2007 年 9 月, 第 13 卷, 第 3 期,590-602 页 September 2007,Vol. 13, No.3, p. 590-602 高校地质学报 Geological Journal of China Universities 西准噶尔宝贝金矿地质与容矿火山岩的锆石 SHRIMP 年龄 王瑞, 朱永峰 ( 造山带与地壳演化教育部重点实验室, 北京大学地球与空间科学学院, 北京 100871) 摘要 : 位于西准噶尔的宝贝金矿主要由石英脉型矿石组成, 主要含金矿物为银金矿, 以裂隙金和包裹金的形式赋存在毒砂 黄铁矿和石英中 宝贝金矿的黄铁矿普遍含 As( 最高达 3.88%, 平均 1.49%) 根据脉穿切和矿物共生组合可将宝贝金矿的成矿作用划分出四个成矿阶段 : 钠长石 石英阶段 (I) 银金矿 黄铁矿 毒砂 石英阶段 (II) 多金属硫化物浸染状矿化阶段(III) 和碳酸盐化阶段 (IV), 其中第 II 和 III 阶段为主要成矿期 利用锆石 SHRIMP 方法测定了赋矿围岩 ( 酸性凝灰岩 ) 的形成时代, 其 U Pb 谐和年龄为 328.1±1.8 Ma(MSWD=1.6, n= 13) 该年龄代表宝贝金矿赋矿围岩的形成时间, 即西准噶尔地区大规模中酸性火山岩的喷发时间 关键词 : 宝贝金矿 ; 西准噶尔 ; 毒砂 ; 银金矿 ; 锆石 SHRIMP; 成矿阶段中图分类号 :P611.3;P597.3 文献标识码 :A 文章编号 :1006-7493(2007)03-0590-13 新疆西准噶尔是中亚成矿域的重要组成部分, 具有复杂的地质构造格局和演化历史 ( 图 1a) 西准噶尔地区是新疆北部的重要金矿产地, 该地区除了产出超大型的哈图金矿 ( 即 : 齐 Ⅰ 和齐 Ⅱ 金矿 ) 外, 还在不大的范围内分布着十多个中小型金矿, 如宝贝金矿 ( 图 1b) 萨 Ⅰ 金矿 萨 V 金矿 满峒山金矿 铬门沟金矿和扎武特金矿等 前人对这些矿床进行了大量的地质和地球化学研究, 自北向南分为三条金成矿带 ( 白文吉等,1988), 即哈图断裂以北的别鲁阿尕西金成矿带 哈图 萨尔托海金成矿带和包古图金成矿带 哈图金矿是该地区最大的金矿, 对其已经有较多的研究 ( 沈远超等,1993) 位于哈图金矿东侧约 30 km 的宝贝金矿产在与哈图金矿相同的地层单元中 尽管宝贝金矿自明朝末年以来断断续续被开采, 但文献中鲜有报道, 至今还没有对此矿床开展过系统研究 而且, 该地区金矿 ( 包括哈图金矿 ) 的成矿时代及其赋矿围岩的时代目前还没有高精度同位素数据的报道 本文在描述 宝贝金矿矿床地质特征的同时, 系统研究了成矿阶段及其伴随的蚀变, 并利用锆石 SHRIMP 方法测定了赋矿围岩的形成时代 1 区域地质 巴尔喀什 准噶尔地区位于西伯利亚地台和伊犁 中天山板块之间, 主要由成吉斯 塔尔巴哈台构造带 楚伊犁 北天山造山带 巴尔喀什岩浆岩带和西准噶尔岩浆 构造带构成 其总体特征是从外向内, 形成的岩石记录不断年轻化, 从早古生代的成吉斯 塔尔巴哈台构造带 ( 北部 ) 楚伊犁造山带( 南部 ) 以及西准噶尔 ( 东南部 ) 演化为环巴尔喀什 北天山 西准噶尔地区的晚古生代岩浆活动和成矿作用 ( 何国琦和朱永峰,2006; 图 1a) 西准噶尔地区地质构造复杂, 出露多条蛇绿混杂岩带 ( 徐新等,2006), 且广泛发育晚古生代金矿成矿作用, 形成了哈图金矿等众多金矿床或矿点 ( 沈远超等,1993) 金矿主要赋存在石炭系一套火山 沉积地层中 收稿日期 :2007-05-12; 修回日期 :2007-07-12 基金项目 : 国家科技支撑计划重点项目 (2006BAB07B08) 资助 第一作者简介 : 王瑞, 男,1985 年生, 本科生, 矿床地球化学专业 * 通讯作者 : 朱永峰, 北京大学教授 E-mail: yfzhu@pku.edu.cn
