塔什库尔干铁多金属成矿带位于西昆仑塔什库尔干-甜水海地块。近年来,在该地区发现了一系列规模较大的铁矿床 (如赞坎、老并、叶里克等),使之成为新疆一条重要的铁矿带。这些铁矿在成因上曾被认为是前寒武纪条带状 (BIF) 铁矿,但新近研究发现,带内存在部分以硫酸盐-磁铁矿建造为特色的早寒武世铁 (钡) 成矿亚带,这给区内矿床成因研究提供了新的思路。本论文选取早寒武世铁 (钡) 成矿亚带中的三个典型矿床 (喀来子、叶里克-老并和塔阿西) 为研究对象,重点对矿床地质特征、成矿时代、构造背景、硫酸盐-磁铁矿建造进行研究,从而探讨该类铁矿床成因类型和成矿机制,最终构建相应的成矿模式。该铁 (钡) 成矿亚带的主要矿体通常呈层状-似层状或透镜状分布于原布伦阔勒群变火山-沉积岩系中,具明显沉积成矿特征。从东侧的喀来子、向西到老并-叶里克,再到最西侧的塔阿西矿区,矿床地质特征表现出一定的变化:其中喀来子条纹-条带状磁铁-重晶石矿石赋存于含石榴石二云石英片岩中 (夹少量黑云斜长片麻岩),矿体上盘的硬石膏层还伴生一定的黄铁-铅锌矿化;叶里克-老并矿区未见重晶石发育,矿石以浸染状-条带状硬石膏型磁铁矿为主,围岩为变英安岩、斜长角闪片岩和云母石英片岩;塔阿西矿区主要发育条纹-条带状角闪石英型磁铁矿矿石,并未见硫酸盐矿物,围岩为变英安岩夹斜长角闪片岩。综合塔什库尔干早寒武世铁 (钡) 成矿亚带矿床地质特征,将成矿演化分为原始火山-沉积、变质变形、热液改造和表生氧化四个期次。铁 (钡) 成矿亚带容矿围岩锆石U-Pb年代学研究表明,喀来子铁-钡矿床、叶里克-老并硬石膏-铁矿和塔阿西铁矿分别形成于524.3~537.2 Ma、502.3~544.2 Ma和539.2±3.3 Ma,为早寒武世产物。结合前人工作,本文认为塔什库尔干地区喀来子、老并-叶里克至塔阿西一带发育早寒武世火山-沉积-铁矿化岩系,而磁铁矿-硬石膏-重晶石组合可作为识别该岩系的标志。岩石地球化学分析显示,早寒武世铁 (钡) 矿床容矿围岩变英安岩和斜长角闪片岩SiO2含量存在明显的成分间断,原岩应为双峰式火山岩,而云母石英片岩原岩为杂砂岩。其中变基性火山岩岩浆来源于含石榴石尖晶石二辉橄榄岩的部分熔融,并在俯冲过程中受流体交代改造;变酸性火山岩岩浆源区为具亏损地幔特征的初生地壳物质,并有部分古老陆壳物质的混入;变杂砂岩成熟度和源区岩石的风化程度均较低,具单一旋回的近源沉积特征,源区可能为区内早寒武世酸性火山岩。综合来看,塔什库尔干早寒武世可能处于原特提斯洋向南俯冲至南昆仑和甜水海地块之下的弧后盆地环境。在早寒武世铁 (钡) 矿床铁矿石和单矿物磁铁矿稀土元素球粒陨石标准化配分型式中,二者具有相似的趋势,且Eu正异常明显、LREE富集、较强的重稀土内部分异和低的Y/Ho比值 (17.22~33.35) 说明铁质来源于海底火山高温热液。弱的Ce异常以及部分样品略高的Y/Ho比值,暗示了磁铁矿形成过程中有海水的参与。此外,条带状矿石高的SiO2/Al2O3值 (平均27.75) 及条带状矿石和磁铁矿单矿物低的Ni/Co比值 (平均1.55和3.25) 均指示了铁矿的形成与海相火山沉积作用相关,且高的Ti/V比值 (平均6.98) 暗示铁矿石具明显沉积成因。此外,O同位素分析显示研究区磁铁矿δ18O值 (1.6~9.2‰,平均5.3‰) 与海相火山-沉积型铁矿非常相似。铁 (钡) 成矿亚带硫酸盐-磁铁矿建造中相关矿物具有如下S-C-O-Sr同位素组成特征:(1) 重晶石和硬石膏δ34S值为35.7~42.8‰,高于早寒武世海水 (33±3‰),黄铁矿和方铅矿δ34S值在14.9~23.5‰之间,低于同时期海水,表明它们的硫来源于经细菌硫酸盐还原作用 (BSR) 的海水硫酸盐,且硫酸盐-海水和硫酸盐-硫化物矿物间低的Δ34S值 (2.7~5.8‰和16.4~24.2‰) 暗示了半封闭环境下低程度的BSR作用;(2) 重晶石和硬石膏δ18O值为9.7~13.0‰,低于同时期海水的14±1‰,说明BSR过程中有热液活动的参与,高温环境促使硫酸盐与H2O之间发生同位素交换;(3) 与重晶石共生的铁白云石δ13C值介于-10.0~ -12.1‰,说明碳质可能来源于CH2O的氧化和海水中溶解无机碳 (DIC) 的混合;(4) 喀来子重晶石87Sr/86Sr值为0.70862~0.70970,高于海水锶同位素 (0.7084~ 0.7086) 的特征指示钡来源于受陆源碎屑沉积物混入的海洋重晶石的溶解。综合来看,研究区重晶石成因与现代海洋中的冷泉重晶石类似。综合矿床地质、成矿时代和矿床地球化学特征,本文认为塔什库尔干早寒武世铁 (钡) 矿床为海相火山-沉积型矿床。其中,重晶石的形成经历了海洋重晶石的输入、溶解、富钡冷泉流体的疏导和最终重晶石再沉淀四个过程。硬石膏在Ba2+消耗后由Ca2+继续与残余SO42-结合形成。同时,在研究区早寒武世拉张弧后盆地内广泛发生的火山活动间歇期,富铁 (含铅锌) 火山热液沿裂隙运移至海底,含铁热液与海水接触可形成磁铁矿,铁-铅-锌热液与BSR生成的H2S反应形成相应的金属硫化物,与重晶石共生的铁白云石则由BSR产生的HCO3-形成。构建的成矿模来看,喀来子矿区应位于近陆一侧,从而接受陆源碎屑沉积物中的钡来源,而半封闭局限的环境也导致海洋重晶石难以扩散至叶里克-老并地区。较强的火山热液活动可能对叶里克-老并矿区沉积物-水界面之下海洋重晶石的溶解有一定阻碍。从重晶石与铅锌矿化的关系来看,喀来子Fe-Ba矿区深部具有一定的铅锌勘探前景,缺氧环境的岩石类型是寻找铅锌的重要地层标志。