新疆阿舍勒VMS型铜锌矿床元素活化富集作用初步研究.pdf

收稿日期 2014-02-21; 改回日期 2014-10-17 项目资助 国家 973 项目2014CB440802和中山大学青年教师起步计划资助。 第一作者简介 郑义1984–, 男, 博士, 讲师, 从事矿床学教学与研究。Email zhengy43 doi 10.16539/j.ddgzyckx.2015.03.015 卷Volume39, 期Number3, 总SUM146 页Pages542553, 2015, 6June, 2015 大 地 构 造 与 成 矿 学 Geotectonica et Metallogenia 新疆阿舍勒VMS型铜锌矿床 元素活化富集作用初步研究 郑 义 1, 2, 3, 李登峰2, 张 莉2, 王成明2, 方 京2 1.中山大学 地球科学与地质工程学院, 广东 广州 510275; 2.中国科学院 广州地球化学研究所 矿物学与 成矿学重点实验室, 广东 广州 510640; 3.广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室, 广东 广州 510275 摘 要 新疆阿舍勒铜锌矿床位于阿尔泰增生型造山带南缘阿舍勒盆地内, 受褶皱控制的透镜状矿体产于阿舍勒组地层 中, 矿体与围岩一起发生协和变形。成矿过程可分为两个成矿期 以条带状–块状矿石为代表的 VMS 成矿期和以脉状矿 石为代表的热液成矿期。局部可见脉状矿石切穿条带状矿石, 表明热液成矿期明显晚于 VMS 成矿期。大部分 VMS 成矿 期矿石同生沉积特征保存较好。脉状矿石穿插条带状矿石时, 会出现硫化物矿物颗粒变粗的现象, 并伴随定向构造、压 力影构造、碎裂结构、变斑晶结构、交代残余结构和港湾交代结构等现象。以上证据表明, 后期变质变形导致矿石中局 部硫化物品位提高。 脉状矿石中的石英广泛发育流体包裹体, 可分为水溶液包裹体W 型、 纯 CO2包裹体PC 型、 CO2-H2O 包裹体C 型及含子矿物多相包裹体S 型四类。显微测温表明, 均一温度集中在 220280 ℃, 流体盐度集中于 48 NaCleqv之间。激光拉曼结果证实, 流体包裹体中普遍富含 CO2, 甚至出现少量纯液相和纯气相的 CO2包裹体。脉状矿石 成矿流体具有中温、低盐度和富 CO2的特征, 与造山型金矿的变质流体特征一致。联系区域构造演化历史, 晚古生代洋 陆俯冲背景有利于形成 VMS 型矿石, 而印支期碰撞拼贴过程的变形–变质流体作用导致阿舍勒铜锌矿床进一步加富。因 此, 新疆阿舍勒铜锌矿可作为变质加富VMS型矿床的典例, 区域上火山岩地层和褶皱复合部位是寻找此类矿床的理想靶 区。 关键词 流体包裹体; 矿石结构构造; 活化富集; 阿舍勒铜锌矿床 中图分类号 P611 文献标志码 A 文章编号 1001-1552201503-0542-012 0 引 言 VMS 型矿床Volcanogenetic massive deposit, 火山成因块状硫化物矿床是仅次于斑岩型矿床的 第二大矿床成因类型, 受矿业界和学术界高度关注 Frankin et al., 2005。 越来越多的研究表明, VMS 型 矿床在遭受后期造山作用过程中, 常发生变质、变 形和成矿物质的再活化, 导致局部微量元素尤其是 Au、 Ag 等贵金属的重新分布, 从而显著提高 VMS 型矿床的经济价值陈国达, 1979; Cook et al., 1994; Marshall et al., 2000; 陈国达和杨心宜, 2003; 顾连 兴等, 2004; Tomkins, 2007; Theart et al., 2010; Zheng et al., 2013; Zhang et al., 2014。