3 期 王瑞等 : 西准噶尔宝贝金矿地质与容矿火山岩的锆石 SHRIMP 年龄 591 图 1 新疆北部及其邻区大地构造格架 (a, 朱永峰等,2006) 及宝贝金矿的区域地质图 (b, 李华芹等,2000, 修改 ) Fig. 1 Tectonic sketch map of northern Xinjiang and the adjacent regions ( a. based on Zhu and Xu, 2006 ); and tectonic position of Baobei gold deposit ( b. modified from Li et al, 2000 )
592 高校地质学报 1 3 卷 3 期 1966 年新疆地质区测队依据地层中获得的珊瑚类 腕足类和植物化石, 在填制 1:20 万克拉玛依地质图时将这套岩系划分为三个组, 自上而下是 : 太勒古拉组 包古图组和希贝库拉斯组 达拉布特断裂北侧和萨尔托海一带的超基性岩周边发育的一套熔岩和硅质岩以及火山碎屑岩系不同于太勒古拉组岩石组合, 有人将其划分为一个独立的岩石地层单位, 称为达拉布特组, 并根据在该组中的灰岩透镜体和硅质岩中获得的珊瑚和放射虫, 将其归为中泥盆统 ( 冯益民,1985) 廖卓庭等 (1993) 根据化石将这套地层的层序自上而下改为 : 包古图组 希贝库拉斯组和太勒古拉组, 并将前两个组的地层时代定为下石炭统维宪阶, 将太勒古拉组归为泥盆系 吴浩若和潘正莆 (1991) 认为这三个组是一套深海连续沉积, 自上而下的沉积序列为希贝库拉斯组 包古图组和太勒古拉组, 并把太勒古拉组的时代上限延入早石炭世 太勒古拉组是本地区重要的含金层位, 主要分布于安齐断裂两侧, 为海相中 基性火山岩和硅质岩建造, 以玄武质 安山岩和凝灰岩为主要组成部分 包古图组主要岩性为灰黑色薄层状凝灰质粉砂岩, 粉砂质凝灰岩, 含大量浊流和滑塌堆积的灰岩, 泥灰岩和生物碎屑灰岩透镜体以及含砾杂砂岩 希贝库拉斯组的主要岩性为青灰色厚层块状含角砾的凝灰质杂砂岩与凝灰质泥岩, 凝灰质粉砂岩互层, 以具有递变层理的含砾杂砂岩和具有变形层理的凝灰质粉砂岩为特征, 为典型的滨海相沉积组合 西准噶尔地区主要受 NNE 向断裂控制, 区域上自北向南为黑苏断裂 安齐断裂 哈图断裂 萨尔托海断裂 达拉布特大断裂和一家人断裂等 ( 图 1b) 达拉布特蛇绿混杂岩带沿达拉布特大断裂呈带状展布, 由 10 个岩体组成, 面积约 50 km 2, 受逆冲断裂为主的叠瓦状构造破坏, 洋壳物质常以残片形式赋存于古大陆边缘的陆源碎屑物中, 显示残留性地幔源的地球化学特征 ( 张弛和黄萱,1992) 前人曾测得萨尔托海蛇绿混杂岩中堆晶辉长岩的 Sm Nd 等时线年龄为 ~395 Ma( 王广瑞,1991), 玄武岩的等时线年龄 ~411 Ma( 李华芹等,2000) 最近在克拉玛依白碱滩 百口泉地区发现了蛇绿混杂岩带, 白碱滩蛇绿混杂岩 中蚀变辉长岩的锆石 SHRIMP 年龄分成两组 :~414 Ma 和 ~332 Ma( 徐新等,2006) 本地区代表性 岩体包括庙儿沟岩体 哈图西岩体 阿克巴斯套 岩体 红山岩体和克拉玛依北岩体 ( 图 1b) 锆 石的 LA ICP MS U Pb 定年结果表明它们的形成时 代为 ~300 Ma( 苏玉平等,2006), 这个年龄与 Chen et al(2004) 所给出的庙儿沟岩体全岩 Rb Sr 年龄 297 ± 12 Ma 及李华芹等 (1998) 所报道的阿克巴斯套岩体单颗粒锆石表面蒸发年龄 291 ± 16 Ma 在误差范围内一致 包古图地区则发育一些 海西期的石英闪长岩小岩株, 其中的扎斯喀拉尕 依岩体的锆石 SHRIMP 年龄为 ~315 Ma( 陈晔等, 2006) 一些小岩株已经被证明含铜 金, 具有 斑岩铜金矿的地质特征 ( 成勇和张锐,2006) 2 矿床地质 宝贝金矿位于准噶尔盆地的西缘 ( 图 1b), 主要赋矿围岩为太勒古拉组英安岩 凝灰岩, 以 中酸性的晶屑凝灰岩为主, 其中常见长石和石英 晶屑 矿体主要由石英脉组成 矿石矿物主要包 括毒砂 黄铁矿 闪锌矿 黄铜矿 磁黄铁矿和 方铅矿, 脉石矿物包括石英 方解石 钠长石 磷灰石 绿泥石 铁白云石 白云母 绢云母 金红石 榍石 石墨和独居石 围岩蚀变包括钠 长石化 绿泥石化 绢英岩化 硅化 毒砂化 黄铁矿化和碳酸盐化等, 其中硅化 毒砂化和黄 铁矿化与金矿化关系密切 钠长石化 绢英岩化 和绿泥石化常与金红石 石墨和磷灰石伴生 硅 化以两种形式出现在围岩中, 