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新疆东天山玉海铜(钼)矿床流体包裹体和稳定同位素研究*

更新时间:2009-03-28

土屋、延东大型斑岩铜矿床的发现使得在东天山大南湖-头苏泉泥盆纪—石炭纪岛弧带寻找斑岩矿床成为热点(王福同等,2001;刘德权等,2003)。玉海铜(钼)矿床由新疆维吾尔自治区有色地质勘查局704队于2011年发现,最初推断含矿岩体为晚古生代侵入体(魏俊瑛,2015)。对玉海含矿岩体石英闪长(玢)岩进行的SHRIMP和LA-(MC)-ICP-MS锆石U-Pb定年(Wang et al.,2016b;张照伟等,2016;刘帅杰等,2018),确定含矿岩体为志留纪岩体(422~442 Ma),而非晚古生代侵入体。张照伟等(2016)据此认为玉海铜(钼)矿床为东天山觉罗塔格成矿带首次确定的早古生代斑岩铜矿(张照伟等,2016)。Wang 等(2016b)获得辉钼矿Re-Os年龄为(355.7±2.4) Ma,即早石炭世,认为成岩年龄与成矿年龄之间的差距可能由多期岩浆活动引起,石英闪长(玢)岩并非成矿岩体,仅为容矿岩石,玉海斑岩矿床为土屋-延东斑岩铜矿带的东延(魏俊瑛,2015)。目前的辉钼矿Re-Os年龄似乎支持Wang等(2016b)观点,但考虑到矿化体和蚀变带全部发育在含矿岩体石英

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闪长(玢)岩体中,矿区石炭纪二长花岗岩体非常新鲜,钻孔深部并未揭露到其他可能与矿床有关的岩体,笔者倾向性支持张照伟等(2016)观点,即玉海铜(钼)矿是早古生代斑岩矿床,这当然需要更多的资料,尤其是成矿年代数据。

前人研究集中在含矿岩体石英闪长(玢)岩的成岩年龄及源区上,认为含矿岩体形成于志留纪,源区为被俯冲流体/沉积物交代的地幔楔,形成于岛弧环境(Wang et al.,2016b;张照伟等,2016;刘帅杰等,2018)。以前的研究基本没有涉及玉海铜(钼)矿床成矿作用,该矿床的成矿流体性质及成矿物质和成矿流体来源仍不清楚。在对玉海矿床的探槽和岩芯编录及室内薄片观察基础上,本文对玉海铜(钼)矿的蚀变及矿化特征进行了详细描述,划分了矿床的成矿期次,开展了矿床流体包裹体显微测温和碳-氧-硫稳定同位素研究,研究了成矿物质和成矿流体来源、成矿流体的性质和演化,探讨玉海铜(钼)矿床的成矿作用特征,以期为成矿带上寻找其他早古生代斑岩矿床提供理论支撑。

1 地质背景

东天山自北向南可划分为博格达-哈尔里克构造带、觉罗塔格构造带和中天山地块(Xiao et al.,2004;王京彬等,2006),觉罗塔格构造带又分为北带(梧桐窝子-小热泉子岛弧带、大南湖-头苏泉岛弧带)、中带(康古尔-黄山韧性剪切带)和南带阿奇山-雅满苏岛弧带。其中,北带位于康古尔塔格断裂以北的吐哈盆地南缘,中带为康古尔剪切带(断裂带),夹于康古尔塔格断裂与雅满苏断裂之间,南带位于雅满苏大断裂与阿奇克库都克断裂之间。阿奇克库都克断裂以南为中天山地块,主要由中元古界的长城系星星峡群和蓟县系卡瓦布拉克群片岩、片麻岩、混合岩和大理岩等组成,被古生代花岗岩侵入(王京彬等,2006)。

(1) 青磐岩化带: 蚀变矿物组合为绿帘石+绿泥石+石英,与北侧黏土化带呈渐变过渡关系,带中发育铁帽。

区内断裂构造发育。断裂以EW向为主,也发育大量NW向、NE向断裂。以EW向康古尔塔格韧性剪切带为中心,向南、北两侧韧性变形作用逐渐减弱。

大南湖-头苏泉岛弧带中侵入岩发育,以大型花岗岩基、花岗岩类岩株产出,以晚古生代岩体为主(Allen et al.,1993; Gao et al.,1998;Jahn et al.,2000)。大南湖、克孜尔卡拉萨依花岗质岩基分别属于中泥盆世(383 Ma,宋彪等,2002)和早石炭世(357 Ma,宋彪等,2002)岩体,土屋-延东斑岩成矿带中土屋(大型)、延东(大型)、灵龙、赤湖斑岩矿床与早石炭世花岗岩类岩株密切相关(332~340 Ma;陈富文等,2005;吴华等,2006;Yang et al.,2012;Shen et al.,2014)。除晚古生代岩体外,大南湖-头苏泉岛弧中也发育志留纪含矿中酸性岩体,如玉海矿区含矿岩体形成于422~442 Ma(刘帅杰等,2018),三岔口矿区含矿岩体形成于426~443 Ma(王超等,2015;Wang et al.,2016a)。

2 矿区地质

矿区出露地层包括新近系葡萄沟组(N2p)和第四系冲、洪积物(Q),位于矿区中、北部(图1)。新近系葡萄沟组(N2p)岩性为红色钙质砂砾岩,被第四系坡、洪积物(厚约10~50 cm)所掩盖。葡萄沟组与下伏蚀变石英闪长(玢)岩体呈不整合接触关系(图2a)。

矿区南部区域性断裂呈NE向分布,延伸可达几十千米(位于图1南部,超出图幅),矿区岩体的展布严格受该断裂控制。蚀变石英闪长(玢)岩体内发育裂隙,铜(钼)矿化的强弱明显受裂隙控制。岩石片理化、糜棱岩化强烈,片理走向80°~100°,一般倾向向北,倾角69°~85°。

