东昆仑东段扎麻山铜铅锌多金属矿床成因研究

张文昭 夏楚林 宋芊 甄士坤 全长恩

摘   要：扎麻山铜铅锌多金属矿床位于东昆仑成矿带东段都兰-鄂拉山成矿亚带，矿体受NE向及SW向断裂带控制明显，含矿地层为一套陆相喷溢-喷发相火山岩。通过对含矿火山岩及近矿石英脉样品进行矿相学与流体地球化学分析结果显示：成矿流体包裹體均一温度集中分布在190℃～350℃，盐度变化范围集中于1～5wt%NaCl ，成矿流体属中温、低盐度流体;O同位素数据显示，矿床成矿后期遭地下水热液交代蚀变作用;S，Pb同位素数据显示，矿区成矿物质来源较单一，并具一定程度的壳幔混合特征;成矿过程可划分为石英-多金属硫化物阶段（阶段Ⅰ）和石英-碳酸盐阶段（阶段Ⅱ）2个阶段。据流体包裹体成矿均一压力与成矿深度关系计算，该矿床成矿深度为0.568～0.806 km。研究认为，扎麻山矿区铜多金属矿床成矿流体来源为以火山热液为主、后期地下水热液参与的混合流体，成因类型为产于陆相火山岩中的中温、低盐度浅成火山热液矿床。

关键词：东昆仑东段;扎麻山铜铅锌多金属矿;流体包裹体;成矿物质来源

东昆仑成矿带位于青藏高原北部，成矿作用类型复杂，为国内重要的铁、铜多金属成矿带之一[1-4]。扎麻山铜铅锌多金属矿床位于东昆仑成矿带东段北部，西距都兰县城约60 km（图1）。矿区印支期岩浆-火山活动频繁，受区域地质构造制约，NE向、NW向断裂构造发育，铜铅锌多金属矿化特征显著[5]。由于地理位置及交通条件所限，该矿床自2003年发现以来，前人仅在矿床不同区段开展了成矿地质特征、岩石地球化学特征及找矿标志等方面工作[6-8]，对矿床成因类型的研究相对滞后，一定程度上影响和制约了该矿床找矿勘探成效。本次研究在运用矿相学理论基础上，对扎麻山铜铅锌多金属成矿相关含矿石英脉与方解石脉开展系统和精确的流体包裹体微观特征分析、均一温度和盐度测定，结合矿石中氧、硫、铅等稳定同位素测试分析，分析矿床成因类型。

1  矿区地质

扎麻山矿区地层较单一，出露地层有石炭系、三叠系、古近系及第四系。三叠系为该区地层主体，岩性主要包括杏仁状安山岩、安山质凝灰岩、晶屑凝灰岩、（蚀变）闪长斑岩、凝灰岩等，为一套由喷发相向喷溢相过渡的中酸性火山岩夹火山碎屑岩。区内主要发育NW向和NE向两组断裂，NE向断裂规模大、延伸远，是区内最发育的一组断裂;NW向断裂规模不大，被NE向断裂切割，是扎麻山铜铅锌多金属矿床重要的容矿构造。矿区岩浆活动较频繁，以大规模中酸性岩浆侵入和陆相火山喷发活动为主。侵入岩分布较广，岩性为灰白色花岗闪长岩，次为浅肉红色中细粒花岗岩（图2）。

2  矿床地质特征

2.1  矿（化）体特征

矿床岩石组合主要为安山质凝灰熔岩、含矿安山岩、闪长斑岩和二长花岗岩。矿区已发现I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号含矿带，圈定出多条规模不等的矿（化）体。矿（化）体受NE向断裂控制，Ⅱ号含矿带以铅锌矿化为主，Ⅲ、Ⅳ号含矿带地表普遍见孔雀石化。围岩蚀变强烈，主要为硅化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、绢云母化及黄铁矿化。

