薩爾朔克礦區(qū)巖石地球化學(xué)特征及找礦意義

李成文 孟貴祥 吳新忠 何建喜 王義郡 馬超 周翔龍

摘? ?要：區(qū)內(nèi)泥盆紀(jì)中-酸性巖漿演化總體呈貧Ca，Na，Al，富K，Si趨勢，具Si，Al，K，Na，Ca等常量元素變化規(guī)律。鉛鋅、銅、金多金屬成礦作用與巖漿演化末期鉀交代作用密切相關(guān)，賦礦酸性巖漿巖具特殊、可識別巖石化學(xué)特征（低Ca，Al，低全堿、高K，Si、高K2O/Na2O比值）。認(rèn)為巖石地球化學(xué)調(diào)查可有效揭示本區(qū)巖漿演化趨勢，據(jù)Si，Al，K，Na，Ca等常量元素綜合指標(biāo)可有效判別本區(qū)酸性巖含礦性，促進找礦勘查和成礦預(yù)測。

關(guān)鍵詞：薩爾朔克;巖石地球化學(xué)調(diào)查;巖漿演化與成礦作用;巖漿巖含礦性

阿舍勒礦集區(qū)位于新疆哈巴河縣境內(nèi)，是新疆阿爾泰山南緣重要的銅多金屬礦聚集區(qū)[1]。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)阿舍勒銅鋅礦床、薩爾朔克銅金多金屬礦床、喀英德銅礦點、樺樹溝銅礦點等。阿舍勒銅鋅礦床是我國20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)和評價的VMS型大型礦床，地質(zhì)研究程度較高，在深部及外圍找礦勘查中發(fā)揮著重要作用[1-4]。楊富全等以阿舍勒礦集區(qū)VMS型銅多金屬礦床為研究對象，提出阿舍勒礦集區(qū)銅多金屬礦床模型，確定薩爾朔克礦區(qū)主成礦作用發(fā)生于382 Ma[3-4]。成礦流體為巖漿水混合深循環(huán)海水，具高-低溫、低鹽度和中低密度特征，成礦物質(zhì)硫來源于深源巖漿[3-5]。薩爾朔克銅金多金屬礦床位于阿舍勒礦集區(qū)北東部，區(qū)內(nèi)中泥盆世巖漿及火山活動強烈，酸性巖漿活動與多金屬礦化密切相關(guān)。本區(qū)多金屬成礦作用與阿舍勒火山噴發(fā)旋回晚期鉀交代蝕變密切相關(guān)，含礦、賦礦酸性巖具獨特地球化學(xué)特征。

1? 成礦地質(zhì)背景

1.1? 區(qū)域地質(zhì)背景

薩爾朔克銅金多金屬礦床位于阿舍勒銅鋅礦床正北約6 km（圖1）。區(qū)域上礦床位于阿爾泰增生造山帶南緣西段阿舍勒盆地內(nèi)，處于阿舍勒泥盆—石炭紀(jì)火山沉積盆地北東部。阿舍勒銅鋅礦床和薩爾朔克銅金多金屬礦床均位于南阿爾泰Cu-Pb-Zn-Fe-Au-RM-U-白云母-寶石成礦帶阿舍勒Cu-Au-Pb-Zn礦帶內(nèi)[6]。阿舍勒Cu-Au-Pb-Zn礦帶內(nèi)主要產(chǎn)出與泥盆紀(jì)海相火山巖有關(guān)的銅鋅、銅金多金屬礦床及矽卡巖型銅礦（化）點[1，6]。阿舍勒泥盆—石炭紀(jì)火山沉積盆地出露下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組、下—中泥盆統(tǒng)托克薩雷組、中泥盆統(tǒng)阿勒泰組、中—下泥盆統(tǒng)阿舍勒組、上泥盆統(tǒng)齊也組、下石炭統(tǒng)紅山嘴組[1]，并于二疊紀(jì)經(jīng)歷了區(qū)域變質(zhì)作用改造[7]。阿舍勒組酸性巖為主要含礦層位，阿舍勒礦集區(qū)內(nèi)所有重晶石及黃鐵礦型、VMS型銅多金屬礦床、礦點均賦存于該層位中[1-4]。該段普遍發(fā)育中酸性次火山巖體，其中流紋斑巖體具較強的黃鐵絹英巖化蝕變，構(gòu)成礦體直接圍巖。盆地內(nèi)中—晚古生代巖漿及火山活動強烈，火山巖及次（潛）火山巖發(fā)育，局部發(fā)育火山機構(gòu)。中泥盆世阿舍勒旋回晚期酸性火山巖及潛火山巖與阿舍勒銅鋅礦床及薩爾朔克銅金多金屬礦床密切相關(guān)。

