新疆薩熱克砂礫巖型銅礦床成礦流體碳、氫-氧同位素組成及其意義*

賈潤幸，方維萱，王壽成，楊自安

（1有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，北京 100012；2有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心礦山生態(tài)環(huán)境資源創(chuàng)新實驗室，北京 100012）

成礦流體的來源對判斷礦床的成因具有重要的指示意義（肖榮閣等，2001；盧煥章等，2018），流體包裹體和穩(wěn)定同位素方法是研究成礦流體的重要手段（鄭永飛，2001）。新疆薩熱克砂礫巖型銅礦床是薩熱克巴依盆地具有代表性的大型銅礦床，前人已對其進行了大量的研究（祝新友等，2011；李志丹等；2011；方維萱等，2015；2018；賈潤幸等，2016；2017a；2017b;2018a），研究發(fā)現(xiàn)在其北礦段砂礫巖型富銅礦石中碎裂巖化發(fā)育，脈狀輝銅礦、次生石英和方解石等沿礫石間隙或巖石裂隙充填分布，并常富含瀝青等有機質(zhì)。因此，有關(guān)其礦床成因曾提出多種成因觀點：如祝新友等（2011）認為薩熱克銅礦屬于后生低溫熱液礦床，成礦作用與區(qū)域性的盆地鹵水作用有關(guān)；李志丹等（2011）認為成礦與盆地流體活動相關(guān)。由于礦區(qū)的南礦段有輝綠巖脈出現(xiàn)，薩熱克礦區(qū)北礦帶成礦作用是否有巖漿熱液的參與一直存在疑問。前人曾對礦石中金屬硫化物的硫、鉛同位素、有機質(zhì)的碳同位素、脈狀次生石英氫-氧同位素等進行了研究（李志丹等，2011；方維萱等，2015；賈潤幸等，2017b）。為了進一步研究薩熱克砂礫巖型銅礦床的成礦流體來源，文章在前期研究的基礎(chǔ)上，通過對北礦段礦石中主要的脈石膠結(jié)物方解石和石英的包裹體成分及碳、氫-氧同位素進行了分析測試，目的在于查明和判定成礦流體的來源，為在本區(qū)開展同類型礦床的勘查提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

新疆薩熱克銅礦床產(chǎn)于烏恰縣薩熱克巴依陸內(nèi)拉分盆地中，大地構(gòu)造位于塔里木盆地西緣塔拉斯-費爾干納斷裂帶（李向東等，2000）。區(qū)域出露中元古界至新生界（圖1），其中，中元古界阿克蘇群(Pt2ak)黑云母片巖、二云母片巖等構(gòu)成沉積盆地基底，目前已發(fā)現(xiàn)多處銅、鐵等礦（化）點；志留系主要為千枚巖、變質(zhì)砂巖、大理巖夾石英巖等；泥盆系分為下泥盆統(tǒng)薩瓦亞爾頓組（D1s）、中泥盆統(tǒng)托格買提組（D2t）和上泥盆統(tǒng)克孜爾塔格組（D3kz），為一套淺變質(zhì)碎屑巖夾少量碳酸鹽巖建造，目前在該地層中已發(fā)現(xiàn)薩瓦亞爾頓大型金礦（金屬儲量近100 t）；石炭系分為下石炭統(tǒng)野云溝組（C1y）、上石炭統(tǒng)艾克提克組（C2ak）與康克林組（C2kk），為一套碳酸鹽巖夾少量淺變質(zhì)碎屑巖建造；二疊系礫巖、含礫砂泥巖等，三疊系碳酸鹽巖僅零星出露；中-新生界以陸相碎屑巖建造為主，夾有少量含煤建造和碳酸鹽巖建造，發(fā)育大量沉積型礦床，目前已發(fā)現(xiàn)有烏拉根超大型鉛鋅礦（Pb+Zn金屬量大于500萬t）、薩熱克銅礦（遠景資源量大于50萬t）和多處銅、鉛鋅、鐵、鋁土和鍶等礦（化）點。區(qū)域深大斷裂主要以北東向和北西向為主，少數(shù)斷裂為近南北向和近東西向，出露的巖漿巖主要有晚志留世—早泥盆世超鎂鐵質(zhì)巖和晚白堊世輝綠巖脈。

