新疆東戈壁鉬礦床地質(zhì)特征和成礦熱液作用階段劃分及礦物生成順序研究

楊志強(qiáng)，李占明，李俊芳，樊穎華，高金民，李 瓊

(河南省地礦局第二地質(zhì)勘查院，河南 許昌 461000)

0 引言

新疆東戈壁鉬礦位于東天山南部，礦區(qū)中心坐標(biāo)東經(jīng)93°20′15″，北緯41°55′00″。東戈壁鉬礦的勘查始于2006年，勘查單位為河南省地礦局第二地質(zhì)勘查院，于2010年完成了勘探工作，提交鉬金屬資源量 50.8 萬 t，平均品位 0.115%。

此前，新疆地礦局第六地質(zhì)大隊(duì)于1988年完成了包括礦區(qū)在內(nèi)的1∶20萬區(qū)域地球化學(xué)測(cè)量，圈出了HS－4綜合異常，異常總面積320.40 km2，元素組合為 Bi、W、Mo、B、F、Li、Sb、Zn 等，Mo、Bi、W、B為主成礦元素，套合好，濃集中心明顯且基本重合，東戈壁鉬礦區(qū)即位于該異常的中心地帶。1989年至2004年，在長達(dá)10余年時(shí)間里新疆地礦局第六地質(zhì)大隊(duì)進(jìn)行了路線地質(zhì)調(diào)查、地化剖面測(cè)量、小規(guī)模槽探工程施工，對(duì)地表出露的石英脈進(jìn)行了揭露，因脈體稀疏構(gòu)不成規(guī)模性的礦化而放棄。

筆者從2006年開始主持東戈壁鉬礦的勘查工作，重點(diǎn)研究了HS－4綜合異常特征，認(rèn)為HS－4綜合異常的 Bi、W、Mo、B、F、Li、Sb、Zn 等元素組合包含了高、中、低溫?zé)嵋旱V床中常見的元素，硼、氟的高強(qiáng)度、大面積異常預(yù)示有巖漿或火山熱液活動(dòng)的存在;各元素異常形態(tài)幾乎均呈圓形則預(yù)示引起異常的地質(zhì)體是非線性的，應(yīng)是巖體或火山機(jī)構(gòu)。而礦區(qū)內(nèi)地表并未見有花崗巖體和火山機(jī)構(gòu)，因此推斷引起異常的地質(zhì)體應(yīng)為隱伏巖體。在此思路下施工了ZK1孔，因鉆機(jī)動(dòng)力不足于390 m處終孔，未見巖體，但鉬礦化強(qiáng)烈，厚達(dá)200 m以上;隨后在距ZK1北西400 m處施工了ZK2孔，于426 m處穿見斑狀花崗巖體，東戈壁斑巖型鉬礦正式被發(fā)現(xiàn)。

除勘探報(bào)告對(duì)控礦巖體進(jìn)行了巖石學(xué)、巖石化學(xué)、巖石稀土化學(xué)及流體包裹體測(cè)溫資料進(jìn)行了初步總結(jié)外，尚沒有人對(duì)東戈壁鉬礦的成礦、控礦規(guī)律及流體演化進(jìn)行深入研究。本次主要對(duì)東戈壁鉬礦的成礦流體演化及流體演化過程中成礦元素的聚集、共生關(guān)系進(jìn)行了研究，總結(jié)了成礦熱液各演化階段所形成的脈石礦物與金屬礦物組合及其控制因素、共生礦物的生成順序等，對(duì)指導(dǎo)東天山的鉬礦床找礦及成礦模式、找礦模型的建立具有一定的借鑒意義。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

新疆東戈壁斑巖型鉬礦床北距哈密市110 km。礦區(qū)地層為石炭系下統(tǒng)干墩組，為一套淺變質(zhì)的陸源碎屑巖—火山巖夾火山碎屑巖組合，以陸源碎屑巖為主，火山巖呈夾層狀產(chǎn)于其中。區(qū)內(nèi)控礦斑巖體為華力西晚期侵入的隱伏斑狀花崗巖體，分布于礦區(qū)中部，長軸呈北西向的近橢圓形，最淺處距地表135 m，向東傾斜，傾角20°～30°，局部傾角較陡，達(dá)60°;巖體具似斑狀或巨斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，基質(zhì)以粗粒結(jié)構(gòu)為主，主要礦物成分:鉀長石40%，大小4～12 mm，半自形板狀，可見卡式雙晶;斜長石30%，大小4～16 mm，半自形板狀，聚片雙晶、卡鈉復(fù)合雙晶發(fā)育;石英25%，大小0.8～7 mm，它形粒狀。斑狀花崗巖巖石化學(xué)成分SiO2含量74.42%，K2O+Na2O7.54%，K2O/Na2O=1.71，里特曼指數(shù) δ=1.54，屬鈣堿性巖。斑狀花崗巖與圍巖接觸處多具中細(xì)粒結(jié)構(gòu)或細(xì)粒冷凝邊結(jié)構(gòu)，冷凝邊寬0.1～0.8 m。隱伏斑狀花崗巖體的產(chǎn)狀對(duì)礦體的控制現(xiàn)象明顯，厚大礦體產(chǎn)于巖體傾角變陡部位。隱伏斑狀花崗巖據(jù)分析為陸殼重熔“S”型花崗巖，侵入年齡為(227.6 ±1.3)Ma，即華力西晚期(二疊紀(jì)末期)。

