巴西位于南美大陆东部，南纬5°-30°之间，北邻亚马逊平原，西接安第斯山麓，南与拉普拉塔平原相连，东临大西洋。地表起伏不大，地势向北和西北倾斜，海拔在-米。

东部（圣弗兰西斯科河以东）属大西洋地盾，曾因元古代褶皱及新第三纪断隆及长时期侵蚀和准平原化，终成今日之波状起伏高原。于极硬石英岩、片岩等出露地区，形成了脊状山岭（圣弗兰西斯科河东侧的爱斯宾哈索山）或断块山（大西洋沿岸的曼提凯腊山和马尔山）。

西部（托坎斯廷河与马代腊河之间）属巴西地盾，为无突兀山岭的阔原。该区中东部的戈亚斯高原，广泛出露古老结晶岩系（太古代花岗岩、片麻岩、片岩、千枚岩和石英岩等），表现为波状起伏上升准平原；中西部为显桌状高地特征的马托格罗索高原，上覆有近乎水平的白垩纪砂岩。

巴西高原中部，在构造上为陆台的拗陷地带，因后期沉积地层平展，岩性坚硬，在地形上呈桌状高地或方山特征；巴拉那谷地的辉绿岩高原，是世界上面积最大的熔岩高原之一。巴西高原因近期上升，其边缘遍成缓急不等崖坡，河流流经其间多陡落成瀑布或急流，并切割成峡谷，高原多森林、草原，矿产及水力资源非常丰富。

在巴西高原的东北部，有一片赋存了大量铁、锰、铜、锡、铂族、铝土矿和金的地区，那就是举世闻名的Carajás（卡拉雅斯或卡拉加斯）。它是目前世界上产铁最大的矿区，也是巴西两大铁矿产区之一（另一为MinasGerais州的QuadriláteroFerrífero铁矿，两者占巴西铁矿年产量的98%）。

Carajás矿区大地构造图

（南Amazon克拉通东南边缘，东部边缘有亚马逊期A-型花岗岩区(据Grainger等，）

Carajás成矿区位于巴西北北部帕拉（Para）州热带丛林，亚马逊Amazonia克拉通东南部，平均海拔m,气温18°C至30°C，距Belém州府西南约公里，距区内最大的镇Marabá公里，还有机场。区内有约1.7万印弟安人。

本矿区目前为巴西淡水河谷矿业公司（CVRD）独资所有。目前整个累计探明有亿吨含铁65.4%的铁矿石储量，可供开采年。至年，其证实（Proven）和概略（Probable）储量为72亿吨。该铁矿具有品位高、氧化铝含量低、有害杂质少、烧结性能好的特点，是世界最优质的铁矿石资源。

年7月31日，美国钢铁公司下属的CompanhiaMeridionaldeMineraes（CMM）公司，在巴西亚马逊热带丛林Carajás地区Serra开展航空勘查时，一架直升机因油料不够，不得不降落到地表加油。飞行员选择了一个就近的斑斑点点的秃秃的红山头（命名为baronstate山）着陆。这个山头出现在茂密的绿林中，只有一些低矮稀疏的灌木，犹如一个谢顶的大脑袋，格外醒目。待BrenoAugustodosSantos等地质队员细细查看，发现山头光秃，是因为出露有极富的高品位铁矿所致。其铁含量高达66%，为地球上最富的品质特好的铁矿床。遂决定重点勘探与研究。本矿山勘探工作持续至年，证实其铁矿石储量有72亿吨之多（现命名为N1铁矿床）。自年，开始了18个勘探区的找矿工作，矿权区面积达16万公顷。

美国钢铁公司下属CMM公司欲开发Carajás铁矿，但巴西政府不愿意外国公司控制如此重要的国家资产。因此年4月，巴西政府成立了南美亚马逊合资公司（AMZA)，巴西政府国有企业CompanhiaValedoRioDoce*(CVRD)占股51%,美国钢铁公司CMM公司占股49%。

美国钢铁公司于年从合资公司中撤出，其股份作价万美元转让给CVRD。主要原因是，美国钢铁公司因年代能源价格上涨，降低了铁矿的需求，不再利用Carajás的铁矿石产品。AMZA公司目前由CVRD全资拥有，授权在整个Carajás地区从事矿产勘查与开发。

Carajás铁矿区主要由3大铁矿区所组成，有：

1、北岭（NorthRange）铁矿，即SerraNorte铁矿，规模最大，铁矿石储量6,Mt，含65.8%铁，0.%磷,1.0%SiO2,1.05%Al2O3,0.45%锰,0.01%硫,0.02%KO2,0.03%Na2O和1.88%灼失量。露采坑长约3公里、宽2公里，深达多米。

2、南岭（SouthRange）矿，即SerraSul铁矿,位于NorthRange矿床之南35km，铁矿石储量10,Mt，含铁66.3%，如S11矿体orebodyintheSerraSul东岭（EastRidge）矿床，铁矿石储量Mt，含铁65.9%；

3、南费里斯岭（SouthFelixRidge）矿床，铁矿石储量Mt，含铁62.8%。铁矿石产品含有1%Al2O3,1%SiO2,0.03%P2O5和0.3锰,块矿占10%，粉矿占90%。

含矿的GraoPará群火山岩易于风化，风化深度通常达m至m,而BIF铁矿建造的最大风化深度可达m深。

矿床上部80%的铁矿储量为松软易脆富褐铁矿石所组成，向下过渡为赤铁矿，矿体垂直深度约m。赤铁矿富矿体，较硬，常含硅质透镜体，产于松软的赤铁矿内，往深部逐渐过渡为未富集的条带状磁铁矿（BIF）层。典型未次生富集的BIF/碧玉铁英岩呈条带状红色赤铁矿岩，由蚀变的白色燧石，次为赤铁矿所组成。

