新疆西天山庫爾尕生鉛鋅礦床成因

柳晨雨 章永梅 顧雪祥 王佳琳 彭義偉 鄭少華 徐勁馳

摘? ?要：庫爾尕生鉛鋅礦床位于新疆西天山賽里木地區(qū)，礦體賦存于上泥盆統(tǒng)托斯庫爾他烏組上亞組，礦體受斷裂構造控制，呈脈狀充填于圍巖裂隙中。成礦階段依次為無礦石英階段（Ⅰ）;石英-多金屬硫化物階段（Ⅱ）;方解石階段（Ⅲ）。流體包裹體顯微測溫顯示，成礦流體為中低溫（97℃～205℃）、低鹽度（0.4%～3.1%）、低密度（0.9～1.0 g·cm-3）的H2O-NaCl體系。從Ⅰ階段到Ⅲ階段，成礦流體大體呈均一溫度和鹽度降低趨勢。主成礦階段（Ⅱ）中閃鋅礦、黃鐵礦和黃銅礦的原位δ34S值為4.1‰～14.2‰，表明礦床硫來源于中酸性巖漿與地層硫的混合硫。庫爾尕生鉛鋅礦床為與鄰近達巴特銅鉬礦床伴生的、礦化相對較淺的遠源中低溫熱液脈型礦床，與達巴特銅鉬礦床構成一套與中酸性巖漿有關的斑巖型銅鉬-熱液脈型鉛鋅成礦系統(tǒng)。

關鍵詞：新疆西天山;S同位素;流體包裹體;庫爾尕生鉛鋅礦床;斑巖型銅鉬-熱液脈型鉛鋅成礦系統(tǒng)

新疆西天山賽里木微地塊發(fā)育以Cu，Mo，Pb，Zn等金屬為主的礦床。近年來，前人從礦床地質特征和穩(wěn)定同位素等方面對庫爾尕生鉛鋅礦床進行研究，將其劃分為熱液脈型鉛鋅礦床。通過西天山區(qū)域構造演化和成礦動力學背景，判斷礦床形成于晚古生代晚石炭—早二疊世板塊碰撞后板內伸展環(huán)境[1-6]。目前該礦床成礦階段劃分尚不明確，與鄰近同時期形成的達巴特銅鉬礦床之間的聯系尚不清楚。

1? 區(qū)域地質背景

研究區(qū)位于新疆西天山賽里木地區(qū)，大地構造處于哈薩克斯坦-準噶爾板塊（Ⅰ級）、伊犁–伊賽克湖微板塊（Ⅱ級）、賽里木微地塊（Ⅲ級）。賽里木微地塊以北為博爾塔拉大斷裂，以南為博羅科努阿奇克庫都克斷裂，為晚元古代后長期隆起的構造單元。區(qū)內地層復雜，形成時代跨度大，具地臺雙層結構特征，主要由一系列元古宙基底及晚古生代蓋層組成（圖1）[3]?。區(qū)內斷裂構造廣泛發(fā)育，多呈NNE向、NW向。與成礦有關的為小溫泉-四臺褶皺斷裂束，走向呈NW向300°左右，斷層面較陡，為區(qū)內重要控礦斷裂。區(qū)內發(fā)育褶皺構造，與成礦有關的為達巴特穹隆，庫爾尕生礦床和達巴特礦床分別位于達巴特穹隆兩翼（圖2-a）?。區(qū)內出露以新太古代、古元古代及中生代為主的侵入巖，中生代脈巖較發(fā)育。火山活動始于晚泥盆世，到早二疊世結束，以噴發(fā)活動為主，伴有少量次火山巖侵入。

2? 礦床地質特征

庫爾尕生鉛鋅礦床位于賽里木湖北東10 km左右的庫爾尕生布拉克溝口。礦體賦存于上泥盆統(tǒng)托斯庫爾他烏組上亞組泥質粉砂巖、巖屑砂巖和長石巖屑砂巖中。礦區(qū)發(fā)育3條近于平行的NW向斷裂（F6、F7、F8）和1條稍晚形成的NNE向斷裂（F9）。區(qū)內巖漿巖不發(fā)育（圖2-b）[1-2]，礦體受斷裂控制，沿斷裂呈脈狀、透鏡狀分布。礦區(qū)共發(fā)現5條礦體，其中Ⅴ號礦體規(guī)模較小。Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ號礦體受NW向（F6、F7、F8）斷裂控制，沿斷裂呈脈狀產出，平面上近于平行排列，3條礦體傾角較陡，為45°～70°;Ⅳ號礦體受NNE向斷裂（F9）控制，礦體產狀與斷裂近乎一致，礦體沿斷裂呈透鏡狀產出。礦體地表出露長30～200 m，厚1～7 m。區(qū)內礦石品位Pb為0.2%～7.9%，Zn為0.5%～8.9%。

