新疆西天山七興鉛鋅成礦特征、時代和地質(zhì)意義

薛春紀(jì)， 張 權(quán)， 馮 京， 王曉剛， 張 兵， 萬 閾

(1.地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083; 2.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，新疆烏魯木齊 830000; 3.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第七地質(zhì)大隊(duì)，新疆烏蘇 833000)

鉛鋅礦是新疆優(yōu)勢礦產(chǎn)之一(董連慧等，2007)，阿爾泰南緣可可塔勒鉛鋅礦(王京彬等，1998;王書來等，2005)、東疆中天山地塊彩霞山和紅星山等鉛鋅礦(彭明興等，2007;肖慶華等，2009)、西南天山烏拉根和霍什布拉克等鉛鋅礦(祝新友等，2010;鄧貴安等，2004)都具有較大規(guī)模。但新疆西天山除20世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)庫爾尕生小型脈狀鉛鋅礦外(戴玉林，1994)，一直沒有重要找礦突破。近年新疆地礦局第七地質(zhì)大隊(duì)在精河縣新發(fā)現(xiàn)七興鉛鋅礦，它處在伊犁板塊北緣博羅霍洛古生代島弧帶中，與西天山萘楞格勒達(dá)坂的萊歷斯高爾鉬礦、3571銅礦(相距僅3 km左右)處于同一礦田(薛春紀(jì)等，2011)。以往尚未開展七興鉛鋅礦的研究工作，僅在研究萊歷斯高爾鉬礦、3571銅礦時，將三個礦床歸為一個構(gòu)造－巖漿－熱液Mo－Cu－Pb－Zn成礦系列(馮京等，2008;程松林等，2009)。

本文擬從礦床形成的地質(zhì)環(huán)境、礦床地質(zhì)、硫化物S和Pb同位素組成、脈石礦物及其中流體包裹體的O和H同位素組成、脈石礦物流體包裹體等方面揭示鉛鋅成礦特征，用礦區(qū)被鉛鋅礦體切穿的輝長輝綠巖脈中鋯石的U－Pb法約束鉛鋅成礦時代。結(jié)果表明七興鉛鋅成礦與礦田內(nèi)的萊歷斯高爾鉬礦、3571銅礦并非同一成礦系列，為認(rèn)識這個礦化集中區(qū)成礦系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了新資料，也拓展了該區(qū)域鉛鋅及相關(guān)金屬找礦勘查的時間域。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造中，新疆精河縣七興鉛鋅礦位于哈薩克斯坦－伊犁古生代板塊東北緣的博羅霍洛島弧帶中(陳毓川等，2007)。在新疆北部板塊構(gòu)造單元中，博羅霍洛古生代島弧帶北以博羅霍洛北坡斷裂與賽里木基底隆起區(qū)為鄰，東北側(cè)為依連哈比爾尕晚古生代殘余海盆，南側(cè)是伊犁微板塊及發(fā)育其上的阿吾拉勒晚古生代裂谷系(圖1A)。這個古生代島弧帶經(jīng)歷了古生代早中期的洋－陸俯沖和古生代晚期的碰撞造山過程(Xiao et al，2008)，形成了新疆西天山北部的主要山峰(萘楞格勒達(dá)坂)，地殼厚度相對較大，顯示布格重力異常值低(－230 mgl～－240 mgl)和負(fù)的航磁異常(△T=－150～－300 nT)?？梢?，在新疆西天山區(qū)域地質(zhì)背景中，七興鉛鋅礦處在北側(cè)前寒武系基底隆起區(qū)與南部造山帶間的過渡位置。

在元古界基底之上，七興鉛鋅礦所在區(qū)域的蓋層具有雙層結(jié)構(gòu)，即下古生界伊犁陸塊北部被動邊緣類復(fù)理石細(xì)碎屑巖－碳酸鹽巖沉積夾少量玄武巖和上古生界火山巖－火山碎屑巖－碎屑巖－碳酸鹽巖上疊盆地火山－沉積(圖1B)。古生界地層巖石建造簡列于表1。

