西昆仑塔什库尔干铁矿带矿床类型、成因及成矿规律
张连昌 冯京 董连慧 朱明田 郑梦天 李智泉 郝延海 石玉君
摘 要：在对西昆仑塔什库尔干地块地质演化、含矿岩系、锆石U-Pb同位素年代学和典型铁矿床进行研究的基础上，总结了区域含矿建造的特征、时代、矿床类型及成矿规律。结果表明：西昆仑塔什库尔干地块原“布伦阔勒群”实际上发育古元古代（2 100～2 500 Ma）、寒武纪早期（510～540 Ma）等两期沉积成矿事件，同时在中晚元古代（800～1 800 Ma）和海西期—印支期（200～410 Ma）分别发生过强烈的变质和变形作用，局部富矿的形成可能与后期热液的叠加改造作用有关。区域铁矿可划分为两类：一为条带状铁建造遭受后期热液叠加改造的沉积变质型铁矿床，如赞坎、莫喀尔和吉尔铁克沟铁矿床，其形成环境为早元古代活动陆缘的弱氧化—还原的浅海相沉积环境，成矿物质来源于海底热液对基性火山岩的淋滤及少量陆源物质的风化；二为早寒武世海相火山-喷流沉积型铁矿床，如喀来子、老并和叶里克铁矿床，其形成条件为半深海—浅海相、弱氧化—半氧化的断陷盆地环境，成矿成岩物质主要来源于海底热水沉积及陆源物质。根据区域成矿规律，推测卡拉本—喀来子—莫拉赫一带是寻找早寒武世与海底喷流成矿系统有关的铁-多金属矿的有利地区，吉尔铁克沟—赞坎北地区、莫喀尔及其以南地区是赞坎铁矿带的北延和南延，是寻找古元古代沉积变质型铁矿的有利地区。
关键词：铁建造；矿床类型；矿床成因；成矿规律；沉积变质；喷流沉积；塔什库尔干地块；西昆仑
中图分类号：P618.31 文献标志码：A
Abstract： Based on the studies of the geological evolution， field investigation of the ore-bearing rock series， zircon U-Pb isotope chronology and typical iron ore deposits of Taxkorgan Block in West Kunlun， the characteristics and forming ages of regional ore-bearing formation， ore deposit type and metallogenic regularity were summarized. The results show that the previously defined “Bulunkuole Group” actually contains Paleoproterozoic （2 100-2 500 Ma） and Early Cambrian （510-540 Ma） sedimentary metallogenic events， which are suffered to the intensely metamorphism and deformation in both Middle-Late Proterozoic （800-1 800 Ma） and Hercynian-Indosinian （200-410 Ma）. Moreover， the genesis of the local high-grade ores may be related to the later hydrothermal activities. The regional iron deposits can be divided into two types. The first one is the meta-sedimentary type iron deposit that is superimposed and transformed by the later hydrothermal fluids； taking Zankan， Mokaer and Jiertiekegou as examples， they form in weakly oxic to reducing marine sedimentary environment of Early Proterozoic active continental margin and the metallogenetic materials are derived from the leaching of basic volcanic rocks by seafloor hydrothermal fluids and a small amount of terrigenous sediments input. The second type is the Early Cambrian marine volcanic exhalative sedimentary iron deposit， such as Kalaizi， Laobing and Yeleke sulfate-iron deposit； their depositional environment should be bathyal-neritic facies weakly oxic to suboxic faulted basin； and the ore-forming materials come from the submarine hydrothermal sedimentary and terrigenous materials input. According to the regional metallogenic regularity， it is speculated that Kalaben-Kalaizi-Molahe belt is the favorable area for prospecting the iron-polymetallic deposits， which associate with the Early Cambrian marine exhalative metallogenic system. While， Jiertiekegou-Zankanbei area， Mokaer and its southern area， which are the northward and southward extensional zones of Zankan iron ore belt， are both the favorable areas for prospecting the meta-sedimentary type of Paleoproterozoic iron deposits.
