新疆西南天山阿萬達金礦床成礦流體演化

丁清峰，付 宇，吳昌志，董蓮慧，屈 迅，曹長勝，夏明毅，孫洪濤

1.吉林大學地球科學學院，長春 1300612.內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室/南京大學地球科學與工程學院，南京 2100463.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，烏魯木齊 8300004.有色金屬華東地質(zhì)勘查局，南京 210007

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新疆西南天山阿萬達金礦床成礦流體演化

丁清峰1，付 宇1，吳昌志2，董蓮慧3，屈 迅3，曹長勝3，夏明毅3，孫洪濤4

1.吉林大學地球科學學院，長春 130061
2.內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室/南京大學地球科學與工程學院，南京 210046
3.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，烏魯木齊 830000
4.有色金屬華東地質(zhì)勘查局，南京 210007

阿萬達金礦位于新疆阿克蘇市拜城縣，屬西南天山造山帶，是一新發(fā)現(xiàn)的中型金礦床。在簡要總結礦床地質(zhì)特征的基礎上，通過流體包裹體顯微測溫和毒砂地溫計研究，詳盡地探討了阿萬達金礦成礦流體的演化。研究表明：礦化石英中存在含CO2的三相和氣液兩相兩類包裹體，且以后者居多；氣液兩相包裹體均一溫度為188～380 ℃，呈雙峰式分布，鹽度(w(NaCl))為6.9%～20.7%；含CO2包裹體的最終均一溫度為238～347 ℃，鹽度為2.8%～7.0%。綜合分析認為，阿萬達金礦成礦流體經(jīng)歷了由高溫向中低溫兩個成礦階段的演化過程。高溫階段，成礦流體均一溫度為270～380 ℃，捕獲溫度為345～420 ℃，估算的捕獲壓力為74～142 MPa(按靜巖壓力估算成礦深度為2.8～5.4 km)，以中低鹽度H2O-CO2-NaCl體系為主，形成高溫毒砂及其他硫化物；中低溫階段，均一溫度為188～270 ℃，捕獲溫度為270～304 ℃，捕獲壓力為52～104 MPa，成礦流體成分向中低鹽度H2O-NaCl體系轉(zhuǎn)變，沉淀出低溫毒砂及其他硫化物。綜合阿萬達金礦的礦床地質(zhì)特征以及流體演化特點，認為其成因類型屬中淺成造山型金礦。

新疆西南天山造山帶；阿萬達金礦；流體包裹體；毒砂地溫計；造山型金礦床

0 前言

阿萬達金礦區(qū)位于新疆拜城縣北東52°方向,距縣城112 km的黑英山鄉(xiāng)卡爾果爾河上游東側克爾阿萬達支溝一帶(東經(jīng)82°57′15″，北緯42°24′00″)，大地構造位置為新疆西南天山造山帶，相當于所謂中亞南天山銻-汞-金成礦帶[1-2]的東延部分。中亞南天山銻-汞-金成礦帶是世界著名的成礦帶之一，其內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多個世界級和超大型金礦床，如：烏茲別克斯坦南天山西段的穆龍?zhí)捉鸬V(5 246 t[3-5])、Zarmitan金礦(340 t[5])、Daugyztau金礦(261 t[5])和Kalmakyr金礦(2 798 t[5])，吉爾吉斯斯坦的Kumtor(庫姆托爾)金礦(570 t[2, 6])和Taldybulak Levoberezhny金礦(106 t[5])， 塔吉克斯坦的Jilau金礦(60 t[5])等。中亞南天山一些大型、超大型金礦的發(fā)現(xiàn)，特別是世界級的穆龍?zhí)缀蛶炷吠袪柡谏珟r系型/濁積巖型金礦的發(fā)現(xiàn)，引起我國地質(zhì)界的廣泛關注。新疆西南天山是中亞南天山的東延部分，但目前已發(fā)現(xiàn)的金礦極少，僅有薩瓦亞爾頓金礦(大型[7-9])、大山口金礦(小型[10])和布隆金礦(小型)以及一些金礦點[5]。

隨著近些年區(qū)域地質(zhì)和礦產(chǎn)地質(zhì)研究的深入，前人已經(jīng)較系統(tǒng)地研究了新疆西南天山金礦的成礦條件、成礦規(guī)律、礦床類型和成礦作用等[2, 5, 11-12]，且對主要典型金礦床的地質(zhì)地球化學特征和成因等進行了一定的總結，尤其是對薩瓦亞爾頓金礦的地質(zhì)特征、地球化學特征、成礦年代學及成因等進行了詳盡的探討[5, 8-9, 12-15]，對大山口和布隆金礦等也進行了一定研究[16-17]。雖然這些研究為新疆西南天山金礦的找礦突破奠定了重要的理論基礎，但總體研究程度仍然偏低。阿萬達金礦是新疆西南天山最新發(fā)現(xiàn)的一個中型金礦床(資源量>10 t)，其研究程度十分低，除新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第八地質(zhì)大隊的預查報告[18]之外，前人對其沒有做過任何研究報道。筆者主要在野外工作的基礎上，系統(tǒng)總結阿萬達金礦的地質(zhì)特征，然后有針對性地進行流體包裹體顯微測溫研究，并結合毒砂地溫計等手段，厘定阿萬達金礦床的成礦階段，探討成礦流體的演化。

