新疆尾亚钒钛磁铁矿床地质物化探特征及综合找矿标志
doi: 10.20008/j.kckc.202510005
程奋维1 , 吴见新1 , 赵兴元2,3,4 , 马国雄2,3,4 , 项敦峰2,3,4 , 杨怀龙2,5 , 赵航2,3,4
1. 哈密地质大队,新疆 哈密 839000
2. 中国科学院新疆生态与地理研究所矿产资源研究中心,新疆 乌鲁木齐 830011
3. 新疆矿产资源与数字地质重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011
4. 中国科学院大学,北京 100049
5. 兰州大学资源环境学院,甘肃 兰州 730000
基金项目: 本文受新疆哈密市尾亚钒钛磁铁矿勘探项目(2023B03006)与哈密市瑞泰矿业有限责任公司勘查资金及自治区重点研发新疆重要成矿带铜镍铬钴战略性矿产成矿预测与潜力评价关键技术研究项目(2023B03006)联合资助
Geological, geophysical, geochemical characteristics and comprehensive exploration indicators of the Weiya vanadium-titanium magnetite deposit in Xinjiang
CHENG Fenwei1 , WU Jianxin1 , ZHAO Xingyuan2,3,4 , MA Guoxiong2,3,4 , XIANG Dunfeng2,3,4 , YANG Huailong2,5 , ZHAO Hang2,3,4
1. Hami Geological Survey Team, Hami 839000 , Xinjiang, China
2. Mineral Resources Research Center, Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011 , Xinjiang, China
3. Xinjiang Key Laboratory of Mineral Resources and Digital Geology, Urumqi 830011 , Xinjiang, China
4. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049 , China
5. College of Earth and Environmental Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000 , Gansu, China
摘要
尾亚钒钛磁铁矿床位于中天山地块东段的东天山成矿带,产于印支期层状基性—超基性杂岩体中,具品位低(TFe平均品位 16.3%)、规模大(铁矿储量约 3.6亿 t),成矿元素多(Fe、Ti、V、P等)等地质特征。其地质物化探特征研究相对薄弱,勘查找矿标志尚不明确。本文基于矿床地质、地球物理、地球化学特征研究,明确了控矿因素,集成了综合勘查找矿标志。研究表明矿床含矿岩体是高分异的层状基性—超基性小岩体,垂向分异显著,自下而上发育层状辉石-橄榄辉长岩-辉长岩序列。矿床是典型的岩浆晚期分异-贯入复合型矿床,矿化类型包含脉状贯入型块状/海绵陨铁状矿石及辉长岩相浸染状矿石,后者为主矿体,成矿过程中受构造与岩相控制。含矿岩体具有Cr-Ni-Co-Fe-Ti-P地球化学异常组合,同时具有高磁异常耦合特征。因此,高分异的基性-超基性岩体、贯入型铁矿体、浸染状矿石、Cr-Ni-Co-Fe-Ti-P元素组合异常及高磁异常是尾亚钒钛磁铁矿床的找矿标志,该研究可为同类型钒钛磁铁矿床的勘查提供参考。
Abstract
The Weiya vanadium-titanium magnetite deposit is situated on the northern margin of the Central Tianshan tectonic belt and occurs within an Early Triassic layered mafic-ultramafic complex. It exhibits geological characteristics including low grade (average TFe grade of 16.3%), large scale (iron ore reserves of approximately 360 million tons), and multiple ore-forming elements (Fe, Ti, V, P, etc.). Research on its geological, geophysical, and geochemical characteristics is relatively weak, and the exploration indicators remain unclear. Based on studies of the deposit's geology, geophysical properties, and geochemical signatures, this study clarifies the ore-controlling factors and integrates comprehensive exploration indicators. Research indicates that the ore-bearing intrusion is a highly differentiated, small, layered mafic-ultramafic body with significant vertical differentiation. A layered sequence of pyroxene-olivine gabbro to gabbro develops from bottom to top. The deposit is a typical late magmatic differentiation-injection composite type. Mineralization types include vein-injected massive/sideronitic ores and disseminated ores within the gabbro phase, with the latter forming the main orebody. Both structure and lithofacies controlled the mineralization process. The ore-bearing intrusion exhibits a Cr-Ni-Co-Fe-Ti-P geochemical anomaly association coupled with high magnetic anomalies. Therefore, highly differentiated mafic-ultramafic intrusions, injected iron orebodies, disseminated ores, Cr-Ni-Co-Fe-Ti-P elemental association anomalies, and high magnetic anomalies serve as prospecting indicators for the Weiya vanadium-titanium magnetite deposit. This study can provide a reference for the exploration of similar vanadium-titanium magnetite deposits.
