新疆東天山康古爾金礦的兩期熱液成礦作用：來自年代學(xué)、地球化學(xué)的證據(jù)

李 衛(wèi)，刑德超，虞文英

（1.四川省冶金地質(zhì)勘查局水文工程大隊(duì)，四川 成都 611730；2.新疆地礦局第一地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830001）

東天山康古爾金礦是康古爾塔格金礦帶的典型金礦床之一[1-3]。前人對(duì)其熱液成礦作用過程進(jìn)行了深入的研究，部分學(xué)者認(rèn)為其經(jīng)歷了兩期熱液成礦作用[3-11]，其中多認(rèn)為早期熱液成礦作用與韌性剪切作用有關(guān)，晚期熱液成礦作用與韌脆性剪切變形有關(guān)[3-5，7，9，11]，或者是早期熱液成礦作用與韌脆性剪切作用有關(guān)，晚期熱液成礦作用與脆性斷裂有關(guān)[10-12]，有人認(rèn)為早期熱液成礦作用還與火山巖就位或次火山巖侵入有關(guān)[4，5，9，10，12，14-16]，晚期熱液成礦作用還與花崗質(zhì)巖漿（英云閃長(zhǎng)巖）的侵入有關(guān)[3-7，9，10，12，17，18]。還有一部分學(xué)者認(rèn)為康古爾金礦熱液成礦作用主要受控于秋格明塔什—黃山韌性剪切帶晚期右行走滑剪切作用[19-21]。因此，對(duì)于康古爾金礦是否存在兩期熱液成礦作用及各期熱液成礦作用的主因還存在爭(zhēng)議。本文將從流體包裹體地球化學(xué)、元素垂向分帶序列以及成巖時(shí)代、成礦時(shí)代與區(qū)域構(gòu)造演化之間的耦合關(guān)系對(duì)康古爾金礦的成礦流體性質(zhì)、成礦熱液活動(dòng)的期次以及各期熱液成礦作用的主要控礦因素進(jìn)行探討。

1 成礦地質(zhì)背景

康古爾金礦位于塔里木板塊北部康古爾-阿齊克庫都克碰撞縫合帶[22]北帶（秋格明塔什-黃山韌性剪切帶）和南帶（阿齊山～雅滿蘇帶）接合部位的西段（圖1）。

區(qū)域上出露的地層主要為晚古生界和中元古界，其中雅滿蘇組為一套淺海相火山碎屑巖、火山巖建造。研究區(qū)域內(nèi)的較大斷裂分為阿齊克庫都克深大斷裂、康古爾深大斷裂及雅滿蘇深大斷裂。區(qū)內(nèi)侵入巖廣泛發(fā)育，從超基性巖、基性巖到酸性巖皆有出露，以中酸性巖為主。

本區(qū)火山巖較發(fā)育，火山作用強(qiáng)烈，晚古生代火山作用最強(qiáng)烈，晚古生代火山巖在中天山以北地區(qū)廣為分布①。

研究區(qū)域內(nèi)的砂礫礦物、火山碎屑礦物、中酸性礦物、生物碎屑礦物等共同構(gòu)成地層，由于該研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變，出現(xiàn)了礦層變形情況，礦物出現(xiàn)韌性剪切變形與塑性壓扁變形較為常見，糜棱面理、拉伸線理、生長(zhǎng)線理發(fā)育情況良好。

在研究范圍內(nèi)，脆性斷裂以北東、北西方向?yàn)橹?，康古爾金礦產(chǎn)于一條接近北東、北西方向的斷裂匯集位置。雅滿蘇打斷裂處于所研究礦區(qū)的北側(cè)，出露地點(diǎn)為西北角，屬于接近礦區(qū)內(nèi)最近的一條斷裂帶。在L1礦脈的西向、南向、北向及L2礦脈北側(cè)與南側(cè)均存在石英類礦物，產(chǎn)出形態(tài)包括巖瘤、巖脈、小巖株等等。所研究區(qū)域內(nèi)還包括大量的石英斑狀礦物產(chǎn)出，形狀為脈狀。

圖1 東天山構(gòu)造格局圖（據(jù)王京彬等[23]，2006修編）

圖2 康古爾金礦礦區(qū)地質(zhì)圖

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

礦體賦存于下石炭統(tǒng)雅滿蘇組地層中，含礦巖石主要為安山巖、英安巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r等。主要金礦脈的特征為：

