1410 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2016,32(5) 性变形带容矿的造山型金矿床, 这类金矿床在天山东段南天山北缘褶皱冲断带具有良好找矿前景, 值得高度关注 关键词凌东金矿 ; 脆韧性剪切带 ;S Pb 同位素示踪 ;Re Os 测年 ; 天山中图法分类号 P597

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1 /2016/032(05) ActaPetrologicaSinica 岩石学报 天山东段凌东金矿床地质 S Pb Os 同位素示踪和 Re Os 测年 1 王雪峰 1 黄勇森 2 陈刚 2 高俊宝 WANGXueFeng 1,HUANGYongSen 1,CHENGang 2 andgaojunbao 2 1 地质过程与矿产资源国家重点实验室, 中国地质大学地球科学与资源学院, 北京 新疆地质矿产局第一地质大队, 昌吉 StateKeyLaboratoryofGeologicalProcesesandMineralResources,SchooloftheEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing ,China 2 GeologicalTeam1ofXinjiangBureauofGeologyandMineral,Changji831100,China 收稿, 改回 WangXF,HuangYS,ChenG andgaojb 2016 Geology,S Pb OsisotopiccompositionsandRe Osdatingofthe LingdonggolddepositintheeasternTienShan ActaPetrologicaSinica,32(5): Abstract Muchmoreworld clasgolddeposits,whicharethemainpartofthe AsianGoldBelt,havebeenfoundalongthe northernmarginfolding thrustingfaultzoneofsoutherntienshaninthewesternregionoftienshan Butfewarefoundalongthatin theeasternregionoftienshan TheLingdonggolddepositwithgoldgradeof3 5g/t isanew discoveredandexploratingimportant depositalongthezoneintheeasternregionoftienshan Thegoldorebodyoccursaslensehostedintension shearfaultedcrystaltuf ofearlydevonianintheyanxingshanbritle ductileshearzone Thegoldoccurenceinoresisintergranule,included andnanometre goldmainlyinpyriteandpyrhotite Re Osdatingofthegold bearingpyriteobtainsamineralizationageof306 0±4 2Ma,whichis almostconsistentwiththecolisionorogenicageaftertheclosingofthesoutherntienshanocean Thegoldmineralizationmightbe closelyrelatedtothebritle ductiledeformationduringtheorogenicproceses Theoreδ 34 Srangesfrom2 9 to6 5,thatisclose tothetufδ 34 S(from3 3 to6 6 ),indicatingthattheoresulpherwasderivedfromthetuf ThePbisotopiccompositons( 206 Pb/ 204 Pb=17 160~17 483, 207 Pb/ 204 Pb=15 369~15 736, 208 Pb/ 204 Pb=35 749~38 879)andthe 187 Os/ 188 Os (i) (0 680±0 039) ofthegold bearingpyriteintheoresindicatethatthemetalwassourcedpartialyfrom deepreservoirbymetamorphicfluidsand partialyfromhostedtuf TheLingdonggolddepositisabritle ductileshearzonehostedorogenicgolddepositmineralizingunder colisiondeformationseting Theorogenicgolddepositisshowingabeterexplorationprospectalongthenorthernmarginfolding thrustingfaultzoneofsoutherntienshanintheeasternregionoftienshanandshouldbepaidmuchmoreatention Keywords Lingdonggolddeposit;Britle ductileshearzone;s andpb isotopicindicator;re Osdating;TienShan 摘要在天山西段, 南天山北缘褶皱冲断带发现包括 Muruntau 在内的众多世界级金矿床, 构成 亚洲金腰带 的主体 ; 而在天山东段, 南天山北缘褶皱冲断带却少有重要金矿发现, 凌东金矿是在该区域新发现的一处重要金矿床, 勘探工作正在进行, 矿石金品位 3 5g/t 金矿体呈透镜状产于下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组变晶屑凝灰岩中, 受眼形山脆韧性剪切带中的张扭性断裂 裂隙控制 自然金主要以粒间金 包裹金和纳米金形式赋存于黄铁矿 磁黄铁矿粒间和包裹于晶体内部 含金黄铁矿 Re Os 法测得成矿年龄 306 0±2 4Ma(MSWD=0 54), 与南天山洋关闭后陆陆碰撞造山的时代相近, 反映凌东金成矿与造山过程中的脆韧性变形密切相关 金矿石 δ 34 S 值为 2 9 ~6 5, 与下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组凝灰岩围岩 δ 34 S 值 (3 3 ~6 6 ) 近乎一致, 指示矿石硫主要源于容矿的火山 沉积地层 含金黄铁矿 Pb 同位素组成 ( 206 Pb/ 204 Pb=17 160~ , 207 Pb/ 204 Pb=15 369~15 736, 208 Pb/ 204 Pb=35 749~38 879) 和 Os 同位素 ( 187 Os/ 188 Os (i) =0 680±0 039) 共同指示金成矿物质部分是变质流体从深部带来, 部分源于容矿的火山 沉积地层 凌东金矿床是陆陆碰撞强烈变形动力学背景下脆韧 本文受国家自然科学基金项目 (U ) 国家科技支撑计划 (2011BAB06B02) 和中国地质调查项目 ( ) 联合资助. 第一作者简介 : 王雪峰, 男,1990 年生, 硕士生, 矿产普查与勘探专业,E mail:xuefengwang0424@163.com