0 引言
钒钛磁铁矿是中国战略性关键矿产资源,其成矿机制与勘查技术研究备受关注。该类型矿床主要分为大火成岩成因和造山带小岩体成因两种,如攀西地区的白马、红格等矿床即属于前者,而新疆东天山造山带则发育了系列小岩体成因的钒钛磁铁矿床,其中尾亚矿床因独特的成矿特征备受关注(王玉往等,2005惠卫东,2009肖凡等,2013张帆等, 2017许仕海,2022张家和,2023)。尾亚矿床位于哈密市伊州区南东145°方向,直线距离约160 km处(地理坐标:东经 94°20'24″~94°22'07″,北纬 41°45'59″~41°47'01″),赋存于塔里木—准噶尔板块结合带东段的印支期基性—超基性杂岩体,属岩浆晚期分异-贯入复合型矿床(王玉往等,2005吴见新等,2024薛胜超等,2025)。尾亚钒钛磁铁矿矿床自1960年通过航磁异常发现以来,历经地质草测、剖面测量、槽探钻探及井中磁测等工作,已查明铁矿体主要赋存于基性辉长岩内,呈层状、脉状及透镜状产出,矿石类型与结构特征清晰,深入探讨了其成矿规律和成因机制,并初步建立了成矿模式。最新勘查结果显示,矿区已探明铁矿石资源量达3.6亿 t(平均品位16.3%), TiO2资源量超过2100万 t(平均品位6.0%),均达大型规模(吴见新等,2024薛胜超等,2025)。
前人高度重视钒钛磁铁矿地质找矿标志研究,尤其是对大火成岩省成因矿床(如攀西地区)已形成了较成熟的研究认识,包括矿床沿区域深大断裂分布,赋存于层状基性—超基性岩体(辉长岩、橄榄岩等);地表可见钛铁矿、磁铁矿露头及褐红、黑褐色氧化产物,特定矿床(如红格含铬铁矿、白马含硫化物) 可见特征伴生矿物露头;其地球物理找矿标志表现为强磁-高重-低阻异常;化探上存在Fe、Ti、V、Cr等元素组合及垂向分带异常;遥感解译则有助于识别控矿构造、岩性及蚀变信息(陈娜等,2017胡毅等, 2020张雪瑞,2021许仕海,2022曾毅夫等,2022张家和,2023杨雪等,2024郭艳峰等,2025)。对于造山带小岩体成因的富矿体研究工作较多,而对于贫且规模大的矿体(如尾亚)的地质物化探特征研究相对薄弱,勘查找矿标志尚不明确。鉴于此,本文选取尾亚钒钛磁铁矿床作为研究对象,在系统研究其地质特征的基础上,综合运用航磁、地-井磁测及矿区已有物化探数据,详细研究了其地质、地球物理和地球化学特征,建立了综合找矿标志,旨在为造山带型低品位钒钛磁铁矿资源勘查提供科学依据。
1 区域地质背景
1.1 地质背景
东天山造山带作为中亚造山带南缘的重要组成部分,呈东西向展布于塔里木与准噶尔盆地之间,延伸约 600 km,宽约 300 km(Mao et al.,2014蒋东祥等,2021毛启贵等,2021吴慧芸等,2024龙灵利等,2025孙志远等,2025)。古生代以来东天山地区经历了多期增生造山事件,形成典型沟-弧-盆俯冲体系(图1),自北向南主要包括 4 个构造单元,即大南湖—头苏泉岛弧带、康古尔韧性剪切带、阿奇山—雅满苏陆缘弧和中天山地块,分别以康古尔断裂、雅满苏断裂、阿奇克库都克断裂为界(图1毛启贵等,2021邓小华等,2023吴慧芸等,2024高俊宝等,2024孙志远等,2025)。大南湖岛弧带位于康古尔混杂带以北,发育奥陶纪—二叠纪基性—中酸性火山岩、碎屑岩及碳酸盐岩建造,伴生多期超基性岩-花岗质侵入体;雅满苏岛弧带则以石炭纪—二叠纪火山碎屑岩夹灰岩为特征,产出泥盆纪—三叠纪基性—中酸性侵入岩组合(Mao et al., 2014毛启贵等,20182021穆合塔尔·麦麦提尼亚孜等,2023吴慧芸等,2024高俊宝等,2024)。中天山地块位于星星峡断裂与阿奇库都克断裂之间,基底由前寒武纪绿片岩-角闪岩相片麻岩、混合岩及大理岩构成,上覆古生代弱变质火山-沉积岩系,发育前寒武纪 — 三叠纪超岩浆岩体(Mao et al., 2014毛启贵等,2021邓小华等,2023)。区域康古尔韧性剪切带、阿奇克库都克断裂带和星星峡断裂带等大断裂作为块体拼接带,广泛出露强变形凝灰岩、硅质岩及蛇绿岩片,其中康古尔与阿其克库都克断裂带发育早二叠世镁铁-超镁铁质侵入岩(Mao et al.,2014毛启贵等,2021邓小华等,2023)。
1东天山构造简图与印支期矿床分布图(据邓小华等,2023修改)
