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1 兰州大学学报 : 自然科学版, 217, 53(5) / 1 月 Journal of Lanzhou University:Natural Sciences,217,53(5) / October 新疆包古图 Ⅲ-2 号岩体锑矿化特征魏少妮 1, 朱永峰 2 2, 郑波 1. 西安科技大学地质与环境学院, 新疆中亚造山带大陆动力学与成矿预测重点实验室, 西安北京大学地球与空间科学学院, 造山带与地壳演化教育部重点实验室, 北京 1871 摘要 : 报道了位于西准噶尔南部包古图地区 Ⅲ-2 号岩体东部边界的锑矿化. 研究表明 : 锑矿化过程可划分为 3 个阶段 : 早期自然锑阶段, 产出自然锑和的共生组合 ; 中期硫锑铁矿阶段, 硫锑铁矿与黄铁矿和共生产出 ; 晚期阶段, 大量结晶, 交代早期阶段自然锑和. 矿物成分和相分析表明, 早期阶段氧逸度的降低是导致自然锑沉淀的主要因素, 晚期阶段温度降低导致大量沉淀. 体系的硫逸度为 -8~-13, 从早期到晚期阶段, 硫逸度明显上升. 锑矿化的发现及研究补充完善了西准噶尔地区的矿产类型, 具有理论意义及实践价值. 关键词 : 锑矿化 ; 成矿流体 ; 包古图 ; 西准噶尔中图分类号 :TU18 文献标识码 :A 文章编号 : (217) DOI: /j.issn Characteristics of antimony mineralization in the Baogutu intrusive body Ⅲ-2, Xinjiang Province Wei Shao-ni 1, Zhu Yong-feng 2, Zheng Bo 2 1. Xinjiang Key Laboratory for Geodynamic Processes and Metallogenic Prognosis of the Central Asian Orogenic Belt, School of Geology and Environment, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an 7154, China 2. Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution with the Ministry of Education, School of Earth and Space Science, Peking University, Beijing 1871, China Abstract: Antimony mineralization developed in the east boundary of the intrusion III-2 in Baogutu area in the south of the West Junggar. The mineralization process can be divided into three stages: the early native antimony stage when native antimony coexisted with pyrrhotite; the middle gudmundite stage when gudmundite coexisted with pyrrhotite, pyrite and arsenopyrite; the late stibnite stage when plenty of stibnite replaced native antimony and pyrrhotite. Mineral compositions and phase relations indicated that precipitations of native antimony were mainly controlled by the decrease of oxygen fugacity during the early stage. The decreases in temperature resulted in the precipitation of stibnite during the late stage. The sulfur fugacity of the ore-forming process was logf(s) 2 = , increasing from the early to the late stages. The study of antimony mineralization supplements the mineral types in the West Junggar and is of great theoretical and practical value. Key words: antimony mineralization; ore-forming fluid; Baogutu; West Jungger 收稿日期 : 修回日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金项目 (414333, , ); 陕西省教育厅科研计划项目 (15JK148) 作者简介 : 魏少妮 (1984-), 女, 陕西西安人, 讲师, 博士, weishaoni3@163.com, 研究方向为矿床地球化学.

