東天山白山鉬礦地球化學特征及地質意義

涂其軍 韓瓊 王剛

摘 ?要：白山鉬礦賦礦巖體為花崗斑巖，其主量、微量及稀土元素地球化學特征研究表明，巖體屬過鋁質高鉀鈣堿性系列，并相對富集大離子親石元素（Rb，Th，Sr等），虧損高場強元素（Nb，Ce，Zr等），以及具有LREE富集的右傾稀土元素分布模式。根據(jù)礦物稀土元素作為示蹤劑提供的信息表明，含鉬礦物的石英脈稀土元素組成和分布模式與殼幔同熔型花崗巖有眾多相似之處，推測該成礦物質來源與花崗巖巖漿有關，來自同一源區(qū)，形成于碰撞后演化階段向板內轉化的構造環(huán)境，并具相同的成巖方式與成巖成礦同期。

關鍵字：東天山;地球化學;白山鉬礦

新疆東天山造山帶位于中亞增生造山帶南緣，是全球顯生宙陸殼增生與改造最顯著的地區(qū)，其形成和演化經歷了多島海型俯沖增生、陸-陸碰撞和地體拼貼等復雜地質作用[1]，發(fā)育多類型的成礦系統(tǒng)，形成多種成因類型的礦床[2]。白山鉬礦自1988年被新疆地礦局第六地質大隊發(fā)現(xiàn)以來，眾多學者從礦床地質特征、礦床蝕變分帶、找礦標志等方面先后對其開展過研究工作[3-4]。此外，眾多工作者運用地球物理方法，開展了該礦區(qū)深部和外圍的礦產遠景調查工作[5-7]，并運用鋯石U-Pb、Re-Os等同位素測試方法確定了含礦巖體（脈）的形成時代[8-13]，但對于該礦床的成礦時代及成礦作用期次尚存在爭議，對于含礦斑巖體的形成構造環(huán)境亦存在不同認識。由于不同研究學者在該礦區(qū)采集樣品代表性不同，與成礦密切相關的深部斑巖體相關研究報道較少，在一定程度上制約了對該區(qū)域斑巖型鉬礦成礦作用的認識和理解。鑒于此，本次研究以該礦區(qū)深部鉆孔中賦礦斑巖體等樣品為研究對象，運用巖石地球化學和流體包裹體測試分析，探討白山鉬礦斑巖體的形成環(huán)境，探討成巖與成礦的關系，為該地區(qū)斑巖型鉬礦的研究提供基礎資料。

1 ?成礦地質背景

白山鉬礦位于哈薩克斯坦-準噶爾板塊南覺羅塔格晚古生代溝弧帶內（圖1）1，其成礦帶屬于康古爾-土屋、赤湖-鏡兒泉Cu、Au成礦帶東延部分。區(qū)域上斷裂十分發(fā)育，由北向南依次分布康古爾塔格深大斷裂，鏡兒泉大斷裂、干墩大斷裂，其中干墩大斷裂是白山礦區(qū)內主要導礦構造，對礦床的形成具重要意義。區(qū)域上出露長城系咸水泉巖組中深變質變粒巖，薊縣系鏡兒泉巖組綠片巖相變質巖，泥盆系大南湖組下亞組火山碎屑巖及火山熔巖，石炭系干墩組微晶片巖、細碧質綠片巖和熱變質角巖，侏羅系野馬泉組陸相沉積碎屑巖和第四系[1]。區(qū)域內侵入巖較發(fā)育，巖石類型齊全，基性到酸性巖均有出露，以偏酸性深成侵入巖為主[14]，中-基性巖次之，超基性巖分布最少，巖體形成時代為華力西期和印支期。東天山地區(qū)處于擠壓-堆疊環(huán)境[15]，在局部伸展環(huán)境下，深源斑巖巖漿侵位，對形成白山斑巖型鉬礦提供了良好的成礦地質環(huán)境。