除隱伏斑狀花崗巖外，礦區(qū)內(nèi)尚分布有呈脈狀展布的花崗斑巖，產(chǎn)狀陡，傾角50°～70°，寬2～10 m，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，但斑晶和基質(zhì)均細(xì)小。斑晶成分主要為斜長石3%、大小0.5～1.5 mm，鉀長石1%、大小0.5～1 mm ，石英1%、大小0.3～0.6 mm;基質(zhì)主要由 0.03 ～0.1 mm 微粒狀斜長石(25%)、鉀長石(30%)、石英(20%)組成。巖石化學(xué)成分 SiO2含量 69.17%，K2O+Na2O6.42%，K2O/Na2O=0.38，里特曼指數(shù) δ=1.6，屬鈣堿性巖。據(jù)分析花崗斑巖為“I”型花崗巖，比斑狀花崗巖侵入早，是作為成礦圍巖而存在的，與其他圍巖一樣被成礦時(shí)的石英脈沿裂隙充填發(fā)育有強(qiáng)烈的鉬礦化。

礦區(qū)內(nèi)斷裂按走向可分為北東(F5、F9)、北西(F7)和近東西向(F1、F4、F8)3組，以近東西向斷裂最發(fā)育，近東西向斷裂錯(cuò)斷北東向斷裂，雅滿蘇大斷裂從礦區(qū)南部通過，礦區(qū)地質(zhì)略圖見圖1。礦區(qū)內(nèi)裂隙較發(fā)育，并被石英脈、鉀長石類脈體充填，脈體長100～300 m，寬5～50 cm;小者長1～10 m，寬0.1～1 cm。脈體是輝鉬礦化的主要載體，脈體外圍巖中少見輝鉬礦化。區(qū)內(nèi)最主要的脈體為石英脈，其次為鉀長石類脈體，鉀長石類脈體按長石礦物含量的不同可劃分為鉀長石脈(鉀長石含量大于90%)、石英—鉀長石脈(鉀長石含量大于50%，石英及其他礦物含量小于50%)、鉀長石—石英脈(鉀長石含量小于50%大于10%，石英及其他礦物含量大于50%);此外還有一部分復(fù)成分脈體如方解石—石英脈、螢石—石英脈、螢石—鉀長石脈等。含礦石英脈與斑狀花崗巖具有相同的稀土元素配分形式，說明成礦脈體是由斑狀花崗巖巖漿演化后期分異而來的，二者具有同源性，成礦熱液主要為巖漿熱液［1］。

圖1 東戈壁鉬礦區(qū)地質(zhì)略圖

1.2 礦體地質(zhì)特征

根據(jù)礦體賦存于隱伏斑狀花崗巖外側(cè)，將礦區(qū)分為東西2個(gè)礦段(圖1)。東礦段分布有一個(gè)礦體，編號(hào)為1，為礦區(qū)內(nèi)的主礦體;西礦段分布有4個(gè)礦體，編號(hào)分別為 X1、X2、X3、X4，均為小礦體。東、西兩礦段內(nèi)的礦體均受兩個(gè)斑狀花崗巖體控制，礦體產(chǎn)在巖體外接觸帶石炭系干墩組淺變質(zhì)的砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖等一套碎屑巖中。

1號(hào)主礦體分布于東礦段隱伏斑狀花崗巖體上部及東側(cè)，距巖體一般100 m以外。礦體在東西方向上長度852～1 448 m，在南北方向上長度834～1 534 m。平面投影面積1.58 km2。

礦體平面形態(tài)為形狀不規(guī)則的近圓形，在縱、橫剖面圖及三維立體圖上礦體呈近似層狀－透鏡狀(圖2、圖3)，礦體中心部位不含或少含低品位礦及夾石(圖2)，向周邊低品位礦及夾石增多，礦體分枝變薄，分枝礦體一般5～9層，最多16層。低品位礦呈透鏡狀、似層狀分布于工業(yè)礦中，或與工業(yè)礦、夾石互層、相間產(chǎn)出，在縱橫剖面上，其長度一般280～560 m，最長851 m，一般厚10～30 m，最大厚度64.67 m，一般4～6層，最多8層。夾石一般有2～8層，最多15層，長一般280～420 m，厚8～30 m，向礦體邊部厚度加大。礦體形態(tài)偏復(fù)雜。

礦體總體產(chǎn)狀平緩，由中心部位向周邊緩慢傾斜，傾角0°～5°，在 H07線以北，Z16線以東礦體頂面向北東方向呈階梯狀逐漸加深，傾角變陡，傾角30°左右(圖2)。

圖2 1號(hào)礦體長軸方向圖切剖面圖

單工程累計(jì)見礦厚度一般100～300 m，最大厚度417.84 m，最小見礦厚度為 2.00 m，平均厚度179.12 m;單工程工業(yè)礦累計(jì)最大厚度377.52 m，最小厚度4.53 m，平均厚度140.92 m;低品位礦累計(jì)最大厚度124.63 m，最小厚度2.00 m，平均厚度37.12 m;氧化礦最大厚度 39.80 m，最小厚度 2.00 m，平均厚度12.70 m;單層礦最大厚度326.40 m，最小厚度2 m，平均93.67 m。厚度變化系數(shù)為58%，厚度變化特征見圖4。

