新疆東準(zhǔn)烏倫布拉克斑巖型銅礦床元素遷移規(guī)律研究及成礦預(yù)測(cè)

陳宏強(qiáng),馬生明,岑 況,李景運(yùn)

(1. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北廊坊 065000；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083)

?

新疆東準(zhǔn)烏倫布拉克斑巖型銅礦床元素遷移規(guī)律研究及成礦預(yù)測(cè)

陳宏強(qiáng)1，2,馬生明1,岑 況2,李景運(yùn)1

(1. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北廊坊 065000；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083)

烏倫布拉克銅礦床位于新疆東準(zhǔn)北塔山地區(qū)，是中亞-興蒙斑巖銅礦帶的一部分，近年來在該成礦帶的境外發(fā)現(xiàn)了多處大型銅礦床。我國(guó)新疆北部斑巖型銅礦床也取得突破，相繼發(fā)現(xiàn)了希勒庫都克、哈臘蘇、瓊河壩等斑巖型銅礦床，具有良好的找礦前景，因此烏倫布拉克銅礦床值得進(jìn)一步深入研究。本文通過對(duì)新疆烏倫布拉克銅礦床15種微量元素和9種常量元素含量的系統(tǒng)研究，總結(jié)出元素富集貧化特征，并對(duì)這些元素含量隨著主成礦元素Cu含量變化的規(guī)律性進(jìn)行了探討，篩選出指標(biāo)元素，對(duì)這些元素進(jìn)行遷移量計(jì)算。以試驗(yàn)區(qū)K04勘探線剖面為例，以多維異常體系為指導(dǎo)，對(duì)元素空間分布特征和成礦與未成礦地段的地球化學(xué)特征差異進(jìn)行初步討論。結(jié)果表明：賦礦閃長(zhǎng)巖體中元素帶入帶出特征明顯。成礦階段發(fā)生明顯帶入的元素包括S、Cu、Ag、As、Sb、Mo、W和Se，以及H2O+等，發(fā)生明顯帶出的元素包括Ba、Sr、Rb、Fe2O3等，帶出元素形成的負(fù)異常范圍更大，涵蓋了帶入元素形成的正異常。綜合利用不同屬性的異常，不僅可以直接有效地指示礦(化)體產(chǎn)出位置，也為試驗(yàn)區(qū)進(jìn)一步找礦提供了方向。

成礦指示元素 質(zhì)量遷移 多維異常體系 成礦預(yù)測(cè) 烏倫布拉克 新疆

Chen Hong-qiang, Ma Sheng-ming, Cen Kuang, Li Jing-yun. Regularities of element migration and metallogenic prediction in the Wulunbulake porphyry copper deposit, Eastern Junggar, Xinjiang[J]. Geology and Exploration, 2015, 51(6):1138-1149.

新疆位于亞歐大陸腹地，古亞洲和特提斯兩大成礦帶都貫穿新疆，使得該地區(qū)具有優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件(喻亨祥等，2002；陳毓川2008；董連慧，2006，2010)。中亞-興蒙斑巖型銅礦帶更是貫通新疆北部，在該帶上哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦均發(fā)現(xiàn)了大型的斑巖銅礦床，我國(guó)近年來也發(fā)現(xiàn)了東天山、瓊河壩等大型斑巖銅礦。這些礦床的發(fā)現(xiàn)預(yù)示著新疆東準(zhǔn)地區(qū)斑巖型銅礦床具有較好的找礦前景(喻亨祥等，2002；楊富全等，2010)。本文通過對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)元素的地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，運(yùn)用具成礦指示作用的元素質(zhì)量遷移規(guī)律進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)。在成礦過程中，目前研究和應(yīng)用較多是由元素的帶入形成的正異常，近年來對(duì)元素的帶出形成的負(fù)異常的研究和應(yīng)用也開始為人們所關(guān)注(Goldbergetal.，2003；馬生明等，2009，2011；艾金彪等，2013；席明杰等，2014；胡兆鑫等，2014)。隨著研究的深入，除負(fù)異常以外，礦化劑S異常在指導(dǎo)找礦的巨大作用也逐步被發(fā)現(xiàn)，并建立了相對(duì)完善的多維異常體系(馬生明等，2014)。烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)位于新疆奇臺(tái)縣北塔山區(qū)，喻亨祥等(2002)認(rèn)為與銅礦化密切相關(guān)的巖石是一套由潛火山作用所形成的花崗質(zhì)潛火山雜巖。本文以該礦床為研究對(duì)象，系統(tǒng)地研究了礦床中元素的富集貧化特征，篩選出富集和貧化地球化學(xué)勘查指標(biāo)，并對(duì)各元素含量隨成礦元素Cu含量變化規(guī)律進(jìn)行討論，利用Grant質(zhì)量方程計(jì)算出元素的遷移量。利用元素的遷移量作出地球化學(xué)異常圖，進(jìn)一步確定這些元素異常特別是負(fù)異常的礦化指示意義，對(duì)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)一步找礦工作具有一定指導(dǎo)作用。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)內(nèi)出露地層為中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組和下石炭統(tǒng)姜巴斯套組(圖1)。中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組的地層呈北西-南向展布，巖性主要為濱-淺海相碎屑巖夾碳酸鹽巖和少量火山碎屑巖，并發(fā)育大量的花崗細(xì)晶巖、閃長(zhǎng)玢巖等脈體，該組地層是含礦的主要層位。下石炭統(tǒng)姜巴斯套組出露面積很小，主要巖性為具綠泥石化、綠簾石化、千枚巖化的碳質(zhì)粉砂巖夾細(xì)砂巖。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要為海西期深成侵入巖，巖性主要為閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖，多呈規(guī)模較小的巖株?duì)町a(chǎn)出于F1、F2斷層附近及下石炭統(tǒng)姜巴斯套組地層的中部；區(qū)內(nèi)淺成侵入巖主要巖性為石英斑巖、霏細(xì)斑巖，呈長(zhǎng)條狀分布于中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組地層中，嚴(yán)格受斷層控制。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要發(fā)育兩組大型斷裂F1、F2，兩組斷裂橫貫試驗(yàn)區(qū)，走向?yàn)楸蔽?東南向。礦(化)體主要賦存于閃長(zhǎng)巖體內(nèi)部，以及與安山巖的接觸帶上(圖2)。礦(化)體呈似層狀、透鏡狀、脈狀、分支復(fù)合脈狀產(chǎn)出。

