武 陽(yáng)，申 萍**，潘鴻迪，李昌昊，馮浩軒，李文廣 ，謝日實(shí)

（1 中國(guó)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029；2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院，北京 100049；3 中國(guó)科學(xué)院地球科學(xué)研究院，北京 100029；4.長(zhǎng)安大學(xué)地質(zhì)科學(xué)與資源學(xué)院，陜西西安710054；5 新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì)，新疆庫(kù)爾勒 841000）

近年來(lái)在新疆西天山東段阿吾拉勒成礦帶陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了以智博、查崗諾爾、備戰(zhàn)和敦德等為代表的大型鐵礦床和以式可布臺(tái)、松湖和尼新塔格為代表的中型鐵礦床，累計(jì)探求鐵礦石資源量約10 億t，并且該成礦帶富鐵礦儲(chǔ)量巨大，大大提高了中國(guó)富鐵礦資源量（董連慧等，2010）。因此，阿吾拉勒成礦帶已然成為新疆鐵礦床勘查和研究的重點(diǎn)地區(qū)，引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。同時(shí)，該成礦帶內(nèi)鐵礦多與晚古生代海相火山巖-次火山巖有成因聯(lián)系，并受后期熱液改造的影響，前人對(duì)于區(qū)域內(nèi)含礦火山巖的地球化學(xué)研究結(jié)果顯示此類(lèi)礦床多形成于大陸弧邊緣（Duan et al., 2014;Wang et al.,2018），又將阿吾拉勒鐵礦帶中產(chǎn)于石炭紀(jì)火山巖中的鐵礦床統(tǒng)稱(chēng)為海相火山巖型鐵礦，但對(duì)于鐵礦床成因存在較大分歧。以本文研究的智博鐵礦床為例，前人通過(guò)對(duì)該礦床的地質(zhì)特征、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、巖石地球化學(xué)、年代學(xué)和S、O、Pb、Fe 同位素等研究，認(rèn)為智博鐵礦床主要為火山熱液型（田敬全等，2009；李鳳鳴，2013）和巖漿-熱液型（馮金星等，2010；蔣宗勝等，2012；王志華等 ，2018a；2018b；Jiang et al., 2014；Zhang et al.,2012;Günther et al.,2017）2 類(lèi)礦床成因類(lèi)型。本文基于前人研究基礎(chǔ)，針對(duì)智博鐵礦床存在的成因爭(zhēng)議，通過(guò)開(kāi)展礦床地質(zhì)研究、系統(tǒng)的礦相學(xué)研究以及礦石礦物磁鐵礦電子探針?lè)治龅?，初步探討智博鐵礦床的礦床成因。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

西天山屬于中亞成礦域的重要組成部分（圖1a），北部與準(zhǔn)噶爾板塊以依連哈比尕?cái)嗔褳榻?，南部與塔里木板塊以長(zhǎng)阿吾子-烏瓦門(mén)斷裂為界（Allen et al.,1993; Windleyet al., 1990; Gao et al. 2009;高俊等，2009），自前寒武紀(jì)到中生代歷經(jīng)多期次復(fù)雜的增生造山過(guò)程（高俊等，2009；Windleyet al.,2007），近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，西天山的形成與早古生代貼爾斯克依洋、北天山洋和南天山洋的演化相關(guān)，認(rèn)為該增生造山結(jié)束時(shí)間為晚二疊世—中三疊世（Xiao et al., 2009;Wang et al.,2007;Shu et al.,2004;Qian et al.,2009）。

圖1 西天山區(qū)域地質(zhì)圖（a，據(jù)董連慧等，2010)和阿吾拉勒成礦帶區(qū)域地質(zhì)（b，據(jù)馮金星等，2010)Fig.1 Geological map of western Tianshan Mountain(a，after Dong et al.,2010)and geological map of the eastern segment of the Awulale iron metallogenic belt,showing the location of iron deposits(b，after Feng et al.,2010)

