式可布台铁铜矿矿床研究

式可布台铁矿位于阿吾拉勒成矿带东部的铁木里克－坎苏断隆区，构造上属西天山晚古生代弧后盆地。该矿床已达中型规模，是阿吾拉勒成矿带上的一个重要铁矿床，由于该矿床形成于火山沉积岩，并广泛发育沉积构造及热液活动的特征，因此它也是认识阿吾拉勒铁矿带成矿规律的重要突破口。过去学术界对式可布台铁铜矿床成因争论颇多，先后提出沉积变质矿床、沉积变质热液叠加矿床、火山沉积矿床、卤水－热卤水成因矿床、矿浆喷溢－火山沉积－火山热液矿床和海底火山喷流－热水沉积成因矿床等。

一、区域地质概况

区域内出露地层包括中元古界、石炭系、二叠系和第四系，其中石炭系和二叠系地层分布最广。石炭系地层包括下石炭统的大哈拉军山组、阿克沙克组，中石炭统的也里莫墩组、伊什基里克组。二叠系包括乌郎组、塔尔得套组、晓山萨依组、克孜勒巴斯陶组、塔姆其萨依组和巴斯尔干组。式可布台铁铜矿位于巩乃斯晚古生代弧间盆地伊什基里克组地层中。伊什基里克组顶部属火山沉积相，岩性为凝灰砂岩、粉砂岩、凝灰岩、砾岩、页岩，系式可布台铁铜矿赋矿层位；底部为流纹质熔岩及火山碎屑岩，两组岩石呈整合渐变过渡。区域内侵入岩类主要是辉长岩、闪长岩、花岗岩类。辉长岩、闪长岩类为岩株、岩脉状，多分布在则克台溪以西；花岗岩类多呈岩基状，主要分布在则克台溪以东。在横向分布上，则又表现为北为辉长岩、闪长岩体，南为花岗岩体的分布特征。

二、矿区地质特征

矿区由一个近EW走向的向斜构造组成，南翼陡，北翼缓。向斜南翼地层发育较全，包括第Ⅰ和第Ⅱ火山旋回的地层，地层北倾，倾角50°～70°；北翼和核部地层主要出露第Ⅲ火山旋回的地层，地层北倾，倾角小于50°。矿区内断裂构造不发育，主要包括NW向和NE向两组，断层一般延伸不远，长400～1000m，多为成矿后断层，部分断层错断矿体。矿区地层曾受到过强烈的挤压和动力变质作用，并在矿区地层间形成强烈的揉皱，局部形成小的倒转背斜，并形成一套以片岩为主的变质岩。矿区变质岩类型包括片理化安山岩、片理化凝灰岩、绢云母石英片岩、白云母石英片岩、绢云母千枚岩、片理化砂岩等。

矿区出露地层主要是中石炭统依什基里克组的一套火山沉积岩，根据前人的资料及笔者的野外调查，依什基里克火山沉积岩在矿区内主要包括四个火山旋回，每个火山旋回包括火山喷出期和火山间歇期，自下而上为：

第Ⅰ火山沉积旋回为依什基里克组的下部地层，分布在矿区的南部。该旋回从火山喷发开始，以沉积作用结束，旋回下底部主要由石英钠长斑岩、酸性熔岩及凝灰岩组成；中底部由灰紫色中、酸性含集块火山角砾岩和灰紫色熔结霏细火山凝灰岩组成；上底部由灰色绢云母千枚岩、灰紫色泥质粉砂岩、赤铁碧玉岩、石英绢云母片岩夹数层中酸性熔岩和凝灰岩组成。旋回上部由含赤铁矿的千枚岩、凝灰岩、泥质粉砂岩和中间夹数层砂岩的赤铁矿组成，为矿区主要的含矿层位。该旋回下部火山岩层厚大于270m，上部火山沉积层厚超过650m。

第Ⅱ火山沉积旋回从下到上由灰色火山凝灰岩、绢云母板粉砂质泥岩组成，其间夹数层赤铁矿，赤铁矿厚度与前一旋回相比明显变薄，一般几十厘米到几米不等。整个第二旋回地层厚270m。