矿区地表为铁角砾岩（碎屑状）所覆盖。CarajásBIF单元，因植被相对欠发育，在边界不清的丛林及灌木走道、指状草地和茂盛树木地貌中，易于识别。

Carajás铁矿山是全球目前生产最大的露天矿山。最初设计产能只有3万吨/年，但很快扩产。年6月，开始建设矿山至大西洋岸圣路易斯(SaoLuis)港及宽1.6米长公里的运送铁矿石的专用铁路。圣路易斯(SaoLuis)港为巴西东北部马拉尼昂（Maranhao）州的深水港口，可停靠载重28万吨的船只。CVRD直接总投资30亿美元，铁路占56%，矿山及相关设施占20%，海港及设施占14%，基础设施10%。

Carajás铁矿区交通位置简图

年N4E露天铁矿山建成投产，因为其靠近铁路，盖层薄，剥离量小。年N4WC露天铁矿山（北西部中央的4个矿体）建成投产，年N4WN露天铁矿山（北西部北端4个矿体）建成投产，年N5W和N5E两个露天矿山建成投产。目前CarajásN-4条带状铁矿,形成了南美最大的正在开采的铁矿床。

7年，Carajás铁矿山产有铁矿石2.96亿吨，铁矿石球团万吨，镍24.79万吨，铝土矿万吨，氧化铝万吨，电解铝55.1万吨，高岭土万吨，钴2吨。7年，实施Carajás扩产计划，总投资24.8亿美元，投产后将新增铁矿石产能0万吨。年，投资额达到7.98亿美元，主要是建设一个选矿厂，包括破碎、加工和分选。原计划年下半年投产，因受金融危机影响，推迟至年上半年。年4月，第四台翻车安装和设备购买按计划进行。

为减少Carajás项目进度推迟所造成的影响，在Carajás北部又新建设了一个年产铁矿石0万吨的项目。该项目计划年上半年投产。8年产铁矿石3.亿吨，年产铁矿石2.亿吨。年又创下另外三个新的纪录：煤万吨，铝土矿万吨，氧化铝万吨。

年Carajás矿区全年产量达1.亿吨，占淡水河谷全年矿石产量的三分之一。目前，CVRD拥有的Carajás矿区，年生产4万吨铁矿石，万吨锰，10吨黄金，还准备生产铜、铝土矿和其它金属矿产品。

巴西目前年铁矿石生产量2亿吨，为世界最大铁矿出口国。年,Vale于Carajas矿山生产了2.亿吨铁矿石，8年生产了3.亿吨铁矿石。

三、Carajás成矿区铁矿地质

（一）铁矿床分布

Carajás成矿区(CMP)基底为30亿年的Pium杂岩（正麻粒岩）和28.6亿年的Xingu杂岩（片麻岩和混合岩）。上覆Carajás盆地火山岩和沉积岩（27.6亿年至26亿年的Itacaiunas超群），再上为碎屑沉积岩（AguasClaras盖层）。这些岩层可为26亿年及更新的辉长岩、25.3亿年的花岗岩和19-18亿年的似花岗岩所穿插（图1）。

Carajás铁矿主要产于太古代Itacaiúnas超群的GraoPará群中。GraoPará群由变质玄武岩、变质沉积岩、铁矿建造和变质流纹岩所组成。容矿岩石为约-m厚的条带状燧石-赤铁矿碧玉铁质岩单元，与上下厚厚的火山岩单元构成三明治式结构。下部火山岩单元（Parauapebas组）厚0-0m，由双峰式火山岩所组成，主要有块状、气孔状和斑状岩流和砾岩质角砾岩所组成，为变质的玄武岩、安山岩、粗面安山岩及10-15%的变质流纹质凝灰岩与岩流。绝大多数火山岩发生了低至中等变质，倾角55-70度。容矿的Carajás组由变形的条带状铁矿建造夹变质基性火山岩所组成。上部火山岩组与Parauapebas组相似，只是夹有更多的沉积变质岩（细粒凝灰岩、凝灰质粉砂岩、泥岩、燧石和灰瓦岩）。

图1Carajas成矿区Itacaiunas剪切带地质和主要矿产分布图（据Bizzi,1)。铁矿床：SerraNorte的N1、N4和N5铁矿床、SerraSul和SarraLeste；IOCG矿床：Gameleira,Alem?o/IgarapéBahia,Alvo,Sossego和Cristalino矿床；SerraPelada金钯矿床；Azul锰矿床；Vermelho镍矿床

Gr?oPará群呈NW向展布，沿Carajás向斜构造的北翼和南翼出露地表。沿Carajás褶皱轴部发育了Carajás剪切带--区域性的东西向低温韧-脆性变形带。目前开发的铁矿床分布于Carajás褶皱的北翼，如SerraNorte铁矿床(又称北岭矿)；Carajás褶皱的南翼有SerraSul铁矿床(又称南岭铁矿)。

SerraNorte铁矿床（北岭铁矿）有9大矿山（图1和图2）。各矿山走向延长均在数百米至数十公里以上，由2个至多个矿体组成，总的铁矿石资源储量达亿吨，含铁品位66%(CVRD,7),矿体厚度约-m。其中4个露天采场（图1、图2），至今生产了12亿吨高品位铁矿石，为巴西第二大铁矿生产商，仅次于MinasGerais州的QuadriláteroFerrífero(IronQuadrangle)铁矿区(Rosièreetal.,8)。

成矿区的碧玉铁质岩（条带状含碧玉质二氧化硅的铁矿层，BIF建造）构成了区内许多铁矿床的原矿石（Suszczynski；Meirelles,)。典型的BIF建造由含赤铁矿尘的燧石（碧玉）夹氧化铁的条带状岩石所组成，是由火山作用形成的。BIF铁矿一般含铁20%至35%，含铁超过55%的并不常见。磁铁石英岩（铁英岩，itabirite）是BIF的同义词。