L2-2金礦脈：礦體總體形態(tài)較規(guī)則，呈似層狀，走向255°～263°，傾向北西，傾角68°～77°之間，平均品位為9.10×10-6。

L2-1金礦脈：礦體形態(tài)不規(guī)則，平均品位8.82×10-6。

L1-1金礦脈：礦體形態(tài)不規(guī)則為波狀起伏的脈狀體，平均品位為10.96×10-6①。

2.2 礦化蝕變特征

康古爾金礦的礦化蝕變分帶表現(xiàn)較為突出，其礦體主要與磁鐵礦化帶、硅化帶、黃鐵礦化帶、綠泥石礦化帶等疊加礦物蝕變相對(duì)應(yīng)，弱礦化蝕變帶分布在礦體周圍，它與黃鐵絹英巖化帶相對(duì)應(yīng)，其它礦化區(qū)域?yàn)榍嗯蛶r化帶。

2.3 成礦階段

參考前人劃分成果[1，4，5，9，10，12，13，15，18，24-26]，綜合實(shí)驗(yàn)室內(nèi)檢測(cè)結(jié)果與實(shí)地勘查結(jié)果，將康古爾金礦成礦時(shí)期歸類為5個(gè)時(shí)期：黃鐵礦-絹云母-石英為第一個(gè)時(shí)期；金-綠泥石-磁鐵礦-黃鐵礦-石英階段為第二個(gè)時(shí)期；金-黃鐵礦-石英階段為第三個(gè)時(shí)期；金-黃鐵礦-方鉛礦-閃鋅礦-黃銅礦-石英階段為第四個(gè)時(shí)期；黃銅礦～碳酸鹽～重晶石～石英階段為第五個(gè)階段。

3 討論

3.1 流體包裹體地球化學(xué)

3.1.1 樣品分析與研究方法

本次研究的樣品采自康古爾金礦L2主礦脈，從樣品中挑選了8件能代表第Ⅱ成礦階段到第Ⅴ成礦階段的典型樣品，樣品較新鮮。把挑選出來的樣品制成厚約0.3mm雙面拋光的包裹體片，然后進(jìn)行流體包裹體巖相學(xué)觀察，選擇有代表性的包裹體進(jìn)行冷熱臺(tái)顯微測(cè)溫。

使用儀器為英國(guó)產(chǎn)Linkam MDSG600型冷熱臺(tái)以及德國(guó)ZEISS公司生產(chǎn)的偏光顯微鏡。測(cè)溫范圍為-196℃～600℃，溫度顯示0.01℃，精確度為0.1℃。在測(cè)試過程中，升、降溫的速率≤20℃/min，相變點(diǎn)附近升、降溫速率控制在0.5℃/min～1℃/min。

3.1.2 包裹體巖相學(xué)及顯微測(cè)溫結(jié)果

流體包裹體在康古爾金礦各成礦階段的石英中普遍存在，在第Ⅴ成礦階段的石英中最多。原生包裹體類型以液-氣兩相包裹體為主，以圓形、橢圓形、不規(guī)則狀為主，所測(cè)試的包裹體大小一般為4μm～10μm，氣泡在包裹體中占的體積比一般為5%～20%，升溫后大都均一到液相，個(gè)別包裹體氣體充填度達(dá)60%，均一到氣相，均一溫度達(dá)411.8℃。

康古爾金礦各成礦階段石英流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果見表1。結(jié)果表明：第Ⅱ成礦階段石英流體包裹體均一溫度集中在120℃～180℃，平均為157.8℃；第Ⅲ成礦階段石英流體包裹體均一溫度集中在220℃～300℃，平均為244.8℃；第Ⅲ成礦階段石英流體包裹體均一溫度集中在120～180℃，平均為158.3℃；第Ⅳ成礦階段石英流體包裹體均一溫度集中在100℃～140℃，平均為138.2℃（圖3）。由此可見，不同成礦階段石英流體包裹體均一溫度呈現(xiàn)降低→升高→降低的變化特點(diǎn)，從降低到升高的轉(zhuǎn)折指示又一期成礦熱液活動(dòng)的開始。利用冰點(diǎn)—鹽度公式[27]和流體密度式[28]計(jì)算得到流體鹽度和密度（表1），結(jié)果表明流體鹽度為0.4%～21.5%（NaCleqv，后同），集中在8%～12%，平均10.1%，屬于中等鹽度；流體密度為0.71g/cm3～1.10g/cm3，集中于0.9g/cm3～1.0g/cm3，平均0.97g/cm3，屬于中等密度。

