罗正传 曹廷坤 刘清泉，3 魏明君

(1.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南郑州450016;2.河南省有色金属地质勘查总院，河南郑州450052;3.中南大学地学与环境工程学院，湖南长沙410083)

经山寺铁矿床位于河南省中部舞阳县境内，为舞阳铁矿田中的一个大型铁矿床。本研究通过对经山寺铁矿床的主量、微量、稀土元素地球化学特征的分析，并与国内该类型铁矿床进行对比，探讨其成矿物质来源，为深入研究该成矿带中铁矿床的成因和总结成矿规律，提供新的地球化学依据。

1 矿床地质特征

经山寺铁矿位于华北陆块南缘，背孜—出山复背斜南侧。矿区地层主要为太古界太华群铁山庙组。铁山庙组地层主要由条带状混合岩、角闪斜长片麻岩及白云质大理岩组成。矿区构造以近东西向线性构造为主体，次级褶皱及断裂构造发育。已发现的铁矿体位于矿区北部的背、向斜核部及两翼，成矿后的北西西向断裂构造截切铁矿体。

经山寺铁矿有4个铁矿层(自下而上为C12、C13、C14、C15)，铁矿体呈层状、似层状、透镜状分布于铁矿层中。铁矿体长435～1 450 m，宽100～509 m，厚2.40～49.62 m，平均品位为27.17%，提交资源储量61 544万t。

铁矿体主要赋存于铁山庙组中部的白云质大理岩中，围岩主要为白云质大理岩、磁铁大理岩，其次为磁铁辉石岩、辉石岩、角闪片麻岩等。矿体与地层产状基本一致。

矿石类型为条带状石英－辉石－磁铁矿和块状辉石－磁铁矿，前者呈条带状构造，粒状变晶结构，主要由石英、磁铁矿、辉石及角闪石组成;后者呈块状构造，粒状变晶结构，主要矿物有磁铁矿、辉石以及极少量的碳酸盐矿物。其中条带状石英－辉石－磁铁矿为主要矿石类型。

2 分析结果与讨论

测试样品采自经山寺铁矿采坑，样品均经过手标本和显微镜观察后，挑选出具有代表性的样品。主量元素分析在中国地质大学化学分析室进行，采用荧光光谱分析法;微量、稀土元素在中国科学院矿床地球化学国家重点实验室完成，分析方法为ICP－MS。

2.1 主量元素特征

经山寺铁矿床5件铁矿石的主量元素分析数据见表1。从表1中可看出，经山寺铁矿Fe2O3含量为14.34%～25.20%，平均为 21.55%;FeO含量为12.61% ～14.54%，平均为 13.68%;SiO2含量为43.16% ～53.20%，平均为47.78%;A12O3含量为0.65% ～1.02%，平均为0.81%;CaO含量为3.01%～16.15%，平均为9.77%;MgO含量为2.74% ～7.32%，平均为4.13%;Na2O含量为0.29% ～0.96%，平均为 0.65%;K2O含量为 0.00% ～0.23%，平均为 0.14%;P2O5含量为 0.16% ～0.25%，平均为0.20%;MnO含量为0.07% ～0.68%，平均为0.30%;TiO2含量为0.03%。

矿石中含量最多的化学成分是SiO2、Fe2O3和FeO，三者之和达 72.71% ～91.96%，平均为83.01%，其他组分(A12O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、MnO、TiO2、P2O5)的含量非常低，这些特征与山东韩旺条带状铁矿相同，暗示其为极少碎屑物加入的化学沉积物［1］。

一般认为沉积变质铁矿的w(SiO2)/w(A12O3)值小于10，火山沉积变质铁矿的w(SiO2)/w(A12O3)值大于 10［1］。从表1中可看出，经山寺铁矿的 w(SiO2)/w(A12O3)值变化范围为48.35～75.49，平均值为58.84，与韩旺铁矿的w(SiO2)/w(A12O3)值一样，均大于10，指示经山寺铁矿和韩旺铁矿与火山沉积作用有关［1］。

表1 经山寺及韩旺铁矿主量元素含量Table 1 Major element contents of Jingshansi iron deposit and Hanwang iron deposit

2.2 微量元素特征

经山寺铁矿微量元素含量见表2。从表2中可看出，微量元素含量都很低，一般小于10×10－6。

Shaw［2］研究指出一些过渡金属元素(如 Sc、V、Cr、Co、Cu)含量也可指示不同物源，陆源物质中 Sc(＞10 ×10－6)、V(＞50 ×10－6)、Cr(＞100 ×10－6)、Co(＞20×10－6)、Cu(＞10×10－6)含量一般较高，而经山寺铁矿中 Sc、V、Cr、Co、Cu元素含量均比较低。沈其韩等［1］的研究工作表明，一些微量元素比值具有一定的成因指示意义，w(Sr)/w(Ba)值可区别海相－热液沉积物与陆源沉积岩，前者一般大于1，后者小于l。经山寺铁矿石的w(Sr)/w(Ba)值为3.37～52.20，与韩旺铁矿的w(Sr)/w(Ba)值一样，均大于1，与海相－热液沉积物w(Sr)/w(Ba)值一致。