阿吾拉勒成礦帶位于伊犁地塊東北部（圖1b），自西向東依次分布霧嶺、查崗諾爾、智博、敦德、備戰(zhàn)等鐵礦床。區(qū)域內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，具有多條總體方向?yàn)楸蔽飨虻臄嗔褬?gòu)造。區(qū)內(nèi)火山活動(dòng)強(qiáng)烈，少量發(fā)生于早古生代，大多發(fā)生于晚古生代，自西向東發(fā)育有諸多火山機(jī)構(gòu)并對(duì)該帶鐵礦床有一定的控制作用（疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993；張喜，2013），其中，自西向東由裂隙式噴發(fā)→中心式噴發(fā)→侵入巖過(guò)渡（李小軍，1994）。區(qū)內(nèi)出露的地層齊全，除前寒武紀(jì)之外，還有志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系和第四系，其中，以石炭系大哈拉軍山組和伊什基里克組分布最為廣泛，是區(qū)內(nèi)主要的賦礦地層（田敬全等，2009）。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

智博鐵礦床位于阿吾拉勒山東部，在遙感影像中礦區(qū)周?chē)@示明顯的環(huán)形構(gòu)造，指示礦區(qū)發(fā)育環(huán)形構(gòu)造（圖2a），遙感影像中可見(jiàn)4 個(gè)明顯圓環(huán)，指示火山口至少經(jīng)歷了4 次塌陷。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，東西向斷裂帶分布于礦區(qū)中部，總體走向NW 300°~330°，傾角63°~82°。申萍等（2020）基于此斷裂構(gòu)造特點(diǎn)，結(jié)合礦區(qū)巖性構(gòu)建了礦區(qū)火山巖巖相圖，認(rèn)為在礦區(qū)的東北部存在破火山口。在礦區(qū)中發(fā)現(xiàn)有火山角礫巖和層狀凝灰?guī)r等指示火山作用的巖石（圖2b~d）。出露地層主要為石炭紀(jì)大哈拉軍山組，多被大面積冰川堆積物覆蓋。大哈拉軍山組底部出露不完全，可分為2 個(gè)亞組，第二亞組（C1db）早期為中性含細(xì)角礫凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r夾中-基性熔巖；晚期以碳酸鹽巖沉積為主夾少量火山灰沉積，厚度約11 m；第三亞組（C1dc）早期以安山質(zhì)角礫晶屑凝灰?guī)r、安山質(zhì)火山凝灰?guī)r、安山巖、凝灰質(zhì)火山角礫巖夾輝綠玢巖、大理巖為主，晚期以流紋質(zhì)熔巖、層狀流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋巖、英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r為主。

智博礦區(qū)東西長(zhǎng)4.5 km，包括東、中、西3 個(gè)礦區(qū)，以東礦區(qū)為主礦區(qū)（圖3a、b）。礦體主要賦存于石炭紀(jì)大哈拉軍山組火山巖和火山碎屑巖中，火山巖巖性可從玄武巖到英安巖，但以安山巖最為發(fā)育。礦體頂?shù)装鍑鷰r均為玄武質(zhì)安山巖，礦體形態(tài)多為似層狀、厚板狀或透鏡狀（圖3c），與圍巖呈不整合接觸關(guān)系。Fe7 礦體位于東礦段08~28 勘查線，呈似層狀、厚板狀，傾角為 0°~14°。Fe7 礦體最小厚度為2.00 m，最大厚度為85.10 m，礦體平均厚度35.88 m，礦石最高品位68.01%，最低品位20.07%，平均品位為49.53%。Fe8礦體位于東礦段08~40勘查線，為隱伏礦體，呈似層狀、厚板狀，傾角0°~16.5°。Fe8 礦體最小厚度為2.17 m，最大厚度為182.24 m，礦體平均厚度57.83 m。礦石最高品位68.20%，最低品位20.07%，平均品位為51.65%。

2.2 礦石特征

智博鐵礦床礦石礦物以磁鐵礦為主，含有黃鐵礦、黃銅礦和赤鐵礦，脈石礦物有透輝石、鈉長(zhǎng)石、角閃石、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、綠簾石、陽(yáng)起石、方解石和石英等。

智博鐵礦床成因較為復(fù)雜，按照礦石構(gòu)造分類(lèi)，可分為致密塊狀、浸染狀、角礫狀、流紋狀以及條帶狀礦石等。根據(jù)其成礦期次又可分為巖漿期礦石和熱液期礦石，巖漿期礦石以致密塊狀、浸染狀和角礫狀礦石為主，熱液期礦石則以浸染狀、紋層狀和塊狀礦石為主。下面按照類(lèi)型對(duì)礦石進(jìn)行描述：

