人人平顺地区矽卡岩型铁矿床地质特征及成矿物质来源探讨.pdf

第 4 6卷第 4期 2 0 1 0年 7月 地 质 与 勘 探 GE0L0GY AND EXPL0RAT1 0N Vo 1 46 No 4 J u l y ， 2 0 1 0 山西平顺地 区矽 卡岩型铁矿床地质 特征及成矿物质来源探讨 张海东 ， 刘建朝 ， 陈正乐 ， 刘淑文 ， 戈小红 ， 成 欢 ， 张 ( 1 长安大学资源学院， 西安7 1 0 0 5 4； 2 中国地质科学院地 质力学研 究所 ， 北京1 0 0 0 8 1 ) 雪 摘要 山西平顺地区矽卡岩型铁矿主要产于燕山期 中性侵入岩与中奥陶统碳酸岩地层接触带 及其 附近。矿化蚀变带明显， 钠长石化是重要 的找矿标 志。北 落峡 Z K 2 8 7钻孔 岩芯样地球化 学特 征、 黄铁矿 ( P b P b =1 7 7 4 1 1 8 3 0 1 ， 平均值 1 7 9 9 3 ； 2 0 7 P B P b=1 5 4 3 31 5 5 5 1 ， 平 均值 1 5 4 9 5 ) 以 及早期 ( 。 P b P b ：1 7 8 5 9l 8 4 7 4 ； P b P h=1 5 4 2 91 5 4 3 1 ) 和晚期侵入岩 ( P b P b = 1 7 9 5 9 1 8 2 2 3 ， 平均值 1 8 0 8 8 ； P b P b=1 5 4 3 4l 5 5 6 6 ， 平均值 1 5 5 3 6 ) 的 P b同位素组成 共 同表 明， 除 晚期 中性侵入 岩是磁铁矿 的成矿母岩之外 ， 还包括早期超 基性一 基性侵 入岩 ， 它也是磁铁 矿形成 的重要 成矿母 岩之 一 ， 其很可能是通过被 晚期 闪长岩 同化 交代 ， 大量铁 矿质进入 了晚期 闪长岩 ， 经后期钠 化蚀 变， 铁质析 出， 形成磁铁矿 ， 间接的提供 物质来源。 关键词 太行 山南段平顺地 区早期晚期侵入体P b同位素成矿物质 来源 中图分类号 P 6 1 8 4 2 文献标识码 A 文章编号 0 4 9 5 5 3 3 1 ( 2 0 1 0 ) 0 4 0 6 3 4 - 0 9 Zh a n g Ha i- d o n g， Li u J i a n-c h a o 。 Ch e n Zh e n g-l e ， Li u S h uwe n， Ge Xi a oh o n g， Ch e n g Hu a n， Zha ng Xue Ge o l o g ic a l c har a c t e r is t ic s o f s ka r n ir on de po s it s a nd t he ir mine r a l iz a t io n ma t e r ial s our c e in t h e P in g s h u n a r e a ， S h a n x i P r o v in c e J Ge o l o g y a n d E x p l o r a t io n ， 2 0 1 0 ， 4 6 ( 4 ) ： 0 6 3 4 - 0 6 4 2 0 引言 平顺铁矿位于太行 山南段 山西省长治市境 内， 是华北地区重要的矽卡岩型铁矿矿集区 ， 和邯邢铁 矿以及安阳一 林县铁矿构成 了太行 山南段矽卡岩型 铁矿床成矿带。以往研究主要集中在邯郸 一 邢 台地 区， 认为岩体是由大陆拆沉作用 和大洋俯 冲作用形 成 ( 罗照华等 ， 1 9 9 7 ； 邓晋福等 ， 2 0 0 0 ) ， 具 有壳幔岩 浆混合的特点( 陈斌等 ， 2 0 0 5 ， 2 0 0 6 ) ， 邯邢式铁矿 的 形成受邯郸地幔柱 的控制 ( 毛景文等， 2 0 0 5 ) ， 并探 讨 了铁矿床的形成时代和成矿物质来源等 问题( 郑 健 民， 2 0 0 7 ) 。6 0 7 0年代 ， 平顺矽卡岩型铁矿床进 行了大量的找矿地质勘探工作， 但对成矿作用研究 较薄弱。以往研究对 铁矿床 的形成 主要有 两种观 点 ， 一种观点认为是 由火山作用形成 ， 另一种观点认 为铁矿体形成 与晚期岩体钠 化作用 有关 ( 张海 东 等 ， 2 0 0 9 ) ， 但对铁矿成矿物质来源没有进行深入研 究 。本文在对平顺矽卡岩型铁矿的地质特征综合研 究 的基础上 ， 结合本区具有代表性 的芦沟和北落峡 两个矿区的岩体蚀变带特征及岩石矿物 P h同位素 示踪， 来探讨本区成矿物质来源问题。 1 地 质概况 研究区在大地构造位置上位于 吕梁一 太行断块 的太行块隆南段 ， 与邯郸 一 邢 台和安阳一 林县地区具 有相同大地构造背景 ， 空问上处于大型宽缓的太行 山复式背斜的西翼 ， 南北 向两个宽展的复式背斜隆 起带 ， 控制了东西两个岩浆岩带的具体展布。断裂 和褶皱均以北北东向为主 ， 明显受中生代太平洋板 块俯冲作用影响( 陈斌等， 2 0 0 5 ； 郑健民， 2 0 0 7 ； 张海 东等 ， 2 0 0 9 ) ， 构成了平顺地 区控矿构造 的总体轮廓 ( 图 1 ) 。