1.2 区域矿产特征
尾亚钒钛磁铁矿区位于卡瓦布拉克—星星峡-铁-铅-锌-银-铜-镍-钒-铬-钛-钨矿带内,该矿带呈近 EW 向展布,区域矿产主要为铁、钒、钛、锌、铜等(吴见新等,2024薛胜超等,2025)。矿带内矿产类型多样,涵盖岩浆型、沉积变质型及海相沉积型铁矿、岩浆型钒钛磁铁矿床、基性—超基性岩型铜镍矿、陆相火山岩型金矿、矽卡岩型钨锡矿及海相火山-沉积型锰矿等(邓小华等,2023)。
新疆地区的岩浆型钒钛磁铁矿床均与晚古生代的镁铁质-超镁铁质岩浆有关。按类型可划分为层状岩体型矿床(岩浆分异型矿床)和斜长岩型矿床(岩浆贯入型矿床)(石煜,2018)。前者赋存于岩相带显著、韵律层发育的层状岩体中,后者则形成以磁铁矿为主的氧化物矿床,是寻找钛铁富矿有利类型。新疆岩浆型钒钛磁铁矿床具有以下基本特征:(1)赋矿岩性主要为辉长岩、橄榄辉长岩、苏长岩等;(2)含矿岩体主要为地幔柱熔融分异的产物,空间分布受控于张弛性大断裂旁侧;(3)矿体多呈透镜状或脉状,主要由浸染状和块状矿石构成;(4) 矿石以贫矿为主,TFe品位一般为15%~30%,TiO2品位一般为 5%~13%,多为 Fe-Ti-V 综合矿床;(5)成矿时代集中于三叠纪和二叠纪,与地幔柱深源碱性岩浆侵入及区域造山事件相关(王玉往等,2005石煜,2018邓小华等,2023薛胜超等,2025)。尾亚钒钛磁铁矿床属于岩浆分异-贯入型复成因矿床,主要赋存于基性辉长岩内(王玉往等,2005石煜, 2018邓小华等,2023)。
2 矿区地质特征
2.1 矿区地质条件
尾亚钒钛磁铁位于中天山地块东段,阿奇克库都克—沙泉子断裂带南侧(石煜,2018)。矿区构造格架受阿奇克库都克—沙泉子深大断裂系统主导,控制了区域地层、岩浆岩活动及Fe-Cu-Au成矿(肖凡等,2013石煜,2018)。矿区内还发育受阿奇克库都克—沙泉子断裂带控制的NW-NNW-近EW向共轭剪切系统,与北部雅满苏岛弧带 NW-NNW-近 EW向共轭剪切系统耦合共同构成多层次控矿构造网络(惠卫东,2009肖凡等,2013石煜,2018)。
矿区地层主要发育前寒武纪变质地层和少量第四系沉积物。前寒武纪地层为蓟县系阿奇克库都克岩群长英质片岩夹斜长片麻岩、变粒岩及蛇纹石化大理岩和长城系星星峡岩群石英岩-石英片岩-斜长角闪岩,主要出露于矿区北部。第四系地层为全新统冲洪积砂砾-黏土层,主要出露于东部河床区覆盖(肖凡等,2013石煜,2018)。
矿区南部为一套中酸性侵入岩和基性含矿岩体,包括肉红色正长花岗岩和褐红色石英正长岩,构成了尾亚钒钛磁铁矿的含矿岩体围岩(Mao et al., 2022);尾亚钒钛磁铁矿含矿岩体由多期次侵入的中粗粒角闪辉长岩、中细粒角闪辉长岩、黑云辉长岩、中粗粒—中细粒橄榄辉长岩、黑色辉石岩组成(肖凡等,2013石煜,2018)。岩体呈岩珠状侵位于印支期正长花岗岩-石英正长岩体环状岩基内(肖凡等,2013石煜,2018吴见新等,2024)。矿区内发育的 NW-NNW-近 EW 向共轭分布的二长花岗岩、花岗岩、闪长岩、闪长玢岩等 6 种类型脉岩群(肖凡等, 2013石煜,2018邓小华等,2023吴见新等,2024)。
2.2 赋矿岩体组合
尾亚基性—超基性杂岩体侵位于蓟县系阿奇克库都克岩群变质基底与印支期花岗岩类中,呈 NW 向产出的两个岩珠状组成(图2a),两个岩体出露面积合计约 1.5 km2。东部椭圆状岩体(1220 m× 1100 m,面积 0.76 km²)发育苏长辉长岩、橄榄辉长岩(图3a)和黑云辉长岩序列,橄榄辉长岩相为主含矿岩相(揭露厚度 20.45~361.40 m)。西部岩体为椭球状岩体(980 m×600~830 m,面积 0.74 km2),由辉石岩与含低品位矿化的角闪辉长岩(图3b)组成,其中,辉长岩相分异程度与矿化强度呈正相关,为本区最直接的找矿标志。
2.3 矿体特征