致密塊狀磁鐵礦礦石：主要產(chǎn)于礦體下部，礦石為黑色，密度較大，部分礦石可見(jiàn)與圍巖的截然界限（圖4a、d），平均品位較高；鏡下磁鐵礦為鋼灰色，呈他形-半自形結(jié)構(gòu)，含量約85%，可見(jiàn)少量他形-半自形黃鐵礦（圖4i），同時(shí)在其晶隙中有零星分布黃銅礦，并可見(jiàn)少量硅酸鹽礦物或綠簾石。

圖4 智博鐵礦巖漿期礦石特征a.塊狀礦石；b.浸染狀礦石；c.角礫狀礦石；d.塊狀磁鐵礦與圍巖界線截然；e.柱狀角閃石和放射狀陽(yáng)起石（單偏光）；f.磁鐵礦與輝石共生（單偏光)；g.圍巖中角閃石、長(zhǎng)石和陽(yáng)起石（單偏光)；h.磁鐵礦與陽(yáng)起石、綠簾石共生（單偏光)；i.磁鐵礦與黃鐵礦共生（反射光)Mag—磁鐵礦；Py—黃鐵礦；Act—陽(yáng)起石；Ep—綠簾石；Pl—斜長(zhǎng)石；Px—輝石；Qz—石英；Hb—角閃石Fig.4 Characteristics of magmatic ores from the Zhibo iron deposita.Massive ores; b. Disseminated ores; c. Brecciated ores; d. Clear boundary between massive ores and wall rock; e. Columnar hornblende and radiant actinolite (plainlight); f. Magnetite associated with pyroxene (plainlight); g. Hornblende and plagioclase and actinolite in wall rock(plainlight);h.Magnetite associated with actinolite and epidote(plainlight);i.Magnetite associated with pyrite(reflective light)Mag—Magnetite;Py—Pyrite;Act—Actinolite;Ep—Epidote;Pl—Plagioclase;Px—Pyroxene;Qz—Quartz;Hb—Hornblende

浸染狀磁鐵礦石：礦區(qū)內(nèi)以此類(lèi)礦石類(lèi)型為主，根據(jù)其磁鐵礦含量的變化可將其分稠密浸染狀礦石和稀疏浸染狀礦石（圖4b）。磁鐵礦呈鋼灰色，呈他形-半自形結(jié)構(gòu)，磁鐵礦含量變化較大，可見(jiàn)部分呈柱狀的單斜輝石以及斜長(zhǎng)石分布于磁鐵礦之間（圖4f、g），并可見(jiàn)少量石英。礦石多具有陽(yáng)起石化和輕微綠簾石化（圖4e、h）。

角礫狀磁鐵礦石：此類(lèi)型礦石多位于礦體上部，礦石含有大量火山角礫（圖4c），火山角礫呈灰綠色，磁鐵礦為膠結(jié)物充填于火山角礫空隙中，角礫粒徑不均勻，粒徑變化由毫米級(jí)到厘米級(jí)不等。磁鐵礦多為他形-半自形結(jié)構(gòu)。同時(shí)含有少量黃鐵礦和零星分布的黃銅礦。

熱液期礦石較巖漿期礦石具有更為完好和粗大的礦物晶形，除巖漿期礦石結(jié)構(gòu)外還具有紋層狀、條帶狀等結(jié)構(gòu)特征。

致密塊狀磁鐵礦石（圖5a、b、e）：磁鐵礦呈鋼灰色，顆粒較巖漿期塊狀礦石具有更好晶形和更為粗大的粒徑，同時(shí)，此類(lèi)型發(fā)育有團(tuán)塊狀和脈狀黃鐵礦。黃鐵礦含量明顯上升，多為半自形-自形結(jié)構(gòu)，在其晶體內(nèi)部黃銅礦與其共生（圖5i）?？梢?jiàn)綠簾石脈穿插礦石。

條帶（流紋）狀磁鐵礦石：手標(biāo)本中磁鐵礦與綠簾石和鉀長(zhǎng)石成互層產(chǎn)出（圖5c），鏡下也可見(jiàn)與黃鐵礦成互層產(chǎn)出（圖5k）。流紋狀磁鐵礦具有明顯的流動(dòng)狀構(gòu)造（圖5d）。