圖1 西天山構(gòu)造單元(A)和七興鉛鋅礦床區(qū)域地質(zhì)圖(B)Fig.1 Tectonic units of the West Tianshan(A)and the regional geological map of the Qixing Zn－Pb deposit(B)Q1－雪被區(qū);Qh－第四系復(fù)合成因堆積物;Qp－第四系沖洪積物;N2d－新近系獨(dú)山子組;E2－3a－古近系安集海組;P1w－二迭系下統(tǒng)烏朗組;C2kg－石炭系上統(tǒng)科古琴山組;C2dt－石炭系上統(tǒng)東圖津河組;C1a－下石炭統(tǒng)阿克沙克組;C1d－下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組;D2hj－中泥盆統(tǒng)汗吉尕組;D2ts－泥盆系中統(tǒng)頭蘇泉組;S3b－志留系上統(tǒng)博羅霍洛山組;S3k－志留系上統(tǒng)庫茹爾組;S2j－志留系中統(tǒng)基夫克組;S1n－志留系下統(tǒng)尼勒克河組;O3h－奧陶系中統(tǒng)奈楞格勒群;O2nl－奧陶系上統(tǒng)呼獨(dú)克達(dá)坂組;Pr－二疊紀(jì)花崗巖;Cηr－石炭紀(jì)二長花崗巖;Cr－石炭紀(jì)花崗巖;Cξr－石炭紀(jì)鉀長花崗巖;Dβ－泥盆紀(jì)玄武巖;Dδo－泥盆紀(jì)石英閃長巖;Drδ－泥盆紀(jì)花崗閃長巖;Dr–泥盆紀(jì)花崗巖;Dξr–泥盆紀(jì)鉀長花崗巖;1－地質(zhì)界線;2－不整合界線;3－斷層;4－銅鉬礦;5－金銀礦;6－銅礦;7－多金屬礦;8－鉬礦; 9－鉛鋅礦;10－銅鐵礦;11－七興鉛鋅礦所在區(qū)域Q1－snow cover area;Qh－Quaternary complex sediments;Qp－Quaternary proluvium;N2d－Neogene Dushanzi formation;E2－3a－Palaeogene Anjihai formation;P1w－Permian Wulang formation;C2kg－Carboniferous Keguqin formation;C2dt－Carboniferous Dongtujinhe formation;C1a－Carboniferous Ashake formation;C1d－Carboniferous Dahalajunshan fromation;D2hj－Devonian Hanjiga formation;D2ts－Devonian Tousuquan formation;S3b－Silurian Boluohuoluoshan formation;S3k－Silurian Kuru’er formation;S2j－Silurian Jifuke formation;S1n－Silurian Nilekehe formation;O3h－Ordovician Lailenggele group;O2nl－Ordovician Hudukedaban formation;Pr－Pernian granite;Cηr－Carboniferous adamellite;Cr–Carboniferous granite;Cξr－Carboniferous moyite;Dβ－Devonian basalt;Dδo－Devonian quartz diorite;Drδ－Devonian granodiorite;Dr–Devonian granite;Dξr–Devonian poyite;1－geological boundary line;2－unconformity interface;3－fault;4－Cu－Mo ore deposit;5－Au－Ag ore deposit;6－Cu ore deposit;7－multi－metal ore deposit;8－Mo ore deposit;9－Zn－Pb ore deposit;10－Cu－Fe ore deposit;11－the region of the Qixing Zn－Pb ore deposit

表1 新疆西天山七興鉛鋅礦區(qū)域古生界地層巖石建造Table 1 Paleozoic strata and rock formations of the Qixing lead－zinc mine in the West Tian Shan of Xinjiang

七興鉛鋅礦所在區(qū)域出露泥盆紀(jì)和石炭紀(jì)侵入體(圖1B)。泥盆紀(jì)侵入體多分布在中偏西部，包括花崗巖、花崗閃長巖、石英閃長巖、堿長花崗巖等;其中花崗巖呈巖基沿博羅霍洛北坡斷裂帶侵入于奧陶系上統(tǒng)呼獨(dú)克達(dá)坂組(O3h)，被石炭系上統(tǒng)東圖津河組(C2dt)不整合覆蓋;花崗閃長巖和石英閃長巖多呈巖枝、巖脈等小巖體侵入于志留系上統(tǒng)博羅霍洛山組(S3b)和奧陶系上統(tǒng)呼獨(dú)克達(dá)坂組(O3h);鉀長花崗巖被泥盆系中統(tǒng)頭蘇泉組(D2ts)和新生界不整合覆蓋;特別是分布在區(qū)域中部的8個滴狀花崗閃長斑巖小巖體構(gòu)成萊歷斯高爾－3571小巖體群，單個巖體均小于1 km2，鋯石U－Pb法測得萊歷斯高爾鉬礦區(qū)花崗閃長斑巖形成于346±1.2 Ma，3571銅礦區(qū)花崗閃長巖形成于350±0.65 Ma(薛春紀(jì)等，2011)。石炭紀(jì)侵入體多分布在中偏東部(圖1B)，包括花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖、閃長巖等，主要呈巖基狀，全巖Rb－Sr法年齡為311 ±37 Ma(李伍平等，1995)，SHRIMP鋯石U－Pb年齡308±5.4Ma(朱志新等，2006)。這些海西期侵入巖漿起源于下地殼，具有I型花崗巖性質(zhì)(Zhang et al.，2010)。

區(qū)域斷裂構(gòu)造主體為北西走向，博羅霍洛北坡斷裂呈波狀從區(qū)域中北部通過(圖1B)，是博羅霍洛成礦帶與其北側(cè)賽里木地塊的分界，對區(qū)域構(gòu)造－巖漿－熱液過程具有明顯的控制作用，其南側(cè)次級北西西走向斷裂發(fā)育，導(dǎo)致古生界呈斷塊狀。區(qū)域巖石建造記錄博羅霍洛成礦帶地質(zhì)構(gòu)造大致經(jīng)歷了:元古代克拉通結(jié)晶基底形成;震旦紀(jì)－寒武紀(jì)克拉通陸表海穩(wěn)定蓋層沉積;奧陶紀(jì)－志留紀(jì)次穩(wěn)定型陸緣類復(fù)理石沉積和古克拉通解體開始并伴隨火山活動;泥盆紀(jì)－石炭紀(jì)拉張與聚合交替，以下古生界為基礎(chǔ)發(fā)育上疊碎屑巖－火山巖盆地和較大規(guī)模的巖漿侵入;二疊紀(jì)造山成陸，伴隨出現(xiàn)火山磨拉石建造;中－新生代不斷隆升并伴有山間盆地沉積。

區(qū)域1∶5萬土壤地球化學(xué)測量顯示銅鉬鉛鋅金銀異常。七興鉛鋅礦床南西約3km即是萊歷斯高爾鉬礦和3571銅礦，南東約7km產(chǎn)有哈勒尕提銅鐵礦、北西側(cè)還產(chǎn)有胡蘇木薩拉金銀礦、肯登高爾銅鉬礦，它們在這個區(qū)域構(gòu)成了明顯的礦化集中區(qū)(圖1B)。