2 1410 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2016,32(5) 性变形带容矿的造山型金矿床, 这类金矿床在天山东段南天山北缘褶皱冲断带具有良好找矿前景, 值得高度关注 关键词凌东金矿 ; 脆韧性剪切带 ;S Pb 同位素示踪 ;Re Os 测年 ; 天山中图法分类号 P597 2;P 引言 在区域地质构造中, 天山造山带是处在西伯利亚 塔里木 卡拉库姆 哈萨克斯坦 伊犁三大板块之间中亚造山带的重要组成部分, 矿产丰富, 构成世界瞩目的 Au Cu Ni Fe Zn Pb 成矿带 ( 崔彬等,2008; 木合塔尔 扎日等,2010; 薛春纪等,2014a;Goldfarbetal.,2014;Seltmannetal.,2014); 在其西段, 于南天山北缘褶皱冲断带发现 Muruntau Kumtor 萨瓦亚尔顿等众多世界级金矿床, 构成 亚洲金腰带 ( 薛春纪等,2014b), 表现出良好金成矿找矿潜力 ( 薛春纪等, 2015), 但在其东段, 于南天山北缘褶皱冲断带至今还没有重要金矿床发现 这其中的地质原因还不清楚 凌东金矿是新近在天山东段于南天山北缘褶皱冲断带内新发现的一处重要金矿床, 矿床地质 成矿控制因素 矿床类型等诸多方面均未开展研究 本文对凌东金矿进行了详尽野外地质调查 显微岩矿相学观测 S Pb Os 同位素示踪 含金黄铁矿 Re Os 法测年等研究, 旨在为推进天山东段区域南天山北缘金矿地质找矿重大突破提供新参考 2 区域背景 天山造山带东西向横亘中亚, 通常从北到南划为北天 山 中天山和南天山三个构造单元 (Sunetal.,2013; 薛春纪等,2014a), 凌东金矿床发现于南天山北缘 ( 图 1) 南天山以中天山南缘断裂为界与北侧的中天山相望 ( 图 1), 以辛格尔断裂为界与南侧的塔里木板块为邻, 主体为塔里木板块北部边缘海相碎屑岩 碳酸盐岩夹火山岩 火山碎屑岩建造在石炭纪末天山造山过程中形成的褶皱冲断带 凌东金矿床所在区域出露元古界基底和古生界盖层 ( 图 2) 基底由老到新包括南辛格尔组(Ptn) 灰色白云石大理岩 长城系星星峡群 (Chx) 黑云斜长片麻岩和青白口系北塞纳尔塔格组 (Qnb) 白云石大理岩夹少量石英岩 ( 图 2) 下古生界盖层从老到新为上奥陶统白顶山组 (O 3 b) 浅海相碳酸盐岩和碎屑岩夹玄武岩 下 中志留统叉口组 (S 1 2 c) 半深海相杂砂岩 上志留 下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组 (S 3 D 1 a) 滨浅海相碳酸盐和碎屑岩 ( 图 2); 上古生界盖层包括中泥盆统萨阿尔明组 (D 2 s) 滨浅海相碎屑岩 碳酸盐岩夹火山岩 下石炭统甘草湖组 (C 1 gn) 浅海 滨海相碎屑岩 碳酸盐岩组合 下石炭统雅满苏组火山碎屑岩 造山过程中地层岩石建造强烈变形, 在区域内形成大型复式向斜 ( 图 2) 复式向斜轴走向北西, 核部主要由泥盆系和石炭系组成, 两翼主要由志留系和泥盆系构成 ( 图 2) 区域内大型断裂构造在北部为卡瓦布拉克断裂, 在南部为辛格尔断裂 ; 前者在区域北东部走向北西, 而在区域北西部变为北东东, 主体倾向北, 表现为自北而南的逆冲推覆构造性质 ; 后者走向近东西向, 主体倾向 图 1 东天山区域地质构造矿产简图 ( 据王京彬等,2006 修改 ) Fig.1 EasternTienShanmapofregionalgeology,tectonicframeworkandmineralresources(modifiedafterWangetal.,2006)

3 王雪峰等 : 天山东段凌东金矿床地质 S Pb Os 同位素示踪和 Re Os 测年 1411 图 2 凌东一带区域地质矿产图 ( 据新疆地矿局第一地质大队资料, 修改 ) Fig.2 RegionalgeologicalmapshowingthegeologyandmineraldepositsoftheLingdongarea 南, 表现为自南而北的逆冲推覆构造性质 复式向斜构造即处在南 北相向逆冲构造断裂夹持的 三角 地带, 大致在向斜核部形成眼形山剪切带, 走向北西, 走向延伸较大, 倾向南西 沿眼形山剪切带发现包括凌东金矿在内的一系列金 铜 铁矿床 ( 图 2) 区域内发育一组北东走向的断裂, 它们张扭性质明显, 小距离错断卡瓦布拉克断裂和眼形山剪切带 区域内侵入岩广泛出露, 有晚志留世糜棱岩化闪长岩 早泥盆世石英闪长岩和石英辉长闪长岩 早石炭世二长花岗岩以及晚石炭世二长花岗岩和正长花岗岩 3 矿床地质 凌东金矿区出露上志留 下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组, 地层从老到新划分三个亚组 ( 图 3) 下亚组(S 3 D 1 a 1 ) 为灰白色 浅黄色细晶大理岩 砂质大理岩夹浅灰色长石石英砂岩和长石砂岩透晶体, 厚度大于 2000m 中亚组 (S 3 D 1 a 2 ) 包括三个岩性段, 总厚度 1100m, 普遍发生了低绿片岩相变质, 第一岩性段 (S 3 D 1 a 2 1 ) 为灰绿色变晶屑凝灰岩 ; 第 二岩性段 (S 3 D 1 a 2 2 ) 为变石英钠长质沉凝灰岩 ; 第三岩性段 (S 3 D 1 a 2 3 ) 为灰绿色变角砾 晶屑凝灰岩 上亚组 (S 3 D 1 a 3 ) 为灰色 浅黄色厚层砂质大理岩夹浅黄色细晶大理岩 浅灰色长石石英砂岩透镜体, 厚度约 2000m 金矿化主要出现在中亚组内, 与 NW 走向的眼形山脆韧性剪切带及其相关构造变形空间关系密切 ( 图 3) 剪切带倾向南西, 倾角 67 ~75, 其中岩石脆韧性变形强烈, 糜棱岩化和片理显著, 从矿区西南部往北东方向, 糜棱岩化强度减弱 金矿体和矿化体成群斜列状产在剪切带内韧性变形相对弱的边部, 主体走向为北东向或近东西向, 与剪切带走向存在或大或小的夹角 ( 图 3), 多以含金石英脉的充填交代形式形成, 直接容矿的断裂裂隙构造多具有张扭性质,( 图 3) 后期脆性断裂常断开金矿体, 导致后者明显不连续 ( 图 3) 凌东金矿区未见岩浆岩体出露, 矿区外围见闪长岩脉, 岩体没有任何变形, 未见任何金属矿化迹象 金矿区共圈定出 10 条矿体, 主矿体呈现为含金石英脉及其附近含金蚀变岩构成的透镜状或板状地质体, 倾向 310 ~330, 倾角 64 ~79 ( 图 3); 规模较小的金矿体呈透镜状 1 新疆地矿局第一地质大队 新疆鄯善县凌东铜金矿普查设计