樹(shù)枝狀磁鐵礦：磁鐵礦為半自形-自形板條狀，并穿切早期黃鐵礦（圖5g）。

2.3 圍巖蝕變

礦區(qū)遭受強(qiáng)烈的蝕變，主要蝕變類(lèi)型有陽(yáng)起石化、綠簾石化、鉀長(zhǎng)石化、綠泥石化、碳酸鹽化等。

陽(yáng)起石化（圖4g、h）：陽(yáng)起石呈放射狀分布，多見(jiàn)于巖漿期礦石和圍巖中。

綠簾石化（圖4d，5e）：礦區(qū)廣泛發(fā)育的蝕變類(lèi)型，具有多階段，多期次的特點(diǎn)，并與磁鐵礦具有密切的接觸關(guān)系，綠簾石多為團(tuán)塊狀、浸染狀、條帶狀，與礦石具有密切的接觸關(guān)系。

鉀長(zhǎng)石化（圖5e、f）：稍晚于綠簾石化，呈浸染狀、條帶狀、團(tuán)塊狀分布，多與綠簾石共同分布于礦體與圍巖接觸帶中。

綠泥石化（圖5j、l）：屬于晚階段蝕變，在礦石與圍巖接觸帶夾石中均有分布，且形態(tài)不規(guī)則。

碳酸鹽化（圖5f、l）：碳酸鹽脈穿插早期形成的綠簾石脈以及鉀長(zhǎng)石脈，多沿裂隙發(fā)育，在此蝕變中磁鐵礦發(fā)育較少。

綜上所述，根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦石組成成分以及礦物穿插關(guān)系，可將其分為2 個(gè)成礦期，3 個(gè)成礦階段（圖6），即巖漿成礦期和熱液成礦期。其中，①巖漿成礦期：巖漿期前期為磁鐵礦-輝石-鈉長(zhǎng)石階段，磁鐵礦多以塊狀、角礫狀（磁鐵礦為膠結(jié)物）和浸染狀為主，此階段形成的輝石、鈉長(zhǎng)石等礦物被后期蝕變所覆蓋因而范圍較小，磁鐵礦以他形-半自形結(jié)構(gòu)為主，可見(jiàn)部分海綿隕鐵結(jié)構(gòu)，并伴有少量的黃鐵礦、黃銅礦等，此階段形成的黃鐵礦以他形-半自形為主，并且礦物顆粒較小，黃銅礦則以他形為主；在巖漿期后期出現(xiàn)陽(yáng)起石（-黃鐵礦-黃銅礦）等組合；②熱液成礦期：熱液期前期以綠簾石-鉀長(zhǎng)石-黃鐵礦等礦物組合為主，廣泛發(fā)育綠簾石化和鉀長(zhǎng)石化蝕變，此階段以角礫狀、條帶狀和浸染狀礦石為主，黃鐵礦含量明顯升高。角礫狀礦石中角礫為磁鐵礦，被綠簾石化和鉀長(zhǎng)石化蝕變圍巖所膠結(jié)，磁鐵礦多為他形-半自形產(chǎn)出，并可見(jiàn)半自形-自形黃鐵礦；條帶狀則出現(xiàn)磁鐵礦-綠簾石化-鉀長(zhǎng)石化-（綠簾石）互層產(chǎn)出，在此類(lèi)礦石中磁鐵礦出現(xiàn)半自形-自形板狀特征，并且在此類(lèi)型中黃鐵礦多出現(xiàn)在條帶交界處；浸染狀礦石中，磁鐵礦以他形-半自形構(gòu)造為主，同時(shí)存在零星黃銅礦。熱液期后期以石英-碳酸鹽礦物組合為主，手標(biāo)本可見(jiàn)方解石脈和石英脈穿插早期礦物和巖石，在石英脈中可見(jiàn)少量黃鐵礦，鏡下觀察可見(jiàn)少量磁黃鐵礦，和交代磁鐵礦的粗粒黃鐵礦及方解石和綠泥石等脈石礦物。

3 樣品及測(cè)試結(jié)果

本次實(shí)驗(yàn)樣品選取7 種不同的礦石類(lèi)型，分別為巖漿期塊狀（不含黃鐵礦團(tuán)塊）磁鐵礦和位于礦體中部浸染狀礦石（礦體中部），熱液成礦階段的細(xì)脈磁鐵礦礦石、流紋狀礦石、樹(shù)枝狀礦石、含團(tuán)礦狀黃鐵礦的塊狀礦石和在礦體邊部與圍巖接觸的浸染狀礦石。