2 礦床地質(zhì)

礦區(qū)溝谷、斜坡多由第四系冰水堆積和殘坡積層覆蓋，出露地層為志留系上統(tǒng)博羅霍洛山組(圖2)。該組地層主要由灰黑色含粉砂泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖、巖屑砂巖和紫紅色夾灰綠色粉砂質(zhì)泥巖等雜色細(xì)碎屑為主的沉積巖組成，微細(xì)紋層和韻律層發(fā)育，具有被動陸緣次穩(wěn)定型沉積特點(diǎn)。巖石變質(zhì)程度僅到低級綠片巖相，局部有角巖化現(xiàn)象。巖層向北西方向低角度傾斜，在礦區(qū)構(gòu)成單斜巖層，鉛鋅礦體即以這套地層為容礦巖石(圖2、圖3)。

圖2 新疆西天山七興鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of the Qixing Zn－Pb ore district in the West Tian Shan of Xinjiang1－第四系;2－泥巖;3－泥巖夾粉砂巖;4－輝綠巖;5－輝長輝綠巖;6－輝綠輝長巖;7－閃長巖;8－石英閃長玢巖;9－花崗閃長巖;10－礦化石英脈;11－碎裂巖化帶;12－鉛鋅礦體;13－地質(zhì)界線;14－斷層;15－地質(zhì)產(chǎn)狀;16－平硐及編號;17－勘探線及編號1－Quaternary sediments;2－mudstone;3－mudstone with siltstone interbed;4－diabase;5－gabbro－diabase;6－diabase－gabbro;7－diorite;8－quartz diorite porphyry;9－granodiorite;10－mineralized quartz vein;11－fractured zone;12－Zn－Pb ore body;13－geological boundary line;14－fault;15－geological occurrence;16－adit and its number;17－exploration line and its number

礦區(qū)沒有大面積巖體出露，但巖脈發(fā)育(圖2)。它們以基性為主，也有少量中性和中酸性巖脈?；詭r脈為輝綠輝長巖和少量輝長輝綠巖及輝綠巖，一般長15～570 m，寬2～140 m，走向近南北向，向東傾斜，傾角變化在43°～77°(圖3);輝綠輝長巖主要由輝石和基性斜長石組成，副礦物見磁鐵礦和鋯石，顯中細(xì)晶輝長結(jié)構(gòu)，巖石蝕變不明顯。礦區(qū)中性和中酸性巖脈包括閃長巖、石英閃長玢巖和花崗閃長巖，數(shù)量較少，形態(tài)和產(chǎn)狀與基性巖脈相似。這些巖脈的形成往往早于鉛鋅礦體，常見鉛鋅礦體切穿輝長輝綠巖脈現(xiàn)象(圖2、圖3)。

礦區(qū)發(fā)育近南北走向的斷裂和裂隙構(gòu)造，它們主體向東傾斜，并多被輝綠輝長巖、閃長巖、花崗閃長巖等巖脈和鉛鋅礦體所充填(圖2)。鉛鋅礦體呈脈狀，在礦區(qū)地表圈定出十幾個;它們走向近南北向，傾向總體向東，傾角52°～81°，分支復(fù)合現(xiàn)象明主(圖4)，硫化物礦物主要為黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅顯(圖3);多以博羅霍洛山組淺變質(zhì)泥巖為圍巖，礦體與圍巖界線截然。由于都充填于礦區(qū)近南北向斷裂和裂隙構(gòu)造，鉛鋅礦脈常在空間上產(chǎn)在輝綠輝長巖等巖脈附近;但控制巖脈的斷裂構(gòu)造多具有張扭性斷裂性質(zhì)，而控制鉛鋅礦脈的斷裂裂隙構(gòu)造具有張性或張扭性質(zhì)，礦脈多沿張性破裂帶展布;鉛鋅礦脈往往切穿輝綠輝長巖脈(圖3)，其形成似乎近于同時或稍晚于后者。礦區(qū)也見鉛鋅未達(dá)工業(yè)品位的礦化石英脈。

鉛鋅礦體兩側(cè)0.5～1.0 m范圍內(nèi)的圍巖主要發(fā)生硅化、黃鐵礦化、綠泥石化、方解石化等蝕變，蝕變體圍繞礦體呈帶狀，蝕變帶形態(tài)與礦體形態(tài)相似。靠近礦體的蝕變帶以硅化和黃鐵礦化為主，多種蝕變類型并存;而離開礦體，硅化和黃鐵礦化變?nèi)?，出現(xiàn)方解石化和綠泥石化，且蝕變強(qiáng)度減弱。

圖3 新疆西天山七興鉛鋅礦區(qū)I－I'勘探線剖面圖Fig.3 Exploration section(I－I')in the Qixing Zn－Pb ore district in the West Tian Shan of Xinjiang1－泥巖;2－巖屑砂巖;3－粉砂巖;4－輝長輝綠巖;5－鉛鋅礦體;6－地質(zhì)產(chǎn)狀;7－平硐及編號;8－勘探線1－mudstone;2－lithic sandstone;3－siltstone;4－gabbro－diabase;5－Zn－Pb ore body;6－geological occurrence;7－adit and its number;8－exploration line