一种呈细脉状 网 脉状或团块状集合体充填交代围岩, 脉中常发育 细脉浸染状毒砂和黄铁矿 ( 含金 ); 另一种以细 粒石英交代围岩, 在围岩中呈浸染状分布 碳酸 盐化以两种形式存在 : 一种是交代围岩中的长 石 石英等矿物, 与绢云母组成集合体 ; 另一种 呈细脉状 网脉状产出, 含少量石英, 穿切先期 形成的蚀变岩 矿脉和多金属硫化物 宝贝金矿的石英脉主要有两种类型 :(1) 以 形成乳白色自形 半自形粗粒块状石英为特征, 经后期构造作用, 脉体具角砾状 破碎状构造, 氧化后呈黄褐色 由脉两侧到中央依次发育钠长 石 绿泥石和石英 石英波状消光明显, 梳状结
3 期 王瑞等 : 西准噶尔宝贝金矿地质与容矿火山岩的锆石 SHRIMP 年龄 593 构发育, 脉中存在少量绢云母 (2) 烟灰色石英呈细脉状和网脉状, 这类石英含银金矿包裹体 沿石英脉与围岩界面分布着毒砂 黄铁矿和方解石, 方解石细脉穿切石英脉 3 矿物赋存状态与矿物化学 宝贝金矿的含金矿物主要是银金矿, 通常以包裹金和裂隙金的形式出现 包裹金赋存在石英 ( 图 2a,b) 和毒砂中 ( 图 2d,e); 裂隙金主要出现在黄铁矿的裂隙内 ( 图 2c) 银金矿形态多样, 以它形为主, 一般呈麦粒状 瓜籽状 浑圆状和叶片状等形态, 粒径 0.005~0.02 mm 电子探针结果显示, A u 在银金矿中的含量为 73.96%~85.35%( 表 1) 样品 BB17 5 中银金矿的金含量最低 ( 图 2f), 银金矿呈楔形与磷灰石共生, 被石英包裹 ( 图 2b) 银金矿中 Bi 含量为 0.52%~0.79%,As 含量为 0.20%~0.48%( 表 1) 毒砂是宝贝金矿最主要的载金矿物, 存在两类毒砂 :1 呈稠密细脉状在石英脉内分布, 自形 半自形, 粒径 0.01~0.4 mm, 部分与金红石共生 ( 图 3a, l);2 在围岩中呈浸染状矿化, 自形程度较高, 粒径 ~0.2 mm( 最大达 1 cm), 被黄铁矿包裹 被闪锌矿交代 ( 图 3c,g) 部分毒砂内部成分不均一 ( 图 3b,BSE, 其中浅色毒砂定义为 As2, 深色的为 As1),As2 含钴 2.93%,As1 不含钴 ( 表 1), 反映了毒砂形成时期成矿热液中钴含量的改变 这两类毒砂都含银金矿包裹体 第一类毒砂边缘有破碎带, 含浑圆状银金矿包裹体 ( 图 2d); 第二类毒砂碎裂很强烈, 银金矿成瓜籽状和浑圆状赋存在毒砂微裂隙周围, 微裂隙中还有方铅矿 ( 图 2e) 宝贝金矿中毒砂含 S 普遍高于 19.09%( 平均值为 20.76%, 见表 1), 含 As 普遍低于 46.01%( 平均值为 43.99%, 见表 1),Fe/(As+S) ( 原子数 )=0.51( 平均值 ),S/As( 原子数 ) =1.11( 平均值 ), 表现出富 S 贫 As 的特点 不含金的毒砂一般 Fe/(As+S)<0.50,S/As<1 两类毒砂的 Fe 含量变化不大, 样品 BB06-1.5 中 Fe 含量较低, Co 含量 2.93%( 表 1), 属钴毒砂 黄铁矿与毒砂 闪锌矿和黄铜矿共生 一些黄铁矿含石英 磷灰石 毒砂 黄铜矿和银金矿的包裹体 黄铁矿的产出方式 :1 在石英脉内与 毒砂伴生, 金赋存在黄铁矿裂隙中, 片状, 黄铁矿呈它形, 碎裂明显 ( 图 2c);2 黄铁矿呈自形 半自形, 与闪锌矿和黄铜矿共生 ( 图 3f), 部分含毒砂 方铅矿 石英或磷灰石包裹体 ( 图 3c, g), 在围岩中浸染状分布 立方体型黄铁矿内部含石英包裹体, 部分黄铜矿呈稀疏浸染状在石英中分布 ( 图 2a 中部 ), 石英含银金矿包裹体以及毒砂包体 ; 在石英包裹体与黄铁矿的接触边界发育黄铜矿条带 ( 图 2a 右下角 ) 因此推测, 黄铁矿中毒砂 黄铜矿 银金矿和石英形成早于黄铁矿 ;3 黄铁矿自形程度较好 ( 呈立方体和五角十二面体 ), 与方解石共生 根据宝贝金矿黄铁矿的探针数据 (Fe 平均值 46.05%, 硫平均值 51.54%, 见表 1), 黄铁矿显示贫硫的特征 黄铁矿中的 As 含量对 Au 具有指示意义, 其含量与黄铁矿的 Au 含量呈线性正相关 ( 