弓长岭铁矿床物质来源及沉积古地理环境研究.pdf

2 0 1 3年 4月 Ap r il ，2 0 1 3 矿床地质 MI NERAL DE P OS I TS 第 3 2卷第 2期 3 2( 2 ) ： 3 8 0 3 9 6 文章编号 ： 0 2 5 8 7 1 0 6( 2 0 1 3 ) 0 2 0 3 8 0 1 7 弓长岭铁矿床物质来源及沉积古地理环境研究 王恩德 ， 夏建明 ， 赵纯福 ， 付建飞 ， 侯根群 ( 东北大学资源与土木工程学院， 辽宁 沈阳 1 1 0 8 1 9 ) 摘要 弓长岭沉积变质型铁矿床是中国鞍山式铁矿床的典型代表。研究表明， 该铁矿床赋存于反 s型褶皱 中， 局部矿体出现褶曲现象。矿体产于主要由磁铁石英岩、 斜长角闪岩、 黑云母变粒岩和“ 蚀变岩” 组成的含铁岩系 中。文章通过研究该地区铁矿石的构造 、 结构和矿物组合 ， 结合常量、 微量及稀土元素研究， 揭示了该地区形成铁矿 床的物质来源与海底热液活动密切相关 ， 在其形成过程中， 很少或者没有含铝碎屑物质的加入 ， 是由海洋化学沉积 形成的， 形成于还原环境。通过研究与铁矿床空间关系密切的斜长角闪岩、 黑云母变粒岩和“ 蚀变岩” 的构造和结构 等， 并利用常量、 微量及稀土元素的测试结果， 对斜长角闪岩、 黑云母变粒岩和“ 蚀变岩” 进行了原岩恢复研究， 研究 结果显示， 该区斜长角闪岩的原岩应为洋中脊拉斑玄武岩 ， 黑云母变粒岩的原岩应为大陆岛弧的杂砂岩， 而“ 蚀变 岩” 的形成则与磁铁石英岩有着密切的关系。最后， 提出了该地区铁矿床沉积的古地理环境为洋壳边缘、 大陆岛弧 附近， 其形成环境应相当于弧后盆地。 关键词地质学； 地球化学； 海洋沉积； 洋中脊玄武岩； 杂砂岩； 沉积环境； 弓长岭 中图分类号 ： P 6 1 8 3 1 文献标志码 ： A M a t e r ia l s o u r c e s a nd s e dime nt a r y e nv ir o nme nt o f Go n g c ha ng l ing ir o n d e po s it WANG En De ，XI A J i a n Mi n g ，Z HAO C h u n F u，FU J ia n F e i a n d HOU Ge n Qu n ( I n s t i t u t e o f R e s o u r c e& C i v i l E n g i n e e r in g ，N o r t h e a s t Un i v e r s i t y ， S h e n y a n g 1 1 0 8 1 9 ， L i a o n i n g ， C h in a ) Ab s t r a c t Th e Go n g c h a n g l i n g ir o n d e p o s it is a t y p ic a l s e d ime n t a r y me t a mo r p h i c ir o n d e po s it i n An s h a n Be n x i a r e a ； n e v e r t h e l e s s r e s e a r c h e s o n t h e f o r ma t io n o f t h e i r o n d e p o s it h a v e b e e n v e r y i n s u ff ic ie n t S t u d ie s s h o w t h a t t h e i r o n d e po s it l ie s in a r e v e r s e S - s h a p e d f o l d s t r a t a c o mp o s e d o f p l a g i o c l a s e a mp h ib o l it e ，b io t it e l e p t y n it e ，ma g n e t i t e q u a r t z i t e a n d “ a l t e r e d r o c k ” Ac c o r d i n g t o t h e i n v e s t i g a t io n o f s t r u c t u r e a n d mi n e r a l a s s e mb l a g e s o f ir o n o r e in c o mb in a t io n wit h c h a r a c t e r is t ic s o f