2.3 稀土元素特征

经山寺铁矿5件样品稀土元素分析结果见表3。因Y的化学性质与REE相似，故也列于表中一起讨论，并写为REE+Y。经太古宙澳大利亚沉积岩稀土元素平均值(PAAS)［3］标准化后的REE+Y配分曲线见图1。

表2 经山寺铁矿微量元素含量Table 2 Trace element contents of Jingshansi iron deposit

表3 经山寺铁矿稀土元素含量Table 3 Rare earth element contents of Jingshansi iron deposit

图1 经山寺与韩旺铁矿REE+Y配分曲线Fig.1 Distribution curve of REE+Y in Jingshansi iron deposit and Hanwang iron deposit

从图表中可知，经山寺铁矿的稀土元素总量较低，平均为 6.28 ×10－6，与韩旺铁矿［1］基本一致。其配分曲线特征为:轻稀土元素亏损，重稀土富集;无明显 Ce异常(δCe/δCe*值为 0.87 ～1.04);呈现明显的 La正异常(δLa/δLa*值为1.06 ～1.60)和 Eu正异常(δEu/δEu*值为1.37～2.77);Y 显示非常明显的正异常(δY/δY*值为 2.15 ～ 2.93)，其中，δLa/δLa*= δLa/(3δPr － 2δNd)，δCe/δCe*= δCe/(0.5δLa+0.5δPr)，δEu/δEu*= δEu/(0.67δSm+0.33δTb)，δY/δY*= δYPAAS/(0.5δDyPAAS+0.5δHoPAAS)［4-5］。

2.4 成矿物质来源

经山寺铁矿石中w(Al2O3+TiO2)平均值为0.84%，含量非常低，微量元素 Sc、V、Cr、Co、Cu 等含量也比较低，指示其形成时极少受到陆源碎屑物质的混染。w(SiO2)/w(A12O3)值为48.35～75.49，均大于10，与火山沉积变质铁矿w(SiO2)/w(A12O3)值大于10［1］的特征一致，指示经山寺铁矿与火山沉积作用有关。

在经山寺铁矿石REE+Y配分曲线示意图上，Eu出现比较明显的正异常。经山寺铁矿陆源碎屑物质极少，由碎屑长石加入导致矿床Eu正异常可能性不大。前人的研究结果表明，Eu的正异常是高温海底热液的特征［6］。结合矿石的 δSr/δBa值与海相 －热液沉积物δSr/δBa值一致的特征，认为高温海底热液是造成经山寺铁矿Eu正异常的原因。矿石REE+Y配分型式显示重稀土富集、La与Y正异常，与现代海水的(REE+Y)配分型式显示重稀土富集、La与Y正异常特征［7-8］一致，指示经山寺矿石中稀土元素来自海底高温热液和海水的混合溶液。据报道，热液δY/δHo 值约为 26，海水的 δY/δHo 值为 44 ～ 74［9］，经山寺铁矿石 δY/δHo值(55.96～75.29)与海水更为接近，进一步说明铁矿形成时，有海水的参与。

由于热液流体的(δLa/δYb)PASS大于 1，而海水和热液混合则会导致(δLa/δYb)PASS小于 1，所以(δLa/δYb)PASS值可以用来示踪成矿物质来源［10］。经山寺铁矿的(δLa/δYb)PASS值为 0.28 ～0.94，平均为 0.65，与韩旺铁矿的(δLa/δYb)PASS值一样，均小于 1，明显具有海水和热液混合的特征。

3 结论

经山寺铁矿A12O3和TiO2含量非常低，微量元素含量也很低;w(SiO2)/w(A12O3)值大于10，与火山沉积变质铁矿w(SiO2)/w(A12O3)值一致;δSr/δBa值大于1，与海相－热液沉积物δSr/δBa值一致;稀土元素组成显示现代海水、高温热液混合(即轻稀土亏损、重稀土富集，La、Eu和Y的正异常)的特征;δY/δHo 值 与 海 水 的 δY/δHo 值 基 本 一 致;(δLa/δYb)PASS值小于1，显示海水和热液混合特征。因此，经山寺铁矿成矿物质来源于海底火山热液和海水的混合。

［1］ 沈其韩，宋会侠，赵子然.山东韩旺新太古代条带状铁矿的稀土和微量元素特征［J］.地球学报，2009，30(6):693-699.Shen Qihan，Song Huixia，Zhao Ziran.Characteristics of rare earth elements and trace elements in Hanwang neo-archaean banded iron formations，Shandong Province［J］.Acta Geoscientia Sinica，2009，30(6):693-699.

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