本次研究的Ⅱ号含矿带，其两侧脉岩发育，铅锌矿化程度与围岩蚀变强度呈正相关关系。主成矿期为火山凝灰岩阶段，后期石英脉阶段的热液活动对铜多金属成矿起到二次富集作用，Ⅱ-2铅锌矿体、Ⅱ-6铜多金属矿体为代表矿体（图3）。Ⅱ-2铅锌矿体受NE向断裂控制，呈条带状，在地表呈“S”型。矿体以铅锌矿化为主，伴生有铜，局部共生有银。矿石中有用组分品位变化较大，围岩蚀变以绿泥石化、绿帘石化、硅化和碳酸盐化为主。Ⅱ-6铜多金属矿体受NE向断裂控制，呈透镜状。矿体以铜矿化为主，伴生有铅、锌、银。矿石类型以稀疏浸染状多金属矿石为主，围岩蚀变以硅化为主，可见碳酸盐化等。

2.2  矿石特征

扎麻山矿床矿石结构较简单，矿石构造以浸染状为主（图4-d），包括稀疏浸染状构造和稠密浸染状构造，次为致密块状构造及少量团块状方铅矿石。矿石结构以他形粒状结构、半自形-自形粒状结构为主（图4-b，f），次为粉末状结构、胶状结构、镶嵌结构、交代结构，不规则粒状结构等。矿石矿物种类较丰富，金属矿物主要有：方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、孔雀石、铜蓝、黄铁矿、褐铁矿、毒砂等;非金属矿物主要有：斜长石、钾长石、石英、绿泥石、绿帘石、透辉石、角闪石、方解石、绢云母、高岭土等。矿区内受构造断裂影响，围岩蚀变较强。蚀变类型有绿泥石化、绿帘石化、硅化及绢云母化等。受后期充填作用影响，形成碳酸岩化（方解石充填）、黄铜矿化（黄铜矿充填）（图4-e），含有较发育的矿化石英脉（图4-a，c）。

3  样品采集与分析测试方法

本次流体包裹体研究样品均采自扎麻山矿区Ⅱ号矿带的含矿安山岩及石英脉。矿区内脉岩广泛发育，岩石蚀变较强，局部可见金属矿化，是重要的找矿标志之一。本次选取安山质凝灰岩、角闪安山岩、石英脉、火山碎屑英安岩、矿化安山岩、晶屑凝灰岩6件样品（表1），分别对6件样品进行流体包裹体观察鉴定及显微测温、稳定同位素测试分析，测试单位为核工业北京地质研究院分析测试研究中心。鉴定测温测试仪器为LINKAM THMS600型冷热台，仪器控制温度范围在-196℃～600℃ ，测定精度为±0.1℃。实验温度26℃，湿度50%。对样品中石英、方铅矿及黄铁矿进行稳定同位素测定，其中氧同位素测试仪器为Delta v advantage气体同位素质谱仪，精度优于0.2%;硫同位素测试仪器为Delta v plus气体同位素质谱仪，测试精度为±0.2%;铅同位素测试仪器为ISOPROBE-T 热表面电离质谱仪，相对湿度为28%，温度19℃，误差在2σ。

4  测试结果

4.1  流体包裹体岩相学特征

研究成矿流体包裹体密度、物质成分、温度、盐度为分析热液矿床成矿流体物质来源提供有利依据[10-11]。通过对含矿石英脉样品进行流体包裹体测试，石英中原生流体包裹体较发育，形态规则，多呈圆形、椭圆形，成群分布（个别呈带状分布）。包裹体主要有3种类型：①纯液相包裹体。广泛分布于矿体石英脉中，以透明无色为主，多小于20 μm;②富液包裹体。成群分布，气液比为10%～35%，以无色-灰色较发育;③H2O-CO2三相包裹体。个别视域内少量发育，呈无色-浅灰色，形态规则，气液比为30%～40%，大小为10～20 μm（图5）。