出露的地层主要 为中奥 陶统 马家沟组 灰 岩 、 泥灰岩及少量下奥陶统三山子组 白云岩( 表 1 ) ， 其中中奥陶统马家沟组一 、 三 、 五岩性段以泥灰岩为 收稿 日期 2 0 0 9 0 4 2 2 修订 日期 2 O l O 一 0 6 1 7 ； 责任编辑 郑杰。 基金项 目 全国危机矿 山项 日( 编号 ： 2 0 0 6 1 4 0 0 4) ， ( 编号 ： 2 0 0 8 9 9 5 0 0 ) 资助 第一作者简介 张海 东 ( 1 9 8 2年 一) ， 男 ， 2 0 0 8年毕业 于 长安 大学 ， 获硕 l 学位 ， 在读 博士 生， 现 主要从 事 矿床 地 质研究 工 作， E m a i l z h a n g l 5 0 0 7 9 t o m C O lfi l 。 6 3 4 第4期 张海东等： 山西平顺地区矽卡岩型铁矿床地质特征及成矿物质来源探讨 主， 二 、 四、 六岩性段以中厚层较纯质灰岩为主， 是主 要的控矿围岩， 三山子组 白云岩地层产状水平。中生 代燕山期岩浆岩分布广泛， 大多呈岩盖 、 岩脉、 岩床和 小岩株产出。岩体规模不大， 空间上 由西向东组成两 个近平行的岩浆岩带 ， 呈北北东向串珠状分布。由东 向西分别称为第一岩浆岩带和第二岩浆岩带， 本次研 究主要为成矿规模大 、 蚀变作用强的第一岩浆岩带西 安里地区( 图 1 ) 。西安里岩体形成于燕山期， 岩性较 复杂， 由早 、 晚两期侵入岩组成， 早期侵入岩以橄榄辉 长岩为主， 晚期侵人岩主要为中性闪长岩一 二长闪长 岩， 在二者接触部位为角闪闪长岩 ， 规模较小。 橄榄辉长岩主要矿物为橄榄石 、 辉石 、 斜长石 、 角闪石 ， 辉长结构为主 ， 块状构造为主。角闪闪长岩 主要组成矿物为角闪石和长石 ， 角闪石颗粒粗大， 后 期重结晶作用强烈。闪长岩一 二长闪长岩主要矿物 图 1 平顺地区第一构 造岩 浆岩 带地 质简 图 F ig 1 S imp l ifi e d g e o l o g ic ma p o f t h e fi r s t s t r u c t u r e ma g ma t ie b e l t in t h e P in g s h u n a r e a 1 一 第四系； 2 一 石炭系 ； 3 一 奥 陶系中统 ； 4 一 奥 陶系下统 ； 5 一 燕山期闪长岩一 二长闪长岩 ； 6 一 断层 ； 7 一 矿床位置； 8 一 岩浆岩带 范围 1 一 Q u a t e ma q - ； 2 一 C a r b o n i f e r o u s ； 3 一 M i d d l e O r d o v i c i a n ； 4 一 L o w e r O r d o v i c i a n ；5 一 Y a n s h a n i a n d i o r i t e - m o n z o d i o r i t e ； 6 - f a u h ； 7 一 t h e l o c a t i o n o f d e p o s i t 8 - r a n g e o f ma g ma tic b e l t 表 1 平顺地区奥陶系马家沟组地层简表 ( 2 1 2地质队 ， 1 9 7 9 ) T a b l e 1 S i mp l ifie d t a b l e o f Ma j ia g o u Gr o u p o f Or d o v ie i a n s y s t e m i n the P in g s h u n a r e a ( a f t e r N o 2 1 2 g e o l o g ic a l b r ig a d e ， 1 9 7 9 ) 统 组 段 厚度( m) 代号 岩 性 第六段 O6 0 O 厚层深灰色灰岩 上奥陶统 第五段 7 4 8 5 O ； 角砾状泥灰岩夹两层厚7 1 0 米的中层灰岩 o 4 _ 中厚层石灰岩夹泥质白云质灰岩 中 第四段 1 7 8 2 2 2 0 I 2 中薄层灰岩夹薄层 白云质灰岩或灰质 白云岩 中 家 0 中厚层豹皮状灰 岩 、底部含燧石结核 奥 沟 陶 组 第三段 2 08 0 0 黄色团块状泥灰岩夹角砾状泥灰岩透镜体 统 o j _ 2 中厚层灰岩夹含砾白云质泥灰岩 ( O 2 ) 第 二段 1 0 0 1 3 6 0 中厚层 状灰 岩及自云质条带灰岩 、 下部为角砾状灰岩或角砾泥灰岩 第一段 81 8 0 钙质页岩夹薄层灰质 白云岩 下奥陶统( 0 2 ) 三 山子组 4 2 7 2 0 l 含燧石条 带、 结核 白云岩 6 3 5 地质与勘探 回1回2囵3 圉4 囤5 田6 困8 口9 图 2 北 落峡 2 7勘探剖面矿体分布图 Fig 2 M a p s howing dis t r ibut ion o f ir o n de po s it s al o ng e x pl o r at io n l ine 2 7 in Be il uo xia 1 一 马家沟灰岩四段 ； 2 - 马家沟灰岩二段 ； 3 一 闪长岩 、 二长闪长岩 ； 4 一 已知矿体 ； 5 一 马家沟灰岩三段 ； 6 一 下奥陶统 白云岩 ； 7推断矿化有利部 