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  地质通报  2017, Vol. 36 Issue (10): 1841-1849  
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刘智刚, 张爱奎, 夏友河, 刘永乐, 张培青, 刘国燕. 青海祁漫塔格那西郭勒BIF型铁矿床特征及意义[J]. 地质通报, 2017, 36(10): 1841-1849.
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Liu Z G, Zhang A K, Xia Y H, Liu Y L, Zhang P Q, Liu G Y. Characteristics and significance of the Naxiguole BIF-type iron ore deposit in Qimantag Mountain, Qinghai Province[J]. Geological Bulletin of China, 2017, 36(10): 1841-1849.
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基金项目

国土资源部公益性行业科研专项经费项目《青海省祁漫塔格整装勘查区关键科学技术难题研究与示范项目》(编号:201411025)和青海省科技厅重大科技专项《柴达木盆地南北缘成矿系统与勘查开发示范》(编号:2016-SF-A3)

作者简介

刘智刚(1983-), 男, 硕士, 工程师, 从事地质矿产勘查工作。E-mail:54354405@qq.com

文章历史

收稿日期: 2016-06-02
修订日期: 2017-03-10
青海祁漫塔格那西郭勒BIF型铁矿床特征及意义
刘智刚1, 张爱奎1,2, 夏友河1, 刘永乐1, 张培青1, 刘国燕1    
1. 青海省第三地质矿产勘查院, 青海 西宁 810012;
2. 中国地质大学 (北京) 地球科学与资源学院, 北京 100083
摘要: 那西郭勒铁矿床位于青海省西部祁漫塔格成矿带,矿床特征与苏必利尔型BIF铁矿类似,是祁漫塔格成矿带近年来新发现的成矿类型。那西郭勒铁矿床产于古元古界,这在中国比较少见。该矿床的发现不仅丰富了中国铁矿成矿类型,带动了祁漫塔格乃至青海省铁矿的勘查,而且对于区域地质环境及构造演化研究具有重要意义。
关键词: 苏必利尔型BIF铁矿    矿床特征    发现意义    祁漫塔格    青海    
Characteristics and significance of the Naxiguole BIF-type iron ore deposit in Qimantag Mountain, Qinghai Province
LIU Zhigang1, ZHANG Aikui1,2, XIA Youhe1, LIU Yongle1, ZHANG Peiqing1, LIU Guoyan1     
1. Qinghai Third Survey Research Institute, Xining 810012, Qinghai, China;
2. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
Abstract: The Naxiguole iron ore deposit lies in the Qimantag metallogenic belt in western Qinghai Province. The deposit is similar to the superior type BIF iron ore deposit, and it is a newly discovered metallogenic type deposit in the Qimantag metallogenic belt. On the basis of summarizing ore deposit geological background and deposit characteristics, the authors made a preliminary discussion on the significance of the discovery of this deposit. The Naxiguole iron ore deposit was formed in Lower Proterozoic, which is relatively rare in China. The discovery of the Naxiguole iron ore deposit not only enriches China's iron ore mineralization type and guides the iron ore exploration in Qimantag area and even in the whole Qinghai Province, but also has great significance for the study of regional geological environment and tectonic evolution.
Key words: superior-type iron ore deposit    deposit characteristics    significance of the discovery    Qimantag    Qinghai    

条带状铁建造(Banded Iron Formations,简称BIFs或BIF)是一种Fe质含量高达15%以上,主要矿物成分为铁的氧化物、碳酸盐、硅酸盐、硫化物及石英、燧石等,硅、铁质矿物呈条纹-条带状互层产出的化学沉积物[1-2]。根据矿床的形成时代及含矿建造的不同,将BIF铁矿分为主要产于太古宙的阿尔戈马型(Algoma-type)和主要产于元古宙的苏必利尔型(Superior-type)2类。阿尔戈马型BIF铁矿主要与绿岩带中上部的火山碎屑岩相伴生,并靠近浊积岩组合,高温水-岩地球化学交换的标志很普遍,铁矿床离热液源很近,古构造环境多为岛弧/弧后盆地或克拉通内部伸展断裂带。苏必利尔型BIF多数与沉积建造有关,它们沉积在海进的相对浅海环境中,沉积环境为大陆架被动大陆边缘[3]。研究前寒武纪的BIF铁矿不仅有重要的经济意义,而且有重要的理论意义。

