新疆伊吾縣東山鉛鋅礦礦相學特征及成因分析

鄒振林 韓飛 馬吉新 孫韶棟 游曼雯 趙海龍

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊 哈密 839000）

礦相學是以礦石為研究對象的一門基礎學科，其任務是在礦相顯微鏡下研究礦石礦物的光學、物理和化學性質(zhì)特征，研究礦石的組構以及礦石在時間和空間上發(fā)育的規(guī)律性[1]。礦相學在礦床學科發(fā)展、資源勘查、選礦與冶煉中發(fā)揮了重要作用，因此地質(zhì)與礦冶部門更加注重礦相學科的發(fā)展[2]。本文主要介紹新疆伊吾縣東山鉛鋅礦礦相學特征，初步探討其礦床成因。

1 地質(zhì)背景

東山鉛鋅礦區(qū)位于準噶爾微板塊，以塔水河斷裂為界，以北為唐巴勒－卡拉麥里古生代復合溝弧帶，以南為哈爾里克古生代復合島弧帶。

礦區(qū)內(nèi)出露地層為中-上奧陶統(tǒng)烏列蓋組，根據(jù)巖性組合可劃分兩個巖性段。第一巖性段巖性組合為深灰-灰石英砂巖、青灰色粉砂巖、長石石英砂巖、大理巖、硅質(zhì)巖，局部夾有凝灰?guī)r；第二巖性段巖性主要為灰紫色流紋巖、灰綠色凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、灰綠色英安巖、角礫凝灰?guī)r、火山角礫巖，局部夾有大理巖、紅色硅質(zhì)巖（鐵碧玉）、生物碎屑灰?guī)r、沉凝灰?guī)r。

2 礦相學特征

2.1 礦石物質(zhì)組成

通過野外觀察及室內(nèi)詳細巖礦鑒定，東山鉛鋅礦區(qū)金屬礦物以方鉛礦、閃鋅礦為主，其次還有黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、毒砂。脈石礦物有石英、長石、方解石、重晶石、絹云母等（表1）。

表1 東山鉛鋅礦區(qū)礦物成分表

閃鋅礦：閃鋅礦是東山鉛鋅礦床中最主要的金屬礦物。顯微鏡下為灰色、目估R=17±、均質(zhì)、無內(nèi)反射（含鐵較高，形成溫度較高）、磨光好、硬度較低（鋼針可刻劃）、可見乳濁狀黃銅礦分布于閃鋅礦中，形成固溶體分離結(jié)構（圖1），黃銅礦乳滴粒徑0.01mm 左右。閃鋅礦粒徑0.005～0.2mm±，多為0.07～0.1mm±，呈浸染狀分布于脈石礦物中。

方鉛礦：方鉛礦在東山鉛鋅礦床中的金屬含量僅次于閃鋅礦。鏡下顯純白色，目估R=43±，均質(zhì)，局部可見不均一的非均質(zhì)性（推測為含銀類礦物包裹體），無內(nèi)反射，呈半自形—他形粒狀，磨光好，多見擦痕（硬度低），可見三角孔穴，方鉛礦立方體解理所致（圖2）。大小0.001～0.07mm±，多為0.1～0.2mm±，多與黃鐵礦、閃鋅礦共伴生，多呈浸染狀分布，方鉛礦屬于低溫硫化物熱液晚期產(chǎn)物。

黃鐵礦：鏡下呈黃白色，有非均性，藍灰色偏光色（含砷，砷與火山作用關系密切[3]），無內(nèi)反射，硬度較高，可見弧形剖光面，多呈半自形—他形粒狀，呈細脈狀、浸染狀、團塊狀產(chǎn)出。從粒徑上區(qū)分，黃鐵礦明顯有兩期，第一期粒徑較大，在1～2mm之間，多為單晶星散分布或分布于其他金屬礦物間隙中，自形程度高，呈六面體狀，該期黃鐵礦在氣液或溶漿中自由結(jié)晶形成；第二期粒徑細小，在0.1～0.5mm 之間，多為半自形—他形晶，多與方鉛礦、閃鋅礦相伴。

黃銅礦：鏡下為黃銅色，均質(zhì)，無內(nèi)反射，可見擦痕，硬度低。對比黃銅礦產(chǎn)狀，可呈兩種類型，第一種呈他形粒狀集合體，粒徑0.03mm；第二種呈乳濁狀分布于閃鋅礦中，粒徑0.01mm左右。

2.2 礦石結(jié)構

（1）半自形-他形粒狀結(jié)構：礦石中以黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦為此結(jié)構的代表礦物，均呈半自形-它形粒狀產(chǎn)出，是礦石中最常見的結(jié)構。

（2）包含結(jié)構：礦石中黃鐵礦呈集合體狀產(chǎn)出，其中包含有閃鋅礦、黃銅礦微粒。早先形成的熱液礦物，形態(tài)被后來的熱液所破壞，包裹于后期形成的礦物中。要形成該現(xiàn)象，是多期次熱液作用的結(jié)果。