第Ⅲ火山沉积旋回下部由紫灰色英安岩、浅灰色霏细岩和熔结凝灰岩组成。上部为浅灰绿色绢云母千枚岩、粉砂岩和泥质粉砂岩，中间夹一层厚约80cm的赤铁矿层。该旋回地层厚约570m。

第Ⅳ火山沉积旋回由灰色英安岩、中性火山角砾岩、含角砾的凝灰岩和沉凝灰岩组成，地表未出露上部沉积岩。该旋回地层厚约290m。

从前面的火山沉积旋回可以看出，几乎每个旋回都含矿，但主要分布在第Ⅰ火山沉积旋回上部、火山间歇期的沉积地层中。该旋回内有多个含矿层，并形成多层分布的矿体。

三、矿床地质特征

式可布台铁铜矿呈带状分布，目前探明矿带总长5．5km，由主矿、东矿、西矿、西南矿、东南矿和南矿6个矿体群组成 （图4－49），其中主矿段规模最大，次为东、西矿段。主矿体呈层状、透镜状，长约1．3km，宽100～120m，已控制延深340m，由多个矿层组成，矿层最大累计厚度70m，单矿层最长800m，最大厚度18．20m，一般矿层长50～500m，厚度0．5～15m。

图4－49 式可布台铁矿区地质简图

（据新疆有色地勘局703地质队，1980资料改编）

矿区矿体总体上多呈似层状、透镜状，具有尖灭、再现、继续分布的特征，产状基本上与围岩一致，在剖面上常常表现出层状、透镜状斜列出现 （图4－50、图4－51）。从主矿体来看，在垂深400m范围内，矿层的厚度与品位变化不大，基本稳定，矿层倾向延深大于走向延长。在矿区的两端 （东矿体和西矿体）深部100m以下，渐次过渡为块状黄铁矿、黄铜矿脉 （层），从而使矿床平面上表现出中间含铁、两端含铜，剖面上具上部含铁、下部含铜的空间演化特征。

矿石可划分为富铁矿和贫铁矿两组。富铁矿 （TFe＞55％）以致密块状矿石和受变质影响形成的叶片状矿石为主，贫铁矿主要以条带状居多。矿区总体上以富铁矿为主，占矿区矿石量的70％～80％，成分上具有低磷、低硫和富铁等特征。富铁矿通常呈似层状、透镜状产出，与围岩之间界限清楚。矿石在组构上表现为致密块状构造，主要为赤铁矿、镜铁矿，呈块状产出。矿石呈钢灰色，间或是红碧玉角砾，是该区的主要矿石构造类型，属高品位矿石 （TFe55％～65％），个别样品高达68．98％，62％以上品位占绝大多数。

矿区内矿石构造非常复杂，包括条带状构造、块状构造、角砾状构造、揉皱状构造、脉状构造和浸染状构造等。条带状构造是式可布台铁铜矿的一个重要特征，主要表现在赤铁矿与镜铁矿之间、赤铁矿与磁铁矿之间、赤铁矿与铁碧玉之间和铁矿石与含铁矿质的沉积岩之间。矿区内赤铁矿与碧玉组成的条带状构造很常见，如在主矿体底板的千枚岩中含有数十层碧玉岩 （图4－52）。碧玉岩大都呈透镜状，还可以呈条纹状、豆状、串珠状，一般厚15cm。透镜状的碧玉常与赤铁矿相伴而生，在中心往往以碧玉为主，向外侧逐渐变为由碧玉和赤铁矿组成的条带，再向外则向正常地层过渡，在部分透镜体外部甚至还有一层外壳。

图4－50 式可布台铁矿剖面地质图

（据新疆有色地勘局703地质队，1980年资料改编）

图4－51 式可布台矿体特征

揉皱状构造在矿区内不多见，但笔者认为这是一种重要的矿石构造。这种构造常常表现为纯度很高的矿石呈揉皱状或熔融矿浆呈不规则流动状（图4－53）。这种构造现象说明铁矿在形成时处于一种熔融的矿浆状态，另外笔者在部分矿石中发现气孔构造，这是矿浆存在的一个重要依据。

