵礦是有較多陸源物質(zhì)參與的條帶狀鐵礦床。

研究表明, 經(jīng)PAAS標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)代海水REE表現(xiàn)為輕稀土虧損, 重稀土富集, La和Y正異常, Ce負(fù)異常, 深海高溫?zé)嵋罕憩F(xiàn)為明顯的Eu的正異常。從圖6、表2可知, 昌邑-安丘地區(qū)BIF鐵礦石PAAS標(biāo)準(zhǔn)化的稀土配分曲線(xiàn)左傾, 具La正異常(La/La*平均1.03)和Y正異常異常(Y/Y*平均1.38), Ce負(fù)異常(Ce/Ce*平均0.81), 明顯的正Eu異常(Eu/Eu*平均1.74), 顯示BIF是前寒武紀(jì)海洋化學(xué)沉積的產(chǎn)物, 并且稀土元素來(lái)源于高溫火山熱液和海水的混合。前人研究認(rèn)為, Eu異常的大小可以代表混合溶液中高溫?zé)嵋旱南鄬?duì)貢獻(xiàn)量, 也就是說(shuō), 釋放到海水中的高溫?zé)嵋涸蕉? Eu的正異常越明顯。與火山活動(dòng)關(guān)系密切的Algoma型鐵礦具有較大的Eu正異常(>1.8)[24], 而與火山活動(dòng)無(wú)明顯關(guān)系的Superior型鐵礦具有相對(duì)較弱的Eu正異常(<1.8)[15]。 研究區(qū)BIF的Eu正異常均小于1.8, 強(qiáng)度較華北克拉通太古宙BIF(遼寧弓長(zhǎng)嶺、 冀東遷安、 山西五臺(tái)等)明顯偏低, 暗示研究區(qū)BIF成礦高溫?zé)嵋簠⑴c相對(duì)較少, 距離火山噴氣熱液口較遠(yuǎn)或火山活動(dòng)較弱, 可能屬于Superior型鐵礦, 與CaO/(CaO+MgO)值結(jié)論一致。Y3+和Ho3+因具有相近的離子半徑而被認(rèn)為具有相近的地球化學(xué)行為, 但由于表層絡(luò)合能力的不同, 使得Ho從海水中沉淀的速率比Y約高2倍, Y/Ho值可作為區(qū)別成礦物質(zhì)來(lái)源的重要指標(biāo), 研究表明, 球粒隕石的Y/Ho值為26～28, 陸殼巖石及外生碎屑的Y/Ho值28左右, 現(xiàn)代海水的Y/Ho值為43～80[35]。研究區(qū)Y/Ho值變化于30.71～48.55,平均37.49,介于陸緣碎屑物和海水的Y/Ho值之間,但更接近于海水的Y/Ho值,由于極少量的碎屑物質(zhì)就會(huì)降低海洋化學(xué)沉積物的Y/Ho值[34],進(jìn)一步證實(shí)成礦物質(zhì)來(lái)源于火山熱液和海水的混合溶液, 但遭受了陸源碎屑物質(zhì)混染。熱液流體的(La/Yb)PAAS> 1, 而海水和熱液混合則會(huì)導(dǎo)致(La/Yb)PAAS<1, 所以(La/Yb)PAAS值可以用來(lái)示蹤BIF的成礦物質(zhì)來(lái)源[35]。研究區(qū)BIF的(La/Yb)PAAS值為0.57～0.94, 平均值為0.69(表2), 明顯具有海水和熱液混合的特征。

研究表明,火山巖和海相沉積物的Sr/Ba值大于1,陸源沉積巖的Sr/Ba值小于1[36],研究區(qū)鐵礦石的Sr/Ba值介于0.31～20.11,變化較大,既有火山巖和海相沉積物特征,又具有陸緣沉積巖特征;Ti/V值常用來(lái)區(qū)分成礦物質(zhì)來(lái)源和條帶狀鐵礦的成因類(lèi)型,鐵質(zhì)頁(yè)巖Ti/V值變化于1.33～10.9,火山建造為13～85[36],昌邑-安丘地區(qū)鐵礦石Ti/V值在12.77～39.94,平均24.77,與火山建造一致,暗示研究區(qū)BIF成礦與海底火山作用有關(guān)。作為親鐵元素的Cr、Co、Ni在化學(xué)沉積過(guò)程中對(duì)金屬來(lái)源具有很好的示蹤意義[37],昌邑-安丘地區(qū)BIF鐵礦石富集Cr、Co、Ni和Zn等元素,該特征可能與沉積盆地同時(shí)期的火山活動(dòng)有關(guān)[26]。BIF中Th、Hf和Sc等高場(chǎng)強(qiáng)元素指示碎屑物質(zhì)的加入,研究區(qū)礦石中Th、Hf和Sc元素含量較高,同樣暗示了成礦過(guò)程中陸緣碎屑物質(zhì)的加入。在微量元素標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上Ta、Nb、Zr、Ti的負(fù)異常以及高K、Rb含量也指示可能受到了地殼物質(zhì)的混染。

鐵鋁榴石在礦石中和圍巖中的出現(xiàn)也從礦物學(xué)上證明富鋁沉積物(泥質(zhì)或粘土)的存在。碎屑物質(zhì)或泥質(zhì)的參與表明昌邑鐵礦的沉積環(huán)境比較淺或者較為動(dòng)蕩。

總之,昌邑-安丘地區(qū)BIF鐵礦為火山沉積礦床,成礦物質(zhì)來(lái)源于海水和高溫?zé)嵋旱幕旌?但有較多陸緣碎屑物質(zhì)的加入,可能屬于遠(yuǎn)離火山噴口的Superior型鐵礦。

5 結(jié) 論

(1)昌邑-安丘地區(qū)BIF鐵礦賦存于古元古代粉子山群變質(zhì)巖系中,礦體呈透鏡狀、似層狀,以角閃磁鐵石英巖為主要礦石類(lèi)型,變質(zhì)程度為綠片巖相-低角閃巖相。

(2)鐵礦石主要由SiO2和TFe2O3組成, Al2O3、TiO2含量較高,Sr/Ba值變化較大,礦石中Th、Hf和Sc元素含量較高,礦石和圍巖中皆含有石榴石(鐵鋁榴石)等富鋁礦物,顯示主要為化學(xué)沉積但有較多陸緣碎屑物質(zhì)加入。

(3)SiO2/Al2O3、Ti/V值較大,經(jīng)PAAS標(biāo)準(zhǔn)化后的稀土元素配分模式表現(xiàn)為輕稀土虧損、重稀土富集,并且具有明顯的La、Y和Eu正異常,Ce負(fù)異常, (La/Yb)PAAS<1； 較高的Y/Ho值, 高Cr、Co和Ni含量, 表明該地區(qū)的BIF形成時(shí)有海水和熱液的雙重參與,證明了它們是海水和熱液流體混合液經(jīng)過(guò)化學(xué)沉積而形成的,成礦物質(zhì)來(lái)源于海底火山活動(dòng),屬沉積變質(zhì)型條帶狀鐵礦床。

(4)CaO/(CaO+MgO)值平均0.49、 Eu/Eu*值平均1.74, 暗示該區(qū)BIF成礦距離火山噴氣熱液口較遠(yuǎn)或火山活動(dòng)較弱, 可能屬于Superior型鐵礦。

(5)與華北太古宙典型BIF鐵礦比較,昌邑-安丘地區(qū)BIF中含陸源碎屑物質(zhì)較多,Eu正異常較小,高溫?zé)嵋簩?duì)成礦物質(zhì)的貢獻(xiàn)較少。