查岗诺尔式铁矿床成矿模式

一、矿床概况

查岗诺尔铁矿位于新疆和静县，属石炭纪海相火山岩型铁矿床，查明资源储量为5318.7万吨，平均品位TFe47.00％、Cu0.055％、Co0.02％，属中型矿床。

二、矿床地质特征

（一）矿区地质

查岗诺尔铁矿区地质图如图5－15所示。矿区地层为中石炭统伊什基里克组和下石炭统大哈拉军山组。赋矿地层为下石炭统大哈拉军山组，出露第二和第三亚组，其中第二亚组自下而上分为3个岩性段，第一岩性段由灰绿色暗绿色安山质晶屑凝灰岩、安山质晶屑岩屑凝灰岩、安山质含细角砾晶屑凝灰岩等组成；第二岩性段由浅灰色层状安山质晶屑凝灰岩、安山质火山灰凝灰岩组成，以层状特征区别于第一岩性段；第三岩性段由灰白色浅灰色透闪石透辉石大理岩、石榴子石大理岩夹层状钠长斑岩质火山灰凝灰岩组成，以矽卡岩化为特征，磁铁矿体产于矽卡岩化大理岩与钠长斑岩质火山凝灰岩的界面中，该界面是主要的含矿层位。上部出露的上石炭统伊什基里克组第一亚组第二段安山质凝灰岩等与下石炭统大多为断裂接触。

图5－15 查岗诺尔铁矿区地质图

矿区整体构造格架为一轴向SN的短轴背斜构造，受火山机构的影响北侧向东弯曲，环形及放射状断裂发育，代表性断裂为F₂和F₈，对矿床的形成有一定的控制作用。

矿区岩浆活动主要为火山喷发形成的中－酸性火山岩系，为一套沉积－火山碎屑岩建造，为两次喷发旋回的产物，每个喷发沉积旋回均以爆发－溢流－沉积的一次或多次交替出现为特征；其次是华力西中期的次火山岩相辉石闪长玢岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩和华力西晚期的中深成侵入体斜长花岗岩、花岗斑岩等，对成矿有叠加和富集改造作用。

（二）矿体特征

查岗诺尔铁矿，以察汗乌苏河为界，分为东、西两个矿带，隔河遥相对应，两者相距约1.5 km。目前勘查显示东侧矿带规模大，呈SN－EN向环状展布，在长约3 km、宽100～200 m的石榴子石矽卡岩、透闪石矽卡岩带中，共发现大小矿体11个，其中Fe Ⅰ矿体规模最大，长约2130 m，产在大理岩与钠长斑岩质火山凝灰岩的界面或石榴子石矽卡岩带中，顶板为石榴子石矽卡岩，底板为磁铁矿化阳起石岩、大理岩等，在18勘探线以南出露地表，向北大部被第四系坡积、冰碛物所覆盖（通过工程施工M3高磁异常中铁矿体与Fe Ⅰ矿体相连，是Fe Ⅰ矿体向北东向的继续延伸）。Fe Ⅰ A₄：矿体长约600 m，在18、22线呈枝状，向北东又复合成厚板状，分布在18—28勘探线之间。FeA₃矿体出露在中部，呈一板状产出，长380 m，东高西低，剖面上呈锥形状。其他矿体长300～40 m，厚2～10 m不等。矿体总体形态呈厚板状、板状、似层状、透镜状，矿体产状与顶、底板围岩产状基本一致，走向SN－NE向，倾向105°～153°，倾角15°～36°（图5－16）。

图5－16 查岗诺尔铁矿勘探线剖面图

（三）矿石特征

矿石自然类型按构造分为浸染状矿石、角砾状矿石、网脉状矿石、块状矿石；按矿物成分主要为石榴子石磁铁矿石、黄铁矿－阳起石磁铁矿石，次为阳起石磁铁矿石；矿石工业类型为磁铁富矿、磁铁贫矿、赤磁铁富矿和赤磁铁贫矿。

