新疆冰达坂含金剪切带内组分分异及对金矿化的影响

杨 猛，王居里，王建其，党飞鹏

（大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，西安 710069）

新疆冰达坂含金剪切带内组分分异及对金矿化的影响

杨 猛，王居里，王建其，党飞鹏

（大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，西安 710069）

新疆冰达坂含金剪切带内高品位金矿体更倾向定位于低应变带。选取典型剖面，对比蚀变围岩、矿石、未蚀变花岗质初糜棱岩及花岗质原岩组分特征，结果表明花岗质岩石容矿的金矿床剪切变形过程中组分发生分异，动力分异与流体分异对金矿化所起作用及相对程度不同，研究区金成矿主要与流体分异作用有关。流体分异作用过程中，相对于高应变带，低应变带内强分异形成的高Fe环境及扩容空间为金矿化、沉淀提供更有利条件，且碱（Na）交代排出的Si为浅层次硅化蚀变糜棱岩型及石英脉型矿化提供物源基础，K、Ca、Mg形成绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化等蚀变，从而为区内金矿化定位及共生蚀变提供了合理解释。结合已有研究成果，认为钠长石化带下部应发育钾长石化带，且作为矿根相存在，矿带东、西段深部均有较好金矿化前景。

含金剪切带；组分分异；碱交代；新疆冰达坂

含金剪切带型金矿作为一种重要的金矿床类型，前人已就剪切带特征、剪切变形过程、控矿作用及成矿机理等做了较多研究[1～5]。新疆冰达坂地区金矿床时、空产出及成因机制均与冰达坂韧性剪切带密切相关，是典型的含金剪切带型金矿床。含金流体在不同强度构造应变带中选择性矿化，高品位金矿体更倾向定位于低应变带内[6]。已有研究表明[6～8]，韧性剪切变形过程中组分发生分异，区内与金矿化密切相关的特征性分异组分主要为Fe、碱质（Na、K）及Si，表现为黄铁矿化、钠长石化、绢云母化、硅化等特征性蚀变，但对不同强度应变带内组分分异差异、特征性分异组分行为等方面的研究尚显不足，一定程度上制约了对区内金成矿的认识和深部成矿预测。本文以冰达坂西侧较深成矿层次的萨日达拉金矿和东侧较浅成矿层次的望峰金矿为例，研究不同强度应变带内组分分异行为，并探讨特征性分异组分对金矿化的影响。

1 区域地质及矿床地质概况

研究区位于中天山北缘冰（胜利）达坂地区，区内出露地层主要为中新元古界变质岩系，北部与上泥盆统天格尔组呈断层接触。岩浆岩主要为新元古代晚期花岗岩类与加里东晚期花岗岩类，构成冰达坂复式岩基主体，北侧发育二叠纪红色碱长花岗岩及角闪辉长岩。断裂构造发育，自南向北依次为冰达坂断裂和红五月桥断裂，与冰达坂韧性剪切带共同构成中天山北缘复合断裂带，现今以冰达坂韧性剪切带为主体，该剪切带为一条大型右行走滑剪切构造带,宽2～5 km，总体近NWW-SEE向展布,由一系列近平行排列的次级剪切带组成，区内岩石、地层几乎均遭受剪切变形变质作用，宏观表现为片理化带和糜棱岩带（图1）。

冰达坂韧性剪切带不同强度应变带内均发育金矿化，但低应变带内金矿化程度更高，容矿岩石以花岗质初糜棱岩（基质含量15%～40%）为主，部分为花岗质糜棱岩（基质含量52%～85%）。金矿体呈脉状，产状与糜棱面理一致或小角度与其斜交，构成冰达坂含金剪切带。冰达坂西侧为萨日达拉金矿，成矿层次相对较深，矿石类型主要为钠长石化蚀变糜棱岩型，矿体特征性蚀变为黄铁矿化、钠长石化，围岩蚀变主要为绢云母化、碳酸盐化、硅化①；东侧为望峰金矿，成矿层次相对较浅，矿石类型以硅化蚀变糜棱岩型和致密状石英脉型为主，矿体特征性蚀变为黄铁矿化、硅化、绢云母化，围岩蚀变不明显[7]。