圖3 0°方向礦體三維立體圖

礦體品位變化較均勻。單樣 Mo最高品位3.92%;單工程最高品位 0.275% ，最低 0.056%，平均0.128%;單工程工業(yè)礦最高品位0.304%，最低0.075%，平均0.150%;單工程低品位礦平均品位0.042%;單工程氧化礦最高品位 0.26%，最低0.030%，平均0.088%。礦體平均品位 0.120%，其中，低品位礦平均品位0.049%，工業(yè)礦平均品位0.131%。品位變化系數(shù)為105%，品位變化特征見圖5。

礦體厚度與品位變化呈正相關(guān)關(guān)系，表現(xiàn)為礦體厚度越大則品位相應(yīng)越高(圖4、圖5)，礦體厚大部位也就是礦體中心部位，從礦體中心部位向四周厚度變小，品位相應(yīng)降低。

圖4 1號(hào)礦體等厚線圖

礦體頂?shù)装鍑鷰r及夾石主要為變質(zhì)泥質(zhì)砂巖、變質(zhì)砂質(zhì)泥巖、變質(zhì)砂巖，其次為輝綠巖、花崗斑巖及斷層碎裂巖等。礦化的強(qiáng)弱與巖性無明顯關(guān)系。巖石蝕變較強(qiáng)烈，主要有硅化、鉀化、絹云母化、電氣石化、方解石化、螢石化、綠泥石化等，表現(xiàn)為大面積的面狀蝕變特征。礦化主要為輝鉬礦化、鉛鋅礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化、黑鎢礦化、白鎢礦化、磁鐵礦化等。

圖5 1號(hào)礦體品位等值線圖

礦石礦物主要為輝鉬礦、黃鐵礦，其次為黃銅礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦，白鎢礦、黑鎢礦;脈石礦物主要為石英、絹云母、黑云母、鉀長石、斜長石、白云母、方解石等。礦石中金屬礦物主要以硫化物為主，地表氧化帶中有典型的氧化物，種類有褐鐵礦、假像褐鐵礦、鉬華、孔雀石等。

礦石中包含有多種金屬組分，其含量、產(chǎn)出形式不同，礦石結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。礦石結(jié)構(gòu)主要有:鱗片—葉片狀結(jié)構(gòu)、它形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形粒狀結(jié)構(gòu)、自形粒狀結(jié)構(gòu)、共邊結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、乳濁狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)等。

區(qū)內(nèi)輝鉬礦及其他金屬礦物多賦存于石英脈及長石類脈體中，礦石主要由礦化石英脈或長石類脈體及脈外側(cè)圍巖兩部分組成。石英脈外側(cè)圍巖常見斑點(diǎn)狀構(gòu)造、斑塊—斑雜狀構(gòu)造、紋層狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造等，部分地段成礦后期方解石脈穿插、切錯(cuò)輝鉬礦化石英脈，則形成礦石的網(wǎng)脈狀構(gòu)造。與礦化石英脈或長石類脈體有關(guān)的構(gòu)造主要為細(xì)脈狀構(gòu)造、顆?！邏K狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造，少部分薄膜狀、角礫狀構(gòu)造、捕擄體構(gòu)造等。

經(jīng)勘探提交的(331)+(332)+(333)鉬金屬資源量50.8萬t，達(dá)特大型礦床規(guī)模。

2 熱液作用階段劃分及礦物生成順序

礦床學(xué)根據(jù)成礦熱液溫度的高低將熱液礦床劃分為高溫?zé)嵋旱V床(300～400℃)、中溫?zé)嵋旱V床(200～300℃)、低溫?zé)嵋旱V床(50～200℃)，溫度高于407℃時(shí)則形成超臨界流體［1］。根據(jù)東戈壁鉬礦床熱液期礦化蝕變特征和脈體穿切關(guān)系，結(jié)合礦物的共生組合關(guān)系及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，將熱液成礦作用過程劃分如下成礦階段。

(1)石英—鉀長石化階段

該階段為成礦期的早期階段，即巖漿期后高溫氣化熱液—超臨界流體作用階段，或稱偉晶巖階段［2］，也即是氧化物形成的第一階段，東戈壁礦區(qū)流體包裹體測(cè)溫結(jié)果顯示，該階段的溫度大于390℃［1］。隱伏斑狀花崗巖上侵后期，由斑狀花崗巖演化分異出來的氣化熱液(超臨界流體)沿構(gòu)造裂隙或膨脹裂隙上侵、充填、冷凝，并隨著高溫氣化熱液的逐步演化依次形成長石含量趨于下降的鉀長石脈、石英—鉀長石脈、鉀長石—石英脈。該階段形成的脈體以含有粗大礦物晶體為顯著特征，如形成巨晶狀鉀長石、石英，并含有大量氣態(tài)組分(主要指氣態(tài)組分F和B、CO2)，形成方解石—石英—鉀長石脈(見圖6，淺白色方解石位于鉀長石組成的斑塊中心)、方解石、螢石—石英—鉀長石脈、螢石—鉀長石脈(見圖7)等，不形成純的石英脈。

