西天山备战铁矿地质特征及成因分析摘要
备战铁矿作为西天山阿吾拉勒铁矿带规模最大的铁矿床,它在空间上与火山岩和次火山岩关系密切,是研究火山作用与成矿关系的典型代表。备战铁矿主矿体产在英安斑岩体内,形态主要从单一并具厚大脉状变化到分支、放射状,受火山断裂控制。矿体距离英安斑岩与灰岩地层接触带较近,矽卡岩化广泛发育,以Na-Ca质蚀变和K-Ca质蚀变为主。成矿过程可以简要划分为四个阶段:矽卡岩阶段;磁铁矿阶段;硫化物阶段。地质特征表明,磁铁矿在矽卡岩矿物沉淀之后由热液充填或交代生成。LA-ICP-MS原位微量元素分析显示备战磁铁矿并非岩浆作用的直接产物,而是可能由岩浆-热液通过贯入-充填以及交代作用形成。备战矿区磁铁矿的氧同位素分析结果表明,备战铁矿的成矿流体以酸性岩浆热液为主;铁同位素数据表明,铁质来源主要来源于岩浆作用。备战方解石的碳氧同位素组成表明成矿过程中有周围石炭纪灰岩地层中的建造水的加入。黄铁矿的δ34S平均2.5‰,指示为岩浆硫。综合上述各种同位素特征,表明成矿物质主要来源于岩浆,成矿流体的性质主要是酸性岩浆热液。备战铁矿黄铁矿的Re-Os同位素加权平均年龄为303.7Ma,白云母Ar-Ar坪年龄变化在304.5~308.1Ma之间,因此备战铁矿成矿时代最有可能在302~308Ma之间。岩石地球化学研究表明备战矿区的次火山岩与侵入岩均呈现出轻稀土富集、重稀土相对亏损的右倾模式,岩石富集Rb、Th、K等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,表现出岛弧火山岩的特征。分析认为备战矿区次火山岩以及侵入岩形成于活动火山弧构造环境,并推测矿区内火山岩母岩浆可能来自于地幔楔部分熔融,俯冲板片释放出的大量流体及熔体交代地幔楔使之部分熔融形成基性的母岩浆。矿区内的岩浆活动至少可以分为两期,早期与成矿无关的火山岩315Ma左右,晚期与成矿作用密切相关的次火山岩及侵入岩年龄为300Ma左右。分析认为,备战铁矿为典型的与次火山岩有关的矽卡岩型铁矿床,其形成与晚石炭世西天山岛弧俯冲作用晚期的岩浆-热液活动有关。与成矿有关的次火山岩由洋底沉积物熔融形成的熔体交代地幔楔使之发生部分熔融而形成,岩浆在上侵过程中可能受到了下地壳物质的混染。受次火山岩体热的驱动,成矿流体沿火山机构断裂与火山岩层间薄弱带充填-交代围岩成矿。
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