新疆西天山七兴铅锌成矿特征、时代和地质意义

2011-02-02薛春纪王晓刚

地质与勘探 2011年5期

薛春纪，张权，冯京，王晓刚，张兵，万阈

(1.地质过程与矿产资源国家重点实验室，中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083; 2.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局，新疆乌鲁木齐 830000; 3.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第七地质大队，新疆乌苏 833000)

铅锌矿是新疆优势矿产之一(董连慧等，2007)，阿尔泰南缘可可塔勒铅锌矿(王京彬等，1998;王书来等，2005)、东疆中天山地块彩霞山和红星山等铅锌矿(彭明兴等，2007;肖庆华等，2009)、西南天山乌拉根和霍什布拉克等铅锌矿(祝新友等，2010;邓贵安等，2004)都具有较大规模。但新疆西天山除20世纪50年代发现库尔尕生小型脉状铅锌矿外(戴玉林，1994)，一直没有重要找矿突破。近年新疆地矿局第七地质大队在精河县新发现七兴铅锌矿，它处在伊犁板块北缘博罗霍洛古生代岛弧带中，与西天山萘楞格勒达坂的莱历斯高尔钼矿、3571铜矿(相距仅3 km左右)处于同一矿田(薛春纪等，2011)。以往尚未开展七兴铅锌矿的研究工作，仅在研究莱历斯高尔钼矿、3571铜矿时，将三个矿床归为一个构造－岩浆－热液Mo－Cu－Pb－Zn成矿系列(冯京等，2008;程松林等，2009)。

本文拟从矿床形成的地质环境、矿床地质、硫化物S和Pb同位素组成、脉石矿物及其中流体包裹体的O和H同位素组成、脉石矿物流体包裹体等方面揭示铅锌成矿特征，用矿区被铅锌矿体切穿的辉长辉绿岩脉中锆石的U－Pb法约束铅锌成矿时代。结果表明七兴铅锌成矿与矿田内的莱历斯高尔钼矿、3571铜矿并非同一成矿系列，为认识这个矿化集中区成矿系列的内部结构提供了新资料，也拓展了该区域铅锌及相关金属找矿勘查的时间域。

1 区域地质背景

在区域地质构造中，新疆精河县七兴铅锌矿位于哈萨克斯坦－伊犁古生代板块东北缘的博罗霍洛岛弧带中(陈毓川等，2007)。在新疆北部板块构造单元中，博罗霍洛古生代岛弧带北以博罗霍洛北坡断裂与赛里木基底隆起区为邻，东北侧为依连哈比尔尕晚古生代残余海盆，南侧是伊犁微板块及发育其上的阿吾拉勒晚古生代裂谷系(图1A)。这个古生代岛弧带经历了古生代早中期的洋－陆俯冲和古生代晚期的碰撞造山过程(Xiao et al，2008)，形成了新疆西天山北部的主要山峰(萘楞格勒达坂)，地壳厚度相对较大，显示布格重力异常值低(－230 mgl～－240 mgl)和负的航磁异常(△T=－150～－300 nT)。可见，在新疆西天山区域地质背景中，七兴铅锌矿处在北侧前寒武系基底隆起区与南部造山带间的过渡位置。

在元古界基底之上，七兴铅锌矿所在区域的盖层具有双层结构，即下古生界伊犁陆块北部被动边缘类复理石细碎屑岩－碳酸盐岩沉积夹少量玄武岩和上古生界火山岩－火山碎屑岩－碎屑岩－碳酸盐岩上叠盆地火山－沉积(图1B)。古生界地层岩石建造简列于表1。