圖6 方解石—石英—鉀長石脈

該階段為金屬氧化物或氟化物形成的第一階段，硫化物較少;氧化物、氟化物主要為自形程度相對(duì)較好、結(jié)晶粗大的螢石、黑鎢礦(見圖7，黑鎢礦板柱狀晶體大小1.2 cm×2 cm)，較少硫化物則見自形晶黃鐵礦(規(guī)則長方體狀，大小 0.4 cm×0.8 cm)。該階段為金屬礦化顯示階段，從礦物間的接觸關(guān)系上可以看出，氟化物、氧化物與硫化物是同時(shí)或近于同時(shí)生成的，表現(xiàn)為黑鎢礦與黃鐵礦具共邊結(jié)構(gòu)(圖7)。此階段有氣態(tài)組份F及B、CO2的參與，金屬礦物尚不能富集成礦體，形成的脈體被后期脈體—石英脈、黃鐵礦脈所切穿。黑鎢礦、黃鐵礦自形程度均較好表明礦物形成時(shí)溫度的降低是緩慢的、礦物的結(jié)晶是從容的［3］。眾所周知，控制成礦溫度下降速度的主要因素有兩個(gè)，即成礦作用深度和巖漿熱液與淺部流體相混合的強(qiáng)度。東戈壁鉬礦區(qū)熱液主要來自巖漿，外來流體少［1］，說明控制溫度下降的主要因素是成礦作用深度。厚度較小的偉晶巖脈體及結(jié)晶粗大、自形程度高的黑鎢礦、黃鐵礦的出現(xiàn)從一個(gè)重要方面說明東戈壁鉬礦的成礦作用深度較大，經(jīng)地層厚度累加法計(jì)算其成礦作用深度約7.5 km，流體溫度的下降是緩慢的，這也是東戈壁控礦巖體具巨斑狀—粗粒結(jié)構(gòu)的原因。黑鎢礦分布于氣態(tài)元素氟形成的化合中(螢石)中，說明鎢的搬運(yùn)、遷移、結(jié)晶與氟的活動(dòng)及參與可能有著密切的關(guān)系，或者說氟是重要的礦化劑元素，氟鎢絡(luò)合物的解體導(dǎo)致了黑鎢礦的晶出。該階段不具鉬的礦化，礦物生成順序?yàn)殁涢L石、石英—螢石、方解石—黑鎢礦—黃鐵礦，圍巖蝕變主要表現(xiàn)為黑云母化、電氣石化。

圖7 螢石—鉀長石脈中的黑鎢礦、黃鐵礦

(2)石英—輝鉬礦階段

該階段早期有金屬氧化物磁鐵礦出現(xiàn)，表現(xiàn)為含金屬礦物石英脈的突然大量增加，掩蓋了巖漿期后高溫氣化熱液的演化形跡。脈體主要為磁鐵礦、白鎢礦—石英脈(見圖8)，磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、白鎢礦—石英脈。磁鐵礦、白鎢礦、黃鐵礦半自形粒狀部分浸染狀、少量黃銅礦不規(guī)則粒狀分布于石英脈中，磁鐵礦、白鎢礦共邊說明二者是同時(shí)或近于同時(shí)結(jié)晶的。此外還形成復(fù)成分脈體如弱輝鉬礦化方解石—石英脈，弱輝鉬礦化、黃鐵礦化螢石—石英脈等，說明仍有氣態(tài)組分參與。該階段以少見輝鉬礦、多見磁鐵礦和白鎢礦或電氣石，并被后期金屬礦物黃銅礦穿切為特征，僅部分樣品可構(gòu)成鉬礦體，尚不能形成厚度大、品位高的鉬礦體，為輝鉬礦的初步富集發(fā)育階段。流體包裹體測(cè)溫資料顯示，此階段礦物生成的溫度范圍為330～370℃［1］，仍屬高溫?zé)嵋鹤饔秒A段。但此階段生成的金屬礦物如白鎢礦、磁鐵礦、黃鐵礦等多為半自形粒狀，其自形程度明顯低于第一階段生成的礦物，礦物粒度也比第一階段生成的金屬礦物要小，說明此階段熱液溫度的下降速度明顯高于第一階段。此階段中除白鎢礦、磁鐵礦氧化物外，硫化物的種類與第一階段相比除黃鐵礦外增加了黃銅礦、輝鉬礦。石英脈中斷續(xù)延伸的黃銅礦截切了磁鐵礦，說明氧化物(磁鐵礦)的生成相對(duì)較早，而硫化物(黃銅礦)的生成相對(duì)較晚。礦床學(xué)的研究表明，硫在熱液中的存在形式與H2S的解離作用有關(guān)，當(dāng)溫度高于400℃(在1.013×105Pa壓力下)時(shí)，H2S發(fā)生分解:2H2S=2H2+S2，隨著溫度的降低，H2和S2結(jié)合成H2S。而在熱液的高溫階段，H2S以未離解的中性分子存在，它不參與化學(xué)反應(yīng)。且隨著溫度的降低，H2S在熱液中的溶解度逐漸加大，這對(duì)形成硫化物具有重要意義。少量硫化物的出現(xiàn)(黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦)也說明在該階段H2S在熱液中的溶解度還較小，限制了硫化物的生成量，但比第一階段(只有黃鐵礦)已有增加。該階段早期所形成金屬礦物組合為磁鐵礦、白鎢礦、輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦，礦石結(jié)構(gòu)為半自形粒狀、鱗片狀結(jié)構(gòu)，輝鉬礦集合體呈星散顆粒狀，不出現(xiàn)大斑塊狀、脈狀輝鉬礦。礦物生成順序?yàn)槭?包括方解石、螢石)—磁鐵礦、白鎢礦—磁黃鐵礦—黃銅礦、黃鐵礦—輝鉬礦。