表1 康古爾金礦石英流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果

圖3 康古爾金礦石英流體包裹體均一溫度直方圖

3.2 元素垂向分帶序列

系統(tǒng)采集康古爾金礦鉆孔中不同標(biāo)高的礦石及礦化巖石樣品，在廊坊市中鐵物探勘察有限公司完成礦石微量元素分析測(cè)試，采用等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)、X-射線熒光光譜(XRF)等分析測(cè)試方法，分析精度大多優(yōu)于8%?？倒艩柦鸬V的垂向分帶序列需要通過格里戈良分帶指數(shù)法進(jìn)行計(jì)算得出，第一步是要將測(cè)試數(shù)據(jù)換算為同一數(shù)量級(jí)次，第二步將分帶指數(shù)計(jì)算出，列出分帶指數(shù)表格，依照分帶指數(shù)最大值所在位置初步排出元素分帶序列由淺到深為Hg-Pb-Zn-(Bi，Co，Mo)-(Au、Mn)-(As，Sb)-Ag-Cd-W-VCu，括號(hào)內(nèi)個(gè)多種金屬元素具體表示為重疊元素。因?yàn)樵谝粋€(gè)標(biāo)高上會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)元素的分帶指數(shù)最大值，所以，排列元素分帶序列中較為明確位置由變異性指數(shù)梯度差和變異性指數(shù)所決定[29]。所得到全面的自上而下的分帶序列例如：Hg-Pb-Zn-Bi-Co-Mo-Mn-Au-Sb-As-Ag-Cd-W-V-Cu。

Sb、As等地質(zhì)元素出露在分帶序列的中間偏下地帶，出現(xiàn)顯著的反分帶情況，反應(yīng)成礦作用有疊加[30]，即康古爾金礦至少有兩期熱液成礦作用。

3.3 成巖時(shí)代、成礦時(shí)代及區(qū)域構(gòu)造演化之間的耦合關(guān)系

在前人研究的基礎(chǔ)上并通過查閱大量康古爾金礦成礦時(shí)代的年代學(xué)資料如表2所示，康古爾金礦的成礦期主要集中在263.8Ma～241Ma、290.4Ma～282.3Ma這兩個(gè)時(shí)期內(nèi)，從282.3Ma～241Ma這一區(qū)間內(nèi)存在20Ma未發(fā)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的年代學(xué)數(shù)據(jù)，由此可以斷定以上兩個(gè)區(qū)間為康古爾金礦熱液成礦期。為了證實(shí)這一想法的有效性，深入研究了該地區(qū)的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演變、成礦時(shí)代之間的耦合關(guān)系，如表3所示。

經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，后碰撞的伸展階段與擠壓-伸展轉(zhuǎn)變期歸屬與成礦的高峰期。早石炭世維憲期到晚二疊世為新疆北部地區(qū)礦床后碰撞的主體時(shí)限，同時(shí)經(jīng)歷了早石炭世向晚石炭世擠壓和早二疊世伸展到晚二疊世擠壓，出現(xiàn)兩種伸展-擠壓旋回[31]。而康古爾金礦磁鐵礦化綠泥石化金礦石成礦年齡（290.4Ma～282.3Ma）恰好落在晚石炭世擠壓環(huán)境到早二疊世伸展環(huán)境的轉(zhuǎn)變期內(nèi)，屬于東天山后碰撞階段大規(guī)模成礦幕中的一個(gè)典型實(shí)例。此外，康古爾金礦磁鐵礦化綠泥石金礦石與石英正長(zhǎng)斑巖、流紋斑巖形成巖石帶（表3）形成較強(qiáng)的耦合關(guān)系，在實(shí)際勘查中發(fā)現(xiàn)L1礦脈與L2礦脈周圍存在數(shù)量較多的石英正長(zhǎng)斑巖，在18與30勘探線之中常出露石英正長(zhǎng)斑巖，同時(shí)26勘探線的底板位置的礦物為石英正長(zhǎng)斑巖，此勘探線可延伸到底部，探測(cè)深部大型礦體，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域礦物種類較多，成礦熱液來源充足，導(dǎo)致26勘探線周圍礦體品位較高，存在厚礦層。經(jīng)過鏡下觀察，在次火山巖薄片中及其它礦石中均查出了金紅石；通過肉眼觀察也可發(fā)現(xiàn)出露的細(xì)粒黃鐵礦，測(cè)試礦物微量元素發(fā)現(xiàn)金豐度值是新疆地區(qū)礦石金豐度的5倍～30倍。在韌性剪切作用下形成礦石劈理化，為流體運(yùn)移提供了通道。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，康古爾金礦的成礦熱液與次火山巖存在密切聯(lián)系，礦物的侵入是造成這一現(xiàn)象的主要原因，包括黃鐵礦-絹云母-石英成礦階段（分布于礦體的周圍，為弱礦化）。