圖5 智博鐵礦熱液期礦石特征a.含黃鐵礦團(tuán)塊致密塊狀礦石；b.綠簾石化角礫狀礦石；c.條帶狀礦石，鉀長(zhǎng)石、綠簾石和磁鐵礦呈條帶分布；d.流紋狀磁鐵礦礦石；e.鉀長(zhǎng)石化和綠簾石化礦石；f.后期碳酸鹽和石英脈穿切早期鉀長(zhǎng)石、綠簾石蝕變；g.板條狀磁鐵礦穿切黃鐵礦（反射光）；h.細(xì)粒他形磁鐵礦與粗粒黃鐵礦共生（反射光）；i.磁鐵礦與黃鐵礦共生（反射光），黃鐵礦中含他形黃銅礦（反射光）；j.磁鐵礦與綠簾石、鉀長(zhǎng)石、綠泥石共生（單偏光）；k.條帶狀礦石中，磁鐵礦、鉀長(zhǎng)石、綠簾石和黃鐵礦呈條帶分布；l.后期碳酸鹽礦物、石英和綠泥石共生（正交偏光）Mag—磁鐵礦；Py—黃鐵礦；Ccp—黃銅礦；Act—陽(yáng)起石；Ep—綠簾石；Chl—綠泥石；Qz—石英；Cal—方解石Fig.5 Characteristics of hydrothermal ores from the Zhibo iron deposita.Lumpy pyrite in dense massive ores;b.Brecciated ores associated with epidotization;c.Banded magnetite ores with veins filled with mainly K-feldspar and epidote;d.Magnetite ore with flow structure;e.Ores with potash feldspathization and epodptization;f.Later carbonate and quartz veins penetrating early K-feldspar and epidote;g.Plate magnetite penetrate pyrite(reflective light);h.Fine-grained magnetite associated with coarse-grained pyrite(reflective light);i.Magnetite associated with pyrite containing anhedral chalcopyrite(reflective light);j.Magnetite associated with epidote and K-feldspar and chlorite(under plainlight);k.Banded magnetite ore with veins filled with K-feldspar,epidote and pyrite;l.Later carbonate associated with quartz and chlorite(crossed nicols)Mag—Magnetite;Py—Pyrite;Ccp—Chalcopyrite;Act—Actinolite;Ep—Epidote;Chl—Chlorite;Qz—Quartz;Cal—Calcite

圖6 智博鐵礦床成礦期次及礦物生成順序表（據(jù)Jiang et al.,2014;張喜，2013修改）Fig.6 Paragenetic sequence of mineralization and ore-forming stages of the Zhibo iron deposit(modified after Jiang et al.,2014;Zhang,2013）

本次電子探針實(shí)驗(yàn)在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所電子探針與電鏡實(shí)驗(yàn)室完成，使用儀器為JXA8100 和 CAMECA SX51，工作電壓為 15 kV，電流20 nA，束斑大小為2~5 μm，以天然樣品和人工合成氧化物為標(biāo)準(zhǔn)樣品，分析精確度優(yōu)于2.0%。選取ZK3602、ZK0203和3580平臺(tái)的樣品，共計(jì)電子探針點(diǎn)位81 個(gè)。具體樣品編號(hào)、類(lèi)型及各元素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)于表1。智博鐵礦床樣品中w(FeOT)為86.739%~94.529%，平均92.228%；w(SiO2)為0.001%~3.997%，平均0.713%；w(Na2O)為0~0.177%，平均0.035%，中位數(shù)為0.014%，樣品含量多低于檢測(cè)下限；w(K2O)為0~0.265%，平均0.031%，中位數(shù)為0.008%，樣品含量多低于檢測(cè)下限；w(MgO) 為0~0.873%，平均0.116%，中 位 數(shù) 為 0.056%；w(MnO) 為 0.012%~0.173%，平均0.074%，中位數(shù)為0.074%；w(Al2O3)為0~1.291%，平均0.136%，中位數(shù)為0.052%；w(CaO)為0.007%~1.236%，平均0.205%，中位數(shù)為0.094%；w(TiO2)為0~0.362%，平均0.039%，中位數(shù)為0.021%；w(V2O3) 為 0~0.721%，平 均 0.237%，中 位 數(shù) 為0.091%；w(Cr2O3)為0~0.226%，平均0.059%，中位數(shù)為0.055%；w(NiO)為0~0.192%，平均0.028%，中位數(shù)為0.013%，樣品含量多低于檢測(cè)下限。