1 成礦地質(zhì)背景及礦區(qū)地質(zhì)特征

阿萬達金礦區(qū)地處南天山造山帶哈爾克古生代弧前增生雜巖帶內(nèi)(圖1)[19-20]。區(qū)域地層發(fā)育良好，層序較齊全，由老到新包括元古宇興地塔格巖群，長城系阿克蘇巖群，奧陶系依南里克組，志留系科克鐵克達坂組，泥盆系阿爾騰柯斯組，石炭系阿依里河組和野云溝組，二疊系比尤勒包谷孜組和小提坎立克組，三疊系塔里奇克組、黃山街組、克拉瑪依組和俄霍布拉克組，侏羅系阿合組，第三系和第四系。區(qū)域上侵入巖不發(fā)育，主要出露加里東晚期(志留紀)閃長巖和花崗巖。區(qū)域上自北向南依次分布姜格拉勒克斷層、克勒惡拉不斷層、克爾阿萬達斷層、阿爾騰柯斯斷層等區(qū)域性斷裂構造[19]。

1.第四系沖積砂和礫石層；2.第三系碎屑巖；3.白堊系碎屑巖；4.侏羅系碎屑巖夾少量煤層；5.三疊系碎屑巖夾少量煤層和灰?guī)r；6.二疊系安山巖、安山質(zhì)角礫巖及碎屑巖；7.石炭系灰?guī)r夾少量砂巖、粉砂巖；8.泥盆系阿爾騰克斯組硅質(zhì)巖、安山巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r夾砂巖；9.志留系科克鐵克達坂組灰?guī)r、凝灰質(zhì)碎屑巖及凝灰?guī)r；10.奧陶系依南里克組大理巖、糜棱巖化大理巖；11.中元古界阿克蘇群石英片巖和大理巖；12.古元古界那拉提群斜長片麻巖和長英質(zhì)糜棱巖；13.古元古界興地塔格群片麻巖、大理巖和混合巖；14.各時期花崗質(zhì)侵入巖；15.各時期蛇綠巖；16.區(qū)域性斷裂；17.推斷區(qū)域性斷裂；18.公路；19.城鎮(zhèn)。圖1 阿萬達金礦區(qū)域地質(zhì)簡圖(據(jù)文獻[19]修編)Fig.1 Regional geological map for the Awanda gold deposit (modified after reference[19])

1.現(xiàn)代河床沖積和殘坡積堆積；2.依南里克組大理巖；3.阿克蘇群上巖組片巖段；4.阿克蘇群上巖組大理巖段；5.含金礦化帶(剪切斷裂帶)及其內(nèi)金礦體；6.斷層及編號；7.產(chǎn)狀。圖2 阿萬達金礦區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)文獻[18]修編)Fig.2 Geological map of the Awanda gold deposit (modified after reference [18])

2 礦床地質(zhì)特征

新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第八地質(zhì)大隊[18]根據(jù)預查工作，在礦區(qū)內(nèi)自南向北共圈出3條礦化蝕變帶，分別為AuⅠ、AuⅡ、AuⅢ(圖2)。金礦化帶總體傾向北北西，傾角一般為60°～70°，受克爾阿萬達斷層(F1)次級剪切斷裂帶控制。金礦化帶內(nèi)已圈出金礦(化)體共6個，長多為200～560 m。礦體平均厚度一般為0.88～3.57 m，最大可達8.72 m。單礦體金的平均品位為(1.02～2.02)×10-6，最高品位為2.94×10-6。

礦石類型主要為石英硫化物片巖型，礦石巖性與圍巖基本一致，均為含磁黃鐵礦石英片巖、絹云母石英片巖。礦石礦物主要為毒砂、磁黃鐵礦、斜方砷鐵礦，含少量黃鐵礦和硫銻鐵礦等；脈石礦物主要為石英和絹云母等。礦石主要呈稀疏浸染狀構造、脈狀和細脈狀構造等，可見少量數(shù)毫米寬(極少數(shù)脈寬也能達2 cm)的石英-硫化物細脈近乎平行于片理方向發(fā)育在礦化絹云母石英片巖內(nèi)；無論在石英硫化物細脈還是礦化絹云母石英片巖中，浸染狀硫化物常呈定向排列，方向與片理方向基本一致。而且，在細脈和片巖中的硫化物無論在手標本還是在顯微鏡下均無明顯區(qū)別，因此在阿萬達金礦區(qū)，筆者認為僅存在一期熱液成礦作用。礦石結構主要為他形、半自形結構、交代溶蝕結構等(圖3)。

