千里山矿床位于华北克拉通西北部的孔兹岩带,是内蒙地区沉积变质型铁矿的典型代表,但对于其成因还有许多争议。本文在详细野外地质调查的基础上,通过矿相学、岩相学以及主、微量元素地球化学的研究和分析,综合讨论晚太古代千里山铁矿的成矿物质来源、沉积古环境以及构造背景,得到了以下认识: (1)千里山铁矿主要赋存于太古界千里山群察干郭勒组的变质岩系中,该区的铁建造主要以条带状为主,少数为块状,铁矿的围岩和矿体夹层主要是四泉山组的斜长角闪片麻岩。 (2)主量元素分析表明:铁矿石主要由SiO₂(平均52.2%)和铁的氧化物(平均20.71%)组成,Al₂O₃含量较低,LOI较大,通过原岩恢复图解可知斜长角闪片麻岩的原岩为玄武岩,沉积环境盐度判别指示为海水环境。 (3)矿石微量元素分配曲线属于右倾型,强不相容元素和大离子亲石元素富集,是深海高温热液流体与海水混合的结果,表明了铁矿的形成与深海热液活动密切相关,而∑REE与Al₂O₃和CaO的线型关系表明了该区REE有部分为陆源来源。该区铁矿富集轻稀土元素(La/Yb平均为11.93>1),无明显的Eu异常和微弱的Ce负异常,并具有轻微的La正异常和明显的Y正异常,可以推断BIF形成于缺氧海洋环境。样品中V/Cr平均值为4.96>0.75,U/Th平均值为0.97>0.45;Ni/Co值平均值为7.2>7.0,这些都表现出沉积物沉积过程中可能处于一种贫氧~厌氧的还原环境下。 (4)稀土元素球粒陨石标准化配分曲线近于平坦,整体呈右倾,变化趋势基本一致,与弧后盆地玄武岩曲线相似,而较高的FeO/MgO比值(平均为1.7)和较低的Zr/Y比值(1.54~2.58)也显示了玄武岩的特点;在构造环境判别图解上,也显示沉积环境为活动大陆边缘的弧后盆地。 (5)通过对比国内外阿尔戈马型铁矿床特征可以推断千里山矿床的成因类型为阿尔戈马型,其成矿机制为:在太古代晚期光合产氧作用已经存在的情况下,推测磁铁矿可能是通过富集溶解铁的深海热液上涌运移到相对浅水区的“氧气绿洲”发生氧化沉积形成。这一过程同时反映了铁矿的形成与晚太古代大氧化事件的紧密关联。