圖1 新疆薩熱克銅礦床大地構(gòu)造位置圖（a,據(jù)李向東等，2000）和區(qū)域地質(zhì)圖（b）（外框為公里網(wǎng)）1—第四系；2—新近系；3—漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)克孜洛依組；4—古近系；5—白堊系；6—侏羅系；7—三疊系；8—二疊系；9—石炭系；10—泥盆系；11—志留系；12—中元古長城系阿克蘇群；13—晚志留世—早泥盆世超鎂鐵質(zhì)巖石；14—輝綠巖脈；15—地質(zhì)界線；16—角度不整合；17—正斷層；18—逆斷層；19—性質(zhì)不明斷層；20—推測斷層；21—構(gòu)造縫合帶；22—逆沖推覆構(gòu)造帶；23—銅礦；24—鉛鋅礦；25—金礦；26—鍶礦；27—鐵礦；28—鋁土礦；29—鉛鋅銅礦；30—采樣位置；31—地名Fig.1 The tectonic setting(a,after Liet al.,2000)and the regional geologic map(b)of the Sareke copper deposit,Xinjiang1—Quaternary;2—Neocene;3—The Oligocene—Miocene Keziluoyi Formation;4—Palaeogene;5—Cretaceous;6—Jurassic;7—Triassic;8—Permian;9—Carboniferous;10—Devonian;11—Silurian;12—The Mesoproterozoic Akesu Group of Changcheng System;13—The Late Silurian-Early Devonian ultramafic rocks;14—Diabase dike;15—Geological boundary;16—Angular unconformity;17—Normal fault;18—Reverse fault;19—Unknown fault;20—Inferred fault;21—Tectonic suture zone;22—Thrust and nappe tectonic belt;23—Copper deposit;24—Lead-zinc deposit;25—Gold deposit;26—Strontium deposit;27—Iron deposit;28—Bauxite;29—Lead-zinc copper deposit;30—Samplelocation;31—Placename

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)出露的地層主要有第四系、白堊系、侏羅系、志留系和長城系阿克蘇巖群（圖2）。其中長城系阿克蘇巖群（Ch ak）分布于薩熱克巴依盆地的南北兩側(cè)，與上覆地層呈斷層接觸，巖性可劃分出絹云片巖、云母石英片巖夾大理巖段（Ch ak4）、云母石英片巖段（Ch ak5）、鈣質(zhì)片巖、云母石英片巖夾大理巖段（Ch ak6）；中志留統(tǒng)合同沙拉群（S2h）為絹云母千枚巖、硅質(zhì)板巖、大理巖化灰?guī)r等。侏羅系分為下侏羅統(tǒng)莎里塔什組（J1s）和康蘇組（J1k）、中侏羅統(tǒng)楊葉組（J2y）和塔爾尕組（J2t）及上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組（J3k）等5個組。莎里塔什組（J1s）為一套快速堆積的沖積扇相的礫巖夾砂巖透鏡體；康蘇組（J1k）為一套湖泊-沼澤相的煤系地層。楊葉組（J2y）為一套灰綠色濱淺湖相砂巖和泥巖類，在河湖相石英砂巖中含有兩層煤。康蘇組和楊葉組煤層均具有工業(yè)開采價值，以烏恰煤礦和疏勒煤礦為主（圖1）。塔爾尕組（J2t）為一套淺-半深湖相雜色泥巖、石英砂巖夾泥灰?guī)r。上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組可劃分為2個段，下段（J3k1）為沖積扇-河流相礫巖、砂巖、粉砂巖互層，上段（J3k2）為一套快速堆積的沖積扇相礫巖夾砂巖透鏡體。白堊系下統(tǒng)克孜勒蘇群（K1kz）可劃分出3個巖性段：第一巖性段（K1kz1）為一套辮狀河相褐紅色泥巖夾砂巖；第二巖性段（K1kz2）為一套辮狀河相紫灰色、暗褐紅色砂巖與泥巖互層，局部夾有含礫砂巖；第三巖性段（K1kz3）為一套辮狀河相灰白色厚層狀含礫砂巖、巖屑砂巖夾少量褐紅色粉砂質(zhì)泥巖，局部為礫巖。薩熱克巴依盆地總體為北東向的寬緩復試向斜，礦區(qū)斷裂總體為北東向深大斷裂（F1、F2）及其次級斷裂（F11、F13、F22），次級斷裂為近東西向和北西向。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖僅有輝綠巖發(fā)育，多呈巖脈的形式出露于盆地南部白堊系中，順層和切層均有產(chǎn)出，輝綠巖脈及上下盤砂巖發(fā)育退色蝕變并常伴有銅礦化現(xiàn)象。

