Sedimentary-diagenetic processes of the Carboniferous Shikebutai iron deposit in West Tianshan Mountains: Evidences from petrography and mineralogy

式可布台铁矿位于西天山阿吾拉勒成矿带西端, 是该成矿带内典型的沉积型铁矿床, 目前该矿床在成因方面存在喷流沉积和化学沉积(类似条带状铁建造)两种认识。前人多聚焦于矿床地质和地球化学特征的探讨, 对矿石和矿物组成及沉积-成岩(成矿)过程的分析较为薄弱。为此, 本文选取式可布台铁矿中不同类型矿石开展详细的岩相学和矿物学研究, 力图为揭示铁矿形成过程提供关键信息。岩相学分析表明, 式可布台铁矿主要由赤铁矿、铁碧玉(石英)、黄铁矿、重晶石以及少量菱铁矿组成。赤铁矿根据形态特征可划分为板柱状、鳞片状(叶片状)、粒状和微粒状四种结构, 其中微粒状极细粒赤铁矿为原生矿物, 推测可能由Fe(Ⅲ)氢氧化物在成岩早期脱水形成; 粗粒状赤铁矿是在成岩晚期或浅变质过程中由早期微粒状赤铁矿重结晶形成。菱铁矿结晶程度一般较差, 其内部常见细粒石英和赤铁矿包裹体, 与有机质共存, 指示其可能是由Fe(Ⅲ)氢氧化物在成岩阶段通过异化铁还原作用(DIR)形成。黄铁矿主要为粗粒结构, 其Co/Ni比值位于热液成因区(平均为3.44), 表明黄铁矿属于热液成因型黄铁矿。重晶石多为他形-半自形结构, 粒径较细, 表明重晶石也应为海底热液沉淀物。依据矿体特征、矿石组构、矿物类型以及矿物颗粒间相互关系及矿物成因, 可将成矿过程划分为两期: 沉积期和成岩期。在沉积期以原始沉积物为主, 包括Fe(Ⅲ)氢氧化物、无定形二氧化硅、无定形Si-Fe(Ⅲ)氢氧化物凝胶等松散沉积物以及重晶石和黄铁矿等结晶矿物。在成岩期, 早期沉积物脱水形成赤铁矿、石英和铁碧玉, 部分Fe(Ⅲ)氢氧化物与有机质反应形成菱铁矿。式可布台铁矿矿物组合以赤铁矿为主, 含典型矿物铁碧玉、黄铁矿和重晶石, 而缺少硅酸盐矿物, 与现代海底含金属沉积物和古生代铁碧玉矿床相似, 而与前寒武纪条带状铁建造中以大量磁铁矿、石英和硅酸盐矿物的矿物组合特征不同, 指示矿床的形成过程与现代海底热液成因含金属沉积物相似, 说明式可布台铁矿应为海底喷流沉积成因。