中亚造山带的一些 VMS 型和造山型金矿等矿床在空间上叠合在一起, 如吉林红透山顾连兴等, 2004、内蒙古霍各乞 Zhong et al., 2011和新疆阿尔泰克兰盆地金多金属 第 3 期 郑 义等 新疆阿舍勒 VMS 型铜锌矿床元素活化富集作用初步研究 543 成矿带Xu et al., 2011。这些事实说明, 后期造山作 用对这些 VMS 型矿床产生了重要影响。但是, 专门 针对这些 VMS 矿床在后期造山过程中成矿元素活 化、迁移和再就位的机理缺乏系统研究。 新疆阿舍勒铜锌矿床自发现以来, 前人针对其 矿田构造、矿床地质、同位素地球化学和年代学等 方面进行了系统研究陈毓川等, 1996; 王登红, 1996; 李华芹等, 1998; 张良臣等, 2003; 刘德权等, 2005; 曾乔松等, 2005; 牛贺才等, 2006; Wan et al., 2010, 共识该矿床为 VMS 型矿床, 其证据包括 1矿区发 育大量玄武岩、凝灰岩和集块岩; 2大量条带状和 块状矿石; 3重晶石层大量出现; 4富集生物成因 的 S; 5成矿大地构造背景属于晚古生代弧间拉张 盆地, 等等。近年来, 随着勘探工作进展, Ⅱ号矿化 带发现了脉状铜铅锌银多金属矿化, 这明显不同于 VMS 型矿床。常海亮1997对阿舍勒铜锌矿各产状 的石英进行系统流体包裹体研究发现, 成矿期石英 中发育大量富含 CO2和纯 CO2包裹体, 估算压力可 达 170 MPa, 即其形成深度达 15 km以上, 这显然不 符合 VMS 成矿模型。因此, 阿舍勒铜锌矿可能是一 个遭受变形变质作用而活化的VMS型矿床, 但其活 化富集机理不清, 需要进行系统解剖研究。 本文基于详细野外地质考察和镜下光薄片观察, 识别出阿舍勒铜锌矿床中一些不同于典型 VMS 型 矿床的结构构造, 并运用冷热台和激光拉曼光谱分 析技术, 对脉状矿石的流体包裹体类型进行鉴定。 系统研究了流体包裹体热力学和成分特征, 探讨了 成矿流体性质。据此解析出阿尔泰造山带由俯冲增 生到碰撞拼贴的成矿演化过程, 探讨古VMS型矿床 在后期造山–变质过程中元素活化富集机制。 1 区域地质背景 阿舍勒铜锌矿床位于阿尔泰山造山带南缘阿舍 勒火山–沉积盆地内图 1, 大地构造位置属于中亚 造山带阿尔泰南缘晚古生代弧间拉张盆地王京彬 等, 1998; 秦克章, 2000; Wan et al., 2010。 阿舍勒盆地内地质构造复杂, 褶皱、断裂发育, 出露地层主要有 上志留统–下泥盆统康布铁堡组 一套海相酸性火山岩、火山碎屑岩和陆源碎屑岩; 下–中泥盆统托克萨雷组海相陆源碎屑岩夹硅质岩、 碳酸盐岩; 下–中泥盆统阿舍勒组海相中酸性、基性 火山岩、火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩夹碳酸盐岩, 是阿舍勒盆地主要的含矿层位; 中–上泥盆统阿勒 泰组海相类复理石碎屑沉积岩最新锆石 U-Pb 年龄 证实其形成于 388387 Ma杨富全等, 2013; 上泥 盆统齐也组浅海–半深海相中–中基性火山岩、火山 碎屑岩、火山碎屑沉积岩; 下石炭统红山嘴组滨海– 浅海相火山岩–碎屑沉积岩夹碳酸岩。 上述地层单元 之间多为断层接触, 发生变质和多期次岩浆侵入活 动, 区域变质程度达到中级绿片岩相, 特征变质矿 图 1 北疆地区大地构造格架据 Chen et al., 2012 修改 Fig.1 Tectonic framework of North Xinjiang, China 544 第 39 卷 物组合为黑云母–绿泥石–绿帘石–阳起石。 盆地内出 露的岩浆岩包括石英钠长斑岩、辉绿岩、闪长玢岩 和斜长花岗岩。 其中, 下–中泥盆统阿舍勒组是阿舍勒盆地 重要的含矿岩系, 阿舍勒铜锌矿、萨尔朔克铜多 金属矿、喀英德铜矿、桦树沟铜矿等矿床均赋存 于该组中。阿舍勒盆地重要矿产还包括赛都金矿 和多拉纳萨依金矿等几个造山型金矿沈远超等, 2007。 