图1 新疆冰达坂地区地质简图（据王居里和吴锡丹资料修编[6、8]）Fig.1 Geological sketch map of the Bingdaban in Xinjiang

2 样品特征及分析测试方法

研究用剖面位于萨日达拉金矿区041#金矿体及两侧，矿体走向近东西，垂直矿体走向进行剖面测量并采样，花岗质初糜棱岩、绢云石英千糜岩（蚀变围岩）与矿石相邻，近对称产出，原岩均为新元古代花岗岩类。剖面特征及采样位置如图2。

花岗质原岩岩石类型主要为花岗闪长岩及眼球状花岗岩，岩石呈灰色、灰白色，具中粗粒斑状、似斑状结构，眼球状、片麻状构造。斑晶主要为微斜长石（25%～15%）或长石集合体，中粗粒（粒径4～15 mm）半自形结构；基质主要为石英（28%±）、斜长石（15%±）、微斜长石（25%±）和黑云母（5%～10%），中－细粒半自形－他形结构；副矿物为锆石、磷灰石及不透明铁质物等。近矿原岩遭受韧性剪切变形形成花岗质初糜棱岩，可见长石机械双晶，石英波状消光、亚颗粒化、变形纹，云母晶体弯曲、解理扭折等塑性变形组构，显微镜下见弱绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化、黄铁矿化等蚀变，变形、蚀变－矿化强烈则形成绢云石英千糜岩（蚀变围岩）及钠长石化蚀变糜棱岩型矿石。

选取未蚀变花岗质初糜棱岩、绢云石英千糜岩及钠长石化蚀变糜棱岩型矿石做地球化学分析。全岩主、微量元素分析均在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。主量元素用样品的碱熔玻璃片在日本理学RIX2100型X射线荧光光谱仪（XRF）上测试，分析过程中采用GBW07109标样监控，分析精度优于5%，烧失量（LOI）在烘箱中高温（1000℃）烘烤90分钟后称重获得。微量元素在美国Agilent公司生产的Agilent 7500a等离子体质谱仪(ICP-MS)上完成，经BHVO-2、AGV-2、BCR-2、GSP-1国际标样监控，分析精度多优于5%。分析结果见表1～3。

3 剪切变形过程中组分分异

剪切变形过程中原岩发生组分分异，包括动力分异[9、10]与流体分异，研究区内组分分异及金矿化是二者共同作用的结果。

3.1 动力分异作用

由表1～3所示，韧性剪切变形作用所致原岩组分分异强度较低。对比花岗质初糜棱岩与花岗质原岩：主量元素上，变形岩亏损Si、K，富集Ti、Al、Fe、Mn、Ca、Na、P；微量元素上，变形岩富集铁族元素VCo－Ni、Sr、Zr，亏损Cr、Rb、Y、Nb，稀土总量亏损①。对比组分分异特征，主、微量元素对Fe－V－Co－Ni、Ca－Sr、K－Rb具有一致变化趋势。区内金主要矿化部位在低应变带，而据张长年②张长年.巴仑台多金属成矿带区域地球化学特征研究报告.国家“305”项目办公室，1988，1-34.研究，低应变糜棱岩化花岗岩含金量为0.8×10-9～1.3×10-9，明显低于地壳丰度值，而矿化体附近绢云石英千糜岩等高应变岩含金量（9.85×10-9）高于地壳丰度值。实际矿化特征表明中低应变带内金矿化强度与剪切变形及相关的流体活动有关，且应以流体作用为主。