据流体包裹体特征及赋存矿物相互关系，可分为两个阶段：①石英-多金属硫化物阶段（阶段Ⅰ）。包裹体主要分布在石英脉中，成群状分布，以富液包裹体、纯液体包裹体为主，少量H2O-CO2三相包裹体，均一温度范围主要集中在230℃～300℃;②石英-碳酸盐阶段（阶段Ⅱ）。包裹体主要分布在石英脉中，以富液包裹体为主，均一温度范围主要集中在96℃～148℃，较前一阶段均一温度明显降低，阶段Ⅰ为主成矿阶段。

4.2  流体包裹体显微测温结果

据流体包裹体均一温度和盐度统计结果（表2），常温下包裹体气液比多为15%～30%，大小为3～22 μm，以8～12 μm居多。据图6，结合青海扎麻山铜铅锌多金属矿床流体包裹体特征可看出，含矿石英脉中成矿流体包裹体成分主要为H2O，包裹体均一温度为90℃～360℃，峰值集中分布于190℃～350℃。相应盐度变化范围在0.53～11.46wt%NaCl，峰值集中分布在1～5wt%NaCl。

4.3  稳定同位素结果

O同位素分析  据样品中石英氧同位素测试分析结果（表3），δ18OV-PDB值范围为-22.4‰～-29.4‰，平均-26.5‰;δ18OV-SMOW值为0.5‰～7.9‰，平均3.6‰。由于同位素存在明显分馏，利用石英-水同位素分馏方程[12-13]，其中T 为均一温度，结合包裹体测温数据，计算出石英-多金属硫化物阶段成矿流体的δ18O水值变化范围在7.2‰～10.0‰，平均8.53‰;石英-碳酸盐阶段成矿流体δ18O水值为16.6‰。

[1000lnα石英-水=3.38×106/273.16+T2-2.90]…（1）

S同位素分析  据样品中黄铁矿硫同位素测试分析结果（表4），δ34SV-CDT值范围为-1.9‰～+4.9‰，平均+1.317‰。

Pb同位素分析  据样品中方铅矿铅同位素测试结果（表5），206Pb/204Pb值为18.176～18.295，平均18.240 5;207Pb/204Pb值为15.576～15.692，平均15.611。

208Pb/204Pb值为38.292～38.663，平均38.407，Pb同位素整体变化较小。

5  讨论

通过对流体包裹体显微测温研究，6件樣品均一温度主要分布在190℃～350℃，盐度主要在1～5wt%NaCl。结合流体包裹体测试结果，绘制均一温度-盐度关系图（图7）。从图7中看出，随着成矿作用的进行，中温、低盐度的成矿流体温度、盐度逐渐缓慢降低，说明流体存在一个简单的冷却过程[14]。所测样品中石英-多金属硫化物阶段δ18O水值变化范围在7.2‰～10.0‰，平均 8.53‰。指示主成矿期后，部分矿体可能遭受低温地下水热液的交代蚀变作用[15]。研究认为，该矿床具中温低盐度流体特点，与火山热液流体特征相一致[16-17]。

对硫、铅同位素研究有利于判断矿区成矿物质来源。所测样品中δ34SV-CDT值范围在-1.9‰～+4.9‰，平均+1.317‰。矿石中黄铁矿中的S同位素δ34S变化不大，说明该矿床与成矿相关的物质中S的来源较单一，金属硫化物在同期或近期形成[18]。在铅同位素构造演化图解中（图8），4件方铅矿样品均投影在造山带区域附近，表明研究区矿石中铅并非来自单一物源，具一定程度的壳幔混合特征[14]。

据成矿压力与成矿深度的经验公式，可计算出成矿深度[19-20]：

H1=P0×T1/300T0（km）…（2）

其中：N为成矿溶液盐度值;T0为成矿初始温度值（T0=374+920×N（℃））;P0为成矿初始压力值（P0=219+2 620×N（105Pa））;T1为矿区实测成矿温度值;H1即为矿区成矿深度值。结合流体包裹体成矿盐度和成矿温度，由公式（2）计算得到扎麻山矿区成矿深度为0.568～0.806 km，为浅成热液矿床。