含矿岩体呈岩盆状产出,部分岩体受岩性控制具有似层状特征,矿体主要赋存于橄榄辉长岩、黑云辉长岩及角闪辉长岩相,辉石岩相未见矿化(邓小华等,2023吴见新等,2024)。含矿岩体包括多个辉石岩-苏长辉长岩-橄榄辉长岩-黑云辉长岩-角闪辉长岩-辉长岩韵律旋回,岩相界面多呈渐变过渡特征(图4),矿区主要矿体有 3 个:其中 5 号为大型盆状层状矿体(图4a),产状 0°∠8°~24°,赋存于灰黑色—墨绿色中细粒橄榄辉长岩-辉长岩,查明铁矿石资源量达 2.05 亿 t,平均品位 16.3%,伴生 TiO2平均品位 6.0%;10 号为中型厚层-脉状复合矿体(图4b),产状 25°∠10°~47°,赋存于灰绿色中细粒角闪辉长岩,南东侧被石英正长岩覆盖,发育平行矿脉,查明铁矿石资源量达 0.54 亿 t,平均品位 16.3%,伴生 TiO2平均品位 6.0%;7 号中型岩盆状层状(图4c),西段产状100°∠18°~40°,东段产状280° ∠20°~45°,赋存于灰绿色中细粒黑云辉长岩,查明铁矿石资源量达 1.01 亿 t,平均品位 16.0%,伴生 TiO2 平均品位 6.1%;17 号小型贯入脉状矿体(图4d),产状 35°∠45°~70°,赋存于灰绿色中粗粒角闪辉长岩,查明铁矿石资源量达 0.04 亿 t,平均品位 18.4%,伴生TiO2平均品位6.1%(石煜等,2016吴见新等,2024薛胜超等,2025)。
2尾亚铁矿区地质图(a)与7号矿体10号勘探线剖面图(b)
1—第四系全新统冲洪积物;2—蓟县系阿奇克库都克岩群灰绿色斜长片麻岩;3—蓟县系阿奇克库都克岩群浅肉红色二长变粒岩;4—印支期肉红色正长花岗岩;5—印支期褐红色石英正长岩;6—印支期中粗粒角闪辉长岩;7—印支期中细粒角闪辉长岩;8—印支期黑云辉长岩;9—印支期中细粒橄榄辉长岩;10—印支期黑色辉石岩;11—二长花岗岩脉;12—花岗岩脉;13—闪长岩脉;14—闪长玢岩脉;15—铁矿体;16—实测、推断断层及编号;17—平移断层位置及编号
3尾亚钒钛磁铁矿岩体照片
a—层状橄榄辉长岩相,主要赋矿岩相;b—层状角闪辉长岩,次要赋矿岩相
4尾亚钒钛磁铁矿主要矿体三维立体模型图
a—5号盆状岩体控制的矿体;b—10号盆状岩体控制的矿体;c—7号盆状岩体控制的矿体;d—17号小型贯入脉状矿体
2.4 矿石结构及矿物组成
尾亚钒钛磁铁矿包括浸染状(图5a、b)、块状 (图5d)、星散状、条带状(图5c)及流状五类矿石。浸染状矿石具海绵陨铁结构,构成 5 号矿体主体工业矿层;块状矿石以钛铁氧化物富集为特征,发育嵌晶结构,分布于 17号及 10号矿体局部;星散状矿石发育包含结构,属低品位类型,见于 7 号和 10 号矿体边部(邓小华等,2023吴见新等,2024)。按赋矿岩型划分,以橄榄辉长岩型钒钛磁铁矿石为主,次为黑云辉长岩型及角闪辉长岩型(吴见新等, 2024)。
矿床金属矿物组合比较简单,以钛磁铁矿、钛铁矿及磁铁矿为主,另含黄铁矿、黄铜矿等少量硫化物,浅部发育赤铁矿和褐铁矿等次生氧化物(表1)。矿床脉石矿物组合主要由斜长石、辉石、角闪石、橄榄石、黑云母、氟磷灰石和副矿物榍石和锆石等构成(图6),局部含少量热液蚀变矿物绿泥石和蛇纹石等。
5尾亚钒钛磁铁矿床典型矿石照片
a—稀疏浸染状构造;b—稠密浸染状构造;c—条带状浸染状构造;d—块状构造
1矿石矿物成分及含量
6尾亚钒钛磁铁矿床矿石显微结构照片
a—橄榄石及粒间黑云母、磷灰石;b—橄榄石与粒间斜长石;c—斜长石双晶发育,斜长石与橄榄石、辉石矿物镶嵌分布;d—辉石与长石、云母等硅酸盐毗连嵌布;e—辉石与橄榄石呈港湾状分布在铁钛矿物间;f—角闪石多数呈半自形—他形板柱状;g—黑云母中包裹铁、钛金属氧化物;h—被硅酸盐矿物包裹的细粒磷灰石;i—硅酸盐矿物粒间自形磷灰石
7尾亚区域1∶5万航磁异常平面图
3 地球物理特征
3.1 区域磁异常
尾亚钒钛磁铁矿区域航磁异常与区域构造和含矿地质体有较好的对应关系。雅满苏岛弧带位于F1和F2断裂带之间,由于发育中基性火山岩,具有高磁异常特征,对应 M1~M7 号磁异常。F2 以南的区域为中天山地块,对应前寒武系变质岩、中酸性侵入岩和尾亚基性超基性岩体。带内发育了 M8~M10异常,其中M8近南北向等轴状异常对应17 号贯入式铁矿体(赋存于角闪辉长岩相),M9异常对应对应尾亚矿床黑云辉长岩相7号矿体及角闪辉长岩相10号矿体,其异常形态与浸染状钒钛磁铁矿体空间耦合良好,M10近东西向等轴状强磁异常对应橄榄辉长岩相 5号主矿体(图7),因此,区域航磁异常在找矿预测中对选定含矿基性—超基性岩体有较好的指示作用。