2 ?礦床地質特征

礦區(qū)出露地層主要為下石炭統(tǒng)干墩組，受區(qū)域性大斷裂干墩斷裂影響，礦區(qū)內次級斷裂、裂隙較為發(fā)育，礦區(qū)內以近EW向斷層為主，白山鉬礦體賦存于F3與F5之間的石炭系干墩組角巖帶內。礦區(qū)南部出露巖漿巖侵位于下石炭統(tǒng)干墩組中，其巖性為中粒、中細粒黑云母斜長花崗巖和黑云母花崗斑巖（圖2）。白山鉬礦床共圈定鉬礦體17個，其中P4、P5號礦體為主礦體，礦體走向近EW向，礦體形態(tài)較簡單，以似層狀為主，礦體長100～3 000 m，平均厚度2.31～43.9 m，最厚達123.5 m，礦體沿走向變化屬穩(wěn)定型。礦體鉬平均品位0.030%～0.106%，礦區(qū)平均品位0.06%，品位變化較均勻，礦層中鉀長石-石英網脈、石英大脈十分發(fā)育。礦石礦物主要賦存于石英脈中，有輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、及少量的鈦鐵礦、磁鐵礦、方鉛礦和白鐵礦。礦化圍巖蝕變主要有硅化、鉀化、黑云母化、絹云母化、綠泥石化等，其中硅化和鉀化與成礦作用密切相關。

3 ?樣品特征及測試方法

在本次研究采集巖石樣品中選擇礦區(qū)深部鉆孔揭露的賦礦巖體、圍巖等10件樣品進行主量、微量、稀土的分析測試。其中bs-4、bs-5分別采自鉆孔ZK0-4深1 068 m和1 569 m處，bs-22、bs-23、bs-25、bs-29分別采自鉆孔ZK15-5深1 530 m、1 762 m、 ? ?1 846.3 m和2 013 m處。D003至D007號樣品為地表路線地質調查采集的樣品。此外，對采集的5件含礦巖石及圍巖進行稀土元素測試分析，Tc-B1為圍巖，巖性為硅化長英質角巖，TC-B5巖性為硅化角巖中的細脈浸染狀鉬礦石，TC-B2為含鉬長石-石英脈，TC-387為含鉬石英細脈，ZK-D9為含鉬礦石石英大脈。

在ZK39-1和ZK15-5號鉆孔，根據(jù)礦化階段的劃分分別挑選了第一階段3件不含輝鉬礦的石英脈（樣品號bs-8、bs-13、bs-24）和第二階段3件含輝鉬礦石英脈（樣品號bs-10、bs-12、bs-15）進行了包裹體顯微測溫。

主量元素、微量元素和稀土元素測試由新疆礦產實驗研究所完成，主量元素測試方法為X射線熒光光譜分析（XRF），微量元素測試方法為電感耦合粒子質譜儀分析（ICP-MS），分析精度和準確度均優(yōu)于5%。包裹體測溫實驗在在中國地質大學（北京）包裹體實驗室進行，測試儀器為Linkam THMSG-600冷熱臺。該儀器測溫范圍為-196℃～+600℃，測試精度為±0.1℃（表1）。

4 ?礦床地球化學特征

4.1 ?主量元素

由表1可見，主量元素含量相對穩(wěn)定，SiO2含量為64.80%～76.42%，K2O含量為1.81%～5.23%，Na2O含量為2.38%～4.79%，K2O、Na2O含量較高，里特曼指數(shù)σ為1.5～2.82，均小于3.3，顯示鈣堿性特征;在TAS圖解中（圖3-a），投影點落入“Ir”下方，在花崗巖和花崗閃長巖的范圍內，在AFM圖解中（圖3-b），所有點落在鈣堿性系列范圍內，表明成礦母巖以鈣堿性花崗巖為主。

在SiO2-K2O圖解中（圖4-a），大多數(shù)點落在高鉀鈣堿性-鉀玄巖系列范圍內，個別點落在鈣堿性系列范圍內，結合AFM圖解及相關前人資料，認為白山鉬礦成礦母巖體為高鉀鈣堿性系列;全堿（Na2O+K2O）含量為5.72%～8.88%，平均7.64%，略低于中國同酸度巖石的全堿平均含量（7.89%）[16];隨SiO2含量的增高，K2O/Na2O的比值增加（0.86～1.82），反映巖體隨分異程度的增加，逐漸由富Na轉變?yōu)楦籏[17]。