与巴西MinasGerais州IronQuadrangle的itabirites铁矿区相似，Carajás铁矿的碧玉铁质岩发现有软矿（高孔隙度）和硬矿（低孔隙度）两种高品位矿石类型。对于铁矿石成因，目前存在两种观点：表生和深成成因。尽管这些铁矿床具有深成特征，如二氧化硅的淋滤，有或无铁的加入，但多数学者认为表生流体参与了铁的成矿作用。少数研究者认为，Carajás硬矿是热液形成的，如存在赤铁矿、碳酸盐和硫化物等热液产物。

RosalineCristinaFigueiredoeSilva（）认为硬矿为内生热液成因，证据有：铁矿体中存在热液蚀变和脉体，这些蚀变和脉体也穿过了镁铁质火山岩围岩；存在热液蚀变和脉体分带。

图2A、SerraNorteN1--N8矿床分布图（蓝色方框为图5区域）；B、N4WN,N4WC,N4E,N5W和N5E铁矿床钻探及露采编录地质图

（二）成矿地质背景

Carajás成矿区(CMP)可分为两大太古代构造单元：南部RioMaria花岗-绿岩地体和北部Itacaiúnas剪切带(Araújo等,)。CMP矿化特征有：1、巨型铁矿床，如SerrasNorte(N1至N9),Sul(S1至S45)和Leste铁矿；2、IOCG矿床如Salobo,Pojuca,Alem?o-IgarapéBahia,Cristalino,Sossego,Alvo,和Gameleira；3、金钯矿床，如SerraPelada；4、锰矿床，如Azul和Sereno；5、镍矿床，如Vermelho。

矿区出露的岩石-地层有变质火山-沉积岩系及中-新太古代火成岩体-变质杂岩基底(Santos,3;Tassinari等.,0)。

北部Itacaiúnas剪切带和花岗岩-片麻岩区，由英云闪长岩-奥长花岗岩和花岗闪长岩（TTG）组成的Xingu杂岩，形成了本区的基底岩石，其上为火山-沉积岩系盖层。许多太古代花岗岩侵入至基底和盖层火山-沉积岩系中，如Plaquê岩套中花岗岩和闪长岩（27.4亿年）和片理化Planalto碱性花岗岩（±24Ma）。Luanga镁铁-超镁铁质侵入岩时代为±6Ma。

在S形山带的SerradosCarajás，产有主要的铁矿床，由Itacaiúnas超群变质火山-沉积岩和变质沉积岩所组成。在北部，Itacaiúnas超群包括绿片岩相变质火山-沉积岩岩系（IgarapéBahia群，±1和±1Ma）；在南部它由角闪岩相IgarapéSalobo和IgarapéPojuca群组成。尽管它们遭受了构造-变质叠加，但仍然保留了低应变特征和原生结构-构造特征。

Gr?oPará群是典型绿岩带岩系，由28-27亿年火山-沉积岩系夹BIF所组成。本群下部单元为Parauapebas组，主要由玄武岩和玄武质安山岩、少量基性至中性火成碎屑岩所组成。其顶部为杏仁岩相所组成，含有BIF和基性凝灰岩夹层；其底部为流纹岩层及河流相砾岩和砂岩。这些岩石经受了区域绿片岩相变质和热液蚀变，并引起了铁的富集。火成碎屑岩和火山碎屑岩保存了洋底热液矿物和极低级变质作用特征。Parauapebas组变质玄武岩，缺乏热液蚀变，由阳起石、绿泥石、石英和方解石所组成，对应于绿片岩相变质作用。

Gr?oPará群中部单元为Carajás组的BIF层(±4Ma;Krimsky等,)，产巨型铁矿床(Tolbert等,,;GibbsWirth,)。Carajás组于年建立，含有层状和不连续透镜状碧玉铁质岩和高品位铁矿，并有镁铁质岩席和岩脉侵入其中。N4E铁矿的镁铁质岩席和岩脉，宽数公分至数十米。碧玉铁质岩呈典型公分厚夹层条带，明暗相间，中层状(约5cm)和微细层状铁氧化物层夹红色碧玉至浅色燧石层。

虽然遭受了绿片岩相变质作用，但碧玉铁质岩的原生结构构造保存完整，具有同沉积微断层和球粒（碧玉或赤铁矿环绕的燧石）。含白云石的铁矿层，以不同比例的白云岩和燧石为特征，取代了暗色的氧化铁层。含白云石的铁矿层厚约50m，走向长约m。

在SerradosCarajás中部,火山-沉积岩为águasClaras组沉积泥砂岩（砂岩、灰屑岩、粉砂岩和砾岩）所覆盖，锆石U-Pb年龄为±37Ma和±12Ma(Dias等,)。

古元古代A型、碱性至亚碱性花岗岩如SerradosCarajás花岗岩，侵入至Itacaiúnas超群，时代约±2Ma，为氧化的磁铁矿系列的环斑花岗岩型花岗岩。

古元古代铁矿化时代，可由含高品位铁矿体的赤铁矿化基性火山岩（玄武岩）全岩Sm-Nd年龄来确定，Santos等()获得了N5E铁矿山中铁氧化物样品的热液矿物的年龄：镁铁质火山岩中的锐钛矿年龄±12Ma，铁矿体中热液赤铁矿内的独居石年龄±21Ma，它们代表了成矿时代。

（三）大地构造与区域构造背景

关于Carajás地区Itacaiúnas超群火山-沉积岩系形成的构造背景，存在以下观点：Dardenne等()认为Gr?oPará群形成于裂谷有关的俯冲带演化的盆地中，发育于裂谷带的陆壳之上；克拉通内盆地产物(Gibbs等,;Santos,3;Grainger等,8)；俯冲带演化的岛弧环境(Rosière等,6)。