Key words： iron formation； deposit type； deposit origin； metallogenic regularity； meta-sedimentary； exhalative sedimentary； Taxkorgan Block； West Kunlun
0 引 言
近年来，新疆地质矿产部门在阿尔泰、西天山和西昆仑等地的铁矿勘查中取得了一批重要成果，取得重大突破的矿床类型主要是海相火山岩型和沉积变质型[1]。其中，沉积变质型铁矿主要分布于塔里木盆地周缘及昆仑山的前寒武纪地块区。在西昆仑塔什库尔干地块原“布伦阔勒群”下部和上部先后发现了一系列沉积变质型磁铁矿床，如赞坎、莫喀尔、吉尔铁克沟、老并、叶里克、喀来子等大中型铁矿，以及塔阿西、苏巴什、孜洛依、其克尔克、河可兰尔等中小型铁矿，形成一条NW—SE向展布的规模巨大的沉积变质型磁铁矿带[2]。该铁矿带的发现对于稳定南疆社会秩序，加快地方经济发展，开发中巴经济走廊具有重要的战略意义。
由于区域地质构造背景、塔什库尔干地块的属性及演化过程、布伦阔勒群的组成范围及时代等研究程度较低，致使赋存于塔什库尔干地块中的铁矿类型及成因机制等存在不同认识。其中主要有形成于前寒武纪地块的沉积变质（或BIF）型[3-5]和早古生代海相沉积型[6-9]的成因认识。本文通过对塔什库尔干地块地质演化、铁建造类型和锆石U-Pb同位素年代学等的综合研究，对区域含矿地层时代、成矿年龄、矿床类型及成矿规律等方面进行了归纳总结。
1 区域地质特征
西昆仑位于青藏高原西北缘和塔里木盆地西南缘，总体呈现为NW—SE向巨型反“S”状展布[9]（图1）。西昆仑造山带形成于古亚洲洋和特提斯构造域的交汇部位，经历了长期的复杂演化，同时新生代青藏高原的隆升和帕米尔构造节的形成使该区地质构造变得更为复杂[10-12]。西昆仑地区出露地层较为齐全，从下元古界到新生界都有发育，以元古宙和古生界发育为特征。该区在构造上存在多条缝合带和构造混杂岩，以库地蛇绿岩和麻扎混杂岩最为著名。区域断裂构造发育，包括塔阿西、康西瓦和布伦口等深大断裂。区域岩浆岩活动强烈，中酸性侵入岩占绝对优势，碱性岩次之，中基性岩相对较少。岩浆侵入活动以燕山期最为强烈和频繁，次为喜马拉雅期，其中走克本、马尔洋和大同岩体规模较大。
原“布伦阔勒群”是塔什库尔干地块的主要组成部分，是西昆仑铁矿的主要赋矿地质体。区内铁矿主要分布于塔阿西断裂以东、康西瓦断裂以西的塔什库尔干地块布伦阔勒群变质岩系中（图1）。近年来，围绕布伦阔勒群变质岩和铁矿的形成时代，研究者做了大量锆石年代学工作。本文通过收集整理有关原“布伦阔勒群”火山-沉积建造及铁矿围岩的锆石U-Pb年代学新资料（表1）[3，5-7，13-18]，认为分布于塔什库尔干地块原“布伦阔勒群”除继续保留部分古元古代变质地层外，还应分离出一套早古生代地层，其中在喀来子—叶里克—塔阿西一线划分出早寒武世沉积-成矿区（带）的证据比较充分（图2）。
下元古界布伦阔勒群为一套富含石榴石、矽线石等特征变质矿物的变质岩系，变质程度达高角闪岩相。主要岩石类型有角闪斜长片麻岩、石榴斜长角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩、石榴黑云斜长片麻岩、矽线石榴黑云斜长片麻岩、大理岩，夹石英岩、黑云石英片岩和少量变质杏仁状安山岩。本区有较多的花岗伟晶岩脉，花岗闪长岩脉、石英岩脉呈顺层或斜切贯入其中。另外，本区在塔合曼、赞坎等地还发育一套含铁建造，岩性有层状-条带状磁铁矿、磁铁石英岩、含矿黑云斜长片麻岩等，为区内重要的含铁层位，有的地区还形成规模巨大的沉积-变质型磁铁矿床。综合前人资料，布伦阔勒群按岩性可分为含铁岩段、（含石榴）斜长角闪片麻岩段、矽线石榴片麻岩-石英岩段、大理岩段等4套变质建造组合。
（1）含铁岩段：分布于布伦阔勒群西部，主要岩性组合包括层状-条带状磁铁矿、磁铁石英岩、（含磁铁）黑云斜长片麻岩夹斜长角闪片（麻）岩等，具典型的沉积-变质型磁铁矿特征。
（2）（含石榴）斜长角闪片麻岩段：主体分布于布伦阔勒群中部，主要岩性组合为斜长角闪片麻岩、石榴角闪片麻岩，夹少量石榴黑云石英片岩、二云斜长片麻岩。
