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新疆磁海铁矿床Fe-O-S同位素和元素地球化学示踪

齐天骄, 薛春纪, 朱祥坤

齐天骄, 薛春纪, 朱祥坤. 2017: 新疆磁海铁矿床Fe-O-S同位素和元素地球化学示踪. 地质通报, 36(6): 1064-1076. DOI: 10.12097/gbc.dztb-36-6-1064
引用本文: 齐天骄, 薛春纪, 朱祥坤. 2017: 新疆磁海铁矿床Fe-O-S同位素和元素地球化学示踪. 地质通报, 36(6): 1064-1076. DOI: 10.12097/gbc.dztb-36-6-1064
QI Tianjiao, XUE Chunji, ZHU Xiangkun. 2017: Fe-O-S isotopic and geochemical characteristics of the Cihai iron deposit, Xinjiang. Geological Bulletin of China, 36(6): 1064-1076. DOI: 10.12097/gbc.dztb-36-6-1064
Citation: QI Tianjiao, XUE Chunji, ZHU Xiangkun. 2017: Fe-O-S isotopic and geochemical characteristics of the Cihai iron deposit, Xinjiang. Geological Bulletin of China, 36(6): 1064-1076. DOI: 10.12097/gbc.dztb-36-6-1064

新疆磁海铁矿床Fe-O-S同位素和元素地球化学示踪

基金项目: 

国家自然科学基金项目《西天山Almalyk和吐拉苏矿集区成矿作用对比研究》 U1303292

《沙漠-草原覆盖区矿产综合预测理论与隐伏矿床含矿信息提取方法》 41430320

详细信息
    作者简介:

    齐天骄(1988-), 男, 博士, 矿产普查与勘探专业。E-mail:qtj3002@qq.com

    通讯作者:

    薛春纪(1962-), 男, 教授, 从事矿床学、矿产普查与勘探专业研究。E-mail:chunji.xue@cugb.edu.cn

  • 中图分类号: P618.31;P595

Fe-O-S isotopic and geochemical characteristics of the Cihai iron deposit, Xinjiang

  • 摘要:

    新疆磁海铁矿位于北山构造-成矿带西端,以磁海矿段为主要组成部分,铁矿体主要为透镜状、似层状,围岩以辉绿岩为主,二者接触线截然且平直;另外一种矿体产在基性岩体与地层接触带的石榴子石透辉石矽卡岩岩体内,整个矽卡岩岩体即为铁矿体。通过野外矿床特征与矿相学研究,成矿过程可分为:① 矿浆期,以磁铁矿+单斜辉石+普通角闪石的近同时产出为特征;② 矽卡岩期,先期以石榴子石+透辉石+磁铁矿为特征,后期以透闪石/阳起石+石英+磁黄铁矿+黄铜矿+黄铁矿的组合为特征。通过对矿浆期及矽卡岩期典型矿物的地球化学及Fe、S、O同位素结果分析,认为矿浆期铁质具有幔源特征,矽卡岩期成矿流体对矿浆期具有继承性。通过与前人研究结果对比分析,认为磁海成矿可能形成于塔里木地区二叠纪地幔柱背景,含矿母岩浆可能为地幔柱的分支。

    Abstract:

    The Cihai iron deposit, located in the western Beishan tectonic-metallogenic belt, is mainly composed of Cihai ore block, in which the orebodies hosted by diabases in direct contact show stratiform and lentoid forms, whereas other orebodies in Cihai ore block are hosted by garnet-diopside-skarns.Based on the study of field geochemical characteristics and ore microscopy, the authors hold that the formation processes of the Cihai iron deposit involved two periods:① ore-magma period characterized by magnetite+clinopyrox-ene+hornblende formed almost simultaneously, and ② skarn period which contained garnet+diopside+magnetite formed earlier and tremolite/actinolite+quartz+pyrrhotine+chalcopyrite+pyrite formed at late stage.The geochemical and Fe-S-O isotopic data of main minerals in two periods show that the metallogenic iron was mainly derived from the upper mantle, and the ore-forming fluid in skarn period inherited that of the ore-magma period.In combination with previous studies, it is suggested that the iron mineralization of the Cihai iron deposit occurred in a setting of Permian mantle plum in Tarim.Targeted on iron ores in diabases and based on geological, geo-chemical and isotopic data and previous researches, the authors hold that the formation process of the Cihai deposit could be divided into immiscibility and injection of iron-rich silicate liquids(primary process)and hydrothermal metasomatic process.The iron mineraliza-tion occurred in a setting of Permian mantle plum in Tarim Basin and the metallogenic magma was a branch of mantle plume.

  • 自Shand 1927年[1]提出过铝质花岗岩的概念以来,许多学者[2-18]就其岩石学特征、岩石地球化学特征、构造环境、成因等进行过研究。随着大陆动力学研究的深入开展,运用过铝质花岗岩探讨大地构造背景成为研究热点。

    内蒙古东乌珠穆沁旗(以下简称东乌旗)地处华北板块与西伯利亚板块之间的中亚-蒙古造山带中东段的兴蒙褶皱带,属于二连-贺根山基性-超基性岩带(即二连-贺根山板块对接带)和中蒙古-得尔布干深断裂之间西伯利亚板块东南缘的晚古生代安第斯型陆缘增生带[19]。该陆缘增生带内岩浆岩广布,构成二连-东乌旗晚古生代巨型花岗岩带,即查干敖包-奥尤特-朝不楞构造-岩浆岩带[20],其演化记录了华北板块与西伯利亚板块汇聚和古亚洲洋闭合的历史,是研究两大板块拼合及古亚洲洋最终关闭时限证据的重要载体[21]。近些年来,众多学者在内蒙古东乌旗一带开展研究工作,在原厘定的燕山期复合型岩体中发现众多华力西期岩体,对其开展了岩浆岩与大地构造背景讨论,对晚古生代西伯利亚板块与华北板块沿二连-贺根山缝合带的碰撞造山事件进行了时间上的约束[22-32]。前人研究认为,区内晚石炭世—早二叠世发育大量具有后造山特征的I型花岗岩类、I-S型混合特征花岗岩类、A型花岗岩类及碱性花岗岩类,少有报道晚石炭世—早二叠世具有典型后碰撞强过铝质S型花岗岩类。笔者在内蒙古东乌旗开展区域地质填图过程中,在区内发现查干哈达音亨嘎岩体,岩性主要为含石榴子石二云母二长花岗岩,具有强过铝质花岗岩特征。前人对该岩体未开展过相关研究。为此,本文通过野外和室内岩石学、岩石地球化学及同位素年代学的研究,确定其岩浆作用时代和成因,为深入认识东乌旗地区地壳演化历史和过程提供依据。

    研究区内地层发育为晚泥盆世安格尔音乌拉组和上新世宝格达乌拉组(图 1)。前者为一套砂岩、粉砂岩和硅质岩夹灰岩透镜体组合的滨浅海相碎屑沉积地层,变形复杂,褶皱发育。研究区内发育北西向、北东向2组断裂,且多被后期不同时代的酸性侵入岩类侵入破坏,发生角岩化,多处可见残留顶垂体;后者为一套红色和绿色泥岩组合的湖相沉积,不整合于其形成之前的所有地质体之上。

    图  1  内蒙古东乌珠穆沁旗地区大地构造位置和地质简图(角图据参考文献[33])
    Figure  1.  Simplified geological map of the study area and tectonic position of the East Ujimqin Banner, Inner Mongolia

    研究区内侵入岩极发育,但岩性较简单,均为华里西期酸性花岗岩类。极少量闪长岩类、细粒花岗岩类呈脉状产出,按照接触关系及粒度可以分解为中细粒似斑状含黑云母二长花岗岩单元、细粒二长花岗岩单元和中细粒(似斑状)含石榴子石二云母二长花岗岩单元。

    查干哈达音亨嘎岩体为中细粒似斑状含石榴子石二云母二长花岗岩单元,分布于内蒙古东乌旗查干哈达音享嘎一带,岩体出露面积约16.35km2,独立产出,周边多被第四系或上新统不整合覆盖,仅在西南侧可见极少量泥盆系安格尔音乌拉组二段(D3a2)呈顶垂体侵入接触,在接触带附近地层中变质粉砂岩具角岩化现象,未见同其他岩体单元接触界线。岩体内部岩性极简单,无岩相变化,以中细粒花岗岩为主,部分可见较大钾长石和石英斑晶,包体、脉体不发育。