七興鉛鋅礦石以原生石英－硫化物脈狀礦石為礦，次要礦物為黃銅礦和白鐵礦，見極少量輝鉬礦、毒砂和黝銅礦;礦石中的透明礦物主要為石英，次為絹云母、綠泥石，含少量方解石、黝簾石和石膏等。礦石中黃鐵礦呈中粗粒自形－半自形立方體晶形(圖4A、圖4B)，多與石英共生，可被閃鋅礦、方鉛礦沿裂隙充填或交代(圖4C、圖4D、圖4F);方鉛礦呈半自形(圖4E)、它形粒狀(圖4F、圖4G)和不規(guī)則狀(圖4F、圖4H)，可見與閃鋅礦呈共邊結(jié)構(gòu)(圖4E)，也可見被閃鋅礦交代溶蝕成不規(guī)則殘骸(圖 4G、圖4H);閃鋅礦呈半自形粒狀(圖4E、圖4K、圖4L)或它形不規(guī)則狀(圖4A、圖4I、圖4J)，多為填隙狀分布(圖4I、圖4J)，也常交代方鉛礦使后者呈不規(guī)則形態(tài)(圖4G、圖4H)，晶體內(nèi)部多見固溶體出溶的乳滴狀黃銅礦(圖4I、圖4J、圖4K、圖4L);黃銅礦為它形細(xì)晶結(jié)構(gòu)，除與閃鋅礦成固溶體分離結(jié)構(gòu)呈乳滴狀外，也見呈團(tuán)塊狀集中分布的情況(圖4K);白鐵礦多呈半自形板狀晶體與方解石共生。綜合熱液蝕變和礦石結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不難看出，礦石中礦物的生成順序大致為:黃鐵礦+方鉛礦+石英→方鉛礦+閃鋅礦+石英→閃鋅礦+黃銅礦→白鐵礦+方解石。

圖4 新疆西天山七興鉛鋅硫化物礦石結(jié)構(gòu)Fig.4 Zn－Pb sulfide ore structures of the Qixing deposit in the West Tian Shan of XinjiangPy－黃鐵礦;Gn－方鉛礦;Sp－閃鋅礦;Ccp－黃銅礦;A－礦石中黃鐵礦呈中粗粒自形－半自形立方體晶形，閃鋅礦呈半自形粒狀或它形不規(guī)則晶形;B－礦石中黃鐵礦呈中粗粒自形－半自形立方體晶形;C－閃鋅礦呈填隙或交代溶蝕狀形成于部分黃鐵礦晶隙及脈石礦物間;D－方鉛礦交代溶蝕黃鐵礦使后者呈渾圓狀;E－半自形粒狀方鉛礦和閃鋅礦呈共邊結(jié)構(gòu);F－方鉛礦呈它形不規(guī)則填隙狀產(chǎn)出，部分黃鐵礦被交代溶蝕成半自形晶;G－方鉛礦被閃鋅礦交代成骸晶結(jié)構(gòu);H－方鉛礦被閃鋅礦交代成它形不規(guī)則骸晶;I－閃鋅礦呈它形不規(guī)則填隙狀，晶體內(nèi)部有乳滴狀黃銅礦;J－閃鋅礦呈它形不規(guī)則填隙狀，晶體內(nèi)部乳滴狀黃銅礦具有一定方向性，閃鋅礦填隙狀形成于黃鐵礦晶間;K－閃鋅礦半自形粒狀晶體內(nèi)有乳滴狀黃銅礦，黃銅礦可以局部集中形成團(tuán)塊構(gòu)造;L－閃鋅礦交代黃鐵礦成不規(guī)則接觸邊界，閃鋅礦半自形粒狀晶體內(nèi)有乳滴狀黃銅礦，黃銅礦可以局部集中形成團(tuán)塊構(gòu)造Py－pyrite;Gn－galena;Sp－sphalerite;Ccp－cholcopyrite;A－euhedral－subhedral cube pyrite，and subhedral－anhedral sphallerite in the ore;B－middle－coarse euhedral－subhedral cube pyrite in the ore;C－space filling or corrosion replacing sphalerite located between the pyrite crystals and gangue minerals;D－the pyrite was replaced by galena and rounded in shape;E－subhedral crystal texture，galena contact with sphalerite by the straight side;F－anhedral galena was filled in space，some pyrite crystals was replaced and changed into subhedral crystal;G－galena was replaced by sphalerite and become into skeletal texture;H－galena was replaced by sphalerite and become into anhedral skeletal crystal;I－anhedral sphalerite in which there are many chalcopyrite grains;J－spalerite is anhedral and not regular in shape，and located between pyrite crystals，the chalcopyrite grains show some direction in the sphalerite;K－cholcopyrite grains is in subhedral sphalerite，and also can concentrated into lump structure;L－sphalerite replaced pyrite and the contact boundary line is not regular，there are chalcopyrite grains in the subhedral sphalerite，chalcopyrite can locally concentrate into lump structure

3 成礦流體及其O、H同位素組成

將采自七興鉛鋅礦區(qū)探礦坑道中的新鮮原生硫化物礦石樣品磨制成雙面拋光的包裹體片，對樣品中石英晶體內(nèi)捕獲的流體包裹體進(jìn)行顯微冷熱臺觀測，這些石英在礦石中與黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦共生。石英中流體包裹體多呈不規(guī)則狀、橢球和球形(圖5)，數(shù)量較多，個體較小，大小多介于(2×3)～(2×12)μm之間，多數(shù)包裹體個體在(2×3)～(3 ×5)μm之間，分布規(guī)律不明顯，以原生包裹體為主(圖5);室溫下顯示水溶液氣液兩相、少量液相和極少量氣相等不同相態(tài)流體包裹體，氣液兩相包裹體的氣液比介于5%～20%。