1.2? 礦區(qū)地質(zhì)

薩爾朔克礦區(qū)分布有中泥盆統(tǒng)阿舍勒組、上泥盆統(tǒng)齊也組和下石炭統(tǒng)紅山嘴組（圖2）。中泥盆統(tǒng)阿舍勒組上段海相酸性火山巖建造為本區(qū)重要賦礦層位。區(qū)內(nèi)中泥盆世巖漿及火山活動強烈，銅金、鉛鋅銀多金屬礦化與中泥盆世酸性火山巖漿活動（阿舍勒旋回末期）密切相關(guān)[8]。酸性火山巖具明顯火山通道相和面型蝕變分帶特征，外圍為絹云母化、絹英巖化，中部為次生石英巖化，內(nèi)部為黃鐵絹英巖化（富含金屬硫化物，賦礦層），局部重晶石化。礦化蝕變專屬性較強，僅分布于酸性火山巖中，常伴隨流紋-英安質(zhì)同成分角礫巖化（隱爆角礫巖？）。酸性火山巖明顯吞食、熔蝕、交代改造中基性火山巖和碳酸鹽巖圍巖，造成圍巖局部大理巖化、矽卡巖化、磁鐵礦化、黃銅礦化。

2? 調(diào)查方法

2.1? 采樣與測試

2019—2020年采集硅酸鹽稀土微量元素樣品31件，樣品均采自薩爾朔克礦床主采區(qū)及周邊1 000 m范圍內(nèi)（圖2），編號V01～V03、B01～B02、B04～B05、B08、M03～M04、R01～R03、R05～R22。樣品總體較新鮮，大部分無明顯蝕變，少量樣品在鉆孔中采集（5件）。為便于對比研究，對已知賦礦或含礦酸性巖專門采集蝕變樣品，避開礦化明顯的礦石，所采樣品均具較強代表性。

2.2? 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)收集整理? 為更好地開展綜合對比研究，保證數(shù)據(jù)多元性和數(shù)理統(tǒng)計可靠性，充分收集前人在本區(qū)相關(guān)的綜合研究成果資料[3-4，9-14]。本次共收集前人巖石化學(xué)研究樣品分析成果77件套（本次研究實際涉及硅酸鹽、稀土、微量樣品總計108件）。對前人硅酸鹽、稀土、微量樣品測試成果數(shù)據(jù)，據(jù)“巖類相同、采樣地點或?qū)游慌R近或一致、硅酸鹽主量元素含量波動幅度小、分布大致均勻”的要求進行歸并，主量元素含量明顯一致的歸為一組，統(tǒng)編為一個組合樣。最終將收集的所有樣品數(shù)據(jù)組合為16個組合樣本數(shù)據(jù)（表1）。

數(shù)據(jù)處理? 僅對硅酸鹽分析成果進行數(shù)據(jù)調(diào)整，按巖漿巖Le Maitre方法進行燒失量和Fe調(diào)整[15-16]。本次綜合研究的匯總樣本為47個（包括表1中16個組合樣本和本次采集分析的31個樣本）。

3? 巖石地球化學(xué)特征

3.1? 常量元素特征及巖漿巖分類

研究區(qū)47個樣本硅酸鹽分析統(tǒng)計結(jié)果見表2。通過硅酸鹽分析、CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計算及相關(guān)指標(biāo)計算、圖解投點等[15-16]，結(jié)合代表性火成巖的產(chǎn)出、賦存狀態(tài)和巖礦鑒定成果，認(rèn)為本區(qū)巖漿巖以熔巖和次（潛）火山巖為主，局部發(fā)育火山碎屑巖，中-深成侵入巖相對較少。本區(qū)巖漿巖主量元素含量變化規(guī)律明顯，可劃分為6類（表2）。