图1 西天山构造单元(A)和七兴铅锌矿床区域地质图(B)Fig.1 Tectonic units of the West Tianshan(A)and the regional geological map of the Qixing Zn－Pb deposit(B)Q1－雪被区;Qh－第四系复合成因堆积物;Qp－第四系冲洪积物;N2d－新近系独山子组;E2－3a－古近系安集海组;P1w－二迭系下统乌朗组;C2kg－石炭系上统科古琴山组;C2dt－石炭系上统东图津河组;C1a－下石炭统阿克沙克组;C1d－下石炭统大哈拉军山组;D2hj－中泥盆统汗吉尕组;D2ts－泥盆系中统头苏泉组;S3b－志留系上统博罗霍洛山组;S3k－志留系上统库茹尔组;S2j－志留系中统基夫克组;S1n－志留系下统尼勒克河组;O3h－奥陶系中统奈楞格勒群;O2nl－奥陶系上统呼独克达坂组;Pr－二叠纪花岗岩;Cηr－石炭纪二长花岗岩;Cr－石炭纪花岗岩;Cξr－石炭纪钾长花岗岩;Dβ－泥盆纪玄武岩;Dδo－泥盆纪石英闪长岩;Drδ－泥盆纪花岗闪长岩;Dr–泥盆纪花岗岩;Dξr–泥盆纪钾长花岗岩;1－地质界线;2－不整合界线;3－断层;4－铜钼矿;5－金银矿;6－铜矿;7－多金属矿;8－钼矿; 9－铅锌矿;10－铜铁矿;11－七兴铅锌矿所在区域Q1－snow cover area;Qh－Quaternary complex sediments;Qp－Quaternary proluvium;N2d－Neogene Dushanzi formation;E2－3a－Palaeogene Anjihai formation;P1w－Permian Wulang formation;C2kg－Carboniferous Keguqin formation;C2dt－Carboniferous Dongtujinhe formation;C1a－Carboniferous Ashake formation;C1d－Carboniferous Dahalajunshan fromation;D2hj－Devonian Hanjiga formation;D2ts－Devonian Tousuquan formation;S3b－Silurian Boluohuoluoshan formation;S3k－Silurian Kuru’er formation;S2j－Silurian Jifuke formation;S1n－Silurian Nilekehe formation;O3h－Ordovician Lailenggele group;O2nl－Ordovician Hudukedaban formation;Pr－Pernian granite;Cηr－Carboniferous adamellite;Cr–Carboniferous granite;Cξr－Carboniferous moyite;Dβ－Devonian basalt;Dδo－Devonian quartz diorite;Drδ－Devonian granodiorite;Dr–Devonian granite;Dξr–Devonian poyite;1－geological boundary line;2－unconformity interface;3－fault;4－Cu－Mo ore deposit;5－Au－Ag ore deposit;6－Cu ore deposit;7－multi－metal ore deposit;8－Mo ore deposit;9－Zn－Pb ore deposit;10－Cu－Fe ore deposit;11－the region of the Qixing Zn－Pb ore deposit

表1 新疆西天山七兴铅锌矿区域古生界地层岩石建造Table 1 Paleozoic strata and rock formations of the Qixing lead－zinc mine in the West Tian Shan of Xinjiang

七兴铅锌矿所在区域出露泥盆纪和石炭纪侵入体(图1B)。泥盆纪侵入体多分布在中偏西部，包括花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、碱长花岗岩等;其中花岗岩呈岩基沿博罗霍洛北坡断裂带侵入于奥陶系上统呼独克达坂组(O3h)，被石炭系上统东图津河组(C2dt)不整合覆盖;花岗闪长岩和石英闪长岩多呈岩枝、岩脉等小岩体侵入于志留系上统博罗霍洛山组(S3b)和奥陶系上统呼独克达坂组(O3h);钾长花岗岩被泥盆系中统头苏泉组(D2ts)和新生界不整合覆盖;特别是分布在区域中部的8个滴状花岗闪长斑岩小岩体构成莱历斯高尔－3571小岩体群，单个岩体均小于1 km2，锆石U－Pb法测得莱历斯高尔钼矿区花岗闪长斑岩形成于346±1.2 Ma，3571铜矿区花岗闪长岩形成于350±0.65 Ma(薛春纪等，2011)。石炭纪侵入体多分布在中偏东部(图1B)，包括花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩等，主要呈岩基状，全岩Rb－Sr法年龄为311 ±37 Ma(李伍平等，1995)，SHRIMP锆石U－Pb年龄308±5.4Ma(朱志新等，2006)。这些海西期侵入岩浆起源于下地壳，具有I型花岗岩性质(Zhang et al.，2010)。

区域断裂构造主体为北西走向，博罗霍洛北坡断裂呈波状从区域中北部通过(图1B)，是博罗霍洛成矿带与其北侧赛里木地块的分界，对区域构造－岩浆－热液过程具有明显的控制作用，其南侧次级北西西走向断裂发育，导致古生界呈断块状。区域岩石建造记录博罗霍洛成矿带地质构造大致经历了:元古代克拉通结晶基底形成;震旦纪－寒武纪克拉通陆表海稳定盖层沉积;奥陶纪－志留纪次稳定型陆缘类复理石沉积和古克拉通解体开始并伴随火山活动;泥盆纪－石炭纪拉张与聚合交替，以下古生界为基础发育上叠碎屑岩－火山岩盆地和较大规模的岩浆侵入;二叠纪造山成陆，伴随出现火山磨拉石建造;中－新生代不断隆升并伴有山间盆地沉积。

区域1∶5万土壤地球化学测量显示铜钼铅锌金银异常。七兴铅锌矿床南西约3km即是莱历斯高尔钼矿和3571铜矿，南东约7km产有哈勒尕提铜铁矿、北西侧还产有胡苏木萨拉金银矿、肯登高尔铜钼矿，它们在这个区域构成了明显的矿化集中区(图1B)。