圖2 新疆薩熱克銅礦地質(zhì)圖（賈潤幸等，2017a）1—第四系；2—下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群第三段；3—下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群第二段上部；4—下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群第二段下部；5—下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群第一段；6—上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組第二巖性段；7—上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組第一巖性段；8—中侏羅統(tǒng)塔爾尕組；9—中侏羅統(tǒng)楊葉組；10—下侏羅統(tǒng)康蘇組；11—下侏羅統(tǒng)沙里塔什組；12—中志留統(tǒng)合同沙拉群；13—長城系阿克蘇巖群第六巖性段；14—長城系阿克蘇巖群第五巖性段；15—長城系阿克蘇巖群第四巖性段；16—輝綠巖脈；17—破碎帶；18—銅礦體；19—斷層；20—推測斷層；21—煤礦；22—礦段Fig.2 The geologic map of the Sareke copper deposit,Xinjiang(after Jia et al.,2017a)1—Quaternary;2—Thethird member of Lower Cretaceous Kezilesu Group;3—The upper part of thesecond member of Lower Cretaceous Kezilesu Group;4—Thelower part of thesecond member of Lower Cretaceous Kezilesu Group;5—The first member of Lower Cretaceous Kezilesu Group;6—The upper member of Upper Jurassic Kuzigongsu Formation;7—The lower member of Upper Jurassic Kuzigongsu Formation;8—Middle Jurassic Taergai Formation;9—Middle Jurassic Yangye Formation;10—Lower Jurassic Kangsu Formation;11—Lower Jurassic Shalitashi Formation;12—Middle Silurian Hetongshala Group;13—Thesixth member of Akesu Group in Changcheng System;14—Thefifth member of Akesu Group in Changcheng System;15—The Fourth member of Akesu Group in Changcheng System;16—Diabasedike;17—Fracture zone;18—Copper orebody;19—Fault;20—Inferred fault;21—Coal mine;22—Ore zone

薩熱克銅礦嚴格受寬緩復式向斜控制，可分為北礦段和南礦段，北礦段礦體傾向南，在北側(cè)淺部較陡，向南到深部逐漸變緩（賈潤幸等，2017a）。銅礦體普遍發(fā)育碎裂巖相，銅礦石多呈網(wǎng)脈狀構(gòu)造，砂礫狀結(jié)構(gòu)，主要由礫石和填隙膠結(jié)物組成（圖3a～e）。礫石成分主要為泥巖、鐵質(zhì)碳酸鹽巖、石英細砂巖、泥質(zhì)細砂巖，基性火山巖、千枚狀泥質(zhì)板巖、石英砂巖、石英巖、硅質(zhì)板巖等。填隙膠結(jié)物為方解石、輝銅礦和少量石英、白云石。