据Zucchetti(7)研究，Gr?oPará群玄武岩为钙-碱性岩浆岩、亏损Nb富集Th，反映了俯冲带信息；高Zr/Y和Nb/Yb比值说明形成于陆弧环境。玄武岩和碧玉铁质岩的负εNd值，暗示了Gr?oPará群受到了陆壳的混染；微量元素地球化学上显示了亲陆缘的弧后构造背景，系绿岩带型岩系。

CMP区域构造为压扁弯褶褶皱系，轴线由ESE向WNW中等倾伏，为数条走滑断层截切，如N1至N5铁矿床。东南部N6至N8铁矿及其它SerraNorte铁矿存在一系列的背斜和向斜。

SerradosCarajás本身为S型向斜-背斜对（即Carajás褶皱），部分被Carajás剪切带破坏。后者将整个构造分为SerraNorte和SerraSul两部分。WNW-ESE向左旋Carajás和Cinzento剪切带产生了次级的褶皱和侧向逃逸褶皱。同构造钙-碱性花岗岩的侵入也影响了区内的构造格架。

Carajás和Cinzento剪切带对铁矿化和热液流体的活动起了决定性作用。高品位SerraNorte矿体产于Carajás褶皱背斜高渗透性区域枢纽带上。如N5矿床，被软矿包围的硬矿优先集中于大型褶皱的枢纽带上，SerraSul矿床产于大型（波长数百米至千米）次级褶皱枢纽带上。

Carajás铁矿体形成于区域变质之后。铁矿石和围岩中的高温矿物和构造组构出现于：

1、剪切区域，热液流体与岩石比控制了矿物组合；2）花岗岩体接触变质带。区内绝大多数花岗岩和铁矿床均形成于元古代，高品位铁矿具有明显的热液组构如梳状结构的赤铁矿脉、叠加于碧玉铁质岩上的角砾构造。

（四）铁矿体地质特征

1、铁矿石类型划分

铁矿床的原生矿（Protore)特征是：1）碧玉铁质岩，可含与层理平行的石英脉；2)早阶段热液蚀变。铁矿石指热液蚀变和矿化的碧玉铁质岩，构成了硬矿和多孔硬矿。硬矿含有不等量的石英+/–赤铁矿脉。软矿由碧玉铁质岩经表生富集和热液作用而成。碧玉铁质岩和热液硬矿的过渡类型呈不同程度的多孔性。内生软矿以N4E矿床为代表。

高品位矿既有软矿又有硬矿，根据其物理硬度可分为硬-中硬矿、易碎的软矿和粉尘矿。硬-中硬矿具有低的孔隙度，假象赤铁矿和赤铁矿、赤铁矿或假象赤铁矿-微片状赤铁矿联锁结构。易碎矿石易于与硬矿区别开来，比中硬矿多孔，常沿节理和易裂层面碎裂为厘米级柱/块。软矿(0.05-1.0mm粒级)可用手挖或用铲子铲，多孔，但不成粉末。软矿体呈不连续板状，易碎，具条带，局部含块状硬矿透镜体。

易碎矿石显原生层理，含铁64-67%，由灰色金属光泽高孔隙度易碎赤铁矿所组成。高品位硬矿可能呈块状、和/或致密角砾状和条带状，而岩层可能为致密状和/或多也状。角砾状矿石局部存在碧玉铁质岩层去硅化碎块，原生组构完全被破坏(FigueiredoeSilva,4)。致密硬矿常呈灰蓝色，含铁67%，具金属光泽和低孔隙度。块状硬矿主要沿碧玉铁质岩和下部玄武岩围岩接触带呈小透镜体和板状矿体产出，有时在玄武岩中呈透镜体产出。

N4和N5矿床中的玄武岩具有执液蚀变矿物，沿矿体接触带具有强烈的绿泥石化和赤铁矿化(FigueiredoeSilva,4;Zucchetti,7)。

铁矿和风化玄武岩被铁砾岩(canga)覆盖。铁砾岩是矿床浅表的表生产物，为针铁矿/褐铁矿胶结，具胶状多孔结构和高孔隙度。直接产于铁矿之上的铁砾岩，由赤铁矿碎块组成，并为氢氧化铁所胶结。表生矿的分类与描述，参见Beisegel等()和LadeiraCordeiro()的论文。

铁矿石中的混染物有：1）锰，特别是在下部玄武岩围岩接触带；2）铝和磷，在与铁砾岩接触带中，3）二氧化硅，含量随深度而增加(CVRD,)。铁矿边界品位为60%Fe,2%Mn,2-2.5%Si和Al及0.2%P。

2、N1矿床

N1铁矿(图2),Carajás组含矿层倾角从45゜-近垂直变化，地表露头以松软易脆矿石、松软红土状赤铁矿石和铁砾岩盖层为主。硬矿次之，见于N1矿床的北东部，呈切层脉状或以软矿中的整合透镜体产出，可含赤铁矿网脉。

3、N4矿床

N4矿床主要由两大矿体所组成，即N4E和N4W，两者N-S向断层为界(图3)。N4W矿体(图3)是Carajás成矿区最重要的铁矿体，有5亿吨铁矿石储量，主要为软矿，极少量以硬矿产出。

硬矿体常产于NE-SW和NW-SE向断层附近(Domingos,5)。碧玉铁岩(图4)平均厚达m(Borges,)，主要出露于N4E体北部。一些小的40m厚的碧玉铁质岩透镜体夹在矿体中。靠近铁砾岩盖层及镁铁质火山岩围岩与岩脉处的铁矿石，磷铝锰元素含量增高(CVRD,4)。