2 矿床地质概况 阿舍勒矿区面积约 5 km5.2 km, 主要出露阿 舍勒组和齐也组, 另外发育多种侵入岩包括闪长 岩、闪长玢岩、潜玄武安山岩、潜英安岩、潜流纹 斑岩和少量辉长岩脉图 2a。阿舍勒组为一套海相 钙碱性细碧岩–石英角斑岩双峰式火山岩建造夹沉 积碎屑岩和灰岩图2b, 分为2个岩性段 第一岩性 段以凝灰岩为主, 夹沉含角砾凝灰岩、凝灰质砂 岩、流纹岩、灰岩。第二岩性段下部为凝灰岩、沉 凝灰岩、含角砾凝灰岩, 局部夹玄武岩、灰岩、重 晶石岩; 中部为凝灰岩、角砾凝灰岩、沉凝灰岩, 顶 部夹硅质岩、重晶石岩、灰岩; 上部为玄武岩、流 纹岩, 夹凝灰岩、角砾凝灰岩。矿化主要产于阿舍 勒组第二岩性段。 齐也组也分为 2 个岩性段图 2b, 第一岩性段为集块岩、火山角砾岩、角砾凝灰岩、 集块熔岩、凝灰质砂岩、凝灰质粉砂岩, 少量流纹 岩、角砾凝灰岩、含铁碧玉岩。第二岩性段为砂 岩、粉砂岩、凝灰质砂粉砂岩、含角砾凝灰岩、 沉火山角砾岩、流纹岩。矿区围岩变质相可达绿 片岩相, 特征矿物组合为绿泥石–黑云母–绿帘石 图 3a。 目前已发现各类矿化蚀变带 14 条。其中, 经济 价值最大的是产于Ⅰ号矿化蚀变带的Ⅰ号矿体, 呈 似层状或大透镜体状产于阿舍勒组第二岩性段的第 二岩性层玄武岩和凝灰岩之间图 2b。厚薄不等的 硫化物矿层, 与地层整合产出并同步褶曲图 2b, 多种硫化物矿脉切穿块状或条带状矿石及地层的现 象也较为普遍图 3b。 矿体呈南北向展布, 沿走向已 控制长 900 m, 枢纽倾伏长 1520 m, 距地表深 251500 m, 厚 520 m。矿体向北北东向侧伏, 侧伏 角 4565。矿石成分以铜锌为主, 含少量银、金、 铅, 矿石平均品位质量分数 Cu 为 2.46, Zn 为 2.93, Pb为0.41, Ag为18.3710-6, Au为0.3610-6, S 为 22.66。 矿石中金属矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、闪锌 矿, 次为方铅矿、锌砷黝铜矿、含银锌锑黝铜矿等。 非金属矿物为石英、绢白云母、绿泥石、重晶石、 方解石、白云石、长石等。围岩蚀变包括绿泥石– 绿帘石化、硅化、重晶石化和黄铁矿化等。 图 2 阿舍勒铜锌矿区地质图a和矿床ⅠⅠ号矿体剖面图b Fig.2 Geological map a, and geological profile of the No.ⅠⅠ orebody b of the Ashele Cu-Zn deposit 第 3 期 郑 义等 新疆阿舍勒 VMS 型铜锌矿床元素活化富集作用初步研究 545 a 阿舍勒矿区地表发育的绿片岩; b 铜多金属硫化物脉切穿地层; c 石英脉型黄铜矿矿石切穿凝灰岩地层; d 块状铜矿石; e 不协和的 条带状闪锌矿–方铅矿–黄铜矿石英脉; f 不协和的条带状黄铁矿–黄铜矿脉, 与绿泥石、石英和方解石脉互层。矿物名称缩写 Cpy. 黄铜矿; Qtz. 石英; Py. 黄铁矿; Gn. 方铅矿; Sph. 闪锌矿; Cc. 方解石; Chl. 绿泥石。 图 3 阿舍勒铜锌矿手标本尺度矿床地质特征 Fig.3 Photographs showing ore geology of the Ashele Cu-Zn deposit 3 矿石结构构造 矿石构造主要有块状、准块状、条带状、层纹 状、浸染状、脉状、细脉状等构造图 3bf。矿石 结构有自形–半自形晶粒结构、它形晶粒结构、填隙 结构、反应边结构、固溶体分离结构、假象结构、压 裂纹及碎裂结构、变晶结构、压溶交代结构等图 4。 在岩芯中, 经常可见浸染状矿石逐渐变为稠密 浸染状–块状或致密块状矿石, 或者由条带状矿石逐 渐过渡到块状矿石。从宏观上看, 同生沉积特征并未 遭到完全破坏图 3e, f, 在镜下则发现有相当一部分 块状、 浸染状和条带状矿石发生了重结晶, 颗粒变粗, 甚至出现大量的定向构造和压力影构造以及碎裂结 构、变晶结构、交代残余结构和似斑状结构等图 4。 