礦石以硫化物為主，金屬礦物主要為方鉛礦和閃鋅礦，見少量黃銅礦和黃鐵礦。非金屬礦物主要為石英和方解石，次生礦物可見藍銅礦、孔雀石和少量鉛礬（圖3-a-c）。礦石構造以浸染狀構造為主，次為塊狀構造、團塊狀構造和稠密浸染狀構造。礦石中可見六方柱狀石英沿圍巖裂隙呈晶洞狀、晶簇狀和梳狀產出，局部可見自形程度良好、粒徑粗大的方解石充填于石英形成的晶洞和梳狀構造中，石英、方解石脈體與圍巖間接觸帶清晰可見（圖3-d-f）。據脈體間穿插關系及礦物組合，將成礦過程劃分為3個階段（圖3-g-i）：①無礦石英階段（Ⅰ）。僅發(fā)育白色石英，自形程度良好，結晶粗大;②石英-多金屬硫化物階段（Ⅱ）。為主成礦階段，特征礦物組合為石英、方鉛礦、閃鋅礦±黃銅礦±黃鐵礦;③方解石階段（Ⅲ）。僅發(fā)育自形程度良好、粒徑粗大的方解石。

3? 樣品及測試方法

3.1? 流體包裹體

選取各熱液階段石英和方解石中代表性原生流體包裹體進行巖相學觀察和顯微測溫。顯微測溫工作在中國地質大學（北京）地球科學與資源學院流體包裹體實驗室完成。測試所用冷熱臺型號為LinkamTHMSG-600，測溫范圍-196～

+600℃，測試精度±0.1℃。

3.2? 原位S同位素

選取石英-多金屬硫化物階段（Ⅱ）硫化物（閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦）進行測試。原位S同位素組成分析在中國地質大學（武漢）地質過程與礦產資源國家重點實驗室完成。采用儀器為激光剝蝕多接收杯等離子體質譜（LA-MC-ICP-MS），激光束斑直徑約為40 μm，頻率4 Hz，激光能量密度2.5 J/cm2，采用氦氣為載氣。S同位素比值采用天然黃鐵礦標樣PPP-1（參考值δ34SV-CDT=5.40‰±0.16‰）為外標進行校正[7-10]。

4? 結果

4.1? 流體包裹體巖相學

成礦階段寄主礦物中原生包裹體較發(fā)育，呈星散狀、孤立狀分布，類型單一，主要為氣液H2O兩相包裹體，可見少量純液相包裹體，包裹體較小，為2～6 μm。Ⅰ階段和Ⅱ階段流體包裹體形態(tài)以橢圓狀，似圓狀為主，Ⅲ階段流體包裹體主要呈長條狀，包裹體氣液較低，為10%～20%（圖4）。

4.2? 流體包裹體測溫

對礦體不同成礦階段寄主礦物石英和方解石中體積較大的原生氣液H2O兩相包裹體進行顯微測溫，流體鹽度和密度據前人經驗公式計算獲得[11-13]。流體包裹體測溫及計算結果見表1，圖5-a-e[14-17]。

4.3? S同位素

石英-多金屬硫化物階段（Ⅱ）中閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦的18個原位S同位素數據及前人已發(fā)表的方鉛礦單礦物S同位素數據見表2和圖5-f。庫爾尕生鉛鋅礦床成礦階段（Ⅱ）閃鋅礦的原位δ34S值介于4.6‰～5.2‰，平均4.8‰;黃銅礦原位δ34S值介于7.1‰～14.2‰，平均11.3‰;黃鐵礦原位δ34S值介于4.1‰～8.7‰，平均6.7‰;6件方鉛礦單礦物δ34S值介于4.1‰～8.4‰，平均6.3‰。

