肯德可克鐵多金屬礦床礦石礦物標(biāo)型特征及成因意義

曹麗 易立文 謝炳庚

摘 ?要：肯德可克礦床是祁漫塔格成礦帶最重要的鐵多金屬礦床之一。前人對(duì)肯德可克礦床的地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征、成礦年代與物質(zhì)來源以及成因進(jìn)行了研究，但對(duì)于成礦類型與成礦環(huán)境存在不同的認(rèn)識(shí)?？系驴煽说V床中的黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦電子探針分析結(jié)果表明，黃鐵礦與磁黃鐵礦均富Co貧Ni，且磁黃鐵礦以單斜磁黃鐵礦為主;黃銅礦、閃鋅礦與方鉛礦硫含量較高，且早期磁鐵礦較晚期磁鐵礦更富集MnO、TiO2。綜合各礦物標(biāo)型特征認(rèn)為，肯德可克礦床為具矽卡巖型和熱液型特征的中低溫礦床。

關(guān)鍵詞：標(biāo)型特征;礦床成因;成礦溫度;肯德可克礦床

肯德可克多金屬礦床位于東昆侖西段祁漫塔格山與柴達(dá)木盆地的交界地帶，是一個(gè)以鐵礦為主伴生銅、鉛、鋅、銀、鉍、金的多金屬礦床，也是近些年來祁漫塔格地區(qū)發(fā)現(xiàn)的最有價(jià)值的礦床之一[1]，已有調(diào)查工作表明肯德可克鐵多金屬礦床鐵、金、鈷等資源的儲(chǔ)量分別可達(dá)1×109 t、10t、2×104 t。有學(xué)者選取肯德可克礦床二長(zhǎng)花崗巖、英安質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、正長(zhǎng)花崗巖等進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測(cè)年，獲得礦床成巖年齡集中在220～230 Ma[2-5]，厘定巖體形成時(shí)代為晚三疊世早期。

前人對(duì)肯德可克礦床的研究集中在流體包裹體化學(xué)特征、主量與微量元素和稀土元素地球化學(xué)特征、全巖硫、鉛同位素分析等方面，但由此得出的成礦溫壓條件與成因類型認(rèn)識(shí)并不一致：張紹寧、黃敏先后測(cè)得包裹體均一溫度為240℃～520℃和80℃～350℃;而關(guān)于肯德可克礦床成因類型目前存在火山-熱液型、矽卡巖型、熱水沉積-疊加改造型、Sedex型等不同觀點(diǎn)[4-15]。針對(duì)肯德可克礦床成礦環(huán)境與成因類型并未形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)這一現(xiàn)狀，本文對(duì)肯德可克礦床的主要金屬礦物（黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦）進(jìn)行電子探針測(cè)試，通過分析礦物的標(biāo)型特征，研究成礦溫度及成礦類型。

1 ?區(qū)域地質(zhì)背景

祁漫塔格成礦帶由阿爾金構(gòu)造帶、東昆侖構(gòu)造帶與柴達(dá)木地塊交匯拼貼形成（圖1），處于古亞洲構(gòu)造域和特提斯構(gòu)造域結(jié)合部位[16]，西以青海新疆省界為界，東達(dá)青海烏圖美仁鄉(xiāng)，南越那陵格勒河，北抵柴達(dá)木盆地，總體呈NW向展布。區(qū)內(nèi)發(fā)育有自古元古界到新生界不同時(shí)代的地層，不同時(shí)代碎屑巖、碳酸鹽巖和火山巖組合為礦床的形成提供了有利的賦礦圍巖[17]。區(qū)內(nèi)褶皺以NWW向復(fù)式背向斜構(gòu)造為主[18]，斷裂構(gòu)造主要有NW向和NE向斷裂。NW向斷裂包括昆南斷裂、昆中斷裂、黑山-那陵格勒河斷裂和昆北斷裂，NE向斷裂主要有阿爾金斷裂（圖1），構(gòu)成呈NWW向展布的條帶狀構(gòu)造格局，控制成礦帶礦體分布。

2 ?礦床地質(zhì)特征

肯德可克礦床位于祁漫塔格弧后裂陷構(gòu)造帶中，主要出露地層有奧陶—志留系灘間山群、上泥盆統(tǒng)牦牛山組、石炭系和第四系（圖1）。礦區(qū)發(fā)育有EW向斷裂、NE向及NNW向3組斷裂，礦區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育較少，僅有小規(guī)模的石英正長(zhǎng)斑巖和閃長(zhǎng)巖出露。鉆孔資料表明，礦區(qū)深部存在閃長(zhǎng)玢巖、二長(zhǎng)閃長(zhǎng)角礫熔巖發(fā)育[1，4]。

