加林鐵礦的成因型別為晚元古代一早寒武世沉積變質型。礦床長達4000m，寬240m，共有大小礦體56個，平均厚達30一100m，長1200一3200m。主要為磁鐵礦、磁鐵礦一赤鐵礦礦石。富礦石含鐵55.68%，帶狀礦石含鐵39.68%，已知礦床探明為3.88億t。該礦床是遠東大而富的鐵礦床，礦區水文地質條件和開採條件良好。
許多研究者曾對卡拉爾巖體的地質構造特徵進行過研究。但是，在那些工作中，對礦化問題或者完全沒有研究，或者只是一般地論及。同時，鈦、鐵和磷礦石大量堆積很可能在空間和成因上與斜長巖建造的岩石有關。考慮到這種情況，我們特別注意查明和研究卡拉爾巖體的不同礦石型別，尤其是它們的成分。
卡拉爾巖體位於朱格朱爾一斯塔諾夫帶西側，在此帶範圍內有許多巨大的、獨立的斜長巖巖體(朱格朱爾、拉夫林斯基、塞赫塔格、喬加爾斯基等)。卡拉爾巖體在奧廖克馬和卡拉爾兩河之間近東西走向上延伸150公里。斜長巖產在太古界庫魯京斯基群二輝結晶片岩和黑雲母片麻岩之間。卡拉爾巖體由兩部分組成:面積為440km2的庫羅納赫(北部)和麵積大於100km2澎的伊曼加基特(南部)，在它們之間有結晶片岩、片麻岩和正長巖。在卡拉爾巖體內，斜長巖和輝長斜長巖分佈最廣泛，它們主要構成巖體的中心部分。M.K.CyxaHoB認為，這些岩石在中心的雜巖中很突出，在這裡小凸鏡狀和條帶狀的輝長岩和蘇長巖體處子非常次要的地位。在中心雜巖的斜長巖和輝長斜長巖中，斜長石佔主要地位，An為53一60%，偶而達70%。暗色礦物主要為紫蘇輝石(f=20一25%)和分佈較少的普通輝石(f=20一30%)。在中心雜巖地段，礦化非常微弱，主要發生在不大的獨立暗色巖體內。但是，在中心雜巖的淺色巖中鈦鐵礦和鈦磁鐵礦基本上作為副礦物出現。同樣，稀有的自形(雙錐柱狀)磷灰石晶體也不多見。
在所謂邊緣雜巖地段出現大量的鐵一鈕礦化，此種邊緣雜巖分佈在卡拉爾巖體的邊緣，形成1一2.5公里寬的帶。與中心雜巖的岩石相比，邊緣雜巖的岩石顏色較深，而且是斜長巖(常為中長巖，40一47%An)和輝長斜長巖與蘇長巖、輝長蘇長巖及含礦輝長岩和輝巖交替出現。在卡拉爾巖體庫羅納赫和伊曼加基特北段，邊緣雜巖的岩石特別發育。中心雜巖和邊緣雜巖之間是逐漸過渡的。在這些過渡地段，也見有鐵一鈦礦化現象。特徵的是，在全球其它許多斜長巖巖體中含礦輝長岩也都是趨向於它們的邊緣部分。對於遠東和烏克蘭斜長巖省來說，早期岩漿礦石侷限在巖體邊緣相暗色巖中同樣是特徵的。
我們曾經較詳細地研究過卡拉爾巖體的庫羅納赫部分的含礦特徵。查明瞭一系列鐵一鉭礦現象。一般來說，它們主要發生在巖體的邊緣雜巖中。通常，它們形成厚為幾十至幾百米的凸鏡體或層狀體(根據殘積一坡積—層碎塊分佈判斷)、延伸數百米至2公里。礦化一般發生在輝長蘇長巖或輝石巖(含紫蘇輝石)中。在礦體的中心部位常常分佈有致密的鈦鐵礦一鈦磁鐵礦礦石的小凸鏡體和細脈，這種礦石被浸染狀礦石所包圍(圖2)。礦石大部分未蝕變或弱變質。同時，在與較晚期的花崗岩類接觸帶上見有具磁鐵礦一赤鐵礦一鈦鐵礦礦化的閃石和石英一閃石交代巖。
對於產在輝長岩或輝石巖中的鈦鐵礦一鈦磁鐵礦礦石，塊狀或浸染狀構造是特徵的。根據礦物成分及金屬礦物含量的對比關係，這兩種構造變種的鐵一鈦礦石是相似的(表1，2)。根據我們測定的礦物數量換算成礦化物質可特別清楚地看到這一情況。這兩類礦石的鈦鐵礦和鈦磁鐵礦平均含量比值很接近，約為1:1.6。
表1卡拉爾巖體塊狀礦石的礦物成分(體積%)31.80
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礦物 |
1 |
2 |
3 |
4 |
平均 |
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鈦磁鐵礦 鈦鐵礦 硫化物 非金屬礦物 金屬礦物總和 |
64.42 31.80 3.78 96.22 |
52.89 39.78 0.03 7.30 92.70 |
44.90 50.08 5.02 94.98 |
69.58 23.89 6.53 93.47 |