陈光远等,1987) 宝贝金矿的黄铁矿普遍含 As, 且 As 最高达 3.88%, 平均值 1.49%( 表 1) 富 As 黄铁矿的含金性普遍高于贫 As 黄铁矿 上述三类黄铁矿的 Fe 含量变化不大 ( 图 4), 在围岩中浸染状分布的黄铁矿 Fe 含量较为集中, 其中样品 BB15 1.9 中的 Fe 含量较低 ( 图 4), 由于它交代毒砂 ( 图 3e), 故其 As 和 S 含量均较高 ( 表 1) 宝贝金矿中的闪锌矿有三类 :1 在石英脉内呈稀疏浸染状分布, 常与黄铜矿共生 ;2 在围岩中浸染分布, 与毒砂 黄铁矿 黄铜矿和金红石共生 ( 图 3f i), 部分闪锌矿中含有乳滴状黄铜矿 ( 图 3h);3 与方解石共生 ( 图 3i) 根据电子探针分析, 闪锌矿的 Fe 含量均大于 2%, 故都为富铁闪锌矿 三类闪锌矿的 Fe 含量差别较大, 变化幅度从 8.1%~3.8%( 图 4) 闪锌矿的 Fe 含量与其形成温度有关, 一般高温形成的闪锌矿 Fe 含量高, 低温形成的闪锌矿 Fe 含量低 (Scott et al,1973; Kojima et al,1985) 与闪锌矿相比, 毒砂和黄铁矿的 Fe 含量变化不大, 黄铜矿中的 Fe 含量相对较高 ( 图 4) 黄铜矿呈微晶粒在石英中呈稀疏浸染状, 或呈骸晶状被黄铁矿交代 ( 图 3g), 在闪锌矿中呈乳滴状 ( 图 3h), 与闪锌矿和黄铁矿共生 ( 图 3f) 方铅矿主要呈微细粒浑圆状被黄铜矿或黄铁矿包裹 ( 图 3f-g) 磷灰石常与金红石和石墨共生, 磷灰石和金
594 高校地质学报 1 3 卷 3 期 (a) 黄铁矿内有石英包裹体, 石英中见细粒黄铜矿, 在黄铁矿中部的石英中有银金矿, 在右下角石英内黄铜矿和黄铁矿共生, 反射光 ;(b) 银金矿和磷灰石共生, 背散射电子图 (BSE);(c) 黄铁矿裂隙内有银金矿赋存, 反射光 ;(d) 毒砂内有银金矿, 背散射电子图 (BSE);(e) 毒砂内含银金矿和方铅矿包裹体, 背散射电子图 (BSE);(f) 银金矿中的 Au,Ag 元素含量分布 Au 银金矿,As 毒砂,Ap 磷灰石,Cha 黄铜矿,Gal 方铅矿,Py 黄铁矿,Qtz 石英 (a) quartz grains occur as inclusions in pyrite. Chalcopyrite disseminates in quartz, electrum as inclusions in quartz, chalcopyrite intergrows with pyrite at the right bottom of the picture, reflected light; (b) electrum intergrows with apatite, BSE image; (c) electrum occurs as fissure filling in pyrite, reflected light; (d) electrum appears as inclusions in arsenopyrite, BSE image; (e) electrum and galena occur as inclusions in arsenopyrite, BSE; (f) Au and Ag contents in the electrum. Au electrum, As arsenopyrite, Ap apatite, Cha chalcopyrite, Gal galena, Py pyrite, Qtz quartz 图 2 与银金矿有关的矿物共生关系图 Fig. 2 Mineral paragenesis related with electrum 红石明显破碎, 石墨呈条带状分布 ( 图 3k) 石英脉内分布的磷灰石自形程度较好, 与银金矿共生 ( 图 2b) 黄铁矿在围岩中呈浸染状矿化, 交代 包裹先期形成的磷灰石 ( 图 3c) 宝贝金矿中金红石常与细粒毒砂 钛铁矿或石墨共生 ( 图 3a,j-k), 这一类金红石常呈粒状或短柱状, 产在蚀变强烈的石英 绢云母化带, 部分金红石被钛铁矿交代, 在一些钛铁矿集合体中保留着金红石残余 ( 图 3j) 在蚀变较弱的石英 绢云母化带边缘见到针状金红石与毒砂共生的现象 ( 图 3a)
