李平，朱志新，，陳川，劉鑫，陳邦學(xué)，靳劉圓，黃黎明

（1.新疆地質(zhì)調(diào)查院，新疆 烏魯木齊 830000；2.新疆大學(xué)新疆中亞造山帶大陸動(dòng)力學(xué)與成礦預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830047）

達(dá)坂城銅溝銅礦床地質(zhì)特征及流體包裹體研究

李平1，朱志新1，2，陳川2，劉鑫2，陳邦學(xué)2，靳劉圓2，黃黎明2

（1.新疆地質(zhì)調(diào)查院，新疆 烏魯木齊 830000；2.新疆大學(xué)新疆中亞造山帶大陸動(dòng)力學(xué)與成礦預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830047）

新疆達(dá)坂城銅溝銅礦床產(chǎn)于下石炭統(tǒng)七角井組一套火山-沉積巖地層中，礦體受斷裂控制，呈脈狀、似層狀產(chǎn)出。流體包裹體研究表明，方解石礦物中以發(fā)育NaCl-H2O型氣液包裹體為特征。測(cè)溫結(jié)果顯示，成礦流體完全均一溫度為93℃～340℃，峰值130℃～170℃；冰點(diǎn)溫度峰值-2.8℃～-0.1℃；流體鹽度峰值為0.18%～4.65%NaCleqv，流體密度為0.59×10-3～0.97×10-3kg/m3，平均0.89×10-3kg/m3，表明成礦流體具有低溫度、低鹽度、低密度的流體特征。對(duì)成礦壓力和深度的估算表明，成礦壓力為11.9～80 MPa，捕獲深度小于2.67 km，表明其具淺成熱液礦床的特征。同時(shí)硫同位素顯示出混合硫特征。結(jié)合礦床地質(zhì)特征，銅溝銅礦床屬中低溫脈狀熱液礦床。

新疆；達(dá)坂城；銅溝；地質(zhì)特征；流體包裹體

博格達(dá)造山帶近年來(lái)成為研究學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)該造山帶大地構(gòu)造進(jìn)行島弧、弧后盆地、大陸裂谷等構(gòu)造環(huán)境的探討［1-5］。越來(lái)越多的巖石學(xué)、地球化學(xué)、同位素地質(zhì)學(xué)等證據(jù)表明其更傾向于石炭紀(jì)大陸裂谷［6-8］。同時(shí)研究還表明該地區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，資源潛力巨大。隨著近幾年國(guó)家地質(zhì)工作戰(zhàn)略西移，該區(qū)實(shí)施完成了一批重要的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、找礦、科研等項(xiàng)目，在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一批重要的銅礦資源，如銅溝、杏樹(shù)溝、廟兒溝、鳳凰泉銅礦等。達(dá)坂城銅溝銅礦礦床成因目前尚存爭(zhēng)議，主要為熱液充填交代成因和沉積-熱液疊加改造型層控成因［9-11］。筆者在研究礦床地質(zhì)特征基礎(chǔ)上，結(jié)合流體包裹體、硫同位素分析，探討了該礦床成礦流體特征及成礦物質(zhì)來(lái)源，旨為探討該地區(qū)礦床成因奠定基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)

博格達(dá)西段地區(qū)大面積出露上石炭統(tǒng)，近年來(lái)在該地區(qū)識(shí)別出下石炭統(tǒng)七角井組［12-13］，該組第一巖性段主要巖性為灰綠色杏仁狀玄武巖、灰綠色安山質(zhì)火山角礫巖、灰色安山質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r夾深灰綠色杏仁狀安山巖、灰綠色凝灰質(zhì)粉砂巖、玄武巖、鈣質(zhì)礫巖；第二巖性段主要巖性為深灰色細(xì)砂巖與淺灰黑色含細(xì)砂團(tuán)塊鈣質(zhì)粉砂巖不均勻互層，局部夾含礫粗砂巖。達(dá)坂城銅礦區(qū)主要出露下石炭統(tǒng)七角井組，分布于廟兒溝背斜核部和銅溝向斜南翼，巖性為灰色細(xì)砂巖和灰黑色條帶狀粉砂巖夾巖屑砂巖，巖石碎屑成分復(fù)雜，除長(zhǎng)石和石英外，常見(jiàn)中酸性和酸性火山巖巖屑，與上覆地層呈整合接觸。