4 1412 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2016,32(5) 图 3 凌东金矿床地质图及实测地质剖面图 ( 据新疆地矿局第一地质大队,2008 修改 ) Fig.3 GeologicalmapandgeologicalsectionoftheLingdongAudeposit 斜列式与主矿体一起成群分布在矿区中部 矿体的围岩多为变晶屑凝灰岩, 构造角砾化现象多见, 金矿化表现为热液沿张扭性断裂裂隙充填形成含金石英脉 ( 图 4a,b), 同时交代围岩引起黄铁矿化 硅化 绿泥石化 绢云母化 绿帘石化 碳酸盐化等热液蚀变 金矿石的自然类型出现石英脉型和蚀变岩型, 以前者为主 ( 图 4a,b) 矿石矿物主要为黄铁矿( 图 4b,c), 次为磁黄铁矿和少量自然金 黄铁矿是主要载金矿物, 多呈半自形 他形粒状结构 ( 图 4d f); 磁黄铁矿含量少, 呈半自形晶 ( 图 4g 图 5a) 脉石矿物主要为石英 长石 方解石 绿泥石等 常见细脉状 ( 图 4a) 斑杂状 ( 图 4b) 块状构造 ( 图 4c) 等矿石构造 对黄铁矿背散射图像分析显示, 黄铁矿晶体内部产出粒状微米级自然金包体 ( 图 4h) 黄铁矿粒间发育粒状微米级自然金 ( 图 4i) 对黄铁矿与磁黄铁矿的面扫描分析可见 ( 图 5a), 除 Fe S 含量有明显变化外 ( 图 5b,c), 其他元素 (As Ag Au) 在黄铁矿与磁黄铁矿晶体内分布均匀 ( 图 5d f),au 在两者中均呈均匀分布 ( 图 5f), 指示硫化物矿物中还存在超显微金 ( 图 5) 石英脉型金矿石金品位 1 80~ 6 76g/t( 平均 3 62g/t), 蚀变岩型金矿石金品位 1 18~ 9 11g/t( 平均 3 27g/t) 4 样品和分析方法 本次用于 Re Os 法测年和 S Pb 同位素组成分析的样品均来自凌东金矿区勘探坑道和钻孔中的金矿石, 新鲜无风化 样品经蒸馏水清洗数次后晾干, 粉碎至 40~60 目淘洗并低温烘干, 然后在实体显微镜下逐粒挑选黄铁矿单矿物样品, 纯度 99% 以上 ; 再将样品置于玛瑙研钵中研磨至 200 目, 以备 Re Os S Pb 同位素组成分析 4 件用于 Re Os 法测年和 13 件用于 S Pb 同位素组成分析的黄铁矿均选自石英脉型金矿石,4 件用于 S Pb 同位素组成分析的全岩样品均采自矿区外围未矿化蚀变的新鲜变凝灰岩 黄铁矿 Re Os 同位素年龄测定在国家地质实验测试中心完成, 采用 Carius 管溶样 (ShireyandWalker,1995) 准确称取 0 7g( 精度为 0 01mg) 样品和适量稀释剂, 先后通过长颈漏斗加入 Carius 管, 依次加入 3mL10mol/LHCL 5mL

5 王雪峰等 : 天山东段凌东金矿床地质 S Pb Os 同位素示踪和 Re Os 测年 1413 图 4 凌东金矿石标本及显微照片 (a) 含金石英脉型金矿石, 含金黄铁矿在矿石中呈斑杂状和细脉状 ;(b) 含金石英脉型金矿石, 含金黄铁矿在矿石中呈斑杂状 ;(c) 富黄铁矿含金石英脉型金矿石, 含金黄铁矿在矿石含量 70% 以上, 呈块状构造 ;(d) 含金石英脉型金矿石中他形黄铁矿 ( 光片 反射单偏光 );(e) 蚀变岩型金矿石中五角十二面体半自形晶黄铁矿 ( 光片 反射单偏光 );(f) 块状含金黄铁矿矿石, 黄铁矿呈半自形 他形晶结构 ( 光片 反射单偏光 );(g) 含金石英脉型金矿石中磁黄铁矿被黄铁矿交代呈浑圆状骸晶结构 ( 背散射图像, 对矩形方框区域进行元素面扫描结果见图 5); (h) 含金石英脉型金矿石中黄铁矿晶体内包裹有粒状自然金 ( 背散射图像 );(i) 块状含金黄铁矿矿石, 粒状自然金包裹于黄铁矿晶体内部 赋存于黄铁矿粒间 ( 背散射图像 ) Py 黄铁矿 ;Po 磁黄铁矿 ;Gl 自然金 ;Qtz 石英 Fig.4 Thehandspecimenandmicro photographsofgoldoresinthelingdongaudeposit (a)gold bearingquartzvein typegoldore,pyritesarediseminatedasveinletsandspeckles;(b)gold bearingquartzvein typegoldore,pyrites presentasaformofspeckles;(c)pyrite richgold bearingquartzvein typegoldore,pyritesholdabout70percentoftheore,andpresentasmasive structure;(d)anhedralpyriteswithingold bearingore(reflectedlight);(e)pyritespresentingold bearingalteratedrock,showingpentagonal dodecahedronincrystalform(reflectedlight);(f)subhedral anhedralpyriteswithinmasivegold bearingpyriteore(reflectedlight);(g)pyrhotite isreplacementedbypyriteinroundshapeskeletaltexturewithingold bearingquartzvein typegoldore(backscateringimage;thefig 5showingthe resultoftheareascanningoftherectanglelocation);(h)pyritecrystalswrappinggranularnativegoldwithingold bearingquartzvein typegoldore (backscateringimage);(i)masivegold bearingpyriteore,granularnativegoldhostedinthepyritecrystalsandfractures(backscateringimage) Py