2 樣品采集與測(cè)試

試驗(yàn)樣品采自鉆孔巖石，包括5條勘探線的10個(gè)鉆孔。采樣方式參照鉆孔原生暈樣品采樣方法，連續(xù)撿塊，采樣間距 5～8 m。采集的巖心樣品包括：閃長(zhǎng)巖380件、安山巖92件，分析測(cè)試了24 項(xiàng)指標(biāo)，用來研究礦床中元素富集貧化特征和規(guī)律，元素質(zhì)量遷移規(guī)律研究選擇K04勘探線。所有元素分析測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)地球物理地球化學(xué)勘查研究所中心實(shí)驗(yàn)室完成，結(jié)晶水的測(cè)定由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所完成。樣品分析質(zhì)量監(jiān)控結(jié)果表明，分析測(cè)試數(shù)據(jù)100%質(zhì)量合格。

為了更加準(zhǔn)確的描述巖石中元素的富集貧化特征，引用富集系數(shù)(q)的概念，定義如下:q=CAi/COi其中CAi為試驗(yàn)區(qū)巖石中元素i的平均含量，COi為中國(guó)巖石中元素i的平均化學(xué)組成(文中敘述為豐度)。根據(jù)元素富集系數(shù)(q)將元素劃分為富集、貧化和惰性三種情況，并利用富集系數(shù)(q)將富集、貧化程度分別分為五個(gè)等級(jí)。(1)富集微量元素：弱富集(240)；(2)富集常量元素：弱富集(1.22.0)；(3)貧化元素：弱貧化(0.9>q>0.7)、中等貧化(0.7>q>0.5)、貧化(0.5>q>0.3)、明顯貧化(0.3>q>0.1)、顯著貧化(q<0.1)；(4)惰性元素：惰性微量元素(0.9

圖1 烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)地質(zhì)及工程布置圖Fig.1 Map showing geology and engineering depolyment of the Wulunbulake experimental area1-全新統(tǒng)沖洪積；2-中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組巖屑凝灰?guī)r；3-中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組生物碎屑灰?guī)r；4-中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組紫紅色砂巖；5-中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組砂巖；6-凝灰質(zhì)粉砂巖；7-中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組凝灰質(zhì)砂巖夾粉砂巖；8-花崗閃長(zhǎng)巖；9-石英斑巖；10-蝕變帶界限；11-斷 層；12-鉆孔編號(hào)；13-勘探線位置及編號(hào)1-Holocene proluvium；2-middle Devonian Yundukala Formation lithic tuff；3-middle Devonian Yundukala Formation bioclastic limestone；4-middle Devonian Yundukala Formation purple sandstone；5-middle Devonian Yundukala Formation sandstone；6-tuffaceous siltstone；7-middle Devonian Yundukala Formation tuffaceous sandstone with siltstone；8-granodiorite；9-quartz porphyry；10-alteration zone boundaries；11-fault；12-drillhole number；13-prospecting line position and number

圖2 烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)K04號(hào)勘探線礦體剖面示意圖Fig.2 Profile of ore body and veins along exploration line K04 in the Wulunbulake experimental area1-中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組砂巖；2-中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組生物碎屑灰?guī)r；3-中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組凝灰?guī)r；4-安山巖；5-閃長(zhǎng)巖；6-鉆孔； 7-礦(化)體1-middle Devonian Yundukala Formation sandstone；2-middle Devonian Yundukala Formation bioclastic limestone；3-middle Devonian Yun-dukala Formation tuff；4-andesite；5-diorite；6-drillhole；7-ore body

本文將微量元素歸并為親銅成礦元素、鎢鉬族元素、親石分散元素、礦化劑元素和常量元素五類。

3 數(shù)據(jù)處理及分析

3.1 元素的的富集貧化特征

從表1中可以看出，在閃長(zhǎng)巖中，主成礦元素Cu富集系數(shù)為35，達(dá)到明顯富集特征，其余親銅成礦元素都表現(xiàn)為中等富集特征。鎢鉬族元素Mo為顯著富集，富集系數(shù)達(dá)到46；Sn表現(xiàn)為惰性特征；W為中等富集。親石分散元素中Ba、Sr表現(xiàn)為中等貧化特征，富集系數(shù)分別為0.5、0.7； Li表現(xiàn)為弱富集特征；Rb表現(xiàn)為中等貧化特征，富集系數(shù)為0.7；Cs表現(xiàn)為弱貧化。礦化劑元素S表現(xiàn)為中等富集程度，C為弱富集特征。常量元素中Al2O3、CaO、K2O、Na2O、SiO2均表現(xiàn)為惰性特征；MgO表現(xiàn)為弱貧化特征；Fe2O3為中等貧化，富集系數(shù)為0.57；FeO為弱富集特征；H2O+富集系數(shù)為2.01，為顯著富集特征。