4 流体包裹体研究 4.1 样品特征及研究方法 本文研究样品采自阿舍勒Ⅰ号矿体钻孔, 石英 546 第 39 卷 a 黄铁矿碎裂结构, 裂隙被黄铜矿–石英脉充填; b 黄铜矿出溶在黑云母–石英脉中; c 黄铜矿–黑云母–黄铁矿出溶结构; d 黄铜矿包裹 黄铁矿骸晶; e 黄铁矿的黄铜矿反应边; f 闪锌矿中黄铜矿疾病构造。矿物名称缩写 Cpy. 黄铜矿; Qtz. 石英; Py. 黄铁矿; Sph. 闪锌矿; Bi. 黑云母。 图 4 阿舍勒铜锌矿床地质特征镜下尺度 Fig.4 Microphotographs showing structures of the ores of the Ashele Cu-Zn deposit 呈中细脉状、角砾状、粗脉状或团块状。将 14 件样 品磨制成厚度约为 0.2 mm 双面剖光的薄片进行岩 相学和流体包裹体观察, 然后挑选有代表性的包裹 体样品进行显微测温和激光拉曼光谱分析。包裹体 显微测温在中山大学地球科学与地质工程学院流体 包裹体实验室完成。包裹体测试使用仪器为 Linkam MDS600 型冷热台, 测定温度范围为−196550 ℃, 测量精度在−10025 ℃范围内为0.1 ℃, 25400 ℃ 范围内为1 ℃, 400 ℃以上为2 ℃。 测试升温速率一 般 5 ℃/min, 在相变点附近升温速率降为 0.2 ℃/min。 流体包裹体激光拉曼光谱分析在中国科学院矿物学 与成矿学重点实验室完成, 使用仪器为 Renishaw RW-1000 型激光拉曼光谱仪, 采用 514.5 nm 的 Ar 原子激光束, 输出功率为 20 mW, 波数范围为 50 第 3 期 郑 义等 新疆阿舍勒 VMS 型铜锌矿床元素活化富集作用初步研究 547 4000 cm–1。 对于气液两相水溶液包裹体W 型而言, 测定 其冰点, 利用冰点–盐度关系表Bodnar, 1993; 刘斌 和沈昆, 1998查出相应的盐度。对于含 CO2三相包 裹体C 型, 测定 CO2笼化物熔化温度, 利用 CO2笼 化物熔化温度与盐度关系表Collins, 1979查得流体 盐度。对于纯 CO2PC 型, 测定其 CO2初熔温度和 均一温度。根据显微测温数据, 利用 Flincor 流体包 裹体处理软件Brown and Lamb, 1989, 计算求得成 矿流体的密度等数据。 4.2 包裹体岩相学 石英中发育大量的包裹体图 5a, 既有原生成 因, 又有次生成因, 本次主要选择原生包裹体为研 究对象。根据包裹体在室温和冷热台上相态变化, 将包裹体划分为四种类型, 即水溶液包裹体W 型、 CO2-H2O包裹体C型、 含子晶包裹体S型和纯 CO2 包裹体PC 型。 C 型包裹体图 5b 此类包裹体分布较为广泛, 约占包裹体总数的 4060, 是数目最多的一类包 裹体。个体一般在 412 μm, 个别可达 20 μm, 以椭 圆形、 负晶形或不规则状为主, 呈孤立状产出, 部分 沿石英裂隙或 X 节理裂隙分布。 室温下表现为两相, 降温至 10 ℃左右出现三相。包裹体中 CO2相LCO2＋ VCO2所占比例差别较大, 可变化于 2560之间。 W 型包裹体图 5c 在各类石英矿物中均有发 育, 约占包裹体总数的1050。 大小介于412 μm, 形态多样, 常见的有椭圆形、负晶形和不规则状等, 多成丛状出现。室温下由气液两相构成, 气液比介 于 525, 大部分在 15左右。 Ｓ型包裹体图 5d 此类包裹体发育较少, 仅 a 铜多金属硫化物脉中流体包裹体发育情况; b C 型包裹体; c W 型包裹体; d S 型包裹体; e PC 型包裹体。 