pyrite;po pyrhotite;gl gold;qtz quartz 16mol/LHNO 3 和 1mL30%H 2 O 2 待 Carius 管中溶液完全冻住后, 用煤气氧气焰将 Carius 管封闭, 放入电烤箱, 升温至 230, 恒温 24h 取出 将 Carius 管底部放入装有液氮的保温杯中, 使内部溶液全部固结 打开冰冻好的 Carius 管转入蒸馏瓶中, 套上穿有两根 Teflon 细管的胶头套, 吸收管装有 5mLHBr 水溶液吸收 OsO 4, 采用直接蒸馏法分离 Os, 电蒸笼蒸汽 100 加热 40~60min, 所得含 Os 的 HBr 溶液等待测量 将 Carius 管中残液移入 Teflon 烧杯, 置于电热板上 120 加热至近干, 反复加入少量蒸馏水, 重复赶酸 加入 10mL6mol/LNaOH 至 Teflon 烧杯中, 使之转为碱性介质, 再 转入 Teflon 离心管 加入 10mL 丙酮萃取 Re, 震荡 1min, 放入离心机再离心 5min, 取上层清液转入 Teflon 分液漏斗中分相, 加入 2mL6mol/LNaOH 溶液, 震荡 1min, 弃去碱溶液 取上层丙酮相至 Teflon 离心管中, 置于电热板上, 保持 50 加热, 待丙酮蒸发完以后, 提高温度至 120 继续加热直至近干 ( 杜安道等,2012) 在 N TIMS 测试 Re 同位素比值 Re Os 等时线年龄用 ISOPLOTv3 0 程序计算 (Ludwig,2003) S 同位素组成分析在核工业北京地质研究院分析测试中心完成, 利用 MAT 251 气体同位素质谱仪完成 将黄铁矿与 Cu 2 O 按 1 10 比例混合均匀 研磨至 200 目, 真空加热生成 SO 2, 测定其 34 S 与 32 S 的比值 对于全岩样品, 将其研磨至

6 1414 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2016,32(5) 图 5 凌东金矿石中黄铁矿和磁黄铁矿背散射及元素面扫描图像 (a) 含金石英脉型金矿石中黄铁矿和磁黄铁矿 ( 背散射图像,Py 黄铁矿,Po 磁黄铁矿, 图 4g 中矩形方框反时针转动 90 的图像 );(b) 铁元素面扫描结果, 铁元素在黄铁矿和磁黄铁矿中均匀分布 ;(c) 硫元素面扫描结果, 硫在黄铁矿和磁黄铁矿中均匀分布 ;(d) 砷元素面扫描结果, 砷在黄铁矿和磁黄铁矿中均匀分布 ;(e) 银元素的面扫描结果, 银在黄铁矿和磁黄铁矿中均匀分布 ;(f) 金元素的面扫描结果, 金在黄铁矿和磁黄铁矿中均匀分布, 为纳米金 Fig.5 BSEandEMPAsurfacescanimagesofpyriteandpyrhotiteinoresofLingdongAudeposit (a)backscateringimageofpyriteandpyrhotiteinthegold bearingquartzvein typegoldore(backscateringimage,py pyrite;po pyrhotite;the Fig 4gistherectanglelocationofFig 5ain90 counterclockwiserotation);(b)areascanningoftheironelementinpyriteandpyrhotite,showing theuniformdistributionofironelement;(c)areascanningofthesulphurelementinpyriteandpyrhotite,showingtheuniformdistributionofthe sulphurelement;(d)areascanningofthearsenicelementinpyriteandpyrhotite,showingtheuniformdistributionofthearsenic;(e)areascanning ofthesilverelementinpyriteandpyrhotite,showingtheuniformdistributionofthesilverelement;(f)areascanningofthegoldelementinpyriteand pyrhotite,andshowingtheuniformdistributionofthegoldelement,namely,nanogold 200 以下, 利用碳酸钠 氧化锌半熔法, 提取出硫酸钡, 将硫酸钡 五氧化二钒和石英砂按一定比例混合, 真空加热生成二氧化硫, 测定其 34 S 与 32 S 的比值 δ 34 S 以 CDT 为标准表达, 分析精度优于 ±0 2 Pb 同位素组成测试在中国地质调查局武汉地调中心进行 先用 HF 和 HNO 3 混合酸分解样品, 待样品全溶后蒸干, 加入 6mol/L 的 HCl2~3 次赶尽溶样时带进的其他酸根离子, 最后转化成 1 1HBr 和 HCl 混合酸溶液 将混合酸液离心, 通过 AG 1 8(200~400 目 ) 阴离子树脂交换柱, 用 5 ~10mL 0 1mol/L 的 HBr 淋洗杂质, 再用 5mL 0 5mol/L 的 HCl 将树脂转型, 最后用 5~10mL 6mol/L 的 HCl 解析 Pb Pb 同位素组成分析在 MAT261 型表面热电离同位素质谱 (TIMS) 上完成 5 分析结果 凌东金矿区 4 件含金黄铁矿 Re Os 同位素组成分析结果见表 1, 本次实验空白 :Re= ,Os= , 187 Os=0, 黄铁矿 Re= ~ , 普 Os= ~ , 187 Os= ~ 所测 187 Re/ 188 Os 和 187 Os/ 188 Os 比值均扣除了全流程空白 利用 ISOPLOT(Ludwig,2003) 计算得到黄铁矿 Re Os 等时线年龄为 306 0±2 4Ma(MSWD=0 54), 初始 图 6 凌东金矿石中含金黄铁矿 Re Os 等时线年龄 Fig.6 Re OsisochroneofauriferouspyriteinLingdongAu ores 值 187 Os/ 188 Os (i) =0 680±0 039( 图 6) 测试过程用空白和 JCBY 实验室内标样进行质量控制, 获得 JCBY 样品 Re= ,Os= 及 187 Os/ 188 Os= 与推荐值 Re=(38 61±0 54) 10-9,Os=(16 23±0 17) 10-9 及 187 Os/ 188 Os=0 336±0 0029( 杜安道等,2012) 十分接近, 测试方法和结果可靠 凌东金矿区外围 4 件变凝灰岩与矿区 13 件含金黄铁矿