57.95 36.39 0.01 5.65 94.35 |
計算的礦化物質
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礦物 |
1 |
2 |
3 |
4 |
平均 |
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鈦磁鐵礦 鈦鐵礦 硫化物 |
66.95 33.05 |
57.06 42.91 0.03 |
47.27 52.73 |
74.44 25.56 |
61.43 38.56 0.01 |
表2卡拉爾巖體浸染狀礦石的礦物成分(體積%)
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礦物 |
稠密浸染狀 ( 隕鐵狀)礦石 |
中等浸染狀 礦石 |
稀疏浸 染狀礦 石 |
平均 |
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1 |
2 |
3 |
4 |
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鈦磁鐵礦 鈦鐵礦 硫化物 非金屬礦物 金屬礦物總和 |
44.28 22.38 1.10 32.24 6.76 |
42.72 17.76 0.30 39.20 60.80 |
20.17 13.48 0.17 66.18 33.82 |
16.41 14.16 69.43 30.57 |
5.77 4.25 0.04 89.94 10.06 |
25.87 14.41 0.32 59.40 40.60 |
計算的礦化物質
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礦物 |
1 |
2 |
3 |
4 |
稀疏浸 染狀礦 石 |
平均 |
|
鈦磁鐵礦 鈦鐵礦 硫化物 |
65.35 33.03 1.62 |
70.30 29.21 0.49 |
59.64 39.86 0.50 |
53.68 46.32 |
57.35 42.25 0.40 |
61.27 38.13 0.60 |
鈦磁鐵礦和鈦鐵礦在礦石中形成獨立顆粒，它們彼此緊密連生。鈦鐵礦的顆粒一般是均勻的。它們的特徵是菱面體具有細窄的雙晶條帶。與鈦鐵礦不同，在鈦磁鐵礦中存在著三種礦物相:磁鐵礦、鈦鐵礦和尖晶石。鈦鐵礦的薄片通常沿磁鐵礦的面定向。常常沿著鈦磁鐵礦的所有顆粒可以發現它們，但是它們很少形成固溶體的格子狀分裂結構。經常可以看到一些類似的鈦鐵礦薄片。
在鈦磁鐵礦中含尖晶石包體的分離結構是各式各樣的。其中尖晶石呈短細的薄片狀、紡錘狀以及等軸顆粒組成的鏈狀形式，它們形成兩個平行體系。此外，尖晶石形成獨立的較大的顆粒(0.0nmm)，以不同晶面的八面體存在。尖晶石的這些顆粒通常呈帶狀。在這些顆粒的中心部分可能含有鈦鐵礦、非金屬礦物，甚至還有硫化物。鈦磁鐵礦的邊部貧尖晶石或者一點也沒有。在未蝕變的各種礦石中，鈦鐵礦和鈦磁鐵礦的界線一般為直線，而且只以尖晶石微粒聚積為標誌。在隕鐵狀和緻密狀礦石的集合體中，常常見有粗大的圓形、方形或不規則狀的綠色尖晶石顆粒(3一5mm)，其數量可達6一8%。
在許多所研究的礦石樣品中，硫化物已經查明(表1、2)。它們的含量在浸染狀礦石(達1.10%)中比在塊狀礦石(達0.03%)中高。所查明的硫化物礦物(磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦)對於岩漿成因的岩石是特徵的。主要礦物是磁黃鐵礦。例如，在其中的一個樣品中:磁黃鐵礦0.9%，黃銅礦0.1%，鎳黃鐵礦0.2%，蝕變的硫化物0.08%。在其它樣品中，這些礦物的關係也大致是這樣的。
硫化物在鈦鐵礦和鈦磁鐵礦的接合處或非金屬礦物中也比較常見。硫化物析出的形態通常是不規則的。黃銅礦和鎳黃鐵礦包含在磁黃鐵礦中，並分佈在它的邊界上。包含在鈦鐵礦或非金屬礦物中的硫化物橢圓形小微粒是很少見的。