图 5 阿舍勒铜锌矿床典型流体包裹体显微照片 Fig.5 Photomicrographs of typical fluid inclusions in the Ashele Cu-Zn deposit 548 第 39 卷 在个别样品中大量出现, 约占总包裹体数的 5以 下。包裹体大小差别较大, 介于 630 μm, 多呈长条 形或不规则状产出。包裹体多数只含一个子矿物, 子矿物种类主要为石盐。石盐子晶长轴为 14 μm, 晶形呈立方体状, 呈淡绿色调或无色透明, 加热过 程中气泡先消失, 子晶最后消失。 PC 型包裹体图 5e 此类包裹体约占包裹体总 数的10。 个体介于310 μm, 多呈椭圆状和负晶形, 沿定向愈合裂隙分布, 也有部分呈孤立状分布。包 裹体岩相学显示呈单一相态, 冷冻过程中呈现气液 两相。 4.3 包裹体显微测温 不同类型流体包裹体显微测温结果如图 6 所示, 并分述如下 C 型包裹体 CO2初熔温度为–58 –56.8 ℃; CO2 笼合物融化温度介于 2.57.5 ℃, 对应盐度为 3.52 10.19 NaCleqv; CO2部分均一温度为8.222.1 ℃, 计算 得到 CO2相密度为 0.580.97 g/cm3, 包裹体总密度为 0.931.11 g/cm3; 完全均一温度为 180279 ℃, 均一 方式主要为液相均一, 极个别为气相均一或临界均 一; 部分 C 型包裹体在均一前发生爆裂, 爆裂温度为 252274 ℃。 图 6 阿舍勒铜锌矿床显微测温数据直方图 Fig.6 Histograms of micro-thermometer results of fluid inclusion in the Ashele Cu-Zn deposit 第 3 期 郑 义等 新疆阿舍勒 VMS 型铜锌矿床元素活化富集作用初步研究 549 W 型包裹体 冷冻法测得冰点温度为–7.9 –3.5 ℃, 对应的盐度为 2.748.55 NaCleqv; 包裹体大 多完全均一至液相, 极个别均一为气相, 完全均一 温度介于191307 ℃; 根据上述温度求得W型包裹 体密度为 0.580.96 g/cm3。 Ｓ型包裹体 在升温过程中, 气泡消失温度范 围为 168268 ℃, 包裹体通过气泡先消失、子晶后 熔化方式均一至液相, 石盐子晶熔化温度范围为 257 299 ℃, 对应盐度为 34.6838.16 NaCleqv, 包裹 体密度为 0.881.18 g/cm3。 PC型包裹体 初熔温度为–59.7 –56.8 ℃, CO2部分 均一温度为20.229.1 ℃, 包裹体密度为0.870.98 g/cm3。 4.4 激光拉曼光谱分析 激光拉曼光谱测试结果表明图 7 W 型水溶液 包裹体气相成分主要为 H2O图 7a, 少数包裹体气 相中含有少量 CO2图 7b, 但在测温过程中无明显 的 CO2相变特征, 可能是 CO2含量过低所致。C 型 CO2-H2O 包裹体液相成分为 H2O, 气相成分主要为 CO2特征拉曼谱峰为 1286 cm–1和 1387 cm–1、部分 包裹体还含有 CH4特征拉曼谱峰为 2916 cm–1和 N2特征拉曼谱峰为 2318 cm–1等成分图 7c, 这与 测温结果一致。PC 型包裹体主要成分为纯 CO2, 部 分包裹体在 2916 cm–1或 2318 cm–1附近出现峰值, 表明其中含有 CH4或 N2图 7d。 a W 型包裹体液相成分主要为 H2O; b C 型包裹体气泡成分为 H2O, 并含有少量 CO2; c C 型包裹体液相成分主要为 H2O, 气泡成分为 CO2, 并含有少量 N2; d PC 型包裹体气泡成分为 CO2, 含有少量 N2。 图 7 流体包裹体激光拉曼谱图 Fig.7 Representative Raman spectra of fluid inclusions 4.5 成矿压力和成矿深度估算 本文采用等容相交法估算成矿压力和深度 1利 用 Flincor 软件获得 W 型和 C 型包裹体的等容线范 围, 并表征在压力–温度图解上; 2将显微测温所得 数据在温度轴上投点; 3利用内插法通过不同等容 线限定所得压力范围邓小华等, 2008, 2009; Zhang et al., 2012; Zheng et al., 2012。