N4E露天采场，平面上呈J型(图3),N-S长5km,宽约m，矿体平均厚m。矿体分为南北两段。北段含矿层走向主要为N-S向，倾向西。据Ladeira和Cordeiro()研究，在N4E矿体北段，赤铁硬矿和碧玉铁质岩呈N30W走向断续分布,与早期褶皱(F1)轴向一致；第二期褶皱（F2），向N25-50W倾伏，倾伏角4°。N4E矿体北段，以叶片状软矿为主，其中含有许多不规则状碧玉铁质岩透镜体，硬矿透镜体一般见于软矿中部(图3)，与碧玉铁质岩的接触带。碧玉铁质岩见有切层和顺层产出的石英脉及以石英为核的赤铁矿脉。软矿见赤铁矿细脉，在玄武岩底部接触带上，局部有角砾状矿石。

N4W矿体，以软矿为主，硬矿少见。软矿主要为易脆多孔赤铁矿-假象赤铁矿。露天采场长约7km，宽约--50m,深m(CVRD,)。在采场中部，碧玉铁质岩层理和矿体走向为NW-SE向，倾向SW，倾角近垂直至40°--50°；在采场北部，走向N20-30E,倾向NW，倾角40°--50°(Pinheiro等,1)。这些构造线显示出了采场级褶皱轴向，在浅部向NW倾伏，倾伏角30°(Pinheiro等,1)。在采场邦壁，常常见到软矿与碧玉铁质岩逐渐过渡的现象(图5D)，还有石英角砾岩（无赤铁矿）和切层石英脉。

图3.A.N4E矿体纵剖面图；B.N5E矿体纵剖面图，沿铁矿化镁铁质岩接触带分布有硬矿透镜体。

图4.N4和N5矿床地质示意图(据Lobato等，5)。上图为SerraNorteN4矿床，含有大量多孔高品位赤铁矿软矿石及透镜状硬矿，矿体与蚀变微弱的碧玉铁质岩和矿化镁铁质岩接触。下图为N5矿床，含有丰富的高品位赤铁矿硬矿。Hem-赤铁矿；Mt-假象赤铁矿；Mag-磁铁矿。

在南段，层面走向NE-SW，倾向NW,呈J型产出(Pinheiroetal.,1)，以软矿为主，还见有含白云岩和锰的碧玉铁质岩透镜体及含白云石碳酸盐脉的硬矿条带(图5B)。热液蚀变赤铁矿化玄武岩见于矿区东部矿层内碧玉铁质岩的下部接触带。铁矿接触带附近的玄武岩遭受了绿泥石和赤铁矿交代(达80%的绿泥石和15-20%的赤铁矿)，并见微量石英和白云母。赤铁矿硬矿(66%Fe)主要产于下伏镁铁质变质火山岩接触带附近，并具有典型的热液蚀变晕，可具有液压致裂角砾岩、碳酸盐充填的空洞、石英、高岭石、微片状赤铁矿、石英-赤铁矿脉(图5C),及纤维状绿泥石集合体(Guedes0)。在N4E矿床东南部，碳酸盐-硫化物脉存在于碧玉铁质岩与玄武岩的下部接触带(FigueiredoeSilva等,7)。

4、N5矿床

N5矿床(图5和6）与N4矿床明显不同的是，它以块状硬矿为主，上覆有软矿。N5E矿体呈豆荚状，有碧玉铁质岩和高品位赤铁矿，并被镁铁质岩所包围，硬矿接触带部位局部有赤铁矿化(图7和8B)。碧玉铁质岩和玄武岩走向大体上为N40W至N80W，倾向SW，倾角50゜-60゜(Pinheiro等,1)，大量金属灰赤铁矿网脉构成了硬矿，局部切割软矿和碧玉铁质岩(图8E)，也可呈“圣诞树”网脉产出。白云岩质矿石见于钻孔岩心中，白云石脉可切层和/或顺层产出，局部呈富碳酸盐角砾充填物产出。玄武岩与硬矿及碧玉铁质岩与多孔硬矿之间的接触带，是逐渐过渡的，具有明显的层理连续性。软矿在碧玉铁质岩透镜体附近富集二氧化硅，磷含量向上至铁砾岩增高，而铝和硅于矿体底部增高。切层石英脉很少与硬矿有关。Zucchetti(7)报道过，在铁矿体接触带上，玄武岩完全被绿泥石和赤铁矿所交代(图8F和G)。晚期赤铁矿脉切割绿泥石-赤铁矿岩(图8H)。

在N5S矿床，碧玉铁质岩被晶洞石英-赤铁矿和赤铁矿脉所切割，或切层或顺碧玉铁质岩层理(图8I)。它以软矿为主，常见二氧化硅。N5S矿床最常见的硬矿可组成米级条带状硅质矿，与典型硬矿之不同在于，强烈去硅化和赤铁矿化碧玉铁质岩状条带残余。富磁铁矿透镜体硬矿(约2m厚)，唯一见于SerraNorte铁矿区中局部发现于碧玉铁质岩-矿石接触带。磁铁矿也以脉状产出，切层或顺碧玉铁质岩层理产出(图5J)。

（五）岩石矿物学特征

1、碧玉铁质岩-弱蚀变碧玉铁质岩岩石学

碧玉铁质岩以微层至中层(2--40mm)碧玉和微晶赤铁矿(MiHem)互层条带为特征。碧玉层(图6A)含有燧石和赤铁矿尘（0.mm赤铁矿颗粒），局部见玉髓球粒(0.01--0.1mm直径)。微晶赤铁矿层(图6B)由密集的极细粒（0.mm）赤铁矿晶体所组成,代表了碧玉铁质岩条带的原生氧化物相。

弱蚀变碧玉岩含有与磁铁矿平衡的无赤铁矿的重结晶燧石，认为是早期热液蚀变的产物。蚀变程度不同的碧玉铁岩可呈角砾状，含不同类型的赤铁矿（如微片状和他形）和石英、碳酸盐和硫化物脉。