青海是个贫铁的省份,全省查明铁矿石量3.59×108t,占全国铁矿资源储量的0.49%[4]。青海省目前发现的铁矿主要集中在东昆仑成矿带西段的祁漫塔格地区和祁连成矿带,前者以矽卡岩型为主,工作程度较高,且取得了一定的成果[5-8];后者矿石粒度较细,开发难度较大[9]。东昆仑祁漫塔格地区通过近年来的工作,以航磁异常查证为主要手段,发现了那西郭勒铁矿,赋矿地层古元古界金水口群,主要产于角闪磁铁石英岩中,矿石具有典型的条带状构造,与BIF型铁矿床特征相似。矿床发现仅2年,其规模已达到中型,并显示出很好的找矿前景。那西郭勒铁矿的发现从成矿类型上取得了重大突破,带动了东昆仑成矿带该类型铁矿的找矿。

笔者在总结那西郭勒铁矿地质背景和矿床特征的基础上,初步探讨了那西郭勒铁矿发现的意义,为东昆仑祁漫塔格地区乃至青海省铁矿的勘查提供了重要借鉴作用。

1 区域地质背景

那西郭勒矿床位于祁漫塔格成矿带(图 1),大地构造位置属北昆仑岩浆弧。区域上出露地层主要为下元古界金水口岩群,岩性主要为片麻岩、片岩、镁质大理岩、斜长角闪岩、变粒岩,局部夹麻粒岩、角闪岩,混合岩化普遍发育。从岩石组合规律看,由下而上大体可分为3个层序,即下部麻粒岩组合,中部斜长角闪岩-片麻岩-大理岩组合,上部厚层大理岩组合。区域NW向、NWW向、NW向压性和压扭性断裂组成区域主体构造骨架,对地层分布、岩浆岩、变质岩、矿产分布等都起着重要的控制作用。褶皱最发育的地层体为古元古界金水口岩群,金水口岩群中的褶皱多为Sn或Sn+1面理所形成的背向形褶皱构造,与成矿关系密切。岩浆侵入活动强烈,以印支期石英闪长岩为主。受不同方向断层的切割破坏,区内地层体大多呈形状各异的菱形块体,因此褶皱大多残缺不全。

图 1 青海省祁漫塔格地区地质矿产图 Fig.1 Geological map of Qimantag area in Qinghai Province showing the distribution of mineral resources 1—第四系;2—上三叠统鄂拉山组;3—中石炭统缔傲苏组;4—上泥盆统牦牛山组;5—寒武系-奥陶系滩间山群;6—蓟县系狼牙山组;7—金水口岩群;8—侏罗系正长花岗岩;9—上三叠统二长花岗岩;10—上三叠统似斑状二长花岗岩;11—上三叠统花岗闪长岩;12—中三叠统花岗闪长岩;13—中三叠统英云闪长岩;14—下二叠统二长花岗岩;15—下二叠统似斑状二长花岗岩;16—下二叠统花岗闪长岩;17—下二叠统石英闪长岩;18—下石炭统二长花岗岩;19—下石炭统石英闪长岩;20—上泥盆统二长花岗岩;21—上泥盆统花岗闪长岩;22—下-中泥盆统超基性岩;23—下泥盆统似斑状二长花岗岩;24—顶志留统二云母花岗岩;25—新元古界二长花岗岩;26—矿点位置及编号(1—冰沟南;2—乌兰乌珠尔;3—虎头崖;4—迎庆沟;5—肯德可克;6—野马泉;7—四角羊-牛苦头;8—尕林格;9—它温查汗西;10—它温查汗;11—查可勒图;12—那西郭勒;13—夏日哈木;14—哈西亚图);27—地质界线;28—不整合地质界线;29—实测及推测断层;30—构造分区单位名称(Ⅳ-5-1—柴北缘蛇绿混杂岩带;Ⅳ-5-2—滩间山岩浆弧;Ⅳ-6-1—柴达木盆地;Ⅳ-8-1—祁漫塔格北坡-夏日哈岩浆弧;Ⅳ-8-2—祁漫塔格蛇绿混杂岩带;Ⅳ-8-3—北昆仑岩浆弧;Ⅳ-9-1—东昆仑南坡俯冲增生杂岩带)

祁漫塔格成矿带金属矿产比较丰富,是青海省重要的铁多金属成矿带之一。已知矿产有铁、金、银、铜、镍、钴、铅、锌、锡等。其中各类矿床14处(图 1)。

2 矿区地质 2.1 地层

矿区出露地层主要为古元古界金水口岩群(Pt1J),出露面积约占整个矿区面积的一半(图 2)。自下而上分为下岩组(Pt1J1)、中岩组(Pt1J2)和上岩组(Pt1J3)(图 3),系一套层状无序的中高级变质岩系,构成了区内变质结晶基底,遭受后期多期次构造运动及岩浆活动的改造及侵蚀,呈带状或残留顶盖分布于矿区中部,地层与岩体呈侵入或断层接触。

