新疆西天山霍爾果斯巖漿巖帶成礦地質(zhì)條件分析

張 全，高洪生，胡醒民

（1.天津市地質(zhì)調(diào)查研究院，天津 300191；2.河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北 廊坊 065000）

0 引言

天山山脈近EW向橫亙于亞洲大陸中部，近年來(lái)隨著喇嘛蘇銅礦床、達(dá)巴特銅礦床、萊歷斯高爾鉬礦床、哈勒尕提鐵銅礦床、塔吾爾別克銅金礦床等一系列金屬礦床的勘查突破，博羅科努成礦帶成為新疆西天山勘查研究的熱點(diǎn)區(qū)域［1］。霍爾果斯巖巖漿帶位于新疆西天山北緣博羅科努成礦帶內(nèi)，廣泛出露晚石炭世—早白堊世侵入巖，本文討論了霍爾果斯巖漿巖帶含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖的巖石學(xué)、巖石化學(xué)、巖石地球化學(xué)等特征，以期確定找礦靶區(qū)。

1 地質(zhì)概況

西天山位于西伯利亞板塊、卡拉庫(kù)姆—塔里木板塊、華北板塊和東歐板塊之間的中亞造山帶西南部，是全球顯生宙內(nèi)大陸地殼生長(zhǎng)最為顯著的地區(qū)。其北鄰準(zhǔn)噶爾板塊，南部與塔里木板塊相接，又被內(nèi)部的哈薩克斯坦—伊犁板塊分為南北兩支?？傮w上呈弧形帚狀向東收斂展布［2］。

霍爾果斯巖漿巖帶位于新疆霍城縣霍爾果斯一帶，大地構(gòu)造位置屬于哈薩克斯坦—伊犁板塊（伊犁—中天山）北緣活動(dòng)大陸邊緣，其性質(zhì)為疊加在前寒武紀(jì)結(jié)晶基底之上的古生代活動(dòng)大陸邊緣［3］。區(qū)內(nèi)主要出露晚石炭世侵入巖（圖1），巖性包括細(xì)粒斑狀含黑云二長(zhǎng)花崗巖、中粒正長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒含黑云二長(zhǎng)花崗巖、中粒石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、中細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖；尚有少量早二疊世侵入的細(xì)粒含斑正長(zhǎng)花崗巖、中粒正長(zhǎng)花崗巖。

2 礦產(chǎn)類型

目前，霍爾果斯巖漿巖帶發(fā)現(xiàn)有鎢、錫、鉬和銅、鉛、鋅多金屬等礦產(chǎn)，晚石炭世侵入巖中的含礦性最佳，在侵入體內(nèi)沿裂隙普遍發(fā)育酸性脈狀派生物（同生巖脈），為主要的控、儲(chǔ)礦構(gòu)造，與其有關(guān)的礦產(chǎn)有：

圖1 研究區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖Fig.1 Sketch showing geology and mineral resources distribution in the study area

（1）薩熱綽克巖漿熱液型銅礦點(diǎn)和鉛鋅礦點(diǎn)。二者相距800m，均為巖漿熱液型，礦點(diǎn)賦存于霍爾果斯巖漿巖帶早二疊世細(xì)粒含斑正長(zhǎng)花崗巖與晚石炭世中細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖的外接觸帶。銅礦點(diǎn)的含礦巖石為孔雀石化褐鐵礦化黃銅礦化花崗細(xì)晶巖。礦石礦物為黃銅礦、孔雀石、黃鐵礦、褐鐵礦等，脈石礦物為石英、長(zhǎng)石和少量絹云母、綠泥石。鉛鋅礦點(diǎn)的含礦巖石為鉛鋅礦化褐鐵礦化石英巖。礦石礦物為方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、孔雀石、黃鐵礦、褐鐵礦等，脈石礦物為石英及少量長(zhǎng)石、絹云母、綠泥石。

（2）老兵營(yíng)石英脈型鉬礦點(diǎn)。賦存于霍爾果斯巖漿巖帶晚石炭世細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖中。含礦巖石為鎢鉬礦化含白云母石英巖。礦石礦物為輝鉬礦、黑鎢礦、白鎢礦、黃銅礦、錫石，脈石礦物為石英及少量白云母、綠泥石。