礦區(qū)圍巖蝕變不太發(fā)育，主要集中在裂隙附近出現(xiàn)。蝕變類型主要有硅化、絹云母化，與金礦化關系最為密切；此外還有少量碳酸鹽化、綠泥石化等。

3 流體包裹體

3.1 實驗樣品和實驗方法

本次在阿萬達金礦區(qū)地表探槽和鉆孔巖心內(nèi)共采集了11件含石英-硫化物細脈礦化片巖樣品進行流體包裹體顯微測溫工作，由于包裹體偏小(多數(shù)小于3 μm)，其中僅2件樣品(AWD-21和AWD-31)可以開展顯微測溫工作，測試共獲得105組流體包裹體顯微數(shù)據(jù)。這兩件樣品巖性均為產(chǎn)自礦化絹云母石英片巖中的石英-硫化物脈，脈寬達2 cm左右，且大致平行于片理方向，是主成礦期的產(chǎn)物，顯微測溫結果可以代表阿萬達金礦成礦流體的特點。

測試工作在吉林大學地球科學學院地質(zhì)流體實驗室完成。先將樣品磨制成厚0.25～0.30 mm的包裹體片，進行流體包裹體巖相學觀察，然后選擇有代表性的原生包裹體進行顯微測溫。流體包裹體顯微測溫所用儀器為英國Linkam生產(chǎn)的THMS-600型顯微冷熱臺(-196～600 ℃)。測試前用人造純H2O及25%的H2O-CO2包裹體(國際標樣)進行系統(tǒng)校正：溫度在0 ℃以下時，測試精度為±0.1 ℃;溫度在0～300 ℃時，測試精度為±0.0～2.0 ℃；溫度在300 ℃以上時，測試精度為±2.0～5.0 ℃。冷凍降溫時，利用液氮對包裹體降溫，并觀察包裹體的變化，包裹體冷凍結束后，緩慢升溫，當接近相變點時，控制升溫速率，觀察記錄含CO2三相包裹體的三相點、冰點、籠形化合物熔化溫度以及氣液兩相包裹體的冰點溫度等，流程可參見文獻[21-22]。

3.2 流體包裹體巖相學

所測試的流體包裹體主要是礦石中與成礦關系密切的、賦存在石英中的原生流體包裹體。流體包裹體巖相學研究表明：石英中流體包裹體常成群出現(xiàn)，但一般較小，長軸為3～12 μm，主要集中在3～8 μm；形態(tài)呈橢圓狀、長條狀、四邊形狀及不規(guī)則狀等。依據(jù)室溫下包裹體的物理相態(tài)和化學組成，將原生包裹體分為類型I(氣液兩相)和類型Ⅱ(含CO2三相包裹體)(圖4)。

a，b，c，d.氣液兩相包裹體；e，f，g.含CO2兩相包裹體；h.不規(guī)則三角狀含CO2三相包裹體。VCO2.氣相CO2；LCO2.液相CO2；VH2O.氣相H2O；LH2O.液相H2O。圖4 阿萬達金礦區(qū)礦化石英中流體包裹體特征Fig. 4 Features of fluid inclusions within mineralized quartzs in the Awanda gold deposit

類型Ⅰ(氣液兩相包裹體)：此類型即為NaCl-H2O型包裹體。該類包裹體在樣品中較為發(fā)育，占包裹體總量的80%～90%，是阿萬達金礦的主要包裹體類型。其在石英主礦物中均勻分布，局部成群分布，粒徑為3～10 μm，集中在4～8 μm，形態(tài)以橢圓狀、長條狀、不規(guī)則狀為主，大都呈渾濁狀。室溫下觀察包裹體呈無色透明的氣液兩相，氣液比為15%～40%，集中在15%～30%。

類型Ⅱ(含CO2三相包裹體)：此類包裹體占包裹體總數(shù)的10%～20%。室溫下包裹體由液相CO2、氣相CO2及鹽水溶液三相構成，CO2相所占比例變化小，為60%～80%；在CO2相中，氣相CO2所占比例一般為10%～60%，主要集中在30%～50%。該類包裹體形態(tài)不一，為橢圓狀、長條狀或三角狀，粒徑為5～12 μm，集中在3～6 μm。