3.2 流体分异作用

较未蚀变花岗质初糜棱岩，流体分异作用所致的蚀变围岩与矿石组分分异强度明显高于动力分异作用。

（1）主量元素：蚀变围岩与矿石同富集Fe、Ti、LOI，同亏损Mn、Ca、K，Fe的同富集与二者均发育黄铁矿化蚀变一致，且矿石Fe的富集程度明显更高，这与金的主要载体矿物黄铁矿主要发育于矿石区一致。蚀变围岩中富集组分与矿石中亏损组分具有一定互补关系，由于不同强度应变带间存在应力梯度，这种分异互补关系主要体现在自蚀变围岩至矿石的单方向上，以Na的分异最为明显，高应变蚀变围岩在流体作用下Na迁出进入矿石参与形成钠长石化，矿石中Na的迁入与K、Si、Mg、Ca的迁出同步，矿石中Na的富集程度明显高于蚀变围岩中Na的亏损程度，表明Na主要来源于深部。矿石区亏损迁出的K、Si、Mg、Ca及蚀变围岩区亏损迁出的Ca、K主要为垂向分异，表现为碳酸盐化、钾化（主要为绢云母化）及绿泥石化蚀变。上述特征共同表明流体主要作用于矿石代表的低强度应变扩容带。

图2 萨日达拉金矿041#金矿体剖面图Fig.2 Cross section of the No.041 orebody in the Saridala gold deposit

表1 萨日达拉041#金矿体剖面主量元素分析结果（%）Table 1 Analytical results of the major elements(%)for the No.041 orebody in Saridala

（2）微量元素：蚀变围岩与矿石均富集铁族元素、Zr－Hf、Nd－Ta等微量元素对，同亏损Be、Sr、Zn、Pb。二者同富铁族元素、同亏损Sr与其（尤其是矿石）高Fe、贫Ca一致，并有轻微Cu富集，这与矿区发育一定黄铜矿化、孔雀石化吻合。蚀变围岩与矿石间组分分异具有一定互补关系，体现在Rb－Cs、Th－U微量元素对上。铁族元素（V－Cr－Co）、Cu、Zr、Hf、Nd、Ta等地球深部组分的同迁入，指示区内流体及物质以深部来源为主[6]①。

(3)稀土元素：相较花岗质初糜棱岩、蚀变围岩与矿石中除近Eu组分外，其他组分及稀土总量均显示富集，且矿石富集程度高于蚀变围岩。Eu显示同亏损迁出，蚀变围岩迁出量高于矿石，这可能是由于剪切－流体作用过程中长石等富Eu矿物发生相变分解，与区内（尤其是蚀变围岩）绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化等蚀变结果一致。

对比主、微量元素分析结果，矿石及蚀变围岩中Fe－V－Cr－Co（－Ni）、Ca－Sr、K（－Rb）－Cs、Zr－Hf、Nb－Ta等元素对的相对含量变化趋势一致。矿石中Ti、V、Zr、Hf、Nb、Ta等高场强两性元素含量增高是岩石经受流体碱交代作用的指示元素群[11]，同时热液锆石的晶出、HREE活性增强[12]及绢云母化、钠长石化、绿泥石化、绿帘石化等碱交代特征性蚀变，尤其是钠交代特色标志元素P[13]的向上迁移，共同表明较深层次成矿流体以富碱（Na）为特征。Na交代所致的K亏损及二者地球化学不相容性，除表明较深层次K向较浅层次分异外，同时暗示钠长石化带下部应存在钾长石化带，根据碱交代成矿模式[11,13,14]，推测钾长石化带内存在金矿化，并以矿根相形式赋存。

Si与金矿化关系十分密切，不同产状硅质体/硅化物与金不同成矿阶段具有一定对应关系[15]。研究区内Si主要表现为富硅矿石或硅化蚀变，较深成矿层次萨日达拉金矿矿石中Na交代所致Si的强亏损及蚀变围岩中Si的弱富集（表1），较浅成矿层次望峰金矿硅化明显，且二者成矿地质背景一致，表明矿石区分异出的Si主要为垂向迁移，形成浅层次硅化蚀变糜棱岩型及石英脉型金矿化，较浅层次成矿流体以富Si为特征。