ma j o r e l e me n t s ， R E E a n d t r a c e e l e me n t s o f i r o n o r e ， t h e a u t h o r s h a v e a r r iv e d a t t h e f o l l o wi n g c o n c l u s i o n s ：t h e f o r ma t i o n o f i r o n d e p o s it wa s c l o s e l y r e l a t e d t o ma n t l e p l u me s ；t h e r e wa s v e r y l i t t l e o r n o a l u mi n u m b e a r in g d e t r i t a l ma t e r ia l a d d e d t o t h e i r o n d e p o s it d u r i n g it s f o rm a t i o n；t h e ir o n d e po s it wa s f o r me d b y ma r in e c h e mic a l d e p o s i t i o n a n d i n a r e d u c i n g e n v ir o n me n t Ac c o r d in g t o mi n e r a l a s s e m b l a g e s o f p l a g i o c l a s e a mp h ib o l it e b i o t i t e l e p t y n it e a n d“ a l t e r e d r o c k s ”i n c o mb in a t i o n wit h f e a t u r e s o f ma j o r e l e me n t s ，REE a n d t r a c e e l e me n t s o f p l a g i o c l a s e a mp h ib o l i t e ，b i o t i t e l e p t y n it e a n d“ a t l e r e d r o c k s ” ，t h e a u t h o r s ma d e 3 n a n a l y s i s o f t h e p r o t o l i t h，a n d t h e r e s u l t s s h o w t h a t p l a g i o c l a s e a mp h i b o l i t e c a me f r o m mid o c e a n r id g e b a s a l t ，b i o t i t e l e p t y n it e c a me f r o m g r e y wa c k e n e a r c o n t i n e n t a l is l a n d a r c ，a n d t h e f o r ma t i o n o f“ a h e r e d wa l l 本文得到国土资源 部公 益 性 行业 科研 专 项基 金 ( 编 号 ：2 0 1 1 1 1 0 0 2 2 ) 、 国家 9 7 3项 目“ 我 国富铁 矿形 成 机制 与 预测研 究 ” ( 编 号 2 0 1 2 C B 4 1 6 8 0 0 ) 和教育部基金( 编号： 1 1 0 6 0 1 0 0 2 ) 的联合资助 第一作者简介王恩德 ， 男 ，1 9 5 7年生，博士生导师，教授 ， 从事金属矿床成矿规律与成矿预测研究。E ma i l ： wn d ma i l n e u e d u c n 收稿 日期2 0 1 2 0 4 1 6 ；改回 F t 期2 0 1 3 0 1 3 1 。许德焕编辑。 第 3 2卷第 2期 王恩德等：弓长岭铁矿床物质来源及沉积古地理环境研究 3 8 5 表 1 弓长岭铁矿床二矿区磁铁石英岩、 斜长角闪岩、 黑云母变粒岩、 “ 蚀变岩” 常量元素测试结果 T a b l e 1 M a i n e l e me n t a n a l y s e s o f ma g n e t i t e - q u a r t z i t e 。p l a g i o c l a s e a mp h i b o l i t e 。