7 王雪峰等 : 天山东段凌东金矿床地质 S Pb Os 同位素示踪和 Re Os 测年 1415 表 1 凌东金矿含金黄铁矿 Re Os 同位素测试分析结果 Table1 ResultsofisotopeofauriferiouspyritefromtheLingdonggolddeposit 样品号 Re( 10-9 ) 普 Os( 10-9 ) Os( 10-9 ) Re/ 188 Os Os/ 188 Os 测定值不确定度测定值不确定度测定值不确定度测定值不确定度测定值不确定度 NJ 2h NJ 2c NJ 2c ESJ 13b JCBY BK 注 :JCBY 为 Re Os 同位素实验室标样, 为金川铜镍硫化物矿床全岩样品, 推荐值 Re=(38 61±0 54) 10-9, 总 Os=(16 23±0 17) 10-9 及 187 Os/ 188 Os=0 3364±0 0029( 杜安道等,2012);BK 为同步测试空白样品 图 7 凌东金矿容矿变凝灰岩和含金黄铁矿硫同位素组成直方图 Fig.7 δ 34 Shistogram ofgold bearingpyriteandhosted metamorphictufinthelingdonggolddeposit 表 2 凌东金矿含金黄铁矿和变凝灰岩硫同位素组成 Table2 S isotopiccompositionsofgold bearingpyriteand metamorphictufinthelingdonggolddeposit 样品号测试对象 δ 34 S V CDT ( ) L1 11 凝灰岩 5 0 L1 13 凝灰岩 3 7 L1 15 凝灰岩 3 3 L1 18 凝灰岩 6 6 ESJ 8b 黄铁矿 ( 块状 ) 5 6 ESJ 12a 黄铁矿 ( 块状 ) 5 2 ESJ 5a 黄铁矿 ( 块状 ) 2 9 ESJ 13b 黄铁矿 ( 块状 ) 3 7 ESJ 16a 黄铁矿 ( 块状 ) 4 3 ESJ 1 黄铁矿 ( 块状 ) 6 5 ESJ 15a 黄铁矿 ( 浸染状 ) 6 4 ESJ 3b 黄铁矿 ( 浸染状 ) 4 0 ESJ 4b 黄铁矿 ( 脉状 ) 5 5 ESJ 7c 黄铁矿 ( 浸染状 ) 4 9 ESJ 9 黄铁矿 ( 浸染状 ) 3 2 ESJ 5a 黄铁矿 ( 浸染状 ) 3 5 ESJ 2 黄铁矿 ( 浸染状 ) 5 0 单矿物样品硫同位素组成分析结果见表 2 变凝灰岩样品 δ 34 S 值为 3 3 ~6 6, 极差为 3 3, 平均值 4 65 金黄黄铁矿样品 δ 34 S 值为 2 9 ~6 5, 极差为 3 68, 平均值 4 67 ; 其中 7 件含金石英脉型金矿石中浸染状黄铁矿 δ 34 S 值为 3 2~6 4, 平均值为 4 64,6 件块状黄铁矿 δ 34 S 值为 2 9 ~6 5, 平均值为 4 7 在硫同位素组成直方图上, 块状和浸染状黄铁矿与凝灰岩围岩的 δ 34 S 值十分接近 ( 图 7) 凌东金矿区外围 5 件变凝灰岩全岩样品和矿区 14 件含金黄铁矿单矿物样品铅同位素组成分析结果见表 3 变凝灰岩 206 Pb/ 204 Pb 变化范围 ~19 002, 平均值为 , 207 Pb/ 204 Pb 变化范围为 ~15 634, 平均值为 , 208 Pb/ 204 Pb 变化范围为 ~39 557, 平均值为 件石英脉型金矿石中斑杂状黄铁矿 206 Pb/ 204 Pb 变化范围 ~17 483, 平均值为 , 207 Pb/ 204 Pb 变化范围为 ~15 736, 平均值为 , 208 Pb/ 204 Pb 变化范围为 ~38 879, 平均值为 ;6 件石英脉型金矿石中块状黄铁矿 206 Pb/ 204 Pb 变化范围 ~17 427, 平均值为 , 207 Pb/ 204 Pb 变化范围为 ~15 446, 平均值为 , 208 Pb/ 204 Pb 变化范围为 ~37 832, 平均值为 这些结果也展示在图 8 中 6 讨论 6 1 金成矿控制在区域地质构造中, 凌东金矿床形成于南天山北缘褶皱冲断带, 靠近中天山南缘断裂带 ( 图 1) 金矿床产在北西走向 主体倾向南的眼形山脆韧性剪切带边部, 而不是在其韧性变形最为强烈的核心 ; 金矿体呈透镜状 板状 脉状斜列式成群产出, 主要受北东东到近东西走向的张扭性断裂裂隙控制, 与北西走向的眼形山剪切带存在一定夹角 ; 赋矿地层为上志留 下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组变凝灰岩, 发育石英脉和蚀变岩两种矿石自然类型, 黄铁矿和少量磁黄铁矿为主要含金矿物 眼形山脆韧性剪切带是金成矿的重要控制, 构造地质特征反映在早期韧性变形过程中, 区域火山 沉积地

8 1416 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2016,32(5) 表 3 凌东金矿区含金黄铁矿和变凝灰岩 Pb 同位素组成 Table3 Pb isotopiccompositionsofgold bearingpyriteandmetamorphictufinthelingdonggolddistrict 矿床 样品号 测试对象 206 Pb/ 204 Pb 2σ 207 Pb/ 204 Pb 2σ 208 Pb/ 204 Pb 2σ L1 13 凝灰岩地层 L1 14 凝灰岩地层 L1 15 凝灰岩地层 L1 18 凝灰岩地层 ESJ 3b 网脉状黄铁矿 ESJ 4b 斑杂脉状黄铁矿 ESJ 7c 网脉状黄铁矿 ESJ 9 网脉状黄铁矿 凌东 ESJ 5a 斑杂脉状黄铁矿 ESJ 2 网脉状黄铁矿 ESJ 10 斑杂状黄铁矿 ESJ 8b 块状黄铁矿 ESJ 12a 块状黄铁矿 ESJ 5a 块状黄铁矿 ESJ 13b 块状黄铁矿 ESJ 16a 块状黄铁矿 ESJ 1 块状黄铁矿 XY I bl XYV I b XYV I b 喜迎 XY V I b12 WN bl 黄铁矿 WN b WN b WN b 萨瓦亚尔顿 S016 1 黄铁矿 S042 1 黄铁矿 S 黄铁矿 SI 11 黄铁矿 SⅡ 41 黄铁矿 SⅡ 42 黄铁矿 SⅡ97 3 黄铁矿 SⅣ97 1 黄铁矿 SⅣ97 2 黄铁矿 SⅣ97 23 黄铁矿 SⅣ97 6 黄铁矿 S016 2 毒砂 S042 2 毒砂 SⅡ 41 毒砂 注 : 凌东金矿床矿石和岩石 Pb 同位素组成为本文数据, 岩石 Pb 同位素组成为年龄矫正后数据 ; 喜迎金矿石中黄铁矿 Pb 同位素数据引自冯启伟 (2010); 萨瓦亚尔顿金矿石中黄铁矿 毒砂 Pb 同位素数据引自郑明华等 (2002) 层经历了低绿片岩相变形变质, 普遍发生糜棱岩化和片理化, 成矿物质开始活化 ; 晚期可能伴随构造抬升 ( 或在早期韧性变形强弱过渡带 ), 构造性质转换为脆韧性, 在变质地层内产生斜列式成群分布的张扭性断裂裂隙, 成为金矿体容矿构造 ( 图 3); 可能正是这种变形变质过程中产生和运动的含金热液流体在容矿构造中发生充填并伴随交代作用, 形成细脉状 斑杂状以及不规则网脉状的矿石 ( 图 4a,b), 并同时引起 围岩不断发生绢云母 绿泥石 绿帘石等热液蚀变 不难发现, 凌东金矿床地质特点与脆韧性剪切带容矿的造山型金矿呈现出一定相似性 事实上, 凌东金矿所在的眼形山剪切带, 很靠近其北侧的中天山南缘断裂 中天山南缘断裂是南天山洋在石炭纪末闭合后, 塔里木与中天山两个陆块陆陆碰撞造山所形成的大型构造变形带, 表现出右行走滑剪切性质 ( 唐哲民等,