2 兰州大学学报: 自然科学版, 217, 53(5) 57 中亚成矿域因其巨大的资源储量闻名于世, 萨尔托海铬铁矿位于达拉布特蛇绿岩带中, 是与以发育大型斑岩矽卡岩型铜矿和云英岩型 W-Sn 蛇绿岩有关的豆荚状铬铁矿床[6]. 达拉布特断裂东矿为主要特征 [1]. 如环巴尔喀什地区的科翁腊德南侧为包古图金铜成矿带, 产出包古图金矿包古阿克斗卡超大型斑岩铜矿, 萨亚克大型铜矿田图斑岩铜矿及多个金铜矿点[7-12]. 等[2-4]. 新疆西准噶尔地区位于中亚成矿域的腹地, 是环巴尔喀什成矿带的东延部分, 发育有哈图金矿萨尔托海铬铁矿包古图金矿包古图斑岩铜矿等多个金铜矿床[5-8]. 包古图地区位于西准噶尔南部, 区内以铜金成矿作用为主. 包古图斑岩铜矿是近年来新发现的一个大型铜矿床, 已探明 Cu 金属量伴生 Mo Au Ag 分别为 ( 平均品位.28% ) kg [9-1]. 辉钼矿的 Re-Os 同位素和黑云母 4Ar/39Ar 年龄将成矿时代限定为 296~31 Ma[11-12]. 包古图金矿由Ⅰ~Ⅳ4 个金矿点组成, Au 储量 kg, 含金黄铁矿的 Re-Os 等时线年龄为(318±11)~(317.5±8.7) Ma. 区内还发育多个金铜矿点, 例如包古图 I 号岩体西侧的乃比克金矿 [13] Ⅱ号岩体与围岩接触带的Ⅺ号金矿点[14], 克拉玛依岩体东南侧的宏远钼矿等[15]. 近来, 在包古图Ⅲ-2 号岩体东部边界发现了锑矿化, 本研究主要探讨其矿床学和成矿流体特征, 为整个西准噶尔地区成矿模型的建立提供依据. 图 1 西准噶尔地质简图 Fig. 1 Simplified geological map of west Junggar 1 区域地质西准噶尔地区位于新疆北部准噶尔盆地西 2 矿区地质缘, 是西伯利亚板块和塔里木板块之间中亚增生包古图地区下石炭统火山-沉积地层出露完造山带的一部分(图 1 ). 区内地质构造复杂, 早整, 包括太勒古拉组包古图组和希贝库拉斯组古生代蛇绿混杂岩呈 NE 或近 EW 向沿区内断裂 (图 2). 太勒古拉组由凝灰质砂岩凝灰岩玄武带分布, 代表寒武纪 - 早泥盆世大洋闭合的产岩和硅质岩组成; 包古图组由薄层凝灰质粉砂岩物. 晚古生代火山沉积建造不整合覆盖在蛇绿和凝灰岩互层组成, 含浊流和滑塌堆积的灰岩混杂岩及相关复理石建造之上, 泥盆系砾岩砂泥灰岩生物碎屑灰岩透镜体及含砾粉砂岩; 希岩和粉砂岩主要分布在西准噶尔西北部地区, 石贝库拉斯组底部为一套成分复杂的砂质砾岩, 其炭系火山沉积岩在中部和南部地区广泛分布, 是上为青灰色含角砾的凝灰质砂岩, 局部夹薄层安区内金铜矿床的直接赋矿围岩. 大量晚石炭世- 山岩和凝灰岩. 地层火山岩的形成时代为 328~ 早二叠世中酸性岩石侵入到这套石炭系地层之 357 Ma[2]. [16] [17] [18] 中, 如庙尔沟岩体阿克巴斯套岩体克拉玛依岩包古图地区发育 3 组断裂系统, NS 向断裂形体包古图小岩株和岩脉等, 侵位时代集中在成最早, 断裂带宽百米, 延伸数千米, 具张性特征, 29~31 Ma. 控制着区内中酸性岩体的分布. 中期 NE 向断裂具 [19] 西准噶尔南部地区发育 2 个重要的成矿带, 以压性特征, 断裂带宽几米至十几米, 规模较大时切达拉布特断裂为界, 北西侧为哈图-萨尔托海金铬割小岩体, 通常具有弱的金矿化和较强褐铁矿化, 成矿带, 哈图金矿是区内开采规模最大的金矿床是区内最主要的控矿构造. NW 向断裂形成最晚, ( 5. 1 kg), 赋存于下石炭统火山沉积地层中, 少数含金性较好. 4 由浅部的石英脉型和深部的蚀变岩型矿体组成. [5] 区内侵入岩广泛发育, 以小岩体和岩脉为主,

魏少妮, 等 : 新疆包古图 Ⅲ-2 号岩体锑矿化特征与区内铜金成矿作用关系密切. 岩体以闪长岩石英闪长岩和花岗闪长岩为主, 侵位时间集中在 319~31 Ma [21-22]. Ⅰ 号岩体邻近达拉布特断裂, 侵位于包古图组地层中, 岩体西侧 NW 向断裂带产 [13] 出乃比克金矿. Ⅱ 号岩体位于包古图地区中部希贝库拉斯组地层中, 岩体与围岩接触带产出包 [14] 古图金矿 Ⅺ 号点.