由表2可見，薩爾朔克礦區(qū)含礦、賦礦的富硅流紋巖具非常高的K2O/Na2O比值（14.04～27.61），薩爾朔克礦區(qū)英安-流紋巖類與哈巴河巖體（英云閃長巖、花崗斑巖）成分較接近，存在同源性和繼承性。通過CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計算及相關(guān)巖石化學(xué)圖解，確認(rèn)本區(qū)火山巖為亞堿性系列。其中：中基性火山巖為SiO2不飽和、Al飽和、富Ca、低K、富Na、低Mg型鈣堿性火山巖，玄武巖屬貧鉀富鈉玄武質(zhì)巖類和拉斑玄武巖系;酸性火山巖為Al和SiO2過飽和、富Na、低Ca，Mg、Fe含量相對較低的鈣堿性火山巖。英安-流紋巖屬鈉質(zhì)類型的貧鉀富鈉巖，含礦、賦礦的富硅流紋巖屬鉀質(zhì)類型，具獨特堿-硅分布特征（Na2O+K2O≤4%，SiO2>78%）?？傮w將本區(qū)火成巖劃分為：①富鉀-富硅流紋巖及次（潛）火山巖;②英安-流紋巖及次（潛）火山巖;③二長花崗巖-花崗閃長巖-英云閃長巖（巖基、巖脈）;④玄武巖-安山巖及次火山巖、碎屑巖;⑤英安質(zhì)安山巖及次火山巖;⑥輝長巖-閃長巖（巖株、巖枝、巖脈）及輝綠巖、石英輝綠巖（巖墻）。其中，富鉀-富硅流紋巖為賦礦酸性巖。

3.2? 微量元素特征

在玄武巖-原始地幔玄武巖標(biāo)準(zhǔn)化模式圖上，本區(qū)火成巖具不同標(biāo)準(zhǔn)化模式，可劃分為6組（中基性、酸性巖各3組）。同組標(biāo)準(zhǔn)化模式曲線形態(tài)相似或相同，具同源演化或同源改造特征。其中：①薩爾朔克酸性火山巖和英云閃長巖-花崗斑巖具高K，La，Ce，Zr，Sm，低Nb，Sr，P，Ti和右傾緩斜型曲線形態(tài)微量元素特征;②薩爾朔克基性巖、喀英德-哈巴河輝長巖、阿舍勒玄武巖、蝌蚪巖體安山玄武巖等中基性巖具低Rb，K，Nb，Zr，高Sr，Sm和右傾平緩型曲線形態(tài)微量元素特征;③薩爾朔克輝綠巖、阿舍勒英安巖、齊也組酸性巖等中酸性火山巖具高K、低Nb，Ti和右傾緩斜曲線形態(tài)微量元素特征;④薩爾朔克蝕變礦化酸性巖（SRY-1、SRY-2、R02、R05、R07、R18、R22、R11）具高Ba，K，Zr，Sm，低Sr（極低），P，Ti和右傾陡斜型曲線形態(tài)，表明其礦化蝕變具同源演化特征（圖3）。

3.3? 稀土元素特征

經(jīng)稀土分布三角圖解投影，本區(qū)酸性-中酸性巖漿巖輕、重稀土分餾特征明顯，總體為中稀土、重稀土虧損輕稀土聚集型。在巖石稀土元素-球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式圖解上，本區(qū)火成巖具不同稀土分布模式，歸類分組為3類6組。同組稀土元素分布曲線形態(tài)相似或相同，可清晰反映其親緣關(guān)系及巖石譜系。其中：第一類為Eu富集、Gd虧損類型，為薩爾朔克中-基性巖（包括少量礦化蝕變酸性巖），可進一步劃分為兩組（Eu明顯富集，輕、重稀土分餾顯著不平衡;Eu不虧損或富集）;第二類為輕重稀土分餾不明顯、Eu弱富集或平衡類型，均為基性巖。包括阿舍勒玄武巖、蝌蚪巖體玄武安山巖、喀英德和哈巴河輝長巖;第三類為Eu明顯虧損類型，全部為酸性巖，可進一步劃分為3組（圖4）。1組包括酸性火山巖和英云閃長巖，Eu明顯虧損，輕稀土富集;2組包括酸性火山巖和花崗斑巖，Eu明顯虧損，輕、重稀土分餾不均衡;3組包括薩爾朔克酸性巖、齊也組酸性巖、阿舍勒英安巖和阿舍勒英云閃長巖，Eu明顯虧損-弱虧損，輕稀土聚集。賦礦酸性巖稀土分布模式無專屬性和明顯規(guī)律性，表明稀土分布模式受巖漿后期改造影響很小。

4? 地球化學(xué)調(diào)查的找礦指導(dǎo)意義

4.1? 巖漿演化與成礦作用

通過研究區(qū)巖漿巖Al2O3-SiO2變異圖解看出，本區(qū)泥盆紀(jì)巖漿演化總體遵循由基性到中性、再到酸性序列的巖漿演化規(guī)律（圖5），含礦、賦礦酸性巖位于本區(qū)泥盆紀(jì)巖漿演化的晚期或末期，含礦、賦礦酸性巖均屬貧鋁、富硅酸性巖（富硅流紋巖）。制作本區(qū)泥盆紀(jì)巖漿巖K2O-Na2O-CaO三角圖解（圖6），總結(jié)本區(qū)中-酸性巖漿總體演化趨勢為：高Ca→高Na→高K，成礦作用位于該巖漿演化序列最后階段。由K2O-Na2O-CaO三角圖解可看出，研究區(qū)中-酸性巖漿總體演化趨勢仍是由基性到中性、再到酸性序列的演化，即從富Ca向富Na，再向富K（高Ca→高Na→高K）的演變。

