新疆阿希勒金礦床成礦流體特征

衛(wèi)曉鋒，徐九華，陰元軍，單立華

(1.北京科技大學，北京100083；2.有色金屬礦產(chǎn)地質調(diào)查中心，北京 100012)

引言

1 地質概況

1.1 區(qū)域地質

區(qū)域內(nèi)出露的地層主要是奧陶系、泥盆系及石炭系。奧陶系有上下兩個統(tǒng)組成，稱為哈巴河群。泥盆系主要跨越富蘊地層區(qū)和額爾齊斯地層區(qū)，富蘊地層主要包括中泥盆統(tǒng)阿勒泰組和下泥盆統(tǒng)；額爾齊斯地層區(qū)包括托克薩雷組和齊文代衣群。石炭系地層分布不廣，主要為下石炭統(tǒng)。區(qū)域構造是北西向瑪爾卡庫里大斷裂及次一級的斷裂[4-5]。巖漿活動主要發(fā)生在海西中期，形成哈巴河斜長花崗巖體[6](圖1)。

1-花崗巖；2-斜長花崗巖；3-輝綠玢巖及閃長玢巖；4-輝長巖—閃長巖；5-地質界線；6-斷裂帶；7-剪切帶及韌性剪切帶；8-礦床。Q-第四系；D2-3-中—上盆統(tǒng)；D1-2-下—中泥盆統(tǒng)

1.2 礦床地質特征

1)礦區(qū)地質

礦區(qū)內(nèi)構造巖漿活動強烈，地層出露較差，且多被第四系覆蓋。主要控礦構造為阿希勒斷裂及平行或交叉分布的次級斷裂。海西中期巖漿活動較強，形成哈巴河巖體，受晚期黑云母花崗巖改造，與成礦關系密切。

2)礦床特征

礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)兩條礦化帶(圖2)：33號脈群，呈雁形分布于西北閃長巖、花崗巖中，品位0.5～64 g/t，平均8.3 g/t；1號礦脈群，賦存于閃長巖或超糜棱巖帶中，品位0.5～2.0 g/t[3]。礦石類型為含金石英脈型和其上下盤的蝕變巖型。金屬礦物主要為自然金、黃鐵礦、黃銅礦等；氧化礦物有褐鐵礦、赤鐵礦及銅藍、孔雀石等；非金屬礦物主要有石英、更長石、絹云母、綠泥石等。礦石結構主要為粒狀結構、交代結構和壓碎結構等；礦石構造主要為浸染狀構造、蜂窩狀構造、糜棱狀構造和眼球狀構造等。

本文將對氧化石墨烯復合材料的研究進行綜述，著重對其制備類型、在有機污染物處理中的應用等方面進行介紹，并根據(jù)現(xiàn)狀分析目前研究中尚存在的問題，及對今后的研究工作提出一些建議。

圖2 阿希勒金礦地質簡圖(據(jù)單立華等[6]，修改)

3)構造—蝕變分帶

根據(jù)我們實測剖面，阿希勒斷裂帶中從剪切帶中心到斜長花崗巖具有較明顯的構造—蝕變的分帶(圖3)：糜棱巖帶及含礦石英脈—糜棱巖化斜長花崗巖—碎裂斜長花崗巖—弱蝕變斜長花崗巖。發(fā)育綠泥石化、碳酸鹽化、高嶺土化、鉀化和硅化，呈現(xiàn)硅化—絹英巖化—綠泥石化—碳酸鹽化的蝕變分帶。

4)成礦階段

根據(jù)野外石英脈的相互穿插關系和室內(nèi)顯微鏡下觀察，將阿希勒金礦的成礦過程劃分為三個階段：(Ⅰ)早期白色石英脈階段；(Ⅱ)貧硫化物石英脈階段，是主成礦階段；(Ⅲ)浸染狀黃鐵礦化石英脈階段。