3.3 包裹體均一溫度、鹽度

通過已完成的2件流體包裹體樣品共105個包裹體顯微測溫，最終獲得流體包裹體的均一溫度和鹽度(w(NaCl))等參數(shù)(表1)。其中：氣液兩相包裹體的流體鹽度采用Potter等[23]鹽度計算公式計算，密度據(jù)劉斌等[24]密度計算公式計算；含CO2包裹體的水溶液鹽度根據(jù)Bozzo等[25]鹽度計算公式計算，CO2相的密度根據(jù)Touret和Bottinga[26]公式計算。

含CO2包裹體冷凍至-110 ℃，回溫過程中固相CO2的熔化溫度為-59.6～-56.9 ℃，低于純CO2三相點溫度(-56.6 ℃)，表明CO2相不純，可能含其他氣體；進一步回溫，CO2籠合物在6.3～8.6 ℃熔化，據(jù)此估算的水溶液鹽度為2.8%～7.0%；繼續(xù)回溫，CO2相在23.1～28.7 ℃全部均一至液相，據(jù)此計算CO2相密度為0.65～0.75 g/cm3；然后回溫至239～347 ℃后完全均一，全部均一到CO2相。所有樣品氣液兩相包裹體冷凍后回溫，得到冰點溫度為-17.4～-4.3 ℃，據(jù)此計算鹽度為6.9%～20.7%；最后回溫后至188～380 ℃完全均一，全部均一至液相。

3.3.1 均一溫度

據(jù)礦化石英中流體包裹體均一溫度直方圖(圖5a)可知，氣液兩相包裹體均一溫度呈雙峰式分布，大致可分為180～270 ℃，270～380 ℃兩個溫度范圍(兩組)。根據(jù)鏡下觀察，排除低溫組流體包裹體為次生包裹體的可能，兩組流體包裹體中氣液包裹體無論是在大小還是氣液比上均無明顯差異，由此推測這兩組包裹體均一溫度范圍反映了成礦流體由高溫向中低溫的演化，晚階段較低溫度的成礦流體會作用于早階段高溫階段流體形成的礦石，因而造成同一礦石類型的流體包裹體均一溫度直方圖出現(xiàn)兩個以上峰，反映出兩階段成礦的特點。筆者推斷均一溫度為270～380 ℃范圍的成礦流體是主成礦階段，此階段含CO2包裹體的最終均一溫度為239～347 ℃，而氣液兩相包裹體的均一溫度范圍為270～380 ℃，二者均一溫度相近，可能出現(xiàn)含CO2包裹體和氣液兩相包裹體不混溶，屬于NaCl+H2O+CO2體系；而180～270 ℃范圍為晚成礦階段，主要為NaCl+H2O體系(壓力降低使CO2發(fā)生了逸失)。從后文毒砂地溫計研究結果也顯示毒砂可能存在高溫毒砂和中低溫毒砂兩類，同樣也反映兩階段成礦的特點。

冰點溫度計算的氣液兩相流體包裹體(類型I)鹽度表明，成礦流體鹽度變化較大，范圍為6.9%～20.7%，具中低鹽度特點。而含CO2包裹體(類型II)的鹽度大都為2.8%～7.0%(圖5b)，主要顯示低鹽度特點，低于相近均一溫度的氣液兩相包裹體的鹽度?？傊?，礦石中的成礦流體均顯示中低鹽度的特點。

4 毒砂地溫計

毒砂地溫計首次由Kretschmar和Scott[27]提出，后由Sharp等[28]重新驗證，要求應用于形成溫度高于300 ℃的毒砂。隨后該毒砂地溫計得到了廣泛應用[21, 29]。應用毒砂地溫計將毒砂As的摩爾比投圖于Kretschmar和Scott[27]、Sharp等[28]提出的毒砂穩(wěn)定區(qū)域硫逸度-溫度關系圖解上，就可估算得出該礦物共生組合的形成溫度區(qū)間。

阿萬達金礦金-石英-硫化物型礦石的穩(wěn)定礦物共生組合為毒砂+磁黃鐵礦+斜方砷鐵礦(+黃鐵礦)，毒砂中沒有發(fā)現(xiàn)環(huán)帶結構。在山東省冶金科學研究測試中心利用電子探針共在14件礦石樣品中打了126個毒砂點(表2)，據(jù)此做毒砂中As摩爾比(xAs)直方圖(圖6)發(fā)現(xiàn)，阿萬達金礦的毒砂中As的摩爾比明顯呈兩個峰分布，一個峰小于31%，另一個峰大于31%。根據(jù)毒砂穩(wěn)定區(qū)域硫逸度-溫度關系圖解(圖7)可知：As摩爾比小于31%的毒砂若投圖將獲得小于300 ℃的形成溫度，不能應用該圖解；而大于31%(31.03%～35.33%，均值為32.70%，均方差為0.70%)的毒砂(毒砂+磁黃鐵礦+斜方砷鐵礦組合)若投圖，則可獲得345～420 ℃的形成溫度，平均為385 ℃。值得注意的是大于31%的毒砂絕大部分集中在AWD-8，AWD-24，AWD-26，AWD-27，AWD-28和AWD-36這6個樣品中。如果只用這6個樣來計算的話，其As的摩爾比為30.78%～35.33%，均值也為32.75%，均方差為0.71%，和以31%計算的結果幾乎一致。

