新疆准噶尔北东缘扎格依库都克金矿床流体包裹体与同位素地球化学研究

胡可扬 周刚 闫宏宽

摘   要：扎格依库都克金矿床产于下石炭统黑山头组一套火山-火山碎屑岩中，矿体呈脉状、网脉状，含矿岩石主要为含硫化物的石英脉。围岩蚀变以硅化、黄铁矿化、绢云母化、碳酸盐化为主。流体包裹体显微测温显示成矿流体温度165°C～284°C，盐度集中于6～14%NaCL.eq。含金石英脉H、O同位素结果显示其早期成矿流体为岩浆水和大气降水混合流体，中晚期以大气降水为主。矿石中黄铁矿S同位素具幔源硫特征。根据矿床地质特征与成矿流体性质，初步认为该矿床为浅成热液型金矿。

关键词：成矿流体;稳定同位素;浅成热液型金矿;矿床成因类型

扎格依库都克金矿是新疆地矿局第四地质大队近年新发现的一处小型金矿床，位于准噶尔北缘，处于额尔齐斯贵金属、有色金属成矿带内[1]。该带沿额尔齐斯断裂两侧分布大量金矿床，多为与韧性剪切作用密切相关的造山型金矿，如多拉纳萨依、赛都、科克萨依等[2]。另一种为与火山活动有关的伴生金矿，如乔夏哈拉铁铜金矿、老山口铁铜金矿、阿克希克铁金矿等[3]。对于阿克塔斯、马热勒铁等石英脉型金矿的成因归类却存在不同认识[2-5]。扎格依库都克金矿含矿岩石主要为石英脉，具“小而富”的特征[6]。通过对扎格依库都克金矿的流体包裹体及H、O、S同位素研究，探讨该矿床的成矿流体性质、成矿物质来源及成因类型。

1  矿床地质特征

1.1  矿区地质

矿区出露地层为下石炭统黑山头组，可划分为2段，二者呈断层接触。第一段以安山岩、玄武岩为主。矿化蚀变带及金矿体主要分布于该岩性段内。第二段分布于矿区北东部，以凝灰质细砂岩为主，次为安山岩。

矿区断裂构造十分发育，主要有NW、NE及NS向断裂，矿化蚀变带主要分布于不同方向断裂的交汇部位，或沿NW向断裂分布（图1）。NW与NE向断裂交汇处岩石破碎强烈，劈理、节理密集，矿化蚀变发育。 矿区内侵入岩主要为辉绿岩岩体，岩体与围岩接触界限不规整，围岩角岩化明显，岩体南部发育褐铁矿化，岩石节理面见孔雀石矿化。

1.2  矿体特征

扎格依库都克金矿圈定有4条破碎蚀变带        （图1）。Ⅰ号破碎蚀变带呈透镜状，长约400 m，中部宽约110 m，总体走向45°～50°。带内层间石英脉发育，矿化蚀变以硅化、绢云母化、黄铁矿化为主。Ⅱ号破碎蚀变带长约380 m，总体走向约45°，带内石英脉发育，碳酸盐化、褐铁矿化强烈。

Ⅰ号破碎蚀变带内圈出Ⅰ-1、Ⅰ-2号矿体，为矿区主要矿体。Ⅰ-1号矿体主要为含金石英脉，呈脉状、网脉状，走向约42°，倾角29°～40°。矿体地表长约230 m，倾斜延伸大于100 m，厚度0.5～2.01 m，品位0.89×10-6～1 482.38×10-6，平均品位22.37×10-6。 Ⅰ-2号矿体主要为含硫化物石英脉，呈脉状、网脉状，走向46°，倾角31°～47°。矿体地表长约120 m，倾斜延伸大于85 m，厚度0.5～3.73 m，品位2.7×10-6～38.57×10-6。

1.3  成矿期次

根据矿体穿插关系及矿物组合特征，扎格依库都克金矿可划分为3个成矿阶段。

Ⅰ石英-黄铁矿化阶段  该阶段是早成矿期，石英呈白色、乳白色，多为半自形粒状。黄铁矿呈浅黄、黄铜色，一般为半自形-他形粒状，少量自形立方体。

Ⅱ黄铁矿-毒砂-石英脉阶段  该阶段为主要成矿阶段，石英呈灰白-白色，他形粒状，粒径变化很大;黄铁矿呈自形-半自形粒状，粒径细，分布不均匀;毒砂半自形-自形粒状，多呈聚粒状分布在透明矿物粒间（图2-a）。该阶段还发育少量方铅矿、闪锌矿和赤铁矿等硫化物（图2-b）。

Ⅲ石英-碳酸盐阶段  该阶段为成矿晚期，局部裂隙中有方解石脉穿插，方解石呈细脉或细粒状产出，原岩高岭土化。

2  样品及分析方法

包裹体样品分别取自Ⅰ、Ⅱ成矿阶段的石英脉中;H、O、S同位素样品在Ⅰ成矿阶段的含金石英脉中取1件，Ⅱ成矿阶段的含金石英脉中取3件。S同位素样品选自石英脉中的黄铁矿。

包裹体样品岩相学及显微测温在新疆大学流体与包裹体实验室完成，使用蔡司偏光显微镜，Linkam THMSG600冷热台进行相变温度测定;H、O、S同位素样品在核工业北京地质研究院分析测试研究中心分析，H同位素用爆裂法取水，锌还原法制氢，O同位素用五氟化溴法（ BrF 5法）测定;S同位素使用MAT251与MAT253同位素质谱仪对岩体样品进行分析。