    本文同位素年龄样的采样坐标为北纬46°02′01″、东经117°21′30″,化学全分析样品的采样具体位置见图 1。样品岩性均为中细粒(似斑状)含石榴子石二云母二长花岗岩,呈浅灰色-灰白色,中细粒花岗结构,少许似斑状结构,块状构造(图 2),主要组成矿物为斜长石、钾长石、石英、黑云母、白云母,极少量石榴子石。斜长石呈半自形板状,杂乱分布,粒径一般为2.0~3.0mm,部分为0.2~2.0mm,轻绢云母化、高岭土化及局部白云母化,可见环带构造,聚片双晶发育,少数被钾长石呈净边状交代,约占45%;钾长石呈他形粒状,少数呈半自形宽板状,杂乱分布,粒径一般2.0~5.0mm,部分0.2~2.0mm,具高岭土化,晶内嵌布少量斜长石、石英等小包体,局部交代斜长石,占25%~30%;石英呈他形粒状,不均匀分布,粒径一般为0.2~2.0mm,少数为2.0~3.0mm,可见轻波状消光,集合体似堆状分布,约占25%;黑云母、白云母呈鳞片状-叶片状,星散状分布,粒径一般为2.0~3.0mm,部分为0.1~2.0mm,黑云母稍绿泥石化,白云母交代黑云母,占1%~5%;石榴子石呈近等轴粒状,星散状分布,粒度一般为0.1~0.5mm,云母沿其裂纹发生交代。岩石内还见少量铁质等充填的裂纹、裂隙。主要副矿物为锆石、石榴子石、独居石,另可见1~10粒毒砂、黄铁矿、方铅矿、磁铁矿颗粒。

    图  2  含石榴子石二云母二长花岗岩手标本(a)及镜下(正交偏光)照片(b)
    Q—石英;Pl—长石;Kfs—钾长石
    Figure  2.  Hand specimen(a) and micrograph of garnet-bearing two-mica monzonitic granites

    同位素年龄样品为(似斑状)含石榴子石二云母二长花岗岩,年代测试采用锆石U-Pb激光烧蚀同位素测年法,室内对样品进行切割去除风化表面后用粉碎机粉碎至120目,用于锆石分选。锆石的分选在河北省区域地质矿产调查研究所完成。对选取的锆石样品进行制靶、抛光和反射光、透射光、阴极发光照片拍摄,选择具有典型晶体特征、无包体、无裂纹的锆石用于U-Pb同位素年龄测试。上述工作均在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成,所用阴极发光仪器为配有英国Gatan公司的MonoCL3+型阴极荧光探头的美国FEI公司Quan ta 400 FEG扫描电镜,U-Pb测年系统中激光剥蚀系统为GeoLas2005,ICP- MS为Agilent 7500a。年龄测试激光剥蚀过程中载气为氦气,激光频率为10Hz,强度80MJ,剥蚀束斑直径30μm,每个时间分辨分析数据为30s的空白信号和50s的样品信号。定年过程中采用NIST610硅玻璃标准优化仪器,锆石标准91500为外标进行同位素分馏校正,用锆石标准GJ-1观察仪器的状态及验证测试结果的精确度。测试分析中每分析5个样品点校正2次91500标样,并测试1次GJ-1标样,每10个样品标准化1次NIST610。最终测试数据的离线处理采用软件ICPMASDataCal[34]完成,U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算均采用Isoplot3.0[35]完成。

    主量和微量元素含量测试选择天然露头下不同地区的新鲜样品,具体采样位置见图 1。室内对样品进行切割去除风化表面后用粉碎机粉碎至200目,采用酸溶法制成溶液用于岩石地球化学测试。测试分析在核工业北京地质研究院分析测试中心完成,主量元素使用XRF法测试(二价和三价铁由化学法测定),所用仪器为飞利浦PW2404X射线荧光光谱仪,测试误差优于5%;微量元素采用酸溶法,将制备好的样品溶液在ICPMS上测试,所用仪器为德国Finnigan MAT公司制造的HR-ICP-MS(Element I),工作温度、相对湿度分别为20℃和30%,微量元素含量大于10×10-6时的相对误差小于5%,小于10×10-6时的相对误差小于10%。

    用于测试的锆石在双目镜下颜色均为粉黄色,透明、金刚光泽,半自形柱状,晶体表面较光滑,晶棱晶面较平直完整,微有铁染,锆石结晶后改造痕迹不明显,但可见锥柱不对称的歪晶及固相黑包体,揭示锆石结晶时的介质环境不适宜按照理想形态生长。锆石粒径以0.01~0.1mm为主,个别为0.1~0.3mm,伸长系数以1.5~3为主,少量为3~5。全部锆石晶群集中,类型均为(100)型复柱岩浆锆石,具有较晚较低温度结晶的同源岩浆产物特征。锆石阴极发光图像(图 3)显示岩浆型锆石的振荡韵律环带结构或明暗相间的条带结构,且一般为较窄的岩浆环带,这种较窄的岩浆环带一般为低温条件下微量元素的扩散速度慢形成的[36],该结果与锆石的结晶类型特征一致。锆石的Th、U含量分别为158×10-6~ 563×10-6和250×10-6~2461×10-6,Th/U值为0.17~0.84,表现为典型的岩浆成因锆石[36-38]

    图  3  含石榴子石二云母二长花岗岩典型锆石阴极发光(CL)图像及年龄(Ma)
    Figure  3.  Cathodoluminescence images and ages of the typical zircons from the garnet-bearing two-mica monzonitic granites

    U-Th-Pb法年龄测定可以同时获得4个年龄值,如果这4个值较接近,其算术平均值即为一致年龄,代表矿物结晶年龄。由于U、Pb的活动性较强,而Th4+的地球化学性质与U4+相似,已形成的岩石和矿物难免受到后期地质作用的影响,造成母、子体核素不同程度丢失(或获得),破坏了体系的封闭性,导致测定的4个年龄数据不一致,而经常存在t208t206t207t206/207的顺序。引起不一致年龄的原因主要是不同子体的丢失程度不同,这时t206/207年龄最接近矿物结晶年龄。因为207Pb和206Pb化学性质相似,故丢失率也较一致,这一年龄值可消除因Pb丢失产生的误差。

    为了排除由于矿物中子体同位素丢失引起的测年误差,U-Pb谐和曲线提供了较好的解决方法,U-Pb谐和曲线方程如下:

    206Pb238U=(eλ238t1)207Pb235U=(eλ235t1)

    在以206Pb*/238U为纵坐标和207Pb*/235U为横坐标的图中,对一个给定的年龄值,可得出相应的206Pb*/238U和207Pb*/235U值。通过选取不同的年龄,求出一条U-Pb体系的理论曲线,该曲线称之为U-Pb谐和曲线。

    锆石年龄测定结果见表 1。共计测试样品点15个,除6、10、11三个测试点的U-Pb年龄谐和性较差外,绝大多数样品的谐和度大于90%。12个样品数据点位于谐和线上或其附近(图 4),均具有较好的谐和性,12个测试点中,12和14号测试点的206Pb/238U年龄分别为319.4±5.0Ma和318.3±2.8Ma,其可能为稍早期捕获锆石的年龄。其他锆石206Pb/238U年龄在297.0±5.4~306.2±3.5Ma之间,年龄加权平均值为299.2±2.2Ma(n=10,MSWD=2.7)。该年龄可代表灰白色中细粒含石榴子石二云母二长花岗岩单元锆石结晶年龄,即早二叠世早期侵位年龄。