通過野外觀察和鏡下巖相學分析，文章將薩熱克銅礦初步劃分為3個成礦期：①沉積成礦期：主要為上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組初始沉積的含銅氧化相鐵碳酸鹽礫石，含銅基性火山巖礫巖等；②主成礦期：該期的銅礦石主要表現(xiàn)為強烈的碎裂巖化，礫石間隙和裂隙中發(fā)育大量的脈狀膠結(jié)物和瀝青等有機物；③成礦晚期：該期主要為表生成礦作用，發(fā)育孔雀石化和碳酸鹽化。通過對主成礦期中脈狀輝銅礦膠結(jié)物和瀝青的錸-鋨同位素定年，作者獲得了3組成礦模式年齡和1組等時線年齡，結(jié)合礦床地質(zhì)和礦石礦物組合特征把該礦床的主成礦期劃分為了3個成礦階段：①早成礦階段（180±3）Ma～(220±3)Ma；②主成礦階段（166.3±2.8）Ma；③晚成礦階段（116.4±2.1）Ma～(136.1±2.6）Ma（賈潤幸等，2018a）。

3 樣品采集及分析測試

本次樣品主要采自薩熱克銅礦地區(qū)，部分采自煉鐵廠地區(qū)，具體采樣位置見圖1。薩熱克銅礦A1～A9均采自礦床北礦段（圖2）上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組（J3k2）砂礫巖，其中A1～A5樣品采于地表砂礫巖（圖3a～c）；A6樣品采于2790中段006穿脈砂礫巖；A7樣品采自2700中段4034穿脈砂礫巖；A8～A9樣品采自2700中段4037穿脈砂礫巖；A10采自2700中段4037穿脈中上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組石英砂巖，為A9礦石樣品的圍巖；A11樣品采自南礦段地表輝綠巖與巖屑砂巖接觸帶的含礦碳酸鹽化脈。A12～A16樣品采自煉鐵廠地區(qū)的侏羅系、石炭系和泥盆系巖（礦）石，其中，A12樣品采自上石炭統(tǒng)康克林組（C2kk）大理巖化灰?guī)r中的鏡鐵礦石；A13采自上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組（J3k2）砂礫巖；A14采自上泥盆統(tǒng)克孜爾塔格組（D3kz）硅化千枚巖；A15采自下石炭統(tǒng)克孜爾塔格組（C1b）絹云片巖夾石英脈；A16采自下石炭統(tǒng)野云溝組組（C1y）蝕變片巖。樣品質(zhì)量一般1000～2000 g。樣品加工前先切掉氧化或蝕變膜，選擇新鮮的巖塊作為測試對象，磨制電子探針片和包裹體片。方解石和石英中的包裹體及碳、氫-氧同位素由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心測試，均一溫度測試使用儀器為LINKAM THMS600型冷熱臺，包裹體測試結(jié)果見表1。

測定碳、氫-氧同位素所需的方解石和石英單礦物由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室挑選，純度達99%以上。對于石英中的氧同位素分析，采用BrF5法提取氧（Clayton,1963）；對于方解石中的碳、氧同位素分析，首先在25℃條件下,使方解石與磷酸反應釋放CO2；對于氫同位素分析，首先使用壓碎法把水從流體包裹體中釋放出,然后在400℃條件下使水與鋅反應產(chǎn)生氫氣,再用液氮冷凍后,收集到有活性炭的樣品瓶中。氫-氧和碳同位素分析儀器為MAT 253，其中測定石英和方解石礦物的氧同位素，根據(jù)礦物與水的氧同位素平衡分餾方程和包裹體均一溫度計算獲得成礦流體的氧同位素組成。石英包裹體均一溫度為190℃；方解石包裹體均一溫度為168℃，δ18OV-SMOW=1.03091δ18OV-PDB+30.91(Coplen,et al.,1983)；石英-水體系氧同位素平衡分餾 公 式 ：δ18Ow=δ18OV-SMOW-1000lnα石英-水；1000lnO石英-水=3.38×106T-2－3.40(Clayton et al.,1972)，方解石-水之間的分餾方程：1000lnα方解石-水=4.01×106/T2－4.66×103/T+1.71(Zheng,1991)。氫同位素分析精度分別為±2‰，碳、氧同位素分析精度分別為±0.2‰，分析結(jié)果均以SMOW為標準，碳、氫-氧穩(wěn)定同位素分析結(jié)果分別見表2。

表2 新疆薩熱克銅礦碳、氫-氧同位素組成Table 2 Carbon,hydrogen and oxygen isotopic composition of the Sareke copper deposit,Xinjiang