5? 討論

5.1? 成礦流體性質

從Ⅰ階段到Ⅲ階段，庫爾尕生鉛鋅礦床成礦流體大體呈均一溫度降低、鹽度降低、密度略升高特點（圖5-c）。各階段寄主礦中原生包裹體主要為富液相氣液H2O兩相包裹體，均一溫度跨度較大，為97℃～205℃，處于中-低溫熱液范圍。包裹體鹽度較低，為0.4%～3.1%，屬低鹽度流體。包裹體密度為0.9～1.0 g·cm-3，屬低密度流體。礦床主要發(fā)育金屬硫化物，硫酸鹽礦物不發(fā)育。因此，庫爾尕生礦床成礦流體為還原性中低溫、低鹽度、低密度的H2O-NaCl體系。

5.2? 硫來源

庫爾尕生鉛鋅礦床硫化物主要為方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦和黃鐵礦，礦石中未見硫酸鹽礦物，反映成礦流體中溶解硫以H2S占絕對優(yōu)勢，此時成礦流體處于低氧逸度還原環(huán)境。因此，從溶液中沉淀的硫化物（方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦）的δ34S值可近似代表熱液中的δ34S值[19-21]。庫爾尕生鉛鋅礦床硫化物礦石的δ34S值均為正值，硫化物礦石中δ34S值范圍較寬，未出現明顯峰值。通過對比分析發(fā)現，該同位素組成范圍與自然界已有的地質儲庫的硫同位素組成范圍均不同（圖5-f，g），反映其具混合硫特征。

野外實地勘查發(fā)現，庫爾尕生礦區(qū)巖漿活動微弱，巖漿巖不發(fā)育。與本礦床臨近且近乎同時形成的達巴特銅鉬礦床巖漿活動頻繁，發(fā)育大量中酸性巖漿巖，如流紋斑巖、花崗斑巖等。前人研究結果顯示，達巴特礦區(qū)硫化物δ34S值范圍為4.9‰～7.9‰[18]，兩處礦體距離較近，均受斷裂控制，斷裂可為成礦流體運移提供良好通道。推測庫爾尕生礦體硫來源于達巴特礦區(qū)巖漿熱液，前者更富集重硫（34S），可能是巖漿熱液在遷移過程中混入了地層硫，使庫爾尕生礦床δ34S值的范圍變寬。前人通過Pb同位素研究發(fā)現，庫爾尕生鉛鋅礦床Pb來源于圍巖地層[3-4]。表明托斯庫爾他烏組上亞組為礦床形成提供了S和Pb等成礦物質，與礦床形成密切相關。綜上，庫爾尕生鉛鋅礦床硫源為達巴特礦區(qū)中酸性巖漿與托斯庫爾他烏組上亞組硫的混合硫。

5.3? 礦床成因淺析

庫爾尕生鉛鋅礦床目前尚缺少成礦年齡相關數據。前人通過西天山區(qū)域構造演化和成礦動力學研究，認為礦床形成于晚石炭—早二疊世北天山洋向哈薩克斯坦-伊犁地塊北緣俯沖后經歷的短期碰撞后板內伸展環(huán)境[6]，與達巴特銅鉬礦床形成時代輝鉬礦Re-Os等時線年齡（（300.3±2.1）Ma）一致[18]。從空間上看，庫爾尕生鉛鋅礦床與達巴特銅鉬礦床分布較近，約10 km。庫爾尕生鉛鋅礦體與達巴特銅鉬礦體分別位于達巴特穹隆兩翼，由NW向小溫泉-四臺褶皺斷裂束將兩處礦體聯系在一起，兩處礦體形成均受斷裂構造控制，斷裂為成礦流體的運移提供了良好通道。