图4－52 条带状矿石

Hm 赤铁矿；Js 碧玉

图4－53 揉皱状构造

角砾状构造在区内较发育，矿区广泛出露角砾状矿石，主要有赤铁矿石破碎成角砾被后期胶结物充填胶结、赤铁矿作为胶结物充填在围岩角砾中、角砾中含铁矿石和复杂角砾三种。大多数角砾岩产于构造破碎带中，属受后期断裂构造作用产生的。但有种成层状或脉状的角砾比较特别，其形成于层状矿石下部，这种构造角砾是成矿溶液上升的通道，它与上部的层状矿体一起构成喷流沉积矿床的二元结构 ［图4－54（a）］。这类角砾通常具有不同的角砾成分，不仅有围岩，还有铁矿石，说明在早期还有铁矿形成。还有一种成分单一的角砾仍保持原岩的状态，几乎未发生明显的位移，但角砾边缘有后期矿质充填 ［图4－54（b）］，这种角砾更大可能是由高温成矿流体在地表发生爆破作用形成的震碎角砾。

图4－54 式可布台铁矿矿石产状特征

块状构造是式可布台铁矿的主要矿石构造之一，主要表现为赤铁矿石等呈致密块状形式出现，矿区内大部分矿石都呈块状构造产出。

脉状构造在式可布台主要表现为脉状的赤铁矿，这类赤铁矿可以穿过地层产出，表现出沉积后的热液成矿特征 ［图4－55（a）、（b）］。还有些赤铁矿呈小的脉体穿插在角砾岩中，有些硫化物矿石也常呈脉状穿插于早期铁矿石或围岩中。

区内矿石结构简单，赤铁矿为微晶质、细晶质结构，页片状结构，集粒结构，微晶粒结构，胶状结构和鲕状结构。黄铁矿为不等粒结构、细粒结构、胶状结构。

区内矿石矿物有铁氧化物、锰矿物、硫化物及少量硫化物的氧化物，如赤铁矿、镜铁矿、磁铁矿、褐铁矿、针铁矿、菱铁矿、软锰矿、黄铁矿、黄铜矿、孔雀石、闪锌矿及次生氧化物等。脉石矿物包括碧玉、绿泥石、方解石、重晶石、石英、电气石等。脉石矿物与矿石矿物的关系表现为红碧玉多呈条带状、角砾状、星点状及其他形状遍布于铁矿石中及其附近，重晶石主要呈条带状和脉状分布在层状矿物和脉状矿石中，硫化物重晶石和重晶石砂岩分布在矿带下盘或两端。

图4－55 脉状构造

区内围岩蚀变因后期变质作用变得模糊不清，但在局部还是能够分辨出早期热液蚀变的特征。这些蚀变有绿泥石化、电气石、绢云母化、硅化和碳酸盐化，主要呈带状分布在一些含矿破碎带或含矿的构造裂隙附近。

根据矿石结构构造的分析和光片鉴定结果，笔者将式可布台铁矿的成矿作用分为矿浆喷溢沉积成矿期、热液喷流－沉积－交代期、变质成矿期和表生期 （表4－7）。其中前两个成矿期为主成矿期。矿区内发现的富铁矿石呈揉皱状、流动构造、气孔状构造，表明这些矿石不应该是简单的含铁成矿热液沉积形成的，而更可能是早期呈矿浆的形式喷溢出来发生流动后形成的，这类矿石往往可以分布在其他铁矿石的中部，但不排除其形成在下部含矿层中的可能。因此，笔者推测矿浆的出现可能是间歇性的，在热液喷流的间歇喷溢出热液喷口，经短距离流动后沉积成矿。热液喷流－沉积－交代充填期是矿区最重要的成矿期，过去一般将这一成矿期统称为热液喷流－沉积期，但是考虑到在这一成矿期除了热液沉积成矿外，还在下部发生着热液的交代充填作用，并可以形成重要的成矿作用，而且这两种不同方式的成矿作用是同一成矿流体系统在同一时间段、在不同的部位、以不同方式成矿，因此将这一成矿期叫做热液喷流－沉积－交代充填成矿期。该成矿期包括喷出地表的成矿液体在水下沉积成矿和未喷出地表的成矿流体在热液上升通道内充填交代成矿两个成矿作用。式可布台地区在中晚石炭世发生过强烈的构造变形作用，这次构造作用导致矿区地层强烈挤压变形，在变质作用下铁矿不仅发生了流变作用，同时部分矿石发生重结晶作用和变质流体的交代作用，但这次成矿作用对整个矿区的成矿贡献不太。矿区内第四期成矿作用是表生成矿作用，该区的表生成矿作用不太发育，主要形成褐铁矿化和孔雀石化。