3 魏少妮, 等 : 新疆包古图 Ⅲ-2 号岩体锑矿化特征与区内铜金成矿作用关系密切. 岩体以闪长岩石英闪长岩和花岗闪长岩为主, 侵位时间集中在 319~31 Ma [21-22]. Ⅰ 号岩体邻近达拉布特断裂, 侵位于包古图组地层中, 岩体西侧 NW 向断裂带产 [13] 出乃比克金矿. Ⅱ 号岩体位于包古图地区中部希贝库拉斯组地层中, 岩体与围岩接触带产出包 [14] 古图金矿 Ⅺ 号点. Ⅲ 号岩体位于南部包古图组地层中, 由北部的 Ⅲ-1 和南部的 Ⅲ-2 两部分组成. 岩体内部普遍发育铜金矿化, 品位较低, 金最高品位 , 铜最高品位.94%, 绝大多数 [23] 样品都小于边界品位. 岩体东部 1~3 km 范围内 [7] 产出包古图金矿. Ⅴ 号岩体出露于包古图组和希贝库拉斯组地层界限处, 是包古图斑岩铜矿床 [9-1] 的产出位置. 中酸性脉岩与岩体同时代形成 (316.6±4.6 Ma) [24], 与金矿脉在空间上平行展布, 或 [25] 被穿切. 中基性岩脉在包古图地区广泛分布, 侵位于各地质构造单位中, 形成时间较晚 (24~28 Ma) [26]. 锑矿化产于 Ⅲ-2 号岩体与包古图组地层接触带, 围绕岩体分布. 含矿石英 - 方解石脉沿岩体与地层的接触界限分布, 脉宽自几毫米到数厘米不等. 规模较大的脉体与岩体和地层界限清晰, 呈侵入接触关系, 细脉和网脉呈浸染状分布在岩体和围岩地层中. 锑矿化晚于岩体和地层中的铜矿化形成. 图 2 包古图地区区域地质简图 Fig. 2 Simplified geological map of Baogutu area 3 成矿特征包古图 Ⅲ-2 岩体与围岩接触带发育锑矿化, 样品采自岩体东部边界, 采样深度 261 m. 矿石矿物种类多样, 包括自然锑硫锑铁矿黄铁矿和, 脉石矿物为石英和方解石 ( 图 3). 根据矿物之间的共生和交代关系, 可划分出 3 个阶段. Fig. 3 图 3 锑矿化过程矿物生成顺序 Paragenesis of minerals during antimony mineralization 早期自然锑阶段 : 特征矿物组合为自然锑 + 磁黄铁矿. 自然锑结晶较早, 为它形颗粒, 有 3 种产出形式 : 1) 呈孤岛状或与共生, 分布在方解石和石英粒间 ( 图 4a b); 2) 呈它形粒状被硫锑铁矿包裹 ( 图 4c); 3) 呈蚀变残余物分布在中 ( 图 4d). 电子探针定量分析表明 ( 表 1), 产出形式不同的自然锑成分均一, 另有微量 Fe As. 磁黄铁矿与自然锑共生产于方解石石英脉粒间, 或与中期阶段的硫锑铁矿共生产出, 绝大部分都沿边部被晚期阶段的交代 ( 图 5a d). 成分测试结果显示平均分子式为 : Fe.47S.52, 含微量 Sb( 最高 w(sb)=.23 6). 中期硫锑铁矿阶段 : 典型矿物组合为硫锑铁矿 + + 黄铁矿 +. 硫锑铁矿为自形到半自形的颗粒, 可包裹早期形成的自然锑, 与磁黄铁矿共生, 或以脉体的形式产出. 平均分子式 Sb.49Fe.46As.1S.44, 含有微量 Au(w(Au) =. 4~.1 5) 和 Cd(w(Cd)=.1 2~.2 1). 黄铁矿和含量较少, 晶形完好, 与硫锑铁矿和晚期阶段的共生产出 ( 图 5d~f). 成分变化较大, 平均分子式为 : Fe.64As.55S.68, As 物质的量分数为 26.5%~3.9%. 571 晚期阶段 : 典型矿物组合为 + 硫锑铁矿 + 黄铁矿 +. 是最晚期阶段的产物, 呈针状放射状, 广泛交代早期形成的磁黄铁

兰州大学学报: 自然科学版, 217, 53(5) 572 图 4 自然锑的产出状态 Fig. 4 Images showing the occurrence of native antimony Table 1 测试矿物自然锑自然锑自然锑硫锑铁矿硫锑铁矿硫锑铁矿 w(fe).72.74.32 26.55 26.21 24.63.16.5.9.29 4.46 3.71 6.94 59.