    表  1  含石榴子石二云母二长花岗岩单颗粒锆石U-Th-Pb激光烧蚀法测年数据(D4029-TW1)
    Table  1.  LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb data of garnet-bearing two-mica monzonitic granites
    测点编号 含量/10-6 Th/U 同位素比值 同位素年龄/Ma
    206Pb 232Th 238U 207Pb/206Pb 206Pb/238U 207Pb/235U 208Pb/232Th 207Pb/206Pb 206Pb/238U 207Pb/235U 208Pb/232Th 谐和度
    D4029- TW1-01 161 464 842 0.55 0.0524 0.0015 0.0475 0.0007 0.346 0.012 0.0152 0.0003 305.6 53.7 299.4 4.2 301.5 9.1 304.9 6.3 99%
    D4029- TW1-02 99 336 515 0.65 0.0528 0.0014 0.0475 0.0004 0.344 0.010 0.0152 0.0002 305.6 61.1 298.9 2.7 300.1 7.4 304.9 4.3 99%
    D4029- TW1-03 251 434 1323 0.33 0.0523 0.0011 0.0477 0.0006 0.347 0.010 0.0146 0.0003 283.4 37.0 300.4 3.6 302.5 7.4 292.0 5.1 99%
    D4029- TW1-04 395 562 1993 0.28 0.0494 0.0011 0.0486 0.0006 0.333 0.009 0.0147 0.0003 189.0 33.3 306.2 3.5 292.1 7.1 295.2 6.5 95%
    D4029- TW1-05 48 157 250 0.63 0.0588 0.0032 0.0485 0.0009 0.390 0.022 0.0149 0.0006 479.7 75.0 305.2 5.5 334.0 16.0 299.9 11.1 90%
    D4029- TW1-06 162 414 847 0.49 0.0651 0.0016 0.0473 0.0007 0.429 0.015 0.0171 0.0003 772.2 55.6 297.9 4.3 362.5 10.3 343.5 6.8 80%
    D4029- TW1-07 144 619 740 0.84 0.0549 0.0016 0.0472 0.0005 0.360 0.012 0.0151 0.0003 409.3 44.4 297.4 0 3.3 312.1 8.8 303.6 5.8 95%
    D4029- TW1-08 462 416 2460 0.17 0.0572 0.0014 0.0471 0.0009 0.374 0.013 0.0214 0.0004 498.2 25.9 297.0 5.4 322.9 9.3 427.9 8.5 91%
    D4029- TW1-09 210 406 1079 0.38 0.0531 0.0012 0.0472 0.0006 0.347 0.009 0.0156 0.0004 344.5 40.7 297.6 3.5 302.7 7.0 312.4 7.1 98%
    D4029- TW1-10 182 502 969 0.52 0.0632 0.0020 0.0465 0.0004 0.398 0.012 0.0168 0.0002 716.7 166.7 293.3 2.7 340.1 8.4 336.3 4.9 85%
    D4029- TW1-11 229 445 1128 0.39 0.0818 0.0022 0.0494 0.0007 0.545 0.014 0.0281 0.0010 1328. 7 58.3 310.6 4.4 441.8 9.2 560.4 19.3 65%
    D4029- TW1-12 166 334 763 0.44 0.0564 0.0017 0.0508 0.0008 0.395 0.013 0.0159 0.0003 450.1 52.8 319.4 5.0 338.1 9.7 318.8 6.4 94%
    D4029- TW1-13 403 448 1966 0.23 0.0533 0.0007 0.0469 0.0005 0.346 0.006 0.0158 0.0002 346.4 26.9 295.2 2.8 301.6 4.9 317.0 4.5 97%
    D4029- TW1-14 164 378 733 0.52 0.0539 0.0013 0.0506 0.0005 0.378 0.010 0.0161 0.0002 361.2 56.5 318.3 2.8 325.4 7.5 323.4 4.9 97%
    D4029- TW1-15 253 537 1168 0.46 0.0584 0.0015 0.0485 0.0006 0.395 0.013 0.0156 0.0003 538.9 51.9 305.4 3.9 338.3 9.3 313.4 5.2 90%
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    图  4  含石榴子石二云母二长花岗岩(D4029-TW1)锆石U-Pb谐和图及年龄直方图
    Figure  4.  Zircon U-Pb concordia diagram and age histogram of garnet-bearing two-mica monzonitic granites

    含石榴子石二云母二长花岗岩单元主量、微量元素测试样品共取7件,具体样品测试结果见表 2。SiO2含量为74.11% ~75.69%,Al2O3含量为13.59%~14.00%,CaO含量为0.37%~0.51%,Al2O3含量为13.52%~14%,Fe2O3为1.1%~1.73%,FeO为0.8% ~1.15%,MnO为0.073% ~1.12%,MgO为0.061% ~0.11%,P2O5为0.092% ~0.25%,K2O+Na2O为7.87% ~8.56%,K2O/Na2O为0.96~1.32,K2O含量略高于Na2O含量,具有富硅、铝,偏碱,而贫钙、镁、铁的特征。里特曼指数σ为1.93~2.35,A/CNK为1.112~1.196,在A/CNK- A/NK图解(图 5-a)中,样品点均位于S型强过铝质花岗岩区内,在SiO2-K2O图解(图 5-b)中,则全部为高钾钙碱性系列。

    表  2  主量、微量和稀土元素含量及特征参数
    Table  2.  Major, trace element and REE composition for garnet-bearing two-mica monzonitic granites
    含量 D4029-H1 D4142-H1 D4140-H1 D4139-H1 D4137-H1 D4136-H1 D4135-H1
    SiO2 75.57 74.73 74.24 74.8 74.18 75.11 75.69
    TiO2 0.051 0.033 0.042 0.044 0.053 0.061 0.039
    Al2O3 13.59 14 13.78 13.8 13.69 13.52 13.65
    Fe2O3 1.29 1.59 1.7 1.42 1.73 1.72 1.1
    FeO 0.9 1.15 1.2 0.8 0.8 0.85 1
    MnO 0.11 0.12 0.081 0.078 0.022 0.126 0.073
    MgO 0.09 0.061 0.083 0.099 0.11 0.103 0.067
    CaO 0.42 0.37 0.36 0.46 0.42 0.51 0.37
    Na2O 4.11 4.18 3.9 4.08 3.68 3.66 3.76
    K2O 4.34 4.06 4.35 3.94 4.88 4.21 4.21
    P2O5 0.12 0.12 0.25 0.12 0.092 0.12 0.129
    烧失量 0.22 0.5 1.01 0.93 0.94 0.69 0.9
    总量 100.8 100.9 100.9 100.5 100.5 100.6 100.9
    K2O+Na2O 8.45 8.24 8.25 8.02 8.56 7.87 7.97
    K2O/Na2O 1.06 0.97 1.12 0.97 1.33 1.15 1.12
    A/CNK 1.112 1.172 1.17 1.168 1.131 1.175 1.196
    刚玉(C) 1.65 2.33 2.6 2.28 1.82 2.3 2.54
    SI 0.84 0.55 0.74 0.96 0.99 0.98 0.66
    AR 4.04 3.69 3.8 3.57 4.08 3.56 3.63
    σ43 2.2 2.14 2.18 2.02 2.35 1.93 1.94
    DI 93.62 92.52 92.65 92.72 93 91.93 93.18
    Sc 4.58 5.72 4.18 4.43 3.05 3.58 3.96
    Cr 17 15.5 20.1 23.9 23.6 16.2 12.6
    Co 0.796 1.04 1.89 1.34 1.52 1.59 0.841
    Ni 2.19 3.7 4.76 3.78 3.99 4.97 2.77
    Rb 312 348 290 255 208 229 304
    Nb 13 14.9 10.4 12.6 6.34 6.5 8.19
    Ta 2.68 1.56 1.56 1.79 0.561 1.26 1.9
    Th 6.63 8.42 7.73 7.78 6.29 5.58 6.07
    Ba 35.6 19.6 60.4 62.9 63.3 87.1 35.4
    Sr 19.1 10.9 25.9 35.1 36.5 36.5 14.8
    V 2.75 3.9 5.52 7.05 8.36 17.6 7.23
    Zr 44.5 53.1 62.1 61.9 51.6 56.8 43.4
    Hf 2.52 3.58 3.16 3.1 2.5 2.66 2.63
    K 36012.77 33689.36 36095.74 32693.62 40493.62 34934.04 34934.04
    P 523.94 523.94 1091.55 523.94 401.69 523.94 563.24
    Ti 306 198 252 264 318 366 234
    Rb/Sr 16.335 31.927 11.197 7.265 5.699 6.274 20.541
    Rb/Ba 8.764 17.755 4.801 4.054 3.286 2.629 8.588
    Sr/Ba 0.537 0.556 0.429 0.558 0.577 0.419 0.418
    Zr/Hf 17.659 14.832 19.652 19.968 20.64 21.353 16.502
    Zr/Th 6.712 6.306 8.034 7.956 8.203 10.179 7.15
    La 4.52 3.45 6.19 5.94 6.15 6.88 3.83
    Ce 10.8 9.01 14.9 12.5 13.4 15.4 9.28
    Pr 1.38 1.24 1.86 1.66 1.66 1.96 1.19
    Nd 5.65 5.22 7.41 7.1 6.27 6.56 4.61
    Sm 2.05 2.25 2.71 2.77 1.81 1.92 1.51
    Eu 0.093 0.021 0.115 0.269 0.128 0.213 0.077
    Gd 1.95 2.17 2.2 3.74 1.81 1.69 1.25
    Tb 0.483 0.611 0.58 0.992 0.457 0.367 0.259
    Dy 2.73 3.29 3.32 5.83 2.83 2.3 1.69
    Ho 0.441 0.521 0.559 1.15 0.514 0.404 0.243
    Er 1.2 1.38 1.74 3.71 1.6 1.21 0.651
    Tm 0.217 0.248 0.336 0.67 0.308 0.252 0.137
    Yb 1.43 1.59 2.5 4.81 2.34 1.68 1.08
    Lu 0.206 0.211 0.367 0.747 0.345 0.251 0.142
    Y 15.2 17.2 16 31.6 15 12.3 7.21
    ΣREE 33.15 31.21 44.79 51.89 39.62 41.09 25.95
    LREE 24.49 21.19 33.19 30.24 29.42 32.93 20.5
    HREE 8.66 10.02 11.6 21.65 10.2 8.15 5.45
    LREE/HREE 2.83 2.11 2.86 1.4 2.88 4.04 3.76
    (La/Yb)N 3.16 2.17 2.48 1.23 2.63 4.1 3.55
    δEu 0.14 0.03 0.14 0.26 0.21 0.35 0.17
    δCe 1.03 1.05 1.05 0.94 0.99 1 1.04
    注:主量元素含量单位为%,微量和稀土元素含量为10-6
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    图  5  A/CNK-A/NK图解(a)[39]和SiO2-K2O图解(b)[40]
    Figure  5.  A/CNK-A/NK diagram(a)and SiO2-K2O diagram(b)

