西準噶爾哈西金礦成礦物質來源的S-Pb同位素證據(jù)

蔣磊 汪瀅 曾祥武 聶曉勇

摘? 要：哈西金礦位于新疆西準噶爾哈圖-薩爾托海金成礦帶西延部分，礦體受NE向斷裂控制，產于石炭系太勒古拉組中，與玄武巖關系密切。為示蹤成礦物質來源，結合前人研究成果，對哈西金礦主要金屬硫化物中黃鐵礦、毒砂的S，Pb同位素組成進行測定。結果表明，哈西金礦金屬硫化物的δ34S變化于0.3‰～1.8‰，平均1.2‰，組成較穩(wěn)定，硫同位素頻率直方圖具明顯塔式分布特征;礦石中金屬硫化物206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值分別為18.021～18.13、15.525～15.59和37.923～38.123，均值分別為18.059、15.547和37.996，組成穩(wěn)定，為正常普通鉛;綜合鉛同位素μ值（9.36～9.48）、ω值（35.74～36.66）及構造環(huán)境演化圖投圖，認為哈西金礦床中成礦物質主要來自深源地幔，可能受到地殼物質的輕微混染。

關鍵詞：新疆;哈西金礦;S-Pb同位素;成礦物質來源

新疆西準噶爾地區(qū)是新疆北部主要產金區(qū)，其中哈圖-薩爾托海成礦帶金礦密集分布，是最大的金礦聚集區(qū)。哈西金礦位于哈圖-薩爾托海成礦帶西延部分，行政區(qū)劃屬新疆托里縣，是近期發(fā)現(xiàn)的具較大成礦潛力的金礦。前人對成礦帶內較大金礦研究較多，如哈圖、寶貝、鴿子溝、滿硐山等，主要包括礦床成因、成礦作用、巖石地球化學、礦石礦物等方面[1-6]。目前對哈西金礦的研究較少，王治華等提出該金礦成礦規(guī)律及找礦標志[7]，王長青探討了金礦成礦地質特征及成因[8]。本文在野外地質調查基礎上，對哈西金礦硫化物進行硫、鉛同位素測試，結合該區(qū)其他金礦（哈圖、包古圖）的研究數(shù)據(jù)，探討哈西金礦成礦物質來源，為研究金礦成礦機制提供有效依據(jù)。

1? 區(qū)域地質背景

哈西金礦位于準噶爾西北部，屬哈薩克斯坦古板塊與西準噶爾-吐魯番古板塊交接地帶（圖1）?，主要由晚古生代褶皺山系組成，西南部出露少量早古生代中晚期褶皺帶，屬典型增生造山帶，由板塊經聚合-俯沖-增生作用形成。地層為古生界一套厚度巨大的淺海相細-極細的火山碎屑巖-陸源碎屑沉積巖。NE向斷裂構造極發(fā)育，巖漿活動頻繁，達爾布特深大斷裂從本區(qū)通過，沿該斷裂有基性、超基性巖分布，形成蛇綠巖套[9-17]。

2? 礦床地質特征

哈西金礦區(qū)出露地層以石炭系太勒古拉組、包古圖組為主。區(qū)內構造非常發(fā)育，斷裂構造以NEE向為主，其中，安齊斷裂是通過礦區(qū)內的區(qū)域性大斷裂，是區(qū)內控礦斷裂，亦是礦區(qū)的賦礦構造。礦區(qū)出露巖漿巖主要為玄武巖，地表上呈NE向條帶狀或孤島狀分布。礦區(qū)受區(qū)域變質作用影響，變質地質體以葡萄石-綠纖石相為特征，主要表現(xiàn)在東礦段安齊斷裂上盤與玄武巖中間區(qū)段出現(xiàn)的一條片理化帶，為片理化硅質粉砂巖，變質程度局部為片巖，地表出露明顯，界線清楚。哈西金礦礦體主要賦存在安齊斷裂上盤玄武巖內，共圈定金礦脈7條。礦體長短不一，呈中間寬兩端窄的不規(guī)則似透鏡體，地表呈分枝狀，到地下復合為一條板狀礦體。礦體圍巖為玄武巖，礦體厚0.1～3.42 m，Au品位0.17×10-6～64.6×10-6。該礦帶長9 km，寬約20～50 m，走向65°～70°，傾向NW向，傾角70°～85°，分東、西兩段（圖1）?。