9 王雪峰等 : 天山东段凌东金矿床地质 S Pb Os 同位素示踪和 Re Os 测年 1417 图 8 凌东金矿容矿变凝灰岩 含金黄铁矿铅同位素组成及与喜迎 萨瓦亚尔顿含金黄铁矿对比 Fig.8 Pb isotopiccompositiondiagramofgold bearingpyriteandmetamorphictufinthelingdonggolddeposit,comparingwith thatinxiyingandsawayardungolddeposits 2011; 许志琴等,2011; 蔡志慧等,2012) 正是本次造山过程中在塔里木板块北部边缘形成褶皱冲断带 眼形山剪切带很可能是本次造山过程的产物, 属南天山北缘褶皱冲断带的重要组成部分 看来在空间上, 凌东金成矿与天山的造山过程密切关联 6 2 成矿时代凌东金矿石中的含金矿物为黄铁矿和少量磁黄铁矿 ( 图 4 图 5), 其中黄铁矿含金性好, 金主要以包裹金 粒间金以及超显微金等形式存在, 金与黄铁矿密切共生, 黄铁矿形成时代即代表金成矿时代 本文针对含金黄铁矿进行 Re Os 法同位素测年过程中, 所测监控标样的结果与推荐值非常接近, 全流程空白值低, 计算获得的等时线年龄为 306 0± 2 4Ma(MSWD=0 54), 测年误差小, 置信度高, 指示金成矿时代为石炭纪末 在凌东金矿所在区域, 南天山盲起苏花岗闪长岩锆石 U Pb 年龄 304 2±11 2Ma, 代表了南天山洋在晚石炭世关闭 ( 朱志新等,2008); 中天山南缘断裂中马鞍桥南糜棱岩的黑云母 Ar Ar 坪年龄为 298 2±3 0Ma, 辛格尔断裂带奥图托拉格拉克布拉克糜棱岩中黑云母 Ar Ar 坪年龄 290±11Ma, 反映石炭纪末本区域的碰撞造山过程 ( 许志琴等,2011; 蔡志慧等,2012), 它们反映均指示塔里木与中天山两个陆块在晚石炭世发生陆陆碰撞 逆冲推覆 走滑剪切过程 凌东金矿石炭纪末 (306 0±2 4Ma) 成矿时代, 与南天山洋关闭后塔里木板块和中天山地块陆陆碰撞造山时代一致 看来在时间上, 凌东金成矿与天山造山过程密切关联 6 3 矿石硫来源凌东金矿主要发育黄铁矿化 绢云母化 硅化 碳酸盐化 绿帘石化等低温热液蚀变, 矿区和矿石中未见成矿相关 硫酸盐矿物, 硫几乎都是以硫化物矿物的形式出现, 代表整个成矿环境是趋于还原的, 并且矿物组合简单, 因此可以认为凌东金矿硫化物的硫同位素组成能够代表成矿流体的硫同位素组成 (OhmotoandRye,1979) 凌东金矿床 4 件凝灰岩样品 δ 34 S 值为 3 3 ~6 6, 平均值为 4 65, 变化范围比较小, 接近幔源硫 δ 34 S 值 0±3 (Rolison,1993), 略富集 34 S, 可能在成岩过程中, 海水硫的加入导致凝灰岩 34 S 的富集 ( 郑永飞和陈江峰,2000) 块状黄铁矿 斑杂状含金黄铁矿 δ 34 S 值为 2 9 ~6 5, 平均值为 4 68, 变化范围同样比较小, 与围岩的 δ 34 S 值比较一致, 集中在 3 ~6 推测金矿化过程中硫主要来自火山 沉积地层 6 4 成矿金属来源凌东金矿石中含金黄铁矿铅同位素组成, 与同处于南天山北缘褶皱冲断带内的喜迎和萨瓦亚尔顿两个金矿床中的含金黄铁矿 毒砂对比可见, 三个矿床有各自的相对集中区 ( 图 8) 凌东金矿石铅具有更明显的非放射性成因特点, 而喜迎 ( 冯启伟,2010) 和萨瓦亚尔顿 ( 郑明华等,2002) 金矿石铅表现出更明显的放射性成因特点, 而且与地层岩石铅接近 喜迎金矿床的赋矿地层是变形的碳酸盐岩 ( 冯启伟, 2010), 萨瓦亚尔顿金矿床的赋矿地层是强烈变形的细碎屑岩 ( 郑明华等,2002), 赋矿地层中均没有明显的火山物质, 金成矿物质多被理解为来源于赋矿地层 ( 郑明华等,2002; 冯启伟,2010; 薛春纪等,2014b) 凌东金矿床的赋矿地层为变形的凝灰岩, 明显的火山物质可能是造成矿石铅明显非放射性成因的原因 凌东金矿床与喜迎和萨瓦亚尔顿金矿床地质背景 矿床地质 成矿机制和条件相似 ( 薛春纪等, 2014b), 很可能它们具有相似的成矿金属来源 考虑到凌东金矿化主要发生在上志留 下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组变火山 沉积地层中, 火山 沉积地层的形成伴随着火山喷发, 很可能有相对多的深源非放射性成因铅加入 推测凌东金矿

10 1418 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2016,32(5) 铅主要来源于赋矿的地层 地壳相对富集 Re, 地壳物质的加入导致放射性成因 187 Os 含量增高, 进而导致 ( 187 Os/ 188 Os) i 增大 (Saaletal., 1998) 凌东金矿床含金黄铁矿样品普遍具有高放射性成因的 187 Os, 187 Os/ 188 Os (i) 加权平均值为 0 680±0 039, 高于原始地幔值 187 Os/ 188 Os (i) 值 0 125, 接近各类地壳的 187 Os/ 188 Os (i) 值 (0 8~1 3), 也指示成矿金属物质为主要来源于地壳, 可能有部分幔源物质的参与 暗示成矿金属物质很可能来自于火山 沉积地层 7 结论 凌东金矿床产在天山东段南天山北缘褶皱冲断带内的眼形山剪切带中, 受张扭性斜列式断裂裂隙控制, 含金石英脉及其附近蚀变岩构成的金矿体呈透镜状 脉状和不规则网脉状成群出现于上志留 下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组变凝灰岩中, 黄铁矿是主要载金矿物, 金主要呈包体金 粒间金 超显微金形式 矿石中含金黄铁矿 Re Os 法测年获得 306 0±2 4Ma 的成矿时代, 与天山造山时代一致 ; 矿石 δ 34 S 值为 2 9 ~ 6 5, 矿石 Pb 同位素组成 206 Pb/ 204 Pb=17 160~17 483, 207 Pb/ 204 Pb=15 369~15 736, 208 Pb/ 204 