估算结果显示, 阿舍 勒铜锌矿最小捕获压力为 85295 MPa图 8。假 设水的密度为1.0 g/cm3, 则85 MPa的静水压力指示 成矿深度为 8.5 km。同样, 假设上地壳岩石密度为 2.7 g/cm3, 则 295 MPa 的静岩压力相当于成矿深度 为 10.9 km 左右, 据此估算的阿舍勒铜锌矿床的成 矿深度为 8.510.9 km。 5 讨 论 5.1 矿石结构构造及成因指示 矿石结构构造是研究古 VMS 型矿床活化迁移 的基础, 目前关于该方面的研究较多, 一系列特征 性的矿石结构构造用于指示 VMS 型矿床的活化迁 550 第 39 卷 图 8 压力P–完全均一温度Th图解 Fig.8 The P-Th diagram for the Ashele Cu-Zn deposit 移过程, 例如碎裂结构、压溶结构、增生构造、核 幔构造、矿石糜棱岩构造和黄铜矿疾病构造等 Marshall et al., 2000; 顾连兴等, 2004; Zhang et al., 2014。这些特征明显不同于 VMS 型矿床的原生结 构构造Frankin et al., 2005; Pirajno, 2009, 常用来 证明 VMS 型矿床在后期地质事件中发生活化迁移 作用。 阿舍勒铜锌矿床大多数块状硫化物矿体与围岩 一起发生协和变形, 矿体的形状发生明显的变化, 在褶皱转折端部位形成厚大矿体, 如Ⅰ号矿体图 2b。同时, 区域片理发育过程中的剪切作用, 使矿 体常常被切成几个相距较近, 中间高度片理化和围 岩蚀变所隔开的透镜状矿体。 矿石构造主要有块状、 准块状、条带状、层纹状、浸染状、脉状、细脉状 等图 3bf。 手标本尺度, 可见浸染状矿石逐渐变为 稠密浸染状–块状或致密块状矿石, 或者由条带状 矿石逐渐过渡到块状矿石。镜下则发现有相当一部 分块状、浸染状和条带状矿石发生了重结晶, 颗粒 变粗, 甚至出现大量的定向构造和压力影构造以及 碎裂结构、变晶结构、交代残余结构和似斑状结构 等图 4。这与世界其他地区报道的发生过活化富集 作用的 VMS 型矿床在矿区、矿体、手标本和镜下等 尺度观察到的现象一致, 如欧洲伊比利亚黄铁矿 带、吉林红透山铜金矿床和非洲 Matchless 矿床等 Marshall et al., 2000; Gu et al., 2007; Castroviejo et al., 2011; Zhang et al., 2014, 指示阿舍勒铜锌矿床 发生了强烈的活化富集作用。 5.2 成矿流体性质及成因指示 “包裹体探针”逐渐成为识别矿床成因的重要部 分范宏瑞等, 2003; 陈衍景等, 2007。VMS 型矿床 成矿流体为中低温、低盐度和贫 CO2的近似于海水 的盐水体系Zaw et al., 1999; Luders et al., 2001。然 而, 许多古 VMS 型矿床中脉石矿物出现富含 CO2 的流体包裹体, 甚至出现大量纯液相的高密度 CO2 的碳质包裹体徐九华等, 2009, 估算成矿深度超过 15 km, 这显然不是 VMS 型成矿系统的产物。例如, Christian 2003对欧洲 Iberian VMS 成矿带上的 Tharsis 矿床研究发现, 脉石矿物捕获大量纯液相 CO2和 CO2-H2O 相的流体包裹体, 其估算的最大成 矿压力 500 MPa, 最大成矿深度可达 20 km。由此认 定, Iberian VMS 矿床在后期造山过程中发生强烈的 元素活化迁移, 变质形成的矿石在该VMS型矿床中 占据重要地位。