3.2 矿区磁异常
尾亚矿区含矿岩体磁异常非常明显,高精度地磁测量显示磁异常轴向与矿体走向呈斜交关系,矿体群集中分布于磁异常梯度陡变带。矿区磁异常呈 NE 向带状展布,可划分为两大磁异常单元(图8)。北部低缓磁异常区(Ⅰ区,-400~600 nT)对应蓟县系阿奇克库都克岩群变质岩系与印支期石英正长岩,属非矿化异常响应;南部高磁异常区(Ⅱ区) 由1750 nT等值线圈定出L1~L6共6个磁异常,对应印支期含矿基性—超基性杂岩体(表2图2)。总之,矿区磁异常强度与矿体品位、规模和厚度有较为直接的关系,可以作为找矿的重要标志之一。
8尾亚矿区ΔT化极等值线平面图
2磁异常特征与矿体对应关系
3.3 井中磁测
基于57个三分量磁测钻孔工程数据,系统解析 5号、7号和10号矿体井中磁参量(ΔZ、ΔH值)特征。研究揭示井旁盲矿体在 ΔZ、ΔH曲线上呈现“正向 C 型”“S型”及“反 S型”异常,可作为典型地球物理找矿标志。
5 号矿体呈现锯齿状磁异常,高品位矿段磁参量大于4000 nT(局部>10000 nT),显示多岩矿层磁性叠加效应;低品位矿段磁参量衰减至2000~4000 nT,围岩正长花岗岩则表现为平缓“水纹波浪状”异常(ΔZ、 ΔH<500 nT)。10号勘探线揭示矿体向东延伸,指示东部存在隐伏矿体(刘敏等,2024)。7号矿体8条勘探剖面(图9a)显示:南北边界PVII16、2线磁参量趋零(正长花岗岩围岩),内部PVII4-14线磁参量大于 4000 nT(局部>10000 nT)。异常幅值变化率与矿化强度呈正相关,高品位矿体超过30%,显著高于低品位黑云辉长岩<15%。而10号矿体9条勘探剖面(图9b)表明:主体磁参量大于4000 nT(局部>10000 nT),低品位角闪辉长岩异常幅值衰减 40%~60%(约 2000~4000 nT),围岩磁参量稳定低于 500 nT。矿体垂向延伸可达1000 m标高以下,但受厚层石英正长岩覆盖影响,工业开发经济性受到制约。
4 地球化学特征
矿区地球化学找矿标志的建立基于成矿元素异常组合及其空间分带规律,揭示了元素迁移-富集机制与成矿作用的耦合关系(孙跃等,2023邱泽航等,2024)。1∶20万区域化探数据表明,区内成矿元素可分为铁族元素(Fe2O3、Ti、Mn、Co、V、Cr、Ni)和亲铜元素组合,其中铁族元素在地层中普遍富集,突出赋存于中基性火山岩系地层。
地球化学异常展布受地层、岩浆岩及断裂构造体系控制。石炭系地层以中基性火山岩-沉积岩为主,富集 Na2O、Fe2O3、V、Co、Mn、Cu、Zn,铁族和亲铜元素形成良好异常组合,是铜铁矿床的主要赋矿层; 三叠系地层以中基性火山岩为主,其元素组成及含量变化与石炭系相似,显示Na2O、Fe2O3、Cr、Mn、Ni的高背景值,仅 Cu、Zn 含量显著低于石炭系。Fe2O3、 Ti、Co、V 丰度随地层时代变新呈递增趋势,于三叠系达到峰值;Mn元素高值异常主要定位于石炭系火山岩建造,区域性Mn异常可作为铁矿-硫化物富集区间接指示标志;Cr-Ni组合异常主要分布于志留系与二叠系基性火山岩(玄武岩)层位(曾红,2015);此外伴生火山热液型铜矿化也可作为间接找矿标志。
尾亚含矿岩体发育明显的 Cr、Ni、Co、Fe、Ti、P 组合异常,是重要的找矿标志之一。岩浆岩元素富集呈现岩相分带性:超镁铁质岩相带发育 Cr-Ni-Co-Fe-Ti-P 异常组合,基性岩相带形成 Ti-V-P-Fe 富集区,酸性岩接触带产出 W-Sn-稀有金属矿化,闪长岩-大理岩接触带常见矽卡岩型矿化伴随 Ti-V-Co强异常响应(宋志堃,2018)。
各类矿化及异常的具体分布位置受断裂构造制约。主干断裂控制异常带展布,次级断裂则控制具体异常分布。主干断裂两侧的次级断裂构成热液活动通道与赋矿空间,特别是不同方向断裂交汇形成的“三角区”部位;岩石破碎带往往出现组分更复杂、强度更高的异常。侵入岩区内的 Fe2O3、Ti、Co、V、 Mn等元素复合异常与沙泉子断裂带次级构造区耦合,该带已发现铁矿床(点)、闪长岩体周缘热液硫化物矿化及三叠纪基性岩体发育钒钛磁铁矿化,综合指示石炭系与三叠系为铁矿勘查的优选层位。