在安山巖中，主成礦元素Cu富集系數(shù)為12，達(dá)到富集特征，其余親銅成礦元素元素都為弱富集特征。鎢鉬族元素Mo富集系數(shù)為18，達(dá)到富集程度；Sn表現(xiàn)為惰性；W表現(xiàn)為弱富集特征。親石分散元素Ba表現(xiàn)為弱貧化特征，Sr、Li、Rb、Cs都表現(xiàn)為惰性特征。礦化劑元素S達(dá)到了富集程度，富集系數(shù)為13；C表現(xiàn)為弱富集特征。常量元素中Al2O3、CaO、FeO、Na2O、SiO2均表現(xiàn)為惰性特征；K2O為弱富集特征，富集系數(shù)為1.41；Fe2O3為明顯貧化，富集系數(shù)為0.29；MgO為中等貧化特征；H2O+富集系數(shù)為1.98，表現(xiàn)為明顯富集特征。

3.2 元素富集貧化與Cu礦化關(guān)系

試驗(yàn)中分巖性按主成礦元素Cu含量升序方式將試驗(yàn)區(qū)其它元素含量進(jìn)行排序，然后依據(jù)Cu含量水平將試驗(yàn)區(qū)Cu含量劃分為依次遞增的含量段，用來表示Cu礦化增強(qiáng)(馬生明等，2009；弓秋麗等，2009；胡兆鑫等，2014)。

表1 烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)不同巖性元素含量特征統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of element content for different lithology in the Wulunbulake experimental area

注:巖石豐度據(jù)鄢明才等(1997)；X：元素含量平均值；q：富集系數(shù)；微量元素含量單位：Ag(×10-9)，其余元素(×10-6)；常量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)單位為10-2。

如表2所示，當(dāng)Cu含量小于100×10-6時(shí)，親銅成礦元素中只有Ag表現(xiàn)為惰性特征，As、Se、Sb含量均明顯高于閃長(zhǎng)巖中相應(yīng)元素的豐度。隨著Cu礦化的增強(qiáng)，Ag、Se呈現(xiàn)出正相關(guān)性。鎢鉬族元素Mo、W均表現(xiàn)富集特征，隨著Cu礦化的增強(qiáng)，呈正相關(guān)性；Sn表現(xiàn)為惰性，富集程度與Cu礦化強(qiáng)度無關(guān)。親石分散元素Ba、Sr、Cs均表現(xiàn)為貧化特征，隨著Cu礦化的增強(qiáng)，Ba、Sr富集系數(shù)變化不大，Rb、Cs隨著Cu礦化增強(qiáng)呈正相關(guān)性；Li在各個(gè)含量段都表現(xiàn)弱富集特征，在各個(gè)含量段都變化不大。礦化劑元素S、C都表現(xiàn)出富集特征，隨著Cu礦化增強(qiáng)有著相同變化特征。在Cu含量大于500×10-6時(shí)，隨著Cu礦化的增強(qiáng)，呈正相性。

常量元素Al2O3表現(xiàn)為惰性特征，但是不排除個(gè)別含量段上出現(xiàn)例外的情況，與Cu礦化強(qiáng)度無關(guān)。CaO表現(xiàn)為弱富集-惰性-弱貧化特征，隨著Cu礦化強(qiáng)度增強(qiáng)，呈負(fù)相關(guān)性。Fe2O3表現(xiàn)為貧化-弱貧化特征，隨著Cu礦化的增強(qiáng)，呈正相性。K2O表現(xiàn)為弱貧化-惰性特征，隨著Cu礦化的增強(qiáng)，呈正相關(guān)性。MgO、Na2O、SiO2富集程度隨著Cu礦化增強(qiáng)沒有明顯變化，故三者富集程度與Cu礦化無關(guān)。FeO總體上表現(xiàn)為弱富集特征，與Cu礦化增強(qiáng)沒有明顯關(guān)系。H2O+在Cu含量小于500×10-6時(shí)表現(xiàn)為顯著富集特征，在Cu含量大于500×10-6時(shí)，表現(xiàn)為明顯富集特征，與Cu礦化增強(qiáng)沒有相關(guān)性。

如表3所示，當(dāng)Cu含量小于100×10-6時(shí)，親銅成礦元素中只有Ag表現(xiàn)為惰性特征，As、Sb、Se含量均高于閃長(zhǎng)巖中相應(yīng)元素的豐度。隨著Cu礦化的增強(qiáng)，只有Ag呈現(xiàn)出正相關(guān)性。鎢鉬族元素Mo、W均表現(xiàn)富集特征，隨著Cu礦化的增強(qiáng)，呈正相關(guān)性。Sn表現(xiàn)為惰性，富集程度與Cu礦化強(qiáng)度無關(guān)。親石分散元素Ba、Sr、Li、Rb、Cs均表現(xiàn)貧化-惰性-弱富集特征。隨著Cu礦化的增強(qiáng)，富集系數(shù)變化都不大。礦化劑元素S、C均表現(xiàn)出富集特征，S隨著Cu礦化增強(qiáng)表現(xiàn)出正相關(guān)性，C與Cu礦化強(qiáng)度無關(guān)。

常量元素Al2O3表現(xiàn)為惰性特征，與Cu礦化強(qiáng)度無關(guān)。CaO表現(xiàn)為弱富集-惰性-弱貧化-中等貧化特征，隨著Cu礦化強(qiáng)度增強(qiáng)，呈負(fù)相關(guān)性。Fe2O3表現(xiàn)為明顯貧化-貧化特征，與Cu礦化強(qiáng)度無關(guān)。K2O表現(xiàn)為弱富集-惰性-富集特征，與Cu礦化強(qiáng)度無關(guān)。MgO表現(xiàn)為貧化特征，隨著Cu礦化增強(qiáng)變化不大，故與Cu礦化強(qiáng)度無關(guān)。Na2O、SiO2、FeO富集程度隨著Cu礦化增強(qiáng)沒有明顯變化，故三者富集程度與Cu礦化無關(guān)。H2O+在Cu含量小于500×10-6時(shí)表現(xiàn)為顯著富集特征，在Cu含量大于500×10-6時(shí),表現(xiàn)為中等富集特征，與Cu礦化增強(qiáng)沒有相關(guān)性。