类似的现象在我国新疆阿尔泰造山 带铁木尔特铅锌铜矿、大东沟铅锌矿等矿床也有报 道常海亮, 1997; 徐九华等, 2007; Zhang et al., 2012。 阿舍勒铜锌多金属硫化物石英脉中的石英广泛 发育流体包裹体, 识别出水溶液包裹体、纯 CO2包 裹体、CO2-H2O 包裹体及含子矿物多相包裹体四类; 显微测温获得均一温度集中在 220280℃, 流体盐 度集中于 48 NaCleqv之间; 激光拉曼结果证实, 流体包裹体中普遍富含 CO2, 甚至出现少量纯液相 和纯气相的 CO2包裹体。阿舍勒铜锌矿床脉状矿石 的成矿流体表现出中温、 低盐度和富CO2的特征, 与 造山型金矿的变质流体特征一致范宏瑞等, 2003; 陈衍景等, 2007; 李晶等, 2007; 邓小华等, 2008, 2009; 张莉等, 2009。 估算的成矿深度可达 8.510.9 km, 显 然不是 VMS 型矿床热水沉积作用的产物。 因此可以 判断, 造成阿舍勒铜锌矿活化富集的成矿流体性质 为变质流体, 来源于块体拼合过程中地层脱挥发份 作用。 5.3 阿舍勒铜锌矿床成矿过程及勘查启示 阿舍勒铜锌矿床与多拉纳萨依和赛都金矿等造 山型金矿毗邻沈远超等, 2007; 徐九华等, 2009, 且发育一些不同于典型 VMS 型矿床的特征。例如, 原生条带状结构普遍遭受后期构造的破坏, 镜下可 见骸晶结构和定向变形构造, 脉石矿物中富含高密 度 CO2包裹体, 与毗邻的造山型金矿成矿流体特征 相似Xu et al., 2011; Zheng et al., 2013; 郑义, 2013; 郑义等, 2013。 这些特征表明, 后期造山作用很可能 对这些晚古生代形成的 VMS 型矿床产生重要影响。 虽然阿舍勒铜锌矿大部分矿石保留了原生的矿物组 合、结构构造和化学组分特征, 但后期变质作用和 多期次变形导致阿舍勒的矿体发生显著的构造肢 解、褶皱、重结晶和成矿元素活化等。从原生矿石 第 3 期 郑 义等 新疆阿舍勒 VMS 型铜锌矿床元素活化富集作用初步研究 551 结构构造和矿物组合, 到受改造作用的矿石结构和 矿物组合, 都有发育。 因此, 阿舍勒铜锌矿床是一个 遭受变质作用改造的VMS型矿床典例, 或者说是陈 国达1982, 1996, 2000所倡导的多因复成矿床。 海底热液喷流沉积和后期变质热液活化作用是 造成阿舍勒大型铜锌矿床超常富集的两个重要因 素。这两种因素与中亚造山带复杂的增生造山历史 相关 晚古生代大陆增生强烈的背景下, 洋陆俯冲 机制有利于发育弧后盆地, 为VMS型矿床形成提供 有利条件, 如阿舍勒铜锌矿和可可塔勒铅锌矿王京 彬等, 1998; 耿新霞等, 2010; 杨富全等, 2013; 晚 石炭世–二叠纪碰撞拼合造山事件, 伴随着大规模 的岩浆重熔、变质变形和流体迁移活动, 有利于形 成脉状造山型金矿徐九华等, 2007; Xu et al., 2008。 以往在阿尔泰南缘地区集中寻找与火山岩地层 有关的VMS型矿床, 本研究启示阿尔泰南缘火山岩 地层和褶皱复合部位则有利于寻找类似阿舍勒的大 型叠加富集矿床, 对于拓宽阿尔泰南缘找矿思路具 有重要意义。 6 结 论 1 阿舍勒铜锌矿床矿体与围岩发生谐和变形, 局部可见脉状矿石切穿条带状矿石, 并伴随硫化物 矿物颗粒变粗现象, 镜下可见定向构造、压力影构 造、碎裂结构、变斑晶结构、交代残余结构和港湾 交代结构等, 这与典型 VMS 型矿床不一致, 暗示可 能发生了后期活化改造。 2 阿舍勒铜锌矿床脉状矿石成矿流体为中温、 低盐度、富 CO2的变质流体, 与造山型金矿成矿流 体特征一致。 3 阿舍勒铜锌矿床可作为一个变质加富 VMS 型矿床的典例, 区域上火山岩地层和褶皱复合部位 是寻找此类矿床的理想靶区。 致谢 谨以此文纪念陈国达院士诞辰 102 周年研 究工作在陈衍景教授指导下完成, 野外工作得到国 家 305 项目办公室、新疆有色局 706 队和紫金集团 阿舍勒铜矿公司的大力支持, 在此表示感谢感谢 专辑组稿人陈国能教授的指导。 