新疆準噶爾北東緣扎格依庫都克金礦床流體包裹體與同位素地球化學研究

胡可揚 周剛 閆宏寬

摘? ?要：扎格依庫都克金礦床產于下石炭統黑山頭組一套火山-火山碎屑巖中，礦體呈脈狀、網脈狀，含礦巖石主要為含硫化物的石英脈。圍巖蝕變以硅化、黃鐵礦化、絹云母化、碳酸鹽化為主。流體包裹體顯微測溫顯示成礦流體溫度165°C～284°C，鹽度集中于6～14%NaCL.eq。含金石英脈H、O同位素結果顯示其早期成礦流體為巖漿水和大氣降水混合流體，中晚期以大氣降水為主。礦石中黃鐵礦S同位素具幔源硫特征。根據礦床地質特征與成礦流體性質，初步認為該礦床為淺成熱液型金礦。

關鍵詞：成礦流體;穩定同位素;淺成熱液型金礦;礦床成因類型

扎格依庫都克金礦是新疆地礦局第四地質大隊近年新發現的一處小型金礦床，位于準噶爾北緣，處于額爾齊斯貴金屬、有色金屬成礦帶內[1]。該帶沿額爾齊斯斷裂兩側分布大量金礦床，多為與韌性剪切作用密切相關的造山型金礦，如多拉納薩依、賽都、科克薩依等[2]。另一種為與火山活動有關的伴生金礦，如喬夏哈拉鐵銅金礦、老山口鐵銅金礦、阿克希克鐵金礦等[3]。對于阿克塔斯、馬熱勒鐵等石英脈型金礦的成因歸類卻存在不同認識[2-5]。扎格依庫都克金礦含礦巖石主要為石英脈，具“小而富”的特征[6]。通過對扎格依庫都克金礦的流體包裹體及H、O、S同位素研究，探討該礦床的成礦流體性質、成礦物質來源及成因類型。

1? 礦床地質特征

1.1? 礦區地質

礦區出露地層為下石炭統黑山頭組，可劃分為2段，二者呈斷層接觸。第一段以安山巖、玄武巖為主。礦化蝕變帶及金礦體主要分布于該巖性段內。第二段分布于礦區北東部，以凝灰質細砂巖為主，次為安山巖。

礦區斷裂構造十分發育，主要有NW、NE及NS向斷裂，礦化蝕變帶主要分布于不同方向斷裂的交匯部位，或沿NW向斷裂分布（圖1）。NW與NE向斷裂交匯處巖石破碎強烈，劈理、節理密集，礦化蝕變發育。 礦區內侵入巖主要為輝綠巖巖體，巖體與圍巖接觸界限不規整，圍巖角巖化明顯，巖體南部發育褐鐵礦化，巖石節理面見孔雀石礦化。

1.2? 礦體特征

扎格依庫都克金礦圈定有4條破碎蝕變帶? ? ? ? （圖1）。Ⅰ號破碎蝕變帶呈透鏡狀，長約400 m，中部寬約110 m，總體走向45°～50°。帶內層間石英脈發育，礦化蝕變以硅化、絹云母化、黃鐵礦化為主。Ⅱ號破碎蝕變帶長約380 m，總體走向約45°，帶內石英脈發育，碳酸鹽化、褐鐵礦化強烈。

Ⅰ號破碎蝕變帶內圈出Ⅰ-1、Ⅰ-2號礦體，為礦區主要礦體。Ⅰ-1號礦體主要為含金石英脈，呈脈狀、網脈狀，走向約42°，傾角29°～40°。礦體地表長約230 m，傾斜延伸大于100 m，厚度0.5～2.01 m，品位0.89×10-6～1 482.38×10-6，平均品位22.37×10-6。 Ⅰ-2號礦體主要為含硫化物石英脈，呈脈狀、網脈狀，走向46°，傾角31°～47°。礦體地表長約120 m，傾斜延伸大于85 m，厚度0.5～3.73 m，品位2.7×10-6～38.57×10-6。

1.3? 成礦期次

根據礦體穿插關系及礦物組合特征，扎格依庫都克金礦可劃分為3個成礦階段。

Ⅰ石英-黃鐵礦化階段? 該階段是早成礦期，石英呈白色、乳白色，多為半自形粒狀。黃鐵礦呈淺黃、黃銅色，一般為半自形-他形粒狀，少量自形立方體。

Ⅱ黃鐵礦-毒砂-石英脈階段? 該階段為主要成礦階段，石英呈灰白-白色，他形粒狀，粒徑變化很大;黃鐵礦呈自形-半自形粒狀，粒徑細，分布不均勻;毒砂半自形-自形粒狀，多呈聚粒狀分布在透明礦物粒間（圖2-a）。該階段還發育少量方鉛礦、閃鋅礦和赤鐵礦等硫化物（圖2-b）。