4 地球化學(xué)勘查指標(biāo)篩選

通過對(duì)以上巖石中各個(gè)元素富集貧化特征和規(guī)律研究，將試驗(yàn)區(qū)中達(dá)到富集(微量元素富集系數(shù)大于5、常量元素富集系數(shù)大于1.4)或貧化(富集系數(shù)小于0.7)以上程度的元素、與成礦元素含量間有明顯規(guī)律性的元素(不考慮富集或貧化程度，只看富集系數(shù)的變化趨勢(shì))匯總于表4中。

表2 烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)閃長(zhǎng)巖中元素平均含量隨Cu含量變化統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of the variations of average element contents with the increasing copper content in diorite of Wulunbulake experimental area

注:巖石豐度據(jù)鄢明才等(1997)；X：元素含量平均值；q：富集系數(shù)；微量元素含量單位：Ag(×10-9)，其余元素(×10-6)；常量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)單位為10-2。

烏倫布拉克斑巖型銅礦床形成于閃長(zhǎng)巖侵入體和與安山巖接觸帶上，早期安山巖作為阻隔層提供了良好的成礦環(huán)境。因此主要考慮閃長(zhǎng)巖中可作為反映成礦作用和礦(化)體產(chǎn)出位置的中等富集以上指示元素，包括：Cu、Ag、As、Sb、Se、Mo、W、S、H2O+，可作為反映成礦地球化學(xué)環(huán)境的中等貧化以上指示元素有Ba、Sr、Rb、Fe2O3。Rb雖然表現(xiàn)出中等貧化特征，但是與Cu礦化強(qiáng)度呈正相關(guān)性，這說明Rb的貧化指示的是試驗(yàn)區(qū)成礦環(huán)境，并不是成礦作用引起的，故并不能作為勘查指標(biāo)。結(jié)合隨Cu礦化強(qiáng)度增強(qiáng)呈現(xiàn)一致的規(guī)律性，篩選出富集元素Cu、Ag、Mo、W、Se、S和貧化元素Ba、Sr、Fe2O3作為地球化學(xué)勘查指標(biāo)。

5 元素質(zhì)量遷移規(guī)律及其成礦意義

表3 烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)安山巖中元素平均含量隨Cu含量變化統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistics of the variations of average element contents with the increasing copper content in andesite of the Wulunbulake experimental area

注:巖石豐度據(jù)鄢明才等(1997)；X：元素含量平均值；q：富集系數(shù)；微量元素含量單位：Ag(×10-9)，其余元素(×10-6)；常量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)單位為10-2。

此次對(duì)烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)研究中，根據(jù)勘探線部署、采樣情況和礦體產(chǎn)出位置選擇了K04號(hào)勘探線進(jìn)行進(jìn)一步的研究工作。以多維異常體系(馬生明等，2014)為指導(dǎo)，通過探討元素遷移量和遷移方向，更直接有效的確定礦(化)體賦存位置。

利用Grant方程計(jì)算鉆孔剖面上各元素元素遷移量(表5)，并繪制出遷移量異常圖(圖3)。從表5中可以看出主成礦元素Cu及親銅成礦元素Ag，礦化劑元素S，鎢鉬族元素Mo、W，親銅分散元素Se的平均遷移量大于0，表明了這些元素在成礦過程中都是隨著熱液活動(dòng)凈帶入到閃長(zhǎng)巖中；親石分散元素Ba、Sr，常量元素Fe2O3平均遷移量小于0，表明這些元素在成礦過程中，隨熱液活動(dòng)從閃長(zhǎng)巖中大量帶出。反映出整個(gè)成礦地球化學(xué)環(huán)境是貧Ba、Sr、Fe2O3的。閃長(zhǎng)巖中成礦元素Cu及其伴生元素Ag、Mo、W、Se以及礦化劑元素S的背景值明顯高于各自在巖石中豐度(表6)，這說明閃長(zhǎng)巖存在初始富集。

圖3 烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)K04勘探線元素遷移地球化學(xué)異常圖Fig.3 Diagrams showing geochemical anomalies of elements mass transfer along exploration line K04 in the Wulunbulake experimental area

從圖3中可以看出貧化元素Ba、Sr表現(xiàn)出明顯帶出特征，Ba帶出量(>100g/t)和Sr帶出量(>100g/t)異常范圍都很大，且連續(xù)分布，包圍了整個(gè)Cu礦化體產(chǎn)出范圍。Ba、Sr都為大離子親石元素，具有極強(qiáng)的活動(dòng)性。Sr一般會(huì)以二價(jià)陽離子的形式進(jìn)入斜長(zhǎng)石和角閃石的晶格，并從中置換出Ca2+。在閃長(zhǎng)巖被鉀化蝕變過程中，斜長(zhǎng)石被鉀長(zhǎng)石交代，使得Sr活化運(yùn)移被成礦流體帶出形成Sr負(fù)異常。Ba元素主要來自于黑云母，閃長(zhǎng)巖受到巖石鉀化蝕變的影響，Ba表現(xiàn)為明顯的帶出特征。這表明Ba隨著熱液流體活動(dòng)，被遷移帶出(魏少妮等，2014)。Ba、Sr帶出形成的負(fù)異常體系為Cu礦床的形成提供了有利前提。

表4 烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)元素富集貧化特征及規(guī)律統(tǒng)計(jì)表Table 4 Statistics of Wulunbulake experimental area element characteristics and rules of enrichment and depletion