在表3、表4中列出了塊狀鈦鐵礦和鈦磁鐵礦礦石中鈦磁鐵礦和鈦鐵礦的化學分析結果，這些礦石本質上未發生蝕變。鈦磁鐵礦屬於含釩較高(0.57一0.65%)、含鈦中等的變種。通常，這種鈦磁鐵礦對於岩漿形成物是特徵的。所研究的礦石的鈦鐵礦相當新鮮;FeO:Fe2O3=6.3:1和5.9:1。由化學分析計算純礦物的結果(表4）可以看出，在塊狀礦石的鈦鐵礦中金紅石、赤鐵礦和尖晶石的純礦物總共為6一8%。在所研究的鈦鐵礦(1、2)中，釩和鉻的含量也與基性成分岩漿岩鈦鐵礦中的濃度相一致。
在卡拉爾巖體內，見有未蝕變的鐵一鈦礦石的同時，也見有遭受變質的礦石。在礦堆周圍的原生岩漿礦石變種中，發現大量的等軸狀鈦鐵礦及鈦磁鐵礦小微粒，偶爾還有硫化物。看來，這是原生岩漿礦石礦物粒化作用的證據，並與動力變質作用有關。在浸染狀礦石中的鑽磁鐵礦處可以看到鈦鐵礦和非金屬礦物的蠕狀連晶。
表3鈦磁鐵礦(1、2)和鐵鐵礦(3)的化學分析結果(質量%)
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成分 |
1 |
2 |
3 |
換算成純礦物 |
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1 |
2 |
3 |
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SiO2 TiO2 Al2 O3 Fe2 OS Cr2 O3 V2 O3 Fe0 MnO MgO CaO 總計 密度 （g/cm3） |
0.95 7.20 3.69 55.41 0.75 0.57 30.29 0.19 0.39 0.25 99.69 4.91 |
1.41 8.60 4.57 54.55 2.10 0.65 27.09 0.15 0.68 0.26 100.06 4.68 |
0.38 1.06 2.78 64.51 0.89 0.60 28.88 未發現 0.13 0.24 99.47 4.98 |
磁鐵礦 赤鐵礦 尖晶石 釩磁鐵礦 汰鐵礦 金紅石 斜長石 紫蘇輝石濾渣 |
74.1 7.9 0.9 8.3 5.4 1.7 1.7 |
69.1 1.9 11.5 0.9 11.5 2.1 3.0 |
83.5 4.0 6.7 0.9 3.0 1.4 0.1 |
1，2，塊狀鈦鐵礦一鈦磁鐵礦礦石，3、塊狀磁鐵礦一赤鐵礦一鐵鐵礦礦石。
表4鐵鐵礦(1 ，2)和赤鐵礦一磁鐵礦(3)
化學分析結果(質盆%)
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成分 |
1 |
2 |
3 |
換算成純礦物 |
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1 |
2 |
3 |
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SiO2 TiO2 Al2 O3 Fe2 O3 Cr2 O3 V2 O3 Fe0 MnO MgO CaO 總計 密度 （g/cm3） |
0.45 60.66 0.96 6.20 0.05 0.10 59.09 0.30 2.23 0.34 100.38 4.73 |
0.38 51.19 1.00 6.40 0.10 0.11 37.59 0.38 2.83 0.22 100.20 4.57 |
0.71 49.30 1.22 9.80 0.09 0.25 36.49 0.50 1.50 0.34 100.20 4.63 |
磁鐵礦 金紅石 赤鐵礦 尖晶石 斜長石 濾渣 |
92.0 2.8 3.1 0.8 1.2 0.1 |
91.0 3.8 3.1 1.1 0.9 0.1 |
86.3 5.7 5.0 1.1 1.9 |
1，2，塊狀鈦鐵礦一鈦磁鐵礦礦石，3、塊狀磁鐵礦一赤鐵礦一鐵鐵礦礦石。
