新疆东天山三岔口西铜矿床成矿流体特征及矿床成因

魏 军

（新疆地矿局第二区域地质调查大队，新疆 昌吉 831100）

新疆东天山三岔口西铜矿床位于觉罗塔格岛孤带的东北部边缘，北侧以康古尔-镜尔泉断裂作为深大断裂为边界，南侧与阿其克-库都克断裂相邻，区域内的构造呈现东西侧展布，主要是断裂构造。该铜矿床出露的地层主要包括中石炭统梧桐窝子组和下石炭统干洞组，中石炭统梧桐窝子组是由石英角斑岩和角斑岩组成的火山岩系，而下石炭统干洞组是由石英岩、浅变质石英砂岩、板岩等组成的碎屑岩系。

邓莉明等人[1]研究了新疆东天山阿奇山铅锌矿床成矿物质来源及矿床成因，新疆东天山阿奇山铅锌矿床的矿体赋存于下石炭统雅满苏组第四岩性段中，主要会受到该区域的地层控制，矿化类型为浸染状和细脉状，结果显示，阿奇山铅锌矿床中，矿石硫化物的δ34S 值分布在-1.6‰～-7.3‰之间，14 件矿石围岩样品206Pb/204Pb，207Pb/204Pb和208Pb/204Pb 值 的 变 化 范 围 分 别 为18.112～18.427，15.553～15.646 和37.980～38.441，根据新疆东天山阿奇山铅锌矿床的铅构造模式图解以及参数综合分析，表明矿床中的铅来自于壳幔物质混合，阿奇山铅锌矿床可能属于火山热液型矿床。

新疆东天山三岔口西铜矿床的成因是在21 世纪80 年代中期发现的，当时针对矿床成因就存在两种不同的观点，一种说法是斑岩铜矿，一种是热液铜矿。20 世纪88 年到89 年间，有关学者对新疆东天山三岔口西铜矿床进行了专题研究，大多数学者都同意是热液铜矿[2]。新疆东天山三岔口西铜矿床虽然与斑岩铜矿之间存在很多相似的地方，比如受到深大断裂控制并产于岛孤带，含矿主岩都是英云闪长斑岩和石英闪长玢岩，但是除了这些以外的其他特征与斑岩铜矿存在很多不同之处。

1 新疆东天山三岔口西铜矿床成矿流体特征

1.1 成矿地质背景

新疆东天山三岔口西铜矿床的断裂处于哈萨克斯坦板块与塔里木板块到准噶尔板块之间的分界断裂，但是还属于赤湖一土屋一延东一红岭一小热泉子铜成矿带的边界处南侧，断裂的南侧紧挨着阿其克-库都克断裂，新疆东天山三岔口西铜矿床的成矿区域内，在构造线上呈现近东西展布，构造上主要是断裂构造，如图1 所示。

图1 新疆东天山三岔口西铜矿矿区地质图

新疆东天山三岔口西铜矿床属于海西期中期侵入的一种复式岩体，整个铜矿床的出露面积大约在65 平方千米左右，新疆东天山三岔口西铜矿床赋存于斜长花岗岩体的边缘位置。新疆东天山三岔口西铜矿床的含矿岩体锆石SHRIMPU-Pb 同位素在278Ma 左右，全岩Rb-Sr 等时线年龄为276Ma，新疆东天山三岔口西铜矿床的成岩时代属于早二叠世。

新疆东天山三岔口西铜矿床矿体受到矿床构造的控制非常明显，在形态上大多呈现出脉状、板状或透镜状。新疆东天山三岔口西铜矿床的产状与整个区域的构造线在方向上是一致的，主要受到次一级构造的破碎带控制，在岩体走向上以北东向-南西向为主，规模上相对比较悬殊。

新疆东天山三岔口西铜矿床的矿体受到构造的控制非常明显，新疆东天山三岔口西铜矿床的产状主要受到次一级构造破碎带的控制，新疆东天山三岔口西铜矿床的矿体长度在10m 到100m 之间，厚度一般在1 米到10 余米之间。新疆东天山三岔口西铜矿床的矿石矿物成分主要是锌铜矿、黄铁矿、辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿等，在最近几年的研究中发现了新疆东天山三岔口西铜矿床与黄铜矿共生的红辉沸石。