流體包裹體巖相學(xué)研究基礎(chǔ)上，在地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用Linkam TSMSG－600冷熱臺進(jìn)行了流體包裹體的顯微冷熱臺觀測，儀器測溫范圍為－196℃～600℃，精度±0.1℃。針對46個原生氣液兩相水溶液包裹體測定的均一溫度、冰點(diǎn)溫度及依據(jù)H2O－NaCl體系計算的流體鹽度結(jié)果見表2。成礦流體的溫度區(qū)間在108℃ ～324℃，多在140℃～285℃(圖6)，鹽度變化于0.71%～6.59%eq.NaCl(圖6)，平均4.11%eq.NaCl。

表2 新疆西天山七興鉛鋅石中石英流體包裹體冷熱臺觀測結(jié)果Table 2 Cold－h(huán)ot stage measuring results of the fluid inclusions in quartz of the QixingZn－Pb ores in the West Tian Shan of Xinjiang

本節(jié)上文礦石樣品經(jīng)表面清洗、晾干、粉碎后，對40～60目樣品進(jìn)行淘洗和低溫烘干，最后在雙目顯微鏡下挑選出石英單礦物樣品，純度達(dá)99%以上，備O、H同位素組成分析。石英的O同位素及其中流體包裹體的H同位素組成分析在中國地質(zhì)科學(xué)院同位素地質(zhì)開放研究實(shí)驗(yàn)室完成。O同位素組成分析用BrF5法制樣，MAT251EM型質(zhì)譜儀分析，δ18O采用SMOW標(biāo)準(zhǔn)，分析精度為±0.2‰。用爆裂法獲取石英流體包裹體中的水，H同位素組成分析用鋅法制氫，用MAT－251EM型質(zhì)譜儀分析，采用SMOW標(biāo)準(zhǔn)，δD分析精度為±2‰。O、H同位素組成分析結(jié)果見表3。石英的 δ18OV－SMOW= 13.8‰～15.4‰，極差1.6‰;依據(jù)1000lnα石英－水=4.48×106/T2－4.77×103/T+1.71(鄭永飛等，2000)計算石英平衡熱液流體中水的 δ18OH2OV－SMOW值介于 －0.10‰ ～7.50‰，極差為7.40‰。石英流體包裹體中水的δDH2OV－SMOW=－96‰～－102‰，極差6‰。石英及其中流體包裹體指示成礦流體的O、H同位素組成靠近巖漿水并向大氣降水方向漂移(圖7)。

表3 新疆西天山七興鉛鋅礦石中石英的O、H同位素組成Table.3 O－and H－isotopic composition of the quartz from Qixing Zn－Pb ores in the West Tian Shan of Xinjiang

4 礦石S、Pb同位素組成

圖7 新疆西天山七興鉛鋅成礦流體的δD－δ18O圖解Fig.7 δD－δ18O diagram of the Qixing Zn－Pb oreforming fluid in the West Tian Shan of Xinjiang

用于同位素組成分析的樣品采自七興鉛鋅礦區(qū)探礦坑道，新鮮未受風(fēng)化。樣品經(jīng)表面清洗、晾干、粉碎后，對40～60目樣品進(jìn)行淘洗和低溫烘干，最后在實(shí)體顯微鏡下挑選出礦石中的黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦三種單礦物樣品，純度達(dá)99%以上，備S、Pb同位素組成分析。

硫化物S同位素組成分析在中國地質(zhì)科學(xué)院同位素地質(zhì)開放研究實(shí)驗(yàn)室完成。樣品以氧化銅和五氧化二釩作為混合氧化劑制樣，用MAT－251EM型質(zhì)譜儀分析。δ34S采用V－CDT標(biāo)準(zhǔn)，分析精度為±0.2‰，分析結(jié)果見表 4。礦石 δ34SV－CDT值為2.9‰～4.8‰，極差為1.9‰，平均值4.0‰，其中黃鐵礦δ34SV－CDT=3.5‰～4.7‰，平均值為4.1‰，方鉛礦δ34SV－CDT=2.9‰～4.0‰，平均3.4‰，閃鋅礦δ34SV－CDT=4.6‰～4.8‰，平均4.7‰;礦石中主要硫化物礦物間硫同位素未達(dá)到分餾平衡。

礦石Pb同位素組成分析在中國地質(zhì)科學(xué)院同位素地質(zhì)開放研究實(shí)驗(yàn)室完成，用MC－ICP－MS測定，所用儀器為英國產(chǎn)Nu Instrument公司產(chǎn)高分辨多接收等離子質(zhì)譜儀(Nu Plasma HR)，全流程空白值＜50 pg;以T1為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行儀器的質(zhì)量分餾校正;樣品中T1的加入量約為鉛含量的1/2。分析結(jié)果見表5。8件礦石硫化物礦物樣品的鉛同位素組成206Pb/204Pb= 18.1893～18.1930(平均 18.1908)，207Pb/204Pb= 15.6185～15.6226(平均15.6201)，208Pb/204Pb= 38.1113～38.1281(平均38.1168)，同位素比值變化范圍極小(圖8);鉛同位素源區(qū)特征值ω=36.55～36.64，μ=9.53，Th/U=3.71～3.72，礦石鉛同位素源區(qū)特征值變化范圍極小(圖9)。

