地里夏提買買提，王人可，王勇，王俊林，劉波，林彩香

(1.新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830047；2.西部黃金克拉瑪依哈圖金礦有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依834000)

0 引言

造山型金礦床是世界上最重要的金礦類型[1]，其包括石英脈型、韌性剪切帶型、構(gòu)造蝕變巖型及網(wǎng)脈型金礦．哈圖金礦屬典型的造山型金礦床，位于西準(zhǔn)噶爾南部的扎依爾斷裂-褶皺帶內(nèi)．眾多學(xué)者對哈圖金礦成礦流體特征、成礦物質(zhì)來源和成礦機(jī)理等做了細(xì)致的工作[2?7]，其成果對金礦的成因探討有較好的理論指導(dǎo)意義．但對于該地區(qū)的找礦預(yù)測，特別是深部找礦的研究還不多，還有以往的研究未能將深部的系統(tǒng)工作與地球化學(xué)找礦相結(jié)合．為此，本研究在礦山技術(shù)人員的大力協(xié)助下，系統(tǒng)采集了千米深隱伏礦體及圍巖的樣品，分析了石英包裹體成分、氧同位素組成以及成礦元素和共（伴）生元素組合特征，成果可為西準(zhǔn)噶爾地區(qū)金礦床深部成礦預(yù)測提供參考．

1 區(qū)域地質(zhì)

以安齊大斷裂為界，南東側(cè)出露地層為下石炭統(tǒng)包古圖組，北西側(cè)為下石炭統(tǒng)太勒古拉組．包古圖組巖性以凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)泥質(zhì)砂巖為主，太勒古拉組巖性以凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)泥巖、玄武巖和硅質(zhì)巖為主．區(qū)內(nèi)出露鐵廠溝、阿克巴斯套等海西期花崗巖巖體．

哈圖金礦位于達(dá)拉布特斷裂和哈圖斷裂所挾持的扎依爾構(gòu)造塊體上，該塊體斷裂構(gòu)造發(fā)育．其中，哈圖斷裂、安齊斷裂以及達(dá)拉布特斷裂為研究區(qū)內(nèi)主要的三大斷裂，形成該區(qū)域構(gòu)造的基本格架（圖1），也控制著金礦床的分布．哈圖金礦區(qū)位于安齊斷裂上盤．礦區(qū)內(nèi)與NE向大斷裂伴生的NW、NE以及EW向次級斷裂是主要含礦構(gòu)造（圖2）．

圖1 哈圖金礦(點)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖（據(jù)范宏瑞等，1998年修編)

圖2 哈圖金礦區(qū)含（控）礦構(gòu)造分布圖

2 礦床地質(zhì)特征

哈圖金礦礦（脈）體的產(chǎn)出和分布主要受斷裂控制[8?15]，含（控）礦斷裂的產(chǎn)狀如圖2所示．礦區(qū)主要出露下石炭統(tǒng)太勒古拉組的含碳凝灰質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)砂巖、凝灰?guī)r、玄武巖．基性侵入巖零星分布，主要為輝綠巖脈．礦體有石英脈型和細(xì)小石英脈+蝕變巖型兩種，在0～400 m淺部區(qū)域發(fā)育石英脈型礦體，在礦區(qū)深部和石英脈型礦體兩側(cè)的圍巖中發(fā)育細(xì)小石英脈和蝕變巖型礦體．鉆探資料表明，蝕變巖型礦體向下斷續(xù)延伸到了1 200 m[16]．與金礦化密切相關(guān)的圍巖蝕變主要是硅化，一般表現(xiàn)為細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀石英沿破碎帶中裂隙充填，此外，毒砂化以及黃鐵礦化也與金礦化密切相關(guān)．

礦脈的近礦圍巖主要是蝕變的碳質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖、硅質(zhì)凝灰質(zhì)粉砂巖、玄武巖等．早期人們一直認(rèn)為這套地層的沉積環(huán)境屬于海相[14]，近年有人提出為陸相，或是海陸交互相[7]．本研究在金礦外圍采取了有明顯沉積層理的碳質(zhì)泥巖和碳質(zhì)粉砂巖，對其中順層分布的黃鐵礦（圖3）進(jìn)行了硫同位素分析．三個樣的δS34值分別為+0.4‰、-0.34‰和-10.77‰．與典型海相沉積硫化物的硫同位素組成[17]不相符，但尚不足以證明其屬陸相成因．我們將在后續(xù)工作中收集其他證據(jù)綜合判斷．