4 讨论

4.1 剪切带内组分分异与金矿化定位

剪切变形所致组分分异作用对金矿化定位的影响主要体现在载金矿物黄铁矿上。成矿流体中金主要以金硫络合物、金氯络合物的形式迁移，含金络离子遇到Fe、Cu、Ti、Mn等发生解络作用，导致金的沉淀，并与黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物共生。区内矿石矿物以黄铁矿为主，且不同强度应变带内Fe的分异程度存在差异，无论是动力分异还是流体分异，以矿石为代表的低强度应变带内Fe的富集程度均明显高于以绢云石英千糜岩（蚀变围岩）为代表的高应变带（表1～3），显然在其他成矿条件均相同的情况下，低应变带更有利于含金络离子的解络和金的沉淀、矿化。

表2 萨日达拉041#金矿体剖面稀土元素分析结果（×10-6）Table 2 Analytical results of rare earth elements(×10-6)for the No.041 orebody in Saridala

4.2 特征性分异组分与金矿化

（1）Fe的行为与金矿化：Fe的价态离子Fe3+、Fe2+浓度高低对金的活化、迁移及沉淀均有重要意义[16-17]。冰达坂剪切带北缘侵入有向A型花岗岩过渡的后碰撞高钾钙碱性花岗岩体，锆石U－Pb年龄为269.7±0.7 Ma[19]，与290～270 Ma的金成矿年龄[18]上限一致，表明区内高钾钙碱性花岗岩成岩与金成矿处于同一大地构造背景[19]。岩浆过程中存在K（－Na）的碱铁效应[20]，高碱岩浆指示高Fe3+/Fe2+比值。上述事实表明剪切变形时期研究区深部为富碱（K）、高Fe3+环境，为Au提供氧化剂等活化、迁移条件。含金流体演化早期，部分Fe3+被还原为Fe2+，氧化Au0为Au+（或Au3+），并与矿化剂络合为易溶含Au络离子，向上部迁移。含金流体演化中晚期，由于浅部氧化障及矿化剂转变而致的氧化－还原作用[16]，部分Fe2+被氧化为Fe3+，同时Au+（或Au3+）被还原为Au0，以自然金形式与磁黄铁矿、黄铁矿等矿石矿物及碱交代钠长石、石英等脉石矿物共生。

（2）研究区内碱质（主要是Na、K）与Si的分异行为与金矿化具有重要影响。

含金流体演化早期，初始流体为富K碱质流体，Si在碱性流体中的高溶解度[21]使得Si与碱质同时同地演化，Si可与金构成金－硅络离子[22]，碱质(尤其是K更容易)与含金络离子结合[23]，形成含金流体运移，途中富K流体交代岩石中Na，使流体逐渐演化为富Na流体，为进入矿化区进行Na交代奠定物质基础。

含金流体演化中晚期，富Na流体交代花岗质岩石，Na成为制约含金流体内及围岩K、Si、Mg、Ca等分异的主导因素，交代后形成的富Si流体继续向较浅层次迁移，形成冰达坂含金剪切带较深成矿层次强烈钠长石化和较浅成矿层次强烈硅化的特征性蚀变。

含金流体形成、演化过程中，由于Fe等特征性分异组分的络离子不稳定系数K不大于金[23]，且其与金的量比悬殊，在金矿化开始前沉淀为早期不含金黄铁矿等；金矿化结束后，仍可以继续演化形成后期不含金的黄铁矿、石英等，呈现多世代热液沉淀矿物。

4.3 含金钠交代岩与韧性剪切带控矿

富钠流体交代花岗岩类是加Na去Si、K的过程，并在原地发生钠长石化，分异出的Si、K则向两侧、上部迁移形成硅化、钾化带，金主要在硅化、钾化带内成矿，钠交代岩本身多作为钠交代标志及矿质亏损岩[13,14,24]。研究区深层次钠交代产物钠长石化花岗质初糜棱岩本身就是金矿石，且品位高于分异的较浅层次含金致密状石英脉，碱交代金成矿模式受韧性剪切变形作用的制约，这种制约作用体现在含金钠交代岩产出于低强度应变带内（矿石），硅化、钾化则发生于高强度应变带内（蚀变围岩）及较浅成矿层次（矿石），不同强度应变带间应力梯度是Na、Si、K在不同强度应变带间分异的驱动力，低强度应变带代表的开放扩容体系为含金富Na流体提供了更好的矿质沉淀、成矿场所。

