新疆喀什某铁(铜)矿区变质岩原岩恢复浅析

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摘要 新疆喀什某铁（铜）矿可能形成于元古界浅海或湖泊相中，主要围岩与火山活动有关，其原岩可能为钙质凝灰岩或含钙质凝灰岩；矿石原岩可能为砂岩。围岩为中基性火山岩碎屑岩并夹杂中酸性碎屑岩组分，存在多期次火山喷发的可能性；矿石可能与基性火山岩有关。

关键词 地质学；原岩恢复；变质岩；铁（铜）矿；新疆喀什

中图分类号：F407 文献标识码： A

1、地质概况

喀什某铁（铜）矿区位于塔什库尔干复背斜北部、慕士塔格隆起北侧一带。区内褶曲、小褶皱、断层均较发育。地层走向不一，但多在NW-SE与NE-SW间变化。区域内岩浆岩活动较弱，主要以中元古代花岗岩、花岗闪长岩为主，其次是晚古生代的花岗岩、花岗闪长岩、黑云母花岗岩、灰色、浅肉红色似斑状二长花岗岩；脉岩以斜长角闪岩和辉绿岩为主，斜长角闪岩顺层侵入于元古界地层，且成群出现、规模较大[1]。辉绿岩脉主要分布于铁里克断隆上古生代泥盆、石炭系正常沉积碎屑岩中，多顺层产出，少部分斜交侵入，规模不等。区域出露主要地层有元古界，古生界奥陶系、泥盆系、志留系、石炭系、二叠系，新生界第四系。主要赋矿地层为元古界变质岩系。

2、变质岩岩系

区内变质岩按其岩石代表矿物的区别大致在区内分为三个变质带：

深变质带（Pt1-Pt7）：以片麻岩系为主，岩性以花岗片麻岩、黑云母斜长片岩、角闪黑云母更长石片麻岩为主，次以石榴子石黑云母片岩、石英黑云母片岩、石英岩、角闪岩及块状大理岩魁。岩性多经受花岗岩的贯入与混杂作用。片麻岩具片麻状眼球构造，黑色矿物呈线状排列。其中有花岗岩及伟晶岩脉的侵入。

中深变质带（Pt8-Pt10）：以中变质带的片岩系及片麻岩系组成，岩性以蓝晶石片岩、红柱石片岩、石英岩、石英片岩、二云母斜长片麻岩、白云母结晶片岩等组成。在其中上部有黄色大理岩。在与花岗岩接触之周围，由于经受变质作用有片麻岩分布。在其岩系中有大片白色花岗岩及伟晶岩脉的侵入，本带与下覆老地层界线不明。

浅变质带（Pz1-Pz3）：在时代上可能较前二者为新，岩性为石墨质片岩、千枚岩、板岩、绿泥石片岩，石英片岩夹薄层大理岩。与下覆地层界线不明。

3、变质岩原岩恢复

本次研究主要运用采集的四个样品进行主量元素含量测试和稀土元素测试，测试结果见表1、表2。

La是C1球粒陨石（Sun & McDonoough，1989）的18-481倍，Ce是C1球粒陨石的11-322倍，其余稀土元素含量明显高于标准值（表2）。相对富集轻稀土元素，重稀土元素接坦型，Eu略为亏损，出现微弱的富集特征，走势与上地壳标准化曲线相似（图1），ΣLREE/ΣHREE（不含Y）为3.08-4.75。这表明原岩部分熔融和重结晶程度很低。

表1 研究区变质岩主要造岩矿物化学成分

Tab.1 Chemical composition of main rock-forming minerals in metamorphic rocks in the study area

注：分析结果由新疆维吾尔自治区矿产实验研究所完成，2011

表2 研究区变质岩稀土元素成分

Tab.2 REE composition in metamorphic rocks in the study area

注：分析结果由新疆维吾尔自治区矿产实验研究所完成，2011

从本次研究采集的四个样品的Al2O3-SiO2岩石热水成因模式图来看，除HX09号样品落在热水区外，其余三个样品均落在了水成区，这就表明研究区铁矿很可能形成于元古界浅海或湖泊相中（图2）。