（3）固溶體分離結(jié)構：這一結(jié)構普遍出現(xiàn)在礦區(qū)閃鋅礦中。當成礦介質(zhì)的溫度驟然降低至共析點時，固溶體開始分離。由于分離不夠完全，分解出的黃銅礦沒有聚集，伴隨著溫度的繼續(xù)下降，分散的黃銅礦呈乳滴狀固結(jié)在閃鋅礦中形成乳濁狀結(jié)構。該結(jié)構表明礦床經(jīng)過驟變而后趨穩(wěn)的成礦作用[4]。

2.3 礦石的構造

（1）浸染狀構造：磁黃鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦等呈星點狀分布于礦石中，是最主要的礦石構造。

（2）脈狀構造：黃鐵礦、閃鋅礦呈細脈浸染狀分布于巖石中，脈寬0.5-20mm不等。金屬礦脈切穿巖石層理，表明成礦受熱液作用明顯。

（3）塊狀構造和次塊狀構造：在該類構造中金屬礦物含量較高，塊狀構造金屬含量在75%以上，而次塊狀構造的金屬含量在50%～75%之間。礦物主要為閃鋅礦、方鉛礦，還有部分黃鐵礦。

圖1 閃鋅礦黃銅礦固溶體分離結(jié)構

2.4 礦物生成順序

通過野外觀察及室內(nèi)鑒定，東山鉛鋅礦床礦物生成順序為黃鐵礦→黃鐵礦+閃鋅礦+黃銅礦+毒砂→黃鐵礦+閃鋅礦+方鉛礦→閃鋅礦+方鉛礦→白鉛礦+鉛釩+褐鐵礦。因此將東山鉛鋅礦床劃分出三個成礦期，分別為成巖期、熱液成礦期和表生氧化期，其中熱液成礦期也為三個階段，即黃鐵礦-石英階段、閃鋅礦-黃銅礦-石英階段以及方鉛礦-重晶石階段（表2）。

3 礦床成因討論

東山鉛鋅礦床構造上位于哈爾里克古生代復合島弧帶中，賦礦巖石為中-上奧陶統(tǒng)烏列蓋組的海相火山-沉積巖，空間上延伸較為穩(wěn)定，在礦化帶及鉛鋅礦體主要產(chǎn)于烏列蓋組。含礦巖石主要為鈣質(zhì)粉砂巖，部分產(chǎn)于重晶石和角礫凝灰?guī)r中，礦體受層位控制明顯，礦層產(chǎn)于火山噴發(fā)間隙期的火山巖、沉積巖中。

圖2 方鉛礦三角孔穴

海相火山熱液作用有關的礦床，其礦床形成溫度在50-400℃，屬于減壓降溫的成礦環(huán)境[5]。東山鉛鋅礦床既有中低溫礦物方鉛礦、重晶石，又有中高溫礦物閃鋅礦、黃銅礦，成礦溫度與其較為符合。礦床中出現(xiàn)的固溶體分離結(jié)構與減壓降溫的成礦環(huán)境相符。

東山鉛鋅礦床常見礦物有黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、毒砂、重晶石等，其特點是富含鉛、鋅，而含銅較少。礦石構造有塊狀構造、浸染狀構造、脈狀構造。這些特點也與海相火山熱液作用有關的礦床較為相似。

4 結(jié)論

（1）礦區(qū)出露地層中第一巖性段巖石組合為石英砂巖、粉砂巖、大理巖、硅質(zhì)巖，局部夾有凝灰?guī)r。第二巖性段巖性組合為凝灰?guī)r、火山角礫巖、流紋巖、英安巖，局部夾有大理巖、紅色硅質(zhì)巖。以上巖性組合為海相火山沉積作用的產(chǎn)物。

（2）通過礦相學分析，東山鉛鋅礦區(qū)金屬礦物以方鉛礦、閃鋅礦為主，其次還有黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、毒砂等。黃銅礦呈零星乳滴狀分布于閃鋅礦中。表明礦物富含鉛、鋅，而含銅較少。該特點與海相火山熱液作用有關的礦床較為相似。

表2 東山鉛鋅礦區(qū)礦物成分表

（3）閃鋅礦與黃銅礦出現(xiàn)的固溶體分離結(jié)構表明，成礦經(jīng)歷了減壓降溫的成礦環(huán)境。

（4）東山鉛鋅礦床劃分出三個成礦期，分別為成巖期、熱液成礦期和表生氧化期。熱液成礦期為三個階段，即黃鐵礦-石英階段、閃鋅礦-黃銅礦-石英階段以及方鉛礦-重晶石階段。

（5）東山鉛鋅礦床既有中低溫礦物方鉛礦、重晶石，又有中高溫礦物閃鋅礦、黃銅礦。其成礦溫度跨度較大與海相火山熱液礦床較為相符。

綜上，新疆伊吾縣東山鉛鋅礦床在成因上屬于海相火山熱液礦床。