3 成礦地質(zhì)特征

與我國(guó)毗鄰的中哈薩克斯坦是一個(gè)重要的與花崗巖有關(guān)的鎢鉬礦床和斑巖型銅礦的集中分布區(qū)。主要礦床有 Verkhnee－Kairkty，Akmaya，Quatpar，Nuratatky，Batystau，Zhaur Yushni，Aqshetau，Kounrad和Kounrad－East等，這些礦床的形成與花崗巖有著密切的關(guān)系［4］?；魻柟箮r帶位于哈薩克斯坦準(zhǔn)噶爾阿拉套鎢、錫、鉬成礦帶的東延部分，巖帶中晚石炭世侵入巖與西鄰哈薩克斯坦契仁—霍爾果斯花崗巖型錫礦區(qū)成礦地質(zhì)特征有可對(duì)比之處：①哈薩克斯坦成礦巖漿巖帶向東延入本區(qū)，侵入巖體發(fā)育云英巖化，局部出現(xiàn)天河石化花崗巖；②巖體的人工重砂分析含錫石752.6×10－6，螢石230×10－6，此外含有少量黃銅礦、閃鋅礦、泡鉍礦、白鎢礦、黑鎢礦等，顯示出高溫?zé)嵋旱V化蝕變的特征；③老兵營(yíng)鉬礦點(diǎn)及NE向云英巖化石英脈群產(chǎn)于晚石炭世細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖中；④巖漿巖帶中晚石炭世云英巖化細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖與庫(kù)斯臺(tái)—查基爾銻礦區(qū)的云英巖化似斑狀黑云母花崗巖的巖石特征極為相似。

陳哲夫等［5］總結(jié)了中亞地區(qū)大型金屬礦床特征與成礦環(huán)境，認(rèn)為中亞鎢錫鉬等稀有金屬成礦包括巖漿期后熱液型、偉晶巖型和夕卡巖型3種礦床類型。從本區(qū)與準(zhǔn)噶爾阿拉套鎢錫鉬成礦帶成礦地質(zhì)背景的對(duì)比（表1）可以看出，霍爾果斯巖帶中晚石炭世云英巖化細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖鎢錫鉬成礦地質(zhì)背景與中哈薩克斯坦準(zhǔn)噶爾阿拉套成礦帶可以類比，本區(qū)的云英巖化細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖出露區(qū)是尋找稀有金屬礦產(chǎn)的遠(yuǎn)景區(qū)。

4 巖石化學(xué)特征

霍爾果斯巖帶各侵入體的巖石化學(xué)分析數(shù)據(jù)及特征參數(shù)見(jiàn)表2和表3。巖石的σ值為1.80～2.60，均屬鈣堿性系列花崗巖。

華南花崗巖區(qū)是我國(guó)重要的鎢礦產(chǎn)地，與其相比霍爾果斯巖帶晚石炭世混源序列細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖的Si2O，K2O，Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，而FeO，MgO，CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，反映本區(qū)晚石炭世細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖更有利于成礦元素的富集。

稀有金屬富集成礦與巖漿的分異程度關(guān)系密切，分異程度愈好愈有益于成礦元素聚集成礦。與華南二長(zhǎng)花崗巖分異指數(shù)相比（表4），霍爾果斯巖帶細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖分異指數(shù)最大，W，Sn，Mo元素含量高，有利于元素的富集。

朱坤林［6］對(duì)17個(gè)含錫花崗巖體的研究表明，含錫黑云母花崗巖體硅、堿等低熔組分相對(duì)較高，鐵、鎂、鈣等難熔組分相對(duì)較低?；魻柟箮r帶晚石炭世含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖與含錫黑云母花崗巖巖石化學(xué)特征值十分接近（表5），顯示了含錫花崗巖的特征。

表1 成礦地質(zhì)背景對(duì)比表Table 1 Comparison of metallogeic backgrounds

表2 霍爾果斯巖漿巖帶侵入巖巖石化學(xué)成分Table 2 Petro－chemistry of intrusive rocks in Huoerguosi magmatic rock belt

表3 晚石炭世混源序列巖石化學(xué)特征參數(shù)Table 3 Characteristic parameters of Late Carboniferous mixed source series in the magmatic belt