（3）矽线石榴片麻岩-石英岩段：主体分布于布伦阔勒群中东部，岩石富含石榴石、矽线石等特征变质矿物，体积分数高者为20%～30%。其主要岩石组合为含石榴黑云石英片岩、含矽线石榴斜长黑云石英片岩、含石榴石英岩、含石榴石大理岩、含（矽线）石榴黑云斜长片麻岩，夹少量角闪片岩和斜长角闪片岩等，局部出现矽线石片岩及石榴石岩，石榴石、矽线石结晶粗大，石榴石大者直径可达4 cm，颜色多呈玫瑰红色。
（4）大理岩段：主体分布于布伦阔勒群东部，主要岩性组合为黑云母大理岩、透闪石大理岩，夹石榴黑云石英片岩、片麻岩等。
该套地层片麻理及脉体揉皱较强，构造置换强烈，原始构造形态已难以恢复。其褶皱表现为一系列片麻理的平卧褶皱、斜卧褶皱以及片内无根褶皱等，并形成一系列复式背向斜构造。其塑性流变特征明显，石英脉体拉长，部分地段显示较清楚的变晶糜棱结构，镜下可见石英多晶条带、长石旋转碎斑等，表现其遭受过强烈的韧性剪切变形。岩石中有大量长英质、花岗质岩脉，亦强烈揉皱，呈不规则肠状或拉断成石香肠状。原始结构构造因经过区域变质作用彻底改造，难以寻觅，只有变质火山岩中残留有杏仁状构造特征。其断裂也多为走向断裂，与区域构造线方向一致。
从岩石组合和沉积建造综合分析，布伦阔勒岩群形成于海相沉积，火山活动强烈，具多旋回喷发特征，自西向东形成硅铁建造、中基性火山岩建造、碎屑岩建造、碳酸盐岩建造组合。
下寒武统地层是本文新厘定的地层单元，沿叶里克—老并—喀来子铁矿区一线展布，主要是一套变质的沉积碎屑岩-碳酸盐岩-硫酸盐岩-磁铁矿建造（图2）。其中，喀来子矿区主要岩石类型以（石榴石）二云母石英片岩为主，并含黑云斜长片麻岩、磁铁矿化白云石大理岩、硬石膏岩、方解石石英磁铁岩和（角闪）斜长变粒岩，局部夹二云母斜长片麻岩等。老并矿区岩石类型主要为片岩类、角闪质岩类、长英质岩类及大理岩和硬石膏岩类，其中斜长角闪片岩和黑云石英片岩为区内铁矿的主要赋矿围岩。叶里克铁矿区主要为黑云母石英片岩、石英片岩、斜长角闪片岩和大理岩，局部夹角闪片岩、斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩和角闪石英片岩等，并在原黑云母石英片岩中识别出一类区别于典型黑云母石英片岩的变英安岩。
摘 要：在对西昆仑塔什库尔干地块地质演化、含矿岩系、锆石U-Pb同位素年代学和典型铁矿床进行研究的基础上，总结了区域含矿建造的特征、时代、矿床类型及成矿规律。结果表明：西昆仑塔什库尔干地块原“布伦阔勒群”实际上发育古元古代（2 100～2 500 Ma）、寒武纪早期（510～540 Ma）等两期沉积成矿事件，同时在中晚元古代（800～1 800 Ma）和海西期—印支期（200～410 Ma）分别发生过强烈的变质和变形作用，局部富矿的形成可能与后期热液的叠加改造作用有关。区域铁矿可划分为两类：一为条带状铁建造遭受后期热液叠加改造的沉积变质型铁矿床，如赞坎、莫喀尔和吉尔铁克沟铁矿床，其形成环境为早元古代活动陆缘的弱氧化—还原的浅海相沉积环境，成矿物质来源于海底热液对基性火山岩的淋滤及少量陆源物质的风化；二为早寒武世海相火山-喷流沉积型铁矿床，如喀来子、老并和叶里克铁矿床，其形成条件为半深海—浅海相、弱氧化—半氧化的断陷盆地环境，成矿成岩物质主要来源于海底热水沉积及陆源物质。根据区域成矿规律，推测卡拉本—喀来子—莫拉赫一带是寻找早寒武世与海底喷流成矿系统有关的铁-多金属矿的有利地区，吉尔铁克沟—赞坎北地区、莫喀尔及其以南地区是赞坎铁矿带的北延和南延，是寻找古元古代沉积变质型铁矿的有利地区。
关键词：铁建造；矿床类型；矿床成因；成矿规律；沉积变质；喷流沉积；塔什库尔干地块；西昆仑
中图分类号：P618.31 文献标志码：A
Abstract： Based on the studies of the geological evolution， field investigation of the ore-bearing rock series， zircon U-Pb isotope chronology and typical iron ore deposits of Taxkorgan Block in West Kunlun， the characteristics and forming ages of regional ore-bearing formation， ore deposit type and metallogenic regularity were