研究樣品采集不同成礦階段的脈石英，鏡下觀察發(fā)現(xiàn)：早期階段石英多為粗晶石英(Q1)(圖4-1)，呈眼球狀或透鏡狀分布，波狀消光明顯，部分包裹體遭受變形破壞，主成礦階段石英多呈細粒重結晶集合體(Q2)，部分與碳酸鹽細粒呈膠結狀分布(圖4-2)。

2 流體包裹體研究

2.1 包裹體巖相學

顯微鏡下觀察，阿希勒金礦包裹體主要有三種類型：(圖5)

圖3 阿希勒斷裂帶實測剖面圖

圖4-1 早期石英顆粒的分布狀態(tài)

圖4-2 主成礦期石英顆粒的分布狀態(tài)

1)富CO2的兩相包裹體(LH2O-LCO2)。主要分布在第Ⅰ成礦階段的透鏡狀、眼球狀Q1顆粒中，在Ⅱ成礦階段也少量分布。包裹體個體主要以8～52 μm為主，多呈孤立狀分布，形態(tài)一般較規(guī)則，多為橢圓形、長條形、負晶形等，少量不規(guī)則狀。

2)水溶液兩相包裹體(L-V)。該類包裹體在各階段的石英脈中均有分布，主要出現(xiàn)在Ⅱ、Ⅲ成礦階段。包裹體個體普遍偏小，以2～19.8 μm為主，多成群出現(xiàn)，分布在透鏡狀、眼球狀石英邊緣，或垂直其長軸方向并切穿邊界，顯示次生包裹體特征。但相對第Ⅲ階段浸染狀硫化物，包裹體多被平行長軸方向的黃銅礦、黃鐵礦等切穿，據(jù)此推斷此類次生包裹體應該早于硫化物或為同期。通過對這些次生包裹體的研究，同樣可以獲取主成礦階段相關流體信息。

3)純H2O的單相包裹體。包裹體個體較小，多為次生水溶液包裹體，在成礦晚期以帶狀、線狀分布。

2.2 顯微測溫

試驗在北京科技大學包裹體實驗室進行，使用英國Linkam公司的THMS600冷熱臺。測試過程用Linksys軟件控制，均一溫度測定以20 ℃/min速率加熱，接近均一溫度時速率為1 ℃/min；接近冰點及三相點時升溫速率為0.1 ℃/min。對阿希勒金礦石英中的10件典型樣品中的包裹體進行了顯微測溫，測試結果見表1，發(fā)現(xiàn)該礦床成礦流體具有如下特征：

圖5 阿希勒金礦流體包裹體特征照片A顯示LH2O-LCO2包裹體；照片B、C顯示L-V包裹體；照片D顯示純H2O包裹體

1)富CO2的兩相包裹體(LH2O-LCO2)均一溫度區(qū)間為210.3～298.7 ℃，水溶液兩相包裹體(L-V)均一溫度集中在109.1～261.8 ℃。主成礦階段，主要為水溶液兩相包裹體(L-V)，均一溫度為103.4～201.3 ℃，平均138 ℃，溫度較低，而且從早期至晚期呈下降趨勢。

2)成礦流體鹽度為1.81～14.41wt%NaCl.eq，平均為6.55wt%NaCl.eq，鹽度較低(<6wt%NaCl.eq);流體密度0.59～0.83 g/cm3，平均為0.68 g/cm3，屬于中低密度(<7 g/cm3)。

3)相變過程中，大部分CO2包裹體三相點溫度低于純CO2包裹體的56.6 ℃，估計除CO2外，可能含有其它揮發(fā)組分。

2.3 包裹體成分分析

激光拉曼探針分析(RAM)在中國科學院地質與地球物理研究所包裹體實驗室進行，儀器型號為Renishaw公司RM-2000型，實驗條件為514 nm Ar+激光器，光譜計數(shù)時間10 s，每cm-1全波段一次取峰，激光束斑1μm。結果表明：拉曼位移峰譜集中兩個區(qū)域，在 1 386 cm-1和1 384 cm-1，顯示了清晰的CO2譜峰(圖6左圖)；在3 488 cm-1和3 492 cm-1附近，顯示了清晰的H2O譜峰(圖6右圖)；沒有CH4或其它烴類譜峰的顯示。