矿区侵入岩主要为石英闪长(玢)岩、二长花岗岩和闪长岩岩脉(图1)。石英闪长(玢)岩体位于矿区中南部,呈岩株状产出,探槽揭露含矿岩体面积约2.16 km2(3.6 km×0.6 km)。赋矿岩石包括石英闪长岩和石英闪长玢岩,二者界线呈过渡关系。石英闪长玢岩呈浅灰色-灰白色,斑状结构,斑晶含量45%,主要为斜长石(占斑晶含量80%~90%)和石英(占斑晶含量10%~20%),基质含量55%,由石英(占基质含量30%)、斜长石(占基质含量40%~45%)、黑云母(占基质含量5%~10%)、角闪石(占基质含量15%~25%)及少量磁铁矿(3%)组成。石英闪长岩呈细粒结构,主要由石英(10%~15%)、斜长石(60%~65%)、角闪石(20%)和磁铁矿(5%)组成。石英闪长(玢)岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(427.8±0.98) Ma(刘帅杰等,2018)。二长花岗岩出露于矿区南侧,呈岩株状产出,面积约5~6 km2,岩石新鲜,未发生蚀变。在地表,可见二长花岗岩与石英闪长(玢)岩体之间有清晰的边界,二长花岗岩侵入到石英闪长(玢)岩体中(图2b)。二长花岗岩呈浅肉红色,中粒花岗结构。主要由石英(30%~35%)、钾长石(25%~30%)、斜长石(30%~35%)、黑云母(5%)等组成。二长花岗岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(318.40±0.66) Ma(刘帅杰等,2018)。在矿区东南角可见闪长岩岩脉,呈北东向侵入到石英闪长(玢)岩体和二长花岗岩体中(图1)。在ZKx-03孔226.4~235.32 m处,也可见闪长岩脉侵入到石英闪长(玢)岩和二长花岗岩中(图2c)。矿区地表可见铁帽,由褐铁矿、赤铁矿和黄钾铁钒组成(图2d),铁帽是重要的找矿标志。

  

图 1 玉海铜(钼)矿区地质图(据新疆维吾尔自治区有色地质勘查局704队,2014修改)1—第四系; 2—新近系葡萄沟组; 3—闪长岩; 4—二长花岗岩; 5—青磐岩化带; 6—石英-绢云母化带; 7—黏土化带; 8—铁帽; 9—未见矿钻孔及编号 ; 10—见矿钻孔及编号; 11—探槽及编号Fig. 1 Geological map of the Yuhai Cu-(Mo) ore district (modified after No. 704 Geological Party, Nonferrous Geoexploration Bureau of Xinjiang, 2014)1—Quaternary; 2—Neogene Putaogou Formation; 3—Diorite; 4—Monzonitic granite; 5—Propylitic alteration zone; 6—Quartz-sericite alteration zone; 7—Clay alteration zone; 8—Gossan; 9—Drill hole without intersecting ore and its serial number; 10—Drill hole intersecting ore and its serial number; 11—Exploration trench and its serial number

  

图 2 玉海铜(钼)矿床野外照片a. 石英闪长(玢)岩体与上伏新近系葡萄沟组呈不整合接触关系(TC-1探槽北端); b. 地表二长花岗岩侵入于石英闪长(玢)岩中(TC-2探槽南端); c. 晚期闪长岩脉侵入到石英闪长(玢)岩和二长花岗岩中(ZKx-03钻孔226.4~235.32 m处; 岩芯箱长80 cm); d. 地表铁帽由褐铁矿、赤铁矿和黄钾铁钒组成(探槽TCx-22中)Fig. 2 Field photographies of the Yuhai Cu-(Mo) deposita. Unconformable contact between quartz diorite (porphyrite) and overlying Neogene Putaogou Formation at the northern edge of trench TC-1; b. Intrusive contact between monzonitic granite and quartz diorite (porphyrite) at the surface; c. The latest diorite dike intruding into monzonitic granite and quartz diorite (porphyrite) at the depths of 226.4 m to 235.32 m in drill hole ZKx-03 (the length of the core box is 80 cm); d. Gossan, consisting of limonite, hematite, and jarosite in trench TCx-22 at the surface

3 矿床地质特征

3.1 矿体及矿石特征

矿体赋存于石英闪长(玢)岩中,且受钾硅酸化、石英-绢云母化、青磐岩化带和黏土化带控制(图3a、b)。截止2015年8月,矿区施工13个钻孔,共万余米, 初步圈出隐伏矿体8个(其中Ⅰ号为主矿体,Ⅱ、Ⅴ、Ⅶ为铜(钼)矿体,其余为铜矿体)。单孔见矿累计视厚度为7.66~168.74 m,单层矿体视厚度1.2~44.04 m,矿体品位w(Cu) 0.2%~2.18%,w(Mo) 0.03%~0.18%。目前初步估算矿区333+334级矿石量9095万吨,Cu金属量31.07万吨,伴生Mo金属量3870 t(新疆维吾尔自治区有色地质勘查局704队,2014)。

矿体特征见表1。8个矿体标高在100~600 m之间,矿体呈板状、似层状。走向在270°~290°,倾向180°~200°,倾角17°。沿走向矿体长度基本超过1000 m,但Ⅴ号和Ⅶ号矿体沿走向长度分别为240 m和480 m。 沿倾向矿体长度在200~600 m之间。矿体平均厚度在8.03~24.74 m之间,平均品位w(Cu) 0.28%~0.45%,w(Mo) 0.02%~0.034%(新疆维吾尔自治区有色地质勘查局704队,2014)。