图 2 那西郭勒矿区地质图 Fig.2 Geological map of the Naxiguole mining area 1—第四系;2—古元古界金水口岩群上岩组;3—古元古界金水口岩群中岩组;4—古元古界金水口岩群下岩组;5—早三叠世花岗闪长岩;6—早三叠世二长花岗岩;7—断层;8—背形构造;9—实测地质剖面;10—铁矿带及编号;11—地层界线;12—产状
图 3 金水口岩群地层柱状图 Fig.3 Stratigraphic column of Jinshuikou Rock Group

下岩组:分布在矿区中部,岩性主要由深灰色黑云斜长片麻岩、浅灰色二云斜长片麻岩、浅灰色黑云二长片麻岩组成,另外有透镜状分布的灰白色石英岩,并见少量的斜长透辉石岩、灰色片状黑云母变粒岩等。与中岩组呈整合接触。

中岩组:由灰黑色斜长角闪岩、灰黑色斜长角闪片岩夹黑云母斜长片麻岩,石英岩组成,与上覆大理岩组为整合接触。其中的角闪磁铁石英岩是主要的赋矿岩石。

上岩组:由灰白色大理岩、灰白色含透辉石大理岩、灰白色含透辉石中粒白云石大理岩、深灰色石英透辉石岩、灰白色含透辉石白云石大理岩组成。多与岩体呈侵入或断层接触。

2.2 构造

区内构造较发育,金水口岩群以片理、片麻理等面理为变形面,形成背形构造。背形构造轴面基本直立,轴向近EW向,直立等厚褶皱,其背形核部由片麻岩组成。褶皱构造与成矿关系密切,已发现的4条磁铁矿带分别位于背形的两翼(图 4)。

图 4 那西郭勒矿区A-A’地质剖面 Fig.4 Geological section along A-A'line of the Naxiguole mining area

断裂构造主要分布在古元古代残留地块中。根据断裂走向可分为2组:NW—SE向断裂和NE—SW向断裂。其中NW—SE向断裂为矿区的区域断裂组,控制了矿区的构造格架,并有多期活动的特征。NE—SW向断裂为后期断裂,切错了NW—SE向断裂。从断裂倾向看,NW向断裂组以南倾逆冲断裂为主;NE向断裂多数为南东倾向的逆冲性质。从时间上判断,NW向断裂组形成最早,NE向断裂组错断了NW向断裂,因此形成较晚。断裂性质以压扭性为主。

2.3 岩浆岩

矿区侵入岩极发育,出露面积广、岩石类型多样,以中-酸性岩为主,主要岩石类型为石英闪长岩、黑云花岗闪长岩、二长花岗岩。侵入岩总体沿区域构造线方向呈NWW向展布,呈规模不等的岩基、岩株状分布,对区内地层造成强烈的吞噬和肢解。围岩主要为古元古界金水口岩群,呈侵入或断层接触。

3 矿床地质特征 3.1 矿带、矿体特征

到目前为止,矿区共圈出4条磁铁矿带,磁铁矿体28条。4条矿带呈条带状NW向展布,均位于金水口岩群中岩组中,赋矿岩性均为角闪磁铁石英岩。

Ⅰ号铁矿带位于矿区北部,局部被岩体侵蚀破坏,连续性较差,长1.70km,宽4.0~6.5m,共圈出铁矿体10条。走向NW—SE向,倾向NE,倾角50°~65°,主矿体长200~600m,厚2.05~3.69m,TFe平均品位25.48%,MFe平均品位20.91%,MFe/TFe值81%。矿体顶板均为大理岩,底板为斜长角闪岩。

Ⅱ号矿带位于Ⅰ号铁矿带南部,长约3.5km,宽30~80m,为本区的主要矿带,产状严格受地层控制,基本与地层产状一致。共圈出13条矿体。Ⅱ-7主矿体呈似层状(图 5),走向NW—SE向,矿体的产状南倾,倾角在40° ~70°之间。矿体长1.4km,厚13.01m,TFe平均品位24.38%,MFe平均品位19.87%。矿体顶板为大理岩,底板为斜长角闪片岩。

图 5 那西郭勒Ⅱ矿带0勘探线剖面 Fig.5 Geological section along No. 0 exploration line of the Naxiguole mining area