從薩熱克北段2700中段4034#和4037#穿脈坑道（強礦化砂礫巖和石英砂巖圍巖裂隙中的網(wǎng)脈狀石英和方解石包裹體的特征（圖3,表1）來看，在強礦化砂礫巖（圖3d中A7樣品，圖3e中A8樣品）中，微細晶石英、方解石、輝銅礦礦物共生。微細晶石英礦物中包裹體少量發(fā)育，僅局部發(fā)育呈透明無色的純液體包裹體及呈無色-灰色富液包裹體，富液包裹體成群分布，氣相分數(shù)為10%～15%，大小為2μm×3μm～4μm×7μm；獲得鹽度w(NaCleq)為7.73%～11.81%，平均為9.53%；從測定的21個氣液包裹體均一溫度來看，變化范圍為107～288℃，在石英包裹體均一溫度直方圖（圖6a）上可見2個峰值，分別為150℃和250℃，平均為190℃。方解石礦物中包裹體較為發(fā)育，主要為呈透明無色的純液體包裹體，局部少量發(fā)育呈無色-灰色富液鹽水包裹體及呈深灰色的氣體包裹體，富液包裹體成群分布，氣相分數(shù)為5%～10%，大小為2μm×7μm～12μm×15μm，獲得鹽度w(NaCleq)為7.73%～11.81%，平均為9.53%。從測定的67個氣液包裹體均一溫度來看，變化范圍為88～265℃，在方解石包裹體均一溫度直方圖（圖6b）上可見2個峰值120℃和180℃，平均溫度為168℃。上述礦石中包裹體的特征（圖4a～c）與薩熱克北礦段不同中段礦石中包裹體的特征基本相似（賈潤幸等，2017a）。在石英砂巖圍巖裂隙中，方解石呈網(wǎng)脈狀充填（圖3f中A10樣品），在該方解石脈中包裹體極為發(fā)育，主要為呈透明無色的純液體包裹體及大量呈淡黃色-灰色的氣液烴包裹體（顯示較強淺藍色的熒光），局部發(fā)育少量呈無色-灰色的富液鹽水包裹體及呈深灰色的氣體包裹體（圖4d）。富液包裹體成群分布，氣相分數(shù)為5%～10%，大小為4μm×7μm～6μm×11μm，均一溫度119～211℃，平 均 溫 度 為168℃；鹽 度w(NaCleq)=8.81%～12.51%，平均為10.67%。上述測試結(jié)果表明，礦石中包裹體的特征與近礦圍巖石英砂巖裂隙中方解石脈中包裹體的特征基本相似，兩者可能為同期形成。從溫度和鹽度關(guān)系圖（圖5a）中可以看出，氣液包裹體中的溫度和鹽度呈弱的負相關(guān)性，總體上溫度越高，鹽度越??；從溫度和氣相分數(shù)關(guān)系圖（圖5b）中可以看出，氣液包裹體中溫度和氣相分數(shù)呈弱的正相關(guān)性，總體上溫度越高，氣相分數(shù)越??；從鹽度和氣相分數(shù)關(guān)系圖（圖5c）中可以看出，鹽度和氣相分數(shù)呈弱的負相關(guān)性，鹽度越大，氣相分數(shù)越小?？傮w上，從本區(qū)包裹體的均一溫度和鹽度來看，其成礦流體具中低溫、中低鹽度的特征。

圖4 新疆薩熱克銅礦石中包裹體形態(tài)特征a.樣品A7中與輝銅礦共生的石英脈礦物內(nèi)呈無色-灰色的富液鹽水包裹體；b.樣品A8中與輝銅礦共生的方解石脈礦物內(nèi)呈無色、灰色的富液鹽水包裹體；c.樣品A9中與輝銅礦共生的方解石脈礦物內(nèi)呈無色-灰色的富液鹽水包裹體；d.樣品A10中與黃銅礦共生的方解石脈礦物內(nèi)呈淡黃色-灰色的氣液烴包裹體，顯示淺藍色的熒光Fig.4 Characteristics of fluid inclusions in the copper ores from the Sareke copper deposit,Xinjianga.Thecolorless and gray brine rich inclusionsin quartz from vein quartz associated with chalcocitein sample A7；b.Thecolorlessand gray brinerich inclusionsin calcitefrom vein calciteassociated with chalcocite in sample A8;c.Thecolorlessand gray brinerich inclusionsin calcitefrom vein calciteassociated with chalcocite in sample A9;d.Theyellowish-gray gas-liquid hydrocarbon inclusionswith light bluefluorescence in calcitefrom vein calciteassociated with chalcopyritein sample A10