該階段中后期是輝鉬礦的集中生成階段，以輝鉬礦的大量發(fā)育為顯著特征。硫化物的種類也較多，除主成礦元素輝鉬礦外，還多見黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等。脈體則主要為石英脈，亦見有方解石—石英脈、螢石—石英脈，鉀長石—石英脈較少。鉬、銅、鉛、鋅等金屬礦物均有各自的集中生成期，表現(xiàn)為形成金屬礦物高含量的脈體如輝鉬礦脈(圖9，純輝鉬礦脈厚度達(dá)1.5 cm，無其他金屬礦物共生)、黃鐵礦脈、黃銅礦脈、鐵閃鋅礦脈等。在這些金屬礦物高含量脈體中通常只有一種金屬礦物，表現(xiàn)出一種金屬礦物大量集中生成時(shí)的排它性，因此這些金屬礦物高含量脈體的形成應(yīng)是富含多種金屬成份的成礦流體在各自特定的溫度、壓力條件下沉淀富集的產(chǎn)物。很顯然，在成礦作用深度較大的條件下，溫度的降低是金屬礦物晶出的主要控制因素。同種金屬礦物在脈體中的含量不同其生成時(shí)間仍有差別，反映在含同種金屬礦物成分的脈體具有明顯的切錯(cuò)關(guān)系上，可見含黃銅礦少的脈體將含黃銅礦多的脈體切斷、錯(cuò)開，這種現(xiàn)象說明同種金屬礦物含量較高的脈體形成時(shí)間相對(duì)早，金屬礦物含量較低的脈體形成相對(duì)晚，即金屬礦物的生成順序表現(xiàn)出由高含量向低含量演化的規(guī)律性，這與成礦流體中隨著金屬礦物的不斷晶出其離子濃度逐漸降低的事實(shí)是一致的。

圖8 磁鐵礦、白鎢礦－石英脈

圖9 石英脈邊部的輝鉬礦脈

此階段的成礦溫度為250～330℃，其中輝鉬礦的溫度區(qū)間為290～330℃，黃鐵礦、黃銅礦、鐵閃鋅礦的溫度區(qū)間為250～290℃。此階段形成的輝鉬礦構(gòu)成了礦區(qū)鉬礦的主體，為厚度大、品位高的富礦體，礦石結(jié)構(gòu)多為半自形粒狀結(jié)構(gòu)、鱗片結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造則主要為斑塊狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、放射狀構(gòu)造，浸染狀礦石極少。圍巖蝕變強(qiáng)烈而復(fù)雜，以硅化為主，并有絹云母化、碳酸鹽化、綠泥石化、電氣石化等。金屬礦物的生成順序?yàn)檩x鉬礦—黃鐵礦、黃銅礦、鐵閃鋅礦。

(3)石英—多金屬硫化物階段

該階段熱液作用的產(chǎn)物以共生的金屬硫化物的發(fā)育為特征，同一脈體中常含有兩種或兩種以上的金屬礦物，它們的共生、穿插關(guān)系也是明顯而復(fù)雜的。此階段形成的脈體主要為石英脈，脈體中最常見的金屬礦物組合有以下幾種:

①黃鐵礦—輝鉬礦組合:在石英脈中較常見，兩種金屬礦物在脈體中的含量近于相等但黃鐵礦稍多一些;表現(xiàn)為二者總體具共邊結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上還同時(shí)兼有穿插結(jié)構(gòu)，如圖10所示，輝鉬礦充填于黃鐵礦裂隙、空洞中，即與黃鐵礦相比輝鉬礦結(jié)晶稍晚，或完成結(jié)晶的周期比黃鐵礦長。此礦物對(duì)組合說明黃鐵礦、輝鉬礦在熱液中具有相同的存在形式，二者對(duì)熱液溫度的下降及熱液性質(zhì)的變化具有相同的敏感性，但二者相比較輝鉬礦結(jié)晶溫度比黃鐵礦略低或溫度跨度比黃鐵礦略大。

圖10 黃鐵礦、輝鉬礦的共邊結(jié)構(gòu)