主要的含铁矿物为氧化物类，有磁铁矿、赤铁矿、假像赤铁矿，穆磁铁矿、磁赤铁矿、纤铁矿、褐铁矿、钛磁铁矿、镜铁矿、钛磁铁矿。硫化物、砷化物类：有黄铁矿、含钴黄铁矿、黄铜矿、毒砂。

脉石类矿物包括：

碳酸盐类：有白云石。

硅酸盐类：有阳起石、绿帘石、绿泥石、黑云母、辉石、角闪石、绿钠闪石、钙铁铝榴石、铁铝榴石、透闪石、透辉石等。

铁矿石品位：富矿占总资源量的20％，其中FeⅠ矿体矿石TFe平均品位为35.61％，MFe平均品位为25.98％，沿走向和倾向变化不大，矿体品位变化系数11.02％，属有用组分分布均匀矿化连续的矿体。FeⅠA₄矿体矿石TFe平均品位为38.14％，MFe平均品位为29.64％，FeA₃矿体矿石TFe平均品位为39.4％，MFe平均品位为31.17％，其矿体中的变化规律和品位变化系数与Fe矿体大致相似。

矿石结构主要为他形－半自形微粒结构、半自形－自形粒状结构、粒状－纤维状变晶结构、交代假像结构；矿石构造主要为浸染状构造、块状构造、角砾状构造、对称条带状构造等，自上而下出现角砾为磁铁矿的磁铁矿体、角砾是围岩的磁铁矿体和浸染状磁铁矿体等。

（四）矿化蚀变带划分及分布

矿化蚀变有绿帘－阳起石化、石榴子石化、透辉石－石榴子石化、钠长石化、钾长石化、黄铁矿化、绿泥石化、绢云母化、高岭土化及碳酸盐化等，以前3者为主。矿化蚀变存在着明显的分带现象，在火山热液成矿过程中，由矿体中心向外依次为石榴子石－阳起石带、阳起石－绿帘石带、青磐岩（绿帘石、绿泥石、石英、黄铁矿）化带和粘土（高岭土、绢云母）化带，其中下盘发育较全，影响范围涉及大哈拉军山组第二和第三亚组；上盘发育较弱，仅限于伊什基里克组第一亚组的第一、二岩性段中，但石榴子石带范围较大，强度较高，说明交代作用主要发生在石榴子石带的底板，在成矿过程中起着一定的屏蔽作用。在岩浆热液成矿过程中，由岩体向外依次为浅色（K、Na）带、深色（Fe、Ca、Mg）带和浅色（Al、Si）带，矿体主要产在深色（阳起石－绿帘石化）带内。

整个蚀变过程实际上是元素的再分配过程，从Fe Ⅰ矿体统计数据（表）可看出，与Fe、Ca等元素带出紧密相伴的是K、Na、Si等元素的带入，说明整个成矿过程是在交代作用下进行的，在升温阶段，元素被活化转移，降温阶段，元素富集沉淀成矿。

三、矿床成因与成矿模式

1.成矿物理化学条件

根据前人在矿区所采的38个矿物包裹体测温数据：早期喷溢沉积期蚀变作用的温度应高于325℃；火山热液期矿化蚀变作用的温度大致在260℃～515℃之间，其中石榴子石、阳起石、绿帘石、磁铁矿晶出温域：390℃～515℃，青磐岩化及金属硫化物晶出温度：260℃～315℃；而岩浆期叠加蚀变温度为180℃～345℃。