    稀土元素总量∑REE为25.95×10-6~51.89×10-6,含量偏低,平均值为38.24×10-6,远低于中国花岗岩平均值和天山-兴安造山系花岗岩平均值[41]。轻稀土元素(LREE)为20.50×10-6~33.19×10-6,平均值为27.42×10-6,重稀土元素(HREE)为5.45×10-6~ 21.65×10-6,平均值为10.82×10-6,LREE/HREE值为1.40~4.04,(La/Yb)N值为1.23~4.10,轻、重稀土元素基本无分馏,δEu=0.14~0.35,平均值为0.19,具强烈的Eu负异常。稀土元素配分曲线表现为Eu强烈负异常的平坦“雁式”型式(图 6-a)。

    图  6  稀土元素球粒陨石标准化配分型式图(a)[42]和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)[43]
    Figure  6.  Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b) for garnet- bearing two-mica monzonitic granites

    微量元素除Rb、Th平均含量较高外,其余元素均接近或低于世界花岗岩平均值而略高于天山-兴安造山系花岗岩平均值[41]。在微量元素原始地幔标准化蛛网图(图 6-b)上,强烈富集大离子亲石元素Rb、K和高场强元素Th,强烈亏损大离子亲石元素Ba、Sr和高场强元素Ti。

    Sylvester[14]对强过铝质S型花岗岩进行了系统的阐述,指出典型的S型花岗岩指含铝黑云母及其他含铝矿物,如白云母、堇青石、石榴子石等矿物的强过铝花岗岩类岩石,A/CNK > 1.1,刚玉标准分子大于1%[5]。查干哈达音亨嘎岩体花岗岩中出现数量不等的原生白云母、黑云母矿物,为(含)二云母花岗岩类,岩石副矿物中含大量石榴子石、独居石,未见包体组分;岩石中SiO2、Al2O3含量高,CaO、P2O5含量低,呈现富硅、铝而贫钙、磷特征,标准矿物计算中均出现刚玉,且含量均大于1%,A/CNK值均大于1.1,为过铝质高钾钙碱性系列岩石;微量元素中富集Rb、Th、U而强烈亏损Sr、Ba、Ti,表现出典型的强过铝质S型花岗岩特征。这与Zr -TiO2判别图解(图 7-a)和SiO2-P2O5判别图解(图 7-b)的结论一致。

    图  7  Zr-TiO2(a)和SiO2-P2O5(b)判别图解
    Figure  7.  Zr-TiO2 (a) and SiO2-P2O5(b) discriminant diagrams of magma series

    尽管过铝质花岗岩类型和成因多种多样,Barbarin[8]将最主要的、最常见的过铝质花岗岩划分为2种类型:含白云母过铝质花岗岩类(MPG)和含堇青石过铝质花岗岩类(CPG),且代表了2种不同的成因。查干哈达音亨嘎岩体花岗岩颗粒粗,原生白云母矿物出现,且具清晰的自形形态等特征,副矿物中包含大量石榴子石矿物,还表现为典型的MPG类花岗岩。MPG花岗岩在造山带中往往呈巨大的深成侵入体或岩基形式产出,如喜马拉雅的马钠斯卢峰深成岩体、西欧海西造山带或苏格兰加里东造山带中的几个深成岩体群[44]。然而,查干哈达音亨嘎岩体是中亚造山带内部散布的少而孤立的深成岩体,明显不同于上述岩体,而具有与澳大利亚拉克伦褶皱带花岗岩一致的产出特征[6, 45]。因此,其可能产在地壳加厚的横切造山带的横推断层或逆掩型韧性剪切带中,由地壳加厚引起的深熔作用形成,且形成于地壳岩石“湿”的深熔作用和岩浆的结晶分离作用[44]

    CaO/Na2O值是判断源区成分一个极其重要的指标,在贫长石、富粘土的源区产生的过铝质花岗岩的熔融物中,该值较低(一般小于0.3)[44]。查干哈达音亨嘎岩体花岗岩CaO/Na2O值为0.09~0.14,反映其源区可能与变质泥岩部分熔融有关。在Rb/Sr-Rb/Ba图解[14] (图 8)上,样品也显示形成于变质泥岩的部分熔融。由实验得知,对于已知源区的成分和压力,较热的、大规模的部分熔融比相对冷的、小规模的部分熔融物Al2O3/TiO2值要低[44]。查干哈达音亨嘎岩体花岗岩Al2O3/TiO2值为221.64~424.24,反映其岩浆形成时温度可能较低,且源岩部分熔融程度也较低,这与锆石饱和温度揭示的岩浆形成温度729~757℃一致,也与锆石阴极发光图像特征一致。

    图  8  S型花岗岩Rb/Sr-Rb/Ba图解[14]
    Figure  8.  Diagram of Rb/Sr versus Rb/Ba of S-type granitioids

    华北板块北缘和西伯利亚板块南缘缝合带上碰撞花岗岩的侵位年代应该是对碰撞缝合时间可靠的限制,碰撞花岗岩代表西伯利亚南缘和华北板块北缘两大板块最终碰撞缝合之后,由于陆壳加厚而发生重熔的产物,碰撞花岗岩的侵位时间代表缝合时间的上限,弧花岗岩的侵位时间代表缝合时间的下限[46]。最新研究表明,在中亚北造山带地区发育大量490~422Ma与俯冲相关的弧岩浆[47-50]和423~337Ma的碰撞花岗岩[20, 24, 31, 48, 51]。发育更多的是在碰撞造山之后具有后造山特征的碱性、过碱性花岗岩或具有造山后特征的A型花岗岩类[21, 23, 30, 52-54]。贺根山蛇绿岩中获取的微晶辉长岩和斜长花岗岩的年龄分别为354Ma和333Ma [50],在二连浩特地区获得的蛇绿岩年龄为354.2~344.8Ma [55]。说明在晚古生代,查干哈达音亨嘎岩体强过铝质花岗岩形成之前,二连—东乌旗一带已经发生了碰撞造山作用,之后为后碰撞-造山后的伸展扩张时期。区域上,在后碰撞-造山后时期,同期具有陆相沉积特征的宝力高庙组碎屑-火山岩不整合沉积于晚泥盆世安格尔音乌拉组海相地层之上,而在同碰撞造山期间,则缺失早石炭世沉积物,也较好地约束了这一结论。