2、铁矿石

根据氧化物共生序列及氧化物与脉石矿物的组构，将铁矿石分为以下两大类(表1和图7)：1）赤铁矿-假象赤铁矿型矿石(图7A,B和C)；2）赤铁矿型矿石(图7D和E)。例如N4E矿床以赤铁矿型和假象赤铁矿不同比例组成的矿石为特色，可保留有层理(图7A)，可从典型硬矿向多孔硬矿连续变化。含石英脉的假象赤铁矿-赤铁矿硬矿只有微量的碳酸盐矿物(图7C和H)，相反，碳酸盐和赤铁矿-假象赤铁矿石(图7B和G)可含达(达70%)的碳酸盐(图7B和G)。N5E矿床矿石不同于其它矿床，它含有角砾状的几乎全由赤铁矿组成的块状或多孔状硬矿(图7D和J),反映硬矿的原生层理全部消失(图7I,J和K)。

赤铁矿-假象赤铁矿型：以N4E和N1矿床为典型代表，主要由微晶（+/–微片状）赤铁矿及星散状自形假象赤铁矿晶体组成，绝大多数保留有原生碧玉铁质岩的组构。自形假象赤铁矿晶体粒径约--μm(图6D)，局部有假磁铁矿残余。微片状赤铁矿组成了片状晶体，常呈菱形，长约4-8μm，局部达--μm，沿脉壁生长(图6E),逐渐占据假象赤铁矿(图7F),很少见于假象赤铁矿中心部位。他形赤铁矿(AnHem)在氧化物层和脉体中呈眼形晶体集合体产出，粒径约20μm，脉体中的他形赤铁矿呈叶片状生长(图6F)。脉体中的他形和刀刃状-板状(EHem-THem)赤铁矿呈细-中粒(--μm)产出，构成脉体镶边(图6G)。微晶赤铁矿在与EHem-THem赤铁矿脉接触带，发生重结晶。

赤铁矿型：以N5E矿石为代表，主要由微晶(0.mm)赤铁矿所组成。这类矿石大多为角砾状，局部保留有原生微-中层条带组构。

3、赤铁矿化围岩

主要为热液蚀变和矿化的玄武岩，常见于矿化碧玉铁质岩与上下玄武岩接触带上。在N4E矿床，蚀变玄武岩由滑石、镁菱锰矿、石英和少量绿泥石（局部呈细脉）与MpHem(达0.4mm)(图6H)所组成，次为他形假象赤铁矿晶体。EHem-THem细脉切割围岩，呈叶片状生长。在N5E矿床，热液蚀变玄武岩由绿泥石(60%)及少量白云母、MpHem(+/–35%)和假象赤铁矿(+/–5%)组成，可见假磁铁矿残余，局部见长达0.2mm的片状赤铁矿晶体。

（六）热液蚀变

碧玉铁质岩遭受到了不同程度的热液蚀变，使之转化成铁矿石，同时二氧化硅除去，形成石英、碳酸盐、赤铁矿、硫化物、独居石和偶见金的脉体。

远矿蚀变带代表早期蚀变，中端蚀变和近矿蚀变与主要成铁事件同时发生。

远矿蚀变带(N4E矿床约80m厚,N4W矿床约m厚)主要表现为碧玉的重结晶和铁的除去和磁铁矿的形成(图8A)。磁铁矿晶形为自形至他形:1）与MiHem层共生(图6C)；2）重结晶燧石核粒，切割石英脉，或3）与石英和绿泥石平衡的颗粒(。磁铁矿常被赤铁矿交代，形成假磁铁矿（亏损Fe+2的磁铁矿）残余(Kullerud等,)。黄铁矿和黄铜矿等硫化物与热液蚀变有关(图8C和D)，一般少见，平行于碧玉铁质岩层理产出，如N4W的同生黄铁矿，N4E的方解石晶体。

中端蚀变带约m宽（如N5S矿床），由假象赤铁矿、有或无假磁铁矿，常见石英-赤铁矿和赤铁矿-石英脉(图8E)，MpHem和硫化物。蚀变碧玉铁质岩孔隙度增加，破坏了原生碧玉层。

近矿蚀变带以20-50m宽的硬矿和多孔硬矿为代表。假象赤铁矿化的磁铁矿的原生形态急剧破坏，形成AHem(表1），见有大量眼形叶片状赤铁矿集合体。强烈的碳酸盐蚀变，与高品位铁矿形成有关，形成了被白云石胶结的角砾岩，如N5矿床。N4矿床有假磁铁矿胶结的角砾岩。晚期他形和板状赤铁矿为主的硬矿，没有石英和碳酸盐脉。碳酸盐矿物仅限于m深的矿体（如N5E矿床）和碧玉铁质岩与玄武岩的接触带（N4E矿床）。

微晶赤铁矿在高级热液蚀变中是稳定的。网脉状脉体含板状赤铁矿，以切层石英-碳酸盐脉并与MpHem共生为特征,可有赤铁矿-假象赤铁矿型。与石英共生的在近矿蚀变带中形成热液角砾岩的基质(图9F)。

玄武岩热液蚀变可分为中端带和近矿带(Zucchetti,7)，主要以火成岩绿泥石和绿泥石-赤铁矿交代程度来划分。中端蚀变有大量绿泥石、方解石、石英、赤铁矿、白云母、钠长石、榍石、磁铁矿，次为硫化物。近矿蚀变带中的绿泥石和MpHem呈脉体产出，或交代杏仁体(图8G和H)，而石英、白云母、钠长石、榍石和方解石次之。中端带局部可达30m,而近矿带相对于非蚀变玄武岩约60m宽(图5C)。