肯德可克礦床礦石類型復(fù)雜，包括鐵礦石、銅礦石、鉛鋅礦石、鈷鉍金礦石、鉬礦石等。金屬礦物以磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦為主，微量毒砂、自然金、自然鉍;脈石礦物有石英、透輝石、石榴子石、方解石、綠泥石等。礦石構(gòu)造多為團(tuán)塊狀、浸染狀、乳滴狀。圍巖蝕變以與鐵、鋅礦化相關(guān)的矽卡巖化、碳酸鹽化和硅化為主。

根據(jù)礦物穿插關(guān)系和共生組合及礦物標(biāo)型特征研究，將肯德可克礦床成礦作用分為沉積成礦期、變質(zhì)成礦期和表生氧化期3個(gè)階段（表1）。

3 ?采樣與測(cè)試

本次實(shí)驗(yàn)樣品均采自肯德可克礦床的礦石樣品，切片工作由廊坊誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)公司完成，測(cè)試工作在中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院電子探針實(shí)驗(yàn)室完成。實(shí)驗(yàn)所用儀器為德國(guó)Leica DM2500P偏光顯微鏡和日本島津公司EPMA-1720型電子探針。電子探針實(shí)驗(yàn)條件為：加速電壓20 kV，電流15 nA，束斑直徑為1 μm，儀器檢測(cè)限為0.01%～0.05%。測(cè)試礦物包括磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦，采用ZAF校正法。

4 ?礦物成分標(biāo)型特征

本文對(duì)21件礦物薄片進(jìn)行鏡下觀測(cè)與電子探針測(cè)試，結(jié)果見圖2和表2。樣品中金屬礦物以淡黃色半自形-自形狀黃鐵礦居多，粒徑一般較大，部分顆粒較小的黃鐵礦和少數(shù)黃銅礦出溶于塊狀或浸染狀乳黃色微帶粉褐色的磁黃鐵礦中（圖2a-c）;閃鋅礦-方鉛礦-黃銅礦組合為肯德可克礦床主要礦物共生組合之一（圖2-f）。此外，磁鐵礦多與黃鐵礦伴生，并可分為呈致密塊狀的早期磁鐵礦與呈浸染狀產(chǎn)出的晚期磁鐵礦（圖2-e）。

黃鐵礦Fe、S含量分別為45.88%～46.42%、50.54%～51.89%，S/Fe原子比為1.91～1.97，F(xiàn)e、S含量均較理論值低，體現(xiàn)出肯德可克礦床黃鐵礦Fe，S均較虧損，且S的虧損程度大于Fe。As含量偏高，為0.19%～0.82%;Co，Ni含量分別為0.05%～0.22%和0%～0.01%，表現(xiàn)出明顯的富Co貧Ni特征。磁黃鐵礦分子式為Fe0.84S-Fe0.9S，F(xiàn)e原子百分比為45.78%～47.37%。另一方面，單斜磁黃鐵礦Fe原子含量（46.5%～47%）較六方磁黃鐵礦低[19]，電子探針數(shù)據(jù)顯示，82%測(cè)點(diǎn)鐵原子百分比小于47%，故肯德可克礦床磁黃鐵礦以低溫條件下形成的單斜磁黃鐵礦為主。對(duì)比早晚期磁鐵礦電子探針數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，早期磁鐵礦相對(duì)富集MnO、Al2O3、TiO2，晚期磁鐵礦相對(duì)較貧MnO、Al2O3與TiO2。黃銅礦Cu、Fe、S含量理論值分別為34.56%、30.52%和34.92%，肯德可克礦床Cu含量為32.31%～33.66%，明顯貧銅，F(xiàn)e含量為29.08%～30.66%，略為虧損，S含量為34.1%～35.12%，明顯富硫。閃鋅礦Zn含量（63.08%～65.11%）較理論值67.1%出現(xiàn)明顯虧損，S含量為32.84%～32.89%，接近理論值;電子探針數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，Zn-Fe與Zn-Mn均存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明Fe、Mn均可類質(zhì)同象替換Zn進(jìn)入閃鋅礦。方鉛礦S含量均值為14.42%，Pb為83.39%～84.68%，低于理論值86.6%，明顯貧Pb。

5 ?討論

5.1 ?成礦環(huán)境

周學(xué)武等研究表明w（Fe）/w（S+As）值與黃鐵礦成礦深度有較好的相關(guān)性[20]，相關(guān)系數(shù)為0.878?？系驴煽说V床黃鐵礦w（Fe）/w（S+As）均值為0.889，成礦于中-淺成環(huán)境。低溫元素As很難在高溫條件下替換S [21]，肯德可克礦床黃鐵礦Fe與S含量都較理想值低，As含量0.19%～0.82%，反映黃鐵礦成礦溫度不高，且沉淀過程中有較多雜質(zhì)元素以類質(zhì)同象進(jìn)入黃鐵礦。黃銅礦成礦溫度高于200 ℃時(shí)，S不足，（Fe+Cu）/S值大于1.875[22]?？系驴煽说V床僅21%黃銅礦測(cè)點(diǎn)（Fe+Cu）/S值大于1.875，反映肯德可克礦床黃銅礦成礦于低溫環(huán)境。