礦石構造主要有脈（網脈）狀構造、條帶狀構造、角礫狀構造、浸染狀構造等。礦石結構主要有包含結構、自形粒狀結構、半自形粒狀結構、填隙結構、壓碎結構等;礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦、毒砂，次為黃銅礦、輝砷鎳礦、自然金等。黃鐵礦多呈自形-半自形結構、斑狀壓碎結構或與毒砂共生（圖2-D，F(xiàn)，G）;毒砂多為自形-半自形結構，含少量黃銅礦，稀疏分布在石英中（圖2-E，H，I）。非金屬礦物主要有石英、方解石、斜長石、綠泥石等。其中黃鐵礦、毒砂為主要載金礦物，石英、方解石及硫化物礦物次之。據(jù)礦物共生組合和穿插關系，將金礦形成過程劃分為熱液期、表生期，前者為石英-硫化物階段、石英-硫化物-自然金階段、碳酸鹽階段。其中石英-硫化物-自然金階段有大量金屬硫化物生成，自然金在本階段形成，為金礦主要成礦階段。

3? 樣品及測試方法

用于S，Pb同位素分析測試的4件樣品采自哈西金礦I號礦帶西段斜井和鉆孔巖心中新鮮的、具代表性的礦石樣品。礦石中可見自然金，主要硫化物為黃鐵礦和毒砂。分析方法及步驟如下：選取具代表性樣品，經手工逐級破碎、過篩，在雙目鏡下挑選40～60目、純度大于99%的單礦物樣品5 g以上，再在瑪瑙缽里研磨至200目以下。樣品分析測試在核工業(yè)北京地質研究院分析測試研究中心完成。硫同位素通過測定SO2獲得，生成的SO2用冷凍法收集用于測試，所用儀器為MAT-251質譜儀，測量結果以V-CDT為標準，分析精度優(yōu)于±0.2‰。礦石硫化物鉛同位素用熱表面電離質譜法進行測量，儀器型號為ISOPROBE-T，測試溫度為20℃，相對濕度20%，檢測方法據(jù)GB/T17672-1999《巖石中鉛、鍶、釹同位素測定方法》，對1μg的208Pb/206Pb測量精度小于等于0.005%。

4? 結果

4.1? 硫同位素

本文得到的4件硫同位素結果與前人實驗數(shù)據(jù)一同列入表1中。哈西金礦4件硫化物樣品的δ34S值變化于0.3‰～1.8‰，均值1.2‰。其中2件黃鐵礦和2件毒砂的δ34S值分別為1.6‰～1.8‰和0.3‰～1.1‰，均值分別為1.7‰和0.7‰。據(jù)前人研究[18]，如同一礦床的δ34S值變化范圍低于10‰，表明該礦床礦石的硫源組成是均一、穩(wěn)定的。

4.2? 鉛同位素

4件硫化物鉛同位素測試分析結果顯示（表2），哈西金礦鉛的同位素比值較穩(wěn)定，變化范圍較小。206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb變化范圍分別為18.021～18.13、15.525～15.59和37.923～38.123，極差分別為0.109、0.065和0.2，均值分別為18.059、15.547和37.996。

5? 討論

5.1? 硫的來源

張理剛和Hoefs研究發(fā)現(xiàn)[22-23]，成礦熱液總硫同位素根據(jù)組成的不同反應來源的差異性：（1）當δ34SΣs值接近于0‰時，代表該成礦熱液總硫為地?；蜥Ｔ磶r漿起源硫;（2）當δ34SΣs值近于20‰時，代表該成礦熱液總硫來源于海水硫酸鹽、硫酸鹽巖或變質巖;（3）當δ34SΣs值近于-50‰～50‰時，代表該成礦熱液總硫來源于沉積巖地層中硫酸鹽還原硫化氫。哈西金礦成礦熱液δ34SΣs在0值附近變化范圍小，具明顯的塔式分布效應。在硫同位素直方圖上（圖3）[24]，與西準噶爾地區(qū)其他金礦床硫化物的δ34S值分布一致，硫的來源為深部或地幔。