通过对矿区地质、矿化与围岩蚀变特征、流体包裹体显微测温及稳定同位素综合分析，扎麻山铜铅锌多金属矿床受NE向和NW向断裂控制，在火山热液作用下，Cu，Pb，Zn，Ag等元素发生大规模运移和富集成矿，后期受到地下水热液的改造。认为该矿床成因属产于陆相火山岩中的中温、低盐度浅成火山热液矿床。

6  结论

（1） 扎麻山铜铅锌多金属矿床受地层与断裂构造控制，主要发育NE向和NW向断裂。矿石结构、构造较简单，以他形粒状结构、浸染状构造为主。围岩蚀变较强烈，可作为找矿标志。

（2） 研究结果表明，成矿流体包裹体分为3种类型：纯液包裹体、富液包裹体及H2O-CO2三相包裹体。主成矿阶段为石英-多金属硫化物阶段（阶段Ⅰ）。据样品显微测温结果及δ18O水值变化，判断成矿流体属中温、低盐度火山热液流体。

（3） 结合稳定同位素研究，认为扎麻山铜铅锌多金属矿床成矿流体来源为以火山热液为主、后期地下水热液参与的混合流体。通过推算得出矿床成矿深度为0.568～0.806 km，与火山热液成矿一致。该矿床成因类型属浅成中温火山热液矿床。

致谢：青海省科技计划应用基础研究项目（2020-ZJ-762）“东昆仑东段与岩浆-火山热液有关的铜-铅-锌-银多金属成矿系统形成及找矿方向研究”为本文提供经费资助，核工业北京地质研究院分析测试研究中心和青海大学地质工程系为本文的相关测试提供了技术与平台支持，在此一并表示感谢！

参考文献

[1]    刘建楠，丰成友，肖克炎，等.东昆仑成矿带成矿特征与资源潜力分析[J].地质学报，2016，90（7）：1364-1376.

[2]    潘彤.青海矿床成矿系列探讨[J].地球科学与环境学报，2019，41（3）：297-315.

[3]    Lei Yao， Shu Yidong， Zhi Chenglu， et al. Origin of the Late Permian gabbros and Middle Triassic granodiorites and their mafic microgranular enclaves from the Eastern Kunlun Orogen Belt ： Implications for the subduction of the Palaeo-Tethys Ocean and continent-continent collision. Geological Journal[J].2020， 55（1）：147-172.

[4]    Jiajie Chen， Lebing Fu， David Selby， et al. Multiple episodes of gold mineralization in the East Kunlun Orogen， western Central Orogenic Belt， China： Constraints from Re-Os sulfide geochronology. Ore Geology Reviews[J]. 2020， 123：103，587.

[5]    夏楚林.东昆仑东段岩浆-火山热液铜-铅-锌-银多金属成矿系统研究[D].中国地质大学（北京），2018.

[6]    彭杨伟，胡夏嵩，常华进，等.扎麻山南坡花岗岩微量元素地球化学及铜多金属矿化研究[J].青海大学学报（自然科学版），2011，29（3）：36-40+65.

[7]    彭杨伟，夏楚林，周淑敏，等.青海都兰扎麻山地区铜铅锌银多金属矿床地质特征及找矿方向[J].甘肃科技，2012，28（8）：28-31.

[8]    闫亚波.青海省都兰县扎麻山南坡多金属矿成矿地质特征及找矿标志[J].世界有色金属，2017（23）：106+108.

[9]    杨钻云，雍自权，荣光华，等.青海都兰察汗乌苏地区银、铅等多金属矿找矿前景分析.新疆地质[J].2006， （2）：197-201.

[10]  Mernagh Terrence P.， Leys Clyde， Henley Richard W.. Fluid inclu  sion systematics in porphyry copper deposits： the super-giant         Grasberg deposit， Indonesia， as a case study. Ore Geology Re         views[J]. 2020，123：103570.

[11]  卢焕章，范宏瑞等.流体包裹体[M].北京：科学出版社，2004，1-487.