在閃長(zhǎng)巖和安山巖中，礦化劑元素S的背景值分別是其豐度的5倍和4.3倍，在淺部成礦部位帶入量較小，帶入量在閃長(zhǎng)巖背景值(1024×10-6)的基礎(chǔ)上小于1000g/t的范圍基本包括了所有礦(化)體。在深部成礦部位帶入量較大，大片礦(化)體帶入量大于2000g/t。Cu礦床中成礦礦物主要是黃銅礦，所以礦化劑S在熱液中的狀態(tài)對(duì)銅礦床的形成至關(guān)重要。硫在熱液中存在形式與H2S的解離作用有關(guān)。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，當(dāng)溫度高于400℃時(shí)，H2S開始分解成H2和S2，隨著溫度的增加解離程度逐漸增大。在熱液高溫階段(400℃)，H2S以不參與化學(xué)反應(yīng)的未離解的中性分子形式存在。隨著溫度降低，H2S在熱液中的溶解性逐漸增強(qiáng)，這對(duì)形成黃銅礦具有重要意義(袁見齊等，1984)。因此，礦化劑S的異常體系是指示成礦的必要條件，也是成礦系統(tǒng)礦化強(qiáng)度的體現(xiàn)。

表5 烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)閃長(zhǎng)巖和安山巖遷移量統(tǒng)計(jì)表Table 5 Statistics of Wulunbulake experimental area diorite and andesite Migration quantity

注:微量元素含量單位：Ag(×10-9)，其余元素(×10-6)；常量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)單位為10-2;n為樣品數(shù)。

Fe2O3的帶出非常明顯，帶出量大于1kg/t的范圍很大，且分布連續(xù)。成礦過程中Fe和Cu及其成礦伴生元素都可以與S結(jié)合形成金屬硫化物。因此能否形成Cu礦床不僅取決于礦床中成礦元素Cu的濃度，還受控于Fe元素以及成礦伴生元素的濃度。所以Fe與Cu之間存在著與礦化劑元素S協(xié)同競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。在S異常體系存在時(shí)，能否形成Cu礦床取決于系統(tǒng)中S與Fe和成礦元素Cu之間的協(xié)同平衡體系。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)Fe2O3的大范圍帶出，為成礦元素Cu與礦化劑S結(jié)合成礦創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

表6 烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)閃長(zhǎng)巖和安山巖 元素背景值統(tǒng)計(jì)表Table 6 Statistics of Wulunbulake experimental area diorite and andesite element background values

注:巖石豐度據(jù)鄢明才等(1997)；含量單位：Ag(×10-9)，其余元素(×10-6)；常量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)單位為10-2。

主成礦元素Cu在閃長(zhǎng)巖背景值(489×10-6)的基礎(chǔ)上帶入量在1000g/t以下的范圍很廣，基本包圍了全部礦體，和大部分礦化體。其在閃長(zhǎng)巖中背景值是豐度的18倍，在安山巖中背景值是豐度的1.45倍。親銅成礦元素Ag在閃長(zhǎng)巖和安山巖中的背景值為220和68，在閃長(zhǎng)巖中背景值是豐度的4倍，在安山巖中背景值是豐度的1.36倍。Ag在閃長(zhǎng)巖背景值(220×10-9)基礎(chǔ)上帶入量在200mg/t以下的范圍遍布全部礦體和大部分礦化體。Se在閃長(zhǎng)巖和安山巖中的背景值分別是其豐度的4.7倍和1.7倍。在深部礦體帶入量較大，帶入量基本大于0.2g/t。鎢鉬族元素Mo、W在閃長(zhǎng)巖和安山巖中的背景值分別是豐度的10倍、2.6倍和6.8倍、3倍。兩種元素的帶入量異常也都是沿著礦體分布，并且有良好的連續(xù)性。其中Mo在閃長(zhǎng)巖背景值(5.92×10-6)基礎(chǔ)上帶入量在小于10g/t的范圍基本包括了所有的礦化體，而W的帶入量在3g/t以下時(shí)，沒有包括所有礦化部位。成礦元素Cu及其伴生元素的異常體系是以往地球化學(xué)勘查中廣泛應(yīng)用的地球化學(xué)指標(biāo)。

從圖3中可以看出，主成礦元素Cu及其伴生元素Ag、Mo、W、Se、礦化劑元素S在礦體產(chǎn)出部位表現(xiàn)為明顯帶入特征，在無礦部位表現(xiàn)為帶出特征，由帶入作用引起的正異常與礦體位置吻合度很高。由帶出作用引起的負(fù)異常范圍更大，涵蓋了帶入元素形成的正異常。從圖3中還可以看出，閃長(zhǎng)巖中初始富集的成礦物質(zhì)在巖漿期后熱液活動(dòng)的影響下，成礦物質(zhì)重新活化運(yùn)移，向閃長(zhǎng)巖與安山巖接觸帶運(yùn)移并沉淀成礦。

6 成礦預(yù)測(cè)與找礦方向

通過對(duì)烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)礦床中元素地球化學(xué)特征和規(guī)律的研究，確定了地球化學(xué)勘查指標(biāo)，對(duì)地球化學(xué)勘查指標(biāo)進(jìn)行遷移量和遷移方向的探討?？偨Y(jié)這些元素遷移特征及反映出的異常特征發(fā)現(xiàn)，在烏倫布拉克斑巖型銅礦床中，存在著Ba、Sr、Fe2O3負(fù)異常體系、礦化劑元素S異常體系、S與Fe和成礦元素Cu協(xié)同平衡體系、成礦元素Cu及其成礦伴生元素Ag、Mo、W、Se的異常體系。