summarized. The results show that the previously defined “Bulunkuole Group” actually contains Paleoproterozoic （2 100-2 500 Ma） and Early Cambrian （510-540 Ma） sedimentary metallogenic events， which are suffered to the intensely metamorphism and deformation in both Middle-Late Proterozoic （800-1 800 Ma） and Hercynian-Indosinian （200-410 Ma）. Moreover， the genesis of the local high-grade ores may be related to the later hydrothermal activities. The regional iron deposits can be divided into two types. The first one is the meta-sedimentary type iron deposit that is superimposed and transformed by the later hydrothermal fluids； taking Zankan， Mokaer and Jiertiekegou as examples， they form in weakly oxic to reducing marine sedimentary environment of Early Proterozoic active continental margin and the metallogenetic materials are derived from the leaching of basic volcanic rocks by seafloor hydrothermal fluids and a small amount of terrigenous sediments input. The second type is the Early Cambrian marine volcanic exhalative sedimentary iron deposit， such as Kalaizi， Laobing and Yeleke sulfate-iron deposit； their depositional environment should be bathyal-neritic facies weakly oxic to suboxic faulted basin； and the ore-forming materials come from the submarine hydrothermal sedimentary and terrigenous materials input. According to the regional metallogenic regularity， it is speculated that Kalaben-Kalaizi-Molahe belt is the favorable area for prospecting the iron-polymetallic deposits， which associate with the Early Cambrian marine exhalative metallogenic system. While， Jiertiekegou-Zankanbei area， Mokaer and its southern area， which are the northward and southward extensional zones of Zankan iron ore belt， are both the favorable areas for prospecting the meta-sedimentary type of Paleoproterozoic iron deposits.