2 矿床地质

矿区沟谷、斜坡多由第四系冰水堆积和残坡积层覆盖，出露地层为志留系上统博罗霍洛山组(图2)。该组地层主要由灰黑色含粉砂泥岩、粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩、岩屑砂岩和紫红色夹灰绿色粉砂质泥岩等杂色细碎屑为主的沉积岩组成，微细纹层和韵律层发育，具有被动陆缘次稳定型沉积特点。岩石变质程度仅到低级绿片岩相，局部有角岩化现象。岩层向北西方向低角度倾斜，在矿区构成单斜岩层，铅锌矿体即以这套地层为容矿岩石(图2、图3)。

图2 新疆西天山七兴铅锌矿区地质图Fig.2 Geological map of the Qixing Zn－Pb ore district in the West Tian Shan of Xinjiang1－第四系;2－泥岩;3－泥岩夹粉砂岩;4－辉绿岩;5－辉长辉绿岩;6－辉绿辉长岩;7－闪长岩;8－石英闪长玢岩;9－花岗闪长岩;10－矿化石英脉;11－碎裂岩化带;12－铅锌矿体;13－地质界线;14－断层;15－地质产状;16－平硐及编号;17－勘探线及编号1－Quaternary sediments;2－mudstone;3－mudstone with siltstone interbed;4－diabase;5－gabbro－diabase;6－diabase－gabbro;7－diorite;8－quartz diorite porphyry;9－granodiorite;10－mineralized quartz vein;11－fractured zone;12－Zn－Pb ore body;13－geological boundary line;14－fault;15－geological occurrence;16－adit and its number;17－exploration line and its number

矿区没有大面积岩体出露，但岩脉发育(图2)。它们以基性为主，也有少量中性和中酸性岩脉。基性岩脉为辉绿辉长岩和少量辉长辉绿岩及辉绿岩，一般长15～570 m，宽2～140 m，走向近南北向，向东倾斜，倾角变化在43°～77°(图3);辉绿辉长岩主要由辉石和基性斜长石组成，副矿物见磁铁矿和锆石，显中细晶辉长结构，岩石蚀变不明显。矿区中性和中酸性岩脉包括闪长岩、石英闪长玢岩和花岗闪长岩，数量较少，形态和产状与基性岩脉相似。这些岩脉的形成往往早于铅锌矿体，常见铅锌矿体切穿辉长辉绿岩脉现象(图2、图3)。

矿区发育近南北走向的断裂和裂隙构造，它们主体向东倾斜，并多被辉绿辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩等岩脉和铅锌矿体所充填(图2)。铅锌矿体呈脉状，在矿区地表圈定出十几个;它们走向近南北向，倾向总体向东，倾角52°～81°，分支复合现象明主(图4)，硫化物矿物主要为黄铁矿、方铅矿、闪锌显(图3);多以博罗霍洛山组浅变质泥岩为围岩，矿体与围岩界线截然。由于都充填于矿区近南北向断裂和裂隙构造，铅锌矿脉常在空间上产在辉绿辉长岩等岩脉附近;但控制岩脉的断裂构造多具有张扭性断裂性质，而控制铅锌矿脉的断裂裂隙构造具有张性或张扭性质，矿脉多沿张性破裂带展布;铅锌矿脉往往切穿辉绿辉长岩脉(图3)，其形成似乎近于同时或稍晚于后者。矿区也见铅锌未达工业品位的矿化石英脉。

铅锌矿体两侧0.5～1.0 m范围内的围岩主要发生硅化、黄铁矿化、绿泥石化、方解石化等蚀变，蚀变体围绕矿体呈带状，蚀变带形态与矿体形态相似。靠近矿体的蚀变带以硅化和黄铁矿化为主，多种蚀变类型并存;而离开矿体，硅化和黄铁矿化变弱，出现方解石化和绿泥石化，且蚀变强度减弱。

图3 新疆西天山七兴铅锌矿区I－I'勘探线剖面图Fig.3 Exploration section(I－I')in the Qixing Zn－Pb ore district in the West Tian Shan of Xinjiang1－泥岩;2－岩屑砂岩;3－粉砂岩;4－辉长辉绿岩;5－铅锌矿体;6－地质产状;7－平硐及编号;8－勘探线1－mudstone;2－lithic sandstone;3－siltstone;4－gabbro－diabase;5－Zn－Pb ore body;6－geological occurrence;7－adit and its number;8－exploration line