Al2O3含量為12.11%～16.05%，屬于高鋁巖類，A/CNK=1.19～1.52，A/NK=1.56～2.81，指示巖石具有偏鋁質和過鋁質的特性（圖4-b）。MgO含量中等，為0.20%～2.61%;CaO含量較高，為1.16%～4.85%;P2O5含量較低，所有樣品均小于0.2%;燒失量較少，基本小于3%，反映了樣品蝕變較弱的特征。

表1和圖5中，含礦母巖總體上具高Al2O3、富K特征，SiO2含量與Al2O3、MgO、CaO、FeOt具較明顯的負相關關系，與MnO、Na2O具不明顯的負相關關系，與K2O含量具明顯的正相關關系，與P2O5含量具較弱的正相關關系。隨著SiO2含量的增加，主要元素Al2O3、MgO、CaO、MnO、Na2O等氧化物的含量呈遞減趨勢，可能反映了鉬礦區(qū)斑巖體中斜長石、角閃石等富Mg、Ca礦物是巖漿早期演化過程中分異結晶的產物[14]。

4.2 ?稀土元素

在表1中，ΣREE為64.45×10-6～176.93×10-6，平均101.23×10-6，總體稀土含量較低（小于200×10-6），與地殼重熔型花崗巖（S型花崗巖）較高的稀土含量具較大差別[18]。LREE/HREE值為7.74～26.42，平均值15.39>1，顯示輕稀土較重稀土富集的特征。 ? （La/Yb）N為 8.39～60.27，平均值約為 24.30，（La/Sm）N為3.12～5.98、（Tb/Lu）N為1.36～3.64，表明輕重稀土分餾明顯，輕稀土分餾明顯，重稀土分餾不明顯的特征，這與我國含鉬花崗巖具相似性。在球粒隕石標準化分布曲線上（圖6）[19]，曲線表現(xiàn)為左陡右緩向右傾斜的輕稀土富集型。無Ce異常，Eu負異常中等（δEu=0.41～0.88），表明在源區(qū)可能存在部分斜長石殘留。

稀土元素分析結果見表2，不同樣品間的ΣREE含量接近，分別為3.39×10-6和3.14×10-6，δEu分別為0.56和0.81，其他特征值如La/Lu、La/Sm、Sm/Nd、Eu/Sm、Eu/ΣREE等比值也都十分相近。在球粒隕石標準化作稀土元素分布模式圖中（圖7），石英脈型鉬礦石和含鉬石英脈的ΣREE很相似，均呈明顯右傾型，均具Eu、Ce的負異常，特征元素含量和分布模式圖與花崗巖體具高度相似性，暗示它們和花崗巖體之間有成因上的聯(lián)系。此外，含鉬長石-石英脈的ΣREE含量最高，為69.12×10-6，可能是由于含大量鉀長石造成的，比含鉬礦石英大脈和含鉬石英細脈更富集ΣREE，表現(xiàn)出Eu、Ce負異常，兩者REE分布曲線型式極為相似，反映它們具相同的物質來源。

4.3 ?微量元素

表1表明白山鉬礦床富集W、Sn、Mo等成礦元素。其中Mo含量最高可達204×10-6（平均含量為25.86×10-6），明顯高于我國花崗巖中Mo的平均含量（0.49×10-6）。在微量元素蛛網圖中（圖8），白山鉬礦床花崗巖與殼幔同熔型花崗巖形態(tài)相似，Sr，Ba含量較高，平均分別為402.5×10-6和589.5×10-6。與洋中脊花崗巖相比虧損Nb（1.18×10-6～6.96×10-6）、Ce（6.0×10-6～73×10-6）、Zr（97.38×10-6～172×10-6）等高場強元素，Nb呈明顯的深“V”字形，其余高場強元素呈平坦曲線。富集Rb（61×10-6～140×10-6）、Th（3.7×10-6～15.26×10-6）、Sr（148×10-6～951×10-6）等大離子親石元素。Ce/Pb比值1.38～4.33（平均2.74），該值與全球島弧花崗巖相似。