3 礦床地球化學(xué)特征

3.1 樣品采集與分析方法

本研究的包裹體樣品取自地下450 m～1 000 m深處11個中段的隱伏礦體石英細(xì)脈．首先在顯微鏡下觀察包裹體的特征，其后在Linkam-THMSG 600型冷熱臺上測定石英包裹體的均一溫度等，測溫前對冷熱臺進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的校正(其中0～600?C的溫差范圍為±1?C，0～-198?C的溫差范圍為±0.1?C)．

圖3 碳質(zhì)泥巖和碳質(zhì)粉砂巖中順層分布的黃鐵礦

從測溫的石英樣中挑選11件石英單礦物進(jìn)行氧同位素測試．石英氧同位素測試在北京科薈測試分析技術(shù)有限公司完成，使用儀器為MAT-253plus氣體穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀．在顯微鏡下選取200目左右石英單礦物，在高溫真空環(huán)境中使BrF5與石英反應(yīng)，對產(chǎn)生的氧氣進(jìn)行質(zhì)譜分析，分析精度為±0.2%．

對3件層狀碳質(zhì)砂巖中的沉積型黃鐵礦進(jìn)行硫同位素分析．測試在北京科薈測試分析技術(shù)有限公司完成．將黃鐵礦單礦物樣品粉碎至200目，與V2O5在高溫下反應(yīng)生成SO2．硫同位素分析在MAT-253plus氣體穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀上完成，使用的標(biāo)準(zhǔn)為CDT，分析精度為±0.2‰．

3.2 成礦溫度與壓力

3.2.1 流體包裹體類型與組合特征

通過流體包裹體的巖相學(xué)特征觀察，將其分為3種類型（圖4，表1），即富液相的氣液兩相包裹體、富氣相的氣液兩相包裹體和含CO2的三相(VCO2+LCO2+LH2O)包裹體[18]．礦脈石英中主要為氣液兩相包裹體，含CO2的多相包裹體較少，沒有觀察到含子礦物包裹體．

圖4 哈圖金礦床流體包裹體顯微特征圖片

表1 金礦床流體包裹體類型及巖相學(xué)特征

3.2.2 哈圖金礦顯微測溫

測溫結(jié)果顯示，富液相氣液包裹體的均一溫度為198?C～329?C，冰點溫度范圍為-0.6?C～-2.0?C，鹽度為1.02%～3.35%NaClwt%．富氣相氣液包裹體的均一溫度為259?C～302?C，冰點溫度范圍-0.4?C～-2.1?C，鹽度0.7%～3.51%NaClwt%．含CO2三相包裹體初熔溫度為-60.1～-58.1?C，籠合物消失溫度為5.1～6.7?C，部分均一溫度均值為24.5?C左右，完全均一溫度為288?C～315?C，冰點溫度為-1.9?C，水溶液相的鹽度是3.18%NaClwt%．由此可知，成礦熱液為中低溫、低鹽度流體．

3.2.3 成礦壓力及深度

成礦壓力是將包裹體顯微測溫和測鹽度結(jié)果代入文獻(xiàn)[19]經(jīng)驗公式計算所得，公式如下

式中：t為實測溫度，?C；p為成礦壓力，105Pa；N為鹽度，%．

將流體包裹體所測得的溫度和鹽度數(shù)值帶入公式（1），哈圖金礦成礦壓力為57.57 MPa～103.5 MPa．

哈圖金礦圍巖的巖性及密度分別為：凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、含碳泥質(zhì)砂巖密度為2.68 g/cm3～2.71 g/cm3．玄武巖、輝綠巖和凝灰?guī)r的密度為2.99 g/cm3～3.05 g/cm3．由于礦體圍巖中凝灰?guī)r類巖石占1/3，玄武巖類巖石占2/3，對二者加權(quán)平均，得密度2.91 g/cm3．根據(jù)成礦壓力（即巖石圍壓）、圍巖密度及深度三者的關(guān)系，推算出哈圖金礦成礦深度為2.01～3.63 km．總體來看，哈圖金礦形成于淺層深度．