3  分析结果

3.1  流体包裹体研究

3.1.1  包裹体特征

Ⅰ阶段的包裹体发育较好，可见大量富液相包裹体，未见富气相包裹体。气液比5%～30%，多在10%～20%之间，升温加热后均一到液相。包裹体以椭圆状、长条状为主，少量呈不规则、多边形，以孤立状分布于石英颗粒之间（图2-c），大小4～24 μm，多为8～14 μm。

Ⅱ阶段的包裹体比Ⅰ阶段发育较差，可见大量富液相包裹体，未见富气相包裹体。气液比5%～30%，多为10%～15%，升温加热后均一到液相。包裹体以椭圆状、长条状为主，少量多边形，大小4～   14 μm，多为4～10 μm，多以组群出现（图2-d）。在裂隙附近见到次生包裹体组群，次生包裹体较小，为4～8 μm。

3.1.2  顯微测温结果

显微测温结果见表1。Ⅰ阶段包裹体完全均一温度185～283°C，集中于220～260°C之间（图3），冰点变化于-12.2°～-2.6°C。根据流体包裹体冷冻法冰点与盐度关系表查得盐度值为3.87～16.15%NaCLeq，主要集中于7～13% NaCLeq，在NaCL-H2O体系的T-W-ρ相图投点可得出密度为0.73～0.95 g/cm³[7]。Ⅱ阶段的包裹体完全均一温度165°C～235°C，集中于    180°C～210°C。冰点变化于-10.4°C～-2.3°C，查得流体盐度值为3.87～14.36%NaCLeq，集中在6～12%NaCLeq之间，密度为0.77～0.89 g/cm³。

成矿压力按照邵洁涟的成矿压力经验公式进行估算[8]：

T0=374+92.0×N（°C）[……………] （1）

P0=219+26.20 ×N（bar）[…………] （2）

P1=P0×（T1/T0）（bar）[………………]（3）

其中：N——包裹体盐度;T0——初始温度;P0——初始压力;P1——成矿压力;T1——包裹体均一温度。估算扎格依库都克金矿成矿压力介于8.93～13.52 MPa之间。孙丰月认为对金矿成矿深度的估算，单纯用静岩压力梯度或静水压力梯度计算都不准确，应在不同的压力范围内采用不同方法，当流体压力小于40 MPa时，成矿深度选用压力除以静水压力梯度（10 MPa/km）得出[9]，该矿床成矿深度为0.89～1.35 km。

3.2稳定同位素

H、O位素分析结果显示Ⅰ阶段δDSMOW为-118.3，δ18OSMOW为11.2，δ18OH2O为-3.1;Ⅱ阶段δDSMOW为          -126.7～-131.9，δ18OSMOW为10～12.4，δ18OH2O为-17.4～   -18.5（表2）。

S同位素分析结果显示Ⅰ阶段的δ34S值1.4，Ⅱ阶段的δ34S值2～2.9（表3）。

4  讨论

4.1  成矿流体性质

扎格依库都克金矿石英中流体包裹体主要为气液两相包裹体，镜下未发现富含CO2包裹体。显微测温结果表明成矿流体具有中低温（第Ⅰ阶段集中于220°C～260°C，第Ⅱ阶段集中于180°C～210°C），低盐度（集中于6～14%NaCLeq），低密度（0.73～       0.95 g/cm³）的性质。

4.2  成矿流体来源

一般认为，岩浆水的氢、氧同位素组成为     δD=-50‰～-80‰，δ18O=6‰～10‰;变质水的氢、 氧同位素组成为δD=-20‰～-70‰，δ18O=5‰～25‰。据Hedenquist J W对不同类型浅成低温热液金矿H、O同位素特征划分[10]，4件石英样品落在变质水和岩浆水左下侧的低硫区（图4）。第一阶段样品落在岩浆水与大气降水之间，第二阶段样品向大气降水线发生了大量偏移，显示了从成矿早期到成矿中期有大量的大气降水混入。表明早期成矿流体为岩浆水和大气降水的混合热液，中后期以大气降水为主[11]。

两阶段硫同位素样品测试结果非常集中，δ34S为1.4‰～2.9‰，表明硫的来源较集中，与幔源硫、 或者源于深部与岩浆作用有关硫化物的硫同位素组成特征（δ34S=0～3‰）一致[12]，可能主要来源于围岩中的幔源玄武岩中。

4.3  矿床成因类型

扎格依库都克金矿赋矿围岩主要以玄武岩-安山岩为主，矿体以脉状（石英脉）为主，围岩发育硅化、绢云母化、黄铁矿化、碳酸盐化，成矿早期和中期包裹体为水溶液包裹体，未发现富含CO2及子晶包裹体，成矿流体具低温、低盐度、低压的特点，估算成矿深度较浅，成矿流体早期为大气降水与岩浆水的混合热液，中后期为大气降水。与典型浅成低温热液金矿相比[13-18]，该矿床虽然产于火山岩中，但成矿时代应明显晚于火山岩的形成，成矿作用与岩浆作用没有明显的直接关系，且矿化蚀变组合也明显不同于典型的浅成低温热液金矿，按陈衍景对热液矿床的成因分类可归为浅成热液矿床[19]，以区别于典型的浅成低温热液型金矿。

5  结论

（1） 扎格依库都克金矿主要发育水溶液包裹体，具低温、低压、低盐度的特点，估算成矿深度为0.89～1.35 km，具浅成特征。

（2） 石英中氢氧同位素表明成矿流体早期为大气降水与岩浆水的混合热液，中后期以大气降水为主。矿石中硫同位素具幔源硫特征，表明成礦物质可能主要来源于围岩中的幔源玄武岩。

（3） 初步认为扎格依库都克金矿属于浅成热液型金矿床。

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