4.4 ?流體包裹體

根據(jù)礦化階段的劃分分別挑選了第一階段3件不含輝鉬礦的石英脈（樣品號bs-8、bs-13、bs-24）和第二階段3件含輝鉬礦石英脈（樣品號bs-10、bs-12、bs-15）進行了包裹體顯微測溫。流體包裹體測溫結果顯示（表3，圖9），白山鉬礦床石英流體包裹體的均一溫度范圍落在91℃～424℃之間，通過冰點溫度查出鹽度[19]，鹽度范圍相似1.23～9.73% NaCl。

第一階段為黃鐵礦、黃銅礦化階段，共獲取石英脈中包裹體均一溫度49個，介于94℃～424℃。其中Ⅰ型包裹體3個，范圍為342℃～424℃;Ⅱ型包裹體46個，均一溫度為94℃～202℃。冰點溫度-4.5℃～ ? ?- 0.8℃（富氣相包裹體未獲取到有效冰點），對應的鹽度值為1.40～7.02% NaCl，鹽度較低。

第二階段為輝鉬礦+黃鐵礦+黃銅礦化階段，共獲取石英脈中包裹體均一溫度56個，均一溫度范圍91℃～381℃。其中Ⅰ型包裹體2個，范圍為318℃～381℃;Ⅱ型包裹體54個，均一溫度為91℃～280℃。冰點溫度6.4℃～-0.7℃（富氣相包裹體未獲取到有效冰點），對應的鹽度范圍為1.23～9.73% NaCl。由此可見，第一階段較第二階段溫度稍低，第一階段包裹體鹽度也略低于第二階段。在加熱過程中Ⅰ型包裹體一般均一到氣相，Ⅱ型包裹體一般均一到液相。

根據(jù)流體包裹體的均一溫度和鹽度，利用NaCl-H2O溶液包裹體的密度式[20]，計算出第一階段石英脈中流體包裹體密度范圍為0.65～0.99 g/cm3;第二階段石英脈中流體包裹體密度范圍為0.57～ ? ?0.99 g/cm3（表3）。運用流體壓力經驗公式[21]，得出第一階段均一壓力為55.04～546.31 MPa，第二階段主成礦階段成礦壓力為53.29～983.94 MPa（表3）。通過壓力估算第一階段成礦深度范圍0.22～3.11 km，第二階段成礦深度范圍0.18～2.48 km。

5 ?討論

5.1 ?構造環(huán)境

花崗巖是大陸地殼主要組成部分，是板塊俯沖碰撞及陸殼增生的重要產物，對研究殼幔演化過程，探討板塊相互作用及形成構造背景具有重要意義[22]。區(qū)域構造研究認為：研究區(qū)泥盆紀對應于區(qū)域構造演化中的板塊碰撞前島弧階段[23]，石炭紀轉為主碰撞構造演化階段[24]，二疊紀轉入后碰撞構造演化階段[25]，三疊紀進入板內演化階段。

在微量元素構造判別圖中（圖10），樣品基本全部落在火山弧花崗巖區(qū)，僅個別點落在火山弧與同碰撞區(qū)域的交界線上，顯示白山鉬礦床處于島弧環(huán)境。同時從側面上反映白山斑巖型鉬礦區(qū)花崗巖物質來源具繼承性，應為下地殼原火山弧物質經過重熔形成。在 R1-R2構造環(huán)境判別分類圖解上，樣品點基本落入板塊碰撞前區(qū)域（圖11），表明白山鉬礦花崗斑巖體形成于東天山碰撞后演化階段向板內轉化階段的構造環(huán)境。

5.2 ?成巖與礦化探討

稀土元素組成是探討成巖成礦作用及其物質來源的重要示蹤劑，在對成礦圍巖或母巖、組成礦石的礦石礦物的研究中，稀土元素是一組特別有意義的元素組。它們在巖石中的豐度分布及聚集遷移的規(guī)律性和特征有助于研究巖漿起源、演化和巖石形成條件等重要巖石學問題[18]。