Ⅲ号矿带和Ⅳ号矿化带位于Ⅱ号矿带南部,长约2.4km,宽20~40m,呈NW—SE向展布,倾向S,倾角在40°~70°之间,向深部产状变陡。Ⅲ号矿带共圈出磁铁矿体5条,矿体呈条带状,其产状与矿带产状基本一致。矿体长400~700m,厚1.00~4.1m,TFe平均品位24.90%,MFe均品位18.35%。

3.2 矿石特征 3.2.1 矿物组成

条带状石英-角闪石-磁铁矿矿石矿物主要为磁铁矿,呈条带状与硅质条带相间分布(图 6-ab),磁铁矿条带宽0.4~2cm;形态多呈半自形粒状,有的呈他形粒状、长方形状,晶体排列方向与岩石条纹构造的延伸方向一致。粒径多在0.02~0.64mm之间,在浅色条纹中呈浸染状分布在石英间。脉石矿物主要为石英、角闪石及少量斜长石。石英多呈半自形粒状晶,少数呈他形粒状晶,粒径在0.05~0.56mm之间,颗粒间平直或不平直接触。普通角闪石呈绿色,切面形态呈半自形粒状晶,粒径多在0.025~0.73mm之间,伴碳酸盐化蚀变。晶体排列方向与条纹构造的延伸方向一致。

图 6 磁铁矿石手标本照片(a)和显微照片(b) Fig.6 Hand specimen photo (a) and microscopic photo (b) of magnetite ore Qtz(Q)—石英;Mt—磁铁矿;Hb—普通角闪石;Pl—斜长石
3.2.2 那西郭勒铁矿的岩石化学特征

那西郭勒矿区有9件样品进行了主量元素分析,分析结果见表 1。主量元素分析结果表明,斜长角闪岩(ZK4001-2、ZK7201-1)的SiO2含量分别为47.72%和49.05%,在Si-[(al+fm)-(c+alk)]图解(图 7)上,样品点全部落入火山岩区;在TAS图解(图 8)中,斜长角闪岩的原岩成分为玄武岩。Mcleod等[12]对比分析了Algoma型BIF与Lake Superior型BIF不同相矿石的全岩主量元素特征(表 2),通过对7件铁矿石样品的平均值计算,结果与Algoma型的碳酸盐相BIF有相似的特征,推测那西郭勒矿石原岩可能属Algoma型的碳酸盐相BIF。

图 7 斜长角闪(片)岩Si-[(al+fm)-(c+alk)]图解(底图据参考文献[10]) Fig.7 Si-[(al+fm)-(c+alk)] diagram of amphibolites
表 1 那西郭勒铁矿石化学分析结果 Table 1 Chemical analysis results of Naxiguole iron ore
表 2 BIF型铁矿石主量元素 Table 2 Major elements contents of Banded iron deposit
3.3 矿床成因

那西郭勒铁矿是祁漫塔格地区近年来发现的一种新类型矿床,初步分析矿床成因属沉积变质型(BIF型)铁矿,其主要证据如下。

(1)矿体产于古元古界金水口岩群中岩组中上部,赋矿层位稳定,赋矿岩石主要为角闪磁铁石英岩,矿体与围岩界线明显,产状一致,不穿层。

(2)矿石由燧石和磁铁矿组成,具明显条带状、条纹状、细纹状的黑白相间似层理构造(图 6),具有明显的BIF型铁矿特征。

李延河等[13-14]认为,无论是Algoma型还是Su⁃perior型BIFs都是由海底热液喷气作用形成的,二者的区别主要是形成构造背景环境不同。阿尔戈马型含铁建造主要与绿岩带中上部的火山碎屑岩相伴生,靠近浊积岩组合,推测其中普遍发生高温水-岩交换作用[15-16],这类铁矿床离热源很近,所以普遍认为,古岛弧、弧后盆地及克拉通内部断裂带可能是阿尔戈马型BIF古构造环境[17]。苏必利尔型BIF多数与沉积建造有关,它们沉积在海进序列的相对稳定的浅海环境中,沉积环境为大陆架被动大陆边缘[18-19]。但那西郭勒铁矿到底归属于阿尔戈马型建造还是苏必利尔型建造,从目前的一些研究资料看,那西郭勒铁矿可能属于阿尔戈马型(表 3),其依据主要有以下几个方面。

表 3 沉积变质型铁矿类型对比[20] Table 3 The contrast of sedimentary-metamorphic iron ore deposit types

(1)从那西郭勒矿区铁矿围岩斜长角闪(片)岩原岩恢复图解(图 7)看,原岩为火山岩,在TAS图解(图 8)中斜长角闪岩均落入玄武岩区。这与阿尔戈马型铁矿与基性火山岩联系紧密是一致的。