位 ； 8 一 岩体上侵方向 ； 9 一 下奥陶统白云岩 与岩体的接触界面 1 一 t h e f 0 u r t h l ime s t o n e； 2 一 t h e s e c o n d l ime s t o n e ； 3 - d io r it e 、mo n z o d io r it e； 4 - k n o wn o r e b o d y； 5 一 t h e t h ir d l ime s t o n e ； 6 一 L o we r Or d o v ic ia n d o l o mit e ； 7 一 I I 1 f e n d f a v o r a b l e min e r a l iz a t io n p o s it io n： 8 一 t h e d ir e c t io n o f in t r u s iv e r o c k s ： 9 一 t h e c o n t a c t in t e r f a c e b e twe e n L o we r O r d o v ic ia n d o l o mit e a n d ma g ma t ic r eck s 表 2 西 安里矿 区主要矿体特征表 Tab l e 2 Char ac t e ri s t ic s o f ma in o r e bo die s in t he Xi anl i minin g dis t r ict 注： Mb 一 大理岩； 8 m一 蚀变闪长岩 。 为斜长石、 钾长石和角闪石 ， 半 自形粒状结构 ， 块状 构、 造。早期 、 晚期侵入岩体具有相似的岩石地球化 学特征 ， 表现为低硅高镁 ， 轻稀土富集重稀土亏损并 呈现轻微 E u正异常 ； 大离子亲石元素( 如 S r 、 B a 、 6 3 6 K) 放射性成 因 P h富集 ， 亏损 高场强元素 ( 如 N b、 T a 、 r i) 。这些特征说明两个岩浆岩带均起源于富集 地幔， 但在上侵定位过程 中受到不 同程度下地壳的 混染 ( 刘玉成等 ， 2 0 0 6； 刘建朝等， 2 0 0 8 ) 。 第 4期 张海东等 ： 山西平顺地区矽卡岩型铁矿床地质特征及成矿物质来源探讨 图 3平顺地 区热液蚀变现象 F ig 3 Hy d r o t h e r ma l a l t e r a t io n in t h e P in g s h u n a r e a a 一 钠长石 ； b - 透辉石 、 石榴石及磁铁矿 a - a l b it it e；b- d io p s id e、 g a r n e t a n d ma g n e t it e 表 3 北落峡第 7钻孔岩芯样分析结果表 ( ) Ta bl e 3 Analys is r e s ul t s o f c or e s a mpl es o f 7 t h b o r e h o l e i n B e i l u o x i a ( ) 2 矿床特征 2 1 矿体形态及产出位置 本区磁铁矿矿体主要产于燕山期晚阶段闪长岩 体与中奥陶统碳酸盐岩的接触带上， 成矿层位主要 是 0 ： 和 0 地层 ( 图2 ) 。西安里地区内有大小矿 区5 个， 共有铁矿体 1 2 6 个， 矿体大小不等， 长度一 般为几十米到几百米， 每个矿区均有一 、 二个或几个 比较重要的主矿体 ， 它们的储 量常占矿区总储量的 7 0 以上 ( 表 2 ) 。按矿体与岩体相互关系 ， 矿体类 型可分为产于岩体两侧和岩体顶部似层状矿体、 产 于岩体内部不规则捕虏体矿体及产于围岩内部贯入 式矿体 ， 矿体的形态 明显受到接触面及周边构造形 态的控制。其中产于接触带 的铁矿体规模最大， 其 次是产于岩体内的捕虏体铁矿体， 产于碳酸盐岩内 捕虏体矿体规模最小。 回 囤z 固 囤 豳 臣蚕 图 4 北落峡 3 0 1勘探线矿化蚀变带剖面图 F ig 4 Cr o s s s e c t io n o f min e r a l iz a t io n alt e r a t io n alo n g e x p l o r a t io n l in e 3 0 1 in Be il u o x ia l 一 闪长岩； 2 一钠长岩 ； 3 一 矽卡岩 ； 4 - 铁矿体； 5 一 透辉石岩 ； 6 - 大理岩 1一 d io r it e； 2一a l b it ite； 3 一s k a r n； 4 -o r e b o d y； 5一 d io p s it e ； 6 一ma r b l e 2 2 矿石组成及结构构造 矿石的矿物组成简单 ， 以磁铁矿为主 ， 次为黄铁 矿 ， 以及少量磁黄铁矿， 黄铜矿和铜兰等。当黄铁矿 成为主要矿石矿物时， 矿石则为硫铁矿矿石 ( 如交 6 3 7 地质与勘探 2 0 1 0往 表 4 西安里杂岩体岩石矿物 P b同位素分析测试结果 Ta b l e 4 An a l y s is r e s u l t o f l e a d is o t o p e in c o mp l e x r o c ks a nd mine r a l s f r o m Xi“ a n l i 注 ： P b同位素测试于 2 0 0 7年 6月在 中国科 学 院广 州地球 化学 所完成 。 