本次研究深部花崗斑巖巖體與含礦石英大脈與細脈的ΣREE含量接近，特征值La/Lu、La/Sm、Sm/Nd、Eu/Sm、Eu/ΣREE等比值也都十分相近，其分布模式極為相似，均呈明顯的右傾型，均具Eu、Ce負異常，暗示含礦石英脈和花崗巖體之間有成因上的聯(lián)系，可推斷白山地區(qū)的花崗巖都是來自同一源區(qū)，并具相同的成巖方式。

在稀土元素相關性圖解中（圖12），所有樣品均落于“同熔系列”范圍內，表明白山地區(qū)花崗巖屬于同熔型花崗巖。該花崗斑巖的SIMS鋯石U-Pb年齡為（226.8±3.2） Ma[13]，近地表輝鉬礦Re-Os等時線年齡為（224±4.3） Ma[11]，深部輝鉬礦Re-Os等時線年齡為（223.2±2.7） Ma[12]。以上年齡表明無論是近地表還是深部輝鉬礦的成礦時代與花崗斑巖體的成巖時代為同期成礦，流體包裹體研究表明成礦深度在0.18～3.11 km。區(qū)域地質背景研究表明東天山三疊紀發(fā)育大量高鉀鈣堿性花崗巖，主要產于造山期后板內伸展環(huán)境，是由底侵帶來的熱量誘發(fā)下地殼物質部分熔融形成，并可能混有幔源巖漿物質[13，26，27]。該礦區(qū)氫氧同位素研究表明，白山鉬礦床的成礦流體組成是巖漿水與巖漿的大氣降水不同比例混合的成礦熱液[11]。

綜上認為，白山斑巖型鉬礦花崗斑巖體為重要成礦母巖體，與含礦石英脈來自同一源區(qū)，并具相同的成巖方式，是由底侵帶來的熱量誘發(fā)下地殼物質部分熔融形成，并有可能混有幔源巖漿物質。在巖漿水與大氣降水混合作用下形成成礦熱液，成巖成礦同期。

6 ?結論

（1） 白山鉬礦成礦形成于碰撞后演化階段向板內轉化階段的構造背景。

（2） 白山斑巖型鉬礦的花崗斑巖體為重要成礦母巖體，與含礦石英脈來自同一源區(qū)，并具相同的成巖方式，是由底侵帶來的熱量誘發(fā)下地殼物質部分熔融形成，并有可能混有幔源巖漿物質。在巖漿水與大氣降水混合作用下形成成礦熱液，并具相同的成巖方式與成巖成礦同期。

參考文獻

[1] ? 李錦軼，王克卓，李亞萍，等.天山山脈地貌特征、地殼組成與地質演化[J].地質通報，2006，25（8）：895-909.

[2] ? 陳衍景.中國西北地區(qū)中亞型造山-成礦作用的研究意義和進展[J].高校地質學報，2000，6（1）：17-22.

[3] ? 鄧剛，吳華，盧全敏.東天山白山斑巖型鉬礦床的地質特征及找礦標志[J].地質通報，2004，23（11）：1132-1138.

[4] ? 賀靜，莫新華，彭明興，等.白山鑰礦地質特征及成因探討[J].西部探礦工程，2002，S：163-165.

[5] ? 盧鴻飛，王志福，王恒，等.新疆哈密白山鉑礦的深部定位預測[J].礦床地質，2012，31（S）：865-866.

[6] ? 盧鴻飛，王志福，王恒，等.CSAMT測深和重力測量技術在哈密白山鑰礦深部找礦和遠景評價中的應用[J].地球物理學進展，2013，28（3）：1547-1556.

[7] ? 盧鴻飛，路魏魏，王恒，等.哈密白山鉑礦地質特征及地球物理響應[J].新疆有色金屬，2015，2：54-61.

[8] ? 周濟元，張斌，張朝文.東天山古大陸及其邊緣銀、錸、鉬、金和銅礦地質特征[M].北京：地質出版社，1996，105-133.

[9] ? 李華芹，陳富文，吳華，等.東天山白山錸鉬礦區(qū)燕山期成巖成礦作用同位素年代學證據(jù)[J].地質學報，2005，79（2）：249-255.