在SiO2—CaO＋MgO＋FeO—K2O＋Na2O＋AI2O3三角圖解中（圖2），霍爾果斯巖帶細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖的樣品數(shù)據(jù)落入錫礦化花崗巖地球化學(xué)域內(nèi)，顯示含錫花崗巖特征。

鄭理珍［7］在研究新英格蘭花崗巖與錫礦的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)含錫花崗巖的巖石化學(xué)特征為：①富SiO2和K2O；②w（K2O）＞w（Na2O）；③K2O／NaO，（K2O＋Na2O）／CaO的比值較高；④SiO2／K2O，AI2O3／K2O比值較低；⑤FeO，MgO，F(xiàn)e2O3，MnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低。霍爾果斯巖帶的細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖與新英格蘭含錫花崗巖巖石化學(xué)特征極其相近，屬含錫花崗巖（表6）。

在Fe—Mg—（K＋Na）三角變異圖中（圖3），細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒斑狀正長(zhǎng)花崗巖和中粒正長(zhǎng)花崗巖均落入含錫花崗巖區(qū)，說(shuō)明其具有W，Sn，Mo等聚集成礦特征。

表4 分異指數(shù)DI對(duì)比表Table 4 Comparison of differentiation index

表5 巖石化學(xué)特征參數(shù)對(duì)比表Table 5 Comparison of characteristic petro－chemical parameters

圖2 霍爾果斯巖帶各侵入體SiO2－CaO＋MgO＋FeO－K2O＋Na2O＋AI2O3三角圖解Fig.2 SiO2－CaO＋MgO＋FeO－K2O＋Na2O＋AI2O3 triangle plot of each intrusive body in Huoerguosi（樣品名稱見(jiàn)表1）

圖3 霍爾果斯巖帶各侵入體Fe－Mg－（K＋Na）三角變異圖Fig.3 Fe－Mg－（K＋Na）triangle variation plot of each intrusive body in Huoerguosi magmatic rock belt（樣品名稱見(jiàn)表1）

表6 霍爾果斯巖帶混源序列花崗巖類與新英格蘭含錫花崗巖巖石化學(xué)特征參數(shù)對(duì)比表Table 6 Characteristic parameter comparison of petro－chemistry between granitoids of the mixed source series in Huoerguosi magmatic rock belt and tin－bearing granites in New England

表7 霍爾果斯巖帶花崗巖類與華南含鎢花崗巖巖石化學(xué)特征參數(shù)對(duì)比表Table 7 Characteristic parameter comparison of petro－chemistry between granitoids of the mixed source series in Huoerguosi magmatic rock belt and ore－bearing granites in South China

毛景文［8］指出：在高 fO2（Fe3＋／Fe2＋）值條件下，巖漿結(jié)晶過(guò)程中錫可以以Sn4＋狀態(tài)進(jìn)入磁鐵礦、榍石和鈦鐵礦晶格代替Ti4＋和Fe3＋，因而導(dǎo)致錫分散。相反，在低fO2值條件下，巖漿中錫呈Sn2＋狀態(tài)，所以不易進(jìn)入其他礦物晶格，有利于在殘余流體中富集成礦。霍爾果斯巖帶中細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖和中粒石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖的fO2明顯低于華南含礦花崗巖，分別為0.47和0.33，說(shuō)明其更有利于Sn元素在殘余流體內(nèi)聚集成礦（表7）。

梁書(shū)藝等［9］在研究華南南嶺花崗巖時(shí)發(fā)現(xiàn)，鎢、錫、鈹、鈮、鉭等礦化的巖石化學(xué)特征為富Si，K，Na，F(xiàn)等元素，貧Ca，F(xiàn)e，Mg，Ti等元素。與華南南嶺含鎢花崗巖巖石化學(xué)特征參數(shù)對(duì)比（表8），霍爾果斯巖帶含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖除F元素偏低外，其他參數(shù)均優(yōu)于華南南嶺含鎢花崗巖，說(shuō)明屬于含鎢花崗巖。在（K＋Na）—SiO2圖解中（圖4），霍爾果斯巖帶含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖和二疊紀(jì)中粒正長(zhǎng)花崗巖落入礦化巖體區(qū)，說(shuō)明其為礦化巖體。