界坡 2 5号矿体北端和芦沟 1 0号矿体北端的矿石 ) ( 表 2 ) 。在某些氧化矿石 中， 假象赤铁矿是主要矿 石矿物。脉石矿物以透辉石和碳酸盐矿物为主 ， 次 为角闪石 、 镁橄石 、 石榴石 、 绿帘石等。晚期蚀变矿 物有透闪石 、 黑云母 、 铁云母 、 绿泥石 、 蛇纹石 、 滑石 、 及晚期碳酸盐等。 矿石结构以 自形 一 半 自形和他形结构 为主， 其 次为包含状结构 、 熔蚀 和交代残余结构 以及压碎结 构。矿石构造 以浸染状、 致密块状 、 条纹 一 条带状 、 斑杂状 、 细脉状为主， 并含有少量晶洞 、 皱纹状 、 角砾 状和胶状构造。 2 3生成顺序 根据野外及室 内的综合研究 ， 将矿石矿物组合 分为早期 、 晚期两个形成阶段 ： 早期阶段 以气液蚀变 交代作用为主， 晚期阶段 以热液交代作用为主。气 液蚀变 交代 作用 早期 为岩 基 的淋 滤 ( 李洪 普等 ， 2 0 0 9 ) ， 伴有强烈的钠长石化作用 ， 形成 了一套以钠 长石为主的交代岩( 图 3 a ) ； 晚期为钙镁一 铁质交代 作用为主 ， 主要形成透辉石矽卡岩及少量的石榴石 矽卡岩( 图3 b ) 。磁铁矿主要在晚期蚀变阶段形成， 它总是 以交代透辉石或碳酸盐围岩为主。热液蚀变 交代作用早期以钙质交代作用为主 ， 形成一套含水 硅酸盐 ， 如葡萄石 、 绿帘石 、 阳起石、 透闪石等高温热 液矿物 ； 晚期往往形成 中低温的绿泥石、 蛇纹石、 方 解 石等 。 63 8 图 5 北 落 峡 第 2 8勘 探 线 剖 面 图 及 K o、 N a 2 O、 T F e三种氧化物分布 曲线图 ( T e r o N i r a n e n e t 口 Z ， 2 o o 7 ) F ig 5 Cr o s s s e c t io n o f e x p l o r a t io n l in e 2 8 a n d K2 O 、 Na 2 O 、 TF e d is t r ib u t io n c u r v e s o f c o r e s a mp l e s in t h e Be il u o x ia a r e a 1 一 透辉石斜长岩及 透辉石 化闪 长岩 ； 2 一 透辉 石岩 ； 3 一闪长 岩 ； 4 一 铁矿体 ； 5 一 岩体上侵方向 ； 6 一 透辉钠长岩 ； 7 一 钠 长岩； 8 一 透辉石化闪长岩 ； 9 一 大理岩 ； 1 0 一 T F e 变化 曲线 ； 1 1 一 N a 2 O 变化 曲线 ； 1 2 - K 2 0变化趋势 ； 1 3 - 采样编号 1 - d io ps it e a n o r t h o s it e a n d d io p s i t e d io ri t e； 2 一d io p s it e r o c k s ： 3一 d io r it e ； 4一o r e d e p o s it e； 5-the d ir e c t io n o f in t r u s iv e r o c k s ： 6一d i o p s it e a l b it i t e ； 7 一d io p s it e d io ri t e； 8一 a l b it it e； 9一 ma r b l e ； 1 0-tr e n d o fT Fe ； 1 l t r e n d o f Na 2 O； 1 2一 t r e n d o f K2 O； 1 3 一s a mp l e n u mb e r 2 4 蚀变带特征 研究 区内不 同类型 的蚀变作用在时间上有先 后， 在空问上往往互相叠加， 但蚀变分带特征仍十分 明显 ， 如北落峡 3 0 1勘探线 剖面( 图 4 ) 。根据蚀变 带内矿物种类和含量 的不同 ， 从岩体 到围岩可将蚀 变带依次 划分为 以下 5个 带 ： 钠长岩带 ( 白色 带) ， 岩石广泛发生钠 长石化， 暗色矿物逐渐减少 ， 斜长石被钠长石取代 ， 岩石颜色变为浅灰色或灰 白 色。钠长石化在接触带附近最强 ， 远离接触带逐渐 变弱 ， 其宽度 、 厚度变化急剧， 几十米 几百米不等； 第4期 张海东等： 山西平顺地区矽卡岩型铁矿床地质特征及成矿物质来源探讨 图7 P b P b P b P b 同 位纂相关曲 鲮图 解e 据 杨学明 等， 2 0 0 9 修编) F i g 7 C o r r e l a t io n c u r v e s o f is o t o p e 斯P b 列P b 2 0 6 P b 姒 f I i o d g k d f r o m Y a n g e t a 1 。 