七兴铅锌矿石以原生石英－硫化物脉状矿石为矿，次要矿物为黄铜矿和白铁矿，见极少量辉钼矿、毒砂和黝铜矿;矿石中的透明矿物主要为石英，次为绢云母、绿泥石，含少量方解石、黝帘石和石膏等。矿石中黄铁矿呈中粗粒自形－半自形立方体晶形(图4A、图4B)，多与石英共生，可被闪锌矿、方铅矿沿裂隙充填或交代(图4C、图4D、图4F);方铅矿呈半自形(图4E)、它形粒状(图4F、图4G)和不规则状(图4F、图4H)，可见与闪锌矿呈共边结构(图4E)，也可见被闪锌矿交代溶蚀成不规则残骸(图 4G、图4H);闪锌矿呈半自形粒状(图4E、图4K、图4L)或它形不规则状(图4A、图4I、图4J)，多为填隙状分布(图4I、图4J)，也常交代方铅矿使后者呈不规则形态(图4G、图4H)，晶体内部多见固溶体出溶的乳滴状黄铜矿(图4I、图4J、图4K、图4L);黄铜矿为它形细晶结构，除与闪锌矿成固溶体分离结构呈乳滴状外，也见呈团块状集中分布的情况(图4K);白铁矿多呈半自形板状晶体与方解石共生。综合热液蚀变和矿石结构特点，不难看出，矿石中矿物的生成顺序大致为:黄铁矿+方铅矿+石英→方铅矿+闪锌矿+石英→闪锌矿+黄铜矿→白铁矿+方解石。

图4 新疆西天山七兴铅锌硫化物矿石结构Fig.4 Zn－Pb sulfide ore structures of the Qixing deposit in the West Tian Shan of XinjiangPy－黄铁矿;Gn－方铅矿;Sp－闪锌矿;Ccp－黄铜矿;A－矿石中黄铁矿呈中粗粒自形－半自形立方体晶形，闪锌矿呈半自形粒状或它形不规则晶形;B－矿石中黄铁矿呈中粗粒自形－半自形立方体晶形;C－闪锌矿呈填隙或交代溶蚀状形成于部分黄铁矿晶隙及脉石矿物间;D－方铅矿交代溶蚀黄铁矿使后者呈浑圆状;E－半自形粒状方铅矿和闪锌矿呈共边结构;F－方铅矿呈它形不规则填隙状产出，部分黄铁矿被交代溶蚀成半自形晶;G－方铅矿被闪锌矿交代成骸晶结构;H－方铅矿被闪锌矿交代成它形不规则骸晶;I－闪锌矿呈它形不规则填隙状，晶体内部有乳滴状黄铜矿;J－闪锌矿呈它形不规则填隙状，晶体内部乳滴状黄铜矿具有一定方向性，闪锌矿填隙状形成于黄铁矿晶间;K－闪锌矿半自形粒状晶体内有乳滴状黄铜矿，黄铜矿可以局部集中形成团块构造;L－闪锌矿交代黄铁矿成不规则接触边界，闪锌矿半自形粒状晶体内有乳滴状黄铜矿，黄铜矿可以局部集中形成团块构造Py－pyrite;Gn－galena;Sp－sphalerite;Ccp－cholcopyrite;A－euhedral－subhedral cube pyrite，and subhedral－anhedral sphallerite in the ore;B－middle－coarse euhedral－subhedral cube pyrite in the ore;C－space filling or corrosion replacing sphalerite located between the pyrite crystals and gangue minerals;D－the pyrite was replaced by galena and rounded in shape;E－subhedral crystal texture，galena contact with sphalerite by the straight side;F－anhedral galena was filled in space，some pyrite crystals was replaced and changed into subhedral crystal;G－galena was replaced by sphalerite and become into skeletal texture;H－galena was replaced by sphalerite and become into anhedral skeletal crystal;I－anhedral sphalerite in which there are many chalcopyrite grains;J－spalerite is anhedral and not regular in shape，and located between pyrite crystals，the chalcopyrite grains show some direction in the sphalerite;K－cholcopyrite grains is in subhedral sphalerite，and also can concentrated into lump structure;L－sphalerite replaced pyrite and the contact boundary line is not regular，there are chalcopyrite grains in the subhedral sphalerite，chalcopyrite can locally concentrate into lump structure

3 成矿流体及其O、H同位素组成

将采自七兴铅锌矿区探矿坑道中的新鲜原生硫化物矿石样品磨制成双面抛光的包裹体片，对样品中石英晶体内捕获的流体包裹体进行显微冷热台观测，这些石英在矿石中与黄铁矿、方铅矿、闪锌矿共生。石英中流体包裹体多呈不规则状、椭球和球形(图5)，数量较多，个体较小，大小多介于(2×3)～(2×12)μm之间，多数包裹体个体在(2×3)～(3 ×5)μm之间，分布规律不明显，以原生包裹体为主(图5);室温下显示水溶液气液两相、少量液相和极少量气相等不同相态流体包裹体，气液两相包裹体的气液比介于5%～20%。