礦區(qū)褶皺和斷裂構(gòu)造極發(fā)育，與礦化關(guān)系密切。以近EW向褶皺和壓扭性斷裂為主體，派生的EW向、NE向次級(jí)斷裂，與近NS向斷裂交切構(gòu)成本礦區(qū)的構(gòu)造格架。EW向褶皺構(gòu)造主要有橫貫全區(qū)廟兒溝背斜和橫貫礦區(qū)南部的銅溝向斜，及礦區(qū)北部一些小型背向斜。廟兒溝背斜在礦區(qū)中部，呈近EW向展布，于廟兒溝以東折向北東傾伏，背斜翼部地層一般30°～50°，南翼地層比北翼要陡，軸面向北傾斜。銅溝向斜呈近EW向橫貫礦區(qū)南部，在銅溝、葦草溝間緊閉，向東、西兩側(cè)散開(kāi)變得開(kāi)闊。其北翼地層傾角約40°，南翼地層傾角約30°，軸面略向北傾斜。銅溝和葦草溝似層狀、層狀銅礦則分別位于該向斜的南翼和北翼，廟兒溝脈狀銅礦則位于背斜核部偏北，其他銅礦則分布于背斜的兩翼。

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較強(qiáng)。以侵入作用為主，表現(xiàn)為淺成、超淺成巖的特點(diǎn)。侵入巖多呈巖床、巖墻、巖脈等產(chǎn)出，規(guī)模一般不大，以順層或切層分布，侵入或切穿下石炭統(tǒng)七角井組，SHRIMP鋯石U-Pb測(cè)年獲得年齡為332 Ma、335 Ma（圖1）［12-13］??新疆第二區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).新疆天山牧場(chǎng)1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，2013，表明其屬華力西中晚期巖漿侵入活動(dòng)的產(chǎn)物。區(qū)內(nèi)侵入巖以輝綠巖和閃長(zhǎng)（玢）巖為主。主要出露在礦區(qū)南部銅溝向斜，不同巖性侵入巖具相對(duì)集中分布特點(diǎn)。

圖1 達(dá)坂城銅礦集區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological sketch map of Dabancheng ore district

2 礦床地質(zhì)特征

礦體分布于下石炭統(tǒng)七角井組凝灰質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖中，主要呈似層狀、層狀、透鏡狀，與地層產(chǎn)狀基本一致（圖2），走向近EW向，傾向近正北，部分為受構(gòu)造裂隙和巖脈控制的脈狀礦體。目前共圈定5條礦體，均受斷裂構(gòu)造或地層控制，傾角一般大于60°（圖2）。礦體規(guī)模在地表相對(duì)較小，一般呈斷續(xù)展布，厚1～4 m。據(jù)深部工程和民采坑道揭露，深部礦體規(guī)模大于地表，且常連成一體，如銅溝3號(hào)礦體，在地表呈斷續(xù)分布，而深部連成一體長(zhǎng)約550 m的礦體，平均厚約9 m。

礦石礦物為以黃銅礦、黃鐵礦為主，次為藍(lán)銅礦、斑銅礦等（圖3-a），伴生有少量閃鋅礦、方鉛礦等，脈石礦物為石英、方解石。礦石構(gòu)造主要見(jiàn)有浸染狀、角礫狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、塊狀等（圖3-b，c）。據(jù)野外觀察和顯微鏡下礦物相互穿插、包裹關(guān)系（圖3-e，f），將成礦過(guò)程分為3個(gè)階段：①黃鐵礦階段，該階段黃鐵礦大多呈自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，晶形多為立方體、五角十二面體，顯示了高溫成因，黃鐵礦大多被后期形成的黃銅礦包裹；②黃銅礦階段，該階段為銅礦的主成礦階段，以形成大量黃銅礦、黃鐵礦為特征，多為半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)，黃鐵礦呈半自形等粒結(jié)構(gòu)，黃銅礦包裹早期形成的黃鐵礦；③碳酸鹽巖階段，該階段除了形成細(xì)粒星點(diǎn)狀黃鐵礦外，主要形成碳酸鹽巖脈，充填于早期形成的黃鐵礦、黃銅礦的空隙中。主要圍巖蝕變有硅化、孔雀石化、黃鐵礦化等（圖3-a）。