地层、岩浆岩及构造因素综合分析表明,地层中虽富含成矿元素,但元素分散不易成矿;侵入岩及其热液活动能有效活化、迁移并富集矿源层物质;断裂构造则提供了必要的运移通道与赋存空间。因此同时具备上述 3 种有利因素的部位,是成矿潜力更优的找矿靶区。
9尾亚矿体典型地质-井中磁测叠合图
a—7号矿体12勘探线;b—10号矿体5勘探线
5 控矿因素与找矿标志
5.1 控矿因素
原始岩浆起源及物质组成是岩浆成矿作用的先天控制因素(石煜,2018)。高度分异的玄武质或苦橄质岩浆富含 Fe、Ti、V 等成矿元素,为钛铁氧化物矿床的形成提供了关键的物质基础。国内多数钒钛磁铁矿床与其存在直接成因关系,成矿过程与地幔起源及深部岩浆房演化密切相关(石煜, 2018)。区域构造作用引发软流圈地幔上涌,促使富集的岩石圈地幔部分熔融,形成富 Fe、Ti、V 等成矿元素的原始岩浆(王玉往等,2013石煜,2018)。软流圈地幔部分熔融通常形成拉斑玄武岩系列,而交代岩石圈地幔部分熔融则多形成钙碱性系列岩石,尾亚岩体总体介于亚碱性和碱性之间(石煜, 2018石煜等,2021)。研究表明尾亚原始岩浆形成与软流圈地幔部分熔融有着密切联系,其辉长岩可能起源于受板片流体交代的岩石圈地幔源区,母岩浆则源于亏损软流圈地幔,并在上升过程中混染了岩石圈地幔物质,其就位前在深部岩浆房过程中经历了强烈的分离结晶作用,最终形成演化程度高且利于成矿的岩浆(王玉往等,2013肖凡等,2013石煜,2018)。
除上述岩浆源区因素制约成矿物质的初始富集外,尾亚钒钛磁铁矿床的形成还主要受构造和岩相因素控制。一方面,区内岩体受阿奇克库都克— 沙泉子深大断裂系统主导,严格控制岩浆系统分异演化,形成有利成矿环境;矿体受原生节理和裂隙构造控制,在层间构造带内矿化更加富集;另一方面,岩相界面也是矿化富集的有利部位。岩体韵律层发育,矿体主要赋存于中下部分的橄榄辉长岩相带内,黑云辉长岩和角闪辉长岩等基性岩体内亦有矿化分布。
5.2 找矿标志
综合矿床地质、地球物理及地球化学特征,尾亚钒钛磁铁矿床的找矿标志与攀西地区钒钛磁铁矿有一定的相似,但在成矿背景、岩浆分异、成矿规模和成矿元素等方面存在较大差异(张雪瑞,20202021许仕海,2022),可归纳如下(表3):
(1)成矿地质标志:阿奇克库都克—沙泉子断裂与NE-NW 向共轭断裂耦合形成的多级控矿构造网络控制矿床产出;地表形成的矿化露头为直接找矿标志。矿体主要赋存于基性—超基性辉长岩内,橄榄辉长岩、黑云辉长岩及角闪辉长岩为矿化赋存岩相。近矿围岩蚀变(蛇纹石化、纤闪石化及碳酸盐化等)可指示矿化异常及矿体产出范围,是重要的找矿标志。
(2)地球物理标志:区域航磁异常和重力异常指示含矿岩体分布,矿区磁异常特征反应矿体规模与厚度,构成直接找矿标志;井中磁测可有效指示隐伏矿体存在,是重要的找矿标志。
(3)地球化学标志:异常元素富集是重要的间接找矿标志,Ti、Fe 元素共存特征及 V/Ti 稳定比值反映了成矿物化条件,可有效圈定含矿岩体或矿化富集区域。
3综合信息找矿模型
6 结论
本文围绕尾亚钒钛磁铁矿区,对矿床地质特征、控矿因素及地球物理化学特征展开深入探究,全面展现了矿床地质勘查成果,并归纳出综合找矿标志,主要取得以下认识:
(1)区域性深大断裂带内幔源岩浆岩、矿化辉长岩相及贯入型的块状钒钛磁铁矿露头可构成直接地质找矿标志;高分异的层状基性-超基性岩体、次级断裂构造系统及蛇纹石化-纤闪石化-碳酸盐化蚀变组合为间接找矿标志。
(2)多尺度航磁异常(1∶100万及1∶5万)可有效识别导矿构造格架(区域性大断裂等)和含矿岩体,地面磁测及三维井中磁测技术揭示 5 号、7 号及 10 号矿体具有明显的正磁异常。磁异常耦合可构成重要的地球物理找矿标志。
(3)区域 Ti-Fe-Cr-Ni-Co-V-P 共生异常及 V/ Ti稳定比值是钛铁矿化的直接指示标志,异常强度与矿化规模呈正相关;Cu-Fe 组合异常及其他主微量元素异常富集特征构成间接找矿标志。
(4)地表发育的风化-氧化带可作为矿体空间展布形态的指示标志,其走向与矿体延伸方向相关。
致谢  本文是笔者在哈密尾亚钒钛磁铁矿区从事地质调查勘探工作多年后的地质研究认识与发现,研究过程中得到哈密地质大队各位工程师的指导和建议。审稿老师提出许多中肯而宝贵的修改意见,在此一并表示感谢!