S同位素特征顯示，庫爾尕生鉛鋅礦床硫源是達巴特礦區(qū)中酸性巖漿與托斯庫爾他烏組上亞組的混合硫。結合前人對達巴特礦床流體包裹體測溫數據分析[22]，成礦流體從斑巖型銅鉬礦體到熱液脈型鉛鋅礦體演化過程中，溫度和鹽度逐漸降低。表明達巴特斑巖型銅鉬礦體和庫爾尕生熱液脈型鉛鋅礦體成礦流體具同源性，演化過程是連續(xù)不間斷的。該礦床的形成可能是達巴特銅鉬礦區(qū)中酸性巖漿向上侵位過程中，派生出的巖漿熱液沿小溫泉-四臺褶皺斷裂束運移到庫爾尕生礦區(qū)，此時巖漿熱液溫度為200℃左右。巖漿熱液從托斯庫爾他烏組上亞組中溶解硫酸鹽，通過有機還原作用生成與地層硫酸鹽具近乎一致δ34S值的H2S。隨著巖漿熱液近一步上移，與大氣降水發(fā)生混合，使溫度和壓力迅速降低，導致方鉛礦、閃鋅礦等硫化物沉淀成礦。

前人在位于礦區(qū)南部博羅科努成礦帶中發(fā)現一套與中酸性侵入巖有關的矽卡巖-斑巖-熱液脈型鐵-銅-鉬-鉛-鋅多金屬成礦系統(tǒng)[24-26]，并對其中典型礦床（萊歷斯高爾-3571斑巖型銅鉬礦床和七興熱液脈型銀鉛鋅礦床）進行了研究[25-26]。對比發(fā)現，達巴特斑巖型銅鉬礦床和庫爾尕生熱液脈型鉛鋅礦床在時空框架上具一致性，兩類礦化之間通過構造斷裂聯系在一起，成礦流體及成礦物質顯示同源性和連續(xù)演化特點。推測庫爾尕生鉛鋅礦床為與達巴特銅鉬礦床伴生的、礦化相對較淺的遠源中低溫熱液脈型礦床，并與達巴特銅鉬礦床構成一套與中酸性巖漿有關的斑巖型銅鉬-熱液脈型鉛鋅成礦系統(tǒng)。

6? 結論

（1） 庫爾尕生鉛鋅礦體呈脈狀賦存于上泥盆統(tǒng)托斯庫爾他烏組上亞組圍巖裂隙中，成礦受斷裂構造控制。成礦階段劃分為：無礦石英階段（Ⅰ）;石英-多金屬硫化物階段（Ⅱ）;方解石階段（Ⅲ）。

（2） 庫爾尕生鉛鋅礦床成礦流體為還原性中低溫、低鹽度、低密度的H2O-NaCl體系。從Ⅰ階段到Ⅲ階段，成礦流體大體具均一溫度降低、鹽度降低、密度略升高特點。庫爾尕生鉛鋅礦床成礦物質來源于巖漿硫及地層硫的混合硫。

（3） 庫爾尕生鉛鋅礦床為達巴特斑巖型銅鉬礦床遠源的中低溫熱液脈型鉛鋅礦床，與達巴特銅鉬礦床構成一套與中酸性巖漿有關的斑巖型銅鉬-熱液脈型鉛鋅成礦系統(tǒng)。

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Abstract： The Kuergasheng Pb-Zn deposit is located in the Sailimu area， Western Tianshan， Xinjiang. The ore body occurred in the upper Devonian Tuosikuertawu formation. The ore body was controlled by the fault structure and filled in the wall rock fissure as quartz-sulfides veins. The metallogenic stages were divided into quartz stage （I）， quartz-polymetallic sulfides stage （II） and calcite stage （III）. Fluid inclusion study indicates that the ore-forming fluid was a H2O-NaCl system with medium to low homogenization temperature （97℃～205℃）， low salinity （0.4%～3.1%） and low density （0.9～1.0 g·cm-3）. From stage I to stage III， the ore-forming fluid shows decreasing trends of homogenization temperature and salinity. The δ34S value of the sulfides ranged from 4.1 to 14.2‰， indicating that the source of sulfur was the mixed sulfur of intermediate to felsic magma and strata sulfur. The Kuergasheng Pb-Zn deposit is a distal medium to low temperature hydrothermal vein deposit associated with the adjacent Dabate Cu-Mo deposit and relatively shallow mineralization， which together with the Dabate Cu-Mo deposit constituted a set of porphyry Cu-Mo-hydrothermal vein-style Pb-Zn metallogenic systems related to intermediate to felsic magma.

Key words： Western Tianshan;Sulfur isotope; Fluid inclusion; Kuergasheng Pb-Zn deposit; Porphyry Cu-Mo-hydrothermal vein-style Pb-Zn metallogenic system