Pb=35 749~38 879, 含金黄铁矿 ( 187 Os/ 188 Os) i 为 0 680±0 039, 成矿物质源于火山 沉积地层 凌东金矿属脆韧性变形带容矿的造山型金矿床 ; 在天山东段, 于南天山北缘褶皱冲断带内该类型金矿床地质找矿前景良好 致谢野外工作得到了新疆地矿局第一地质大队和新疆新华联矿业有限公司大力支持和帮助 ; 实验测试工作在国家地质实验测试中心 核工业北京地质研究院分析测试中心 中国地质调查局武汉地质调查中心完成 ; 在此一并表示衷心感谢 References CaiZH,XuZQ,HeBZandWangRR.2012.Ageandtectonicevolution ofductileshearzonesintheeasterntianshan Beishanorogenicbelt. ActaPetrologicaSinica,28(6): (inChinesewith Englishabstract) CuiB,HeZJ,ZhaoL,DongLH,LiuTandQuJ.2008.Researchon metalogenicsystemsofgold and copperdepositsin themiddle section ofeastern Tianshan, Xinjiang, China. Earth Science Frontiers,15(4):13-17(inChinesewithEnglishabstract) DuAD,QuWJ,WangDH andlic.2012.re OsMethodandIts ApplicationintheScienceofMineralDeposit.Beijing:Geological PublishingHouse,1-182(inChinese) FengQW.2010.Thegeologicalandgeochemicalcharacteristicsandthe studyonthegenesisofthexiyinggolddeposit,shanshan,xinjiang. MasterDegreeThesis.Beijing:ChinaUniversityofGeosciences,1-90(inChinese) GoldfarbRJ,TaylorRD,ColinsGS,GoryachevNAandOrlandiniOF PhanerozoiccontinentalgrowthandgoldmetalogenyofAsia. GondwanaResearch,25(1): LudwigKR.2003.User smanualforisoplot3.00:ageochronological ToolkitforMicrosoftExcel. Berkeley: BerkeleyGeochronlogical CentreSpecialPublication,4:25-32 MuhetaerZR,ZhangXF,ChenB andmuhetaermmt.2010.the structureevolvementofeastentianshanmts.orogeniczoneinlate Paleozoicandpolymetalmineralresourcesmetalogenicregularity. JournalofXinjiangUniversity(NaturalScienceEdition),27(1):5-12(inChinesewithEnglishabstract) OhmotoHandRyeOR.1979.Isotopesofsulfurandcarbon.In:Barnes LH(ed.).GeochemistryofHydrothermalOreDeposits.NewYork: Wiley, RolisonHR.1993.UsingGeochemicalData:Evaluation,Presentation Interpretation.London:LongmaScientificandTechnicalLimited,1-351 SaalAE,RudnickRL,RavizaGEandHartSR.1998.Re Osisotope evidenceforthe composition, formation and age ofthe lower continentalcrust.nature,393(6680):58-61 Seltmann R, PorterTM and Pirajno F Geodynamics and metalogenyofthecentraleurasianporphyryandrelatedepithermal mineralsystems:a review.journalofasianearthsciences,79: ShireySB andwalkerrj.1995.cariustubedigestionforlow blank rhenium osmium analysis.analyticalchemistry,67(13): SunT,QianZZ,DengYF,LiC,SongXYandTangQ.2013.PGEand isotope (Hf Sr Nd Pb) constraints on the origin of the HuangshandongmagmaticNi CusulfidedepositintheCentralAsian orogenicbelt,northwesternchina.economicgeology,108(8): TangZM, CaiZH, WangZX and Chen FY Deformational characteristicsofductile shearzonesin northern and southern marginsofeasterncentraltianshan.geologyinchina,38(4): (inchinesewithenglishabstract) WangJB,WangYW andhezj.2006.oredepositsasaguidetothe tectonicevolutionintheeasttianshan Mountains, NW China. GeologyinChina,33(3): (inChinesewithEnglish abstract) XuZQ,LiST,ZhangJX,YangJS,HeBZ,LiHB,LinCSandCai ZH.2011.Paleo AsianandTethyantectonicsystemswithdocking thetarim block.actapetrologicasinica,27(1):1-22 (in ChinesewithEnglishabstract) XueCJ,ZhaoXB,MoXX,ChenYC,DongLH,GuXX,ZhangZC, NurtaevB,PakN,LiZD,WangXL,ZhangGZ,YalikunY,Feng B,ZuB andliujy.2014a.tectonic metalogenicevolutionof western Tianshan giant Au Cu Zn Pb metalogenic belt and prospectingorietation.actageologicasinica,88(12): (inchinesewithenglishabstract) XueCJ,ZhaoXB,MoXX,DongLH,GuXX,NurtaevB,PakN, ZhangZC,WangXL,ZuB,ZhangGZ,FengB andliujy. 