巖漿演化最后階段的富鉀過程就是成礦過程，即成礦作用位于該巖漿演化序列最后階段（K2O-Na2O圖解和Al2O3-SiO2變異圖解上也有同樣特征）。因此，推斷本區(qū)VMS型銅多金屬成礦過程伴隨有強烈的鉀化蝕變（這將有助于從地球化學(xué)成礦角度解釋阿舍勒和薩爾朔克金多金屬礦的成礦機制）。K2O-Na2O-CaO三角圖解在研究本區(qū)酸性巖鉀蝕變及含礦性分析方面有獨特作用，可有效識別和區(qū)分本區(qū)內(nèi)酸性巖含礦性和鉀交代蝕變。這從巖石化學(xué)角度提供了一個具說服力的巖石化學(xué)找礦標(biāo)志，且通過巖漿巖K2O、Na2O、CaO組分變化規(guī)律研究探討巖漿的演化過程。

4.2? 巖石化學(xué)調(diào)查找礦意義

本區(qū)巖漿巖K2O-Na2O圖解、Al2O3-SiO2變異圖解、K2O-Na2O-CaO三角圖解等均可作為本區(qū)酸性巖含礦性判別標(biāo)志。另扎瓦里茨基投影圖解在酸性巖含礦性方面研究也有非常顯著的指示作用（圖7）。? ? ?在扎瓦里茨基投影圖解上，本區(qū)火成巖巖石化學(xué)特征及分組清晰。尤其含礦、賦礦酸性巖（SRY-1、SRY-2、R02、R05、R07、R18、R22）顯示明顯的高K，F(xiàn)e特征。圖解左側(cè)展示極大的K/Na比值特征和獨特的近水平的長線型投影線，與不含礦的酸性巖形成鮮明對比，可作為本區(qū)酸性巖含礦性判別標(biāo)志之一。

綜上所述，本次巖石化學(xué)調(diào)查找礦指示和指導(dǎo)意義如下：①薩爾朔克和阿舍勒礦區(qū)銅多金屬礦化與酸性巖密切相關(guān)。無論地表還是深部，均無法通過常規(guī)手段直接判別是否含礦。地表雖大致根據(jù)巖石顏色（磚紅-褐紅-棕紅色）和強蝕變初步辨別是否含礦，但部分具明顯蝕變的酸性巖并不含礦。尤其深部，顏色和硫化物的多少并不能幫助判別是否含礦;②由于本區(qū)賦礦酸性巖具特殊巖石化學(xué)特征，在K2O-Na2O圖解、Al2O3-SiO2變異圖解、K2O-Na2O-CaO三角圖解、扎瓦里茨基投影圖解上可辨識度均較高。因此利用巖石化學(xué)研究手段判別巖漿巖含礦性在本區(qū)是可行有效的，判別指標(biāo)和標(biāo)志可作為本區(qū)巖石化學(xué)找礦標(biāo)志;③通過礦區(qū)獨立分布的不同酸性巖（體）的少量硅酸鹽樣品的巖石化學(xué)研究準(zhǔn)確判別含礦性，可幫助我們快速地縮小找礦目標(biāo)范圍。

5? 結(jié)論和探討

匯總薩爾朔克礦區(qū)含礦、賦礦酸性巖巖石化學(xué)特征和含礦性判別指標(biāo)為：高Si，SiO2大于78%，平均83.02%、低Al，Al2O3小于10.5%，平均8.79%;低全堿，Na2O+K2O≤4%、高K2O/Na2O比值，大于8.0，絕大部分大于14.0;低Ca，CaO小于0.25%，平均0.11%、低Na，Na2O小于0.20%，平均0.13%、高K，K2O大于1.5%，平均2.33%。該含礦性判別指標(biāo)可否推廣應(yīng)用至阿舍勒礦區(qū)乃至阿舍勒礦集區(qū)尚需進一步研究，但不可否認(rèn)其對礦區(qū)外圍及深邊部找礦具重大意義。目前尚不清楚薩爾朔克礦區(qū)中基性巖漿巖稀土Gd虧損、Eu異常富集的原因和機制，亦未查明酸性巖演化末期鉀交代以何種物態(tài)形式存在。

致謝：匿名審稿專家對本文提出了很多非常寶貴意見，楊成棟博士幫助完成文稿譯文，并提出修改意見，在此表示衷心感謝。野外調(diào)查工作得到新疆鑫旺礦業(yè)有限公司、新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊等單位領(lǐng)導(dǎo)和同仁的大力支持和幫助，在此表示誠摯謝意。

參考文獻(xiàn)

[1]? ? 陳毓川，葉慶同，馮京，等.阿舍勒銅鋅成礦帶成礦條件和成礦預(yù)測[M].北京：地質(zhì)出版社，1996，1-330.