图5.A.N4E矿床北段碧玉铁质岩(Jp)，显蚀变碧玉和铁氧化物微条带；B.N4E矿床南段高品位块状矿，具切层和顺层的碳酸盐脉；C.N4E矿床具赤铁矿脉的部分赤铁矿化的镁铁质岩；D.N4W矿床碧玉铁质岩与松软高品位矿(SO)渐变接触；E.N4E矿床中赤铁矿硬矿网脉切割软矿和碧玉铁质岩透镜体；F.N5E矿床与硬矿接触的赤铁矿化玄武岩；G.N5E矿床赤铁矿化玄武岩岩心样品，杏仁体被赤铁矿所交代(箭头)；H.N5E矿床岩心样品，在硬矿与玄武岩接触带显示有绿泥石和赤铁矿特征，并具赤铁矿网脉(箭头)；I.N5S矿床条带状碧玉铁质岩岩心样品，呈石英-赤铁矿多孔脉(箭头)，切割碧玉铁质岩层理；J.N5S矿床碧玉铁质岩岩心样品，示磁铁矿脉(箭头)切割碧玉铁质岩。Jp=碧玉铁质岩；SO=软矿；HO=硬矿；Dol=白云石；Qtz=石英；Hem=赤铁矿；Mag=磁铁矿。

富微晶赤铁矿条带中，网脉接触带中的微晶赤铁矿是粗粒和重结晶的。MiHem=微晶赤铁矿；AHem=他形赤铁矿；PHem=片状赤铁矿；Mag=磁铁矿；KenoMag=假磁铁矿或空磁铁矿；Carb=碳酸盐；Ccp=黄铜矿；Qtz=石英；Chl-绿泥石；Pl=斜长石；MpHem=微片状赤铁矿；Kut=镁菱锰矿；Cal=方解石；Dol=白云石。

图6.碧玉铁质岩和矿石照片

A.N4W铁矿床蚀变碧玉铁质岩中的碧玉条带，富含微晶赤铁矿（或尘状赤铁矿）和重结晶石英，透射光，正交偏光(25倍)；

B.N4E铁矿床碧玉铁质岩中微晶赤铁矿条带，反射光(25倍)；

C.N4E铁矿床生长在磁铁矿之上的微晶赤铁矿条带，反射光(倍)；

D.N4W铁矿床磁铁矿部分氧化为假象赤铁矿，反射光(倍)；

E.N4E铁矿床微片状赤铁矿沿角砾状硬矿空洞/网脉发育，反射光(50倍)；

F.N5E铁矿床高品位赤铁矿石中具叶状边缘的他形赤铁矿晶体，反射光，正交偏光(倍)；

G.N5E铁矿床角砾状矿石中板状赤铁矿脉，反射光，正交偏光(倍)；

H.矿化镁铁质岩中微片状赤铁矿晶体，反射光，正交偏光(25倍)。MiHem=微晶赤铁矿；AHem=他形赤铁矿；PHem=片状赤铁矿；Mag=磁铁矿；Carb=碳酸盐；Ccp=黄铜矿；Qtz=石英；Chl-绿泥石；Pl=斜长石；MpHem=微片状赤铁矿；THem=板状赤铁矿。

图7.不同硬矿组构特征

A.N4E铁矿床中赤铁矿-假象赤铁矿型硬矿；

B.N4E铁矿中碳酸盐和赤铁矿-假象赤铁矿型（条带状和角砾状）硬矿；

C.N4E铁矿中假象赤铁矿-赤铁矿（角砾状和石英脉）硬矿；

D.N5E铁矿中脉状赤铁矿（条带状和/或角砾状）硬矿；

E.N5E铁矿中赤铁矿和碳酸盐（角砾状）硬矿；

F.N5E铁矿中赤铁矿-假象赤铁矿型硬矿内假象赤铁矿和微片状赤铁矿晶体，微片状赤铁矿生长在假象赤铁矿的边缘，反射光，正交偏光(50倍)；

G.N4E铁矿中碳酸盐(镁菱锰矿)脉切割碳酸盐和赤铁矿-假象赤铁矿内的微晶赤铁矿和磁铁矿条带，反射光(50倍)；

I.N5E铁矿中他形-亚他形赤铁矿为角砾状赤铁矿石特征，反射光，正交偏光(50倍)；

J.N5E铁矿角砾状赤铁矿内他形赤铁矿和微片状赤铁矿，反射光(50倍)；

K.N5E铁矿中角砾状矿石中片状赤铁矿-石英脉，反射光(50倍).。

MiHem=微晶赤铁矿；AHem=他形赤铁矿；PHem=片状赤铁矿；Mag=磁铁矿；Carb=碳酸盐；Ccp=黄铜矿；Qtz=石英；Chl-绿泥石；Pl=斜长石；MpHem=微片状赤铁矿。

图8.热液蚀变显微照片

A.N4E铁矿床蚀变碧玉铁质岩中的磁铁矿-碳酸盐（方解石）脉-角砾岩；

B.切层和顺碧玉铁质岩层碳酸盐（方解石）脉-网脉(25倍)；

C.N4E铁矿床角砾状蚀变碧玉铁质岩中的碳酸盐（方解石-镁菱锰矿）和黄铜矿晶体，透射光，正交(50倍)；

D.蚀变碧玉铁质岩中与假象赤铁矿共生的黄铁矿晶体，反射光(50倍)；

E.N5S铁矿床中的石英-微片状赤铁矿脉，反射光(25倍)；

F.N4E铁矿远矿蚀变带与热液角砾岩中基质石英共生的微片状赤铁矿，反射光(倍)；

G.绿泥石和微片状赤铁矿交代绿泥石和长石组成的热液蚀变玄武岩中杏仁体，透射光，正交偏光(倍)；

H.交代杏仁体的微片状赤铁矿，透射光，正交偏光(倍)；Mag=磁铁矿；Carb=碳酸盐；Ccp=黄铜矿；Qtz=石英；Chl-绿泥石；Pl=斜长石；MpHem=微片状赤铁矿。