根據(jù)智博磁鐵礦的電子探針數(shù)據(jù)，各類(lèi)磁鐵礦礦石中除后期含黃鐵礦致密塊狀礦石w(FeOT)變化較大外，其他類(lèi)型磁鐵礦中的w(FeOT)多集中于90%~95%，其中，又以巖漿期塊狀礦石中w(FeOT)最高。對(duì)其氧化物進(jìn)行相應(yīng)的圖解，所有數(shù)據(jù)整體顯示，CaO、Al2O3、MnO、K2O、MgO、SiO2的含量均與w(FeOT)有良好的負(fù)相關(guān)性，而NiO 和TiO2則具有一定的正相關(guān)性，V2O3則在巖漿期塊狀和含磁鐵礦脈礦石中含量明顯高于其他類(lèi)型礦石（圖8）。

4 討 論

4.1 磁鐵礦成因

磁鐵礦具有反尖晶石型結(jié)構(gòu)，化學(xué)通式為AB2O4，A 代表二價(jià)陽(yáng)離子，如 Fe2+、Ni、Mn、Co 或Zn，B 代表三價(jià)陽(yáng)離子，如 Fe3+、Al、Cr、V、Mn 或Ga。因此不同的生成環(huán)境，可與不同的元素發(fā)生類(lèi)質(zhì)同象替換，進(jìn)而可以指示磁鐵礦的成礦環(huán)境。如溫度和壓力的變化會(huì)使磁鐵礦中Ti 含量變化（Turner et al.,2008）。較低的氧逸度條件下易發(fā)生金屬元素的類(lèi)質(zhì)同象替換，如Mg、Mn、Zn、Ni 可與Fe2+發(fā)生替換（Andersen, 1988），而 Al、V、Cr 則與 Fe3+發(fā)生替換（Barnes et al.,2001;Righter et al.,2006）。因此，前人總結(jié)巖漿成因磁鐵礦成分主要受以下條件控制，①全巖、巖漿或流體成分；②溫度；③壓力；④冷卻速率：⑤氧逸度；⑥硫逸度；⑦SiO2活動(dòng)性（Dare et al., 2012; Whalen et al., 1988; Frost ., 1991; Ghiorso et al., 1991）。w(FeOT)與w(SiO2)具有明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，指示酸性環(huán)境不利于磁鐵礦的形成。堿性-超基型巖中的巖漿磁鐵礦富集V、Co、Mn等元素，酸性巖中的巖漿磁鐵礦相對(duì)富集Al、Cr（Nadoll et al.,2012）。w(Al2O3)與w(FeOT)呈負(fù)相關(guān)，也指示磁鐵礦的形成環(huán)境逐漸向酸性環(huán)境過(guò)渡。w(MgO)的增加表明磁鐵礦成因逐漸向熱液型轉(zhuǎn)變（徐國(guó)風(fēng)等，1979）。磁鐵礦中的w(FeOT)隨著礦石類(lèi)型的變化而變化，具體表現(xiàn)為巖漿期塊狀礦石→流紋狀礦石→含磁鐵礦細(xì)脈礦石→浸染狀礦石→含團(tuán)塊黃鐵礦礦石，w(FeOT)有逐漸降低的趨勢(shì)。巖漿期塊狀礦石、含磁鐵礦細(xì)脈礦石和巖漿期浸染狀礦石具有較高V2O3含量，而含團(tuán)塊黃鐵礦的致密塊狀礦石則顯示具有較高的K2O、MnO、Al2O3、CaO。

表1 智博鐵礦床磁鐵礦電子探針成分分析(w(B)/%)Table 1 Electron probe composition analysis of magnetite of Zhibo iron deposit(w(B)/%)

續(xù)表 1Continued Table 1

圖7 智博鐵礦床磁鐵礦中氧化物圖解Fig.7 Oxides relationship diagram of magnetite from the Zhibo iron deposit