4 兰州大学学报: 自然科学版, 217, 53(5) 572 图 4 自然锑的产出状态 Fig. 4 Images showing the occurrence of native antimony Table 1 测试矿物自然锑自然锑自然锑硫锑铁矿硫锑铁矿硫锑铁矿 w(fe) 表 1 锑矿化过程硫化物电子探针分析结果 Electron microprobe data of sulfide minerals during antimony mineralization w(as) w(s) w(ni) w(pb) w(cu) w(ag) w(cd) w(au) w(sb) % 合计

5 魏少妮等新疆包古图Ⅲ-2 号岩体锑矿化特征 Fig 图 5 锑矿化过程硫化物产出状态 Images showing the occurrence of sulfide minerals during ore-forming process 矿和自然锑(图 5a), 粒度较大的中可见二者交代残余; 少量充填硫锑铁矿的裂隙(图 5b), 或是呈单矿物脉体出现(图 5c), 局部见 4 成矿流体特征在热液流体中, Sb 主要有 3 种迁移形式: 被氧化为红锑铁矿. 不同世代成分均一, 平 Sb(OH)3 HSb2S4- Sb2S2(OH)2, 酸碱条件温度均分子式为: Sb.59Fe.3As.1S.8. 氧逸度以及还原性硫含量是控制热液中 Sb 浓度硫化物成分测试在北京大学造山带与地壳演的主要因素 [27-29]. 在自然锑稳定存在的温度区间, 化教育部重点实验室完成, 使用仪器为 JXA- 当体系的氧逸度 logf(o)2>-31 时, Sb 的溶解度高 81, 测试条件为: 加速电压 15 kv; 束流 1 1 于.1%, 而当 logf(o)2<-4 时, Sb 的溶解度低至< A; 束斑 1 μm.. 1%因此氧逸度的降低是导致自然锑结晶的 -8

6 574 主要因素 ( 图 6 [29] ), 与的大量结晶一致. 晚期阶段广泛交代和自然锑, 指示体系的氧逸度升高. 兰州大学学报 : 自然科学版, 217, 53(5) 度逐渐降低. 温度降低是导致晚期阶段结晶的主要机制. 在 Fe-S 体系中的 FeS 活度可指示体 [32] 系的硫逸度值. 锑矿化过程中的 Fe 物质的量分数为 46.6%~47.9%, 结合 logf(s) 2-T 相图确定体系的硫逸度区间为 logf (S) 2 =-8 ~-13 ( 图 8 [33] ). 晚期阶段广泛交代自然锑, 指示体系的硫逸度明显升高. 图 6 锑矿物在 logf(o) 2-T 图中的稳定区域及演化趋势 Fig. 6 logf(o) 2-T diagram showing the stability and evolution of antimony minerals 形成较晚, 在稳定区域, 当温度 >34 时, Sb 的溶解度高于.1%, 而当温度降低至 2 时, Sb 的溶解度降低至. 1%. 是热液体系中最常见的硫化物之一, 中的 As 物 [3-31] 质的量分数可以很好地反映体系的温度. 锑矿化过程中成分变化很大, As 物质的量分数为 26.5%~3.9%, 结合矿物组合 ( 与和黄铁矿共生 ) 和成分温度计获得成矿中期和晚期阶段温度的上限为 37 ( 图 7 [3] ). 根据成矿过程中锑矿物之间的结晶顺序矿物稳定存在的温度区间 ( 图 6) 可知, 从早期到晚期阶段体系的温图 8 根据 Fe 物质的量分数在稳定区域的投影所确定的硫逸度 Fig. 8 Estimated sulfur fugacity of pyrrhotite on the basis of the projection of Fe activity 5 结论包古图 Ⅲ-2 号岩体与围岩接触带锑矿化过程包括 3 个演化阶段, 早期自然锑阶段矿物组合为自然锑 +, 氧逸度的降低是导致自然锑沉淀的主要因素. 中期硫锑铁矿阶段矿物组合为硫锑铁矿 + + 黄铁矿 +. 晚期阶段矿物组合为 + 硫锑铁矿 + 黄铁矿 +, 辉锑矿的沉淀主要受温度控制. 体系的硫逸度区间为 logf(s) 2 =-8~-13, 晚期阶段硫逸度明显升高. 图 7 根据 As 物质的量分数在稳定区域的投影所确定的成矿温度 Fig. 7 Estimated crystallization temperatures of arsenopyrite on the basis of the projection of As activity 参考文献 [1] 何国琦, 朱永峰. 中国新疆及其邻区地质矿产对比研究 [J]. 中国地质, 26, 33(3): [2] 韩淑琴, 陈宣华, 扬农, 等. 哈萨克斯坦科翁腊德斑岩型铜矿地质特征与成矿模式 [J]. 地质力学学报, 21, 16(2): [3] 李勇, 陈宣华, 董树文, 等. 哈萨克斯坦阿克斗卡特大型斑岩铜矿床成矿时代与剥露历史研究 [J]. 地质学报, 212, 86(2): [4] 安芳, 王居里, 朱永峰, 等. 中亚萨亚克矿田成矿岩体矿