图9.碧玉铁质岩蚀变脉体和角砾岩分类示意图

远矿蚀变带为二脉-角砾岩型：V1a-石英脉±硫化物角砾岩-脉型，V1b-碳酸盐±硫化物角砾岩-脉型；中端蚀变带以脉型为特征：V2a-石英±赤铁矿切层脉；V2b-空洞结构石英+赤铁矿切层垂直脉；V3-赤铁矿±石英切层脉和/或顺碧玉铁质岩条带脉；近矿蚀变带以角砾岩中脉体充填物为特征：V4-碳酸盐(云状赤铁矿)-石英角砾岩，V5-石英±微片状赤铁矿角砾岩，均产于高品位矿石中。

N4和N5约20个钻孔岩心编录、脉体和角砾岩岩石学和组构描述，建立了脉体分类及热液蚀变空间位置及与铁矿化和铁氧化物共生组合之间的关系(图9)。远矿蚀变带不含赤铁矿，代表了早期成矿阶段。中端及近矿蚀变带中，赤铁矿与石英、碳酸盐和硫化物共生。碧玉铁质岩远矿蚀变带中存在两类脉-角砾岩：V1a-石英脉±硫化物角砾岩-脉型，V1b-碳酸盐±硫化物角砾岩-脉型。中端蚀变带以脉型为特征：V2a-石英±赤铁矿切层脉；V2b-空洞结构石英+赤铁矿切层垂直脉；V3-赤铁矿±石英切层脉和/或顺碧玉铁质岩条带脉。近矿蚀变带以角砾岩中脉体充填物为特征：V4-碳酸盐(云状赤铁矿)-石英角砾岩，V5-石英±微片状赤铁矿角砾岩，均产于高品位矿石中。

石英有两种产出形式：1）呈微晶-隐晶集合体镶嵌结构，系玉髓和非定形石英重结晶产物；2）呈梳状结构，产于V2和V3细脉中，垂直于磁铁矿晶面生长；3）呈细至粗粒(8mm)锥状晶体沿多边形颗粒边界产出于V1,V2和V5脉中。

碳酸盐晶体产于切层V1脉或网脉或碧玉铁质岩层面，胶结角砾状矿石（V4脉）。他形至自形碳酸盐晶体为细粒级，局部可粗达10mm，因尘状赤铁矿染可呈带状晶体，有富锰白云石(镁菱锰矿)、白云石和方解石(FigueiredoeSilva,4)。方解石仅见于V1脉，与碧玉铁质岩可切层或顺层产出。

硫化物：黄铁矿呈细粒、半自形-他形(0.1--0.2mm)，沿碧玉铁质岩条带及MpHem脉产出，生长于假磁铁矿之上或与假象磁铁矿化磁铁矿共生(图8D)。黄铜矿呈半自形-自形产出，与碳酸盐构成平衡结构(图8C)或在V1中散布在他形石英集合体中。在碧玉条带和假磁铁矿中少见黄铜矿晶体。铜蓝少见，与针铁矿、细粒赤铁矿、黄铜矿共生，亦见于富石英假象赤铁矿晶体内。在碧玉铁质岩中偶见有自然铜，假象赤铁矿集合体中偶见细粒自然金。扫描电镜偶见细粒独居石晶体，与V1脉有关。（七）成矿特征

巨型SerraNorteCarajás铁矿床产于Itacaiúnas超群Gr?oPará群变质火山-沉积岩系中，碧玉铁质原矿和高品位铁矿(64)上下均为低变质玄武岩。铁矿成矿时代为古元古代。详细的矿物学、地球化学和硫体化学特征，揭示了SerraNorteCarajás铁矿床成矿特征。

1.考虑到SerraNorte铁矿床热液成铁作用(FigueiredoeSilva,),原生微晶赤铁矿-假象赤铁矿（MiHem）的形成过程是：磁铁矿à假象赤铁矿有或无假磁铁矿（kenomagnetite，假磁铁矿或空磁铁矿）à微片状赤铁矿(MpHem)à他形赤铁矿(AHem)à自形赤铁矿(EHem)和/或板状赤铁矿(Them)。

其它矿物改变特征有：1）燧石和细粒石英之碧玉重结晶和自净；2）燧石和石英逐渐被淋滤出去而铁则留在原位，从而形成大量空洞；3）脉体、角砾岩和沿碧玉岩条带发生硅化和白云石化，伴随硫化物和氧化物形成；4）高级假象赤铁矿化，形成AHem，部分MiHem重结晶为AHem，部分空洞充填有微片状/片状赤铁矿；5）沿条带和网脉，空洞被梳状结构的EHem和THem充填。

2.铁矿化热液流体形成于浅成低温地壳环境下，依据有：石英、赤铁矿和滑石组成的梳状构造、玄武岩中的杏仁体和碧玉铁质中的球粒。

3.碧玉铁质岩和铁矿体的矿物学、地球化学和同位素研究表明：内生高品位铁矿是热液作用形成的，流体成矿演化过程是：1)早期高盐度相对还原的岩浆流体，淋滤出二氧化硅，形成磁铁矿，沉淀石英、碳酸盐和硫化物；2）中期流体演化至更氧化条件，主要发生假象赤铁矿化，REE富集，赤铁矿沉淀于石英脉中；3）晚期热液流体既有高盐度又有低盐度，发育自形和/或板状赤铁矿脉。主要热液流体沿碧玉铁质岩与玄武岩界面流动，发生强烈的侧向流体扩散。太古代构造格架制约了铁矿化流体的迁移与富集成矿，硬矿主要形成于大型褶皱的枢纽带（N5E矿床）和剪切带的扩容空间。

文章来源于：新浪博客-刘继顺的博客，原文标题为《巴西Carajás地区铁矿床地质》，由刘继顺编译，若有侵权请联系删除。文章的观点和立场并不代表本