矿石构造主要有细脉状构造、 细脉浸染状构造、 稀疏浸染状构造。 矿石结构有包含结构、半自形叶片状结构。 包含结构为他形黄铜矿包裹半自形-自形黄铁矿。 辉钼矿呈半自形叶片状结构产于脉石矿物中。 矿石中金属矿物主要有黄铜矿、 黄铁矿、 辉钼矿、 孔雀石、 黑铜矿等; 非金属矿物为斜长石、 普通角闪石、 阳起石、 石英、 钾长石、 黑云母、 磁铁矿、 绢云母、 绿泥石、 绿帘石、 磷灰石、 铁白云石、 锰铝榴石等。

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3.2 热液蚀变及分带

石英闪长(玢)岩体在地表蚀变强烈(图1),包括青磐岩化带、石英-绢云母化带和黏土化带。蚀变带呈东西向展布,向东西两侧被新生代沉积物覆盖(图1)。地表蚀变带分述如下:

玉海铜(钼)矿床位于康古尔塔格断裂以北,大地构造上位于东天山大南湖-头苏泉岛弧带中。大南湖-头苏泉岛弧带出露最老的地层为中奥陶统荒草坡群大柳沟组, 位于卡拉塔格-大草滩一带, 为一套海相钙碱性系列的钠质中酸性火山碎屑岩-熔岩建造。中-上志留统红柳峡组以海相晶屑岩屑凝灰岩、凝灰质砂岩等为主,夹英安岩薄层。大南湖-头苏泉岛弧带中泥盆系—石炭系火山岩和火山碎屑岩广泛出露,泥盆系与下伏奥陶系—志留系为不整合接触。泥盆系包括卡塔塔格组、大南湖组、头苏泉组和康古尔塔格组,以安山岩-英安岩和火山碎屑岩为主,发育典型的岛弧安山岩。石炭系为海相火山-沉积岩建造,包括小热泉子组、恰特卡尔塔格群和底坎儿组,其中,火山岩类主要以玄武质和长英质火山岩类为主,安山岩的比例较少。二叠纪以后,区域进入陆内演化阶段。

(2) 黏土化带: 蚀变矿物组合为高岭土±绿帘石±绢云母±褐铁矿,与石英-绢云母化石英闪长(玢)岩和青磐岩化石英闪长(玢)岩均呈渐变过渡关系。岩石呈灰绿色-灰白色,蚀变较为强烈,多呈土状风化物,局部见有褐铁矿化、孔雀石化等与矿化有关矿物。

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(3) 石英-绢云母化带:蚀变矿物组合为绢云母+石英+黄铁矿,该带岩石片理化极为发育,带中发育铁帽(图1),铁帽是寻找深部盲矿体的主要标志之一。

在钻孔中除上述蚀变外,还可见钾硅酸盐化带,表现为黑云母化带和钾长石化带(见下文)。

3.3 成矿期和成矿阶段划分

根据矿物共生组合、矿化蚀变特征、穿插关系、矿石组构等将玉海矿床的形成过程划分为2期,即内生成矿期和表生期。

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1 玉海铜()矿床矿体特征Table 1 The characteristics of orebodies in the Yuhai Cu-(Mo) deposit

  

矿体编号矿体类型标高/m产状走向/°倾向/°倾角/°沿走向矿体长度/m沿倾向矿体长度/m平均厚度/m平均品位/%Ⅰ号铜300似层状29020017117060024.74Cu0.43Ⅱ号铜(钼)500似层状29020017110040016.38Cu0.41,Mo0.022Ⅲ号铜550似层状29020017135040014.35Cu0.27Ⅳ号铜100~200似层状29020017160040012.47Cu0.32Ⅴ号铜(钼)300板状2902001724020010.79Cu0.33,Mo0.02Ⅵ号铜600似层状29020017104045014.28Cu0.29Ⅶ号铜(钼)200似层状270180174804008.28Cu0.45,Mo0.034Ⅷ号铜200似层状2902001713302008.03Cu0.28

  

图 3 玉海铜(钼)矿床勘探线矿体剖面图(据臧遇时,2014修改)a. 1号勘探线剖面图;b. 12号勘探线剖面图1—黏土化带; 2—青磐岩化带; 3—石英-绢云母化带; 4—钾硅酸盐化带; 5—二长花岗岩; 6—铜矿体(Cu边界品位0.2%); 7—钻孔及其编号Fig. 3 Geological section of exploration lines of the Yuhai Cu-(Mo) deposit (modified after Zang, 2014)a. Geological section along No.1 exploration line;b. Geological section along No.12 exploration line1—Clay alteration zone; 2—Propylitic alteration zone; 3—Quartz-sericite alteration zone; 4—K-silicate alteration zone; 5—Monzonitic granite; 6—Cu orebody with cut-off grade of 0.2% Cu; 7—Drill hole and its serial number

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钾硅酸盐化阶段 包括黑云母化及钾长石化蚀变。蚀变矿物组合为钾长石+石英+黄铁矿+黄铜矿±磁铁矿、黑云母+石英+黄铁矿+黄铜矿±磁铁矿。黑云母化强烈地段原岩结构不复存在,有时黑云母呈定向排列(图4a,5a),钻孔中有时可见石英-黑云母脉穿切石英闪长(玢)岩。钾长石化表现为斜长石晶体发生钾长石化,在手标本上钾长石呈肉红色,团块状、脉状不均匀分布于石英闪长(玢)岩中(图4b)。显微镜下可以清晰的看出,钾长石呈“云雾状”交代斜长石,钾长石表面污浊(图5b)。绢云母化和碳酸盐-绿泥石-绿帘石化叠加在钾化之上。钾硅酸盐阶段发育磁铁矿,表明钾化形成于高氧逸度条件下。