5 微量元素地球化學(xué)特征

與華南含礦花崗巖中微量元素的均值、富集度、變異系數(shù)和部分元素偶比值等參數(shù)特征對(duì)比［10］（表9），晚石炭世含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖含礦性較好。

表8 霍爾果斯巖帶花崗巖與華南南嶺含鎢花崗巖巖石化學(xué)特征參數(shù)對(duì)比表Table 7 Characteristic parameter comparison of petro－chemistry between granitoids of the mixed source series in Huoerguosi magmatic rock belt and tungsten－bearing granites in South China

圖4 霍爾果斯巖帶各侵入體（K＋Na）－SiO2圖解Fig.4 （K＋Na）—SiO2plot of each intrusive body in Huoerguosi magmatic rock belt（樣品名稱見(jiàn)表1）

圖5 霍爾果斯巖帶各巖體（Li＋Rb＋Cs）－F－（Sr＋Ba）三角圖解Fig.5 （Li＋Rb＋Cs）－F－（Sr＋Ba）triangle plot of each intrusive body in Huoerguosi magmatic rock belt（樣品名稱見(jiàn)表1）

表9 霍爾果斯巖帶細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖與華南含礦花崗巖體微量元素特征對(duì)比Table 9 Characteristic comparison of trace elements between the fine grained monzonitic granite in Huoerguosi magmatic rock belt and the ore－bearing granite in South China

花崗巖中稀堿金屬（Li，Rb，Cs）和礦化劑F含量與成礦元素呈正相關(guān)，Sr和Ba的含量取決于巖體的分異程度，在高度演化的含礦巖體中它們的含量很低。周新民［10］采用（Li＋Rb＋Cs）－F－（Sr＋Ba）三角圖解判別巖體是否含礦。將霍爾果斯巖帶各類侵入體微量元素分析結(jié)果投入該三角圖解，細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖落入含礦花崗巖區(qū)（圖5）。

研究成果表明，鎢、錫、鉬等常在酸性巖漿活動(dòng)晚期或與其有關(guān)的熱液階段聚集成礦，并明顯與Nb，Ta，Be，Li，Rb，Cs，U，Sc等親氧元素伴生。因此，巖體中Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)被認(rèn)為是評(píng)價(jià)巖體含礦性的重要指標(biāo)。與已知含錫花崗巖的Sn含量對(duì)比，霍爾果斯巖帶晚石炭世細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖屬含錫花崗巖（表10）。

表10 含錫花崗巖與貧錫花崗巖Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)比Table 10 Comparison of mass percentage of Sn in tin－bearing granite and tin－depleted granite

表11 霍爾果斯巖帶細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖地球化學(xué)參數(shù)Table 11 Geochemical parameters of the fine grained monzonitic granite in Huoerguosi magmatic rock belt

6 地球化學(xué)特征

從霍爾果斯巖帶晚石炭世細(xì)粒含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖地球化學(xué)特征參數(shù)可以看出，該侵入體具如下特征（表11）：①Ag，Cu，Zn，W，Sn顯示較明顯的濃集特征；②Ag，Cu，Zn，W，Sn，Mo富集系數(shù)k值介于3.77～8.86之間，為高度富集型；③Au，Ag，Cu，Pb，Zn，W，Sn、Mo等元素富集系數(shù)k值均較高，顯示高度聚集特征。

綜上所述，霍爾果斯巖帶為Cu，Pb，Zn，W，Sn，Mo多金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)。晚石炭世混源序列含斑含黑云母二長(zhǎng)花崗巖在巖石學(xué)、巖石化學(xué)、巖石地球化學(xué)等方面可與國(guó)內(nèi)外含鎢、錫花崗巖對(duì)比；霍爾果斯巖帶在成礦構(gòu)造背景、地質(zhì)建造、巖漿活動(dòng)、巖石類型、蝕變礦化等方面的特征均可與西鄰哈薩克斯坦契仁—霍爾果斯錫礦類比，屬含礦花崗巖。老兵營(yíng)一帶為NE向鎢、錫、鉬等稀有金屬成礦的有利地段；薩熱綽克山東坡一帶為銅、鉛、鋅等多金屬成礦的有利地段，二者分別為霍爾果斯成礦遠(yuǎn)景區(qū)的找礦靶區(qū)。

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