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《中国地质大学》 2012年
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四川平川铁矿成矿规律研究

孙腾  
【摘要】:平川铁矿位于扬子准地台西缘,处于康滇地轴西缘和盐源-丽江台缘坳陷东缘的接合部位,具有良好地成矿地质背景。平川铁矿由岩浆分异型、火山喷发-沉积型和次火山热液型等矿化类型组成,是我国西南地区贫钛磁铁矿床的典型代表。目前平川铁矿因探明资源趋近枯竭而被列为危机矿山,实现矿区及外围找矿突破是亟待解决的突出问题。而正确认识矿床成因,系统总结成矿规律,将理论认识积极应用于找矿勘探实践,是实现找矿突破的有效途径之一。 本文针对平川铁矿,在充分认识其矿床地质特征、深刻理解前人研究工作的基础上,以建造-构造-成矿作用研究为主线,应用岩石地球化学、年代学、矿床地球化学等方法,厘定了成矿地质体,在此基础上从矿化时间结构、矿化空间结构和成矿物质来源等方面具体阐述了成矿规律,在此基础上建立了平川贫钛磁铁矿成矿系列,构建了成矿模式,使平川铁矿的理论认识水平有所提高。本次研究工作为平川铁矿取得新的找矿突破提供了有益的理论支持,取得的主要研究成果分列如下,以供参考。 (1)平川地区的海西~印支期岩浆岩主要有辉长质、苏长辉长质和二辉橄榄质等三种类型。本区岩浆岩产出于大陆板内裂谷环境,为拉斑玄武岩系列岩浆同源演化的产物,岩浆物质可能来源于上地幔尖晶石二辉橄榄岩不同程度的部分熔融,在演化过程中经历了一定程度的斜长石、辉石和橄榄石的分离结晶作用,并受到岩石圈地幔或地壳物质不同程度的混染。辉长质岩浆岩是平川铁矿床的成矿地质体,其具有富铝低钙低镁低钛特性,在演化过程中遵循Fenner分异趋势,铁质向岩浆演化晚阶段富集,有利于形成低钛磁铁矿;而苏长辉长质和二辉橄榄质岩浆岩之富镁特性决定其有利于形成铜镍矿。 (2)平川地区的铁矿化作用和海西-印支期岩浆活动具有紧密的时间关系,辉长质岩浆岩与岩浆分异型、火山喷发-沉积型铁矿形成于晚二叠世(≈260Ma),而二辉橄榄质岩浆岩和次火山热液型铁矿形成于早三叠世(≈248~246Ma)。平川铁矿区各类型铁矿床在时间上有序演化,阶段成矿。在宏观尺度上,平川铁矿经历了岩浆分异期、火山喷发-沉积期、次火山热液期和后生改造期等四个成矿期,前三个成矿期分别属于大杉树矿段、烂纸厂矿段和矿山梁子矿段的主成矿期。其中,次火山热液期包括金云母-蛇纹石-磁铁矿阶段、磁铁矿-硫化物-方解石阶段,磁铁矿-碳酸盐-黄铁矿阶段、菱铁矿-黄铁矿阶段和黄铁矿-方解石阶段等5个成矿阶段。 (3)平川铁矿的形成和分布受到构造和岩浆岩的联合制约。金河-箐河断裂是本区的导岩导矿构造,控制了其上盘次级断裂、基性-超基性岩浆岩和铁矿床整体NNE向展布的格局;次级的矿山梁子断裂和西番沟断裂是主要的配岩配矿构造,而破火山口构造、接触带构造等则是本区最主要的容矿构造,控制了铁矿体的空间定位。铁矿体和岩浆岩在空间上紧密相依,各类型的铁矿具有相应的赋矿建造,岩浆分异型铁矿赋存于辉长岩建造中,火山喷发-沉积型铁矿赋存于玄武岩建造中,次火山热液型铁矿主要赋存于辉长岩建造或次火山岩与碳酸盐岩建造的接触带部位。平川铁矿在早三叠世成矿结束后,于三叠纪末期进入抬升状态,但发生在新生代的构造抬升与上覆地层减薄事件是造就平川铁矿现今揭露状态的主要原因。盐源-丽江构造带新生代的隆升可能与印度板块与欧亚板块的俯冲碰撞具有成因联系。 (4)矿山梁子和道坪子矿段的磁铁矿以低钛低铝高镁为特征,与接触交代型和矽卡岩型磁铁矿相类似。微量元素分析表明,大杉树矿段的铁质直接源于辉长质岩浆较早阶段的分离结晶,道坪子矿段的铁质来源于含矿热液和辉长岩的蚀变析出,而矿山梁子矿段和烂纸厂矿段的铁质均源于辉长质岩浆中逐步向晚阶段富集的铁质。矿山梁子和道坪子矿段碳酸盐的C-O同位素组成和硫化物的S同位素组成分别相近,δ13CPDB=-6.0~1.6‰,δ18OSMOW=15.1~19.7‰,δ34S=5.1~21.7‰,认为C和S主要来源于海相碳酸盐地层的热分解,少量直接源于成矿热液。矿山梁子和烂纸厂矿段的磁铁矿具有相近的Pb同位素组成,206Pb/204Pb=18.934~20.008,207Pb/204Pb=15.620~15.661,208Pb/204Pb=38.237~38.301;道坪子磁铁矿的Pb同位素组成略有不同,206Pb/204Pb=17.720~17.874,207Pb/204Pb=15.491~15.554,208Pb/204Pb=38.130~38.435,表明各矿段磁铁矿的Pb来源于岩浆体系和地层的混合。矿山梁子矿段的蚀变灰岩与新鲜灰岩相比具有显强负Eu和弱负Ce异常,且富集Th、U、 Nb、Ta、Zr、Hf、Ti、HREE等高场强强元素;矿山梁子和道坪子矿段磁铁矿O-H同位素组成为δDH2O=-123~-96‰,δ18OH2O=13.2~18.1‰,说明成矿热液中的水来源于岩浆体系。矿山梁子和道坪子矿段磁铁矿的液相成分均以富含Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-为特征,可能富含HCO3-或HS-,但道坪子磁铁矿的液相浓度要高于矿山梁子磁铁矿近一个数量级。铁最初可能主要以Fe2+Cl2、Na2[Fe2+Cl4]、Fe2+F2、K2[Fe2+Cl4]的形式迁移,并与碳酸盐地层发生了强烈的物质交换,从而使磁铁矿获得了较多的围岩信息。 (5)在综合各方面研究内容的基础上,将平川铁矿的各成矿类型归并为平川贫钛磁铁矿成矿系列,包括矿山梁子式、烂纸厂式和大杉树式等三种主要产出样式,认为其成矿过程与海西-印支期构造-岩浆活动息息相关,受深大断裂和幔源岩浆的联合控制,为晚二叠世~早三叠世岩浆-流体活动的产物,在时间上有序演化,阶段成矿;成矿物质主要来源于低钛玄武岩浆体系,受到浅源物质的混染;各成矿类型赋存于不同的岩相和建造中,在成矿深度上具有层次性。在成矿系列研究的基础上建立了平川铁矿成矿模式,重点反映了成岩与成矿相耦合的时、空关系,形象地反映了该区贫钛磁铁矿成矿系列的演化过程及其成矿特征。
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