甲醇,色谱纯,赛默飞世尔科技(中国)有限公司;盐酸(分析纯)、氢氧化钠(分析纯),永华化学科技(江苏)有限公司;磷酸二氢钾(分析纯)、磷酸(分析纯)、三乙胺(分析纯)、氢氧化钾(分析纯)、四氢呋喃(色谱纯),国药集团化学试剂有限公司;纯化水。

青磐岩化阶段 叠加在早期的钾硅酸盐化和石英-绢云母化之上,分布范围最广,矿区石英闪长(玢)岩发生或强或弱的绿泥石化和绿帘石化。青磐岩化表现以石英-碳酸盐-绿泥石-绿帘石-黄铜矿脉(图4d,5d)形式产出,或者表现为绿泥石化、绿帘石化石英闪长玢岩形式产出。青磐岩化矿化蚀变矿物组合为石英+绿泥石+绿帘石+碳酸盐+黄铁矿+黄铜矿±辉钼矿,黄铁矿和黄铜矿呈细脉状、浸染状产出。

陆游《游卧龙寺》一诗描述他追随夔州的峒民“晓发鱼复走瞿唐”,游观当地人认为最宏大的卧龙寺,结果却令他十分失望:“过江走马十五里,小寺残僧真蕞尔。投鞭入门一为笑,僻陋称雄有如此。”之所以觉得其寒酸简陋,是因为陆游见过家乡所在的吴越地区更为壮观的寺庙:“君不见天童、径山金碧浮虚空,千衲梵呗层云中”。故乡佛教建筑的雄伟,标志着吴越地区经济、宗教的发达,而夔州,仅从一个小寺庙就可见其各方面的贫穷落后。

  

图 4 玉海铜(钼)矿床围岩蚀变及矿化宏观照片a. 强硅化、黑云母化,黑云母和石英呈定向排列; b. 石英-钾长石脉被后期绿泥石-绿帘石脉穿切,标本右下角为石英闪长岩; c. 强硅化、绢云母化,由石英、绢云母和黄铁矿组成; d. 石英-绿泥石-绿帘石-黄铜矿脉穿切石英闪长玢岩,标本右下角为较新鲜石英闪长玢岩Amp—角闪石; Bt—黑云母; Ccp—黄铜矿; Chl—绿泥石; Ep—绿帘石; Kfs—钾长石; Pl—斜长石; Py—黄铁矿; Q—石英; Ser—绢云母Fig. 4 Photographs of wall rock alterations and mineralization of the Yuhai Cu-(Mo) deposita. Strong silicification and biotitization. biotite and quartz distributed in alignment; b Veined quartz-K-feldspar cut by chlorite-epidote vein. Weakly altered quartz diorite seen in the lower right corner; c. Strong silicification and sericitization; alteration assemblages consisting mainly of quartz, seri-cite and pyrite; d. Quartz-chlorite-epidote-chalcopyrite vein cutting quartz diorite; unaltered quartz diorite porphyry seen in the lower right cornerAmp—Hornblende; Bt—Biotite; Ccp—Chalcopyrite; Chl—Chlorite; Ep—Epidote, Kfs—K-feldspar; Pl—Plagioclase; Py—Pyrite; Q—Quartz; Ser—Sericite

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(2)表生期 在探槽中揭露较为清晰,表现为黄铁矿氧化成褐铁矿、赤铁矿、黄钾铁矾,形成铁帽(图2d),黄铜矿氧化成孔雀石和黑铜矿。

4 样品特征与分析方法

选取流体包裹体较为发育的样品进行显微测温,测温样品均采自玉海铜(钼)矿床钻孔中,包括2件钾硅酸盐化阶段样品(YH15-260、YH15-261)、2件石英-绢云母化阶段样品(YH15-106、YH15-223)和3件青磐岩化阶段样品(YH15-209、YH15-235、YH15-243),总计7件,采样位置及样品地质特征见表2。包裹体显微测温工作在中国地质大学(北京)地球化学实验室进行,使用英国产Linkam THMSG-600型冷热台测温。该仪器的测温范围为-196~+600℃,在10℃以下加热速率为0.1~1℃/min,在10~30℃之间加热速率为3~5℃/min,精度为±0.1℃。在100℃以上的温度条件下,加热速率为5~10℃/min,精度为±2℃。NaCl-H2O包裹体的盐度是用测得的冰点通过Bodnar(1993)的方程计算而得,然后再根据刘斌等(1999)提出的密度式和等容式,利用流体包裹体均一温度和盐度,计算成矿流体的密度,计算结果列于表3。

本文对15件样品进行了氢、氧同位素研究,测试对象均为与矿化有关的石英。其中, 石英-绢云母化阶段样品3件(YH15-106、YH15-223、YH15-225),

  

图 5 玉海铜(钼)矿床围岩蚀变及矿化显微照片a. 硅化和黑云母化,蚀变集合体为黑云母+石英+磁铁矿+黄铜矿+黄铁矿,混光; b 硅化和钾长石化,可见钾长石中残余斜长石,后期石英-绿帘石脉穿切钾长石,单偏光; c. 石英-绢云母化,蚀变集合体为英+绢云母+黄铁矿化,混光; d. 青磐岩化,蚀变集合体为石英+碳酸盐+绿帘石+黄铁矿,正交Ap—磷灰石; Bt—黑云母; Cc—碳酸盐; Ccp—黄铜矿; Chl—绿泥石; Ep—绿帘石; Kfs—钾长石; Mag—磁铁矿; Pl—斜长石; Py—黄铁矿; Q—石英; Ser—绢云母Fig. 5 Microphotographs of wall rock alterations and mineralization of the Yuhai Cu-(Mo) deposita. Silicification and biotitization, alteration assemblages including biotite, quartz, magnetite, chalcopyrite and pyrite, mixed plainlight and reflected light; b. Silicification and K-feldspathization, residual plagioclase seen in K-feldspar with veined quartz-epidote cutting K-feldspar, plainlight; c. Strong silicification, sericitization and pyritization; alteration assemblages including quartz, sericite and pyrite, mixed plainlight and reflected light; d. Propylitization; alteration assemblages consisting of quartz, carbonate, epidote and pyrite, crossed nicolsAp—Apatite; Bt—Biotite; Cc—Carbonate; Ccp—Chalcopyrite; Chl—Chlorite; Ep—Epidote; Kfs—K-feldspar; Mag—Magnetite; Pl—Plagioclase; Py—Pyrite; Q—Quartz; Ser—Sericite