由毒砂地溫計所估算的很高的形成溫度(345～420 ℃)實際上能較好地反映毒砂+磁黃鐵礦+斜方砷鐵礦(+黃鐵礦)組合，因為一般而言，在高溫或還原條件下，磁黃鐵礦通常要多于黃鐵礦[30]。

圖5 阿萬達金礦礦化石英中流體包裹體均一溫度直方圖(a)和鹽度直方圖(b)Fig.5 Histograms of homogenous temperatures (a) and that of salinities (b) of fluid inclusions from mineralized quartz in the Awanda gold deposit

樣品號包體類型粒徑/μm氣相比例/%CO2相比例/%CO2相氣相比例/%CO2融化溫度/℃冰點溫度/℃籠合物融化溫度/℃CO2部分均一溫度/℃最終均一溫度/℃水溶液鹽度/%溶液密度/(g/cm3)CO2相密度/(g/cm3)AWD-21Ⅰ2～715～40-14.7～-5.2191～3328.1～18.50.81～0.98AWD-31Ⅰ3～1015～40-17.4～-4.3188～3806.9～20.70.75～0.99AWD-31Ⅱ4～1260～8030～50-59.6～-56.96.3～8.623.1～28.7239～3472.8～7.00.65～0.75

表2 阿萬達金礦毒砂電子探針分析結果

圖例同圖5。圖6 阿萬達金礦毒砂中As摩爾比直方圖Fig.6 Histogram for As mole ratio of arsenopyrites in the Awanda gold deposit

圖7 毒砂穩(wěn)定區(qū)域硫逸度(lgαS2)-溫度關系圖解(底圖據(jù)文獻[27-28])Fig. 7 Activity of S2 (lgαS2)-temperature projection of the stability field of arsenopyrites (base map after reference[27-28])

5 討論

5.1 捕獲壓力和捕獲溫度估算

根據(jù)毒砂地溫計估算結果來看，礦石中毒砂有兩組：中低溫組(不宜用毒砂地溫計估算形成溫度)和高溫組(毒砂地溫計估算形成溫度為345～420 ℃，平均385 ℃)。但無論在顯微鏡下還是電鏡下，這兩組毒砂均無大小和結構上的明顯區(qū)別。即使高溫組毒砂絕大部分集中在AWD-8，AWD-24，AWD-26，AWD-27，AWD-28和AWD-36六件樣品中，它們和其他樣品也沒有明顯區(qū)別，更無明顯的穿切交代關系。所以筆者在此僅能認為它們都形成于一個統(tǒng)一的成礦期中，但可能成礦階段上存在早晚，即它們分別是兩個世代的產(chǎn)物，中低溫組為中低溫階段流體形成的第一世代毒砂，高溫組則為高溫階段流體形成的第二世代毒砂，否則無法解釋毒砂地溫計獲得的溫度上的差別。這和流體包裹體顯微測溫的結論一致，因為氣液兩相流體包裹體均一溫度也顯示兩個階段：中低溫階段(均一溫度188～270 ℃)和高溫階段(均一溫度270～380 ℃)。由此可以推測，均一溫度為188～270 ℃的成礦流體是中低溫階段捕獲的，而均一溫度為270～380 ℃的成礦流體是高溫階段捕獲的，毒砂地溫計估算的毒砂形成溫度可視為后者的捕獲溫度，由此利用H2O-NaCl等容線可估算高溫階段成礦流體捕獲壓力。

總而言之，黃宗羲“心即氣”的天人關系論，不但將天人之間的一氣流通轉(zhuǎn)化為心氣之間的道德感通[5](P116)，而且使言人的心性論轉(zhuǎn)換為了具有生態(tài)意義的生態(tài)德性論?！坝斓亻g皆氣”的一氣流通，又可說是“盈天地皆心也，人與天地萬物為一體”[1](10冊，P79)的道德感通?！坝斓亟蚤g皆氣”，是從根源上說萬物同體一氣；“盈天地皆心”，則是從天人之間的感應上說“人與天地萬物一體”。因此，“人與天地萬物一體”的心氣感通，是實然的，也是本然的，更是應然的。黃宗羲提出的“心即氣”命題，是一種與程朱理學“性即理”、陸王心學“心即理”完全不同的天人關系論。

