近年来,作为重要铁矿类型的火山岩型铁矿是国内学术研究的热点。新疆东天山造山带觉罗塔格地块的阿奇山-雅满苏铁矿带位于准噶尔板块与塔里木板块拼合部位,发育众多大-中-小型铁矿床。对于这些赋存于火山岩地层中的铁矿床的整体研究滞后,矿床成因、成矿作用过程、区域成矿规律及机制尚不清楚。因此,本文选取该铁矿带西段的红云滩铁矿床,开展深入的野外地质调查,运用电子探针、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学、Hf同位素、流体包裹体测温及稳定同位素研究,对矿床的成矿地质特征、成矿大地构造背景、成矿物质来源、成矿时代等研究分析,从而对红云滩铁矿床成因取得了深入的认识:红云滩铁矿赋存于下石炭统雅满苏组火山岩中,矿体呈层状、似层状、透镜状产出,不位于侵入岩的接触带;矿石类型主要为块状、浸染状、条带状矿石,局部为角砾状、细脉状矿石;成矿演化经历了3个阶段:透辉石-石榴石矽卡岩阶段,磁铁矿-阳起石-透闪石-绿帘石-绿泥石退化蚀变阶段,石英-绿帘石-钠长石-钾长石-硫化物阶段。矿石矿物以磁铁矿为主,伴生少量黄铁矿和极少量黄铜矿;电子探针分析表明,磁铁矿总体具较低的Ti、Cr、V,微量组分含量与IOCG、与矽卡岩型铁矿中磁铁矿特征相近,Ti/V比值约1.02,表明是热液交代成因,且Ni含量很低,并非岩浆型和沉积成因特点;黄铁矿微量元素反映S/F比值多大于理论值,指示氧逸度和硫逸度较低的高温热液环境,Co/Ni比多>1,成矿与火山-岩浆热液的作用有关。早期矽卡岩主要为钙矽卡岩:石榴子石为钙铁榴石-钙铝榴石系列,以钙铁榴石为主;辉石主要为透辉石-钙铁辉石系列,以透辉石为主,还有钙铁辉石;角闪石主要为阳起石、铁阳起石、少量铁闪石;绿泥石主要为铁镁绿帘石、铁绿泥石;绿帘石从退化蚀变阶段到晚阶段均有发育,早阶段绿帘石相对富铁,Fe/(Fe+Al)比值相对高。钠化-钾化发育于围岩矿化蚀变外带和石英硫化物阶段,钠长石(Ab58.06-99.23An0.72-40.91Or0.04-1.04)、钾长石(Or95.56-98.44Ab1.56-4.36 An0.00-0.07)。围岩蚀变广泛发育,从成矿早阶段到晚阶段显示蚀变分带特征,且矽卡岩与铁矿化关系密切。矿区内石英二长闪长岩、花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩、钾长花岗岩主量元素显示准铝质钙碱性花岗岩,稀土、微量元素特征,显示火山弧花岗岩特征。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得石英二长闪长岩351.5±1.2Ma,黑云母二长花岗岩326.76±0.78Ma,钾长花岗岩297.36±0.51Ma。Hf同位素显示εHf(t)=4.5~14.4,且三者的二阶模式年龄tDM2均大于其锆石U-Pb年龄,岩浆物质可能来源于俯冲板片作用引起的下地壳物质的部分熔融。雅满苏组火山岩(石英角斑岩)属中-基性系列,化学成分属钙碱性系列,稀土和微量配分曲线显示,为陆缘弧火山岩的地球化学特征;LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得矿体顶板石英角斑岩324.1±3.1Ma。Hf同位素显示,εHf(t)=0.1~6.1,接近球粒陨石线,岩石源区为洋壳俯冲环境下,年轻地幔及下地壳物质部分熔融形成的岩浆,火山岩与侵入岩形成构造环境耦合。流体包裹体测温显示,矽卡岩阶段石榴石均一温度在550°C以上,盐度9.21~15.95wt%;退化蚀变阶段绿帘石和石英的均一温度峰值在240°C~330°C。晚期石英硫化物阶段方解石温度集中在200°C~220°C。流体温度和盐度呈降低趋势。氢、氧、硫同位素显示,石榴石平衡水的δ18O在6.5~9.7‰,显示成矿流体以岩浆水为主;绿帘石平衡水δ18O值为3.9~5.4‰,钾长石平衡水的δ18O为3.45~3.65‰,石英平衡水δ18O值为-2.3~0.2‰,显示成矿晚阶段有大气水的加入。磁铁矿的δ18O值为1.2~5‰,平均为3‰,表明铁质以岩浆来源为主。黄铁矿和黄铜矿的δ34S集中于-3.8~4.3‰(平均-0.7‰),具幔源硫特征。结合前人研究,成矿物质以岩浆来源为主,成矿流体主要来自岩浆热液,晚期有大气水或海水加入。参考前人区域成岩和成矿年代学研究成果,根据矿体顶板围岩石英角斑岩锆石U-Pb年龄324.1±3.1Ma,最晚期侵入岩钾长花岗岩297.36±0.51Ma年龄,限定红云滩铁矿床成矿在324~300Ma之间,晚石炭发生的铁成矿作用。综合本次研究工作和前人已取得成果,充分考虑成矿构造背景,并与区域上典型火山岩型铁矿对比,认为红云滩铁矿形成于晚石炭世火山-岩浆作用晚期,显示富铁流体交代-充填雅满苏组火山岩地层而成矿的多阶段特征,应属于为海相火山热液型铁矿床。