 

2 玉海铜()矿床包裹体样品地质特征Table 2 Geological features of fluid inclusion samples from the Yuhai Cu-(Mo) deposit

  

样品号采样位置样品描述成矿阶段YH15-260钻孔ZKx-04,429.74m处石英-钾长石-黄铜矿-黄铁矿脉钾硅酸盐化阶段YH15-261钻孔ZKx-04,430.84m处石英-钾长石-黄铜矿-黄铁矿脉钾硅酸盐化阶段YH15-106钻孔ZK101,80.7m处,石英-绢云母-黄铁矿-黄铜矿网脉石英-绢云母化阶段YH15-223钻孔ZK501,288.7m处石英-绢云母-黄铁矿-黄铜矿脉石英-绢云母化阶段YH15-209钻孔ZK802,415.8m处石英-碳酸盐-绿帘石-绿泥石-黄铁矿脉青磐岩化阶段YH15-235钻孔ZK3301,153.56m处石英-绿泥石-绿帘石-黄铜矿-黄铁矿脉青磐岩化阶段YH15-243钻孔ZKx-01,89.8m处石英-碳酸盐-绿泥石-黄铜矿-黄铁矿脉青磐岩化阶段

3 玉海铜()矿床包裹体数据表Table 3 Fluid inclusion data from the Yuhai Cu-(Mo) deposit

  

注:括号内数字为测定包裹体数。

  

图 6 玉海铜(钼)矿床流体包裹体显微照片a. 石英中二相水溶液包裹体; b 绿帘石中二相水溶液包裹体; c. 石英中含子晶三相包裹体; d. 石英中CO2包裹体Fig. 6 Photomicrographs of fluid inclusions in the Yuhai Cu-(Mo) deposita. Two-phase inclusion in quartz; b. Two-phase inclusion in epidote; c. Daughter mineral-bearing three-phase inclusion in quartz; d. Two-phase CO2-type inclusion in quartz

 

4 玉海铜()矿床氢氧同位素组成Table 4 Hydrogen and oxygen isotopic data from the Yuhai Cu-(Mo) deposit

 

青磐岩化阶段样品12件(YH15-48、YH15-52、YH15-105等,见表4),样品地质特征见表4。对33件硫同位素样品进行了测定,其中10件石英-绢云母化阶段黄铁矿和辉钼矿样品(YH15-53、YH15-54、YH15-122等,见表5)、23件青磐岩化阶段黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿样品(YH15-50、YH15-65、YH15-115等,见表5),样品地质特征见表5。

石英-绢云母化阶段 表现为原岩强烈硅化、绢云母化。蚀变强烈的岩石中只见蚀变矿物石英、绢云母和黄铁矿(图4c,5c),原岩矿物和结构不复存在。在蚀变相对弱的地段,石英-绢云母-黄铁矿以脉的形式产出。石英-绢云母化矿化矿物组合为石英+绢云母±绿泥石+黄铁矿+黄铜矿+辉钼矿。石英-绢云母化早于青磐岩化,可见青磐岩化及其相关矿化叠加其上。

2.1 康复医疗服务能力不断增强 随着我国经济文化、社会保障以及医疗卫生事业的发展,康复医学的发展得到了越来越多的关注,各级政府和社会各界对康复支持力度逐年加大,康复服务能力不断增强,表现在:全国三级以上综合性医院成立了康复医学科,用多种形式开展康复人才培养,康复医学队伍不断壮大,国家级、省级、地市级、县级康复中心以及大量的社区康复机构数量不断增加,康复医疗服务能力不断增强。

对于氢-氧-硫同位素分析的样品,首先将选出的样品粉碎至40~60目,经磁选、筛分和清洗晾干后,在双目镜下挑选,得到纯度为99%的单矿物样品。氢-氧-硫同位素测试在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。氢同位素的测试流程为:首先加热石英包裹体样品使其爆裂,释放出挥发分,提取蒸馏水,然后在400℃的条件下使水与锌发生还原反应产生氢气,再使用液氮冷冻,收集到有活性炭的样瓶中,最后再用Finnigan MAT-253质谱仪分析其氢同位素组成。氢同位素采用的国际标准为V-SMOW,分析精度为±2‰。石英的氧同位素测试流程为:首先在烘烤箱105℃,去除吸附水。75℃下,在Gasbench线制样设备的样品管烘烤,烘干后将0.1 mg左右样品放入样品管中并封盖,并用高纯度氦气将样品管中的空气排出,然后再用酸泵酸针向样品管中加过量的100%磷酸,磷酸与碳酸盐样品反应生成CO2气体,再用高纯度氦气将生成的CO2气体带入Finnigan MAT-253质谱仪测试氧同位素组成。氧同位素采用的国际标准为V-SMOW,分析精度为±0.2‰。硫同位素测试流程为:以Cu2O作为氧化剂,在真空系统和高温条件下使Cu2O与硫化物反应,硫全部转化成纯净的SO2气体,然后再用Finnigan MAT-253型质谱仪测定其δ34S值。测试结果采用国际标准V-CDT,分析精度为±0.2‰。

