新疆西天山莫托萨拉热水沉积型铁锰矿床矿物学与地球化学特征

作者：董志国; 张帮禄; 石方平; 张连昌; 高炳宇; 张新; 彭自栋; 王长乐

来源：岩石学报, 2021, 37(04): 1099-1121.

• 热水沉积
• 地球化学
• 矿物学
• 热液长石岩
• 锰矿层
• 莫托萨拉
• 西天山

莫托萨拉铁锰矿床位于西天山阿吾拉勒成矿带东端,研究程度相对薄弱,在矿床成因方面存在热水沉积、沉积-热液改造、胶体化学沉积等争论。本文详细研究了莫托萨拉最上层锰矿及其围岩的矿物组成、结构构造和地球化学特征,并综合前人资料对整个铁锰矿床的成因做了进一步探讨。本研究首次在矿区发现了热液长石岩,其主要由钠长石、钾长石以及少量重晶石、霓石、锌铁黄长石等矿物组成,类似于"白烟型"热水沉积岩。莫托萨拉最上层锰矿主要由锰橄榄石、褐锰矿、红硅锰矿、磁锰铁矿以及少量重晶石、方铁锰矿等矿物组成,发育有典型的热水内碎屑结构,指示其沉积于海底热液喷流口附近。该层锰矿的Al/(Al+Fe+Mn)值很低(0～0.02)、Si/Al值较高(7.9～10.9)、Fe/Ti值很高(428～1353),通过UCC标准化后发现明显富集Zn、Ba、Pb等元素,而Co、Ni、Cu等元素未见富集,以上地球化学特征与现代海底热液成因铁锰沉积物一致。在Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)、Si O2-Al2O3、10×(Co+Ni+Cu)-Fe-Mn、100×(Zr+Ce+Y)-15×(Cu+Ni)-(Fe+Mn)/4等判别图中,莫托萨拉的锰矿层和铁矿层样品均落在海底热液沉积区。锰矿层和铁矿层的稀土元素经PAAS标准化后具有明显的Ce负异常、Eu正异常和Y正异常,与现代海底热液成因铁锰沉积物的稀土配分模式非常相似。综合分析本次研究的矿物学、岩石学、地球化学特征以及前人资料,本文认为莫托萨拉铁锰矿床为海相热水沉积成因,成矿与同期海底火山的间歇性活动密切相关,海底热液的化学组分、温度高低和活动强弱都具有明显的脉动性。莫托萨拉矿区铁锰共存但各自独立成矿,且铁锰分离程度较高,这在显生宙沉积型锰矿中独具特色。鉴于前人曾报道莫托萨拉铁矿石中存在菌藻类微生物化石,我们推测,该矿床的铁锰分离过程除了受控于沉积环境的氧化还原条件变化外,微生物的选择性氧化沉淀可能也发挥了重要作用,值得开展深入研究。

• 单位
  中国科学院; 中国地质调查局发展研究中心; 中国科学院地质与地球物理研究所; 中国科学院大学