3 流體包裹體研究

圖2 銅溝銅礦5號(hào)勘探線剖面圖Fig.2 The No.5 section of Tonggou copper deposit

圖3 銅溝銅礦野外地質(zhì)特征及顯微鏡下組構(gòu)特征Fig.3 Field geology and fabric characteristics under the microscope of Tonggou copper

本次選取碳酸鹽巖成礦階段（Ⅲ）的6件方解石包裹體（圖3-d），樣品均采自銅溝銅礦的坑道內(nèi)，通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行巖相學(xué)和流體包裹體觀察，選取了其中適合進(jìn)一步做冷熱臺(tái)的包裹體片（包裹體長(zhǎng)軸大于5 μm；數(shù)量多；相界限清晰）作為研究對(duì)象。包裹體顯微測(cè)溫在新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院流體包裹體實(shí)驗(yàn)室完成，所用的儀器為L(zhǎng)inkam THMS600冷熱臺(tái)，測(cè)溫范圍為-196℃～+600℃，運(yùn)用美國(guó)FLUID INC公司的人工合成流體包裹體標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行冷熱臺(tái)溫度標(biāo)定。流體包裹體測(cè)溫過(guò)程中升溫速率為1℃～5℃/min，在水鹽包裹體冰點(diǎn)溫度附近降到0.1℃～0.5℃/min。水鹽包裹體的鹽度根據(jù)冰點(diǎn)溫度和鹽度-冰點(diǎn)關(guān)系表查出［14］，成礦流體的密度利用Flincor軟件據(jù)顯微測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算獲得［15］。

3.1 流體包裹體類(lèi)型

達(dá)坂城銅溝銅礦床方解石中捕獲的原生流體包裹體類(lèi)型較單一，主要發(fā)育水溶液包裹體，缺乏含CO2包裹體及含子礦物包裹體，據(jù)流體包裹體室溫下的相態(tài)及氣液相比例［16-17］，將包裹體分為以下3類(lèi)：

氣液兩相富液相包裹體（Ⅰ型）室溫下有氣相（V）和液相（L）兩相，氣液相比在5%～40%，多為10%。包裹體個(gè)體較小，長(zhǎng)軸大多小于5 μm，少數(shù)長(zhǎng)軸達(dá)10 μm，常溫下較穩(wěn)定。多呈負(fù)晶形（圖4-a，c，e）、橢圓狀（圖4-d）、規(guī)則狀（圖4-f）等獨(dú)立或成群分布。

氣液兩相富氣相包裹體（Ⅱ型）室溫下有液相水溶液（L）和氣相（V）兩相，但氣液比大于50%。包裹體長(zhǎng)軸約10 μm，主要為規(guī)則狀、負(fù)晶形獨(dú)立或成群分布（圖4-b）。

純液相單相包裹體（Ⅲ型）室溫下為液相水溶液?jiǎn)我幌?，降溫過(guò)程中不出現(xiàn)氣相。該類(lèi)型包裹體分布廣泛。長(zhǎng)軸變化于3～10μm，呈橢圓狀、負(fù)晶形、不規(guī)則狀等獨(dú)立或成群分布（圖4-c）。

3.1.1 流體包裹體顯微測(cè)溫

本文對(duì)氣液兩相水溶液包裹體進(jìn)行測(cè)溫（表1），通過(guò)測(cè)溫得出：在冷凍-回升過(guò)程中，測(cè)得的冰點(diǎn)溫度為-6.8℃～-0.1℃（圖5-a）；對(duì)應(yīng)鹽度為0.18%～10.24%NaCl.eqv，平均1.82% NaCl.eqv；冰點(diǎn)峰值為-2.8℃～-0.1℃，對(duì)應(yīng)鹽度為0.18%～4.65%NaCl.eqv（圖5-b）；計(jì)算獲得的流體密度為0.59×10-3～0.97×10-3kg/m3（圖5-d），平均0.89×10-3kg/m3；完全均一溫度93℃～340℃，峰值集中于130℃～170℃（圖5-c），平均174℃。由此可見(jiàn)，成礦流體顯示了低鹽度和低密度流體的特征，銅溝銅礦床總體顯示出了中低溫?zé)嵋旱V床的信息。