2.成矿物质来源

根据岩石化学有关参数计算投影，岩石主要为钙碱系列，成矿物质主要由幔源型岩浆分异而成。

3.成矿阶段

成矿可划分为3个阶段。

（1）早期喷溢沉积阶段

由于岩浆在深部长期的演化分异作用，促使铁质预先富集，在有利的构造环境中形成了相对富铁的矿层或矿体。

（2）火山热液交代富集阶段

成矿从较高温交代作用开始，以较低温交代作用结束，经历了一个温度递增和递减的振荡变化过程。较高温阶段，在碱质交代（主要为钠化、钙化）作用下，早期矿化蚀变和围岩中的成矿元素不断被活化转移，Fe、Ca等离子不断的被带出进入含矿热液，产生透辉石化、石榴子石化，并在局部富集成矿；同时相对封闭的成矿环境促使气液大量聚集，在无法逸出的情况下局部产生隐爆，并在4、12、24、28等勘探线形成角砾状矿石。降温阶段，成矿环境逐渐由封闭转为开放，含矿热液随气液的不断逸出逐渐浓缩，并在阳起石、绿帘石交代石榴子石、透辉石、凝灰岩和大理岩的过程中，沿石榴子石带与凝灰岩和大理岩的接触界面以及角砾岩矿带等构造薄弱地段沉淀形成铁矿，在阳起石－绿帘石带与青磐岩化的过渡带形成铜矿；经过火山热液作用，改变了原矿层的基本面貌，生成的矿体有3类情况：一是呈层状、似层状产在阳起石－绿帘石化安山质凝灰岩中，即在矿化层中富集，矿石具浸染状构造特征；二是呈透镜状、囊状产在隐爆角砾岩矿带中，隐爆角砾分布的范围既为矿体范围，其基本特征是上部角砾状构造，下部块状构造；三是矿体在石榴子石带中沿裂隙交代充填，呈透镜状、脉状产出，矿石具条带状构造特征。

（3）次火山热液改造成矿阶段

产于华力西中期的次火山相石英闪长玢岩、闪长玢岩的外接触带，前期以碱交代（钾化、钠化）为主，岩体及安山质凝灰岩中的铁、钙等元素不断的被活化转移到热液中，形成含矿溶液，并产生石榴子石、透辉石等高温交代蚀变矿物；后期以阳起石、绿帘石化为主，通过交代石榴子石、透辉石、安山质凝灰岩等使含矿溶液浓缩进一步富集沉淀成矿。其主要依据是：FeⅡ矿体，顶、底板围岩为阳起石岩、阳起石－绿帘石化石英闪长玢岩及闪长玢岩；矿体地表无夹石，向深部逐渐出现安山质火山灰凝灰岩、石英闪长岩等。Fe Ⅰ矿体，形成粗晶状、伟晶状矽卡岩型蚀变矿物，由于未剥蚀，常呈脉状穿插于前期蚀变岩及矿体中。

4.成矿机理和成矿模式

该矿床为海相火山岩型铁矿床。早石炭世拉张期间，在查岗诺尔－智博破火口内，喷发沉积了大哈拉军山组火山岩、碳酸盐岩及贫铁矿层（图5－17A）。

图5－17 查岗诺尔铁矿成矿模式图

由于海底火山喷发作用导致内能大量消耗而处于负压状态，为了使负压区的压力达到平衡，经过岩浆加热的卤水携带着矿化剂和围岩交代后产生的大量铁等金属离子，一起被带入到岩浆房，进一步发展成矿浆，当内压过大时喷出，沿层间断裂和角砾岩带溢流成矿，形成部分角砾状矿石，并逐渐形成了半封闭的成矿环境；同时，又产生了新的负压效应，促使铁质元素不断的从围岩中析出，和交代过程中形成的大量气状物质一起进入到新的矿浆房，造成内压过大产生隐爆，使早期铁矿和围岩破碎形成角砾，经高浓度矿液的贯入形成了含磁铁角砾和围岩角砾的磁铁矿石，之后在开放环境下，随着交代作用的继续进行，围岩中的铁以离子状态被不断的转移到角砾矿石的底部沉淀富集成矿，形成了浸染状矿石；在成矿的同时，火山热液交代碳酸盐岩形成矽卡岩（图5－17B）。

在火山活动晚期，转入次火山岩浆侵入阶段，来自岩浆的含矿热液沿断裂构造上升并在局部加富，并交代碳酸盐岩形成矽卡岩（图5－17C）。

整个成矿过程是在矿浆房不断上升，成矿环境由封闭转为开放，成矿元素不断的交代置换作用下完成的，矿浆的形成有别于岩浆分异作用。