圖5 薩熱克銅礦礦石包裹體均一溫度-鹽度-氣相分數(shù)關(guān)系圖Fig.5 The homogenization temperature-salinity-gas liquid ratio diagrams of fluid inclusions in copper ores from the Sareke copper deposit,Xinjiang

圖6 新疆薩熱克銅礦石英（a）和方解石（b）氣液包裹體均一溫度直方圖Fig.6 The histogram of homogenization temperature of gas-liquid inclusions in quartz(a)and calcite(b)from the Sareke copper deposit,Xinjiang

表1 新疆薩熱克銅礦石部分流體包裹體特征Table 1 The characteristics of some liquid inclusions in copper ores from the Sareke copper deposit,Xinjiang

圖3 薩熱克銅礦及周邊煉鐵廠地區(qū)巖(礦)石樣品地質(zhì)特征a～c.薩熱克銅礦北礦段上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組（J3k2）砂礫巖中方解石脈（樣品A1，A2，A6）；d～e.薩熱克銅礦北礦段上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組（J3k2）砂礫巖銅礦石中石英-方解石脈（樣品A7，A8）；f.薩熱克銅礦北礦段上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組（J3k2）石英砂巖中方解石脈（樣品A10）；g.薩熱克銅礦南礦段輝綠巖脈邊部的碳酸鹽脈（樣品A11）；h.煉鐵廠上石炭統(tǒng)康克林組（C2kk）大理巖中的鏡鐵礦石（樣品A12）；i.煉鐵廠地區(qū)上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組（J3k2）砂礫巖中石英脈（樣品A13）；j.煉鐵廠地區(qū)上泥盆統(tǒng)克孜爾塔格組（D3kz）硅化千枚巖中的石英脈（樣品A14）；k.煉鐵廠地區(qū)下石炭統(tǒng)野云溝組（C1y）含碳絹云片巖中石英脈（樣品A15）；l.煉鐵廠地區(qū)下石炭統(tǒng)野云溝組（C1y）蝕變片巖中石英脈（樣品A16）Fig.3 The geological characteristics of rock(ore)samples from the Sareke copper deposit and Liantiechang area,Wuqia,Xinjiang a～c.The calcitevein in gluteniteof the Upper Jurassic Kuzigongsu Formation（J3k2）in thenorthern zoneof the Sarekecopper deposit(sample A1,A2,A6);d～e.The calcite and quartz vein in copper ore of the upper Jurassic Kuzigongsu Formation（J3k2）in the northern zone of the Sareke copper deposit(sample A7,A8);f.The calcite vein in quartz sandstone of the upper Jurassic Kuzigongsu Formation(J3k2)in the northern zone of the Sareke copper deposit(sample A10);g.Thecarbonateveins at theedgeof diabase dikesin thesouthern zoneof the Sarekecopper deposit(sample A11);h.The speculariteorein marblefrom Upper Carboniferous Kangkelin Formation(C2kk)in Liantiechang area(sample A12);i.The quartz vein in glutenite of the Upper Jurassic Kuzigongsu Formation(J3k2)in Liantiechang area(sample A13);j.The quartz vein in silicified phyllitefrom Upper Devonian Keziertage Formation（D3kz）in Liantiechang area(Sample A14);k.Thequartz vein in carboniferous sericite-schist from the Lower Carboniferous Yeyungou Formation(C1y)in Liantiechang area(sample A15);l.Thequartz vein in thealtered schist from Lower Carboniferous Yeyungou Formation(C1y)in Liantiechang area(sample A16)