    据Sylvester [14]研究,强过铝质花岗岩可划分为高压型和高温型后碰撞型花岗岩类。其中,澳大利亚东南的拉克伦褶皱带中花岗岩属于高温型。本区强过铝质花岗岩表现为MPG类花岗岩,类似于澳大利亚东南的拉克伦褶皱带中的花岗岩,如发育规模较小,伴生大量的同构造-后构造钙碱性(I型)及SP型(S型)花岗岩侵位[21, 23-24, 27-28]。因此,查干哈达音亨嘎岩体强过铝质花岗岩还属于高温型强过铝质花岗岩类。该类花岗岩岩浆的形成往往缺乏阿尔卑斯和喜马拉雅山特有的高压变质作用和极端的地壳加厚作用及抬升作用,但具有板块汇聚作用及碰撞作用的特点,如早期岛弧岩石及薄皮逆冲断层[44],可与上述区域岩浆及构造特征对应。

    (1) 通过岩石地球化学分析,该岩体具有富硅、铝,偏碱,而贫钙、镁、铁的特征,里特曼指数σ为1.93~2.35,A/CNK值为1.112~1.196,轻、重稀土元素基本无分馏,强烈的负Eu异常,强烈富集大离子亲石元素Rb、K和高场强元素Th,强烈亏损大离子亲石元素Ba、Sr和高场强元素Ti,为高钾钙碱性S型强过铝质花岗岩。

    (2) 根据CaO/Na2O(0.09~0.14)值判断,查干哈达音亨嘎岩体花岗岩源区成分与变质泥岩部分熔融有关。

    (3) 通过锆石U-Pb同位素定年,206Pb/238U年龄加权平均值为299.2±2.2Ma(n=10,MSWD=2.7);对比板块不同位置花岗岩的年龄限制,认为晚古生代,查干哈达音亨嘎岩体强过铝质花岗岩形成之前,二连—东乌旗一带已经发生了碰撞造山作用,之后为后碰撞-造山后的伸展扩张时期。

    (4) 结合地球化学特征、同位素年龄及构造环境判别,认为区域内岩体为具有典型后碰撞特征的晚石炭世—早二叠世高温型强过铝质S型花岗岩类。

    致谢: 野外工作得到了磁海铁矿邵发志同志等工作人员及高海军、罗建宏硕士的大力帮助;电子探针试验得到了中国地质科学院陈小丹实验员的帮助;Fe同位素测试得到中国地质科学院马建雄、石垚等实验员的帮助;S、O同位素的测试得到了核工业地质所相关工作人员的帮助,一并在此表示诚挚的感谢。
  • 图  1   磁海矿区磁海矿段地质简图(据参考文献[8]修改)

    P1j—下二叠统菊石滩组砂砾岩;P1s—下二叠统双堡塘组火山岩;ZjPn—蓟县系平头山群长英质片岩类;βμ—辉绿岩;ν—辉长岩

    Figure  1.   Sketch geological map of the Cihai ore block of the iron district

    图版Ⅰ  

    a.磁海矿段矿坑全貌;b.辉绿岩容矿磁铁矿体,矿体与围岩界线截然;c.矽卡岩铁矿体;d.矿浆期矿物-磁铁矿、单斜辉石及普通角闪石(薄片、透射单偏光);e.矽卡岩期磁黄铁矿、黄铜矿对矿浆期磁铁矿交代、充填(光片、单偏光);f.矽卡岩期黄铜矿、黄铁矿对矿浆期磁铁矿交代(光片、单偏光);g.矽卡岩期形成的透辉石、透闪石-阳起石及石英充填交代于矿浆期磁铁矿中(薄片、透射单偏光);h.矽卡岩矿石中石榴子石、透辉石和磁铁矿呈近似层纹状互层产出(薄片、透射单偏光)。Mag—磁铁矿;Po—磁黄铁矿;Ccp—黄铜矿;Py—黄铁矿;Cpx—单斜辉石;Hbl—角闪石;Di—透辉石;Grt—石榴子石;Tr—透闪石;Q—石英

    图版Ⅰ.  

    图  2   矿浆期和矽卡岩期磁铁矿稀土元素(a)和微量元素(b)球粒陨石标准化蛛网图(标准化数据据参考文献[23])

    Figure  2.   Chondrite-normalized REE (a) and trace element (b) patterns of magnetite from massive iron ore and skarn iron ore

    图  3   矿浆期磁铁矿和矽卡岩期黄铁矿稀土元素(a)与微量元素(b)球粒陨石标准化配分图(标准化数据据参考文献[23])

    Figure  3.   Chondrite-normalized REE (a) and trace element (b) patterns of magnetite and pyrite from massive iron ore

    图  4   磁海铁矿及其他地质体Fe同位素组成(攀枝花数据据参考文献[27];其他主要地质体数据据参考文献[27-28])

    Figure  4.   Variation of Fe isotope composition in Cihai and other geological bodies

    表  1   矿浆期磁铁矿电子探针分析结果

    Table  1   Electron microprobe analyses of magnetite from massive iron ore

    %
    样号 CH-8-1 CH-8-2 CH10-1 CH15-2 CH35-1 CH35-2 CH22-1 CH23-1 CH25-3 CH-25-1 Cn4-1 CN3-1 CN-5
    SiO2 0.19 0.00 0.07 0.02 0.24 0.27 0.36 0.16 0.08 0.22 0.13 0.16 0.14
    TiO2 0.00 1.18 0.03 0.10 0.13 0.21 0.03 0.00 0.05 0.04 0.02 0.09 0.00
    Al2O3 0.54 0.55 0.65 0.59 3.16 3.24 0.59 0.77 0.73 0.84 0.03 1.88 1.50
    TFeO 90.69 89.59 90.44 91.56 89.43 89.47 91.26 91.98 92.28 92.07 92.90 91.33 92.93
    MnO 0.04 0.05 0.15 0.20 0.22 0.31 0.09 0.08 0.06 0.15 0.08 0.25 0.52
    MgO 0.12 0.32 0.04 0.04 0.08 0.13 0.08 0.07 0.04 0.19 0.04 0.16 0.08
    CaO 0.00 0.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    Na2O 0.62 0.30 0.00 0.00 0.00 0.00 0.05 0.15 0.00 0.01 0.00 0.15 0.04
    K2O 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    P2O5 0.01 0.00 0.03 0.01 0.00 0.01 0.01 0.02 0.00 0.00 0.03 0.02 0.02
    Cr2O3 0.12 0.02 0.02 0.01 0.05 0.10 0.07 0.04 0.05 0.01 0.04 0.02 0.03
    NiO 0.05 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00
    总计 92.38 92.18 91.44 92.53 93.30 93.73 92.52 93.28 93.30 93.53 93.26 94.06 95.27
        注:TFeO代表全铁含量
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    表  2   矿浆期磁铁矿和矽卡岩期磁铁矿及黄铁矿微量和稀土元素分析结果

    Table  2   Analytical results of trace and rare earth elements of the magnetite from massive iron ore and magnetite and pyrite from skarn iron ore