5 成巖成礦時代

利用U－Pb法對七興鉛鋅礦區(qū)輝長輝綠巖成巖時代進(jìn)行了測定。樣品(編號14)采自礦區(qū)PD1坑道內(nèi)的新鮮輝長輝綠巖(圖3)，重量約15kg;經(jīng)機(jī)械粉碎至80～100目、重液和水力分離、蒸餾水洗滌、電磁選初步分選后，在實(shí)體顯微鏡下逐粒挑選出晶形好、無裂紋和包體少的鋯石單礦物顆粒17粒(圖10);再用實(shí)體顯微鏡將鋯石顆粒置于環(huán)氧樹脂固定，表面研磨至鋯石顆粒中部后拋光和蒸餾水清洗，制成樣品靶，然后再進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)照相(圖10);最后用SHIRMP－II型二次離子質(zhì)譜儀進(jìn)行鋯石U、Pb同位素組成分析，原理和詳細(xì)流程見參考文獻(xiàn)(Liu et al.，2006)。用RSES參考鋯石TEM (417Ma)進(jìn)行元素分餾校正，用SL13(年齡572Ma、U含量238μg/g)標(biāo)定所測鋯石的U、Th、Pb含量，普通鉛據(jù)實(shí)測204Pb進(jìn)行校正，同位素比值分析誤差為1σ。數(shù)據(jù)用Isoplot軟件(Ludwig，2003)處理數(shù)據(jù)，采用206Pb/238U年齡，測年結(jié)果見表6。

表4 新疆西天山七興鉛鋅礦石硫同位素組成分析結(jié)果Table 4 S－isotopic composition of the quartz from QixingZn－Pb ores in the West Tian Shan of Xinjiang

表5 新疆西天山七興鉛鋅礦石鉛同位素組成Table 5 Pb－isotopic composition of the quartz from Qixing Zn－Pb ores in the West Tian Shan of Xinjiang

圖8 新疆西天山七興鉛鋅礦石鉛同位素組成圖Fig.8 Pb－isotopic composition of Qixing Zn－Pb ores in the West Tian Shan of Xinjiang△－新疆七興鉛鋅礦石鉛;□－新疆西天山下石炭統(tǒng)玄武安山巖巖石鉛;+－新疆北部中基性巖脈巖石鉛△－The ore lead of Qixing Zn－Pb ore deposit，Xinjiang;□－The rock lead of basalt andesite in the Lower Carboniferous System，Xinjiang，Western Tianshan;+－the rock lead of basic dikes in northern Xinjiang

圖9 自然界鉛同位素的Δβ－Δγ成因分類圖解(自朱炳泉，1998)Fig.9 Pb－isotopic Δβ－Δγ diagram in the nature (after Zhu，1998)1－地幔源鉛;2－上地殼源鉛;3－上地殼與地?；旌系母_鉛(3a－巖漿作用;3b－沉積作用);4－化學(xué)沉積型鉛;5－海底熱水作用鉛;6－中深變質(zhì)作用鉛;7－深變質(zhì)下地殼鉛;8－造山帶鉛;9－古老頁巖上地殼鉛;10－退變質(zhì)鉛;△－新疆西天山七興鉛鋅礦石鉛;□－新疆西天山下石炭統(tǒng)玄武安山巖巖石鉛;+－新疆北部中基性巖脈巖石鉛1－the mantle lead;2－the upper crustal lead;3－the mixing subduction lead of the upper crust and the mantle(3a－magma;3b－sediment);4－the chemical sedimentary lead;5－the sea－floor hydrothermal lead;6－the middle－kata metamorphic lead;7－the kata－metamorphic lower crustal lead;8－the orogenic lead;9－the old shale upper crust lead;10－the retrograde metamorphic lead;△ －the ore lead of the Qixing Zn－Pb ore deposit，Xinjiang，Western Tianshan;□－h(huán)e rock lead of basalt andesite in the Lower Carboniferous System，Xinjiang，Western Tianshan;+－the rock lead ofbasic dikes in northern Xinjiang

礦區(qū)輝長輝綠巖中鋯石除個別顆粒(測點(diǎn)號14.5、14.6、14.8)外，多呈自形晶柱狀，結(jié)晶環(huán)帶結(jié)構(gòu)清楚(圖10)，U、Th含量分別為46×10－6～962 ×10－6和32×10－6～402×10－6，232Th/238U值介于0.38～1.21之間(平均0.84)，符合巖漿鋯石Th、U高且Th/U較大(﹥0.4)的特點(diǎn)，反映出巖漿成因鋯石的明顯特征。除去一個異常低測點(diǎn)(14.2)和3個可能為捕獲基底及老地層鋯石的測點(diǎn)(14.5、14.6、14.8)外，10個測點(diǎn)的206Pb/238U諧和年齡在186.2±8.4Ma，MSWD=3.3(圖11)。

6 討論

新疆精河縣七興鉛鋅礦床產(chǎn)在西天山北部博羅霍羅造山帶內(nèi)。這個造山帶主體構(gòu)造線走向是北西西向(圖1)，但七興鉛鋅礦區(qū)的脈狀石英－硫化物工業(yè)礦體受近南北向張性為主的斷裂－裂隙構(gòu)造控制(圖2)，兩類構(gòu)造形成近于垂直的夾角。這種情況與許多造山后期或期后常出現(xiàn)垂直或高角度斜交造山帶主體走向的張性構(gòu)造相似，如在青藏高原主碰撞作用形成近東西向造山帶之后，后碰撞時期則出現(xiàn)近南北向伸展構(gòu)造，并控制著重要構(gòu)造－巖漿－熱液成礦系統(tǒng)(侯增謙等，2008)。反映七興鉛鋅成礦很可能與西天山主體造山之后的構(gòu)造伸展過程及相伴的巖漿－熱液背景有關(guān)。