②黃鐵礦、黃銅礦—輝鉬礦組合:該組合在石英脈中可見但不普遍，3種金屬礦物在脈體中的含量有較大差異，以黃銅礦含量最高，黃鐵礦次之，輝鉬礦最少;三者之間的關(guān)系表現(xiàn)為黃鐵礦與黃銅礦具共邊結(jié)構(gòu)，輝鉬礦則呈稠密顆粒狀分布于黃銅礦外側(cè)，或沿黃銅礦、黃鐵礦的裂隙分布包圍黃銅礦，如圖11所示。另外黃鐵礦、黃銅礦均發(fā)育有裂隙并被黑色電氣石等雜質(zhì)充填，而輝鉬礦中則未見雜質(zhì)分布，說明黃鐵礦、黃銅礦是早于輝鉬礦生成的，二者冷卻產(chǎn)生裂隙、裂縫后才有輝鉬礦的生成和充填，輝鉬礦的生成比二者晚。說明成礦作用是一個(gè)長期而復(fù)雜的過程，兩種或兩種以上共生的礦物其生成時(shí)間可能有較長的間隔:一種金屬礦物從成礦流體中結(jié)晶析出、生長加大到固化冷卻并產(chǎn)生裂隙，至另一種金屬礦物從成礦流體中結(jié)晶析出、固化冷卻充填早生成礦物的裂隙，這個(gè)過程是長期的，時(shí)間間隔也相對(duì)要大一些。多金屬礦物共生組合里，礦物含量上的差異大小與晶出時(shí)間間隔的差異大小具有相對(duì)應(yīng)的關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系:含量上的差異越大則二者晶出的時(shí)間差就越大，含量上的差異小，則二者晶出的時(shí)間差就小，二者含量基本相同，則基本上是同時(shí)晶出的。雖然我們現(xiàn)在還不能根據(jù)共生礦物含量的差異給出二者或三者準(zhǔn)確的時(shí)間差，但這種對(duì)應(yīng)關(guān)系卻是明顯的。

圖11 黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦的共生關(guān)系

③方鉛礦—(鐵)閃鋅礦組合:該組合主要發(fā)育于石英脈中。礦物成分以(鐵)閃鋅礦為主，方鉛礦含量相對(duì)少，可伴生或共生黃鐵礦。礦物之間的生成關(guān)系表現(xiàn)為:閃鋅礦呈大斑塊狀(大小達(dá)2 cm×2 cm)，形狀不規(guī)則，方鉛礦呈小斑塊狀(3 mm×5 mm)、不規(guī)則條帶狀分布于閃鋅礦斑塊之“港灣”中、外側(cè)或穿刺到閃鋅礦斑塊內(nèi)部?？梢姺姐U礦分布于黃鐵礦邊部，閃鋅礦與黃鐵礦偶有共邊。金屬礦物含量閃鋅礦＞黃鐵礦＞方鉛礦，此關(guān)系說明閃鋅礦、黃鐵礦生成稍早，方鉛礦生成相對(duì)晚。該組合中也常見鐵閃鋅礦，比閃鋅礦顏色深，也比閃鋅礦生成早，表現(xiàn)為含量少的閃鋅礦分布于鐵閃鋅礦邊部。

④黃銅礦—閃鋅礦組合:該組合主要見于石英脈中，也見于石英脈以外的硅化蝕變帶中。金屬礦物成分以黃銅礦、閃鋅礦為主，可伴生共生有黃鐵礦，如圖12所示。金屬礦物的含量關(guān)系為閃鋅礦＞黃銅礦＞黃鐵礦，礦物之間的生成關(guān)系表現(xiàn)為:閃鋅礦，集合體大斑塊狀，大小3 cm×3 cm，位于金屬礦物組合體的中心;黃銅礦，小斑塊狀，大小1 cm×1.5 cm，總體圍繞閃鋅礦大斑塊四周分布包圍閃鋅礦并具共邊結(jié)構(gòu)，也可見黃銅礦穿刺到閃鋅礦中;黃鐵礦，小斑塊狀，分布于黃銅礦、閃鋅礦外側(cè)，不共邊。以上礦物之間的分布關(guān)系說明閃鋅礦、黃銅礦是基本同時(shí)生成的，黃銅礦完成結(jié)晶的過程略晚，而黃鐵礦與黃銅礦、閃鋅礦則不是同時(shí)生成的，比之明顯較晚。

圖12 黃銅礦、閃鋅礦的生成關(guān)系

⑤黃鐵礦、黃銅礦組合:該組合在礦區(qū)內(nèi)最為常見，不僅發(fā)育在石英脈及石英—長石類脈體中，而且在螢石—石英脈、方解石—石英脈中也有發(fā)育，此外該組合還廣泛發(fā)育于各種蝕變圍巖中，但以變質(zhì)安山巖、變質(zhì)輝綠巖中最為發(fā)育。該組合中金屬礦物以黃鐵礦為主，黃銅礦次之，二者均呈不規(guī)則斑塊狀，黃鐵礦斑塊相對(duì)更大一些。礦物之間的生成關(guān)系表現(xiàn)為:黃鐵礦與黃銅礦局部具共邊結(jié)構(gòu)，黃銅礦穿刺到黃鐵礦中(見圖13);或黃鐵礦斑塊位于中間，黃銅礦小斑塊則圍繞黃鐵礦大斑塊四周分布，局部與黃鐵礦共邊。以上礦物之間的分布關(guān)系說明，黃鐵礦與黃銅礦基本上是同時(shí)生成的，但黃鐵礦略早、黃銅礦略晚些或完成結(jié)晶的溫度跨度略大一些。從共生礦物形態(tài)上說，則顆粒大的礦物先晶出，顆粒小的礦物后晶出。