参考文献References 常海亮. 1997. 新疆阿舍勒1号铜锌矿床流体包裹体特征 及时序关系. 华南地质与矿产, 3 23–32. 陈国达. 1979. 成矿构造研究法. 北京 地质出版社 1–412. 陈国达. 1982. 多因复成矿床并从地壳演化规律看其形成 机理. 大地构造与成矿学, 61 1–55. 陈国达. 1996. 地洼学说活化构造及成矿理论体系概 论. 长沙 中南工业大学出版社 193–206. 陈国达. 2000. 关于多因复成矿床的一些问题. 大地构造 与成矿学, 243 199–206. 陈国达, 杨心宜. 2003. 活化构造成矿学. 长沙 湖南教 育出版社. 陈衍景, 倪培, 范宏瑞, Pirajno F, 赖勇, 苏文超, 张辉. 2007. 不同类型热液金矿系统的流体包裹体特征. 岩 石学报, 239 2085–2108. 陈毓川, 叶庆同, 冯京, 牟传林, 周良仁, 王全明, 黄光 昭, 庄道泽, 任秉琛. 1996. 阿舍勒铜锌成矿带成矿 条件和成矿预测. 北京 地质出版社 1–330. 邓小华, 李文博, 李诺, 糜梅, 张颖. 2008. 河南嵩县纸房 钼矿床流体包裹体研究及矿床成因. 岩石学报, 249 2133–2148. 邓小华, 糜梅, 李文博. 2009. 河南土门萤石脉型钼矿床 流体包裹体研究及成因探讨. 岩石学报, 2510 2537–2549. 范宏瑞, 谢奕汉, 翟明国, 金成伟. 2003. 豫陕小秦岭脉 状金矿床三期流体运移成矿作用. 岩石学报, 192 260–266. 耿新霞, 杨富全, 杨建民, 郭正林, 郭旭吉, 黄承科, 刘 锋, 柴凤梅, 张志欣. 2010. 新疆阿尔泰铁木尔特铅 锌矿床稳定同位素组成特征. 矿床地质, 296 1088–1100. 顾连兴, 汤晓茜, 郑远川, 吴昌志, 田泽满, 陆建军, 肖 新建, 倪培. 2004. 辽宁红透山块状硫化物矿床的变 质 变 形 和 成 矿 组 分 再 活 化 . 岩 石 学 报 , 204 923–934. 李华芹, 谢才富, 常海亮, 蔡红, 朱家平, 周肃. 1998. 新 疆北部有色贵金属矿床成矿作用年代学. 北京 地 质出版社 1–264. 李晶, 陈衍景, 刘迎新. 2004. 华北克拉通若干脉状金矿 的黄铁矿标型特征与流体成矿过程. 矿物岩石, 243 93–102. 刘斌, 沈昆. 1998. 流体包裹体热力学. 北京 地质出版 社 1–290. 刘德权, 唐延龄, 周汝洪. 2005. 中国新疆铜矿床和镍矿 床. 北京 地质出版社 1–360. 牛贺才, 于学元, 许继峰, 单强, 陈繁荣, 张海祥, 郑作 平. 2006. 中国新疆阿尔泰晚古生代火山作用及成矿. 北京 地质出版社 1–184. 秦克章. 2000. 新疆北部中亚型造山与成矿作用. 北京 552 第 39 卷 中国科学院地质与地球物理研究所博士后出站报告 39–61. 沈远超, 申萍, 李光明, 曾庆栋, 刘铁兵. 2007. 新疆额尔 齐斯金矿带构造控矿规律研究. 矿床地质, 261 33–42. 王登红. 1996. 新疆阿舍勒火山岩型块状硫化物铜矿硫、 铅同位素地球化学. 地球化学, 256 582–590. 王京彬, 秦克章, 吴志亮, 胡剑辉, 邓吉牛. 1998. 阿尔泰 山南缘火山喷流沉积型铅锌矿床. 北京 地质出版 社 1–210. 徐九华, 林龙华, 王琳琳, 褚海霞, 卫晓峰, 陈栋梁. 2009. 阿尔泰克兰盆地VMS矿床的变形变质与碳质流体特 征. 矿床地质, 285 585–598. 徐九华, 谢玉玲, 丁汝福, 阴元军, 单立华, 张国瑞. 2007. 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