1)高溫階段捕獲壓力估算

通過對顯微測溫的結果進一步分析處理，有望獲得成礦流體捕獲壓力，常用的方法有CO2和H2O等容線相交法等。雖然在AWD-31樣品石英中富CO2包裹體和高溫階段氣液兩相包裹體共存、且均一溫度相近，應該存在CO2和水的不混溶，但由于無法同時找到能近似代表純CO2體系(CO2體積分數(shù)≥80%)和純H2O體系(氣液比≤15%，鹽度<5%)的包裹體，所以無法利用等容線相交法估算捕獲壓力。

不過，筆者注意到，礦石石英中流體包裹體大部分為類型Ⅰ氣液兩相包裹體，其高溫階段均一溫度范圍為270～380 ℃，其均一溫度平均值為(304±25) ℃，平均鹽度為12.9%±3.0%，利用Brown[31]發(fā)布的FLINCOR程序，計算此均一溫度和鹽度條件下H2O-NaCl體系等容線，然后將毒砂地溫計估算的捕獲溫度平均值385 ℃投在等容線上(圖8a)，可獲得捕獲壓力(p)為74～142 MPa，平均104 MPa。

a.高溫階段；b.中低溫階段。圖8 H2O-NaCl體系等容線估算捕獲壓力圖解Fig.8 Estimating capturing pressures from the isochore diagram of H2O-NaCl system

2)中低溫階段捕獲溫度估算

礦石石英中流體包裹體大部分為類型Ⅰ氣液兩相包裹體，其中低溫階段均一溫度范圍為180～270 ℃，其均一溫度平均值為(238±20) ℃，平均鹽度為13.0%±3.0%，利用Brown[31]發(fā)布的FLINCOR程序，計算此均一溫度和鹽度條件下H2O-NaCl體系等容線。假設成礦流體從高溫階段向中低溫階段演化時，流體壓力未發(fā)生大的降低，將高溫階段估算的捕獲壓力74～142 MPa(平均104 MPa)投在等容線上，可獲得捕獲溫度約為304 ℃(圖8b)，大于中低溫階段最高均一溫度(270 ℃)，在合理范圍。當然，由于阿萬達金礦區(qū)中低溫階段成礦流體中幾乎沒有CO2，所以該階段成礦流體的捕獲壓力要小于高溫階段的(壓力降低才會導致CO2相逸失)。一般而言，碰撞造山作用的擠壓伸展轉(zhuǎn)變期就是大規(guī)模成礦時間，其內(nèi)礦床往往受控于脆性-韌性變形的轉(zhuǎn)變帶或轉(zhuǎn)變期[32]，脆性-韌性變形斷裂構造內(nèi)流體壓力可從超靜巖壓力系統(tǒng)變化到低于靜巖壓力系統(tǒng)[33]。由此推測，中低溫階段成礦流體的捕獲溫度應該小于用高溫階段流體捕獲壓力所估算的溫度(304 ℃)。

當然，如果用中低溫階段最大的均一溫度270 ℃作為最小的捕獲溫度，同樣投在圖8b的等容線上，可獲得捕獲壓力為22～84 MPa(平均52 MPa)，比起高溫階段捕獲壓力74～104 MPa的確是要低得多。如果要保證成礦深度基本不變的條件，那么這么低的壓力應該是屬于半開放——開放體系的靜水壓力體系。

5.2 成礦流體物理化學條件及演化

從野外調(diào)研和室內(nèi)礦相學研究來看，阿萬達金礦成礦期主要為熱液成礦期，后期可能遭受了部分表生氧化作用。結合流體包裹體顯微測溫和毒砂地溫計研究，初步將熱液成礦期分為兩個成礦階段，即早階段為高溫成礦階段，晚階段為中低溫成礦階段。阿萬達金礦區(qū)在早階段(高溫階段)流體包裹體表現(xiàn)為類型I(氣液兩相包裹體)和類型Ⅱ(含CO2三相包裹體)不混溶特點，至晚階段(中低溫階段)僅為類型I(氣液兩相包裹體)。這與典型的造山型金礦成礦流體演化特點接近。結合阿萬達金礦的礦床地質(zhì)特征，并將其與典型造山型金礦特點對比，筆者判斷阿萬達金礦為中淺成造山型金礦(見下文)。陳衍景等[34]指出，造山型金礦的成礦流體從早階段到晚階段流體包裹體的捕獲溫度和壓力會降低，從超靜巖壓力系統(tǒng)變化到靜水壓力系統(tǒng)，而流體成分由富CO2演變?yōu)樗芤?。Wilkinson[35]也指出，在開放體系中，壓力降低和不混溶會導致H2O蒸汽和其他揮發(fā)分逃逸，殘余的液相幾乎不含揮發(fā)分(CO2、H2S等)。