Ⅲ石英-碳酸鹽階段? 該階段為成礦晚期，局部裂隙中有方解石脈穿插，方解石呈細脈或細粒狀產出，原巖高嶺土化。

2? 樣品及分析方法

包裹體樣品分別取自Ⅰ、Ⅱ成礦階段的石英脈中;H、O、S同位素樣品在Ⅰ成礦階段的含金石英脈中取1件，Ⅱ成礦階段的含金石英脈中取3件。S同位素樣品選自石英脈中的黃鐵礦。

包裹體樣品巖相學及顯微測溫在新疆大學流體與包裹體實驗室完成，使用蔡司偏光顯微鏡，Linkam THMSG600冷熱臺進行相變溫度測定;H、O、S同位素樣品在核工業北京地質研究院分析測試研究中心分析，H同位素用爆裂法取水，鋅還原法制氫，O同位素用五氟化溴法（ BrF 5法）測定;S同位素使用MAT251與MAT253同位素質譜儀對巖體樣品進行分析。

3? 分析結果

3.1? 流體包裹體研究

3.1.1? 包裹體特征

Ⅰ階段的包裹體發育較好，可見大量富液相包裹體，未見富氣相包裹體。氣液比5%～30%，多在10%～20%之間，升溫加熱后均一到液相。包裹體以橢圓狀、長條狀為主，少量呈不規則、多邊形，以孤立狀分布于石英顆粒之間（圖2-c），大小4～24 μm，多為8～14 μm。

Ⅱ階段的包裹體比Ⅰ階段發育較差，可見大量富液相包裹體，未見富氣相包裹體。氣液比5%～30%，多為10%～15%，升溫加熱后均一到液相。包裹體以橢圓狀、長條狀為主，少量多邊形，大小4～? ?14 μm，多為4～10 μm，多以組群出現（圖2-d）。在裂隙附近見到次生包裹體組群，次生包裹體較小，為4～8 μm。

3.1.2? 顯微測溫結果

顯微測溫結果見表1。Ⅰ階段包裹體完全均一溫度185～283°C，集中于220～260°C之間（圖3），冰點變化于-12.2°～-2.6°C。根據流體包裹體冷凍法冰點與鹽度關系表查得鹽度值為3.87～16.15%NaCLeq，主要集中于7～13% NaCLeq，在NaCL-H2O體系的T-W-ρ相圖投點可得出密度為0.73～0.95 g/cm3[7]。Ⅱ階段的包裹體完全均一溫度165°C～235°C，集中于? ? 180°C～210°C。冰點變化于-10.4°C～-2.3°C，查得流體鹽度值為3.87～14.36%NaCLeq，集中在6～12%NaCLeq之間，密度為0.77～0.89 g/cm3。

成礦壓力按照邵潔漣的成礦壓力經驗公式進行估算[8]：

T0=374+92.0×N（°C）[……………] （1）

P0=219+26.20 ×N（bar）[…………] （2）

P1=P0×（T1/T0）（bar）[………………]（3）

其中：N——包裹體鹽度;T0——初始溫度;P0——初始壓力;P1——成礦壓力;T1——包裹體均一溫度。估算扎格依庫都克金礦成礦壓力介于8.93～13.52 MPa之間。孫豐月認為對金礦成礦深度的估算，單純用靜巖壓力梯度或靜水壓力梯度計算都不準確，應在不同的壓力范圍內采用不同方法，當流體壓力小于40 MPa時，成礦深度選用壓力除以靜水壓力梯度（10 MPa/km）得出[9]，該礦床成礦深度為0.89～1.35 km。

3.2穩定同位素

H、O位素分析結果顯示Ⅰ階段δDSMOW為-118.3，δ18OSMOW為11.2，δ18OH2O為-3.1;Ⅱ階段δDSMOW為? ? ? ? ? -126.7～-131.9，δ18OSMOW為10～12.4，δ18OH2O為-17.4～? ?-18.5（表2）。

S同位素分析結果顯示Ⅰ階段的δ34S值1.4，Ⅱ階段的δ34S值2～2.9（表3）。

4? 討論

4.1? 成礦流體性質

扎格依庫都克金礦石英中流體包裹體主要為氣液兩相包裹體，鏡下未發現富含CO2包裹體。顯微測溫結果表明成礦流體具有中低溫（第Ⅰ階段集中于220°C～260°C，第Ⅱ階段集中于180°C～210°C），低鹽度（集中于6～14%NaCLeq），低密度（0.73～? ? ? ?0.95 g/cm3）的性質。

4.2? 成礦流體來源

一般認為，巖漿水的氫、氧同位素組成為? ? ?δD=-50‰～-80‰，δ18O=6‰～10‰;變質水的氫、 氧同位素組成為δD=-20‰～-70‰，δ18O=5‰～25‰。據Hedenquist J W對不同類型淺成低溫熱液金礦H、O同位素特征劃分[10]，4件石英樣品落在變質水和巖漿水左下側的低硫區（圖4）。第一階段樣品落在巖漿水與大氣降水之間，第二階段樣品向大氣降水線發生了大量偏移，顯示了從成礦早期到成礦中期有大量的大氣降水混入。表明早期成礦流體為巖漿水和大氣降水的混合熱液，中后期以大氣降水為主[11]。