5 测试结果

5.1 流体包裹体类型

对内生成矿期各阶段样品寄主矿物(石英和绿帘石)中的流体包裹体进行岩相学观察,根据流体包裹体在室温下(25℃)的相态特征以及冷冻回温过程中的相态变化,将玉海铜(钼)矿床各阶矿物中的包裹体划分为Ⅰ型气液两相水溶液包裹体、Ⅱ型含子晶三相包裹体和Ⅲ型CO2包裹体3类。

(1) 内生成矿期 为主要成矿期,进一步划分为3个成矿阶段,即钾硅酸盐化阶段、石英-绢云母化阶段和青磐岩化阶段,各阶段都发育不同程度的铜(钼)矿化(图3a、b)。

Ⅰ型气液两相水溶液包裹体(V-L) 广泛发育于各阶段,由气相(V)和液相(L)组成,包裹体均一到液相,约占包裹体总量的95%。长轴2~10 μm,气相百分数通常为5%~50%,形状一般为不规则形、椭圆形、长条形 (图6a、b)。

5 玉海铜()矿床硫化物硫同位素组成Table 5 Sulfur isotope data of sulfides from the Yuhai Cu-(Mo) deposit

 

Ⅱ型含子晶三相包裹体(V-L+S) 主要发育在钾硅酸盐化阶段,由气相(V)、液相(L)和子晶矿物(S)组成,约占包裹体总量的1%。长轴4 μm,气相百分数10%,形状多为不规则形 (图6c)。

氢、氧同位素分析结果见表4。石英-绢云母化阶段石英δD=-91.6‰~-72.1‰,δ18O石英=7.8‰~15.1‰,样品YH15-106、YH15-223使用包裹体均一温度来计算,样品YH15-225未进行包裹体测温工作,使用石英-绢云母化阶段石英中I型包裹体平均均一温度(t=246℃)来计算,采用同位素分馏方程1000 lnα=3.38×106/t2-3.40(Clayton et al., 1972),计算出石英-绢云母化阶段石英成矿流体的δ18OH2O=-1.8‰~6.3‰。

5.2 流体包裹体显微测温结果

包裹体测试结果见表3。钾硅酸盐化阶段包裹体以Ⅰ型包裹体为主,长轴4~7 μm,气相分数10%~50%;Ⅰ型包裹体气液均一温度在307~423℃之间(图7,表3),平均温度352℃;冰点温度-6.7~-2.5℃,对应包裹体盐度w(NaCleq)4.18%~10.11%(图7,表3),计算得到的密度0.62~0.77 g/cm3。个别Ⅱ型含子晶包裹体,长轴4 μm,气相分数10%,气液相均一温度317℃,子晶晶形呈圆形,子晶消失温度>600℃(表3),推测不是石盐子晶,子晶成分有待以后进一步确定。

石英-绢云母化阶段包裹体以Ⅰ型包裹体为主。Ⅰ型包裹体气相分数5%~30%,长轴2~10 μm,包裹体气液均一温度在172~336℃之间(图7,表3),平均温度246℃;冰点温度-5.5~-1.9℃,盐度w(NaCleq)为3.23%~8.55%(图7,表3),计算得到的密度0.70~0.93 g/cm3。少量Ⅲ型CO2包裹体,长轴3~5 μm,室温下气相分数100%,包裹体在冷冻的过程中有液相CO2出现(图6d),CO2初熔温度-61.4℃,均一温度在-4.9~11.2℃之间(表3)。

  

图 7 玉海铜(钼)矿床水溶液包裹体均一温度、盐度直方图Fig. 7 Histogram of homogenization temperatures and salinities for fluid inclusions from the Yuhai Cu-(Mo) deposit

青磐岩化阶段包裹体以Ⅰ型包裹体为主,寄主矿物包括石英和绿帘石。以石英为寄主矿物的包裹体,气相分数5%~20%,长轴3~12 μm,包裹体气液均一温度在155~236 ℃之间(图7,表3),平均温度192℃,冰点温度-5.4~-2.2℃,包裹体盐度w(NaCleq)为3.71%~8.41%(图7,表3),计算得到的密度0.88~0.96 g/cm3。以绿帘石为寄主矿物的包裹体气相分数3%~10%,长轴4~10 μm之间;包裹体气液均一温度在182~296℃之间(图7,表3),平均温度216℃;冰点温度-6.0~-4.2℃,包裹体盐度w(NaCleq)为6.21%~9.08%(图7,表3),计算得到的密度0.80~0.95 g/cm3

5.3 氢、氧同位素

Ⅲ型CO2包裹体(VCO2+LCO2) 主要发育于石英-绢云母化阶段,室温下一般呈纯气相,约占包裹体总量的4%。包裹体在冷冻的过程中有液相CO2出现(图6d,初熔温度-61.4℃)。包裹体大小通常为3~5 μm,多呈椭圆形(图6d)。

至此,他们开始了由陌生到熟悉,由略显拘谨到无话不谈,由生意而生活,由男人而女人的递进交流。尤其在一次王树林自损折扣而让伍亦苒获得一笔六位数字的回报后,他们的邦交关系进入了伙伴加兄妹的层面。他们互加了好友,他们从对方的网名里找到了缘份,一个叫“红尘修炼”,一个叫“心有所依”,红尘修炼的最终结果是为了心有所依吧。他们为此聊得很开。放开和开心,乐此不疲。王树林很享受这样的过程,即便在遭受来自辛娜的冷遇打击里,这份久违的交流自然起到了分流愤懑减少苦痛的镇静作用,因而更显必要合理而被倍加珍视。

青磐岩化阶段石英δD=-97.1‰~-68.3‰,δ18O石英=6.4‰~14.4‰。样品YH15-209、YH15-235、YH15-243使用对应样品石英中I型包裹体均一温度来计算,其他样品使用青磐岩化阶段石英中Ⅰ型包裹体平均均一温度计算(t=192℃)来计算,采用同位素分馏方程1000 lnα=3.38×106/t2-3.40(Clayton et al.,1972),计算出青磐岩化阶段成矿流体的δ18OH2O=-6.3‰~2.2‰(表4)。