陳光遠(yuǎn)等（1988）對(duì)中國(guó)多個(gè)磁鐵礦床中磁鐵礦開(kāi)展了詳細(xì)的礦物化學(xué)統(tǒng)計(jì)分析，提出了磁鐵礦的TiO2-Al2O3-MgO 成因圖解（圖8），并將礦床中的磁鐵礦分為沉積變質(zhì)-接觸交代磁鐵礦、超基性-基性-中性巖漿磁鐵礦和酸性堿性巖漿磁鐵礦3 種類(lèi)型。根據(jù)其TiO2-Al2O3-MgO 成因分類(lèi)圖解（圖8），可對(duì)磁鐵礦成因類(lèi)型進(jìn)行初步判斷。巖漿期塊狀礦石在各類(lèi)型中均有分布，隨著w(TiO2)降低，磁鐵礦逐漸由巖漿成因向熱液交代成因過(guò)渡。浸染狀礦石則主要集中于過(guò)渡階段，后期含團(tuán)塊黃鐵礦的磁鐵礦以及與圍巖接觸的浸染狀磁鐵礦則主要位于沉積變質(zhì)-熱液交代成因區(qū)域。前人對(duì)智博礦區(qū)火山巖的研究表明，該區(qū)火山巖為基性-中性-酸性序列（蔣宗勝等，2012；Zhang et al.,2012），因此，少量位于圖8酸性-堿性巖漿型區(qū)域的樣品與位于超基性-基性-中性巖漿巖的樣品共同反映早期礦石類(lèi)型具有巖漿成因特征。后期形成的磁鐵礦類(lèi)型具有更高的MgO含量，表明磁鐵礦具有向熱液交代型磁鐵礦過(guò)渡的趨勢(shì)，同時(shí)，部分具有早期礦石樣品數(shù)據(jù)位于沉積變質(zhì)-熱液交代型區(qū)可能是由于早期礦石受到熱液作用影響而失去部分巖漿型磁鐵礦特征。因此，整個(gè)磁鐵礦有從巖漿成因向熱液成因逐漸過(guò)渡的趨勢(shì)。

圖8 智博鐵礦磁鐵礦TiO2-Al2O3-MgO成因圖解（底圖據(jù)陳光遠(yuǎn)，1987）Fig.8 Triangular diagram of TiO2-Al2O3-MgO of magnetite from the Zhibo iron deposit(base map after Chen et al.,1987）

近年來(lái)通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型的典型鐵礦床研究，在磁鐵礦的成因分類(lèi)中，鐵氧化物中的元素(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)圖解可以判別不同類(lèi)型的礦床成因（Dupuis et al., 2011）。因此，在根據(jù)磁鐵礦中氧化物(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)判別圖解(圖9）可知，巖漿期塊狀礦石多位于基魯納型區(qū)域，礦體中部浸染狀礦石和含細(xì)脈磁鐵礦礦石位于基魯納型與斑巖型部分，而流紋狀與含黃鐵礦團(tuán)塊的礦石大部分位于矽卡巖型?；敿{型鐵礦床又稱(chēng)IOA 鐵礦床，以磁鐵礦-磷灰石廣泛發(fā)育為特征，成因主要有礦漿成因和熱液成因2 種認(rèn)識(shí)（Dare et al.,2015; Velasco et al.,2016;Tornos et al.,2016）。礦漿成因的主要特征為鐵礦體界線清晰，礦石礦物組成簡(jiǎn)單；圍巖蝕變簡(jiǎn)單；礦體為脈狀、層狀或透鏡狀；礦石多為致密塊狀等特征（沈保豐等, 1982; 丁俊等, 2012；Henríquez et al.,2003）。智博鐵礦床磷灰石發(fā)育較弱，但巖漿期塊狀磁鐵礦具有礦物成分簡(jiǎn)單，蝕變簡(jiǎn)單以及礦體呈層狀、似層狀等礦漿型特點(diǎn)，因此，不含團(tuán)塊狀黃鐵礦的塊狀礦石可能為礦漿成因，隨著礦床的演化逐漸以熱液成因?yàn)橹鳌?/p>

4.2 礦床成因

目前，對(duì)于智博鐵礦床的成因主要有2 種認(rèn)識(shí)，即巖漿（主要）-熱液（次要）復(fù)合型礦床（馮金星等，2010；張喜，2012），和與火山活動(dòng)和巖漿熱液交代作用有關(guān)的礦床（王志華等，2012；2018；蔣宗勝等，2012）。