3.3 成礦熱液氧同位素特征

礦脈石英δ18OV?SMOW值為20.3‰～21.0‰（表2），根據(jù)石英-水體系氧同位素分餾系數(shù)103lnα石英-水=3.38×106/T2?3.40[20]，計算出流體δ18O值

由此求得平衡流體的δ18O值為8.6‰～14.8‰（表2）．

表2 哈圖金礦床不同中段樣品的氧同位素組成

根據(jù)氧同位素在自然界的分布（圖5）[21]，可知哈圖金礦成礦熱液氧同位素δ18O（8.6‰～14.8‰）落在變質(zhì)水和巖漿水的重疊范圍．

3.4 成礦元素及共（伴）生元素組合特征

元素組合是元素本身性質(zhì)和地球化學(xué)行為在地質(zhì)體中的具體表現(xiàn)，其又與地質(zhì)環(huán)境有關(guān)[22]．根據(jù)成礦元素及共（伴）生元素的組合規(guī)律和成礦時的物理化學(xué)條件，推斷該金礦的成礦過程，本文應(yīng)用Canoco 4.5軟件對成礦有關(guān)元素進(jìn)行了典型相關(guān)分析（CCA）．

圖5 自然界氧同位素組成的分布

在成礦元素及共（伴）生元素與成礦條件（溫度、壓力、鹽度和CO2）的關(guān)系圖中（圖6），溫度和壓力偏向F1因子（橫軸），鹽度和CO2相對偏向F2因子（縱軸），所以F1正向代表了溫度、壓力升高的成礦過程，F(xiàn)2代表了成礦熱液所含鹽度及CO2相對升高的過程．不難看出，W、Ni、Bi元素分布在較高溫壓區(qū)，表現(xiàn)為惰性，遷移能力較弱，常在金礦體的尾部沉淀富集，從而形成尾暈元素組合．在這個組合中，W、Bi是中酸性巖漿巖的標(biāo)型元素，而Ni則是基性—超基性巖漿巖的代表性元素，二者的共存表明成礦物質(zhì)的多來源性和成礦過程的疊加性．As和Hg元素分布在低溫壓區(qū)，因其遷移能力較強(qiáng)，常聚集在金礦體的前端，形成前緣暈組合，分布在地下淺部或出露于地表．Cu、Ag、Au、Zn、Sb、Pb元素分布在中高溫壓、低鹽和較低CO2含量的區(qū)段，常作為親硫的近礦指示元素共生在一起．這些元素基本可分為兩個組合：Mo、Pb、Zn、Sb典型中溫中壓組合，Cu、Ag、Au中高溫壓組合．后一個組合中，Au表現(xiàn)出對礦液中鹽度和CO2含量的強(qiáng)烈負(fù)相關(guān)，表明其沉淀富集在相對低鹽的還原環(huán)境．

圖6 哈圖金礦床礦床地球化學(xué)指示元素與環(huán)境因子典型相關(guān)分析圖

4 結(jié)論

（1）哈圖金礦的成礦熱液為中低溫、低鹽度流體．成礦溫度198?C～329?C，壓力57.57 Mpa～103.5 Mpa，成礦深度2.01～3.63 km．

（2）哈圖金礦流體氧同位素δ18O為8.57‰～14.68‰，成礦熱液是巖漿熱液和變質(zhì)水的混合流體．

（3）深部隱伏礦體中W、Ni、Bi元素集中在較高溫壓區(qū)，為尾暈元素組合．這個組合顯示出成礦物質(zhì)的多來源性．As和Hg元素分布在低溫壓區(qū)，常聚集在金礦體的前端，為前緣暈組合．Au在較低的鹽度和還原環(huán)境中富集成礦．

總之，哈圖金礦是混合型熱液萃取流經(jīng)的基性-中酸性巖漿巖及火山-沉積巖中成礦物質(zhì)，在合適的構(gòu)造部位富集而成的中-低溫?zé)嵋旱V床．含礦熱液在地下約3.6 km深度向上運移途中，隨著降溫和降壓，成礦元素和共（伴）生元素按地球化學(xué)活性依次析出，形成了尾暈元素組合→近礦元素組合→前緣暈元素組合的分帶序列．