    10-6
    矿浆期 矽卡岩期
    样号 CH-2 CH-3 CH-4 CH-5 CH-6 CH22-1 CH22-2 CH14-1 CH14-2 CH-7 CH-12 CH-29
    矿物 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 黄铁矿 黄铁矿 黄铁矿
    Li 0.853 0.57 0.682 0.478 0.341 0.584 0.592 5.23 5.6 0.154 0.134 0.57
    Be 0.319 0.409 0.47 0.425 0.476 0.054 0.077 0.234 0.256 0.335 0.25 0.343
    Sc 0.701 0.592 0.644 0.654 0.567 4.51 5.62 7.2 7.93 0.054 0.141 0.542
    V 17.7 17.2 24.6 16.5 22.6 134 143 167 176 0.385 0.393 6.22
    Cr 6.51 6.98 34.7 24.6 12.7 121 128 251 264 2.88 1.82 3.69
    Co 61.7 64.7 70.7 63.7 77.8 40.2 42.7 31.5 33.4 213 182 943
    Ni 19 16.9 18.9 16.9 15.6 28.4 30 35.7 36.2 39.5 23.6 908
    Cu 4.86 6.88 16 6.89 7.31 14.4 14.8 31.5 34.3 58 112 4461
    Zn 149 293 403 346 331 121 126 302 322 22.2 20.2 93
    Ga 7.96 7.82 6.42 6.11 6.51 14.2 14.6 14 15.2 0.388 0.341 1.24
    Rb 0.218 0.297 0.485 0.163 0.064 0.155 0.208 2.72 2.92 0.058 0.021 0.384
    Sr 2.23 1.26 1.6 1.43 2.11 2.81 2.79 21.2 23.1 1.19 1.62 3.52
    Y 0.098 0.066 0.116 0.191 0.201 0.338 0.299 4.24 4.52 0.043 0.093 1.42
    Zr 3.39 5.17 8.27 4.7 5.23 2.54 2.72 51.4 55.1 0.153 0.484 2.27
    Nb 2.54 2.91 3.05 1.79 2.46 1.65 1.7 6.93 8.73 0.746 0.052 0.082
    Cs 0.064 0.062 0.084 0.03 0.028 0.044 0.035 0.169 0.189 0.025 0.021 0.174
    Ba 2.5 1.9 2.21 3.38 1.47 16.2 16.3 37.9 38 2.31 8.6 5.93
    La 0.838 0.921 0.829 1.07 2.83 0.739 0.77 4.6 5.24 2.27 0.073 0.729
    Ce 1.39 1.51 1.35 1.82 4.96 1.12 1.23 8.73 10.1 3.97 0.151 1.82
    Pr 0.132 0.143 0.134 0.19 0.511 0.109 0.117 1.24 1.4 0.369 0.02 0.206
    Nd 0.368 0.383 0.343 0.624 1.5 0.456 0.369 5.44 5.89 1.05 0.079 0.895
    Sm 0.041 0.045 0.024 0.062 0.156 0.104 0.074 1.19 1.27 0.075 0.01 0.168
    Eu 0.015 0.011 0.008 0.026 0.05 0.023 0.011 0.479 0.536 0.016 0.007 0.047
    Gd 0.028 0.031 0.033 0.07 0.138 0.063 0.077 0.832 0.961 0.081 0.019 0.207
    Tb 0.003 0.003 0.004 0.008 0.01 0.013 0.014 0.144 0.17 0.003 0.003 0.042
    Dy 0.011 0.017 0.022 0.033 0.028 0.078 0.099 0.779 0.744 0.015 0.018 0.255
    Ho 0.003 0.003 0.005 0.009 0.008 0.016 0.012 0.156 0.18 0.002 0.005 0.057
    Er 0.012 0.006 0.018 0.025 0.026 0.037 0.047 0.44 0.452 0.01 0.008 0.186
    Tm 0.002 0.001 0.002 0.003 0.002 0.007 0.003 0.077 0.065 0.001 0.002 0.025
    Yb 0.007 0.006 0.019 0.02 0.014 0.056 0.059 0.451 0.452 0.006 0.011 0.247
    Lu 0.003 0.001 0.003 0.006 0.003 0.013 0.012 0.066 0.07 0.002 0.003 0.064
    Hf 0.054 0.151 0.234 0.202 0.096 0.094 0.089 1.61 1.72 0.009 0.027 0.059
    Ta 0.056 0.007 0.069 0.06 0.085 0.015 0.004 0.031 0.124 0.006 0.003 未检出
    Tl 0.023 0.02 0.018 0.021 0.009 0.015 0.011 0.031 0.025 0.549 0.787 7.76
    Pb 18.3 10.4 10.6 5.02 6.08 4.65 4.71 10.7 11.2 18.2 26.1 268
    Bi 0.088 0.284 1.17 0.175 0.221 0.122 0.095 0.373 0.391 0.19 0.375 2.93
    Th 0.122 0.177 0.264 0.178 0.477 0.145 0.132 4.81 4.96 0.073 0.019 0.075
    U 0.108 0.126 0.732 0.127 0.326 0.185 0.195 2.58 2.71 0.049 0.021 0.096
    ΣREE 2.95 3.15 2.91 4.16 10.44 3.17 3.19 28.86 32.05 7.91 0.50 6.37
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    表  3   矿浆期和矽卡岩期辉石电子探针分析结果

    Table  3   Electron probe ingredients of pyroxene from massive iron ore and skarn iron ore

    %
    矿浆期单斜辉石 矽卡岩期透辉石
    CH10-2 CH15-1 CH35-1 CH35-2 CH23-2 CN-5-2 CN3-2 GH12-14-3 CH12-Z2-2 CH12-Z2-4 CH12-Z2-5 CH12-Z2-6
    SiO2 51.74 53.06 49.53 48.34 39.59 49.23 50.84 SiO2 21.65 35.28 34.68 49.82 49.93
    TiO2 0.101 0 0 0 0.099 0.061 0 TiO2 14.89 1.06 0.39 0 0.15
    Al2O3 2.89 1.15 1.28 1.85 11.81 1.19 0.53 Al2O3 6.23 10.78 7.38 0.96 1.65
    FeO 16.15 8.44 20.87 20.99 25.01 18.34 14.96 Cr2O3 0.31 0.02 0.05 0.07 0.03
    MnO 0.12 0.18 0.46 0.25 0.21 0.59 0.39 FeO 26.35 30.96 17.25 8.86 11.33
    MgO 13.11 12.43 5.26 5.23 5.89 6.94 9.28 MnO 0.11 0.14 0.14 0.08 0.19
    CaO 11.95 24.43 23.28 22.54 11.39 23.64 23.97 MgO 2.18 1.85 0.27 12.86 10.69
    Na2O 0.43 0.01 0.1 0.11 2.57 0.03 0.06 CaO 11.92 11.25 32.35 23.55 24.52
    K2O 0.136 0 0.011 0 1.281 0.003 0 Na2O 0.04 0.95 0.01 0.08 0.08
    P2O5 0.019 0 0.037 0.012 0 0.012 0.04 K2O 0.01 2.49 0 0.01 0.01
    Cr2O3 0 0.021 0 0.048 0.056 0.035 0.015
    NiO 0 0 0.001 0 0.018 0 0
    Si 2.00 1.99 1.95 1.94 1.63 1.94 1.97 Si 1.13 1.57 1.57 1.95 1.93
    Al(ⅳ) 0.00 0.01 0.05 0.06 0.37 0.00 0.00 Al(ⅳ) 0.58 0.43 0.01 0.00 0.07
    Al(ⅵ) 0.13 0.04 0.01 0.02 0.20 0.00 0.00 Al(ⅵ) 0.00 0.14 0.00 0.00 0.01
    Ti 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Ti 0.58 0.04 0.01 0.00 0.00
    Cr 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Cr 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00
    Fe3+ 0.00 0.00 0.06 0.07 0.61 0.09 0.07 Fe3+ 0.28 0.62 0.63 0.09 0.08
    Fe2+ 0.53 0.27 0.63 0.63 0.21 0.51 0.41 Fe2+ 0.84 0.47 0.00 0.19 0.28
    Mn 0.00 0.01 0.02 0.01 0.01 0.02 0.01 Mn 0.00 0.01 0.01 0.00 0.01
    Mg 0.76 0.69 0.31 0.31 0.36 0.41 0.54 Mg 0.17 0.12 0.02 0.75 0.62
    Ca 0.50 0.98 0.98 0.97 0.50 1.00 0.99 Ca 0.66 0.54 1.57 0.99 1.02
    Na 0.03 0.00 0.01 0.01 0.21 0.00 0.00 Na 0.00 0.08 0.00 0.01 0.01
    K 0.01 0.00 0.00 0.00 0.07 0.00 0.00 K 0.00 0.14 0.00 0.00 0.00
    Wo 27.26 50.38 49.15 48.48 26.53 49.23 49 Wo 33.84 29.17 70.95 48.54 50.59
    En 41.62 35.67 15.46 15.65 19.1 20.11 26.39 En 8.63 6.68 0.81 36.87 30.69
    Fs 29.34 13.93 34.99 35.44 43.54 30.56 24.37 Fs 57.3 59.69 28.22 14.28 18.43
        注:以6个氧原子和4个阳离子为基准;Wo为硅辉石;En为顽火辉石;Fs为斜方铁辉石
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    表  4   矽卡岩期金属矿物电子探针分析结果