表2 康古爾金礦成礦時(shí)代

磁鐵礦-綠泥石化礦石11石英流體包裹體Rb-Sr等時(shí)線 282.3±5 姬金生等，1999[32]磁鐵礦-綠泥石化礦石4磁 鐵礦、黃鐵礦Sm-Nd等時(shí)線 290.4±7多金屬硫化物石英脈4 石英 Rb-Sr等時(shí)線 258±21 張連昌等，1997b[13]碳酸鹽-石英脈 9 石英 Rb-Sr等時(shí)線 254±7

表3 成巖時(shí)代、成礦時(shí)代及剪切帶構(gòu)造演化間的耦合關(guān)系

蝕變帶）和金～綠泥石～磁鐵礦～黃鐵礦～石英成礦階段，主要形成蝕變巖型礦石?？倒艩柦鸬V第二期熱液成礦作用時(shí)期與秋格明塔什～黃山剪切帶晚二疊世右行走滑剪切作用時(shí)期發(fā)生較為強(qiáng)烈的耦合作用（如表3所示）。實(shí)地勘查發(fā)現(xiàn)英云閃長(zhǎng)巖只分布在康古爾金礦礦脈以北地帶大約4km的位置，從空間分布情況上來看金礦之間的聯(lián)系較小，同時(shí)現(xiàn)階段并未得到與該地區(qū)成礦作用有關(guān)的地質(zhì)證據(jù)。所以，康古爾金礦較晚成礦作用主要是在秋明塔什-黃山韌性剪切帶晚二疊世右方滑動(dòng)情況下形成的，主要有黃銅礦～碳酸鹽～石英成礦階段、金～黃鐵礦～石英成礦階段及金～黃鐵礦～方鉛礦～閃鋅礦～黃銅礦～石英三個(gè)成礦階段，礦物類型主要為石英脈狀礦物。

4 結(jié)論

（1）康古爾金礦第Ⅱ到第Ⅴ成礦階段石英流體包裹體均一溫度平均值分別為157.8℃、244.8℃、158.3℃、138.2℃，反映出成礦熱液具有降低→升高→降低的變化規(guī)律。流體鹽度為0.4%～21.5%，平均10.1%，屬于中等鹽度；流體密度為0.71g/cm3～1.10g/cm3，平均0.97g/cm3，屬于中等密度。

（2）成巖、成礦時(shí)代及區(qū)域構(gòu)造演化之間的耦合關(guān)系，不同成礦階段石英流體包裹體均一溫度，元素垂向分帶序列這三方面均顯示康古爾金礦具有兩期熱液成礦活動(dòng)，分別為290.4Ma～282.3Ma和263.8Ma～241Ma，即早二疊世和晚二疊世。

（3）成巖時(shí)代、成礦時(shí)代及區(qū)域構(gòu)造演化之間的耦合關(guān)系及巖礦石礦物學(xué)特征、微量元素特征、空間分布特征等均指示中酸性火山巖就位及后期石英正長(zhǎng)斑巖侵入為第一期熱液成礦作用的主因，秋格明塔什-黃山韌性剪切帶晚二疊世右行走滑剪切作用為第二期熱液成礦作用的主因。