4 討論

4.1 成礦流體中H 2O的來源

已有的研究表明，巖（礦）石中的氫-氧同位素對成礦流體的來源具有重要的指示意義（Taylor，1974；張理剛等，1994；周濤發(fā)等，2000；毛景文等，2002；于際民等，2002；顧雪祥等，2010；楊清等，2018）。從表2中可以看出，在薩熱克北礦段地表礦石脈狀方解石中的δDSMOW變化范圍為-72‰～-62‰，平均-67.3‰；δ18O水變化范圍3.9‰～8.0‰，平均5.3‰；在薩熱克北礦段坑道礦石脈狀石英中δDSMOW變化范圍為-101.7‰～-87.1‰，平均-93.3‰；δ18O水變化范圍5.1‰～7.5‰，平均6.6‰，與煉鐵廠地區(qū)侏羅系（賈潤幸等，2018b）同一地層（J3k2）及泥盆系和石炭系地層中的脈狀石英中的氫-氧同位素特征基本相似。從δ18O-δD圖解（圖7）中可以看出，薩熱克北礦段礦石石英和方解石中的氫-氧同位素樣品主要落在了巖漿水和變質(zhì)水的重合區(qū)，部分落在了變質(zhì)水附近，少數(shù)和本區(qū)周邊煉鐵廠地區(qū)侏羅系、泥盆系、石炭系巖石中硅化石英脈中的氫-氧同位素樣品落在了巖漿水范圍下部。上述結(jié)果表明薩熱克北礦段銅礦中的成礦流體主要以巖漿水為主，部分為來自盆地內(nèi)部的變質(zhì)水，暗示薩熱克北礦帶深部可能存在隱伏巖體并參與了成礦作用。從薩熱克北礦段礦石中銅礦物的硫同位素特征來看，銅礦石中輝銅礦硫同位素一般為δ34S=-24‰～-13.2‰（李志丹等，2011；賈潤幸等，2017b），而薩熱克南礦段堿性輝長巖中銅礦物的硫同位素（δ34S）為+11.2‰，兩者具有明顯的不同，表明后期的巖漿疊加成礦作用在南礦帶更強烈。結(jié)合薩熱克巴依盆地及其所在西南天山區(qū)域構(gòu)造演化背景來看，本區(qū)在經(jīng)歷了中-新生代的沉積成巖作用后，白堊紀—古近紀近東西向的右旋剪切擠壓作用在薩熱克巴依地區(qū)形成了近北東向的復式向斜構(gòu)造，強大的構(gòu)造應力作用使盆地中的中低溫、中鹽度成礦流體向盆地中部匯聚，并沿同期形成的北東向切層斷裂帶上侵，選擇性地沿高滲透率的上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組（J3k2）砂礫巖層及構(gòu)造裂隙進行充填交代作用，喜馬拉雅期的巖漿熱液作用對南北礦段的礦體均具有一定的疊加成礦作用。上述結(jié)果表明在薩熱克礦床的北礦段深部可能存在隱伏巖體，其深部具有進一步的找礦潛力。

圖7 薩熱克銅礦床及周邊煉鐵廠地區(qū)方解石和石英中δ18O-δD圖解（底圖據(jù)Taylor，1974）Fig.7 δ18O versusδD diagram of calcite and quartz from the Sareke copper deposit and Liantiechang area,Xinjiang（base map after Taylor，1974）

4.2 成礦流體中CO 2的來源

從薩熱克銅礦石的物質(zhì)組成來看，礦石中同時含有有機碳和無機碳，有機碳主要以瀝青和油氣包裹體等形式存在；無機碳則主要以碳酸鹽礦物形式存在。已有的研究結(jié)果表明，巖（礦）石中方解石碳、氧同位素對無機碳的來源具有重要的指示意義（Taylor et al.,1967；毛景文等，2002；劉家軍等，2004；楊清等，2018）。在薩熱克北礦段的銅礦石中的瀝青和油氣物質(zhì)常沿裂隙分布（有機碳含量達0.11%～2.55%）并與輝銅礦等銅硫化物共生（賈潤幸等，2017a）。該礦石中有機碳的同位素δ13CPDB變化范圍為-20.79‰～-20.35‰，平均為-20.57‰（方維萱等，2015），同時，薩熱克銅礦含礦層上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組（J3k2）砂礫巖和下伏中侏羅統(tǒng)康蘇組（K2k）煤巖的δ13CPDB變化范圍為-24.7‰～-24.3‰，平均為-24.1‰（賈潤幸等，2017b），表明礦石中的有機碳及包裹體中的輕質(zhì)油可能主要來源于中侏羅統(tǒng)康蘇組（K2k）煤系烴源巖。