1东天山构造简图与印支期矿床分布图(据邓小华等,2023修改)
2尾亚铁矿区地质图(a)与7号矿体10号勘探线剖面图(b)
3尾亚钒钛磁铁矿岩体照片
4尾亚钒钛磁铁矿主要矿体三维立体模型图
5尾亚钒钛磁铁矿床典型矿石照片
6尾亚钒钛磁铁矿床矿石显微结构照片
7尾亚区域1∶5万航磁异常平面图
8尾亚矿区ΔT化极等值线平面图
9尾亚矿体典型地质-井中磁测叠合图
1矿石矿物成分及含量
2磁异常特征与矿体对应关系
3综合信息找矿模型
Mao Q G, Xiao W J, Fang T H, Windley B F, Sun M, Ao S J, Zhang J, Huang X K. 2014. Geochronology, geochemistry and petrogenesis of Early Permian alkaline magmatism in the Eastern Tianshan: Im-plications for tectonics of the Southern Altaids[J]. Lithos, (190/ 191): 37-51.
Mao Q G, Ao S J, Windley B F, Zhang Z Y, Sang M, Tan Z, Wang H, Li R, Xiao W J, Pan Z. 2022. Middle-Late Triassic southward-younging granitoids: Tectonic transition from subduction to colli-sion in the Eastern Tianshan-Beishan Orogen (NW China)[J]. Geo-logical Society of America Bulletin, 134 (9/10): 2206-2224.
Shi Y, Wang Y W, Wang J B, Zhou G C, Xie H J, Li D D, Lai C, Tang H J. 2021. Formation of the Weiya magmatic Fe-Ti oxide deposit and its ore-hosting layered gabbro intrusion, Eastern Tianshan (Xinji-ang, NW China)[J]. Ore Geology Reviews, 132: 104003.
陈娜, 龙训荣, 韦绍裔. 2017. 四川西昌太和矿区磁异常特征及找矿意义[J]. 四川有色金属, (2): 8-10, 13.
邓小华, 吴昌志, 吴艳爽, 陈西, 张静, 石煜, 陈衍景. 2023. 东天山印支期矿床地质特征、成因类型及成矿规律[J]. 地球科学与环境学报, 45(3): 590-621.
高俊宝, 王璐, 甘继军, 赵云, 焦建刚. 2024. 新疆东天山孔雀沟金矿床地质特征及找矿勘查意义[J]. 矿产勘查, 15(12): 2216-2225.
郭艳峰, 佘宇伟, 李珊珊, 朱志勇, 谢秋红, 何海龙. 2025. 攀西红格岩体单斜辉石 Sr同位素和微量元素组成制约钒钛磁铁矿床成因[J/OL]. 地学前缘, 1-24[2025-11-17]. https://doi. org/10. 13745/j. esf. yx. 2025. 1. 25.
胡毅, 廖阮颖子, 张明胜, 龙菊. 2020. 四川攀西红格钒钛磁铁矿床地质特征及找矿预测地质模型[J]. 矿产与地质, 34(4): 655-661.
惠卫东. 2009. 东天山尾亚钒钛磁铁矿地质特征和成因探讨[J]. 新疆有色金属, 32(6): 1-4.
蒋东祥, 毛启贵, 刘家军, 于明杰, 卫晓峰, 程志龙. 2021. 东天山小尖山金矿床入侵年代学、岩石地球化学及其地质意义[J]. 地质学报, 95(2): 449-462.
刘敏, 戴雨, 周耀质, 黄慧, 闫芳, 李辉. 2024. 井中三分磁测在矿区边部找矿中的应用[J]. 地质与资源, 33(6): 777-783.
龙灵利, 张志超, 王书来, 阴元军, 王新雨, 何西恒, 张延东, 卢正华, 肖国雄, 黄波. 2025. 新疆东天山土屋斑岩型铜矿床矿脉分带规律及找矿标志[J]. 矿产勘查, 16(5): 979-989.
毛启贵, 李伟, 吕晓强, 谭威. 2021. 东天山天运金矿的发现及意义[J]. 矿产勘查, 12(4): 891-899.
毛启贵, 吕晓强, 于明杰. 2018. 东天山早二叠世幔源岩浆活动及镁铁质杂岩体铜镍成矿潜力分析[J]. 矿产勘查, 9(12): 2270-2281.