2 0 0 9 ) N H R L ： 北半球参考线， 地球等时线年龄为4 5 5 G a ； D M： 亏损地幔； B S E ： 全硅酸盐地； M l 富集地幔 l ； E M I I ： 富 集地幔 I I ； H I M U ： 具有高U P b 比值的地幔； P R E M A ： 普通地幔； M O R B ： 洋中脊玄武岩； 1 一 闪长岩一 二长闪长 岩 ； 2 一 黄铁矿； 3 一 角闪闪长岩 ； 4 一 橄榄辉长岩 N HR L ： N o r t h e r n He mis p h e r e r e f e r e n c e l in e ， t h e a g e o f t h e E a r t h S is o e h r o n is 4 5 5 G a ； D M： d e p l e t e d m a n t l e ； B S E： wh o l e s il ic a t e e a r t h； EM I ： e n ri c h e d ma n t l e I ； EM I I ： e n ri c h e d ma n t l e f l l HiMU： ma n l l e wit h h i g h U P b r a t e s； PRE MA： c o mmo n ma n t l e； MORB： mid o c e a n ri d g e b a s a hs ： 1 一 d io ri t e mo n o d io ri l e； 2一 p y rit e； 3 - h o r n b l e n d e； 4- o l iv in e g a b b r o d ia b a s e 次透辉石钠长石带和球状葡萄石带( 灰绿色带) ： 相对于钠长岩带颜色 明显加深 ， 由于含有次透辉石 而呈现微绿色， 半 自形粒状结构 ， 同时向花岗变晶结 构变化， 块状构造。此带还可看到葡萄状圆球构造 ， 球状葡萄石被钠长石熔融交代 ， 透辉石呈长柱状或 短柱状。该带主要矿物有钠长石、 次透辉石、 葡萄 石、 方解石等； 透辉斜长石岩带( 绿色带) ： 蚀变带 中透辉石含量增加， 短柱状或粒状， 绿色， 半自形粒 状结构， 有钠化、 葡萄石化及更晚期 的云母类叠加。 主要矿物有斜长石 ( 常见绢云母化 ， 黝帘石化 ) 、 透 辉石 ， 晚期有角闪石、 绿泥石、 钠长石、 绿帘石 、 碳酸 盐叠加 ， 有时见到少量角闪石巨大残 留晶体被透辉 石交代 ； 磁铁矿体带 ： 由磁铁矿等金属矿物交代 大理岩而成， 常见磁铁矿， 黄铁矿 ， 还含有少量黄铜 矿， 铜兰等金属矿物。磁铁矿体主要叠加于矽卡岩 带和大理岩带的接触带上 ， 发育角闪石化和绿帘石 化等； 大理岩带： 碳酸盐岩围岩受侵入岩体热变 质重结晶作用形成大理岩 ， 宽度不等， 从几十米到几 百米， 是重要 的找矿标志之一 ( 高辉等 ， 2 0 0 9； 肖晓 林等 ， 2 0 1 0 ) 3 成矿 物质来源探讨 3 1 蚀变带内元素分布特征 为了研究元素在各蚀变带的分布变化情况， 本 次将本区第 2 8 7钻孔 的部分岩 芯样进行 化学分 析， 分析结果见表 3 。在图 5中， 蚀变带从上往下依 次为 ： 钠长岩一 透辉钠 长岩及透辉斜长岩一 钠长岩 ， N a O含量的变化为先减少后增 大， 而 K O和 T F e 为先增大后减少 ， 尤其在透辉斜 长岩带 向磁铁矿带 过渡 中， T F e含量表现 为突变性增大。从上面分析 可以看出， 未蚀变的闪长岩 ， 在高温富含挥发份流体 的作用下 ， 岩石 中暗色矿物( 角 闪石 、 黑 云母 等) 和 磁铁矿解体消失， 并从溶液中带 出铁质和 K ： O， 带人 N a O， 形成大量钠长石等新生矿物 。在钠长石化带 中， 从侵入岩向矿体方 向， 钠长石化 由弱到强 ， 岩石 中 N a O渐趋增高， 铁质和 K O含量逐渐降低 ， 褪色 现象也逐步显著， 由闪长岩类 的深灰色渐变为钠长 岩的灰一 灰 白色。钠长石化 的范 围、 强度与矿 体规 模成正比， 即钠化越强、 范围越大 ， 则矿体规模也大。 钠长石化已成为本区重要的找矿标志。 63 9 地质与勘探 图 6 P b P b 一 P b P b同位素相关 曲线 图解 ( C r i t i a n a e t a 1 ， 2 0 0 4 ) Fig 6 Co r r e l a t io n c ur v e s of is o t o pe Pb 0 4 Pb一 o 6 Pb 0 4 Pb 1 一 闪长岩一 二长 闪长岩 ； 2 一 黄铁矿 ； 3 一 角闪闪长岩 ； 4 一 橄榄辉 长岩 1 一d io r it e mo n z o d io r it e： 2 一 p y r it e ； 3 一h o r n b l e n d e； 4 o l iv in e g a b b r o d ia b a s e 从上述蚀变作用带中元素的带人带出关系不难 看出 ， 铁矿石中的铁是由闪长岩从深部带出， 在岩体 就位以后 ， 受钠化蚀变形成 白色钠长岩带 ， 并将铁质 转化为富含铁质溶液， 最终形成铁矿体。 3 2 铅同位素特征 铅同位素组成除受放射性衰变和混合作用影响 外 ， 不会在物理 、 化学和生物作用过程 中发生变化 ， 即在矿质运移和沉淀过程中铅同位素组成保持不变 ( 沈渭洲 ， 1 9 8 7 ) 。