b i o t i t e - l e p t y n i t e a n d “ a l t e r e d r o c k f r o m No 2 o r e d i s t r i c t of t h e Go n g c h an g l i n g i r o n d e p o s i t 测试单位： 澳实分析检测集团一 澳实矿物实验室( 采用熔融法 ， 硼酸锂熔融， x射线荧光光谱定量分析， 其中， 铁以R e 2 o 3 表示) 。 从常量元素特征可见 ， 该矿区的 4个主要岩类 ， 其 F e 、 、 C a 、 Mg 、 K、 N a 的含量明显不同， 表明它们 的原岩来源不同。 3 2 稀土元素及微量元素 磁铁石英 岩、 斜长角闪岩、 黑云母变粒岩及 “ 蚀 变岩” 的稀土元素、 微量元素测试结果见表 2 、 3和 4 。 磁铁 石英 岩 该矿区磁铁 石英岩 的稀 土元素 总含量 ( L a到 L u ) 低且变化范围较大( 表 2 ) ， 为 ( 2 3 8 7 4 8 6 ) 1 0 ， 平 均 为 1 9 0 9 1 0 ； L R E E平 均 含 量 为 1 4 0 7 1 0 一， H RE E平 均 含 量 为 5 0 2 1 0 一， L R E E H R E E值为 1 2 4 7 3 ， 平均为 3 2 3 。( L a Y b ) N 值为0 6 1 5 9 3 ， 平均为 3 5 8 ， 显示出轻稀土 元素较富集的稍右倾型特征( 图 4 A) 。 矿 床 地 质 2 0 1 3焦 器 昌 寻 2 普 暑 锅 器 宝 高 累 = 昌 磊 赛 磊 费 鲁鲁 ；2； 呈 _ 一n N N _ _ H 0 0 _ _0 H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 昌 譬=高 譬 导 器 苫 量 黾 暑罩茜昌 昌 高 童 孪 = 三 酒 喜 兰量蛰墨毒蛩 曼意 罱8 昌 器 磊赛 导器 罩 磊 害臀s 童 萌 璺 至磊尊 虽交蛩墨墨曼 虽兰 萌 斌 n 、 2 一 = 葛 宝 吕 窨 窨 譬 爱 高 寻 导 S = g g 0 g 6 0 S 0 g 6 g g 0 g g g g g 葛 罱 詈 导 罱 誊 罱 导 葛 赛 g 6 0 g g音 一 0 0 昌 兽 一 0 S 蓉 害 兽 吕 罱 罱 寻 叠 0 高 高 g 6 0 0 6 0 g S g 0 0 g 6 g c； d 6 o 。 。 。 0 寸 n 0 0 0 0 n_一 n 0 0 0 0 卜卜卜卜 卜、 _ _ 。寸 0 0 0 0 。 I n r 、o。 0-_ -_ L n H o 。 曼 n寸 静 基 髫 暮 。 霉 林 匾 露 哥 一 1軎 牲 茬终 d 1r l 巡 爆嚣 n 卜 n 寸 N n 寸 卜 0 0 卜 0 n _ 寸 N 0 ( n _【 寸 _【 寸 寸 0 _L o 0 n 0 卜 n 寸 n n 甘 n n 0 n _【 寸 H N n n n n n n 0 ( 0 n 卜 0 n n _【 0 _【 卜 寸 0 _ 寸_【 _【 0 _【 卜 n _【 _【 _【 _【 0 1【 H 寸 _【 卜 _【 _【 _【 _【 _【 _【 H 0 0 0 n _【 0 n 0 n 寸 寸 _【 0 寸 n 0 0 寸 n n 寸 n 0 n n n _【 0 【 J0 寸 _【 _ 寸 寸 n_【 _【 _【 _【 _【 n 【 【 _【 n_L _【 _【 卜 寸 寸 _【 n 【 0 0 n _【 寸 _【 0 0 _【 寸 0 寸 n 0 n n t ， 0 _【 0 N 0 高 N 0 _【 葛 n _【 甘 雕 _【 0 N 荨 0 N 0 n 0 t ， 【 【 甘 _【 0 荨 0 0 n 0 I【 【 0 _【 廿 眯 _【 _【 0 0 n _【 t ， 口 _【 n 茸悄畦 N _【 0 _ H N 0 H N 0 n N n 骐 带 c 9 _【 0 ( J n n 譬 对 【 0 N 导 0 c n 錾 H 葛 c z _【 n 啡 _【 0 N 0 n 0 _【 c 8 _【 H n 甘 c c _【 0 _【 0 _【 0 n 0 誉 审 眯 H 荨 0 葛 0 ( 】 N 导 n 岢 雕 _【 荨 0 葛 0 0 c 8 n H 对 哦 c z H 0 _【 葛 0 H 0 0 n 譬 葛 荨 _【 岢 _ _ 0_【 0 _【 n 0 _【 N 0 n 蔡 6 0_【 0 n 0 n 0 _I I 蔡 N 0 【 0 N _【 n 【 N _【 口 蘸 N 0 n _【 0 n 吕 _【 N _【 一 _【 亲 荨 0 n 0 0 n N 0 _【 0 n n 枣 H 9 0 8 c n 0 c 1 口 0 0 n 霭 _ 0 t ， 【 0 t ， _【 吝 n _【 0 n n n 蒜 0 t 7 S 0 0 _【 n 0 _【 一= 蘼 I _ 0 N 荨 0 n 0_ N _【 【 n _【 蒜 0 _【 0 0 吕 0 0 【 _【 0 0 _【 N 0 n I【 c I 挺 0 _【 0 c 9 0 0 0 N 0 【 0 0 n 葛 0 _【 _【 挺 0 0 0 0 0 荨 0 0 0 _【 口 0 N _【 _【 挺 0 0 0 0 0 0 0 0 0_【 n n 0 _ 挺 _【 【 0 N 0 n 1 球 挺 _【 _【 _【 0 _【 0 S 0 0 _【 0 【 葛 0 0 龆 【 ) H 重 H 置 岜 T r l q 凡 占 _ _ a Du 眦_ a q _ J 0芑! 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n o r ma l i z e d REE a n d p r i mi t i v e ma n t l e n o rm ali z e d t r a c e e l e me n t p a t t e r n s o f r o c k s f r o m No 2 o r e d i s t r i c t i n t h e Go n g c h a n g l i n g i r o n d e p o s i t( s t and a r d d a t a f mm T a y l o r e t a1 ，1 9 8 5 ； Wa n k e e t a1 。 1 9 8 4 ) 3 9 0 矿 床 地 质 2 0 1 3正 APr i mit iv e ma n t l e n o r ma l i z e d REE p a t t e rn o f ma g ne t it e - q u a r t z it e ；BPr i mit iv e ma n t l e n o r ma l i z e d t r a c e s p id e r g r a n o f ma g n e t it e q u a r t z it e； CPr imi t iv e ma n t l e n o r ma l iz e d REE p a t t e r n o f p l a g iocl a s e a mp h ib o l it e ；DP r imit i v e ma n t l e - n o rm a l iz e d t r a c e s p id e r g r a n o f p l a g iocl a s e a mp h ib o l it e；EP r i mi t ir e ma n t l e n o rm a l iz e d REE p a t t e rn o f b io t it e ie pt y n it e ；FPr i mit iv e ma n t l e n o r mali z e d t r a c e s p id e r g r a n o f b i o t it e - l e p t y n it e ；GPri mit iv e ma n t l e - n o - r maliz e d REE p a t t e r n o f“ a l t e r e d r o c k ”：HP r imit iv e ma n t l e n o r ma l iz e d t r a c e s p id e r g r a n o f“ a l t e r e d r ock ” 黑 云母 变粒 岩 该矿区黑云母变粒岩的稀土元素总含量 ( L a到 L u ， 表 2 )为 ( 7 7 7 1 1 6 0 4 2 )X 1 0 _ 。 。 ， 平 均 为 1 1 4 7 7 1 0 ， L R E E平均含量 为 1 0 5 1 71 0 一 ， H R E E平均含量为 9 6 1 X 1 0 ， L R E E H R E E值为 6 5 1 3 6 4 ， 平均为 1 0 9 2 。( L a Y b ) N值为 7 9 8 2 1 3 7 ， 平均为 1 6 8 6 ， 显示出轻稀土元素强富集的右 倾型特征 ( 图 4 E) 。 