穆合塔尔·麦麦提尼亚孜, 吴昌志, 肖文交. 2023. 东天山康古尔—黄山剪切带的活动与成矿: 对区域找矿勘查的指示[J]. 岩石学报, 39(11): 3434-3446.
邱泽航, 孙世强, 闫小雯. 2024. 地质矿产资源勘查技术的应用研究[J]. 世界有色金属, (24): 135-137.
石煜, 王玉往, 王京彬, 周国超, 赵路通, 解洪晶, 李德东. 2021. 新疆尾亚钒钛磁铁矿夕卡岩捕虏体的地质特征[J]. 矿产勘查, 12(4): 883-890.
石煜, 王玉往, 王京彬, 李德东. 2016. 东天山尾亚钒钛磁铁矿矿床角闪石矿物学特征及成因意义[J]. 矿产勘查, 7(1): 45-52.
石煜. 2018. 新疆东天山后碰撞幔源岩浆矿床成岩-成矿作用[D]. 北京: 中国地质大学(北京).
宋志堃. 2018. 新疆东天山小岛钒钛磁铁矿矿床地质特征与找矿模型研究[D]. 成都: 成都理工大学.
孙跃, 张振宇, 冯斌, 杨少平, 王之峰. 2023. 覆盖区矿产资源地球化学勘查方法技术研究新进展[J]. 物探与化探, 47(6): 1387-1399.
孙志远, 孙永刚, 龙灵利, 王玉往, 万建宇, 张波涛, 范晶, 丁然然, 王路豪. 2025. 新疆东天山银帮山地区中酸性火山岩地球化学特征及其地质意义[J]. 矿产勘查, 16(5): 955-968.
王玉往, 王京彬, 王莉娟, 秦全新, 彭晓明, 惠卫东. 2005. 新疆尾亚钒钛磁铁矿——一个岩浆分异-贯入-热液型复成因矿床[J]. 矿床地质, (4): 349-360.
王玉往, 王京彬, 李德东, 龙灵利, 唐萍芝, 石煜, 高一菡. 2013. 新疆北部幔源岩浆矿床的类型、时空分布及成矿谱系[J]. 矿床地质, 32(2): 223-243.
吴慧芸, 宫相宽, 吴学谦, 木热地力·买合苏提, 谭俊, 杨浩东. 2024. 东天山百灵山—尾亚地区花岗质岩体侵位深度及其地质意义[J]. 新疆大学学报(自然科学版中英文), 41(6): 687-701.
吴见新, 孙海微, 程奋维, 王毅俊, 刘振远, 赖宗婷. 2024. 新疆哈密市尾亚发现新的钒钛磁铁矿床(3. 58亿吨)[J/OL]. 矿产勘查, 1-16[2025-12-12]. https://link. cnki. net/urlid/11. 5875. TD. 20250711. 1338. 007.
肖凡, 王敏芳, 郭晓南, 陈继平. 2013. 东天山尾亚钒钛磁铁矿矿床岩石地球化学特征及成矿作用[J]. 中南大学学报(自然科学版), 44 (12): 4995-5006.
许仕海. 2022. 磷灰石地球化学特征对峨眉山大火成岩省镁铁-超镁铁质侵入体成岩成矿作用的制约[D]. 兰州: 兰州大学.
薛胜超, 孙海微, 柏中杰, 王路阳, 田洪庆, 程奋维, 王毅俊, 吴见新, 刘振远. 2025. 新疆岩浆钒钛磁铁矿矿床的主要特征研究与勘察新进展[J]. 岩石学报, 41(7): 2465-2484.
杨雪, 葛藤菲, 范正国, 黄旭钊, 何敬梓, 田嵩, 李靖, 杨海, 骆遥, 李冰. 2024. 四川太和钒钛磁铁矿区地球物理特征及其找矿意义[J]. 现代地质, 38(1): 77-86.
曾红. 2015. 新疆东天山雅满苏铁矿矽卡岩研究及矿床成因探讨[D]. 乌鲁木齐: 新疆大学.
曾毅夫, 谢伟, 何益, 余舟, 杨善涛, 王霄, 梁鹏飞, 曾杰. 2022. 马达加斯加共和国Ankitsika钒钛磁铁矿床成因及找矿标志[J]. 四川地质学报, 42(3): 401-406.
张雪瑞. 2020. 钒钛磁铁矿矿床的成矿地质特征及成因综述[J]. 中国金属通报, (12): 49-50.
张雪瑞. 2021. 攀枝花潘家田钒钛磁铁矿床地质特征及深部找矿潜力[D]. 成都: 成都理工大学.
张家和. 2023. 峨眉山大火成岩省白马侵入体磷灰石地球化学特征及意义[D]. 兰州: 兰州大学.
张帆, 田景春, 张风平. 2017. 四川省西昌市太和钒钛磁铁矿床地质特征及矿石加工技术性能[J]. 中国石油和化工标准与质量, 37 (16): 132-133.