7 魏少妮, 等 : 新疆包古图 Ⅲ-2 号岩体锑矿化特征 575 物学和地球化学 : 岩浆性质与成矿意义 [J]. 岩石学报, 215, 31(2): [5] Shen Ping, Pan Hong-di, Zhu He-ping. Two fluid sources and genetic implications for the Hatu gold deposit, Xinjiang, China[J]. Ore Geology Reviews, 216, 73(1): [6] Qiu Tian, Zhu Yong- feng. Geology and geochemistry of listwaenite- related gold mineralization in the Sayi gold deposit, Xinjiang, NW China[J]. Ore Geology Reviews, 215, 7(1): [7] Zheng Bo, Zhu Yong-feng, An Fang, et al. As-Sb-Bi-Au mineralization in the Baogutu gold deposit, Xinjiang, NW China[J]. Ore Geology Reviews, 215, 69(1): [8] Shen Ping, Shen Yuan-chao, Pan Hong-di, et al. Baogutu porphyry Cu- Mo- Au deposit, West Junggar, Northwest China: petrology, alteration, and mineralization[j]. Economic Geology, 21, 15(5): [9] 张锐, 张云孝, 佟更生, 等. 新疆西准包古图地区斑岩铜矿找矿的重大突破及意义 [J]. 中国地质, 26, 33(6): [1] 申萍, 沈远超, 刘铁兵, 等. 新疆包古图斑岩型铜钼矿床容矿岩石及蚀变特征 [J]. 岩石学报, 29, 25(4): [11] 宋会侠, 刘玉琳, 屈文俊, 等. 新疆包古图斑岩铜矿矿床地质特征 [J]. 岩石学报, 27, 23(8): [12] Liu Yu-lin, Guo Li-shuang, Song Hui-xia, et al. Geochronology of Baogutu porphyry copper deposit in Western Junggar area, Xinjiang of China[J]. Science in China Series D: Earth Sciences, 29, 52(1): [13] 祁小芮. 新疆托里县乃比克金矿地质特征及成因探讨 [J]. 新疆有色金属, 212, 35(1): [14] 郑波, 安芳, 朱永峰. 新疆包古图金矿中发现的自然铋及其找矿勘探意义 [J]. 岩石学报, 29, 25(6): [15] 鄢瑜宏, 王军年, 申萍, 等. 新疆西准噶尔宏远钼矿地质特征与成矿流体 [J]. 岩石学报, 215, 31(2): [16] 新疆维吾尔自治区地质矿产局. 新疆维吾尔自治区区域地质志 [M]. 北京 : 地质出版社, [17] Zhu Yong- feng, Chen Bo, Qiu Tian. Geology and geochemistry of the Baijiantan-Baikouquan ophiolitic mélanges: implications for geologic evolution of west Junggar, Xinjiang, NW China[J]. Geological Magazine, 215, 152(1): [18] 沈远超, 金成伟. 西准噶尔地区岩浆活动与金矿化作用 [M]. 北京 : 科学出版社, 1993: [19] 韩宝福, 季建清, 宋彪, 等. 新疆准噶尔晚古生代陆壳垂向生长 (Ⅰ): 后碰撞深成岩浆活动的时限 [J]. 岩石学报, 26, 22(5): [2] 安芳, 朱永峰. 新疆西准噶尔包古图组凝灰岩锆石 SHRIMP 年龄及其地质意义 [J]. 岩石学报, 29, 25(6): [21] 魏少妮, 朱永峰. 新疆西准噶尔包古图地区中酸性侵入体的岩石学年代学和地球化学研究 [J]. 