以多維異常體系(馬生明等，2014)為指導(dǎo)，綜合運(yùn)用礦床地質(zhì)、地球化學(xué)來進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)和確定找礦方向。成礦部位主要分布在閃長(zhǎng)巖內(nèi)部和與圍巖的接觸帶上。致密的安山巖可以作為良好的阻隔層，將礦液圈閉在閃長(zhǎng)巖內(nèi)部或接觸帶上成礦。在斷層發(fā)育的地段，構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)使致密的巖石發(fā)生斷裂呈泥、塊狀，引起壓力釋放，使得溶液再次沸騰，揮發(fā)分溢出，使熱液富堿，喪失搬運(yùn)金屬的能力從而富集成礦(Skinneretal.，1979)。所以，在靠近F1和F2兩條大斷裂與小斷層相交匯的區(qū)域是成礦主要部位。

從地球化學(xué)角度來看，整個(gè)礦床都處于Ba、Sr、Fe2O3負(fù)異常體系中，不僅K04勘探線深部有強(qiáng)烈的負(fù)異常存在，在整個(gè)試驗(yàn)區(qū)礦床下部也都存在著強(qiáng)烈的負(fù)異常，這為成礦提供了一個(gè)很好的前提。多維異常體系還指出，礦化劑S異常體系也是礦床形成的必要條件。隨著溫度的下降，S在流體中的溶解度將會(huì)升高。推測(cè)在熱液與天水交匯時(shí)溫度降低，會(huì)成為S異常體系形成的有利條件。大量斑巖型礦床研究表明，淺部成礦流體特征表現(xiàn)為巖漿熱液與天水混合特征(季克儉等，1994；張德會(huì)等，2011；張旗等，2013)。S與Fe和成礦元素Cu間的協(xié)同平衡體系研究結(jié)果也證實(shí)了成礦系統(tǒng)中Fe與成礦元素Cu對(duì)S存在著競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，F(xiàn)e的大范圍帶出為成礦創(chuàng)造了有利條件。最后Cu及其伴生元素的富集程度決定著礦化強(qiáng)度。從元素遷移異常圖中可以看出，深部閃長(zhǎng)巖體Ba、Sr、Fe2O3的帶出量和礦化劑元素S、成礦元素Cu及其伴生元素Ag、Mo、W、Se帶入量都很大，并且有向下方延伸的趨勢(shì)；閃長(zhǎng)巖中初始富集的成礦物質(zhì)，在巖漿期后熱液活動(dòng)的影響下，重新活化向接觸帶運(yùn)移并沉淀成礦。因此深部閃長(zhǎng)巖體是找礦的主要目標(biāo)。多維異常體系的建立不僅為烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)的進(jìn)一步找礦工作指明了方向，也為其他地區(qū)斑巖型銅礦床的找礦工作提供了新的思路。

7 結(jié)論

本文通過對(duì)新疆烏倫布拉克斑巖型銅礦床中元素富集貧化特征及規(guī)律的研究，發(fā)現(xiàn)以閃長(zhǎng)巖為侵入巖、安山巖作為圍巖的斑巖型銅礦床的富集貧化指示元素。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)發(fā)生富集的元素包括：Cu、Ag、As、Sb、Mo、W、S、Se、H2O+，發(fā)生貧化的元素包括：Ba、Rb、Sr、Fe2O3。

試驗(yàn)區(qū)斑巖型Cu礦床中存在著Ba、Sr負(fù)異常體系、礦化劑元素S異常體系、S與Fe和成礦元素Cu協(xié)同平衡體系、成礦元素Cu及其成礦伴生元素Ag、Mo、W、Se異常體系，四種異常體系共同組成了多維異常體系。Ba、Sr負(fù)異常體系為Cu礦床的形成提供了有利前提；S的異常體系是指示成礦的必要條件，也是成礦系統(tǒng)礦化強(qiáng)度的體現(xiàn)；S與Fe和成礦元素Cu協(xié)同平衡體系為成礦元素Cu與礦化劑S結(jié)合成礦創(chuàng)造了機(jī)會(huì)；成礦元素Cu及其成礦伴生元素Ag、Mo、W、Se異常體系為Cu礦床形成提供重要的成礦物質(zhì)來源。四種異常體系環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)。在實(shí)際找礦過程中缺少任何一種異常體系，成礦前景都不容樂觀。

以多維異常體系為指導(dǎo)進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)和確定找礦方向，烏倫布拉克試驗(yàn)區(qū)沿著F1和F2大斷裂帶，向深部閃長(zhǎng)巖體開展進(jìn)一步的找礦工作。

Ai Jin-biao,Ma Sheng-ming,Zhu Li-xin,Xi Ming-jie,Fan Lian-jie,Hu Zhao-xin,Zhang Yan.2013.Major elements migration regularity and mass change quantification of alteration zones in Matou porphyry Mo-Cu deposit,Anhui Province[J] Mineral Deposits,32(6):1262-1274 (in Chinese with English abstract)

Dong Lian-hui,Xu Xing-wang,Qu Xun,Li Guang-ming.2009.Tectonic setting and formation mechanism of the circum-Junggar porphyritic copper deposit belts [J].Acta Pelrologica Sinica,25(4):713-737(in Chinese with English abstract)

Gong Qiu-li,Zhu Li-xin,Ma Sheng-ming,Xi Ming-jie.2009.Petrochemical indices in geochemical exoloration of poprhyry type copper deposits [J].Geophysical and Geochemical Exploration,33 (1): 31-34(in Chinese with English abstract)

Grant JA.2005.Isocon analysis: a brief review of the method and applications[J].Physics and Chemistry of the Earth,Parts A/B/C,30 (17): 997-1004

Hu Zhao-xin,Ma Sheng-ming,Zhu Li-xin,Wang Hui-yan.2014.Element enrichment and depletion regularity in the Matou porphyry Mo-Cu deposit of Anhui Province and their prospecting significance[J].Geology and Exploration,50(3):504-514(in Chinese with English abstract)