流体包裹体岩相学研究基础上，在地质过程与矿产资源国家重点实验室利用Linkam TSMSG－600冷热台进行了流体包裹体的显微冷热台观测，仪器测温范围为－196℃～600℃，精度±0.1℃。针对46个原生气液两相水溶液包裹体测定的均一温度、冰点温度及依据H2O－NaCl体系计算的流体盐度结果见表2。成矿流体的温度区间在108℃ ～324℃，多在140℃～285℃(图6)，盐度变化于0.71%～6.59%eq.NaCl(图6)，平均4.11%eq.NaCl。

表2 新疆西天山七兴铅锌石中石英流体包裹体冷热台观测结果Table 2 Cold－hot stage measuring results of the fluid inclusions in quartz of the QixingZn－Pb ores in the West Tian Shan of Xinjiang

本节上文矿石样品经表面清洗、晾干、粉碎后，对40～60目样品进行淘洗和低温烘干，最后在双目显微镜下挑选出石英单矿物样品，纯度达99%以上，备O、H同位素组成分析。石英的O同位素及其中流体包裹体的H同位素组成分析在中国地质科学院同位素地质开放研究实验室完成。O同位素组成分析用BrF5法制样，MAT251EM型质谱仪分析，δ18O采用SMOW标准，分析精度为±0.2‰。用爆裂法获取石英流体包裹体中的水，H同位素组成分析用锌法制氢，用MAT－251EM型质谱仪分析，采用SMOW标准，δD分析精度为±2‰。O、H同位素组成分析结果见表3。石英的 δ18OV－SMOW= 13.8‰～15.4‰，极差1.6‰;依据1000lnα石英－水=4.48×106/T2－4.77×103/T+1.71(郑永飞等，2000)计算石英平衡热液流体中水的 δ18OH2OV－SMOW值介于－0.10‰ ～7.50‰，极差为7.40‰。石英流体包裹体中水的δDH2OV－SMOW=－96‰～－102‰，极差6‰。石英及其中流体包裹体指示成矿流体的O、H同位素组成靠近岩浆水并向大气降水方向漂移(图7)。

表3 新疆西天山七兴铅锌矿石中石英的O、H同位素组成Table.3 O－and H－isotopic composition of the quartz from Qixing Zn－Pb ores in the West Tian Shan of Xinjiang

4 矿石S、Pb同位素组成

图7 新疆西天山七兴铅锌成矿流体的δD－δ18O图解Fig.7 δD－δ18O diagram of the Qixing Zn－Pb oreforming fluid in the West Tian Shan of Xinjiang

用于同位素组成分析的样品采自七兴铅锌矿区探矿坑道，新鲜未受风化。样品经表面清洗、晾干、粉碎后，对40～60目样品进行淘洗和低温烘干，最后在实体显微镜下挑选出矿石中的黄铁矿、方铅矿、闪锌矿三种单矿物样品，纯度达99%以上，备S、Pb同位素组成分析。

硫化物S同位素组成分析在中国地质科学院同位素地质开放研究实验室完成。样品以氧化铜和五氧化二钒作为混合氧化剂制样，用MAT－251EM型质谱仪分析。δ34S采用V－CDT标准，分析精度为±0.2‰，分析结果见表 4。矿石 δ34SV－CDT值为2.9‰～4.8‰，极差为1.9‰，平均值4.0‰，其中黄铁矿δ34SV－CDT=3.5‰～4.7‰，平均值为4.1‰，方铅矿δ34SV－CDT=2.9‰～4.0‰，平均3.4‰，闪锌矿δ34SV－CDT=4.6‰～4.8‰，平均4.7‰;矿石中主要硫化物矿物间硫同位素未达到分馏平衡。

矿石Pb同位素组成分析在中国地质科学院同位素地质开放研究实验室完成，用MC－ICP－MS测定，所用仪器为英国产Nu Instrument公司产高分辨多接收等离子质谱仪(Nu Plasma HR)，全流程空白值＜50 pg;以T1为标准进行仪器的质量分馏校正;样品中T1的加入量约为铅含量的1/2。分析结果见表5。8件矿石硫化物矿物样品的铅同位素组成206Pb/204Pb= 18.1893～18.1930(平均 18.1908)，207Pb/204Pb= 15.6185～15.6226(平均15.6201)，208Pb/204Pb= 38.1113～38.1281(平均38.1168)，同位素比值变化范围极小(图8);铅同位素源区特征值ω=36.55～36.64，μ=9.53，Th/U=3.71～3.72，矿石铅同位素源区特征值变化范围极小(图9)。