因此铅同位素组成是示踪成矿物 质来源最直接 、 最有效的一种方法 ， 被广泛应用于各 种矿床的研究中( 张乾等， 2 0 0 0 ， 2 0 0 2 a ， 2 0 0 2 b ) 。 为了研究本 区磁铁矿的矿物质来源 ， 本次研究 测试了 3件黄铁矿样品4件晚期闪长岩样品和 2件 早期橄榄辉长岩样 品， 其 中 3件黄铁矿样品均采 自 西安里芦沟矿区， 并且它们都与磁铁矿共生在一起 ， 可以认为黄铁矿与磁铁矿的铁质来源是相 同的。岩 矿石 的铅 同位素分析结果见表 2 ， 矿石铅 与岩体铅 同位素组成接近 ， 说明矿石铅与岩体铅具有大致相 同来源 ； 在 P b 叫P b 2 0 8 P b 叫P b演化模式 图解上 ( 图 6 ) ， 晚期中性侵入岩投影点落在下地壳和造 山 带铅增长线之间 ， 早期橄榄辉长岩和角闪闪长岩落 在地幔和造山带铅增长线之 间， 而黄铁矿落在早期 和晚期侵入岩之间的造山带铅增长线附近 ， 这些特 6 40 征表明， 黄铁矿中的铅与早期 、 晚期侵入岩中的铅存 在某种联系， 或者说早期 、 晚期侵入岩为黄铁矿的形 成提供 了一定物质来源( 汤中立 ， 2 0 0 2 ) ； 另一方面， 黄铁矿的铅为下地壳铅和造 山带铅的混合铅 ， 但 由 于模式图中的造山带铅的含义不 明确， 它实际上包 括 了高 值的整合铅 、 俯冲带的壳幔混合铅 、 海底 热水作用铅和部分沉积与变质作用铅 。这种混合作 用通常以沉积作用 、 火 山作用 、 岩浆作用 、 变质作用 以及极速的侵蚀循环作用等方式把来源地幔 、 上地 壳和下地壳的铅混合 ， 形成具有均一 U P b和 T h P b 的造山带铅。根据上面的分析 ， 黄铁矿的铅很可能 属于下地壳铅和地幔铅的混合铅 ， 其来源于早期 、 晚 期侵入岩中的铅 。在 嘶 P b P b 一 2 0 8 7 P b 峭P b 演化模 式图中( 图 7 ) ， 所有样品都落在地球等时线 的右侧 ， 以富集放射性成因 P b为特征， 说明源区应富集大离 子亲石元素 u、 T h ， 属于富集地幔型。所测样品几乎 都落在了 E M I、 E M I I 之间的下地壳和普通地幔范 围内， 并明显形成 了两组 ， 其 中， 晚期闪长岩为一组； 角闪闪长岩与早期橄榄辉长岩为一组。本次所测的 三个黄铁矿样品有两个靠近晚期侵入岩 ， 有一个靠 近早期侵入岩， 说 明黄铁矿 的铅与晚期侵入体 的关 系比与早期侵入体的关系密切。 从 以上分析可以看出， 晚期 中性侵入体为黄铁 矿提供 了主要 的铅， 但是早期超基性一 基性侵入体 也为黄铁矿的形成提供了一定的物质来源。由于所 测 的黄铁矿均与磁铁矿共 生， 说明黄铁矿和磁铁矿 具有共同的成矿物质来源， 同时进一步的也说明了 晚期侵入体是本区磁铁矿 的主要成矿母岩 ， 但早期 侵入岩也为磁铁矿 的形成提供 了一 定量 的物质来 源， 其很可能是通过被晚期闪长岩同化交代， 大量铁 矿质进入 了晚期闪长岩 ， 经后期 钠化蚀变 ， 铁 质析 出， 在有利的部位形成磁铁矿。 4 结论 地球化学成分研究表明， 岩体在发生钠化的 过程 中， 岩浆热液将 N a 被带人 ， F e 、 K带出， 并有利 的地段形成铁矿体。 铅同位素示踪进一步表明 ， 晚期闪长岩是主 要的成矿母岩 ， 但早期超基性 一 基性 侵入 岩也提供 了一定了物质来源， 结合该区早期 、 晚期侵入岩的时 第 4期 张海东等 ： 山西平顺地区矽 卡岩型铁 矿床 地质 特征及成矿物质来 源探讨 空分布关系， 早期超基性 一 基性侵入岩很可能是通 过被晚期中性侵人岩交代同化 ， 大量铁质进入 晚期 中性岩浆之 内的方式 ， 间接为铁 矿体提供了物质来 源 。 R e f e r e n c e s 21 2 Ge o l o g ic a l P a r t y 1 9 7 9 Dis c u s s io n o n o r e f o r min g me c h a n is m o f Na a c t i v a t i o n i n Ha n d a nX i n g t a i a r e a s J G e o l o g ic a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y i n S h a n x i， ( 2) ： 1 9 ( i n C h in e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t ) Cr it ia n a L ia n a C io b a n u， Nig e i J o h n Co o k 2 0 0 4 S k a r n t e x t u r e s a n d a c a s e s t u d y ： t h e o c a n d e F i e f D o g n e c e a o r e f i e l d ， B a n a t ， R o m a n i a J O r e G