Ji Ke-jian,Wang Li-ben.1994.The significiant research progress of the source of hydrothermal solution ande triple-source metasomatic hydrothermal metallogeny[J].Earth Science Frontiers,1(3-4): 126-132(in Chinese)

Ma Sheng-ming,Zhu Li-xin,Liu Hai-liang,Wang Hui-qiang,Xu Ming-zuan.2011.A study of geochemical anomaly structure of the Huitongshan copper deposit in Beishan area,Gansu Province[J].Acta Geoscientica Sinica,32(4):405-412(in Chinese with English abstract)

Ma Sheng-ming,Zhu Li-xin.2014.Multidimensional anomaly system for hydrothermal nonferrous metal deposits:Taking the Matou porphyry molybdenum copper mine in Anhui Province as an example [J].Journal of Jilin University (Earth Science Edition),44 (1): 134-144(in Chinese with English abstract)

Ma Sheng-ming,Zhu Li-xin,Liu Chong-min,Chen Xiao-feng,Liang Sheng-yue.2009.The study of the enrichment and depletion regularity of trace elements in porphyry Cu (Mo) deposits[J].Acta Geoscientica Sinica,30(6):821-830(in Chinese with English abstract)

Mi Kui-feng,Liu Zhen-jiang,Li Chun-feng,Liu Rui-bin,Wang Jian-ping,Zou Jun-yu,Wang Zhong-bao.2014.Metallogenic processes and migration of ore-forming elements in the Wunugetushan porphyry Cu-Mo deposit,Inner Mongolia[J].Geology in China,41(4): 1253-128(in Chinese with English abstract)

Pu Shou-cheng,Liu Shu-tian,Lian Chang-yun,Yang Yong-qiang.1996.The negative geochemical anomaly and prospecting significance [J].Geology and Prospecting,32 (2): 46-50(in Chinese)

Qu Xun,Xu Xing-wang,Dong Lian-hui,Liang Guang-lin,Deng Gang,Zhou Gang,Chen Song-lin,Zhang Lian-chang,Du Shi-jun,Zhang Yong,Cai Xin-ping.2010.Tectonic types of porphyry copper deposit in eastern Junggar,Xinjiang[J].Xinjiang Geology,28(1):32-37(in Chinese with English abstract)

Rui Zong-yao,Zhang Li-sheng,Chen Zhen-yu,Wang Long-sheng,Liu Yu-lin,Wang Yi-tian.2003.Approach on source rock or source region ofporphyry copper deposits[J].Acta Pedobgica Sinica,20(2):22-238(in Chinese with English abstract)

Skinner B J.1979.Many causes of hydrothermal ore deposits.In: Barner HL (editor in chief): hydrothermal ore deposit geochemistry [M].Beijing: Geological Publishing House:1-22(in Chinese)

Wei Jun-hao,Liu Cong-qiang,Ding Zhen-ju.2000.Active laws of element migration in wall-rock alteration processes for hydrdothermal gold deposits: As evidenced by dongping,Hougou ande Shuijingtun gold deposits[J] .Acta Mineralogica Sinica,20(2): 200-206(in Chinese with English abstract)

Wei Shao-ni,Zhu Yong-feng,An Fang.2014.Mineralization and elements migration characteristics of porphyry copper deposits in Baogutu area,Xinjiang[J].Mineral Deposits,33(1): 165-180(in Chinese with English abstract)

Xi Ming-jie,Zhu Li-xin,Ma Sheng-ming,Hu Shu-qi,Liu Chong-min,Wang Hui-yan.2014.The peimary geochemical pattern of the west bairendaba zinc polymetallic ore district in inner Mongolia[J] Geophysical and Geochemical Exploration,38(2):239-247(in Chinese with English abstract)

Yu Heng-xiang,Lin Jin-fu,Liu Jia-yuan,Hu Cheng-qi.1998.Metallogenic features of the Wulunbulake porphyry copper deposit hosited in cryptoexplosion breccia pipe,Xinjiang[J].Geology and Prospecting,34(5):8-13(in Chinese)

Yu Heng-xiang,Xia Bin,Liu Jia-yuan,Yuan Kui-rong.2002.Geochemistry of the Wunlunbulake copper ore deposit and its genesis,Xinjiang China[J].Geotectonica et Metallogenia,26(2):172-178(in Chinese with English abstract)

Zhang De-hui,Xu Jiu-hua,Yu Xin-qi.2011.The diagenetic and metallogenic depth: main constraints and the estimation methods[J].Geological Bulletin of China,30(1):112-125(in Chinese with English abstract)

[附中文參考文獻(xiàn)]

Skinner B J.1979.熱液礦床的多種成因.見: Barner HL(主編)：熱液礦床地球化學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社(陳浩琉譯):1-22

艾金彪,馬生明,朱立新,席明杰,樊連杰,胡兆鑫,張 燕.2013.安徽馬頭斑巖型鉬銅礦床蝕變帶常量元素遷移規(guī)律及其定量計(jì)算[J].礦床地質(zhì),32(6):1262-1274

董連慧，徐興旺，屈 迅，李光明.2009初論環(huán)準(zhǔn)噶爾斑巖銅礦帶的地質(zhì)構(gòu)造背景與形成機(jī)制[J].巖石學(xué)報(bào),25(4):713-737

弓秋麗,朱立新,馬生明,席明杰.2009.斑巖型銅礦床地球化學(xué)勘查中巖石化學(xué)指標(biāo)[J].物探與化探，33(1):31-34

胡兆鑫,馬生明,朱立新,王惠艷.2014.安徽馬頭斑巖型鉬銅礦床元素富集貧化規(guī)律及其找礦意義[J].地質(zhì)與勘探,50(3): 504-514

季克儉，王立本.1994.熱液源研究的重要進(jìn)展和“三源”交代熱液成礦學(xué)說[J].地學(xué)前緣，1(3-4)：126-132

馬生明,朱立新,劉崇民,陳曉峰,梁勝躍.2009.斑巖型Cu(Mo) 礦床中微量元素富集貧化規(guī)律研究[J].地球?qū)W報(bào),30(6): 821-830