所有样品采用原始地幔标准化后 ， a E u的范 围 为 0 8 6 1 0 3 ， 平均 为 0 9 2 ， C e的范 围为 0 7 2 0 7 6 ， 平均为 0 7 4 。 Yd - I o值 的 范 围 为 2 4 3 3 2 7 3 5 ， 平 均 为 2 6 3 2 ； Th U值的范围为 2 8 2 -4 4 3 ， 平均为 3 5 5 。 “ 蚀 变岩 ” 该矿 区“ 蚀变岩” 的稀土元素总含量 ( L a 到 L u ) 低( 表 2 ) ， 其变化范围为 ( 2 2 4 1 3 9 6 3 ) 1 0 ， 平 均 为 3 0 1 9 X 1 0 _ 。 。 ， L R E E 平 均 含 量 为 2 1 3 0 x 1 0 一， HR E E平均含量为 8 8 91 0 ， L R E E HR E E 值为 1 3 93 7 0 ， 平 均 为 2 5 5 。( L a Tb ) N值 为 1 0 5 3 3 7 ， 平均为 2 2 1 ， 显示 出轻稀土元素稍为富 集的稍右倾型特征 ( 图 4 G) 。 所有样品采用原始地幔标准化后 ， 除个别样品 外 ， 8 E u的范围为 0 6 6 0 7 6 ， 平均为 0 7 2 ， C e的 范围为 0 7 3 -0 7 6 ， 平均为 0 7 5 。 Y Ho 值的范围为 2 2 8 3 -2 7 6 5 ( 表 2 ) ， 平均为 2 5 4 9 ； Th U的范 围为 0 9 5 3 3 7 ( 表 4 ) ， 平均 为 2 0 0 4 讨论 4 1 常量元素 由常量元素可见， 弓长岭铁矿床二矿区的 4个 主要岩类显示出其 F e 、 、 C a 、 Mg 、 K 、 N a的含量明 显不同， 表明它们的原岩来源不同。 考虑到在变质过程 中， H2 O、 C O2 、 K2 O和 Na 2 0 都属于活动组份 ， 易发生变化 ， 故采用 A- C - F M 图解 对黑云母变粒岩、 斜长角闪岩和“ 蚀变岩” 进行了原 岩恢复( 图 5 ) ， 其中： = o 3 +C a O+2 F e 2 O s + Mg O； A( 铝质系数 ) =Al 2 0 3 1 0 0 ； C( 钙质系数 ) = C a O E1 0 0 ； F ( 铁质系数 ) =2 F e 2 Os E 1 0 0 ； M( 镁质 系数 ) =Mg O E 1 0 0 ( 注：各氧化物均 以 分子数进行计算 ) 。 研究结果表明： 斜长角 闪岩落入基性火 山岩 区 ( I X) ； 黑云母变粒岩落人含黏土质的中性火山岩或 杂砂 岩区 ( +) ； 而 “ 蚀 变岩” 则落人 粉砂岩 区 ( V) ， 靠近硅铁质沉积岩区( V I ) ( 图 5 ) 。 4 2 稀土元素及微量元素 磁铁 石英岩 正的 E u异常作为海底热液活动的指示标志着 与现代“ 黑烟囟” 型热液表现一致。二矿区的磁铁石 英岩具有正的 E u异常， 表明该区 B I F的形成与海底 热液活动有关( 图 4 A) ， 此结果与国外太古代 B I F的 研究 结果 一 致 ( A p p e l ，1 9 8 3 ； P e t e r e t a 1 ，1 9 8 3 ； Th o ma s e t a 1 ，1 9 8 8 ； L o u i s e t a 1 ，1 9 9 0； Da n ie l s o n e t a 1 ， 1 9 9 2 ； Y a s u h ir o e t a 1 ， 2 0 0 6 ) 。E u异常值和稀土 元素总含量变化范 围较大， 反映出海底热液与周 围 海水的混 合 比例在不 同时问存 在着差异 ( C o r n e l i s ， 2 0 0 5 ) 。 二矿区的铁矿石具有明显 的条带状 ， 明条带 以 石英为主， 暗条带以磁铁矿物为主 ； E u的分离需要 2 0 0 C以上 的温度条件 ( Mic h a e l ，1 9 9 1 ) ； 而且 ， 该 区 B I F中石英的含量与 L R E E H RE E具有一定的正相 关性( 图 6 ) 。这些都表明该区 B I F中的石英和铁矿 物不是从最初均一的铁氧化物和硅的混合沉积物 中 分离出来而形成 的， 它们有着各 自的形成机制。 该区铁矿石的“ R E E+Y” 具有正的 Y异常 ， 以 及该区 B I F的 Y Ho 值为 3 2 5 3 ， 远高于上地壳的 平均值( 2 7 ) ， 这些都支持该 区的 B I F是 由海洋化学 沉积形成的( Mic h a e l e t a 1 ，1 9 9 9 ) 。 