4 討論

據(jù)流體包裹體的均一溫度和鹽度，利用邵潔漣計(jì)算流體壓力經(jīng)驗(yàn)公式［18］：P=P0t/t0，其中初始?jí)毫0=219×s+2620×s，初始溫度t0=374×s+920×s，s為鹽度，t為均一溫度。估算獲得碳酸鹽巖成礦階段（Ⅲ）的成礦壓力為11.9～80.0 MPa，該階段成礦深度小于2.67 km。表明達(dá)坂城地區(qū)銅溝銅礦床成礦流體不僅具中低溫、低鹽度、低密度等特征，還表明其形成于淺成環(huán)境。此外，馬學(xué)玉、張銳、莫江平等先后對(duì)本區(qū)不同產(chǎn)狀黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦等單礦物進(jìn)行了硫同位素分析［9-11］，所采集的29件樣品硫同位素值均為正值，全區(qū)δ34S‰變化范圍1.28～15.78‰，相對(duì)集中于7‰～11‰，平均8.24‰，反映硫源可能來(lái)源于殼源硫，具海水和巖漿水混合的特點(diǎn)。因此，達(dá)坂城地區(qū)銅溝銅礦床可能是在同生沉積礦胚層的基礎(chǔ)上，受后期構(gòu)造活動(dòng)影響，熱液疊加改造而成的中低溫脈狀熱液銅礦床。

圖4 銅溝銅礦方解石流體包裹體顯微照片F(xiàn)ig.4 Photomicrograph of fluid inclusions in calcite of Tonggou copper deposit

表1 氣液兩相水溶液包裹體顯微測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)Table 1 Microthermometric data of liquid-rich two-phases aqueous inclusions

對(duì)銅溝銅礦床的形成時(shí)代，李華芹等對(duì)銅礦銅礦區(qū)中部的閃長(zhǎng)玢巖脈進(jìn)行了年代學(xué)研究，獲得Rb-Sr等時(shí)線年齡為339 Ma［19］，表明該閃長(zhǎng)玢巖體侵位時(shí)代為石炭紀(jì)中期，同時(shí)也表明銅溝銅礦床可能形成于中晚石炭世。同時(shí)，李平等通過(guò)鋯石U-Pb法發(fā)現(xiàn)了該地區(qū)發(fā)育石炭紀(jì)中期巖漿活動(dòng)（332 Ma、335 Ma）［12-13］。同時(shí)近年來(lái)最新的1∶5萬(wàn)區(qū)調(diào)成果表明，達(dá)坂城地區(qū)同時(shí)還發(fā)育大面積與區(qū)域構(gòu)造線方向一致的二疊紀(jì)輝綠巖??新疆第二區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).新疆天山牧場(chǎng)1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，2013，表明博格達(dá)造山帶在中晚石炭世至早二疊世期間，先后經(jīng)歷了碰撞擠壓環(huán)境轉(zhuǎn)向伸展拉張環(huán)境，達(dá)坂城地區(qū)下石炭統(tǒng)七角井組在整個(gè)大地構(gòu)造演化過(guò)程中，可能為達(dá)坂城地區(qū)銅礦的富集成礦提供了礦源層，在巖漿-構(gòu)造活動(dòng)影響下，銅溝銅礦床受后期熱液疊加改造作用，最終形成中低溫脈狀熱液銅礦床。銅溝銅礦床成因的厘定對(duì)于討論整個(gè)達(dá)坂城銅礦集區(qū)礦床成因具重要的意義。