岩石学报, 215, 31(1): [22] Li Guang- ming, Cao Ming- jian, Qin Ke- zhang, et al. Thermal-tectonic history of the Baogutu Cu deposit, West Junggar as constrained from zircon U- Pb, biotite Ar/Ar and zircon/apatite (U-Th)/He dating[j]. Journal of Asian Earth Sciences, 214, 79(5): [23] 魏少妮, 朱永峰, 安芳. 新疆包古图地区斑岩型铜矿化特征和成矿元素迁移规律初探 [J]. 矿床地质, 214, 33(1): [24] Tang Gong-jian, Wang Qiang, Wyman D A, et al. Recycling oceanic crust for continental crustal growth: Sr-Nd- Hf isotope evidence from granitoids in the Western Junggar region, NW China[J]. Lithos, 212, 128(1): [25] 安芳, 朱永峰, 魏少妮, 等. 新疆包古图地区金矿床地质特征及成矿模型研究 [J]. 矿床地质, 214, 33(4): [26] 李辛子, 韩宝福, 季建清, 等. 新疆克拉玛依中基性岩墙群的地质地球化学和 K-Ar 年代学 [J]. 地球化学, 24, 33(6): [27] Krupp R E. Solubility of stibnite in hydrogen sulfide solutions, speciation, and equilibrium constants, from 25 to 35 [J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1988, 52(12): [28] Spycher N F, Reed M H. As(Ⅲ) and Sb(Ⅲ) sulfide complexes: an evaluation of stoichiometry and stability from existing experimental data[j]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1989, 53(9): [29] Williams-Jones A E, Normand C. Controls of mineral parageneses in the system Fe-Sb-S-O[J]. Economic Geology, 1997, 92(3): [3] Kretschmar U, Scott S D. Phase relations involving arsenopyrite in the system Fe-As-S and their application[j]. Canadian Mineralogist, 1976, 14(3): [31] Sharp Z D, Essene E J, Kelly W C. A re-examination of the arsenopyrite geothermometer: pressure considerations and applications to natural assemblages[j]. Canadian Mineralogist, 1985, 23(4): [32] Waldner P, Pelton A D. Thermodynamic modeling of the Fe-S system[j]. Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 23, 26(1): [33] Toulmin P, Barton P B. A thermodynamic study of pyrite and pyrrhotite[j]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1963, 28(5): ( 责任编辑 : 王春燕 )

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km 5 km Pt 2 x 2 1 Au 65 ~ ~ km 5 km 10 km 2 Au Au 38 1 2015 3 JOURNAL OF EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY Vol. 38 No. 1 Mar. 2015 doi 10. 3969 /j. issn. 1674-3504. 2015. 01. 002 1 2 1 2 3 1. 471000 2. 471000 3. 510640 9 P618. 51 A 1674-3504 2015 01-0012-11.