圖13 黃鐵礦、黃銅礦的生成關(guān)系

⑥黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、輝鉬礦組合:該組合在石英脈中可見，也偶見于與石英脈無聯(lián)系的硅化蝕變條帶中。該組合中以黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦的共同發(fā)育為特征，輝鉬礦主要賦存于方鉛礦中，各種礦物均呈斑塊狀集合體產(chǎn)出，斑塊大小0.3 cm×0.6 cm～1 cm×2 cm不等，以閃鋅礦斑塊為最大、含量最高，黃鐵礦次之，黃銅礦含量最少。礦物之間的關(guān)系表現(xiàn)為:閃鋅礦大斑塊邊沿有方鉛礦呈星散顆粒狀分布，也可見方鉛礦分布于閃鋅礦裂隙間;黃鐵礦與方鉛礦呈混雜狀分布，局部可見二者具共邊結(jié)構(gòu)，黃銅礦小斑塊分布于黃鐵礦邊部，輝鉬礦則主要賦存于方鉛礦中。以上特征說明該組合中的5種金屬礦物基本上是同時(shí)生成的，但晶出早晚略有差別:含量最高、形體最大的閃鋅礦最早，含量較低、形體較小的方鉛礦—輝鉬礦次之，含量更低、形體更小的黃鐵礦更次之，含量最低、形體最小的黃銅礦最晚。

黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦組合生成溫度為220～250℃，屬中溫?zé)嵋悍秶Ｔ撾A段形成的輝鉬礦構(gòu)不成鉬礦體的主體，礦石結(jié)構(gòu)以半自形、它形粒狀或鱗片狀結(jié)構(gòu)為主，礦石構(gòu)造則主要為斑塊狀構(gòu)造。巖石蝕變不如前一階段強(qiáng)烈，以硅化為主，亦有碳酸鹽化、絹云母化。

第二階段中晚期、第三階段大量硫化物的生成說明該階段與第一階段及第二階段早期相比，成礦流體中硫的含量高、濃度大，這是因?yàn)殡S著溫度的下降H2S在熱液中的溶解度增加較快，這是生成大量金屬硫化物所必須的。

綜上所述，根據(jù)流體包裹體測(cè)溫結(jié)果及金屬礦物之間和各種含礦脈體之間的交切關(guān)系，確定前3個(gè)階段金屬礦物生成的順序從早致晚如下:黑鎢礦—磁鐵礦—白鎢礦—輝鉬礦—磁黃鐵礦—黃銅礦—鐵閃鋅礦—閃鋅礦—方鉛礦，黃鐵礦在各階段均較常見，跨越的時(shí)間間隔長。

(4)石英—碳酸鹽階段

該階段為熱液作用的末期階段，脈體為方解石—石英脈，主要特征是脈體中碳酸鹽、硫酸鹽礦物的發(fā)育并充填于早期所形成的各種含礦脈體的空洞中，但未形成單獨(dú)碳酸鹽脈體或硫酸鹽脈體。該階段形成的充填于空洞中的碳酸鹽、硫酸鹽礦物一般僅含少量的金屬礦物方鉛礦、閃鋅礦，微量的黃銅礦、黃鐵礦，且以碳酸鹽為主(少部分硅質(zhì))。碳酸鹽礦物主要為方解石，硫酸鹽礦物在脈體中的分布遠(yuǎn)不如碳酸鹽普遍，礦物成分為石膏，它分布于碳酸鹽礦物的空洞中，說明其形成時(shí)間還在碳酸鹽之后，是熱液活動(dòng)最晚期的產(chǎn)物。組成脈體的礦物自形程度均較低，金屬礦物含量微弱，其結(jié)構(gòu)特征如下:石英呈0.03～0.2 mm它形粒狀或呈2～5 mm半自形柱狀(晶形不完整的小晶芽)，常被0.25～1.5 mm它形粒狀方解石集合體分割成島狀，方解石集合體的空洞中又被0.4～2.0 mm它形－半自形石膏集合體充填;金屬礦物多在石英外側(cè)集合體中出現(xiàn)，方鉛礦0.01～5 mm它形－半自形粒狀、集合體狀，邊緣外側(cè)有0.01～0.3 mm它形粒狀黃銅礦，再外側(cè)有0.03～0.25 mm它形粒狀閃鋅礦，黃鐵礦它形粒狀分布于閃鋅礦中，輝鉬礦0.015～0.06 mm片狀星散分布。礦物間的相對(duì)位置關(guān)系顯示出該階段金屬礦物的生成順序?yàn)?方鉛礦最早，黃銅礦次之，閃鋅礦、黃鐵礦再次之，輝鉬礦最晚。流體包裹體測(cè)溫資料顯示該階段溫度為197～220℃［1］。金屬礦物粒度細(xì)、晶形差說明溫度相對(duì)較低、溫度下降較快，已近尾聲。但石膏與方解石相比粒度較大，晶形也較完整，說明該溫度區(qū)間更適合石膏的生成。