5.2? 鉛的來源

前人研究表明[25]，鉛同位素源區(qū)的μ值、Th/U比值等特征參數(shù)值能反映鉛的來源，通常高μ值的鉛被認為是來自上地殼，低μ值的鉛被認為是來自幔源和下地殼。哈西金礦礦石鉛μ值為9.36～9.48，平均9.40，高于7.3～8.0（地幔原始鉛的μ值）[26]，小于Doe提出的上地殼μ值（>9.58），表明來自下部地殼或上地幔鉛。哈西金礦礦石鉛的ω值為35.74～36.66，平均36.12，低于地殼平均值36.84[27];哈西金礦礦石鉛的Th/U比值為3.70～3.74，平均3.72，大于3.47（中國大陸上地殼的Th/U比值）[28]，揭示成礦物質可能為上地幔與下部地殼物質混合。將哈西金礦鉛同位素數(shù)據(jù)投到Zartman構造模式圖上（圖4）[29]，在208Pb/204Pb～206Pb/204Pb圖解上，硫化物鉛同位素投點落在造山帶鉛與地幔鉛之間;在207Pb/204Pb～206Pb/204Pb圖解上也顯示類似結果，鉛同位素投點大部分落于造山帶鉛和地幔鉛附近，偏向造山帶。由于造山帶內殼幔作用強烈，常與深部作用過程有關，因此，這種落于地幔與造山帶之間的鉛應為深源鉛。哈西金礦床中鉛主要來自地幔，并在成礦過程中受到殼源鉛的混染。朱炳泉等研究大量鉛同位素數(shù)據(jù)[30]，提出礦石鉛同位素的“△γ-△β成因分類圖解”，并使用△α、△β、△γ分別表示鉛的3種同位素組成與同時代原始地幔鉛的相對偏差，該圖解消除了時間因素的影響，顯示出鉛同位素組成間的變化關系，相對全球性演化模式具有更好的示蹤意義。本文將哈西金礦礦石鉛計算出的△β、△γ，投到△β-△γ成因分類圖解上（圖5）[30]，4個投影點集中分布于地幔鉛源和上地殼與地?；旌系母_帶（3a.巖漿作用）區(qū)域之間，這與Zartman的鉛構造模式圖投圖結果一致。因此認為哈西金礦中的鉛可能來源于深部地幔，同時受到地殼鉛輕微混染。

由于哈西金礦成礦物質主要來自深源地幔，僅發(fā)生了輕微混染，因此，可用豪特曼斯公式計算的年齡探討對比區(qū)域成礦因素。經計算得到哈西金礦礦石鉛模式年齡為347～365 Ma，平均357 Ma（表3），表明成礦金屬可能來源于泥盆—石炭紀地層，這與該區(qū)大地構造背景較相符。據(jù)前人資料[31-32]，泥盆紀西準噶爾地區(qū)伴隨著西緣深大斷裂帶的多次間歇活動，開始轉入準噶爾邊緣裂陷拉伸環(huán)境，形成多期疊加的火山沉積凹陷帶。由于火山活動頻繁，時而強烈爆發(fā)噴出，時而寧靜噴溢活動，交替形成多期多旋回的火山沉積作用。期間形成的中、基性火山巖含金豐度是地殼平均豐度的30倍以上，為本區(qū)提供了豐富的成礦物質基礎。

6? 結論

（1）哈西金礦硫化物δ34S值介于0.3‰～1.8‰，極差為1.5‰，平均1.2‰，具明顯塔式分布效應，與地幔硫相近。

（2）硫化物中的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb平均數(shù)值分別為18.059、15.547和37.996，組成較穩(wěn)定，為正常普通鉛。

（3）綜合S-Pb同位素示蹤，哈西金礦床中成礦物質主要來自深源地幔，可能受到地殼物質的輕微混染。

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Ore-forming Materials of the Haxi Gold Deposit in Western junggar： Evidences from Sulfur and Lead Isotopes

Jiang Lei1，2，Wang Ying3，Zeng Xiangwu2，Nie Xiaoyong2

（1.China University of Geosciences，Wuhan，Hubei，430074，China;2.Urumqi Center of Natural Resources Comprehensive Survey，CGS，Urumqi，Xinjiang，710100，China;3.Earthquake Agency of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Urumqi，Xinjiang，830011，China）

Abstract：The Haxi gold deposit is located in the western extension of the gold metallogenic belt of hatu-sartohai in western junggar， xinjiang. The ore body is controlled by the north-east fault， mainly occurs in the strata of Carboniferous Telegula and closely related to basalt. In order to investigate the source of ore-forming materials， this study union the father research results， systematically analyses the characteristics of sulfur and lead isotopic compositions of sulfides including pyrite， arsenopyrite to discuss the source of ore-forming materials. The results show that the δ34S values of sulfides range from 0.3‰ to 1.8‰， averaging 1.2‰. The sulfur isotopic compositions are stable and with the tower distribution features. The206Pb/204Pb ratios of sulfides vary from 18.021 to 18.13， averaging 18.059; 207Pb/204Pb ratios range from 15.525 to 15.59， averaging 15.547; 208Pb/204Pb ratios are between 37.923 and 38.123 averaging 37.996. The lead isotopic compositions are stable and belong to the normal lead. Combining the μ（9.36～9.48）values、ω（35.74～36.66） values with the tectonic evolution diagram of lead isotope， concluded that the lead is primarily sourced from the deep mantle and maybe minor involvement of crust.

Key words： XinJiang;Haxi gold deposit;Sulfur and lead isotope;Ore-forming material source