3 期 王瑞等 : 西准噶尔宝贝金矿地质与容矿火山岩的锆石 SHRIMP 年龄 595 表 1 宝贝金矿矿物电子探针分析结果 (%) Table 1 Electron probe microanalysis results of some minerals from Baobei gold deposit(%) 矿物 样号 S Se As Fe Pb Co Bi Cu Ag Zn Te Au Ni Mn Total 银金矿 BB01-1 00.04 n.a 00.20 01.00 0 0 0.55 0 11.82 0 0.07 85.35 0.03 0.01 099.08 银金矿 BB01-2 00.13 n.a 00.24 02.34 0 0 0.60 0 12.69 0 0.10 83.21 0.01 0 099.32 银金矿 BB02-1 00.19 n.a 00.41 03.10 0 0 0.79 0 14.69 0.01 0 80.44 0 0 099.64 银金矿 BB02-2 00.30 n.a 00.48 03.35 0 0.03 0.62 0.04 15.26 0.03 0.03 79.75 0 0 099.88 银金矿 BB17-5 00.06 n.a 00.02 00.08 0 0.01 0.52 0.01 25.92 0.02 0.16 73.96 0 n.a 100.76 毒砂 BB06-1.1 22.31 0 42.29 35.34 0.07 0.06 0 0 0 0 n.a n.a 100.07 毒砂 BB19-1.3 21.01 0 42.98 35.60 0 0.09 0.06 0.01 0.02 0 n.a n.a 099.77 毒砂 BB02-1.1 20.80 0 43.46 35.84 0.11 0.09 0 0.01 0.02 0.05 n.a n.a 100.38 毒砂 BB06-1.7 19.27 0 45.01 34.78 0 0.20 0 0.03 0.91 0.05 n.a n.a 100.25 毒砂 BB06-1.8 22.55 0 42.30 35.00 0.04 0.09 0 0.02 0.04 0.07 n.a n.a 100.11 毒砂 BB05-1.1 21.99 0 43.31 35.34 0.02 0.05 0 0.04 0.01 0 n.a n.a 100.76 毒砂 BB05-1.2 22.16 0 42.93 35.43 0 0.06 0 0 0.01 0.07 n.a n.a 100.66 毒砂 BB15-1.6 18.67 0 44.93 36.06 0.04 0.06 0 0 0.09 0 n.a n.a 099.85 毒砂 BB15-1.12 19.57 0 45.35 34.68 0 0.07 0 0.02 0 0 n.a n.a 099.69 毒砂 BB06-1.4 21.61 0 44.00 35.35 0 0.10 0 0.01 0.02 0.05 n.a n.a 101.14 毒砂 BB06-1.5 17.44 0 48.98 31.38 0 2.92* 0 0.10 0 0 n.a n.a 100.82 毒砂 BB06-10 19.27 n.a 46.03 34.01 0 0.07 0 0.07 1.04 0.05 0.06 0.06 100.68 毒砂 BB01-3 21.50 n.a 42.74 35.55 0 0.10 0 0 0.05 0 0 0.05 100 毒砂 BB01-5 20.97 n.a 43.28 35.46 0 0.09 0 0.01 0.01 0 0.06 0.05 099.93 毒砂 BB02-3 22.34 n.a 42.25 35.99 0 0.04 0.08 0 0 0 0 0.05 100.76 黄铁矿 BB19-1.2 49.58 0 02.87 46.53 0 0.05 0.01 0 0 0.01 n.a n.a 099.05 黄铁矿 BB15-1.2 52.97 0 00.41 46.94 