兩階段硫同位素樣品測試結果非常集中，δ34S為1.4‰～2.9‰，表明硫的來源較集中，與幔源硫、 或者源于深部與巖漿作用有關硫化物的硫同位素組成特征（δ34S=0～3‰）一致[12]，可能主要來源于圍巖中的幔源玄武巖中。

4.3? 礦床成因類型

扎格依庫都克金礦賦礦圍巖主要以玄武巖-安山巖為主，礦體以脈狀（石英脈）為主，圍巖發育硅化、絹云母化、黃鐵礦化、碳酸鹽化，成礦早期和中期包裹體為水溶液包裹體，未發現富含CO2及子晶包裹體，成礦流體具低溫、低鹽度、低壓的特點，估算成礦深度較淺，成礦流體早期為大氣降水與巖漿水的混合熱液，中后期為大氣降水。與典型淺成低溫熱液金礦相比[13-18]，該礦床雖然產于火山巖中，但成礦時代應明顯晚于火山巖的形成，成礦作用與巖漿作用沒有明顯的直接關系，且礦化蝕變組合也明顯不同于典型的淺成低溫熱液金礦，按陳衍景對熱液礦床的成因分類可歸為淺成熱液礦床[19]，以區別于典型的淺成低溫熱液型金礦。

5? 結論

（1） 扎格依庫都克金礦主要發育水溶液包裹體，具低溫、低壓、低鹽度的特點，估算成礦深度為0.89～1.35 km，具淺成特征。

（2） 石英中氫氧同位素表明成礦流體早期為大氣降水與巖漿水的混合熱液，中后期以大氣降水為主。礦石中硫同位素具幔源硫特征，表明成礦物質可能主要來源于圍巖中的幔源玄武巖。

（3） 初步認為扎格依庫都克金礦屬于淺成熱液型金礦床。

參考文獻

[1]? ?王登紅，陳毓川，徐志剛，等.阿爾泰成礦省的成礦系列及成礦規律[M].北京：原子能出版社，2002：10-26.

[2]? ?閆升好，王義天，張招崇，等. 新疆額爾齊斯金礦帶的成礦類型 、地球動力學背景及資源潛力[J].2006，（6）：693-704.

[3]? ?李志純.阿爾泰山南緣兩類構造成礦類型金礦床及其成礦模式[J].大地構造與成礦學，1999，（1）：16-28.

[4]? ?沈遠超，申萍，曾慶棟，等.新疆阿爾泰金礦帶主要金礦類型、成礦規律及成礦預測[J].地質與勘探，2004，（5）：1-5.

[5]? ?尹意求，李嘉興，郭正林，等.新疆阿爾泰金礦床的類型劃分及找礦評價標志[J].桂林工學院學報，2005（02）：141-145.

[6]? ?張立武，閆宏寬，吳曉貴，等.新疆新疆扎格依庫都克金礦地球化學特征及地質意義[J].新疆地質，2019，（1）：51-55.

[7]? ?盧煥章，范宏瑞，倪培，等.流體包裹體[M].北京：科學出版社，2004：1-485.

[8]? ?邵潔漣，梅建明.浙江火山巖區金礦床的礦物包裹體標型特征研究及其成因與找礦意義[J].礦物巖石，1986，（3）：103-111.

[9]? ?孫豐月，金巍，李碧樂，等.關于脈狀熱液金礦床成礦深度的思考[J].長春科技大學學報， 2000， 30 （專輯）：27-30.

[10] Hedenquist J W，lowenstern J B.Gonzalez-Urien E.Exploration for epithermal gold deposits[J].Nature，1994，370;519-526.

[11] 鄭永飛，陳江峰.穩定同位素地球化學[M].北京：科學出版社，2000：1-316.

[12] Ohmoto H. Systematics of sulfur and carbon isotopes in hydrothermal ore deposits[J].Econ.Geol.，1972，67：551-579.

[13] 楊富全，毛景文，夏浩東，等.新疆北部古生代淺成低溫熱液型金礦特征及其地球動力學背景[J].礦床地質，2005，24（3）：242-263.

[14] 陳衍景，倪培，范宏瑞，等.不同類型熱液金礦系統的流體包裹體特征[J].巖石學報，2007，23（9）：2085-2108.

[15] 江思宏，聶鳳軍，張義，等.淺成低溫熱液型金礦床研究最新進展[J].地學前緣，2004，（2）：401-411.

[16] 廖啟林，戴塔根.新疆北部淺成低溫熱液型金礦床成礦地球化學特征初探[J].地質地球化學，2000，（2）：19-25.

[17] 王莉娟，王京彬，王玉往，等.新疆準噶爾地區富硫型與貧硫型淺成低溫熱液金礦床成礦流體與碳、硫、鉛同位素[J].巖石學報，2005，（5）：1382-1388.

[18] 姚鳳良，孫豐月.礦床學教程[M].北京;地質出版社，2006：1-253.

[19] 陳衍景.初論淺成作用和熱液礦床成因分類[J].地學前緣，2010，17（2）：27-34.