5 結(jié)論

（1）銅溝銅礦礦體主要呈似層狀、層狀、透鏡狀分布于下石炭統(tǒng)七角井組中，其成礦過(guò)程可分為3個(gè)階段：黃鐵礦階段（Ⅰ）、黃銅礦階段（Ⅱ）及碳酸鹽巖階段（Ⅲ）。

圖5 銅溝銅礦床流體包裹體數(shù)據(jù)直方圖Fig.5 Histogram showing fluid inclusion data of Tonggou copper deposit

（2）銅溝銅礦流體包裹體主要有3類(lèi)，即氣液兩相富液相水溶液包裹體、氣液兩相富氣相水溶液包裹體和純液相水溶液包裹體。成礦流體冰點(diǎn)峰值為-0.1℃～-2.8℃，對(duì)應(yīng)的鹽度為0.18%～4.65%NaCl.eqv，平均1.8%NaCleqv；完全均一溫度變化范圍為93℃～340℃，平均174℃；流體密度為0.59×10-3～0.97×10-3kg/m3；成礦壓力11.9～80.0 MPa，成礦深度小于2.67 km。

（3）金屬硫化物樣品δ34SCDT=1.28‰～+15.57‰，表明硫源為海水硫和巖漿硫的混合硫。其成礦時(shí)代為339 Ma。達(dá)坂城銅溝銅礦床產(chǎn)于下石炭統(tǒng)七角井組，受后期斷裂控礦，初步認(rèn)為其為中低溫脈狀熱液礦床。

致謝：野外期間得到了新疆地礦局第二區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)達(dá)坂城項(xiàng)目和天山牧場(chǎng)項(xiàng)目的大力支持，在此表示感謝！

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Geological Characteristics and Fluid Inclusions Studies of Tonggou Copper Deposit of Dabancheng Area，Xinjiang

Li Ping1，Zhu Zhixin1，2，Chen Chuan2，Liu Xin2，Chen Bangxue2，Jin Liuyuan2，Huang Liming2
（1.Geological research academe of Xinjiang，Urumqi，Xinjiang，830011，China；2.Xinjiang Key Laboratory for
Geodynamic Processes and Metallogenic Prognosis of the Central Asian Orogenic Belt，Xinjiang University，Urumqi，Xinjiang，830047，China）

Tonggou copper deposit produced in volcanic-sedimentary formation in Lower Carboniferous Qijiaojing Group（C1qj）in Dabancheng，Xinjiang.Orebody produced as vein and stratoid，and controlled by fault structure.The study indicates that fluid inclusions have the characteristics of development NaCl-H2O type gas-liquid in this area.The temperature results show that the homogenization temperatures range from 93°C to 340.4°C，peak of 130°C to 170°C；The fluid salinity peak values range between 0.18%～4.96%NaCleqv；The fluid density ranges from 0.589×10-3to 0.966×10-3kg/m3，and an average of 0.89×10-3kg/m3.It indicates that the ore-forming fluid of Tonggou copper deposit has the characteristics of low temperature，low salinity，and low density fluid.To estimate and get the mineralization pressure of 11.9 to 80 MPa，capture depth of less than 2.67 km.It shows the characteristics of epithermal deposits.Simultaneously sulfur isotope has the characteristic of hybrid sulfur.Combined the geological characteristics of this deposit，the Tonggou copper deposit belongs to intermediate temperature hydrothermal veins deposit.

Xinjiang；Dabancheng；Tonggou copper deposit；Geological characteristic；Fluid inclusions

1000-8845（2015）01-51-05

P618.41

A

項(xiàng)目資助：十二五科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目博格達(dá)-哈爾里克成礦帶銅-金成礦條件研究及靶區(qū)評(píng)價(jià)（2011BAB06B04-2）和新疆中亞造山帶大陸動(dòng)力學(xué)與成礦預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題（XJDX1102-2011-04）共同資助

2013-11-12；

2014-04-24；作者E-mail：liping3731@163.com

李平（1987-），男，新疆烏蘇人，碩士，2014年畢業(yè)于新疆大學(xué)巖石學(xué)、礦物學(xué)、礦床學(xué)專(zhuān)業(yè)，礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專(zhuān)業(yè)，主要從事造山帶、火山巖與成礦的研究