[12]  聂利青，周涛发，汪方跃，等.安徽庐枞矿集区东顾山钨矿床成矿   流体来源与演化：来自H、O、S同位素和流体包裹体的证据[J].    岩石学报，2019， 35（12）：3825-3837.

[13]  Clayton RN， O'Neil JR and Mayeda TK. Oxygen isotope fractionation in quartz and water. Journal of Geophysical Research[J]. 1972，77： 57-67.

[14]  王银宏，刘家军，张梅，等.内蒙古阿扎哈达铜铋矿床流体包裹体和碳-氧-硫-铅同位素地球化学研究[J].地学前缘， 2020，27（2）：391-404.

[15]  刘洪，张林奎，黄瀚霄，等.冈底斯西段罗布真浅成低温热液型金银矿的成矿流体演化：来自流体包裹体、H-O同位素的证据[J].地学前缘，2020，27（4）：49-65.

[16]  刘瑞斌，柳振江，宓奎峰，等.内蒙古呼扎盖吐钼矿床成矿流體特征及成矿机制[J].地质学报，2019，93（9）：2330-2347.

[17]  马塬皓，刘云华，赵强，等.甘肃塘坝金矿床成矿流体特征及矿床成因[J].黄金，2020，41（2）：3-11.

[18]  秦纪华，朱伯鹏，吴晓贵，等.新疆阿尔泰吾土布拉格金矿流体包裹体和氢氧硫同位素地球化学研究[J].新疆地质，2017，35（1）：21-26.

[19]  李平，朱志新，陈川，等.达坂城铜沟铜矿床地质特征及流体包裹体研究[J].新疆地质，2015，33（1）：51-55.

[20]  邵洁涟，梅建明.浙江火山岩区金矿床的矿物包裹体标型特征研究及其成因与找矿意义[J].矿物岩石， 1986， （3）：103-111.

Genesis of the Zhamashan Cu-Pb-Zn Polymetallic Deposit in the Eastern Section of East Kunlun： Indications from

Fluid Inclusions and Stable Isotopes

Zhang Wenzhao，Xia Chulin，Song Qian，Zhen Shikun， Quan Changen

（Department of Geological Engineering， Qinghai University， Xining ，Qinghai ，810016，China）

Abstract： The Zhamashan Cu-Pb-Zn polymetallic deposit is located in the Dulan-Elashan metallogenic subbelt in the eastern part of the East Kunlun metallogenic belt. The orebody is obviously controlled by NE and NW trending fault zones， and the ore-bearing strata are a set of continental efflux-eruptive volcanic rocks. Through mineralogical and fluid geochemical analysis of ore-bearing volcanic rocks and near-ore veins， the results show that： The homogenization temperature of ore-forming fluid inclusions concentrates between 190℃～350℃ and the salinity varies between 1～5wt%NaCl. The ore-forming fluid belongs to a medium temperature and low salinity fluid. The oxygen isotope data show that the late mineralization period was affected by the metasomatic alteration of groundwater hydrothermal solution. The S and Pb isotopic data show that the source of ore-forming materials in the mining area is relatively single， and the ore-forming materials have the characteristics of crust-mantle mixing to a certain extent. The ore-forming process can be divided into two stages： quartz-polymetallic sulfide stage （stageⅠ） and quartz-carbonate stage （stage Ⅱ）. The ore-forming depth of the deposit is 0.568～0.806km according to the calculation of the relationship between the ore-forming pressure and depth of the fluid inclusions. It is concluded that the ore-forming fluid of the copper polymetallic deposit in Zhamashan mining area is derived from the mixed fluid with mainly volcanic hydrothermal fluid and later groundwater hydrothermal fluid， and the genetic type is the epivolcanic hydrothermal deposit with medium temperature and low salinity in continental volcanic rocks.

Key words： East section of East Kunlun;Zhamashan Copper-Lead-Zinc polymetallic ore;Fluid inclusion;Ore-forming material source