    Table  4   Electron probe ingredients of ore minerals from skarn iron ore

    %
    磁铁矿 黄铁矿 黄铜矿
    GH12-14-1 GH12-14-2 GH12-14-4 CH12-Z2-1 CH12-Z2-3 CH13-2 CH-25-3 CN-4-4 CH13-1 CH-25-2 CN-4-3
    SiO2 2.13 0.62 0.9 0.03 0 Se 0 0.004 0 0 0 0
    TiO2 0.28 0.99 0.58 0.61 0.39 As 0.015 0 0.066 0 0 0
    Al2O3 1.4 0.47 0.64 0.49 0.47 Pb 0 0 0.01 0 0.003 0.042
    TFeO 90.62 92.69 90.67 93.22 93.46 Bi 0 0 0 0 0 0
    MnO 0 0.02 0.04 0.06 0 Sb 0 0 0.013 0 0 0
    MgO 0.59 0.03 0.3 0 0 Fe 45.733 58.233 59.989 29.8 29.715 30.485
    CaO 0.1 0.26 0.14 0 0 Cu 0 0.032 0.013 34.466 34.037 34.858
    Na2O 0 0 0.04 0 0.03 S 52.309 39.934 38.232 34.677 35.318 34.264
    K2O 0 0 0.02 0 0.01 Ni 0 0.151 0.061 0 0 0
    P2O5 0.02 0.04 0.02 0 0 Co 0.13 0.323 0.142 0.086 0.066 0.044
    Cr2O3 0.09 0.09 0.16 0.03 0.03 Zn 0.011 0 0.005 0.167 0.043 0.16
    NiO 0 0.01 0.01 0 0
    总计 95.23 95.23 93.53 94.44 94.39 总计 98.198 98.677 98.531 99.196 99.182 99.853
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    表  5   磁海铁矿床岩石和矿物Fe同位素组成分析结果

    Table  5   Fe isotope compositions of diabase, iron ore and ilmenite of diabase in Cihai

    样号 岩性/矿物 δ57Fe样-IRMM/‰ δ56Fe样-IRMM/‰
    Q1 辉绿岩 0.36 0.29
    Q2 辉绿岩 -0.29 -0.21
    Q4 辉绿岩 0.01 0.02
    Q5 辉绿岩 0.01 0.05
    Q31 辉绿岩 0.11 0.10
    Q6 铁矿石 0.13 0.13
    Q7 铁矿石 0.43 0.33
    Q10 铁矿石 -0.01 0.01
    Q30 铁矿石 0.00 0.03
    Q18 钛铁矿 -0.02 -0.01
    Q19 钛铁矿 0.69 0.47
    Q20 钛铁矿 0.46 0.33
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    表  6   磁海铁矿S和O同位素组成分析结果

    Table  6   S isotope and O isotope compositions of different minerals

    样品编号 样品性质 分析矿物 δ34SV-CDT/‰ δ18OV-SMOW/‰
    CH22 辉绿岩容矿矿石 黄铁矿 1.58
    CH27 辉绿岩容矿矿石 黄铁矿 0.04
    CH-2 辉绿岩容矿矿石 黄铁矿 2.09
    CH-3 辉绿岩容矿矿石 黄铁矿 1.91
    CH-5 辉绿岩容矿矿石 黄铁矿 1.53
    CH-7 辉绿岩容矿矿石 黄铁矿 -1.75
    CH-12 辉绿岩容矿矿石 黄铁矿 1.06
    CH-29 辉绿岩容矿矿石 黄铁矿 1.74
    CH2 辉绿岩容矿矿石 磁黄铁矿 1.59
    CH25 辉绿岩容矿矿石 磁黄铁矿 2.76
    CH27 辉绿岩容矿矿石 磁黄铁矿 2.10
    CH32 矽卡岩矿石 黄铁矿 -6.09
    CH12-27 矽卡岩矿石 黄铁矿 2.38
    CH-24 矽卡岩矿石 黄铁矿 0.81
    CH-01 矽卡岩矿石 黄铁矿 -1.08
    CH12-14 矽卡岩矿石 黄铁矿 1.21
    CH12-26 矽卡岩矿石 黄铁矿 0.81
    CH12-15 矽卡岩矿石 黄铁矿 4.03
    CH-4 辉绿岩容矿矿石 磁铁矿 7.4
    CH-5 辉绿岩容矿矿石 磁铁矿 10.3
    CH-6 辉绿岩容矿矿石 磁铁矿 11.1
    CH-7 辉绿岩容矿矿石 磁铁矿 3.5
    CH-12 辉绿岩容矿矿石 磁铁矿 4.0
    CH-22 辉绿岩容矿矿石 磁铁矿 5.0
    CH25 辉绿岩容矿矿石 磁铁矿 3.9
    CH36 围岩辉绿岩 钛铁矿 2.6
    CH40 围岩辉绿岩 钛铁矿 2.6
    CH57 围岩辉绿岩 钛铁矿 5.8
    CH58 围岩辉绿岩 钛铁矿 3.1
    CH12-28 矽卡岩矿石 磁铁矿 4.8
    CH12-27 矽卡岩矿石 磁铁矿 5.7
    CH-24 矽卡岩矿石 磁铁矿 5.4
    CH12-14 矽卡岩矿石 磁铁矿 4
    CH12-26 矽卡岩矿石 磁铁矿 4.4
    CH12-15 矽卡岩矿石 磁铁矿 4.2
    CH12-8 矽卡岩矿石 磁铁矿 4
    CH32 矽卡岩矿石 石榴子石 6.6
    CH33 矽卡岩矿石 石榴子石 7.1
    CH12-28 矽卡岩矿石 石榴子石 7.2
    CH12-27 矽卡岩矿石 石榴子石 7.3
    CH-24 矽卡岩矿石 石榴子石 1.6
    CH-01 矽卡岩矿石 石榴子石 7.1
    CH12-14 矽卡岩矿石 石榴子石 6.6
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  • 马东林.关于磁海铁矿接替雅满苏铁矿的探讨[J].新疆钢铁, 1998, 67:34-37. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XJGT199803013.htm
    新疆磁海铁矿2001年开发建设[N]. 矿业快报, 2001-4-30.
    薛春纪, 姬金生.新疆磁海铁矿床成矿无机化学过程研究[J].新疆地质, 1999, 1(3):270-276. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XJDI199903006.htm
    薛春纪, 姬金生, 杨前进.新疆磁海铁(钴)矿床次火山热液成矿学[J].矿床地质, 2000, 19(2):156-164. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KCDZ200002006.htm
    左国朝, 李绍雄, 于守南, 等.新疆磁海铁矿床产出特征及成矿构造演化[J].西北地质, 2004, 37(1):53-61. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XBDI200402010.htm
    王玉往, 沙建明, 程春.新疆磁海铁(钴)矿床磁铁矿成分及其成因意义[J].矿床地质, 2006, 25(增刊):321-324. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KCDZ2006S1086.htm
    唐萍芝, 王京彬, 王玉往, 等.新疆磁海铁矿区镁铁-超镁铁岩地球化学特征及其地质意义[J].地球化学, 2010, 39(6):542-552. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQHX201006005.htm
    齐天骄, 薛春纪, 张招崇, 等.新疆磁海超大型铁矿区基性岩及其成矿背景指示[J].地球科学-中国地质大学学报, 2012, 37(6):1315-1326. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQKX201206028.htm
    孟庆鹏, 柴凤梅, 李强, 等.新疆磁海铁(钴)矿区镁铁质岩锆石UPb年龄、Hf同位素特征及岩石成因[J].岩石学报, 2014, 30(1):109-124. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXB201401008.htm
    郑佳浩, 孟庆鹏, 刘海龙, 等.新疆东天山磁海铁矿区侵入岩年龄及及其对矿床形成时代的制约[J].矿床地质, 2014, 33(2):271-285. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KCDZ201402003.htm

    Zheng J H, Mao J W, Yang F Q, et al. The postcollisional Cihai iron skarn deposit, eastern Tianshan, Xinjiang, China[J]. Ore Geol-ogy Reviews, 2015, 67:244-254. doi: 10.1016/j.oregeorev.2014.12.006

    穆治国, 刘驰, 黄宝玲, 等.甘肃北山地区同位素定年与构造岩浆热事件[J].北京大学学报(自然科学版), 1992, 28(4):486-497. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BJDZ199204015.htm
    朱云海, 陈升平.新疆北山石炭纪、二叠纪火山岩岩石化学及构造环境分析[J].新疆地质, 1992, 10(2):155-166. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XJDI199202007.htm
    肖渊甫, 王永道, 邓江红, 等.新疆北山晚古生代克拉通裂谷火山作用特征[J].成都理大学学报(自然科学版), 2004, 31(4):331-337. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CDLG200404001.htm
    李锦轶, 宋彪, 王克卓, 等.东天山吐哈盆地南缘二叠纪幔源岩浆杂岩:中亚地区陆壳垂向生长的地质记录[J].地球学报, 2006, 27(5):424-446. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB200605006.htm

    Belshaw N S, Zhu X K, Guo Y, et al. High precision measure-ment of iron isotopes by plasma source mass spectrometry[J]. Inter-national Journal of Mass Spectrometry, 2000, 197(1/3):191-195.