2014b.AsiangoldbeltinwesternTianshananditsdynamicseting, metalogeniccontrolandexploration.earthsciencefrontiers,21 (5): (inChinesewithEnglishabstract) XueCJ,ZhaoXB,ZhangGZ,MoXX,GuXX,DongLH,ZhaoSM,Mi DJ,NurtaevB,PakN,LiZD,WangXL,ZuB,YaxiaerYLKand FengB.2015.Metalogenicenvironments,ore formingtypesand prospectingpotentialofau Cu Zn PbresourcesinWesternTianshan Mountains.GeologyinChina,42(3): (inChinesewith Englishabstract) ZhengMH, Liu JM, ZhangST and LongXR Metalogenic characteristicsandisotopiccompositionofsawayardungolddeposit, Xinjiang.GeologyandResources,11(3): (inChinese withenglishabstract) ZhengYFandChenJF.2000.StableIsotopeGeochemistry.Beijing: SciencePres,1-316(inChinese) ZhuZX,LiJY,DongLH,ZhangXF,HuJW andwangkz.2008.the

11 王雪峰等 : 天山东段凌东金矿床地质 S Pb Os 同位素示踪和 Re Os 测年 1419 agedeterminationoflatecarboniferousintrusionsinmangqisuregion anditsconstraintstotheclosureofoceanicbasininsouthtianshan, Xinjiang.ActaPetrologicaSinica,24(12): (in ChinesewithEnglishabstract) 附中文参考文献 蔡志慧, 许志琴, 何碧竹, 王瑞瑞 东天山 北山造山带中大型韧性剪切带属性及形成演化时限与过程. 岩石学报,28(6): 崔彬, 和志军, 赵磊, 董连慧, 刘拓, 屈君 新疆东天山中段金铜成矿系统研究. 地学前缘,15(4):13-17 杜安道, 屈文俊, 王登红, 李超 铼 锇法及其在矿床学中的应用. 北京 : 地质出版社,1-182 冯启伟 新疆鄯善县喜迎金矿床地质地球化学特征及成因研究. 硕士学位论文. 北京 : 中国地质大学,1-90 木合塔尔 扎日, 张晓帆, 陈斌, 木合塔尔 买买提 东天山造山带晚古生代构造演化与多金属矿产成矿规律. 新疆大学学报 ( 自然科学版 ),27(1):5-12 唐哲民, 蔡志慧, 王宗秀, 陈方远 中天山东部南北两缘韧性剪切带变形特征. 中国地质,38(4): 王京彬, 王玉往, 何志军 东天山大地构造演化的成矿示踪. 中国地质,33(3): 许志琴, 李思田, 张建新, 杨经绥, 何碧竹, 李海兵, 林畅松, 蔡志 慧 塔里木地块与古亚洲 / 特提斯构造体系的对接. 岩石学报,27(1):1-22 薛春纪, 赵晓波, 莫宣学, 陈毓川, 董连慧, 顾雪祥, 张招崇, NurtaevB,PakN, 李志丹, 王新利, 张国震, 亚夏尔亚力坤, 冯博, 俎波, 刘家瑛.2014a. 西天山巨型金铜铅锌成矿带构造成矿演化和找矿方向. 地质学报,88(12): 薛春纪, 赵晓波, 莫宣学, 董连慧, 顾雪祥,NurtaevB,PakN, 张招崇, 王新利, 俎波, 张国震, 冯波, 刘家瑛.2014b. 西天山 亚洲金腰带 及其动力背景和成矿控制与找矿. 地学前缘,21 (5): 薛春纪, 赵晓波, 张国震, 莫宣学, 顾雪祥, 董连慧, 赵树铭, 米登江,NurtaevB,PakN, 李志丹, 王新利, 俎波, 亚夏尔亚力坤, 冯博 西天山金铜多金属重要成矿类型 成矿环境及找矿潜力. 中国地质,42(3): 郑明华, 刘家军, 张寿庭, 龙训荣 萨瓦亚尔顿金矿床成矿地质特征及同位素组成. 地质与资源,11(3): 郑永飞, 陈江峰 稳定同位素地球化学. 北京 : 科学出版社,1-316 朱志新, 李锦轶, 董连慧, 张晓帆, 胡建卫, 王克卓 新疆南天山盲起苏晚石炭世侵入岩的确定及对南天山洋盆闭合时限的限定. 岩石学报,24(12):

5 : ( [6] ) Fig.1 GeologicalmapofXitieshanPb-Znminingarea ( ); - 2 [6] - - (Mλπ) ( a-1 b ) (a-2 ) - - ( 2-A) (d ) - ( ) [1123] ; c ( 2-B) [6] [2

5 : ( [6] ) Fig.1 GeologicalmapofXitieshanPb-Znminingarea ( ); - 2 [6] - - (Mλπ) ( a-1 b ) (a-2 ) - - ( 2-A) (d ) - ( ) [1123] ; c ( 2-B) [6] [2 37 5 2018 9 GeologicalScienceandTechnologyInformation Vol.37 No.5 Sep. 2018 doi:10.19509/j.cnki.dzkq.2018.0521. [J]. 201837(5):154-161. 1 2 3 1 2 2 1 (1. 810001;2. ( ) 430074;3. 350013) : 3 ( ) 3 SE SE

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