5 成岩成矿时代

利用U－Pb法对七兴铅锌矿区辉长辉绿岩成岩时代进行了测定。样品(编号14)采自矿区PD1坑道内的新鲜辉长辉绿岩(图3)，重量约15kg;经机械粉碎至80～100目、重液和水力分离、蒸馏水洗涤、电磁选初步分选后，在实体显微镜下逐粒挑选出晶形好、无裂纹和包体少的锆石单矿物颗粒17粒(图10);再用实体显微镜将锆石颗粒置于环氧树脂固定，表面研磨至锆石颗粒中部后抛光和蒸馏水清洗，制成样品靶，然后再进行阴极发光(CL)照相(图10);最后用SHIRMP－II型二次离子质谱仪进行锆石U、Pb同位素组成分析，原理和详细流程见参考文献(Liu et al.，2006)。用RSES参考锆石TEM (417Ma)进行元素分馏校正，用SL13(年龄572Ma、U含量238μg/g)标定所测锆石的U、Th、Pb含量，普通铅据实测204Pb进行校正，同位素比值分析误差为1σ。数据用Isoplot软件(Ludwig，2003)处理数据，采用206Pb/238U年龄，测年结果见表6。

表4 新疆西天山七兴铅锌矿石硫同位素组成分析结果Table 4 S－isotopic composition of the quartz from QixingZn－Pb ores in the West Tian Shan of Xinjiang

表5 新疆西天山七兴铅锌矿石铅同位素组成Table 5 Pb－isotopic composition of the quartz from Qixing Zn－Pb ores in the West Tian Shan of Xinjiang

图8 新疆西天山七兴铅锌矿石铅同位素组成图Fig.8 Pb－isotopic composition of Qixing Zn－Pb ores in the West Tian Shan of Xinjiang△－新疆七兴铅锌矿石铅;□－新疆西天山下石炭统玄武安山岩岩石铅;+－新疆北部中基性岩脉岩石铅△－The ore lead of Qixing Zn－Pb ore deposit，Xinjiang;□－The rock lead of basalt andesite in the Lower Carboniferous System，Xinjiang，Western Tianshan;+－the rock lead of basic dikes in northern Xinjiang

图9 自然界铅同位素的Δβ－Δγ成因分类图解(自朱炳泉，1998)Fig.9 Pb－isotopic Δβ－Δγ diagram in the nature (after Zhu，1998)1－地幔源铅;2－上地壳源铅;3－上地壳与地幔混合的俯冲铅(3a－岩浆作用;3b－沉积作用);4－化学沉积型铅;5－海底热水作用铅;6－中深变质作用铅;7－深变质下地壳铅;8－造山带铅;9－古老页岩上地壳铅;10－退变质铅;△－新疆西天山七兴铅锌矿石铅;□－新疆西天山下石炭统玄武安山岩岩石铅;+－新疆北部中基性岩脉岩石铅1－the mantle lead;2－the upper crustal lead;3－the mixing subduction lead of the upper crust and the mantle(3a－magma;3b－sediment);4－the chemical sedimentary lead;5－the sea－floor hydrothermal lead;6－the middle－kata metamorphic lead;7－the kata－metamorphic lower crustal lead;8－the orogenic lead;9－the old shale upper crust lead;10－the retrograde metamorphic lead;△ －the ore lead of the Qixing Zn－Pb ore deposit，Xinjiang，Western Tianshan;□－he rock lead of basalt andesite in the Lower Carboniferous System，Xinjiang，Western Tianshan;+－the rock lead ofbasic dikes in northern Xinjiang

矿区辉长辉绿岩中锆石除个别颗粒(测点号14.5、14.6、14.8)外，多呈自形晶柱状，结晶环带结构清楚(图10)，U、Th含量分别为46×10－6～962 ×10－6和32×10－6～402×10－6，232Th/238U值介于0.38～1.21之间(平均0.84)，符合岩浆锆石Th、U高且Th/U较大(﹥0.4)的特点，反映出岩浆成因锆石的明显特征。除去一个异常低测点(14.2)和3个可能为捕获基底及老地层锆石的测点(14.5、14.6、14.8)外，10个测点的206Pb/238U谐和年龄在186.2±8.4Ma，MSWD=3.3(图11)。

6 讨论

新疆精河县七兴铅锌矿床产在西天山北部博罗霍罗造山带内。这个造山带主体构造线走向是北西西向(图1)，但七兴铅锌矿区的脉状石英－硫化物工业矿体受近南北向张性为主的断裂－裂隙构造控制(图2)，两类构造形成近于垂直的夹角。这种情况与许多造山后期或期后常出现垂直或高角度斜交造山带主体走向的张性构造相似，如在青藏高原主碰撞作用形成近东西向造山带之后，后碰撞时期则出现近南北向伸展构造，并控制着重要构造－岩浆－热液成矿系统(侯增谦等，2008)。反映七兴铅锌成矿很可能与西天山主体造山之后的构造伸展过程及相伴的岩浆－热液背景有关。