2.2.2 锡伯风情农家乐。随着察布查尔县旅游业的发展,小型旅游经营实体农家乐的发展得到多方支持。察布查尔县孙扎齐乡围绕旅游景点开设了多家农家乐,大多是由当地居民经营,主要是利用当地的农产品加工出具有锡伯风味的特色小吃,同时农家乐小院具有浓郁的锡伯族特色风情,受到游客的青睐。

5.4 硫同位素

硫同位素分析结果见表5。石英-绢云母化阶段和青磐岩化阶段硫化物δ34S值变化于-3.5‰~2.8‰(表5)。其中,黄铁矿δ34S值变化于-2.4‰~0.4‰,平均值-0.51‰;辉钼矿δ34S值变化于-2.2‰~2.8‰,平均值-0.16‰;黄铜矿δ34S值变化于-3.5‰~0.5‰,平均值-1.69‰。

6 讨 论

6.1 成矿物质硫来源

钾硅酸盐化阶段气液二相包裹体气液均一温度在307~423℃之间(图7a),包裹体盐度w(NaCleq)为4.18%~10.11%(图7b)。个别含子晶包裹体中子晶消失温度超过600℃,子晶矿物成分不详。钾硅酸盐化阶段流体具有高温、中-低盐度特征。

6.2 成矿流体性质

地幔来源的硫δ34S值为0±3‰(Chaussidon et al.,1990)。玉海铜(钼)矿床石英-绢云母化阶段6件黄铁矿δ34S=-1‰~0.4‰(表5),平均值-0.27‰;4件辉钼矿δ34S=-0.9‰~2.8‰,平均值0.68‰。青磐岩化阶段8件黄铁矿δ34S=-2.4‰~-0.2‰,平均值-0.69‰;6件辉钼矿δ34S=-2.2‰~0.4‰,平均值-0.72‰;9件黄铜矿δ34S=-3.5‰~0.5‰,平均值-1.69‰。土屋-延东斑岩铜矿4件黄铜矿、11件黄铁矿δ34S变化于-0.9‰~+1.3‰,平均值0.34‰。其中,黄铜矿δ34S变化于-0.9‰~+0.2‰,平均值-0.48‰,黄铁矿δ34S变化于-0.5‰~+1.3‰,平均值+0.56‰(Han et al., 2006)。因此,玉海铜(钼)矿床与土屋-延东斑岩矿床的硫具有一致的来源,即来自深源岩浆。

石英-绢云母化阶段包裹体较复杂,包括气液二相包裹体和CO2包裹体,暗示该阶段成矿流体的复杂性。石英-绢云母化阶段水溶液包裹体气液均一温度在172~336℃之间(图7c),w(NaCleq)为3.23%~8.55%(图7d)。CO2包裹体存在指示该阶段成矿流体中CO2含量较高,可能来自深部(杨富全等,2012)。该阶段成矿流体具有中温、低盐度特征。

青磐岩化阶段包裹体寄主矿物包括石英和绿帘石,前者气液二相包裹体气液均一温度在155~236℃之间(图7e),包裹体盐度w(NaCleq)为3.71%~8.41%(图7f),后者气液二相包裹体气液均一温度在182~296℃之间(图7e),包裹体盐度w(NaCleq)为6.21%~9.08%(图7f)。该阶段成矿流体具有中低温、低盐度特征。

总体而言,从钾硅酸盐化阶段→石英-绢云母化阶段→青磐岩化阶段,成矿流体温度有逐渐下降趋势(图7),钾硅酸盐化阶段为高温流体,石英-绢云母化为中温流体,青磐岩化阶段为中-低温流体。各成矿阶段成矿流体盐度均小于11%,属于中-低盐度包裹体,但钾硅酸盐化阶段成矿流体盐度稍高。

6.3 成矿流体来源

玉海铜(钼)矿床石英-绢云母化阶段成矿流体的δ18OH2O=-1.8‰~6.3‰,除YH15-106样品δ18O值(6.3‰)位于岩浆水的范围(5.5‰~9.5‰,Sheppard,1986)外,其他2件样品δ18OH2O值低于岩浆水的范围(表4,图8),δD=-91.6‰~-72.1‰,位于岩浆水范围(-80‰~-40‰,Sheppard,1986) 内或明显低于岩浆水。在δD-δ18OH2O图解(图8)中,3个样品点落在岩浆水范围的正下方、左下方和左边,表明石英-绢云母化阶段成矿流体主要为岩浆水,混合有大气降水。

  

图 8 玉海铜(钼)矿床δD-δ18OH2O图解(原始岩浆水范围据Sheppard, 1986;土屋斑岩铜矿床数据引自刘敏等,2009)Fig.8 δD versus δ18OH2O diagram of the Yuhai Cu-(Mo) deposit (data of primary magmatic water after Sheppard, 1986; data of Tuwu porphyry copper deposit after Liu et al., 2009)

玉海铜(钼)矿床青磐岩化阶段成矿流体的δ18OH2O=-6.3‰~2.2‰,δD=-97.1‰~-68.3‰,与石英-绢云母化阶段阶段相比较,O同位素明显偏低。在δD-δ18OH2O图解(图8)中,除一个样品位于岩浆水范围左下方,其余投点(较石英-绢云母化阶段)向大气降水线方向偏移。结合包裹体的温度特征,表明该阶段的成矿流体主要为大气降水,混合有岩浆水。