[10] 李華芹，陳富文，吳華，等.東天山白山錸鉬礦區(qū)燕山期成巖成礦作用同位素年代學證據(jù)[J].地質學報，2005，79（2）：249-255.

[11] 張達玉，周濤發(fā)，袁峰，等.新疆東天山地區(qū)白山鉬礦床的成因分析[J].礦床地質，2009，28（5）：663-672.

[12] 涂其軍，王楊雙，董連慧，等.新疆東天山白山鑰礦輝鉬礦Re-Os測年及地質意義[J].新疆地質，2014，32（3）：322-327.

[13] 王銀宏，張方方，劉家軍，等.東天山白山鑰礦區(qū)花崗巖的巖石成因：鋯石U-Pb年代學、地球化學及Hf同位素約束[J].巖石學報，2015，31（7）：1962-1976.

[14] 木合塔爾·買買提，桑樹勛，木合塔爾·扎日，等.東天山土屋-延東大型、超大型斑巖銅礦田成礦條件探討[J].新疆地質，2011，29（2）：166-172.

[15] 左國朝，梁廣林，陳俊，等.東天山覺羅塔格夾白山一帶晚古生代構造格局及演化[J].地質通報，2006，25（1-2）：48-57.

[16] 史長義，鄢明才，遲清華.中國花崗巖類化學元素豐度[M].北京：地質出版社，2008.

[17] 賈志業(yè).西天山萊歷斯高爾-肯登高爾一帶巖漿過程和銅鉬礦成礦作用研究.[D].中國地質大學，2012.

[18] 邱家驤.應用巖漿巖巖石學[M].武漢：中國地質大學出版社，1991，225-248.

[19] 盧煥章，范宏瑞，倪培，等.流體包裹體[M].科學出版社，2004.

[20] 劉斌，沈昆.流體包裹體熱力學[M].北京：地質出版社，1999：1-247.

[21] 邵潔連.金礦找礦礦物學[M].北京：中國地質大學出版社，1988：1-158.

[22] 吳福元，李獻華，楊進輝，等.花崗巖成因研究的若干問題[J].巖石學報，2007，23（6）：1217-1238.

[23] Zhou TF，Ynan F，F(xiàn)an Y，et al.Granites in the Sawner region of the west.lnnggar，Xinjiang Province，China;Geochronological and geo-chemical characteristics and their geodynamic significance[J].Uthos，2008.106：191-206.

[24] 王京彬，徐新.新疆北部后碰撞構造演化與成礦[J].地質學報，2006.80（1）：23-31.

[25] 王京彬，王玉往，何志軍.東天山大地構造演化的成礦示蹤[J].中國地質，2006，33（3）：461-469.

[26] 朱志敏，熊小林，初鳳友，等.新疆東天山白山鉬礦深部巖體地球化學特征及成因意義[J].巖石學報，2013，29（1）：167-177.

[27] 吳艷爽，項楠，湯好書，等.東天山東戈壁鉬礦床輝鉬礦Re-0s年齡及印支期成礦事件[J].巖石學報，2013，29（1）：121-130.

Abstract：The deposit's rock mass mainly for the granite porphyry，the major element，trace element and REE geochemistry of the intrusion indicates that：the intrusion belongs to the aluminous high-potassium calc-alkaline series;it is relatively enriched in large ion lithophile elements（Rb，Th，Sr etc.）and depleted in high field strength elements（Nb，Ce，Zr etc.）and exhibits LREE-enriched（ （La/Yb）N=8.39 to 60.27），right-inclined REE distribution patterns. As the tracer， according to the information of the mineral REE，we found that the compositions and the exhibits of ore-bearing quartz veins are similar to the syntectic granite series. Since granite porphyry is regarded as the late product of granite magma chamber，it maybe inferred that the ore-forming matters are derived mainly from granitic magma. And the deep granite porphyry of the Baishan porphyry molybdenum deposit is an important ore-forming parent rock mass.The ore-bearing quartz veins are from the same source zone and form a tectonic setting that transforms into the plate during the post-collisional evolution stage and have the same diagenesis. Way， diagenesis and mineralization.

Key words：East Tianshan;Geochemistry;Baishan Molybdenum