新疆東天山三岔口西銅礦床成礦流體特征及礦床成因

魏 軍

（新疆地礦局第二區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，新疆 昌吉 831100）

新疆東天山三岔口西銅礦床位于覺(jué)羅塔格島孤帶的東北部邊緣，北側(cè)以康古爾-鏡爾泉斷裂作為深大斷裂為邊界，南側(cè)與阿其克-庫(kù)都克斷裂相鄰，區(qū)域內(nèi)的構(gòu)造呈現(xiàn)東西側(cè)展布，主要是斷裂構(gòu)造。該銅礦床出露的地層主要包括中石炭統(tǒng)梧桐窩子組和下石炭統(tǒng)干洞組，中石炭統(tǒng)梧桐窩子組是由石英角斑巖和角斑巖組成的火山巖系，而下石炭統(tǒng)干洞組是由石英巖、淺變質(zhì)石英砂巖、板巖等組成的碎屑巖系。

鄧?yán)蛎鞯热薣1]研究了新疆東天山阿奇山鉛鋅礦床成礦物質(zhì)來(lái)源及礦床成因，新疆東天山阿奇山鉛鋅礦床的礦體賦存于下石炭統(tǒng)雅滿蘇組第四巖性段中，主要會(huì)受到該區(qū)域的地層控制，礦化類型為浸染狀和細(xì)脈狀，結(jié)果顯示，阿奇山鉛鋅礦床中，礦石硫化物的δ34S 值分布在-1.6‰～-7.3‰之間，14 件礦石圍巖樣品206Pb/204Pb，207Pb/204Pb和208Pb/204Pb 值 的 變 化 范 圍 分 別 為18.112～18.427，15.553～15.646 和37.980～38.441，根據(jù)新疆東天山阿奇山鉛鋅礦床的鉛構(gòu)造模式圖解以及參數(shù)綜合分析，表明礦床中的鉛來(lái)自于殼幔物質(zhì)混合，阿奇山鉛鋅礦床可能屬于火山熱液型礦床。

新疆東天山三岔口西銅礦床的成因是在21 世紀(jì)80 年代中期發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)針對(duì)礦床成因就存在兩種不同的觀點(diǎn)，一種說(shuō)法是斑巖銅礦，一種是熱液銅礦。20 世紀(jì)88 年到89 年間，有關(guān)學(xué)者對(duì)新疆東天山三岔口西銅礦床進(jìn)行了專題研究，大多數(shù)學(xué)者都同意是熱液銅礦[2]。新疆東天山三岔口西銅礦床雖然與斑巖銅礦之間存在很多相似的地方，比如受到深大斷裂控制并產(chǎn)于島孤帶，含礦主巖都是英云閃長(zhǎng)斑巖和石英閃長(zhǎng)玢巖，但是除了這些以外的其他特征與斑巖銅礦存在很多不同之處。

1 新疆東天山三岔口西銅礦床成礦流體特征

1.1 成礦地質(zhì)背景

新疆東天山三岔口西銅礦床的斷裂處于哈薩克斯坦板塊與塔里木板塊到準(zhǔn)噶爾板塊之間的分界斷裂，但是還屬于赤湖一土屋一延?xùn)|一紅嶺一小熱泉子銅成礦帶的邊界處南側(cè)，斷裂的南側(cè)緊挨著阿其克-庫(kù)都克斷裂，新疆東天山三岔口西銅礦床的成礦區(qū)域內(nèi)，在構(gòu)造線上呈現(xiàn)近東西展布，構(gòu)造上主要是斷裂構(gòu)造，如圖1 所示。

圖1 新疆東天山三岔口西銅礦礦區(qū)地質(zhì)圖

新疆東天山三岔口西銅礦床屬于海西期中期侵入的一種復(fù)式巖體，整個(gè)銅礦床的出露面積大約在65 平方千米左右，新疆東天山三岔口西銅礦床賦存于斜長(zhǎng)花崗巖體的邊緣位置。新疆東天山三岔口西銅礦床的含礦巖體鋯石SHRIMPU-Pb 同位素在278Ma 左右，全巖Rb-Sr 等時(shí)線年齡為276Ma，新疆東天山三岔口西銅礦床的成巖時(shí)代屬于早二疊世。

新疆東天山三岔口西銅礦床礦體受到礦床構(gòu)造的控制非常明顯，在形態(tài)上大多呈現(xiàn)出脈狀、板狀或透鏡狀。新疆東天山三岔口西銅礦床的產(chǎn)狀與整個(gè)區(qū)域的構(gòu)造線在方向上是一致的，主要受到次一級(jí)構(gòu)造的破碎帶控制，在巖體走向上以北東向-南西向?yàn)橹?，?guī)模上相對(duì)比較懸殊。

新疆東天山三岔口西銅礦床的礦體受到構(gòu)造的控制非常明顯，新疆東天山三岔口西銅礦床的產(chǎn)狀主要受到次一級(jí)構(gòu)造破碎帶的控制，新疆東天山三岔口西銅礦床的礦體長(zhǎng)度在10m 到100m 之間，厚度一般在1 米到10 余米之間。新疆東天山三岔口西銅礦床的礦石礦物成分主要是鋅銅礦、黃鐵礦、輝銅礦、黃銅礦、斑銅礦等，在最近幾年的研究中發(fā)現(xiàn)了新疆東天山三岔口西銅礦床與黃銅礦共生的紅輝沸石。