顯微測溫和激光拉曼光譜分析顯示流體包裹體組分以為H2O、CO2為主，可能含有其他成分，但是無法說明種類和含量，利用包裹體群體分析可以測試種類和含量，因此進行了群體包裹體氣相成分四級質譜分析，測試結果(表2)，發(fā)現(xiàn)其具有如下特征：

1)H2O+CO2含量占97%以上，少量的揮發(fā)組分為CH4、C2H6、N2；

2)CO2含量為2.6198～25.0815 g%，且在成礦早期含量普遍偏高，在主成礦階段明顯降低，顯示在主成礦階段可能發(fā)生了以CO2逃逸為特征的流體沸騰作用[9]，CO2含量逐漸減少，H2O含量逐漸增加。

3)流體中普遍含有一定的CH4、C2H6、N2，一定程度上影響了流體包裹體的相變溫度，與顯微測溫過程相吻合。

4)還原參數(shù)(R= C2H6+H2S +CH4/CO2)在早期成礦階段為0.020～0.039，主成礦階段還原參數(shù)為0.186～0.285，明顯升高，說明主成礦階段流體還原性增強，利于Au元素的沉淀。

表1 阿希勒金礦顯微測溫結果表

圖6 阿希勒金礦包裹體激光拉曼探針分析

表2阿希勒金礦包裹體氣相成分分析結果/g%

Table2TheresultofgascompositioninfluidInclusionoftheAxilegolddeposit/g%

樣品成分 AX113AX181第Ⅰ成礦階段AX114AX115AX118第Ⅱ成礦階段H2O73.262284.288583.641087.827196.4858N20.62090.45821.62331.30060.3276Ar0.04740.03050.73340.48480.0798CO225.081514.930111.77078.08152.6198CH40.09260.06961.14860.66960.0784C2H60.89490.22271.08141.63550.4081H2S0.00050.00030.00170.00090.0004CO2/H2O0.3420.1770.1410.0920.027CH4/CO20.0040.0050.0980.0830.030還原參數(shù)(R)0.039 0.020 0.190 0.285 0.186

3 氫氧同位素分析

樣品選自阿希勒金礦各成礦階段石英，由中科院地質與地球物理所巖石圈構造演化國家重點實驗室穩(wěn)定同位素實驗室完成，所測試數(shù)據(jù)均為相對國際標準V-SMOW之值，使用質譜型號為MAT-252，石英的氧同位素為分析方法用Br F5法，氫同位素分析方法為鋅還原法，分析結果(表3)。 因為均一溫度是包裹體形成溫度的最下限，但由于包裹體太小且沒有理想的包裹體求得包裹體捕獲壓力對均一溫度進行壓力校正，所以采用每件樣品獲得的包裹體最高溫度參加氧同位素平衡分餾方程δ18O水‰=δ18O石英‰-3.38×106×T-2+2.9[10]計算，得到與石英達到分餾平衡的流體δ18OH2O值，將其投影到投繪到δD～δ18O關系圖上(圖7)，發(fā)現(xiàn)：熱液組成主要為大氣降水，混有少量變質水與巖漿水，與主成礦階段阿希勒斷裂的韌脆性—脆性的構造變形相吻合，滲透性逐漸增強，利于大氣降水參與循環(huán)。

表3 阿希勒金礦包裹體氫氧同位素組成

圖7 阿希勒金礦包裹體中的δD-δ18O關系圖

5 構造—流體—成礦作用

5.1 構造演化

自奧陶紀開始，阿爾泰山進入造山啟動期，構造運動方向由SN向轉為NE—SW向，哈薩克斯坦—準噶爾次生殼體與西伯利亞板塊進行碰撞、俯沖、接合。額爾齊斯斷裂初步形成，為幔源物質和殼下層熱動力流提供了上升運移通道。