Key words： iron formation； deposit type； deposit origin； metallogenic regularity； meta-sedimentary； exhalative sedimentary； Taxkorgan Block； West Kunlun
0 引 言
近年来，新疆地质矿产部门在阿尔泰、西天山和西昆仑等地的铁矿勘查中取得了一批重要成果，取得重大突破的矿床类型主要是海相火山岩型和沉积变质型[1]。其中，沉积变质型铁矿主要分布于塔里木盆地周缘及昆仑山的前寒武纪地块区。在西昆仑塔什库尔干地块原“布伦阔勒群”下部和上部先后发现了一系列沉积变质型磁铁矿床，如赞坎、莫喀尔、吉尔铁克沟、老并、叶里克、喀来子等大中型铁矿，以及塔阿西、苏巴什、孜洛依、其克尔克、河可兰尔等中小型铁矿，形成一条NW—SE向展布的规模巨大的沉积变质型磁铁矿带[2]。该铁矿带的发现对于稳定南疆社会秩序，加快地方经济发展，开发中巴经济走廊具有重要的战略意义。
由于区域地质构造背景、塔什库尔干地块的属性及演化过程、布伦阔勒群的组成范围及时代等研究程度较低，致使赋存于塔什库尔干地块中的铁矿类型及成因机制等存在不同认识。其中主要有形成于前寒武纪地块的沉积变质（或BIF）型[3-5]和早古生代海相沉积型[6-9]的成因认识。本文通过对塔什库尔干地块地质演化、铁建造类型和锆石U-Pb同位素年代学等的综合研究，对区域含矿地层时代、成矿年龄、矿床类型及成矿规律等方面进行了归纳总结。
1 区域地质特征
西昆仑位于青藏高原西北缘和塔里木盆地西南缘，总体呈现为NW—SE向巨型反“S”状展布[9]（图1）。西昆仑造山带形成于古亚洲洋和特提斯构造域的交汇部位，经历了长期的复杂演化，同时新生代青藏高原的隆升和帕米尔构造节的形成使该区地质构造变得更为复杂[10-12]。西昆仑地区出露地层较为齐全，从下元古界到新生界都有发育，以元古宙和古生界发育为特征。该区在构造上存在多条缝合带和构造混杂岩，以库地蛇绿岩和麻扎混杂岩最为著名。区域断裂构造发育，包括塔阿西、康西瓦和布伦口等深大断裂。区域岩浆岩活动强烈，中酸性侵入岩占绝对优势，碱性岩次之，中基性岩相对较少。岩浆侵入活动以燕山期最为强烈和频繁，次为喜马拉雅期，其中走克本、马尔洋和大同岩体规模较大。
原“布伦阔勒群”是塔什库尔干地块的主要组成部分，是西昆仑铁矿的主要赋矿地质体。区内铁矿主要分布于塔阿西断裂以东、康西瓦断裂以西的塔什库尔干地块布伦阔勒群变质岩系中（图1）。近年来，围绕布伦阔勒群变质岩和铁矿的形成时代，研究者做了大量锆石年代学工作。本文通过收集整理有关原“布伦阔勒群”火山-沉积建造及铁矿围岩的锆石U-Pb年代学新资料（表1）[3，5-7，13-18]，认为分布于塔什库尔干地块原“布伦阔勒群”除继续保留部分古元古代变质地层外，还应分离出一套早古生代地层，其中在喀来子—叶里克—塔阿西一线划分出早寒武世沉积-成矿区（带）的证据比较充分（图2）。