该区 B I F的高场强元素 z r ， Hf ， Ta ， T h和 U 的 含量很低( 表 3 ) ， 表明其在化学沉积过程中没有碎屑 物质加入， 应来 自海水； 该区的 B I F缺少铝硅酸盐。 这些都表明其形成于开放海洋环境。 该区的B I F具有 T h U值低的特点( 原始地幔 为 3 5 6 ， 上地壳为 4 2 ) 。因为 T h U 的分离涉及到 U 4 的氧化( U 4 一u 6 ) ， u 6 比U 4 具有更高的活 第 3 2卷第 2期 王恩德等：弓长岭铁矿床物质来源及沉积古地理环境研究 3 9 1 C 图 5 弓长岭铁矿床二矿区斜长角闪岩、 黑云母变粒岩和“ 蚀变岩” 原岩恢复图解( 据王仁民等， 1 9 8 7 ) Fi g 5 Re s t o r a t i o n 0 f p l a g i ocl a s e a mp h i b o l it e b i o t it e - l e p t y n i t e a n d“ a l t e r e d r o c k ”f r o m No 2 o r e d i s t r i c t in t h e G o n g c h a n g l i n g i r o n d e p o s i t( a f t e r Wa n g e t a 1 ，1 9 8 7 ) 图 6 弓长岭铁矿床二矿区磁铁石英岩的L R E E H R E E 值与 w( S i o 2 ) 关系图 F i g 6 R e l a t i o n s h i p b e t we e n w( S i O 2 ) a n d L R E E HR E E f o r t h e ma g n e t i t e - q u a r t z i t e f r o m No 2 o r e d is t r i c t i n t h e Go n g c h a n g l in g i r o n d e p o s it 性 ， 所 以， 低 的 T h U 值表 示 BI F形成 于还原 环境 ( Mic h a e l e t a 1 ， 2 0 0 9 ) 。 该区的B I F 具有负的C e 值。因为 C e 的分离涉 及 C e 3 与 C e 4 之 问的转化 ， C e 3 比 C e 4 具有较高 的活性( S u a y ip ， 2 0 1 0 ) ， 所以， 在还原环境下 C e 表现 为负异常 ， 也表明该区 B I F的形成过程处于还原环 境 。 对前寒武纪铁矿床分布规律 的研究显示 ， 铁矿 床的形成与地幔柱和铁镁质火 山活动密切相关 ( J a n e t a 1 ， 1 9 7 6 ； Ha r o l d， 1 9 8 3；S t e in e t a 1 ， 1 9 8 8 ； Da v id e t a 1 ， 2 0 0 4 ) ( 图 7 ) 。二矿区铁矿床 的形成时 间大致为 2 5 2 7 G a ( 宋彪等 ， 1 9 9 2 ) 。 通过上述分析可知 ， 二矿 区内铁矿床 的形成与 海底热液活动密切相关， 在其形成过程中， 很少或者 没有含铝碎屑物质 的加入 ， 是 由海洋化学沉积形成 的， 形成于还原环境。 斜长 角 闪岩 二矿区内斜长角闪岩的微量元素配分 曲线属于 右倾型( 图 4 D) 。其大离子亲石元 素 R b 、 B a明显富 集 ； 相容元素 ( 如 Ni， Mg ， C o ， S c ， C u等) 含量较高 ； 洋 壳富集元素( 如 T i， Mg ， C o ， N i， V， C u ， Z n ) 含量高； L a Y b 值除个别样品外， 为 1 3 2 2 2 6 。这些都表 明二矿区的斜长角闪岩来源于洋壳。 该区斜长角闪岩 的 E u 无异常， 表明其形成与海 底热液活动无关。其 T h U值为 0 3 5 3 8 8 ， 平均 为 2 6 1 ( 与原始地幔值的差值为 3 5 6 2 6 1 = 0 9 5 ) ， 3 9 2 矿 床 地 质 2 0 1 3钲 嘿 盎 。 一 一 时间 1 O 图 7 前寒武纪铁矿床与热泉活动的时间关系( 引 自A n d r e y e t a 1 ， 2 0 1 0 ) F i g 7 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n i r o n d e p o s i t s a n d p l u me s i n P r e c a mb r ia n( a f t e r A n d r e y e t a 1 ， 2 0 1 0 ) 个别样品的该值为0 3 5 。