四、矿床成因

前人根据成因将式可布台铁铜矿主要分为沉积变质矿床、沉积变质热液叠加矿床、近源火山沉积矿床、火山－热液 （水）沉积矿床、卤水－热卤水成因铁铜矿床和海底喷流沉积矿床。这些观点主要建立在以下地质依据之上：

表4－7 式可布台铁矿成矿期次及矿物生成顺序表

（1）式可布台铁铜矿体在矿区全长5．5km的范围内明显受一定层位控制，矿层有固定层位，呈层状、似层状并与地层产状基本一致，具有条带状构造，矿床具有沉积成矿的基本特征；

（2）区内岩石发生过变质作用，并存在一些受变质作用形成的铁矿物 （如镜铁矿），此外还有一些热液形成的矿脉存在，成矿作用明显受到过变质作用的影响；

（3）矿体形成于中石炭统伊什基里克组的第二岩性段火山岩中 （火山喷发间歇期地层中），含矿层位非常稳定，与火山喷发旋回的后期有直接联系，成矿作用常发生在强烈火山作用后的间歇期，与火山作用在时间和空间上都密切相关；

（4）赤铁矿常与典型的喷流沉积岩 （如碧玉）共生，两者常呈互层状产出。

但笔者认为判断一个矿床的成因不仅要考虑成矿作用对整个矿床形成的贡献，还要综合考虑各方面的地质因素，并把这些作用作为一个整体来考虑才能得到更准确的结论。式可布台铁矿除了具有上述特征外，笔者还发现以下事实：一是通过对矿区矿体结构的观察，发现本区矿体具有上部为层状矿体、下部为呈角砾岩筒产出的二元结构，表明成矿溶液通过下部构造通道向上运移到达地表沉积成矿的特征，这是火山喷流沉积成矿作用的一个非常好的证据；二是在矿区内观察到了一些含火山熔渣的富矿石，这些富矿石具有揉皱状构造、流动构造，部分还具有气孔、气管和海绵状构造，这些构造的存在说明除热液喷流沉积作用外，还存在矿浆的喷出沉积作用，这对成矿作用的认识非常重要。虽然本区矿石也受到过变质作用的影响，甚至发生过变质成矿流的叠加，但对成矿的贡献不大，所以在进行成矿作用命名时没有考虑。

根据莫江平等 （1997）的资料，矿区内黄铁矿样品δ34S值在－6．1‰～－3．7‰之间，平均为－5．03‰，变化范围窄，而层纹状重晶石δ34S为＋12．9‰，与同期硫化物硫同位素组成相差18‰，说明本区金属硫化物的硫源主要来自海水，同时也有火山喷发作用从深部带来的地幔硫。莫江平对矿区内赤铁矿和碧玉的H、O同位素分析表明，赤铁矿的δDH2O为6．1‰～9．37‰，δ18OH2O为－84．6‰～－64．9‰，碧玉样品的δDH2O为8．29‰～8．72‰， δ18OH2O为－104．3‰～－74．2‰。在δD－δ18O关系图上，赤铁矿和碧玉样品都投在岩浆水范围附近，说明该矿床成矿流体红碧玉样品落在岩浆水范围。

综上，笔者认为式可布台铁铜矿床为与火山作用有关的矿浆溢流－热液喷流沉积型铁铜矿床。