5 结论

（1）冰达坂含金剪切带内组分分异及金矿化是动力分异与流体分异共同作用的结果，且以流体分异作用为主，较深成矿层次内矿石代表的低应变带组分分异程度显著高于蚀变围岩代表的高应变带。低应变带内强分异形成的高Fe环境及扩容空间为金矿化、沉淀提供更有利条件，且碱（Na）交代排出的Si为浅层次硅化蚀变糜棱岩型及石英脉型矿化提供基础，K、Ca、Mg形成绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化等共生蚀变。

（2）矿带东西段深部均有较好金矿化前景，望峰金矿深部应发育碱（Na）交代蚀变糜棱岩型金矿化，萨日达拉金矿钠长石化带下部应发育钾长石化带，且以矿根相形式赋存。

致谢：评审专家沈保丰研究员对本文的完善提出了一些很好的意见和建议，在此深表感谢。

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Compositional Variation of the Bingdaban Gold-bearing Shear Zone and Its Significance to the Gold Mineralization in Xinjiang

YANG Meng,WANG Ju-li,WANG Jian-qi,DANG Fei-peng
（State Key Laboratory of Continental Dynamics,Department of Geology,Northwest University,Xi’an 710069,China）

Bingdaban gold orebodies with high grade in Xinjiang is mainly located in the lower strain zone.By choosing typical cross section to compare the alteration country-rock,ore and granitoid protomylonite with their original rock-Neoproterozoic granitoids,mineralization features and commensal alteration can be rationaly explained.Compositional variation plays an important part in gold mineralization.Findings show that composition differentiates with different effect from original rock to tectonite in the process of shearing,including dynamic variation and hydrothermal variation,the interaction between dynamic variation and hydrothermal variation results in gold mineralization.Dynamic variation mainly generates power and passage to hydrothermal fluxion and deposition space to gold mineralization,which to some degree also provides chemiphysical conditons to the decoupling of Au-complex compound such as Fe enrichment and alkali metasomatism,however,dynamic variation could not singly result in gold mineralization with high grade.In the process of hydrothermal variation,comparing with the higher strain zone like alteration country rock,the lower strain zone like ore offers better chemiphysical conditons to gold mineralization,such as higher Fe enrichment and expanding space like D,P-type shearing fractures,where gold ore can locate.Meanwhile,due to the effect between alkali(especially Na)metasomatism and Si,K,Ca,compositions differentiate from the deeper layer to the lighter layer,which supplies stuff base for silication and quartz-vein gold mineralization in the lighter layer with country rock alteration such as sericitization,carbonation,chloritization and so on.According to these findings,potash(especially Kf)alteration which may show as ore foot facies can be inferred under albitization alteration,which means there are some blind gold orebodies under both the deeper layer like Saridala and the lighter layer like Wangfeng along the gold mineralization belt.

gold-bearing ductile shear zone;compositional variation;alkali metasomatism;Bingdaban;Xinjiang

P618.51

A

1672－4135（2012）01－0056-07

2011-10-20

“十一五”国家科技支撑计划重点项目：西天山天格尔-依连哈比尔尕金矿带大型金矿床定位预测与找矿靶区评价技术与应用研究（2006BAB07B04-05）；西北大学研究生创新基金项目（自主创新型）：新疆天格尔造山型金矿成矿流体演化及地球化学示踪研究（10YZZ23）。

杨猛（1985－），男，西北大学在读硕士研究生，矿物学、岩石学、矿床学专业，主要从事矿产勘探与研究工作，E-mail:ym120585@163.com。

①王居里.萨日达拉金矿及外围靶区评价研究.国家“305”项目办公室，2005，1-92.