0 0.06 0 0.03 0 0.02 n.a n.a 100.43 黄铁矿 BB15-1.14 51.64 0.02 00.47 46.15 0 0.09 0 0.01 0.02 0.01 n.a n.a 098.41 黄铁矿 BB08-1.3 45.77 0 03.88 42.44 0.15 0.07 0 0.09 0.10 0 n.a n.a 092.50 黄铁矿 BB15-1.3 51.09 0 02.59 46.52 0 0.04 0 0 0 0.04 n.a n.a 100.28 黄铁矿 BB15-1.5 52.28 0.05 00.68 46.72 0 0.06 0 0 0 0 n.a n.a 099.79 黄铁矿 BB15-1.7 51.94 0 00.89 46.75 0 0.05 0 0.07 0 0.04 n.a n.a 099.74 黄铁矿 BB15-1.9 53.11 0 01.75 45.13 0 0.04 0 0.01 0.09 0 n.a n.a 100.13 黄铁矿 BB15-1.10 52.71 0 01.31 46.78 0 0.05 0 0 0.31 0 n.a n.a 101.16 黄铁矿 BB06-13 54.29 n.a 00.07 46.54 0 0.12 0 0 0 0.03 0 0 101.05 黄铜矿 BB19-1.4 35.14 0.03 0 30.20 0.02 0.05 0.06 34.65 0 0 n.a n.a 100.15 黄铜矿 BB08-1.1 34.84 0 0 29.44 0 0.06 0 34.40 0 0 n.a n.a 098.74 黄铜矿 BB08-1.6 35.42 0 0 30.34 0 0.04 0 34.45 0 0.05 n.a n.a 100.30 黄铜矿 BB15-1.4 34.75 0 0 30.27 0 0.04 0 34.76 0 0 n.a n.a 099.82 黄铜矿 BB15-1.8 34.06 0 0 30.29 0 0.03 0 34.15 0 0 n.a n.a 098.53 黄铜矿 BB06-1.3 34.89 0.05 0 31.35 0 0.10 0.02 34.27 0 0 n.a n.a 100.68 黄铜矿 BB17-1.2 34.85 0 0 30.15 0.09 0.03 0 34.35 0 0 n.a n.a 99.47 黄铜矿 BB06-12 35.14 n.a 0 30.67 0 0.08 0.07 34.25 0 0.03 0 0 100.24 磁黄铁矿 BB08-1.4 36.50 0.02 00.01 63.98 0 0.09 0 00.16 0 0.04 n.a n.a 100.80 磁黄铁矿 BB15-1.11 37.45 0 00.51 60.13 0 0.09 0 0 00.10 0 n.a n.a 098.28 闪锌矿 BB19-1.1 33.18 0.01 0 04.31 0 0.01 0.10 00.05 62.15 0 n.a n.a 099.81 闪锌矿 BB19-1.5 33.45 0.06 0 03.83 0 0.03 0 0 61.86 0 n.a n.a 099.23 闪锌矿 BB08-1.2 33.98 0 00.04 07.52 0 0.02 0 00.03 58.54 0 n.a n.a 100.13 闪锌矿 BB08-1.5 33.83 0 0 07.30 0 0.02 0 0 58.10 0 n.a n.a 099.25 闪锌矿 BB15-1.1 33.47 0.02 0 07.09 0.02 0.01 0 0 58.93 0.08 n.a n.a 099.62 闪锌矿 BB15-1.13 32.25 0.02 00.02 04.07 0 0.01 0 00.03 62.59 0 n.a n.a 098.99 闪锌矿 BB06-1.2 33.82 0 0 08.47 0 0.01 0 0 55.49 0.03 n.a n.a 097.82 闪锌矿 BB06-1.6 33.25 0.01 0 08.09 0 0.02 0 00.01 57.55 