广州地化所海南石碌铁矿床成因机制研究取得系列成果
2013年04月08日 来源：中科院官网
位于中国海南省昌江县境内的石碌铁矿是以铁矿(主要为赤铁矿、次为磁铁矿)为主，共生或伴生有钴、铜等多金属的大型-超大型矿床，曾被誉为“亚洲最大的富铁矿”。但由于多期次和多阶段的构造变形及伴随的多相变质作用与热液蚀变，部分地或完全地破坏了赋矿围岩和矿物的原始成分、结构和构造。自上世纪50年代以来，有关石碌铁矿床的成矿物质来源、成矿时代、矿床成因类型、特别是富铁矿的富集过程与形成机理，一直存在显著的争议。许多学者曾提出不同的成因模式如矽卡岩模式、沉积变质+岩浆热液模式、卤水沉积变质模式、火山-沉积变质模式、热液IOCG型矿床模式等，以解释该矿床的成矿物质来源与形成过程和机理。
近年来，中国科学院广州地球化学研究所许德如研究员及所领导的学科组在执行国家重点基础研究发展计划973、国家找矿突破战略行动计划等项目中，通过对石碌铁矿床赋矿围岩和矿石的岩（矿）相学、矿物学和构造变形与成矿富集关系的详细研究，并结合岩（矿）石和其中单矿物Sm-Nd、40Ar-39Ar同位素定年以及以往同位素地质年代学（锆石U-Pb、白云母Ar-Ar等）取得系列研究成果：
1.在主要赋矿围岩——元古代石碌群第六层中发现了变质的条带状铁建造（BIF），即闪岩质铁英岩（amphibolitic itabirites）。该类型BIF由交替的毫米级至几十米规模的、富铁氧化物（磁铁矿、赤铁矿）条带与中级至微米级规模的、富钙硅酸盐矿物（石榴子石、绿帘石、角闪石、辉石）条带组成。闪岩质铁英岩同时还残留有代表原始沉积的变余层理构造、变余鲕粒和变余砂状结构。此外，赋矿围岩、铁矿石和钴铜矿石也显示变余层理构造、或条带状或条纹状构造，和/或变余砂状结构、或花岗变晶结构、或鳞片变晶结构、或隐晶质/微晶质结构。
2.获得了三个变质年龄，即830 ± 16 Ma（MSWD = 1.8）富铁矿石和赋矿围岩的Sm-Nd等时线年龄、212.9 ± 6.6 Ma (MSWD = 0.46)赋矿围岩和阳起石的Sm-Nd等时线年龄，和132.08 ± 1.57 Ma (MSWD = 1.41)阳起石的Ar-Ar坪年龄。
3）将矿区构造变形与相关的变质作用划分为两个期次，即早期（ca. 830 – 360 Ma）复式向斜形成与绿片岩相（局部可能为角闪岩相）变质作用阶段（D1），和晚期（ca. 250 – 90 Ma）褶皱叠加与相关的脆-韧性剪切变形和热液蚀变阶段（D2）。D1阶段可能与华南格林威尔期（或晋宁期）至加里东期造山事件有关；而D2阶段与华南中生代构造事件有关，此阶段的早期（即D2a-b；ca. 250 – 210 Ma）可能导致一个富Fe、Co、Cu和Si的高温变质流体、并向褶皱叠加的有利部位迁移、富集和沉淀。
结合矿床地质特征和以往地球化学研究成果，认为石碌铁矿床是一个与沉积作用、构造变形、变质作用和热液蚀变等多地质演化过程有关的产物。由此，构建了该矿床的四阶段成矿模式，即1）ca. 960 – 830 Ma条带状铁建造（BIF）的沉积阶段，2）ca. 830 – 360 Ma华南格林威尔至加里东造山期沉积-变质型（BIF）矿床的形成阶段，3）ca. 250 – 210 Ma古特提斯大洋封闭、相关的花岗质岩浆上侵和构造变形导致先前矿床改造富化成矿阶段，和4）ca. 130 – 90 Ma古太平洋板块俯冲引起的伸展环境导致热液叠加矿化阶段。最后，作者将石碌铁矿床定义为受构造和热液改造和再富化的BIF型（苏必利尔湖型）铁矿床。
该成果于近期发表在国际矿床学杂志Ore Geology Reviews（Xu, D.R., Wang, Z.L., Cai, J.X., Wu, C.J., Bakun-Czubarow, N., Wang, L., Chen, H.Y., Baker, M.J., Kusiak, M. A., 2013. Geological characteristics and metallogenesis of the Shilu Fe-ore deposit in Hainan Province, South China. Ore Geology Reviews, doi:10.1016/j.oregeorev.2013.01.015）。相关研究成果已得到了地质和矿山部门的应用，产生了重大经济和社会效益。