在常見的變質鐵鐵礦一鈦磁鐵礦礦石中，磁鐵礦通常沒有固熔體分離結構。在磁鐵礦與鈦鐵礦的邊界上，有時發現主要由尖晶石組成的反應邊。磁鐵礦的數量一般多於鈦鐵礦。因此，在變質作用影響下，在原生岩漿礦石的鈦磁鐵礦中所有的分離結構均消失。在鈦磁鐵礦中呈薄片狀出現的鈦鐵礦重新沉積在裂隙中，或者形成相當大的變斑晶。在鈦磁鐵礦中分離結構的尖晶石同樣可以完全消失，在那裡往往留下空洞。因此，在變質的礦石中磁鐵礦表面變成多孔狀。
對通常產於邊緣雜巖的閃石或石英一閃石交代巖中的強烈變質的礦石進行了研究，其結果表明，它們的礦物成分與未變質的原生岩漿礦石有本質上的差別。其中鈦鐵礦和磁鐵礦的比例變化明顯，多數為第一種礦物。此外，礦石礦物大部分是赤鐵礦一鈦鐵礦(據我們計算，達54.55(體積)%)。其中含有許多赤鐵礦小薄片，它們彼此平行，並平行於底軸面(0001)。在變質較弱的含礦岩石中赤鐵礦一鈦鐵礦內這些小薄片(赤鐵礦相)的含量為5一10%。在強烈變質礦石的赤鐵礦一鈦鐵礦內赤鐵礦相的部分達60一70%。含有許多赤鐵礦一鈦鐵礦的變質礦石廣泛分佈在丘爾埃奇河上游。
化學全分析的結果表明，在變質礦石的磁鐵礦中，鈦的含量急劇下降，TiO2:1%(表3，分析3)。其實，這種礦物的成分與遭受變質作用的岩漿礦石所特徵的鈦鐵礦是相似的。同時，鈦鐵礦中釩的濃度與卡拉爾巖體鐵磁鐵礦相比沒有什麼本質的變化。Ti和V分佈的這種規律性是我們和其他的研究者對烏拉爾庫辛礦床的含礦輝長閃石巖和白俄羅斯的閃石化礦石進行研究時發現的。
由卡拉爾巖體變質礦石中的赤鐵礦一鈦鐵礦的化學成分換算成純礦物(表4)，其結果表明了某些赤鐵礦和金紅石的含量稍有增高(11%)。赤鐵礦一鈦鐵礦與這一巖體原生礦石的鈦鐵礦相比，其變化程度稍高一點(FeO:Fe2O3=3.7:1)。
表5列出了卡拉爾巖體原生的和蝕變的鐵-鈦礦石的化學成分。顯而易見，它們以含鈦高(TiO2:7.76一21.50%)和含有釩(V2O3:0.12一0.61%)為特徵。正是在空間上和成因上與主要為基性建造的巖體有關的內生礦床，鈦和釩含量高是很典型的。
礦石的學分析結果(質量%)
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成分 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
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SiO2 TiO2 Al2 O3 Fe2 O3 Cr2 O3 V2 O3 FeO MnO MgO CaO K2O Na2O P2O5 CO2 SO3 H2O+ H2O- 總計 |
22.94 9.92 7.55 23.06 0.05 0.30 22.92 0.03 10.02 2.04 0.07 0.48 0.02 0.12 0.04 0.67 0.12 100.35 |
17.05 12.50 4.74 27.93 0.09 0.39 26.64 0.25 8.06 1.20 0.06 0.20 0.02 0.37 0.46 0.66 0.10 100.72 |
6.22 19.50 3.71 30.37 0.33 0.49 33.44 0.25 3.13 2.05 0.05 0.11 0.40 0.37 0.03 0.27 100.72 |
0.70 19.30 3.93 39.35 1.48 0.57 31.81 1.25 2.30 0.12 0.02 0.10 0.04 0.22 0.03 100.27 |
0.85 21.50 3.50 39.17 0.64 0.61 32.30 0.25 2.30 0.12 0.02 0.10 0.04 0/22 0.03 100.53 |
21.05 7.76 18.90 29.53 0.02 0.12 11.23 0.10 2.25 4.15 0.60 1.00 1.78 0.22 0.40 0.62 0.20 99.57 |