六方磁黃鐵礦存在于高溫環(huán)境，緩慢降溫時(shí)六方磁黃鐵礦先以黃鐵礦形式出溶，硫充足的條件下有單斜磁黃鐵礦生成;而快速降溫條件下，硫沒有充足時(shí)間以黃鐵礦出溶，故溫度降至254℃以下時(shí)會(huì)有單斜磁黃鐵礦出溶[23]?？系驴煽说V床磁黃鐵礦以單斜磁黃鐵礦為主，同時(shí)伴生有黃鐵礦，表明肯德可克礦床可能經(jīng)歷了快速降溫的過程，磁黃鐵礦處于254℃左右的六方磁黃鐵礦+黃鐵礦+單斜磁黃鐵礦交生區(qū)（圖3）。

5.2 ?礦床成因類型

Bralia提出Co/Ni<1一般代表沉積成因的黃鐵礦[25]，Co/Ni>1通常被認(rèn)為是熱液作用的結(jié)果。黃鐵礦樣品富Co貧Ni，Co-Ni關(guān)系反映其形成受巖漿熱液影響（圖4-a）。同時(shí)As含量較高，與矽卡巖-熱液黃鐵礦特點(diǎn)吻合（圖4-b），再次證實(shí)黃鐵礦的形成受熱液控制。此外，Zhang統(tǒng)計(jì)不同類型礦床方鉛礦化學(xué)成分，提出Bi含量對(duì)礦床成因的指示意義，肯德可克方鉛礦lnBi為4.25～9，與巖漿熱液礦床方鉛礦中l(wèi)nBi大于3.5一致[26]。

在磁鐵礦TiO2-Al2O3-（MgO+MnO）與TiO2-Al2O3-MgO成因判別圖解中，早晚期磁鐵礦顯示一致的過渡特征：TiO2-Al2O3-（MgO+MnO）判別圖指示巖漿型磁鐵礦向矽卡巖型磁鐵礦連續(xù)過渡的特征，TiO2-Al2O3-MgO判別圖表現(xiàn)出超基性-基性巖漿磁鐵礦向沉積變質(zhì)-接觸交代磁鐵礦連續(xù)過渡的特征（圖5），由此認(rèn)為早期磁鐵礦形成與巖漿熱液密切相關(guān)，晚期磁鐵礦與后期熱液交代作用有關(guān)。

閃鋅礦樣品絕大部分測(cè)點(diǎn)Mn含量小于0.15%，這是巖漿熱液型、斑巖型礦床閃鋅礦的標(biāo)志[26]。但近一半樣品Fe含量小于5%，表明成礦過程較復(fù)雜。對(duì)Shen C[31]等獲取的典型矽卡巖礦床、巖漿熱液型礦床、層控成因礦床閃鋅礦電子探針數(shù)據(jù)作FeS-MnS-CdS三元圖（圖6），可看出肯德可克礦床閃鋅礦具矽卡巖型與巖漿熱液型礦床特征?？系驴煽说V床閃鋅礦的Zn/Cd比值有重要標(biāo)型意義：火山沉積型礦床的閃鋅礦Zn/Cd值達(dá)到417～531，熱液礦床中Zn/Cd值較低（104～214）[32]，VHMS型礦床Zn/Cd值為290～417[33]?？系驴煽说V床閃鋅礦樣品Zn/Cd值為191.87～313.04，超2/3測(cè)點(diǎn)與熱液礦床Zn/Cd值吻合，表明具有熱液礦床的特征。

6 ?結(jié)論

（1） 肯德可克礦床主要成礦于中低溫環(huán)境，經(jīng)歷了快速降溫過程。

（2） 黃鐵礦與磁黃鐵礦均富Co貧Ni，結(jié)合閃鋅礦Fe-Cd-Mn關(guān)系與方鉛礦Bi含量特征，認(rèn)為礦床具矽卡巖型和巖漿熱液型礦床的特征;早晚期磁鐵礦電子探針數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，肯德可克礦床具有從巖漿熱液型礦床向矽卡巖型礦床過渡的特征。

致謝：野外樣品采集工作、光薄片鑒定和電子探針分析得到中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院老師與研究生師兄師姐的指導(dǎo)與幫助，承蒙審稿專家審閱并給予寶貴意見，在此一并致以衷心的感謝。

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