圖10 新疆西天山七興鉛鋅礦區(qū)輝長輝綠巖中鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像和測點(diǎn)位置及年齡Fig.10 CL images of zircon crystals in gabbro－diabase，measuring locations and the ages of the Qixing Zn－Pn ore district in West Tian Shan of Xinjiang

表6 新疆西天山七興鉛鋅礦區(qū)輝長輝綠巖中鋯石U－Pb法測年結(jié)果Table 6 U－Pb dating results of the zircon in gabbro－diabase from the Qixing Zn－Pb mine in the West Tian Shan of Xinjiang

七興鉛鋅礦區(qū)基性巖漿活動明顯，在志留系中侵入了眾多走向近南北向的基性巖脈，向東高角度傾斜，很可能指示了地殼伸展過程。這些基性巖脈與礦區(qū)鉛鋅硫化物脈狀工業(yè)礦體幾乎具有相同或相似的地質(zhì)產(chǎn)狀，空間關(guān)系密切(圖2、圖3)。這容易使人得出基性巖脈與鉛鋅礦脈是受同性質(zhì)構(gòu)造控制、同時期形成的認(rèn)識。但礦區(qū)硫化物礦脈切穿基性巖脈的客觀地質(zhì)事實(shí)又表明鉛鋅成礦似乎要晚于基性巖漿侵入。很可能張性構(gòu)造過程、基性巖漿活動和鉛鋅硫化物成礦是彼此內(nèi)在密切關(guān)聯(lián)、近乎連續(xù)的先后發(fā)生的地質(zhì)過程。

圖11 新疆西天山七興鉛鋅礦區(qū)輝長輝綠巖中鋯石U－Pb諧和圖Fig.11 U－Pb concordant plot of zircons in the gabbro－diabase from the Qixing Zn－Pb ore district in the West Tian Shan of Xinjiang

七興鉛鋅礦體呈石英－硫化物脈狀產(chǎn)于志留系厚層粉砂泥質(zhì)類復(fù)理石沉積巖層，與圍巖界線截然，受一組近南北走向、主體東傾、張性為主的斷裂－裂隙構(gòu)造控制，熱液充填交代成礦特征明顯。礦體兩側(cè)發(fā)育顯著的硅化等熱液蝕變。礦石主要由石英和鉛鋅硫化物礦物組成，包括石英、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、白鐵礦、輝鉬礦、毒砂、黝銅礦、絹云母、綠泥石、方解石、黝簾石、石膏等。礦石內(nèi)礦物之間交代現(xiàn)象明顯。雖然以沉積巖為主巖，但礦石相對復(fù)雜的礦物組成、石英為主的脈石礦物、粉砂泥巖為容礦巖石、統(tǒng)一構(gòu)造控制的脈狀礦體以及強(qiáng)烈的硅化熱液蝕變等特點(diǎn)與沉積巖中MVT、SEDEX、SST鉛鋅礦床(Leach et al.，2005，2010)顯著不同，七興鉛鋅礦更具有巖漿熱液充填－交代成礦特點(diǎn)。

針對礦石中與鉛鋅硫化物礦物共生的石英晶體內(nèi)原生流體包裹體測得均一溫度在108℃～324℃，鹽度在0.71%～6.59%eq.NaCl(圖6)，屬于中等溫度、低鹽度成礦流體;如果成礦流體中的水源自圍巖地層，即海相類復(fù)理石，則成礦流體的鹽度不會如此之低。七興中溫低鹽度成礦流體主體有可能來自巖漿水。礦石中石英及其中流體包裹體揭示成礦流體中水的 δ18OH2OV－SMOW= －0.10‰ ～7.50‰，δDH2OV－SMOW=－96‰～－102‰，這種O、H同位素組成靠近巖漿水，并有稍向大氣降水方向漂移特點(diǎn)(圖7)，進(jìn)一步映證了成礦流體主要源自巖漿，可能在成礦晚階段有地層水或大氣降水的參與。

七興鉛鋅硫化物礦石 δ34SV－CDT=2.9‰ ～4.8‰，為較低的正值(表4)。礦石圍巖地層為古生代海相沉積，古生代海水硫酸鹽δ34SV－CDT約30‰，顯生宙海相沉積硫酸鹽礦物的δ34SV－CDT約35‰;深源巖漿硫的δ34SV－CDT接近零值(Hoefs，1997)。七興礦石δ34S較低正值可能由于兩種原因造成，或者是深源巖漿硫混染了地層硫，或者是海相硫酸鹽還原作用。自然界硫酸鹽礦物還原生成H2S主要通過兩種途徑，即細(xì)菌硫酸鹽還原(BSR)和熱化學(xué)硫酸鹽還原(TSR)(Krouse et al.，1988;Machel，2001)，BSR通常發(fā)生在80℃以下，H2S相對于海相硫酸鹽，會造成δ34SV－CDT多達(dá)－46‰(單級同位素分餾)～－72‰(多級同位素分餾);七興鉛鋅礦石δ34SV－CDT較低正值，且成礦流體溫度不滿足這種作用的普遍發(fā)生，顯然不可能為BSR所致。在150℃并有強(qiáng)還原劑實(shí)驗(yàn)條件下，測得SO42－在TSR過程中，SO4