土屋斑岩铜矿床氢-氧同位素资料还较少。刘敏等(2009)对土屋斑岩铜矿床4件含矿石英脉和1件含石英浸染状矿石中的石英氢、氧同位素测定,得到石英中流体包裹体的δD=-70‰~-66‰,石英的δ18O=9.4‰~12.3‰,计算所得的δ18OH2O值为-5.1‰~-1.2‰,认为成矿流体为岩浆水与大气降水的混合(图8)。土屋斑岩铜矿床与本研究得到的玉海铜(钼)矿床的青磐岩化阶段氢、氧同位素具有大致相同的范围,但与石英-绢云母化阶段相比较,氧同位素偏低,说明玉海斑岩矿床石英-绢云母化阶段成矿流体岩浆水的比例较青磐岩化阶段更高。

总之,石英-绢云母化阶段和青磐岩化阶段成矿流体具有岩浆水和大气降水混合特征,石英-绢云母化阶段比青磐岩化阶段岩浆流体含量要高。由于受样品限制,钾硅酸盐阶段未做氢-氧同位素分析,但依据前人对斑岩铜矿的研究,大多认为钾硅酸盐化阶段成矿流体以岩浆水为主,玉海铜(钼)矿床钾硅酸盐化阶段成矿流体可能也以岩浆水为主。

6.4 成矿作用探讨

玉海矿区矿体及蚀变均发育在石英闪长(玢)岩体中,在地表发育明显的面型蚀变分带,包括石英-绢云母化带、青磐岩化带和黏土化带(图1)。在剖面上,矿化明显受钾硅酸盐化带、石英-绢云母化带、黏土化带和青磐岩化带控制(图3a、b),矿化呈细脉状、细脉-浸染状和稀疏浸染状。玉海铜(钼)矿床为典型的斑岩矿床。南侧的二长花岗岩和闪长岩岩脉非常新鲜,无蚀变。施工的钻孔打穿了石英闪长(玢)岩体,钻孔底部已经见到非常新鲜的二长花岗岩体。因此,正如引言中论述的那样,尽管含矿岩体年龄和已有的成矿年龄之间的差异约70 Ma(刘帅杰等,2018;Wang et al.,2016b),但目前的辉钼矿年龄可能代表晚期成矿年龄,早期成矿与石英闪长(玢)岩侵位引起的热液活动有关。基于前述矿床地质特征、矿床流体包裹体和稳定同位素研究,笔者认为石英闪长(玢)岩与成矿有关,即含矿岩体石英闪长(玢)岩也为成矿岩体。

推断石英闪长(玢)岩体形成时氧逸度高,能携带了大量硫为成矿提供物质,石英-绢云母化阶段和青磐岩化阶段硫化物δ34S变化于-3.5‰~2.8‰(表5),证实石英闪长(玢)岩为成矿提供了硫。随着石英闪长(玢)岩逐渐冷却,成矿热液逐渐在顶部富集,形成了高温、中-低盐度热液(温度307~423℃,w(NaCleq)为4.18%~10.11%),导致钾硅酸盐蚀变的形成,但分布较局限,此时的成矿流体以岩浆流体为主。随着岩浆-热液系统的冷凝和成矿作用的持续进行,石英闪长(玢)岩中依次形成石英-绢云母化和青磐岩化蚀变,同时伴有细脉状、细脉-浸染状和稀疏浸染状矿化,矿体形态受岩体上部的冷凝破碎带/裂隙控制,形成多层叠置的似层状矿体。石英-绢云母化形成时存在一定数量的岩浆水,但有大气降水加入,至青磐岩化形成时大气降水加入量会非常高。值得注意的是,在青磐岩化阶段,由于大气降水的循环,该阶段蚀变广泛发育,几乎导致含矿岩体全岩蚀变,并叠加在早期的钾硅酸盐化和石英-绢云母化之上。

7 结 论

(1) 玉海铜(钼)矿床成矿及含矿岩体均为石英闪长(玢)岩,矿化呈细脉状、细脉-浸染状和稀疏浸染状。围岩蚀变主要为钾化、石英-绢云母化、青磐岩化、黏土化。矿床类型为斑岩型,主要成矿期可划分为钾硅酸盐化阶段、石英-绢云母化阶段和青磐岩化阶段。

(2) 矿床硫化物δ34S变化于-3.5‰~2.8‰,硫来自于成矿岩体石英闪长(玢)岩。

胼胝体的嘴和膝部分别接受来自前交通动脉的胼胝体下动脉和胼胝体内侧动脉的血液供应。胼周动脉是大脑前动脉(anterior cerebral artery, ACA)的延续,共发出4条分支是胼胝体体部的最主要供血动脉。胼周后动脉是一条小的穿支动脉,来自于大脑后动脉(posterior cerebral artery, PCA)供应胼胝体的压部。研究发现胼胝体后方近压部处有ACA和PCA吻合支。胼胝体同时接受前循环和后循环供血,因此单纯的ACA或PCA阻塞并不会完全阻断胼胝体的血液供应,而导致严重的胼胝体梗死[3, 5]。

(3) 从钾硅酸盐化阶段→石英-绢云母化阶段→青磐岩化阶段,成矿流体的温度逐渐下降,各成矿阶段成矿流体盐度均小于11%,属于中-低盐度包裹体,但钾硅酸盐化阶段成矿流体盐度稍高。石英-绢云母化阶段和青磐岩化阶段成矿流体具有岩浆水和大气降水混合特征,石英-绢云母化阶段比青磐岩化阶段岩浆流体含量要高。

本文野外工作期间得到新疆地质调查院王君良和高奇同志的帮助,室内测试得到中国地质大学(北京)诸惠燕老师的帮助,在此非常感谢。审稿人对本篇文章提出了建设性的意见,笔者深表谢意。

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附中文参考文献

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刘帅杰,余金杰,王铁柱,陆邦成,陈宝赟,陈寿波,黄宝强,王超
《矿床地质》 2018年第02期
《矿床地质》2018年第02期文献

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