图 8 与铁矿互层的斜长角闪(片)岩的原岩恢复TAS图解(底图据参考文献[11]) Fig.8 Protolith recovery TAS plot for the amphibolite Pc—苦橄玄武岩;B—玄武岩;O1—玄武安山岩;O2—安山岩;O3—英安岩;R—流纹岩;S1—粗面玄武岩;S2—玄武质粗面安山岩;S3—粗面安山岩;T—粗面岩、粗面英安岩;F—副长石岩;U1—碱玄岩、碧玄岩;U2—响岩质碱玄岩;U3—碱玄质响岩;Ph—响岩;Ir—Irvine分界线,上方为碱性,下方为亚碱性

(2)从构造环境看,那西郭勒矿区铁矿围岩在TiO2-MnO-P2O5图解(图 9)中落在洋中脊玄武岩(MORB)和洋岛玄武岩(OIB)区,说明斜长角闪岩形成于洋中脊环境,并叠加有洋岛成因。这与阿尔戈马型铁矿弧后盆地或扩张大洋中脊附近的构造环境吻合。

图 9 TiO2-MnO-P2O5判别图解(底图据参考文献[21]) Fig.9 TiO2-MnO-P2O5 discrimination diagram OIT—洋岛拉斑玄武岩;OIA—洋岛碱性玄武岩;MORB—洋中脊玄武岩;IAT—岛弧拉斑玄武岩;CAB—钙碱性玄武岩

(3)根据Gross等[12]对Algoma型BIF与Lake Su⁃perior型BIF不同相矿石的全岩主量元素分析对比,发现那西郭勒铁矿石与Algoma型的碳酸盐相BIF有相似的特征,推测那西郭勒矿石原岩可能属Algo⁃ma型的碳酸盐相BIF。

4 矿床发现的意义

东昆仑祁漫塔格地区以往的铁矿主要为矽卡岩型、热液型铁矿,而那西郭勒铁矿为沉积变质型铁矿,该矿床的发现具有十分重要的意义,主要体现在以下3个方面。

(1)前寒武纪条带状铁建造是世界上最重要的铁矿类型,也是中国最重要的铁矿资源,其特点是规模大、易开采、易选矿,在中国的铁矿产业中具有龙头地位。那西郭勒铁矿是近年来在祁漫塔格地区古元古界金水口岩群中新发现的铁矿类型,为沉积变质型铁矿,该矿床的发现拓展了祁漫塔格地区乃至青海省古元古界金水口岩群沉积变质型铁矿勘查,为该类矿床的研究提供了基础资料。那西郭勒铁矿的发现从成矿类型上取得了重大突破,带动了东昆仑成矿带该类型铁矿的找矿,对青海省同类矿床的找矿具有重要的示范意义。

(2)祁漫塔格地区广泛分布古元古界,同时在那西郭勒矿床东部存在多处航磁异常,多数异常在形态、规模及强度上和那西郭勒铁矿异常较为类似,通过初步的异常检查,地质背景与那西郭勒铁矿相同。因此该地区具有很大的找矿前景。

(3)条带状铁矿(BIF)主要形成于中晚太古代—古元古代,是地质演化和环境变化耦合作用的产物,在地质历史上具有不可重复性[20]。BIF铁建造及相关火山沉积记录了早前寒武纪丰富的地质、环境和生物演化的信息[3],一直是前寒武纪研究的重要课题。那西郭勒BIF型铁矿床的发现,对于揭示东昆仑演化历史和地球早期的环境变迁具有特殊的科学意义。

5 结论

那西郭勒铁矿是近年来在祁漫塔格地区金水口岩群中新发现的铁矿类型,矿石由石英和磁铁矿组成,具明显条带状、条纹状、细纹状的黑白相间似层理构造,具有明显的BIF型铁矿特征,那西郭勒铁矿与基性火山岩伴生,产在大洋中脊环境,初步断定为阿尔戈马型铁矿。那西郭勒BIF型铁矿床的发现拓展了祁漫塔格地区乃至青海省古元古界金水口岩群沉积变质型铁矿勘查,为该类矿床的研究提供了基础资料,对青海省同类矿床的找矿具有重要的示范意义,同时那西郭勒矿床的进一步研究对于揭示东昆仑演化历史和地球早期的环境变迁具有特殊的科学意义。

致谢: 野外工作和论文撰写过程中得到青海省第三地质矿产勘查院何书跃高级工程师、毛生元、梁杰先工程师的指导与帮助,核工业北京地质研究院分析测试研究中心在数据测试方面给予帮助,审稿专家对本文提出了宝贵的修改意见,在此一并致谢。

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