东天山雅满苏铁矿床碳酸盐岩沉积与铁成矿关系研究

Marine volcanic iron deposit is an important but poor-studied, genesis controversy iron deposit type. There are carbonate rocks in most of this type of iron deposits. These carbonate rocks are interbedded with volcanic layers and iron bodies, implying a close temporal-spatial relationship between them. However, their genetic relationship is still unknown. This study choices Yamansu marine volcanic-type iron deposit in east Tianshan mountains as object, considers the carbonate sedimention and the volcanic hydrothermal mineralization as a whole integrated petrogenesis-mineralization system, studies the composition, temporal-spatial distribution, sedimentary environment and physic-chemical condition of the carbonates, the genetic relationship between carbonate sedimentation and volcanic activity, the physic-chemical condition of iron mineralization, and the relationship between the carbonate sedimentation and the iron mineralization by means of petrology, petrochemistry, Paleontology, B-Sr-C-O-H-S isotopic geochemistry, trace element geochemistry, fluid inclusion geochemistry. By studying the constraints of the volcanic activity for the carbonate sedimentation, the interaction between the carbonate sedimentation and the iron mineralization, and the metallogenetic mechanism of Yamansu iron deposit, this study aims at providing reference for studying the metallogeny and building prospecting criteria in other marine volcanic iron deposits, and at guiding the prospecting direction.

海相火山岩型铁矿是我国重要的铁矿床类型之一，但成因研究程度低，形成机理争论大。该类铁矿床多数发育碳酸盐岩，碳酸盐岩与火山岩及铁矿体呈互层产出，显示了密切的时空关系，但对它们之间的成因联系还不清楚。本项目以东天山雅满苏海相火山岩型铁矿为研究对象，将矿区碳酸盐岩的沉积作用和火山热液成矿作用作为一个有机联系的成岩成矿系统，采用岩石学、岩石化学、古生物学、B-Sr-C-O-H-S同位素地球化学、稀土元素微量元素地球化学、包裹体地球化学等方法手段，研究碳酸盐岩的组成及时空分布、碳酸盐岩沉积环境及形成物理化学条件、碳酸盐岩与火山活动成因关系、铁成矿物理化学条件、碳酸盐岩沉积与铁成矿关系。通过研究火山活动对碳酸盐沉积的制约以及碳酸盐沉积与热液成矿之间的相互影响，探讨雅满苏铁矿的成矿机理，为研究其他类似地区海相火山岩型铁矿成矿规律、建立找矿标志提供借鉴，为指导找矿勘查服务。

东天山赋存于海相火山岩中的铁矿床其成因存在争议，有人根据铁矿与火山活动密切的成因联系将其归为海相火山岩型铁矿，有人根据矿区普遍发育矽卡岩认为属矽卡岩型铁矿。前者的控矿因素和找矿标志为火山岩层、火山构造和矿化蚀变，而后者的控矿因素和找矿标志为侵入体、有利围岩（碳酸盐岩）、接触带构造和矿化蚀变，因此不同的成因认识对找矿勘查的指导意义不同。为了厘定这类铁矿床的成因，我们以东天山雅满苏铁矿床为代表，对矿区碳酸盐岩的成因、矽卡岩的形成时代和成因及其与铁成矿的关系等进行了研究，取得如下重要成果：（1）碳酸盐岩中富含珊瑚、海百合茎等生物化石，是正常海相化学沉积产物，限定了与其互层的火山岩也喷发于滨浅海环境；（2）矽卡岩主要不是碳酸盐岩受侵入体接触交代形成的，因此该铁矿床不是狭义的接触交代成因的矽卡岩型铁矿床；（3）穿切矽卡岩的基性岩脉中锆石U-Pb年龄为335Ma，与围岩火山岩的形成年龄一致，表明火山活动、矽卡岩化、成矿作用与脉岩侵入基本同时，有密切成因联系；（4）矿区矽卡岩主要是含碳酸盐的火山岩热液蚀变形成的，属于广义的矽卡岩；（5）在矿化蚀变的过程中，构造破碎带内的碳酸盐岩受到动力变形和热液蚀变的共同作用，形成粗粒的方解石片岩，而构造带外的碳酸盐岩受热液蚀变较弱，仍为灰岩；（6）矿区发现大量富铁岩浆碎屑，主要由磁铁矿和钠长石组成，具有斑状构造和杏仁构造，表明该区火山岩浆曾经形成了TFe可达工业品位的富铁熔体，可能对铁成矿有很大贡献。研究表明：以雅满苏铁矿床为代表的东天山地区铁矿为海相火山岩型铁矿，其矽卡岩与长江中下游地区的陆相火山岩型铁矿（玢岩铁矿）类似，为广义的矽卡岩，与狭义的接触交代矽卡岩的形成条件和控制因素明显不同，铁矿成因之争实际上是矽卡岩型矿床的广义和狭义矽卡岩之争。这一矿床成因的厘定，对丰富海相火山岩型铁矿成矿理论、指导海相火山岩区铁矿找矿勘查，具有重要理论和实际意义。