圖9 智博鐵礦磁鐵礦w(Ca+Al+Mn)-w(Ti+V)成因圖解(底圖據(jù)Dupuis et al.,2011)Fig.9 w(Ca+Al+Mn)-w(Ti+V)discriminant diagram showing analyses of magnetite from the Zhibo iron deposit(base map after Dupuis et al.,2011）

智博鐵礦床早期礦石類(lèi)型具有礦物組成簡(jiǎn)單，礦石品位較高且變化較小，磁鐵礦晶形較差和粒徑較小的特點(diǎn)，反映了早期含礦巖漿具有結(jié)晶速度快，結(jié)晶分異不完全的特點(diǎn)。巖漿期礦石圍巖蝕變主要為綠簾石化和陽(yáng)起石化等簡(jiǎn)單蝕變，并含有透輝石等指示高溫環(huán)境的伴生礦物，巖漿期塊狀礦石具有最高的w(V2O3)，巖漿成因磁鐵礦具有較高的w(V)（Nadoll et al.,2014），指示巖漿期塊狀礦石具有巖漿成因。同時(shí)，礦體也具有層狀、似層狀、透鏡狀，賦礦巖體主要為中基性火山巖，與礦漿成因礦床具有相似特征（翟裕生等，1982）。智博鐵礦床受構(gòu)造控制作用明顯，并在礦區(qū)周?chē)l(fā)現(xiàn)火山角礫巖，礦石中也發(fā)育有角礫狀礦石（角礫為安山巖），指示智博鐵礦床形成環(huán)境受火山機(jī)構(gòu)控制明顯。晚期礦石構(gòu)造復(fù)雜，發(fā)育有條帶狀、紋層狀和樹(shù)枝狀構(gòu)造。蝕變類(lèi)型有綠簾石化、鉀長(zhǎng)石化、綠泥石化和碳酸鹽化等高中低溫蝕變，具有典型的熱液成因特征。熱液期磁鐵礦和黃鐵礦顆粒較早期礦石，明顯粒徑更為粗大，晶形更為完好。對(duì)于其他類(lèi)型鐵礦床而言，前人開(kāi)展了諸多磁鐵礦精細(xì)礦物學(xué)工作，認(rèn)為其中元素的變化與相應(yīng)的成礦過(guò)程相關(guān)（Hu et al., 2014; 2020）。在智博浸染狀磁鐵礦中，磁鐵礦w(FeOT)自?xún)?nèi)向外含量有明顯的提高，可能與磁鐵礦由熱液活動(dòng)導(dǎo)致改造去雜相關(guān)（張招崇等，2021），也反映了后期熱液過(guò)程有利于成礦元素的富集（Duran et al., 2020; Hu et al.,2019）。因此，智博鐵礦床成因與前文所劃分成礦期一致，即早期礦石具有巖漿型成因特征，后期礦石則具有熱液型成因特征并對(duì)早期礦石進(jìn)行疊加改造，并提高了礦石品位，同時(shí)受火山機(jī)構(gòu)控制作用明顯。

5 結(jié) 論

（1）智博鐵礦床礦體主要為層狀、似層狀和透鏡狀；主要金屬礦物為磁鐵礦，含少量黃鐵礦和黃銅礦；礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造和浸染狀構(gòu)造為主，還具有角礫狀構(gòu)造（包括角礫為磁鐵礦和膠結(jié)物為磁鐵礦2類(lèi)）、條帶狀構(gòu)造、流紋狀構(gòu)造以及網(wǎng)脈狀構(gòu)造等。

（2）根據(jù)礦石和礦物共生關(guān)系，將智博鐵礦床劃分為巖漿期和熱液期2 個(gè)成礦期次。巖漿期可劃分為鈉長(zhǎng)石-透輝石階段和磁鐵礦-陽(yáng)起石階段，熱液期可劃分為鉀長(zhǎng)石-綠簾石階段和石英-硫化物階段。

（3）根據(jù)智博鐵礦床磁鐵礦電子探針，不同期次磁鐵礦中元素含量具有明顯差異，巖漿期塊狀礦石具有高Ti、低Mg的特征，表現(xiàn)巖漿成礦作用；而含團(tuán)塊黃鐵礦的致密塊狀礦石和位于邊部與圍巖接觸的浸染狀礦石具有低Ti、高M(jìn)g 的特征，傾向于熱液成礦作用。因此,智博鐵礦床既具有巖漿作用的成礦，也有火山熱液交代作用的成礦。

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