總之，根據(jù)目前流體包裹體顯微測溫和毒砂地溫計研究等推測，阿萬達金礦成礦流體同樣經(jīng)歷了由高溫向中低溫兩個成礦階段的演化過程，且流體由靜巖壓力(封閉體系)向靜水壓力系統(tǒng)(開放體系)演變。在高溫階段時，成礦流體均一溫度為270～380 ℃，捕獲溫度為345～420 ℃，捕獲壓力為74～142 MPa，成礦流體以中低鹽度H2O-CO2-NaCl體系為主，形成高溫毒砂及其他硫化物；中低溫階段時，均一溫度為188～270 ℃，捕獲溫度小于304 ℃但大于270 ℃，捕獲壓力為52～104 MPa，成礦流體的成分向無CO2的中低鹽度水溶液(H2O-NaCl體系，壓力降低導致CO2相逃逸)演變，沉淀出低溫毒砂及其他硫化物。

高溫階段捕獲壓力為74～142 MPa，若按靜巖壓力p=ρgh估算成礦深度h(設巖石密度ρ為2.7 g/cm3，重力加速度g取9.8 m/s2)，結果為2.8～5.4 km。中低溫階段捕獲壓力大于52 MPa，若按靜水壓力p=ρgh估算平均成礦深度(設水密度為1.0 g/cm3，重力加速度取9.8 m/s2)，結果平均為5.3 km，和高溫階段估算的成礦深度2.8～5.4 km接近，表明推算合理。

5.3 礦床成因類型簡析

阿萬達金礦和典型的Groves等[36]定義的造山型金礦對比后發(fā)現(xiàn)，阿萬達金礦和典型的造山型金礦在地質(zhì)和地球化學特征上具有很多類似之處：1)阿萬達金礦位于晚古生代南天山造山帶內(nèi)，該造山帶一般認為是在晚古生代最終閉合，是塔里木板塊向北俯沖后與中天山弧碰撞的結果[37-40]；2)金礦化主要位于所謂阿克蘇群片巖段內(nèi)，礦體受其中次生剪切斷裂帶控制；3)主要的硫化物包括毒砂、磁黃鐵礦以及斜方砷鐵礦等，其硫化物總質(zhì)量分數(shù)小于15%；4)圍巖蝕變包括硅化、絹云母化和少量弱的碳酸鹽化等；5)成礦流體在早階段(高溫階段)富CO2，均一溫度為270～380 ℃，結合毒砂地溫計估算此階段毒砂形成溫度平均為385 ℃，據(jù)此估算流體捕獲壓力為74～142 MPa；中低溫階段，流體以水溶液為主，均一溫度為180～270 ℃,據(jù)高溫階段捕獲壓力估算中低溫階段流體捕獲溫度應小于304 ℃但大于270 ℃?？傊?，根據(jù)阿萬達金礦的礦床地質(zhì)特征以及成礦流體演化等來看，其成因應屬于中淺成造山型金礦，熱液成礦期可分為高溫成礦階段和中低溫成礦階段。

6 結論

1)阿萬達金礦3條金礦化帶受克爾阿萬達斷層(F1)的次級剪切斷裂控制，其內(nèi)共圈定出6個透鏡狀金礦體；礦石類型主要為石英硫化物片巖型，礦石巖性與圍巖基本一致；礦石礦物主要為毒砂、磁黃鐵礦、斜方砷鐵礦，少量黃鐵礦和硫銻鐵礦；圍巖蝕變主要為沿著裂隙發(fā)育的硅化和絹云母化。

2)阿萬達金礦中礦化石英內(nèi)主要存在兩種類型的包裹體：含CO2三相包裹體和氣液兩相包裹體，其中以氣液兩相包裹體居多。流體包裹體顯微測溫結果表明:氣液兩相包裹體均一溫度為188～380 ℃，呈雙峰式分布，鹽度為6.9%～20.7%；含CO2包裹體的最終均一溫度為238～347 ℃，鹽度為2.8%～7.0%。

3)阿萬達金礦成礦流體經(jīng)歷了由高溫向中低溫兩個階段演化，且流體由靜巖壓力(封閉體系)向靜水壓力系統(tǒng)(開放體系)發(fā)生演變。高溫階段，成礦流體均一溫度為270～380 ℃，捕獲溫度為345～420 ℃，捕獲壓力為74～142 MPa(以此并按靜巖壓力估算成礦深度為2.8～5.4 km)，以中低鹽度H2O-CO2-NaCl體系為主，形成高溫毒砂及其他硫化物；低溫階段，均一溫度為188～270 ℃，捕獲溫度小于304 ℃但大于270 ℃，捕獲壓力為52～104 MPa ，成礦流體的成分向無CO2的中低鹽度水溶液(H2O-NaCl體系，壓力降低導致CO2相逃逸)演變，沉淀出低溫毒砂及其他硫化物。