該階段未見獨(dú)立的以方解石、石膏為主要成分的脈體出現(xiàn)，說明該階的溫度、壓力、熱液中的CO2含量等均不適宜于大量碳酸鹽礦物的晶出。礦床學(xué)的研究成果顯示，巖漿熱液作用的晚期(溫度100～50℃)，某些金屬才以碳酸鹽的形式從熱液中沉淀出來，形成菱鐵礦、菱錳礦、菱鎂礦等。因此可以確定東戈壁鉬礦床成礦作用結(jié)束時(shí)其熱液溫度仍然是較高的(流體包裹體測(cè)得的最低溫度是197℃)。

該階段脈體僅有弱的輝鉬礦化顯示，以稀疏星散小顆粒狀為主，構(gòu)不成鉬礦體。

3 結(jié)論

熱液礦床各成礦階段劃分是人為的，各階段是連續(xù)發(fā)生的，是成礦流體發(fā)展、演化的自然體現(xiàn)。金屬礦物的沉淀則是受熱液體系物理－化學(xué)條件(溫度、壓力、pH值、Eh值)的變化控制的［4］。在同等壓力、同樣流體化學(xué)性質(zhì)條件下金屬礦物的結(jié)晶順序與該礦物對(duì)溫度變化的敏感程度密切相關(guān)，即對(duì)溫度變化敏感的礦物最先結(jié)晶［5］。東戈壁鉬礦床除主成礦元素輝鉬礦外，還伴生有黑鎢礦、白鎢礦、磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等復(fù)雜的金屬礦物。從這些金屬礦物出現(xiàn)的先后順序及與其相關(guān)的脈體交切關(guān)系上可以得出以下主要結(jié)論:

①東戈壁鉬礦床成礦熱液演化可劃分為4個(gè)階段，第一階段為超臨界流體作用階段，第二階段早期為高溫?zé)嵋鹤饔秒A段，第二階段中晚期及第三階段為中溫?zé)嵋鹤饔秒A段，第四階段為中低溫?zé)嵋鹤饔秒A段。以第二階段對(duì)輝鉬礦的成礦最為重要和關(guān)鍵，持續(xù)的時(shí)間也最長。4個(gè)階段中均有氣體組分，其中硼、氟主要存在于第一、第二階段，CO2在4個(gè)階段中均存在，說明成礦熱液中始終含有氣體組分。

②在超臨界流體階段，黑鎢礦分布于螢石內(nèi)部是氟參與了成礦作用的直接證據(jù)。螢石、黑鎢礦組合說明超臨界流體成礦作用環(huán)境屬強(qiáng)堿性氧化環(huán)境。在此階段硫不具備與氟、氧等強(qiáng)氧化元素爭奪金屬陽離子的能力，因此生成的硫化物處于次要地位，含量低。

③對(duì)同一種金屬礦物而言，晶體越粗大、晶形越好則結(jié)晶越早;對(duì)兩種或兩種以上共生的不同金屬礦物組合而言，含量高、集合體大的礦物先結(jié)晶，含量低、個(gè)體小的礦物后結(jié)晶，含量相差越大則二者晶出的時(shí)間間隔跨度即時(shí)間差也越大，若兩種共生金屬礦物含量基本相同時(shí)，則二者基本上是同時(shí)生成的。

④除明顯的穿插、交切關(guān)系外，兩種或兩種以上金屬礦物共生時(shí)，位于中心位置的大個(gè)體礦物先生成，圍繞其周圍分布的小個(gè)體礦物后生成。當(dāng)一種金屬礦物呈膠結(jié)或充填形式與另一種金屬礦物相接觸時(shí)其生成的時(shí)間差是相當(dāng)長的。因此從地質(zhì)演化的角度看成礦作用是突然的，但從一個(gè)成礦作用的過程自身來看這個(gè)過程是漫長的。

⑤在碳酸鹽－硫酸鹽階段，碳酸鹽礦物的生成在前，硫酸鹽礦物的生成在后。此階段成礦作用已近尾聲，熱液中與硫親合的金屬離子已消耗殆盡，未見有大量碳酸鹽(菱鐵礦、菱錳礦、菱鎂礦)、硫酸鹽(重晶石)礦物的出現(xiàn)，說明此階段的環(huán)境溫度仍不利于或高于碳酸鹽、硫酸鹽礦物結(jié)晶所適宜的溫度(50～100℃)，此現(xiàn)象與東戈壁鉬礦流體包裹體測(cè)溫資料相一致(最低溫度197℃)。

［1］楊志強(qiáng)，黃超勇，靳擁護(hù)，等.新疆東戈壁鉬礦勘探報(bào)告［R］.許昌:河南省地礦局第二地質(zhì)勘查院，2010.

［2］武漢地質(zhì)學(xué)院礦床教研室.礦床學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1979.

［3］武漢地質(zhì)學(xué)院巖石教研室.巖漿巖巖石學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1980.

［4］武漢地質(zhì)學(xué)院礦物教研室.結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1979.

［5］韓吟文，馬振東.地球化學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，2003.

［6］趙 斌，王聲遠(yuǎn)，吳厚澤，等.高溫高壓實(shí)驗(yàn)地球化學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版社，1995.