1、2、輝顯巖中的浸染狀鈦鐵礦一鈦磁鐵礦礦石，3、4、塊狀鈦鐵礦一鈦磁鐵礦礦石，5、塊狀磁鐵礦一赤鐵礦一鈦鐵礦礦石，6、含磷灰石的帶狀磁鐵礦一赤鐵礦一鈦鐵礦礦石。
在所研究的礦石中，硫的濃度為0.03一0.46%。這與礦石中硫化物分佈不均勻有關，由於礦石礦物組合中磷灰石的含量變化相當大，所以礦石中磷含量的變化也很大(P2O5:0.01一1.78%)。
卡拉爾巖體鐵一鈦礦石的化學成分(表5)與此巖體中心和邊緣雜巖的無礦基性巖相比，後者非常富含SiO2、Al2 O3、CaO、Na2O、K2O，而TIO2、Fe2O3及FeO極貧。卡拉爾巖體的無礦岩石(5號樣)，其平均含鈦係數等於11.8%，而同一巖體的礦石(6號樣)，則等於23.6%。特徵是TiO2和SiO2(分子量)的含量均分佈在一條直線上。但在這個巖體的無礦岩石點群和鈦一鐵礦石點之間存在著一些間斷，這很可能與原生熔融體熔離為兩種不混熔的液相有關。其中之一貧成礦組分，包括鈦;而另一種則相反，富整合礦組分。所繪製的曲線，按曲線上點的分佈，一般與烏克蘭切波維奇斜長巖體的含礦輝長岩相似。但是，根據TiO2和SiO2含量分佈來看，卡拉爾巖體含礦與無礦岩石的相關關係比較明顯。看來，在這一巖體形成過程中，含礦組分的分離比烏克蘭地盾切波維奇巖體的更充分。鈦和鐵，以及磷的化合物可能是液相不混溶性的促進劑。所研究的巖體的含礦輝長岩和輝巖成分分佈在TiO2一SiO2一Fe3O4關係圖熔離區內。在熔融體中，磷，可能還有的存在可以使卡拉爾巖體主要岩石的形成溫度降低。在熔融體熔離時，磷和水的巨大作用已被實驗所證實。
隨後，在卡拉爾巖體邊緣雜巖的含礦輝長岩體形成中，結晶分異作用起了重要作用。同時，由於巖體冷卻較慢，所以成礦組分比熔融狀態中的其他組分保留的時間長。浸染狀和緻密狀礦石的礦化很可能屬於岩漿期後或岩漿最後期的型別。
在TiO2和SiO2的曲線上，兩個分析點(5和6)破壞了一般的直線分佈。這些點(5和6)都屬於卡拉爾巖體的含礦交代巖(磁鐵礦一赤鐵礦一鈦鐵礦礦石)。它們的位置與其它點的位置(1一4和7一10)不同，是與轉變為含礦閃巖和石英一閃石交代巖的原生礦石的化學成分和礦物成分的疊加變化有關。礦石的這種改造很可能是在花崗岩類影響下發生的，這類花崗岩廣泛分佈在卡拉爾巖體的輝長岩與圍巖的接觸帶上。
1、在卡拉爾斜長巖一輝長斜長巖大巖體內發現有一系列鐵一鈦礦化現象。從成分來看，要是岩漿成因的鈦鐵礦一鈦磁鐵礦礦石，它們產在卡拉爾巖體的邊緣雜巖的輝長蘇長巖和輝石巖中或邊緣雜巖與中心雜巖交界處。在邊緣雜巖中也常見有變質成因的鈦鐵礦一鈦磁鐵礦礦石和磁鐵礦一赤鐵礦一鈦鐵礦礦石。岩漿礦石可能呈塊狀和浸染狀。變質礦石主要呈浸染狀、條紋浸染狀和條帶狀。
2、在卡拉爾巖體的岩漿鐵一鈦礦石中，鈦磁鐵礦的固溶體分離結構非常明顯。在這種礦物中分佈最廣的包體是尖晶石和鈦鐵礦。分離結構普遍存在，並沒有侷限性，這表明:鈦鐵礦一鈦磁鐵礦礦石一般是高溫深成的。鈦磁鐵礦含鈦高(TiO2達8.6%)和含釩性(V2O3達0.“%)也是岩漿形成物的典型標誌之一。
3、卡拉爾巖體的形成在其開始階段很可能與原生熔融體的分離有關。熔融體的一部分(較淺色的)是形成該巖體巾心雜巖的母巖。而富含成礦組分的邊緣雜巖則由熔融體另一部分(較暗色的)形成。在輝長蘇長巖和輝巖的含礦體固結過程中，結晶分異作用起著相當大的作用。總的來說，卡拉爾巖體的岩漿礦石屬於岩漿期後型。
4、原生岩漿礦石部分受到變質作用，因而形成鈦鐵礦一磁鐵礦礦石。這些礦石的磁鐵礦以低鈦(TTiO2≤1%)為特徵。從其他地區(烏拉爾、白俄羅斯)的鐵-鈦礦床類推，在這些礦石形成時，看來動力變質作用起了決定性作用。這些礦石對於鈦、鐵和釩來說，是最重要的。在很大程度上它們的實用價值取決於磁鐵礦含釩量較高的情況下低的含鈦性。
5、卡拉爾巖體鐵一鈦礦石部分與石英一閃石交代巖地段有關，這種交代巖可能是在花崗岩類影響下形成的。在含礦交代巖巾，主要礦物是低鈦的磁鐵礦(毛1%)和赤鐵礦一鈦鐵礦。在後一種情況下，赤鐵礦的含量為5一70%。磁鐵礦一赤鐵礦一鈦鐵礦礦石只產在卡拉爾巖體的變質含礦岩石內，而對這一巖體的典型岩漿岩來說，完全不是特徵的。