[2]? ? 馮京，徐仕琪.阿舍勒銅鋅礦綜合找礦預(yù)測模型[J].新疆地質(zhì)，2012，30（4）：418-424.

[3]? ? 楊富全，李鳳鳴，吳玉峰，等.新疆阿爾泰阿舍勒銅鋅礦床[M].北京：地質(zhì)出版社，2015，1-245.

[4]? ? 楊富全，吳玉峰，楊俊杰，等.新疆阿爾泰研究區(qū)銅多金屬礦床模型[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2016，40（4）：? ? ?701-715.

[5]? ? 楊富全，劉鋒，李強.新疆阿爾泰薩爾朔克多金屬礦地質(zhì)特征及成礦作用[J].巖石學(xué)報，2015，31（8）? ? ? ? ? 2366-2382.

[6]? ? 馮京，劉德權(quán)，唐延齡，等.新疆成礦單元劃分說明[R].全國礦產(chǎn)資源潛力評價，2009，4-14.

[7]? ? 楊成棟，楊富全，吳玉峰.新疆阿爾泰薩爾朔克金多金屬礦區(qū)巖漿活動—剪切變形時限—鋯石U-Pb和絹云母40Ar/39Ar測年證據(jù)[J].地質(zhì)論評，2016，? ? 62（3）： 631-648.

[8]? ? 王小兵，張少麗.新疆哈巴河薩爾朔克金礦地質(zhì)特征及成因初探[J].新疆地質(zhì)，2001，19（2）：130-132.

[9]? ? 王登紅.新疆阿舍勒火山巖型塊狀硫化物銅礦硫-鉛同位素地球化學(xué)[J].地球化學(xué)，1996，25（6）： 582-? ? 590.

[10]? 王小兵，高保明.新疆薩爾朔克金礦稀土元素地球化學(xué)特征[J].新疆地質(zhì)，2001，19（3）：185-188.

[11]? 高珍權(quán)，方維萱，胡瑞忠，等.新疆阿舍勒銅礦英安-玄武-安山質(zhì)火山巖的地球化學(xué)特征與構(gòu)造背景[J].礦床地質(zhì)，2010，29（2）：218-229.

[12]? 沈雪華，姚春彥，樊獻(xiàn)科，等.新疆阿爾泰山系南緣薩爾朔克金銅多金屬礦床地球化學(xué)特征與礦床成因探討[J].西北地質(zhì)，2016，49（2）：84-92

[13]? 吳玉峰，楊富全，劉鋒.新疆阿舍勒銅鋅礦區(qū)潛玄武安山巖的巖石地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義[J].巖石礦物學(xué)雜志， 2016，35（1）：65-80.

[14]? 柴鳳梅，歐陽劉進，董連慧，等.新疆阿舍勒銅鋅礦區(qū)英云閃長巖年代學(xué)及地球化學(xué)[J].巖石礦物學(xué)雜志， 2013，32（1）：41-52.

[15]? 邱家驤，林景仟.巖石化學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1991，1-276.

[16]? 李昌年.火成巖微量元素巖石學(xué)[M].北京：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，? ? 1992，1-194.

Abstract：It is found that the overall trend of the Devonian intermediate- felsic? magma evolution in the study area is towards depletion in Ca， Na， and Al， and enrichment in K and Si， exhibiting the regular changes of major elements such as Si， Al， K， Na， and Ca. The polymetallic mineralization of lead-zinc， copper， and gold is closely related to the potassium metasomatism at the late stage of magmatic evolution. Ore-bearing felsic magmatic rocks have special and identifiable petrochemical characteristics （low contents of Ca， Al， and total alkalis， and high contents of K， Si， and K2O/Na2O ratios）. Therefore， it is believed that proper petrogeochemical investigation can effectively reveal the evolution trend of magma in this area， and the comprehensive indicators of major elements including Si， Al， K， Na， Ca， and so on can be effectively used to distinguish the ore potential of the felsic rocks in this area， thereby to facilitate the prospecting and prediction of ore deposits.

Key words： Sarsuk; Petrogeochemical investigation; Magma evolution and metallogenesis; Ore potential of magmatic rocks