馬生明，朱立新，劉海良，王會(huì)強(qiáng)，徐明鉆.2011.甘肅北山輝銅山銅礦地球化學(xué)異常結(jié)構(gòu)研究[J].地球?qū)W報(bào)，32(4):405-412

馬生明，朱立新.2014.熱液成因有色金屬礦多維異常體系—以馬頭斑巖型鉬銅礦為例[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版)，44(1):134-144

宓奎峰，柳振江，李春風(fēng)，劉瑞斌，王建平，鄒君宇，王忠寶.2014.內(nèi)蒙古烏努格吐山大型銅鉬礦床元素遷移及成礦過程探討[J].中國(guó)地質(zhì)，41(4):1270-1287

樸壽成,劉樹田,連長(zhǎng)云,楊永強(qiáng).1996.地球化學(xué)負(fù)異常及其找礦意義[J].地質(zhì)與勘探，32(2):46-50

屈 迅，徐興旺，董連慧，梁廣林，鄧 剛，周 剛，陳松林，張連昌，杜世俊，張 永，蔡新平.2010新疆東準(zhǔn)噶爾斑巖銅礦主要構(gòu)造類型[J].新疆地質(zhì)，28(1):32-37

芮宗瑤，張立生，陳振宇，王龍生，劉玉琳，王義天.2003.斑巖銅礦的源巖或源區(qū)探討[J].巖石學(xué)報(bào)，20(2)：229-238

魏俊浩,劉叢強(qiáng),丁振舉.2000.熱液型金礦床圍巖蝕變過程中元素遷移規(guī)律——以張家口地區(qū)東坪、后溝、水晶屯金礦為例[J].礦物學(xué)報(bào),20(2): 200-206

魏少妮，朱永峰，安 芳.2014.新疆包古圖地區(qū)斑巖型銅礦化特征和成礦元素遷移規(guī)律初探[J].礦床地質(zhì)，33(1)：165-180

席明杰，朱立新，馬生明，胡樹起，劉崇民，王惠艷.2014.內(nèi)蒙古拜仁達(dá)壩西礦區(qū)鋅多金屬礦床原生地球化學(xué)異常模式[J].物探與化探，38(2):239-247

喻亨祥，林錦富，劉家遠(yuǎn)，胡承琦.1998.新疆烏倫布拉克隱爆角爍巖筒型斑巖銅礦成礦地質(zhì)特征[J].地質(zhì)與勘探，34(5):8-13

喻亨祥，夏 斌，劉家遠(yuǎn)，袁奎榮.2002.新疆烏倫布拉克銅礦床成礦地質(zhì)地球化學(xué)及礦床成因[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué)，26(2):172-178

張德會(huì)，徐九華，余心起.2011.成巖成礦深度:主要影響因素與壓力估算方法[J].地質(zhì)通報(bào),30(1):112-115

張 旗.2013.巖漿熱液礦床最佳成礦部位探討[J].甘肅地質(zhì)，22(3):1-11

Regularities of Element Migration and Metallogenic Prediction in the Wulunbulake Porphyry Copper Deposit, Eastern Junggar, Xinjiang

CHEN Hong-qiang1，2, MA Sheng-ming1, CEN Kuang2, LI Jing-yun1

(1.InstituteofGeophysicalandGeochemicalExploration,ChineseAcademyofGeologicalScience,Langfang,Hebei065000；2.ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083)

The Wulunbulake copper deposit is located in the Beita Mountain region of eastern Xinjiang, part of the Central Asia-Xingmeng porphyry copper belt. In recent years, several large copper deposits have been found in this belt beyond the border. Prospecting porphyry copper deposits in northern Xinjiang has also made a breakthrough, including the Xilekubuke, Halasu and Qiongheba deposits. Therefore, the Wulunbulake deposit is worthy to be further researched. Through systematic study of 15 kinds of trace elements and the 9 major elements in the deposit, this study summed up the characteristics of element enrichment and depletion, and the regularity of the contents of these elements changing with main ore-forming elements of Cu to select index elements. Then, we calculated migration amounts of these elements. Taking No. K04 prospecting section as an example, using the multidimensional anomaly system as the guidance, we further analyzed the spatial distribution characteristics of metallogenic elements and geochemical characteristics and the difference of the area without mineralization. The results show that the elements in the ore-bearing diorite have obvious enrichment and depletion characteristics. In the metallogenic stage, the significantly enriched elements include S, Cu, Ag, As, Sb, Mo, W, Se, and H2O+, while the depleted elements include Ba, Sr, Rb, and Fe2O3, with a larger range of negative anomalies caused by the elements, covering the positive anomaly ranges with enriched elements. The comprehensive utilization of the different attributes of the anomalies can effectively indicate not only the ore body (mineralization) location, but also the direction of further prospecting in the test area.

indicator elements, mass transfer, multidimensional anomaly system, metallogenic prognosis, Wulunbulake, Xinjiang

2015-04-30；

2015-09-20；[責(zé)任編輯]郝情情。

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2014BAB05B00)和中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目(編號(hào)：1212011120525)聯(lián)合資助。

陳宏強(qiáng)(1991年-)，男，在讀碩士研究生，地球化學(xué)方向。E-mail:1207815740@qq.com。

馬生明(1963年-)，男，博士，主要從事礦產(chǎn)勘查地球化學(xué)方法技術(shù)研究工作。E-mail: mashengming@igge.cn。

P595;P614;P618.41

A

0495-5331(2015)06-1138-12