2－與H2S之間的δ34SV－CDT具有14‰(Krouse et al，1988)和22‰(Machel，2001)的硫同位素動力分餾效應(yīng);在加拿大 Alberta，實(shí)際測得流體中與H2S之間的δ34SV－CDT差值僅有7‰左右(劉文鈞等，2000);可以認(rèn)為在TSR過程中，硫化氫相對于硫酸鹽出現(xiàn)不大的偏負(fù)，多在0～15‰;從硫同位素動力學(xué)分餾計算看，七興鉛鋅硫化物δ34SV－CDT=2.9‰～4.8‰，也不可能由TSR引起。所以，深源巖漿硫混染了地層硫也許是解釋七興礦石硫的較好選擇。如果以深源巖漿硫(δ34SV－CDT約0‰)與古生代沉積硫酸鹽硫(δ34SV－CDT約35‰)作為硫源兩端元，則地層能夠提供的還原硫僅7%～12%，而深源巖漿能提供88%～93%的還原硫。

七興礦石鉛同位素組成及由此計算出的源區(qū)特征值十分集中，并且與新疆西天山下石炭統(tǒng)玄武安山巖及新疆北部海西期中基性巖脈的巖石鉛同位素具有明顯相近的組成(圖8、圖9)，反映成礦金屬物質(zhì)具有相對統(tǒng)一的來源，也很少受到后期不同來源物質(zhì)的加入。研究表明，新疆西天山下石炭統(tǒng)玄武安山巖和新疆北部海西期中基性巖脈均具有巖漿起源于下地殼性質(zhì)(沙德銘等，2003;徐芹芹等，2008)。礦石鉛與玄武安山巖及中基性巖脈巖石鉛同位素組成的相似性表明，七興鉛鋅成礦金屬物質(zhì)的來源可能與巖漿巖有關(guān)。

從七興鉛鋅礦區(qū)輝長輝綠巖脈中獲取的鋯石樣品大部分具有典型巖漿結(jié)晶鋯石的特點(diǎn)，對其進(jìn)行SHRIMP U－Pb法測年，獲得諧和年齡186.2± 8.4Ma，應(yīng)代表礦區(qū)基性巖漿侵入的時代，即燕山早期。基性巖脈與鉛鋅礦脈在礦區(qū)具有相似的空間位置和地質(zhì)產(chǎn)狀，前者被后者切穿(圖2、圖3)，反映鉛鋅成礦應(yīng)略晚于基性巖脈侵入，在燕山期。天山主體為海西造山帶，新疆北部晚古生代構(gòu)造過程、巖漿活動以及成礦作用強(qiáng)烈(高俊等，2006);近年，有學(xué)者注意到北疆印支期的構(gòu)造、巖漿及成礦現(xiàn)象，如印支期中酸性巖脈、大型韌性變形帶及相關(guān)的某些金礦床等(朱永鋒，2007;Liu，2007);而七興地區(qū)的基性巖漿活動和鉛鋅成礦作用發(fā)生在燕山早期，這個時期在準(zhǔn)噶爾西北緣也發(fā)現(xiàn)基性噴出巖(徐新等，2008)。燕山期金屬成礦在北疆鮮見報道，無疑七興鉛鋅礦的發(fā)現(xiàn)和研究在拓展新疆北部金屬找礦領(lǐng)域中具有重要意義。

7 結(jié)論

(1)新疆西天山七興鉛鋅礦形成于造山期后伸展背景，受垂直造山帶走向的近南北向張性斷裂－裂隙控制，石英－硫化物工業(yè)礦體呈脈狀，與基性巖脈共/伴生，產(chǎn)在志留系粉砂泥巖層中。

(2)礦體與圍巖界線截然，兩側(cè)圍巖有硅化等熱液蝕變，礦石的礦物組成較復(fù)雜，由石英、鉛鋅硫化物等十多種礦物組成，中－粗晶和交代結(jié)構(gòu)，具有熱液充填－交代成礦特點(diǎn)。

(3)成礦流體中等溫度(108℃ ～324℃)、低鹽度(0.71% ～6.59%eq.NaCl)，δ18OH2OV－SMOW=－0.10‰ ～7.50‰，δDH2OV－SMOW= －96‰ ～ －102‰，主體為巖漿水。

(4)礦石δ34SV－CDT為較低的正值(2.9‰～4.8‰)，88%～93%的硫由深源巖漿提供。礦石鉛同位素組成變化范圍極小，206Pb/204Pb=18.1893～18.1930，207Pb/204Pb = 15.6185 ～ 15.6226，208Pb/204Pb=38.1113～38.1281，成礦金屬來源與巖漿巖有關(guān)。

(5)礦區(qū)輝長輝綠巖鋯石SHRIMP U－Pb法測得186.2±8.4Ma成巖年齡，燕山早期構(gòu)造伸展—巖漿活動—鉛鋅成礦在七興礦區(qū)應(yīng)為發(fā)生、發(fā)展、密切關(guān)聯(lián)的連續(xù)地質(zhì)過程。

(6)七興鉛鋅成礦不應(yīng)是萊歷斯高爾－3571礦田海西期成礦系列的組成部分，它是燕山期構(gòu)造－巖漿－熱液成礦的產(chǎn)物，這無疑拓展了北疆金屬找礦的時間域。

致謝 研究工作中得到陳毓川院士、翟裕生院士、董連慧總工程師的幫助和指導(dǎo)，表示衷心感謝!

［注釋］

① 新疆地礦局第七地質(zhì)大隊(duì).2008.新疆精河縣萊歷斯高爾一帶銅鉬礦及外圍金多金屬礦普查報告［R］.

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［附中文參考文獻(xiàn)］

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