    朱祥坤, 李志红, 赵新苗, 等.铁同位素的MC-ICP-MS测定方法与地质标准物质的铁同位素组成[J].岩石矿物学杂志, 2008, 27(4):263-272. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSKW200804001.htm

    Taylor P D P, Maeck R, De Bievre P. Determination of the abso-lute isotopic composition and Atomic Weight of a reference sample of natural iron[J]. International Journal of Mass Spectrom. Ion Pro-cesses, 1992, 121:111-125. doi: 10.1016/0168-1176(92)80075-C

    林师整.磁铁矿矿物化学、成因及演化的探讨[J].矿物学报, 1982, 3:166-174. doi: 10.3321/j.issn:1000-4734.1982.03.002
    陈光远, 黎美华, 汪雪芳, 等.弓长岭铁矿成因矿物学专辑:第二章磁铁矿[J].矿物岩石, 1984, 2:14-41. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KWYS198402004.htm
    周学武, 李胜荣, 鲁力, 等.浙江弄坑金银矿化区黄铁矿标型研究[J].矿物岩石, 2004, 24(4):6-13. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KWYS200404002.htm
    贾大成, 唐烁, 斐尧, 等.吉林延边金仓矿化带黄铁矿地球化学特征及找矿意义[J].吉林大学学报(地球科学版), 2012, 42(2):1069-1075. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CCDZ201204022.htm

    Sun S S, McDonough W F. Chemical istopic systematics of oceanic basalts:Implication for mantle composition and process[C]//Saun-ders A D, Norry M J. Magmatism in the oceanic basins. London:Geological Society(London) Special Publicattion, 1989, 42:313-315.

    王跃, 朱祥坤.铁同位素体系及其在矿床学中的应用[J].岩石学报, 2012, 28(11):3638-3654. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXB201211017.htm

    Whitehouse M J, Fedo C M. Microscale heterogeneity of Fe iso-topes in > 3.71Ga banded iron formation from the Isus Greenstone Belt, southwest Greenland[J]. Geology, 2007, 35:719-722. doi: 10.1130/G23582A.1

    李志红, 朱祥坤, 唐索寒.鞍山-本溪地区条带状铁矿的Fe同位素特征及其对成矿机理和地球早期海洋环境的制约[J].岩石学报, 2012, 28(11):3545-3558. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXB201211011.htm
    王世霞, 朱祥坤, 宋谢炎, 等.四川攀枝花钒钛磁铁矿床Fe同位素特征及其成因指示意义[J].地球学报, 2012, 33(6):995-1004. doi: 10.3975/cagsb.2012.06.20

    Wang Y, Zhu X K, Mao J W, et al. Iron isotope fractionation dur-ing skarn-type metallogeny:A case of Xinqiao Cu-S-Fe-Au de-posit in the Middle-Lower Yangtze valley[J]. Ore Geology Re-views, 2011, 43:194-202. doi: 10.1016/j.oregeorev.2010.12.004

    韩吟文, 马正东.地球化学[M].北京:地质出版社, 2003.
    袁家铮, 张峰, 殷纯嘏, 等.梅山铁矿矿浆成因的系统探讨[J].现代地质, 1997, 11(2):170-176. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XDDZ702.006.htm
    刘锋, 杨富全, 李延河, 等.新疆阿勒泰市阿巴宫铁矿磷灰石微量和稀土元素特征及矿床成因探讨[J].矿床地质, 2009, 28(3):241-264. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KCDZ200903004.htm
    侯通, 张招崇, 杜杨松.宁芜南段钟姑矿田的深部矿浆-热液系统[J].地学前缘, 2010, 17(1):186-194. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DXQY201001018.htm
    毛景文, 段超, 刘佳林, 等.陆相火山-侵入岩有关的铁多金属矿成矿作用及矿床模型-以长江中下游为例[J].岩石学报, 2012, 28(1):1-14. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXB201201003.htm

    Philpotts A R. Origin of certain iron-titanium oxide and apatite rocks[J]. Economic Geology, 1967, 62(3):303-315. doi: 10.2113/gsecongeo.62.3.303

    袁家铮.梅山铁矿矿石类型及成因——高温实验结果探讨[J].现代地质, 1990, 4(4):77-84. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XDDZ199004007.htm
    李天伶.福建下西坑铁矿及与之相关的矿浆实验研究[J].现代地质, 1991, 5(1):58-68. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XDDZ199101005.htm
    马鸿文, 胡颖, 袁家铮, 等.岩浆不混溶作用模拟——热力学模型与数值方法[J].地学前缘, 1998, 23(1):41-48. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQKX801.010.htm
    徐义刚, 梅厚钧, 许继峰, 等.峨眉山大火成岩省中两类岩浆分异趋势及其成因[J].科学通报, 2003, 48(4):383-387. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KXTB200304016.htm

    Hou T, Zhang Z C, Timothy K. Guanshan magnetite-apatite de-posit in the Ningwu Basin, Lower Yangzi River Valley, SE Chi-na:Hydrothermal or Kiruna-type?[J]. Ore Geology Reviews, 2011, 43:333-346. doi: 10.1016/j.oregeorev.2011.09.014

    Huang X W, Zhou M F, Qi L, et al. Re-Os isotopic ages of pyrite and chemical composition of magnetite from the Cihai magmatic-hydrothermal Fe deposit, NW China[J]. Mineralium Deposita, 2013, 48(8):925-946. doi: 10.1007/s00126-013-0467-2

    赵泽辉, 郭绍杰, 韩宝福, 等.新疆东部-甘肃北山地区二叠纪玄武岩对比研究及其构造意义[J].岩石学报, 2006, 22(5):1279-1293. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXB200605019.htm
    夏林圻, 夏祖春, 徐学义, 等.天山及邻区石炭纪-早二叠世裂谷火山岩岩石成因[J].西北地质, 2008, 41(4):1-49. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XBDI200804002.htm
    张传林, 周刚, 王洪燕, 等.塔里木和中亚造山带西段二叠纪大火成岩省的两类地幔源区[J].地质通报, 2010, 29(6):779-794. http://dzhtb.cgs.cn/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20100601&journal_id=gbc
    凌锦兰, 夏明哲, 郭娜欣, 等.新疆北山地区罗东镁铁质-超镁铁质层状岩体岩石成因[J].地球化学, 2011, 40(6):499-515. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-11941-1011185829.htm

    Su B X, Qin K Z, Patrick A S, et al. Geochemistry and geochronol-ogy of acidic rocks in the Beishan region, NW China:Petrogenesis and tectonic implications[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2011, 41(1):31-43. doi: 10.1016/j.jseaes.2010.12.002

    夏昭德, 王恚, 姜长义, 等.新疆北山地区旋窝岭镁铁质-超镁铁质层状岩体岩石学与矿物学研究[J].地质学报, 2013, 87(4):486-497. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZXE201304005.htm
    汤庆艳, 张铭杰, 李文渊, 等.新疆北山二叠纪大型镁铁-超镁铁质岩体的动力学背景及成矿潜力[J].中国地质, 2015, 42(3):468-481. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DIZI201503006.htm
    张东阳. 塔里木大火成岩省镁铁-超镁铁质岩体及其成矿效应研究[D]. 中国地质大学(北京)博士学位论文, 2014: 1-212.
    肖龙, 徐义刚, 何斌.峨眉地幔柱-岩石圈的相互作用:来自低钛和高钛玄武岩的Sr-Nd和O同位素证据[J].高校地质学报, 2003, 9(2):201-217. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXDX200302005.htm
    马言胜, 陶琰, 朱飞霖, 等.金宝山铂-钯矿和力马河镍矿的硫同位素组成特征及地质意义[J].矿物岩石地球化学通报, 2009, 28(2):123-127. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KYDH200902003.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-12-21
  • 修回日期:  2017-01-05
  • 网络出版日期:  2023-08-15
  • 刊出日期:  2017-05-31

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