e o l o g y R e v i e v , s ， 2 4： 3 1 5 - 3 7 0 ( in C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t ) Ch e n Bin， L iu Ch a o q u n， T ia n We i 2 0 0 6 Ma g ma mix in g b e t w e e n ma n t l e a n d c r u s t a l d e r iv e d me h s in t h e p r o c e s s o f Me s o z o ic tr ia g ma t is m ， T a i h a n g s h a n ： c o n s t r a i n t s f r o m p e t r o l o gy a n d g e o c h e mi s t r y J E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s ， 1 3( 2 ) ： 1 4 01 4 7( i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t ) Ch e n Bi n， Zh a i Min g g u o， T ia n W e i 2 0 05 P e t r o g e n e s is o f t h e me s o z o ic I n t r u s iv e c o mp l e x e s f r o m t h e s o ut h e r n Ta ih a n g o r o g e n，n o r t h Ch in a c r a t o n： e l e me n t a l a n d S r N d - P b i s o t o p i c C o n s t r a in t s J B u l l e t i n o f Mi n e r a l o gy P e tr o l o gy a n d G e o c h e m i s t r y ， 2 4( 2) ： 9 3 1 0 1( in C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t ) De n g J in - f u， Z h a o Gu o- c h u n， Z h a o Ha l - l in g， L u o Zh a o h u a ， Da i S h e n g q ia n， L i Ka iruin g 2 0 0 0Y a n s h a ma n ig n e o u s p e t r o t e c t o n ic a s s e m b l a g e a n d o r o g e n i c d e e p p r o c e s s e s i n e a s t C h i n a J G e o l o g i c a l R e v i e w， 4 6 ( 1 ) ： 4 1 4 3 ( i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t ) Ga o Hu i， J Hr o n s k y ， Ca o Dia n h u a ， Li Ru ip in g， Zh a n g P e n g 2 0 0 9 An a n a l y s i s o n ma t a l l o g e n e t i c mo d e l a n d o r e c o n t r o l f a c t o r s o f j i n c h u a n C u - N i ( P G E )m a g ma t i c s u l fid e d e p o s i t a n d i t s e x p l o r a t i o n i m p l i c a t i o n s J G e o l o g y “ a n d E x p l o r a t i o n ， 4 5( 3) ： 2 1 8 2 2 1 ( i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t ) L iu J ia n c h a o ， Z h a n g Ha l d o n g ， L iu S h uw e n， Ge Xia oh o n g 2 0 0 9 S t u d y o n g e n e s is o f t h e in t r u s iv e c o mp l e x in P in g s h u n a r e a， s o u t h e rn T a i h a n gm o u n ta i n s J G e o l o g i c a l R e v i e w， 5 5( 3) ： 3 1 83 2 8( i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t ) L iu Y u c h e n g ， Y a n g Y ih u a ， Wa n g Y o n g j i 2 0 0 6 O r e c o n t r o l l in g s t r u c t u r e s a n d o r ie n t a t io n p r o g n o s is o f d e e p c o n c e a l e d o r e s in t h e D a y e i r o n mi n e J G e o l o g y a n d p r o s p e c t i n g ， 4 2( 6 ) ： 1 0 1 6( i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t ) L i Ho n g p u， Zh a n g Bin g we n， Ma J in y u a n， Zh a n g S h o u t in g ， Zh a n g Xi q u a n， S o n g Zh o n g b a o 2 0 0 9 An a l y s is o f ma g n e t ic a n o ma l y c h a r a c t e r is t ic s in e a s t Na l in g g u o l e r i v e r ir o n d e p o s it in e a s t Ku n l u n Mo u n t a i n ， Q i n g h a i p r o v in c e J G e o l o gy a n d E x p l o r a t i o n ， 4 5( 3 ) ： 3 1 3 ( i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t ) L u o Z h a o h u a， De n g J in f u， Z h a o Gu oc h u n， Ca o Y o n g q in g 1 9 9 7 Ch a r a c t e r is t ic s o f ma g n mt ic a c t iv it ie s a n d o r o g e n ic p r o c e s s o f Ta i H a n g s h a n i n t a r a p l a t e o r o g e n J E a rt h S c i n e c e ， 2 2( 3 ) ： 2 7 9 2 8 4 ( i n C h in e s e w i t h E n g l is h a b s t r a c t ) Ma o J in g we n， Xie Gu i q in g， Z h a n g Z u o h e n g ， L i Xia n f e n g ， W a n g Yi t ia n， Z h a n g Ch a n g q in g， L i Yo n g -fen g 2 0 0 5Me s o z o i c l a r g e s c a l e me t a l l o g e n ic p u l s e s in No rth Ch in a a n d c o r r e s p o n di n g g e o d y n a mic s e t t in g s J A c ta P e t r o l o g i c a S i n i c a ， 2 1 ( O 1 ) ： 1 6 9 - 8 8 ( i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s tr a c t ) S h e n We i z h o u 1 9 8 7 S t a b l e i s o t o p e g e o c h e m is tr y M B e i j i n g ： A t o mi c E n e r g y P r e s s ： 2 3 7 0 ( i n C h i n e s e ) T e r o Nir a n e n， Ma t t i Po u t ia in e n，I r n ml i Ma n t t a r i2 0 07 Ge o l o gy ， g e o c h e mis t r y ， fl u id in c l u s io n c h a r a c t e r is t ic s ， a n d U Pb a g e s t u d ie s o n i- r o n o x i d e C u - A u d e p o s i t s i n t h e K o l a r i r e g i o n J O r e g e o l o gy R e - v ie ws 3 0： 7 51 0 5 Xia o Xia o l in， C h e n C e n 2 01 0 Ge o l o g ic a l c h a r a c t e r