泥盆紀至早石炭紀，阿爾泰山進入主造山運動早期[11]，準噶爾洋繼續(xù)向北俯沖，NE—SW方向擠壓縮短，開始自NE向NW逆沖—推覆和右行走滑運動，額爾齊斯斷裂以韌性—韌脆性變形為主，發(fā)育較完整的溝—弧—盆體系，中泥盆世托克薩雷組含礦建造初步形成，部分含礦深源巖漿上侵，在371～352.5 Ma[12]形成許多含礦閃長巖脈。

晚石炭紀至二疊紀，阿爾泰造山運動加強，NE向NW逆沖—推覆和右行走滑運動劇烈，大約在300 Ma左右，額爾齊斯深斷裂逐漸由脆韌性變形及走滑向伸展構造變形轉為地殼淺層脆性變形為主，阿希勒斷裂在此過程中形成，發(fā)育一系列的剪—張裂隙，為成礦物質運移提供了運移通道，為金元素的富集沉淀提供空間。

至晚二疊紀開始，阿爾泰山基本形成，造山運動主應力基本消失，在松弛拉張環(huán)境中，形成部分剪張性斷層。

5.2 構造—流體演化—成礦作用

阿爾泰地區(qū)主要金礦的成礦同位素年齡數(shù)據(jù)集中于320～270 Ma[13]，相當于晚石炭世—早二疊世，根據(jù)前人工作成果，推測阿希勒金礦形成于晚石炭至早二疊世[14]。在此過程中，構造變形由壓性、韌脆性轉變?yōu)閺埿浴⒋嘈?。流體也由富含CO2、中高溫、低鹽度的變質流體向低溫、富含水的流體演化。

在韌脆變形早期，硅化發(fā)育，形成北西向斷層帶和糜棱巖帶，大量平行于糜棱片理的條帶狀、石香腸狀石英脈[15]充填其中，在此過程，捕獲了大量富含CO2的深源流體，形成以富CO2的兩相包裹體(LH2O-LCO2)包裹體，包裹體均一溫度集中在210.3～298.7℃，普遍偏高。

在脆性變形過程中，早期石英顆粒多呈透鏡狀、眼球狀定向分布。在構造轉化部位、張(扭)性構造位置，一方面，在構造淺部位置，由于溫度降低，壓力釋放，流體易發(fā)生不混溶，另一方面，在沸騰作用下，深源富CO2流體發(fā)生相分離，大量的CO2等氣相組分逃逸。形成大量水溶液兩相包裹體(L-V)，包裹體溫度集中于103.4～213.2℃，顯著降低。流體物理化學性質發(fā)生改變，形成一種還原環(huán)境，造成Au-S絡合物不穩(wěn)定，金元素沉淀富集成礦。

6 結論

1)阿希勒金礦主要存在三種流體包裹體：富CO2的兩相包裹體(LH2O-LCO2)、水溶液兩相包裹體(L-V)、純H2O的單相包裹體；流體成分主要為H2O、 CO2和少量CH4、C2H6、N2，具有中低溫、低鹽度、中的密度的特征，形成還原性流體環(huán)境。

2)自泥盆紀以來，該區(qū)域先后經(jīng)歷了韌—脆性、韌性、脆性多期構造變形，形成構造蝕變分帶：糜棱巖帶及含礦石英脈—糜棱巖化斜長花崗巖—碎裂斜長花崗巖—弱蝕變斜長花崗巖。相應呈現(xiàn)硅化—絹英巖化—綠泥石化—碳酸鹽化的蝕變分帶。黃鐵礦化多出現(xiàn)于石英脈、硅化帶、碳酸鹽化、綠泥石化片巖中。

3)阿希勒金礦形成于晚石炭至早二疊世，在此階段，構造變形由壓性、韌性轉變?yōu)閺埿?、脆性。富含CO2、中高溫、低鹽度的變質流體演變?yōu)榈蜏?、富含水的流體。流體發(fā)生不混溶或沸騰作用導致流體物理化學成分發(fā)生變化，金絡合物穩(wěn)定性降低，在有利構造部位沉淀富集成礦。

志謝：野外工作得到北京礦產(chǎn)地質研究院丁汝福教授級高工的支持和指導，張銳博士、王琳琳碩士參加了野外工作，深表謝意。

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