1.2 流体包裹体类型

根据新疆东天山三岔口西铜矿床在含矿石英脉中的流体包裹体具有均一方式、气液比的特点，可以将新疆东天山三岔口西铜矿床中的流体包裹体分为气型-液型包裹体、少量纯液相包裹体两类，两类包裹体占所有流体包裹体总量的90%以上，主要特点是气液比在3%～7%之间。新疆东天山三岔口西铜矿床在成矿时的流体温度都比较低，可以反映出新疆东天山三岔口西铜矿床的成矿作用发生在岩浆期后热液活动的晚期。从电子显微镜下观察可知，新疆东天山三岔口西铜矿床的含矿石英脉中包裹体个体比较小，在形态上也呈现出浑圆状，极少数都是不规则的形状，大小上在3μm～10μm 之间，明显反映出热液成矿的特点。

1.3 气液相成分

采用含矿英脉样品分析新疆东天山三岔口西铜矿床包裹体的气相和液相成分，在包裹体的液相成分中，主要的阳离子有Ca2+、Na+，其次是Mg2+、K+，然而Na+的含量远远大于K+的含量，主要的阴离子为HCO-3，其次为碱金属离子Cl-、K+、Na+，并且K+的含量远远小于的Na+含量，这一比例导致了新疆东天山三岔口西铜矿床碱质蚀变，尤其是钾化的强度也比较弱。

1.4 成矿温度、盐度

本文研究的重点是测定新疆东天山三岔口西铜矿床含矿石脉中包裹体的系统均一温度，一共获得13 个均一温度数据，温度的变化范围在140℃～279℃之间，温度平均值大约为210℃，新疆东天山三岔口西铜矿床的主要成矿时期是在中～低温热液条件下进行的，这一现象完全符合包裹体表现出的体积小、数量少、气液比低及出现少量纯液相包裹体的现象，与新疆东天山三岔口西铜矿矿区大面积发生的中低温蚀变绿泥石化、绿帘石化、绢云母化、硅化相一致。

根据新疆东天山地区地质矿产研究所在1990 年对三岔口铜矿床流体包裹体在含盐度方面的测定，一共获得50 多个数据，三岔口铜矿床的成矿流体盐度变化在4%～23%之间，大多数矿区的盐度都小于10%，平均盐度值大约在9.2%，说明新疆东天山三岔口西铜矿床中成矿流体的盐度比较低，远远低于斑岩铜矿床成矿流体的含盐度。

2 新疆东天山三岔口西铜矿床成因

2.1 硫同位素组成及硫源

新疆东天山三岔口西铜矿床中，不同类型的矿石主要矿物为黄铜矿和黄铁矿。选择了黄铜矿和黄铁矿中纯度大于99%的六件样品，经过实验测试δ34S 的变化范围在1.43‰～1.72‰之间，六件样品的δ34S 在新疆东天山三岔口西铜矿床中的分布属于正态分布规律，具有明显的塔式效应。从新疆东天山三岔口西铜矿床中矿物的同位素组成上看，表现出非常强的幔源硫特点。

2.2 氧同位素组成及热液来源

新疆东天山三岔口西铜矿床中，矿物的氧同位素组成主要受矿物的结晶温度、同位素组成以及变换程度的影响。利用与金属硫化物共生的脉状石英样品，测定了同位素组成情况，计算了新疆东天山三岔口西铜矿床的氧同位素组成情况。如表1 所示。

表1 新疆东天山三岔口西铜矿床的氧同位素组成情况

2.3 铅同位素组成及矿质来源

铅同位素组成在新疆东天山三岔口西铜矿床研究中属于成矿物质的主要来源，为了研究新疆东天山三岔口西铜矿床成矿物质的来源以及成矿作用发生的时间，测定了矿物的铅同位素组成情况，结果如表2 所示。

表2 矿物的铅同位素组成情况

分析表2 的结果可知，新疆东天山三岔口西铜矿床中铅同位素的组成变化比较大，在同一个矿体范围内，铅同位素的组成变化率远远大于1%，超出了最大变化范围，具有异常组成特征。由此可见，新疆东天山三岔口西铜矿床的成矿物质来源不仅与壳源及壳幔混源有关，还与岩浆活动的幔源有关，这一结果与矿床产出的大地构造环境相吻合。

3 结束语

本文提出了新疆东天山三岔口西铜矿床成矿流体特征及矿床成因，根据新疆东天山三岔口西铜矿床的成矿地质背景，分析了新疆东天山三岔口西铜矿床成矿流体特征，结合新疆东天山三岔口西铜矿床成因，提高了新疆东天山三岔口西铜矿床的硫逸度，为新疆东天山三岔口西铜矿床研究提供了理论基础。