本次研究重點以薩熱克銅礦礦石中的碳酸鹽礦物為主要對象，同時與周邊地區(qū)的碳酸鹽礦物進行了對比研究。從表2中可知薩熱克銅礦北礦段銅礦石中脈狀方解石（白云石）δ18OSMOW變化范圍為15.1‰～21.1‰，平均為17.6‰；δ13CPDB變化范圍為-2.5‰～-2.0‰，平均為-0.8‰；薩熱克南礦段輝綠巖脈外側(cè)碳酸巖脈（樣品A11）中δ18OSMOW和δ13CPDB分別為18.5‰和-1.2‰；煉鐵廠地區(qū)上石炭統(tǒng)康克林組（C2kk）大理巖化灰?guī)r中含鏡鐵礦方解石脈（賈潤幸等，2019）中的δ18OSMOW和δ13CPDB分別為19.5‰和3.7‰，上述結(jié)果表明三者的碳、氧同位素基本接近或相似。把上述3種類型的樣品投影在δ18O-δ13C圖解中（圖8），大多數(shù)樣品落在了海相碳酸鹽巖區(qū)左側(cè)附近，表明薩熱克北礦段礦石中的脈狀方解石的碳和氧元素主要來源于海相碳酸鹽巖的溶解作用，在方解石未結(jié)晶之前作為成礦流體中的重要成分并以的離子態(tài)形式存在。

圖8 薩熱克銅礦床及周邊煉鐵廠地區(qū)方解石、白云石的δ18O-δ13C圖解（底圖據(jù)劉建明等，1997）Fig.8 δ18Oversusδ13Cdiagram of calcite and dolomite from the Sareke copper deposit and Liantiechang area,Xinjiang（base map after Liu et al.，1997）

上述結(jié)果表明，薩熱克北礦段銅礦石中的有機碳主要與下伏煤系烴源巖有關(guān)，銅礦石中的脈狀方解石脈（無機碳）則主要與海相碳酸鹽巖的溶解作用有關(guān)。從薩熱克銅礦石中的礫石成分來看，通常可見大量的碳酸鹽巖礫石（賈潤幸等，2017a）。此外，從區(qū)域出露的地層來看，薩熱克巴依盆地下伏的泥盆系和石炭系等均廣泛發(fā)育碳酸鹽巖建造，這些都有可能為薩熱克銅礦石中形成脈狀方解石提供所必需的的離子態(tài)物質(zhì)。

5 結(jié)論

（1）薩熱克銅礦北礦段銅礦石脈狀石英和方解石中流體包裹體的氣相分數(shù)通常為5%～15%，均一溫度變化范圍88～249℃，平均為172℃；鹽度w(NaCleq)變化范圍為6.30%～12.51%，平均為9.46%，成礦流體具中低溫、中低鹽度特征。

（2）薩熱克銅礦北礦段礦石脈狀石英和方解石中氫-氧同位素顯示其主要為巖漿水和變質(zhì)水，暗示在薩熱克北礦段深部可能存在隱伏巖體，并參與了成礦作用。

（3）薩熱克銅礦北礦段礦石中脈狀方解石（白云石）的δ18O和δ13C分析結(jié)果顯示其主要與海相碳酸鹽巖的溶解作用有關(guān)。

綜合考慮上述結(jié)果，薩熱克銅礦北礦段中的成礦流體為變質(zhì)流體與巖漿熱液疊加形成的中低溫、中低鹽度混合流體。