下元古界布伦阔勒群为一套富含石榴石、矽线石等特征变质矿物的变质岩系，变质程度达高角闪岩相。主要岩石类型有角闪斜长片麻岩、石榴斜长角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩、石榴黑云斜长片麻岩、矽线石榴黑云斜长片麻岩、大理岩，夹石英岩、黑云石英片岩和少量变质杏仁状安山岩。本区有较多的花岗伟晶岩脉，花岗闪长岩脉、石英岩脉呈顺层或斜切贯入其中。另外，本区在塔合曼、赞坎等地还发育一套含铁建造，岩性有层状-条带状磁铁矿、磁铁石英岩、含矿黑云斜长片麻岩等，为区内重要的含铁层位，有的地区还形成规模巨大的沉积-变质型磁铁矿床。综合前人资料，布伦阔勒群按岩性可分为含铁岩段、（含石榴）斜长角闪片麻岩段、矽线石榴片麻岩-石英岩段、大理岩段等4套变质建造组合。
（1）含铁岩段：分布于布伦阔勒群西部，主要岩性组合包括层状-条带状磁铁矿、磁铁石英岩、（含磁铁）黑云斜长片麻岩夹斜长角闪片（麻）岩等，具典型的沉积-变质型磁铁矿特征。
（2）（含石榴）斜长角闪片麻岩段：主体分布于布伦阔勒群中部，主要岩性组合为斜长角闪片麻岩、石榴角闪片麻岩，夹少量石榴黑云石英片岩、二云斜长片麻岩。
（3）矽线石榴片麻岩-石英岩段：主体分布于布伦阔勒群中东部，岩石富含石榴石、矽线石等特征变质矿物，体积分数高者为20%～30%。其主要岩石组合为含石榴黑云石英片岩、含矽线石榴斜长黑云石英片岩、含石榴石英岩、含石榴石大理岩、含（矽线）石榴黑云斜长片麻岩，夹少量角闪片岩和斜长角闪片岩等，局部出现矽线石片岩及石榴石岩，石榴石、矽线石结晶粗大，石榴石大者直径可达4 cm，颜色多呈玫瑰红色。
（4）大理岩段：主体分布于布伦阔勒群东部，主要岩性组合为黑云母大理岩、透闪石大理岩，夹石榴黑云石英片岩、片麻岩等。
该套地层片麻理及脉体揉皱较强，构造置换强烈，原始构造形态已难以恢复。其褶皱表现为一系列片麻理的平卧褶皱、斜卧褶皱以及片内无根褶皱等，并形成一系列复式背向斜构造。其塑性流变特征明显，石英脉体拉长，部分地段显示较清楚的变晶糜棱结构，镜下可见石英多晶条带、长石旋转碎斑等，表现其遭受过强烈的韧性剪切变形。岩石中有大量长英质、花岗质岩脉，亦强烈揉皱，呈不规则肠状或拉断成石香肠状。原始结构构造因经过区域变质作用彻底改造，难以寻觅，只有变质火山岩中残留有杏仁状构造特征。其断裂也多为走向断裂，与区域构造线方向一致。
从岩石组合和沉积建造综合分析，布伦阔勒岩群形成于海相沉积，火山活动强烈，具多旋回喷发特征，自西向东形成硅铁建造、中基性火山岩建造、碎屑岩建造、碳酸盐岩建造组合。
下寒武统地层是本文新厘定的地层单元，沿叶里克—老并—喀来子铁矿区一线展布，主要是一套变质的沉积碎屑岩-碳酸盐岩-硫酸盐岩-磁铁矿建造（图2）。其中，喀来子矿区主要岩石类型以（石榴石）二云母石英片岩为主，并含黑云斜长片麻岩、磁铁矿化白云石大理岩、硬石膏岩、方解石石英磁铁岩和（角闪）斜长变粒岩，局部夹二云母斜长片麻岩等。老并矿区岩石类型主要为片岩类、角闪质岩类、长英质岩类及大理岩和硬石膏岩类，其中斜长角闪片岩和黑云石英片岩为区内铁矿的主要赋矿围岩。叶里克铁矿区主要为黑云母石英片岩、石英片岩、斜长角闪片岩和大理岩，局部夹角闪片岩、斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩和角闪石英片岩等，并在原黑云母石英片岩中识别出一类区别于典型黑云母石英片岩的变英安岩。