图10 新疆西天山七兴铅锌矿区辉长辉绿岩中锆石阴极发光(CL)图像和测点位置及年龄Fig.10 CL images of zircon crystals in gabbro－diabase，measuring locations and the ages of the Qixing Zn－Pn ore district in West Tian Shan of Xinjiang

表6 新疆西天山七兴铅锌矿区辉长辉绿岩中锆石U－Pb法测年结果Table 6 U－Pb dating results of the zircon in gabbro－diabase from the Qixing Zn－Pb mine in the West Tian Shan of Xinjiang

七兴铅锌矿区基性岩浆活动明显，在志留系中侵入了众多走向近南北向的基性岩脉，向东高角度倾斜，很可能指示了地壳伸展过程。这些基性岩脉与矿区铅锌硫化物脉状工业矿体几乎具有相同或相似的地质产状，空间关系密切(图2、图3)。这容易使人得出基性岩脉与铅锌矿脉是受同性质构造控制、同时期形成的认识。但矿区硫化物矿脉切穿基性岩脉的客观地质事实又表明铅锌成矿似乎要晚于基性岩浆侵入。很可能张性构造过程、基性岩浆活动和铅锌硫化物成矿是彼此内在密切关联、近乎连续的先后发生的地质过程。

图11 新疆西天山七兴铅锌矿区辉长辉绿岩中锆石U－Pb谐和图Fig.11 U－Pb concordant plot of zircons in the gabbro－diabase from the Qixing Zn－Pb ore district in the West Tian Shan of Xinjiang

七兴铅锌矿体呈石英－硫化物脉状产于志留系厚层粉砂泥质类复理石沉积岩层，与围岩界线截然，受一组近南北走向、主体东倾、张性为主的断裂－裂隙构造控制，热液充填交代成矿特征明显。矿体两侧发育显著的硅化等热液蚀变。矿石主要由石英和铅锌硫化物矿物组成，包括石英、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、白铁矿、辉钼矿、毒砂、黝铜矿、绢云母、绿泥石、方解石、黝帘石、石膏等。矿石内矿物之间交代现象明显。虽然以沉积岩为主岩，但矿石相对复杂的矿物组成、石英为主的脉石矿物、粉砂泥岩为容矿岩石、统一构造控制的脉状矿体以及强烈的硅化热液蚀变等特点与沉积岩中MVT、SEDEX、SST铅锌矿床(Leach et al.，2005，2010)显著不同，七兴铅锌矿更具有岩浆热液充填－交代成矿特点。

针对矿石中与铅锌硫化物矿物共生的石英晶体内原生流体包裹体测得均一温度在108℃～324℃，盐度在0.71%～6.59%eq.NaCl(图6)，属于中等温度、低盐度成矿流体;如果成矿流体中的水源自围岩地层，即海相类复理石，则成矿流体的盐度不会如此之低。七兴中温低盐度成矿流体主体有可能来自岩浆水。矿石中石英及其中流体包裹体揭示成矿流体中水的 δ18OH2OV－SMOW= －0.10‰ ～7.50‰，δDH2OV－SMOW=－96‰～－102‰，这种O、H同位素组成靠近岩浆水，并有稍向大气降水方向漂移特点(图7)，进一步映证了成矿流体主要源自岩浆，可能在成矿晚阶段有地层水或大气降水的参与。

七兴铅锌硫化物矿石 δ34SV－CDT=2.9‰ ～4.8‰，为较低的正值(表4)。矿石围岩地层为古生代海相沉积，古生代海水硫酸盐δ34SV－CDT约30‰，显生宙海相沉积硫酸盐矿物的δ34SV－CDT约35‰;深源岩浆硫的δ34SV－CDT接近零值(Hoefs，1997)。七兴矿石δ34S较低正值可能由于两种原因造成，或者是深源岩浆硫混染了地层硫，或者是海相硫酸盐还原作用。自然界硫酸盐矿物还原生成H2S主要通过两种途径，即细菌硫酸盐还原(BSR)和热化学硫酸盐还原(TSR)(Krouse et al.，1988;Machel，2001)，BSR通常发生在80℃以下，H2S相对于海相硫酸盐，会造成δ34SV－CDT多达－46‰(单级同位素分馏)～－72‰(多级同位素分馏);七兴铅锌矿石δ34SV－CDT较低正值，且成矿流体温度不满足这种作用的普遍发生，显然不可能为BSR所致。在150℃并有强还原剂实验条件下，测得SO42－在TSR过程中，SO4