4)根據(jù)阿萬達金礦的礦床地質(zhì)特征以及成礦流體演化特點，并與典型的造山型金礦對比來看，其成因類型應屬中淺成造山型金礦，熱液成礦期可分為高溫成礦階段和中低溫成礦階段。

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Evolution of the Ore-Forming Fluid of the Awanda Gold Deposit in Southwestern Tianshan Orogenic Belt, Xinjiang

Ding Qingfeng1, Fu Yu1, Wu Changzhi2, Dong Lianhui3，Qu Xun3，Cao Changsheng3，Xia Mingyi3, Sun Hongtao4

1.CollegeofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun130061,China
2.StateKeyLaboratoryforMineralDepositsResearch/SchoolofEarthSciencesandEngineering,
NanjingUniversity,Nanjing210046,China3.XinjiangBureauofGeologyandMineralResources,Urumqi830000,China
4.EastChinaMineralExplorationandDevelopmentBureau,Nanjing210007,China

The Awanda gold deposit, a recently defined medium-size gold deposit in Baicheng County, Xinjiang, is located in the southwestern Tianshan orogenic belt. The gold mineralization occurs primarily within subsidiary faults in ore-hosting schist rocks. The sulfide mineral assemblage is dominated by arsenopyrite, pyrrhotite, loellingite, with minor pyrite and gudmundite; and the sulfide mineral contents in the gold ore are less than 15%. The wall-rock alteration in the deposit includes silicification, sericitization and minor carbonatization. Combining microthermometric analyses of fluid inclusions and the arsenopyrite geothermometer, authors discuss the evolution of the ore-forming fluids of this deposit. It was shown that fluid inclusions in quartz grains from the ore consist of major two-phase aqueous inclusions and minor three-phase CO2-bearing ones. The two-phase aqueous inclusions have a bimodal-distributed homogenization temperatures of 188-380℃ and salinities of 6.9%-20.7%NaCl, while the CO2-bearing inclusions have the homogenization temperatures of 238-347℃ and salinities of 2.8%-7.0%NaCl. The arsenopyrite geothermometer shows that the sulfide assemblage of arsenopyrite+pyrrhotite+loellingite in Awanda gold deposit formed in a high-temperature condition ranging from 345℃ to 420℃, and there are some low-temperature arsenopyrites that can not to be applied by the arsenopyrite geothermometer. It can be synthesized that the ore-forming fluid experienced from the high-temperature epoch to the low-intermediate-temperature one. In the high-temperature epoch, the ore-forming fluid are characterized by the high homogenization temperatures of 270-380℃, the trapping temperatures of 345-420℃ from arsenopyrite geothermometer and the calculated trapping pressures of 74-142 MPa (the metallogenic depths of 2.8-5.4 km evaluated by lithostatic pressure system), and the ore-forming fluid belonged to a low-intermediate-salinity H2O-CO2-NaCl system and depositing high-temperature arsenopyrites and other sulfides. In the low-intermediate-temperature epoch, the ore-forming fluid are characterized by the low-intermediate homogenization temperatures of 188-270℃, the trapping temperatures less than 304℃ but larger than 270℃, and the calculated trapping pressures lower than 104 MPa but higher than 52 MPa, and the ore-forming fluid belonged to a low-intermediate-salinity H2O-NaCl system and forming low-temperature arsenopyrites and other sulfides. According to the geological characteristics and the evolution of the ore-forming fluid of the Awanda gold deposit, it can be conclued that the deposit belongs to the epizonal-mesozonal orogenic gold deposit.

Southwestern Tianshan orogenic belt in Xinjiang; Awanda gold deposit; fluid inclusion; arsenopyrite geothermometer; orogenic gold deposit

10.13278/j.cnki.jjuese.201501112.

2014-03-16

中國地質(zhì)調(diào)查局工作項目(1212011140056)；國家自然科學基金項目(40802021)

丁清峰(1976——)，男，副教授，博士，主要從事礦床學研究和教學工作，E-mail:dingqf@jlu.edu.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201501112

P618.51

A

丁清峰，付宇，吳昌志，等. 新疆西南天山阿萬達金礦床成礦流體演化.吉林大學學報:地球科學版,2015,45(1):142-155.

Ding Qingfeng, Fu Yu, Wu Changzhi, et al. Evolution of the Ore-Forming Fluid of the Awanda Gold Deposit in Southwestern Tianshan Orogenic Belt, Xinjiang.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(1):142-155.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201501112.