1.2 流體包裹體類型

根據(jù)新疆東天山三岔口西銅礦床在含礦石英脈中的流體包裹體具有均一方式、氣液比的特點(diǎn)，可以將新疆東天山三岔口西銅礦床中的流體包裹體分為氣型-液型包裹體、少量純液相包裹體兩類，兩類包裹體占所有流體包裹體總量的90%以上，主要特點(diǎn)是氣液比在3%～7%之間。新疆東天山三岔口西銅礦床在成礦時(shí)的流體溫度都比較低，可以反映出新疆東天山三岔口西銅礦床的成礦作用發(fā)生在巖漿期后熱液活動(dòng)的晚期。從電子顯微鏡下觀察可知，新疆東天山三岔口西銅礦床的含礦石英脈中包裹體個(gè)體比較小，在形態(tài)上也呈現(xiàn)出渾圓狀，極少數(shù)都是不規(guī)則的形狀，大小上在3μm～10μm 之間，明顯反映出熱液成礦的特點(diǎn)。

1.3 氣液相成分

采用含礦英脈樣品分析新疆東天山三岔口西銅礦床包裹體的氣相和液相成分，在包裹體的液相成分中，主要的陽(yáng)離子有Ca2+、Na+，其次是Mg2+、K+，然而Na+的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于K+的含量，主要的陰離子為HCO-3，其次為堿金屬離子Cl-、K+、Na+，并且K+的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于的Na+含量，這一比例導(dǎo)致了新疆東天山三岔口西銅礦床堿質(zhì)蝕變，尤其是鉀化的強(qiáng)度也比較弱。

1.4 成礦溫度、鹽度

本文研究的重點(diǎn)是測(cè)定新疆東天山三岔口西銅礦床含礦石脈中包裹體的系統(tǒng)均一溫度，一共獲得13 個(gè)均一溫度數(shù)據(jù)，溫度的變化范圍在140℃～279℃之間，溫度平均值大約為210℃，新疆東天山三岔口西銅礦床的主要成礦時(shí)期是在中～低溫?zé)嵋簵l件下進(jìn)行的，這一現(xiàn)象完全符合包裹體表現(xiàn)出的體積小、數(shù)量少、氣液比低及出現(xiàn)少量純液相包裹體的現(xiàn)象，與新疆東天山三岔口西銅礦礦區(qū)大面積發(fā)生的中低溫蝕變綠泥石化、綠簾石化、絹云母化、硅化相一致。

根據(jù)新疆東天山地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所在1990 年對(duì)三岔口銅礦床流體包裹體在含鹽度方面的測(cè)定，一共獲得50 多個(gè)數(shù)據(jù)，三岔口銅礦床的成礦流體鹽度變化在4%～23%之間，大多數(shù)礦區(qū)的鹽度都小于10%，平均鹽度值大約在9.2%，說(shuō)明新疆東天山三岔口西銅礦床中成礦流體的鹽度比較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于斑巖銅礦床成礦流體的含鹽度。

2 新疆東天山三岔口西銅礦床成因

2.1 硫同位素組成及硫源

新疆東天山三岔口西銅礦床中，不同類型的礦石主要礦物為黃銅礦和黃鐵礦。選擇了黃銅礦和黃鐵礦中純度大于99%的六件樣品，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試δ34S 的變化范圍在1.43‰～1.72‰之間，六件樣品的δ34S 在新疆東天山三岔口西銅礦床中的分布屬于正態(tài)分布規(guī)律，具有明顯的塔式效應(yīng)。從新疆東天山三岔口西銅礦床中礦物的同位素組成上看，表現(xiàn)出非常強(qiáng)的幔源硫特點(diǎn)。

2.2 氧同位素組成及熱液來(lái)源

新疆東天山三岔口西銅礦床中，礦物的氧同位素組成主要受礦物的結(jié)晶溫度、同位素組成以及變換程度的影響。利用與金屬硫化物共生的脈狀石英樣品，測(cè)定了同位素組成情況，計(jì)算了新疆東天山三岔口西銅礦床的氧同位素組成情況。如表1 所示。

表1 新疆東天山三岔口西銅礦床的氧同位素組成情況

2.3 鉛同位素組成及礦質(zhì)來(lái)源

鉛同位素組成在新疆東天山三岔口西銅礦床研究中屬于成礦物質(zhì)的主要來(lái)源，為了研究新疆東天山三岔口西銅礦床成礦物質(zhì)的來(lái)源以及成礦作用發(fā)生的時(shí)間，測(cè)定了礦物的鉛同位素組成情況，結(jié)果如表2 所示。

表2 礦物的鉛同位素組成情況

分析表2 的結(jié)果可知，新疆東天山三岔口西銅礦床中鉛同位素的組成變化比較大，在同一個(gè)礦體范圍內(nèi)，鉛同位素的組成變化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1%，超出了最大變化范圍，具有異常組成特征。由此可見(jiàn)，新疆東天山三岔口西銅礦床的成礦物質(zhì)來(lái)源不僅與殼源及殼?；煸从嘘P(guān)，還與巖漿活動(dòng)的幔源有關(guān)，這一結(jié)果與礦床產(chǎn)出的大地構(gòu)造環(huán)境相吻合。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了新疆東天山三岔口西銅礦床成礦流體特征及礦床成因，根據(jù)新疆東天山三岔口西銅礦床的成礦地質(zhì)背景，分析了新疆東天山三岔口西銅礦床成礦流體特征，結(jié)合新疆東天山三岔口西銅礦床成因，提高了新疆東天山三岔口西銅礦床的硫逸度，為新疆東天山三岔口西銅礦床研究提供了理論基礎(chǔ)。