2－与H2S之间的δ34SV－CDT具有14‰(Krouse et al，1988)和22‰(Machel，2001)的硫同位素动力分馏效应;在加拿大 Alberta，实际测得流体中与H2S之间的δ34SV－CDT差值仅有7‰左右(刘文钧等，2000);可以认为在TSR过程中，硫化氢相对于硫酸盐出现不大的偏负，多在0～15‰;从硫同位素动力学分馏计算看，七兴铅锌硫化物δ34SV－CDT=2.9‰～4.8‰，也不可能由TSR引起。所以，深源岩浆硫混染了地层硫也许是解释七兴矿石硫的较好选择。如果以深源岩浆硫(δ34SV－CDT约0‰)与古生代沉积硫酸盐硫(δ34SV－CDT约35‰)作为硫源两端元，则地层能够提供的还原硫仅7%～12%，而深源岩浆能提供88%～93%的还原硫。

七兴矿石铅同位素组成及由此计算出的源区特征值十分集中，并且与新疆西天山下石炭统玄武安山岩及新疆北部海西期中基性岩脉的岩石铅同位素具有明显相近的组成(图8、图9)，反映成矿金属物质具有相对统一的来源，也很少受到后期不同来源物质的加入。研究表明，新疆西天山下石炭统玄武安山岩和新疆北部海西期中基性岩脉均具有岩浆起源于下地壳性质(沙德铭等，2003;徐芹芹等，2008)。矿石铅与玄武安山岩及中基性岩脉岩石铅同位素组成的相似性表明，七兴铅锌成矿金属物质的来源可能与岩浆岩有关。

从七兴铅锌矿区辉长辉绿岩脉中获取的锆石样品大部分具有典型岩浆结晶锆石的特点，对其进行SHRIMP U－Pb法测年，获得谐和年龄186.2± 8.4Ma，应代表矿区基性岩浆侵入的时代，即燕山早期。基性岩脉与铅锌矿脉在矿区具有相似的空间位置和地质产状，前者被后者切穿(图2、图3)，反映铅锌成矿应略晚于基性岩脉侵入，在燕山期。天山主体为海西造山带，新疆北部晚古生代构造过程、岩浆活动以及成矿作用强烈(高俊等，2006);近年，有学者注意到北疆印支期的构造、岩浆及成矿现象，如印支期中酸性岩脉、大型韧性变形带及相关的某些金矿床等(朱永锋，2007;Liu，2007);而七兴地区的基性岩浆活动和铅锌成矿作用发生在燕山早期，这个时期在准噶尔西北缘也发现基性喷出岩(徐新等，2008)。燕山期金属成矿在北疆鲜见报道，无疑七兴铅锌矿的发现和研究在拓展新疆北部金属找矿领域中具有重要意义。

7 结论

(1)新疆西天山七兴铅锌矿形成于造山期后伸展背景，受垂直造山带走向的近南北向张性断裂－裂隙控制，石英－硫化物工业矿体呈脉状，与基性岩脉共/伴生，产在志留系粉砂泥岩层中。

(2)矿体与围岩界线截然，两侧围岩有硅化等热液蚀变，矿石的矿物组成较复杂，由石英、铅锌硫化物等十多种矿物组成，中－粗晶和交代结构，具有热液充填－交代成矿特点。

(3)成矿流体中等温度(108℃ ～324℃)、低盐度(0.71% ～6.59%eq.NaCl)，δ18OH2OV－SMOW=－0.10‰ ～7.50‰，δDH2OV－SMOW= －96‰ ～－102‰，主体为岩浆水。

(4)矿石δ34SV－CDT为较低的正值(2.9‰～4.8‰)，88%～93%的硫由深源岩浆提供。矿石铅同位素组成变化范围极小，206Pb/204Pb=18.1893～18.1930，207Pb/204Pb = 15.6185 ～ 15.6226，208Pb/204Pb=38.1113～38.1281，成矿金属来源与岩浆岩有关。

(5)矿区辉长辉绿岩锆石SHRIMP U－Pb法测得186.2±8.4Ma成岩年龄，燕山早期构造伸展—岩浆活动—铅锌成矿在七兴矿区应为发生、发展、密切关联的连续地质过程。

(6)七兴铅锌成矿不应是莱历斯高尔－3571矿田海西期成矿系列的组成部分，它是燕山期构造－岩浆－热液成矿的产物，这无疑拓展了北疆金属找矿的时间域。

致谢研究工作中得到陈毓川院士、翟裕生院士、董连慧总工程师的帮助和指导，表示衷心感谢!

［注释］

① 新疆地矿局第七地质大队.2008.新疆精河县莱历斯高尔一带铜钼矿及外围金多金属矿普查报告［R］.

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