这表明该区的斜长角闪岩 形成于还原环境。同时 ， 该斜长角闪岩的 C e表现为 负异常， 也表明其形成于还原环境 。 通过 A- GF M 图解进行 原岩恢复可知 ， 二矿区 斜长角闪岩的原岩 为基性火 山岩 ( 图 5 ) 。通过 一 Mg O 图解( 图 8 ) 可知， 该斜长角闪岩为正斜长角闪 岩。除个别样品外 ， 其 Y Nb值都大于 1 ， 表 明该斜 长角闪岩的原岩为拉斑玄武岩。T i 1 0 0 一 Z r Y* 3图 解( 图 9 ) 表 明， 该拉斑玄武岩为板块边缘拉斑 玄武 岩。应用 Ti z r 图解可以区分岛弧熔岩和洋中脊 ( 洋 底) 玄武岩 ， 前者为汇聚板块边缘型熔岩 ， 后者为扩 散板块边缘型熔岩。由图1 0 可知， 二矿区的玄武岩 为洋中脊( 洋底) 玄武岩( 杨学明等， 2 0 0 0 ) ， 因此， 该 矿区斜长角闪岩的原岩应为洋中脊( 洋底) 拉板玄武 岩。 黑云母 变粒 岩 二矿区内黑云母变粒岩 的微量元素配分曲线属 于右倾型( 图4 F ) 。与该区的斜长角闪岩相比， 相容 元素( 如 N i 、 Mg 、 C o 、 S c 、 C u 等) 的含量都明显降低， 不相容元素( 如 R b 、 U、 T h 、 B a 、 K、 Z r 、 I - I f 、 Ta 等) 的含 量明显增高； 轻稀土元素的含量增高， 而重稀土元素 的含量则变化不大。 该区黑云母变粒岩的 E u无异常 ， 表 明其形成与 热液活动无关。其 C e 表现为负异常， 说明其形成于 还原环境。其 Y H o 值接近上地壳平均值( 2 7 ) ； Th U值为 3 5 5 ， 虽与原始地幔中的平均值一致， 但考虑 到黑云母变粒岩 的 C e 为负异常， T h AJ 原始 比值应 大于 3 5 5 ( 差值为 4 23 5 5=0 6 5 ) ， 故推测该值 应与上地壳平均值一致。这些都表明该区黑云母变 粒岩的原岩来源于上地壳。 通过 A - C - F M 图解进行原岩恢 复可知 ， 黑云母 变粒岩的原岩为 中性火山岩或杂砂岩 ( 图 5 ) 。应用 Z r I iO 2 一 Ni图解可知 ， 该矿区黑云母变粒岩 的原岩 为变质沉积岩而不是变质火山岩( 图 1 1 ) ， 而且 ， 陆壳 富集元素( 如 R E E、 U、 Th 、 R b等) 含量高。在黑云母 变粒岩中， 可观察到部分石英和微斜长石颗粒具有 磨圆度( 图 1 2 A、 B和 C ) ， 石英颗粒大小不一 、 接触不 规 范( 图1 2 D) ； 在一些露头上可见明显的微层理 、 递 第 3 2卷第 2期 王恩德等：弓长岭铁矿床物质来源及沉积古地理环境研究 3 9 3 图 8 弓长岭铁矿床二矿区斜长角闪岩 Z r Mg O图解 F i g8 Z r Mg O d ia g r a m o f p l a g i o cl a s e - am p h i b o l i t e f r o m No 2 o r e d i s t r i ct i n t h e Go n g ch a n g l i n g i r o n d e p o s i t 图 9 弓长岭铁矿床二矿区斜长角闪岩 T i 1 0 0 一 Z r - Y*3图解 F i g 9 Ti 1 0 0 一 Z r - Y*3 d i a gra m o f p l a g i o d a s e - am p h i b o l it e f r o m No 2 o r e d i s t r i ct i n t h e Go n g a n g l i n g i r o n d e p o s it 变层理、 斜层理等现象( 周世泰 ， 1 9 9 4 ) 。这表明该矿 区黑云变粒岩 的原岩是 由沉积形成 的。据上所述 ， 该区黑云母变粒岩的原岩为杂砂岩。 B h a t i a 等( 1 9 8 6 ) 给出了不 同构造位置的杂砂岩 的微量元素丰度和比值 ( 图 1 3 ) ( 转引 自赵振华， 1 9 9 7 ) 。由图 1 3可见 ， 从海洋岛弧一大陆 岛弧一 活 动大陆边缘一被动边缘 ， U E( L a 、 C e 、 N d ) 、 Hf 含量 及 B a S r 、 R b S r 、 L a Y和Ni C o 值 增大 ， 而铁镁质 1 o 一 昌 0 一 、 N 1 0 w ( Z r ) 1 0 。 图 1 0 弓长岭铁矿床二矿区斜长角闪岩 Ti Z r 图解 Fi g 1 0 Ti Z r d i a gram o f p