图1研究区稀土元素球粒陨石标准化分布型式图（标准化值为Sun & McDonoough，1989）

Fig.1 REE chondrite-normalized distribution pattern in the study area

图2 Al2O3-SiO2岩石热水成因模式图

Fig.2 Al2O3-SiO2 ideogragh of hot water causes about rocks

图3研究区变质岩c-n-f图解

Fig.3 c-n-f diagram of metamorphic rocks

in the study area

Ⅰ-火成岩区，Ⅱ-沉积岩区

图4 研究区变质岩（al+fm）-（c+

alk）-si图解（after Symoner 1953）

Fig.4 （al+fm）-（c+alk）-si diagram of metamorphic rocks in the study area

A-钙质沉积物，B-火山岩，C-厚层沉积岩，D-砂岩

将变质岩主量元素含量投入c-n-f图解中，HX-09（矿石）落入沉积岩区域，其余三件样品均落在火成岩区（图4），围岩属正变质岩。通过肉眼鉴定结合本次研究的标本镜下鉴定结果，研究区主要围岩为黑云母角闪石英片岩和黑云母斜长石英片岩，SiO2含量高，均在56%以上（表1），根据变质岩等化学系列规律，其原岩很可能为长英质或凝灰质砂岩经低温变质形成。在（al+fm）-（c+alk）-si图解中，HX-02落在钙质沉积物与火山岩的交汇区域，HX-13、HX-14落入厚层沉积岩靠近火山岩一侧，HX-09在砂岩区域（图4），表明研究区主要围岩与火山活动有关，其原岩可能为钙质凝灰岩或含钙质凝灰岩；矿石原岩可能为砂岩。

在A-C-FM图解中（图5），样品HX-02位于Ⅸ区-碱土铝质岩类（原岩为基性火山岩及部分泥灰质岩石），HX-09处在Ⅵ区-铁硅质岩类（原岩为胶体化学沉积）和Ⅶ区-镁质岩类（原岩为超基性岩），HX-13落在Ⅱ区-铁镁铝硅酸盐岩石亚类（原岩为铁质泥质岩）和Ⅲ区-碱土铝硅酸盐岩石亚类（原岩为中性-酸性火山岩），HX-14处在Ⅲ区-碱土铝硅酸盐岩石亚类（原岩为中性-酸性火山岩）。这有力地说明了研究区矿床围岩为中酸性或中基性亦或多期次不同类型火山喷发的物质组分经沉积作用形成。

而在（al-alk）-c图解中（图6），HX-02落在Ⅵ-细碧岩-玄武岩区域，与A-C-FM图解中基性火山岩相对应，HX-09落入Ⅴ-角斑岩区域，HX-13处在Ⅳ-中酸性凝灰岩边沿区域，HX-14位于中酸性凝灰岩、角斑岩、二长安山质凝灰岩与英安质凝灰岩的过渡地带。因此，进一步表明了矿区围岩为中基性火山岩碎屑岩并夹杂中酸性碎屑岩组分，存在多期次火山喷发的可能性；矿石可能与基性火山岩有关。

图5 研究区变质岩A-C-FM图解（after Н.П.Семенеко，1966）

Fig.5 A-C-FM diagram of metamorphic rocks in the study area

Ⅰ区―纯铝硅酸盐岩石亚类（原岩为纯泥质岩）Ⅱ区―铁镁铝硅酸盐岩石亚类（原岩为铁质泥质岩）Ⅲ区―碱土铝硅酸盐岩石亚类（原岩为中性―酸性火山岩）Ⅳ区―钙铝硅酸盐岩石亚类（原岩为钙质泥质岩）Ⅴ区―铝镁铁硅质岩类（原岩为胶体化学沉积及泥质岩）Ⅵ区―铁硅质岩类（原岩为胶体化学沉积）Ⅶ区―镁质岩类（原岩为超基性岩）Ⅷ区―碱土低铝岩类（原岩为超基性火山岩及部分白云质岩石）Ⅸ区―碱土铝质岩类（原岩为基性火山岩及部分泥灰质岩石）Ⅹ区―钙质碳酸盐岩石亚类（原岩为碳酸沉积岩）Ⅺ区―铝土钙质岩石亚类（原岩为泥灰质沉积岩）

图6 研究区变质岩（al-alk）―c图解（仿J.K.威尔逊，1972）

Fig.6 （al-alk）―c diagram of metamorphic rocks in the study area

Ⅰ―钙质泥灰岩，Ⅱ―白云质泥灰岩，Ⅲ―粘土岩，

Ⅳ―中酸性凝灰岩，Ⅴ―角斑岩，Ⅵ―细碧岩―玄武岩，

Ⅶ―二长安山质凝灰岩，Ⅷ―英安质凝灰岩

4、结论

综合上述，本铁（铜）矿区变质围岩中黑云母斜长石英片岩原岩为玄武质凝灰岩和英安质凝灰岩，黑云母角闪石英片岩原岩为英安质凝灰岩夹泥岩，矿石原岩为含凝灰质砂岩，喷出岩为中基性火山岩。中基性喷出岩的铁镁成分含量较高，为铁元素的富集提供了物质基础；凝灰质砂岩经后期热液作用出现硅富集，其变质后产出具有富硅的特点（表1）。

参考文献

[1] 周建海，谈松.新疆阿克陶县孜洛依北一带铁铜矿普查设计[R].2010.