0 n.a n.a 098.93 闪锌矿 BB17-1.1 33.31 0.04 00.11 05.80 0 0 0 00.10 61.10 0 n.a n.a 100.46 闪锌矿 BB17-1.3 33.74 0 00.03 05.60 0 0.02 0.04 00.04 60.71 0 n.a n.a 100.18 闪锌矿 BB17-1.4 33.24 0 0 05.34 0 0.01 0 00.02 60.84 0.02 n.a n.a 099.47 闪锌矿 BB06-11 33.45 n.a 00.03 07.63 0 0.01 0 00.01 56.91 0 0.01 0 098.04 闪锌矿 BB17-6 33.89 n.a 0 04.69 0 0.01 0.07 00.14 61.97 0 0.01 n.a 100.78 * 为浅色毒砂 As2, 其它均为深色毒砂 As1
596 高校地质学报 1 3 卷 3 期 (a) 毒砂在石英脉中呈细脉浸染状矿化, 与金红石共生 ;(b) 毒砂内部成分不均一,As2 是钴毒砂,As1 不含钴 ;(c) 黄铁矿内的磷灰石和毒砂包裹体, 黄铁矿和方解石共生 ;(d) 毒砂和闪锌矿 ;(e) 毒砂 黄铁矿和方铅矿共生 ;(f) 黄铜矿 闪锌矿和黄铁矿共生, 黄铜矿内有方铅矿包裹体 ;(g) 闪锌矿与黄铁矿 毒砂共生, 黄铁矿裂隙内有黄铜矿, 黄铁矿内见方铅矿包裹体 ;(h) 闪锌矿内有乳滴状黄铜矿, 反射光 ;(i) 闪锌矿与方解石和金红石共生 ;(j) 钛铁矿呈柱状集合体, 内有金红石残余 ;(k) 金红石 磷灰石和石墨共生 ;(l) 金红石呈纤维状集合体和毒砂共生 Au 银金矿,Ab 钠长石,As 毒砂,Ap 磷灰石,C 石墨,Cc 方解石,Cha 黄铜矿,Gal 方铅矿,Py 黄铁矿,Ilm 钛铁矿,Qtz 石英,Ser 绢云母,Sp 闪锌矿,Rt 金红石 (a) arsenopyrite disseminates in the vein and intergrows with rutile; (b) As2 is cobalt arsenopyrite, As1 does not contain Co; (c) apatite and arsenopyrite occur as inclusions in pyrite, pyrites intergrows with calcite; (d) arsenopyrite and sphalerite; (e) arsenopyrite and galena intergrow with pyrite; (f) chalcopyrite and sphalerite intergrow with pyrite, galena occurs as inclusions in chalcopyrite; (g) pyrite intergrows with arsenopyrite and sphalerite, chalcopyrite occurs as inclusion in pyrite, galena inclusion in pyrite; (h) chalcopyrite in sphalerite, reflected light; (i) calcite and rutile intergrow with sphalerite; (j) ilmenites with rutile relics; (k) rutile and apatite intergrow with graphite; (l) rutile intergrows with arsenopyrite. Ab albite, As arsenopyrite, Ap apatite, C graphite, Cc calcite, Cha chalcopyrite, Gal galena, Py pyrite, Ilm ilmenite, Qtz quartz, Ser sericite, Sp sphalerite, Rt rutile 图 3 毒砂及其它矿物的背散射电子图 (BSE) Fig. 3 The BSE images of arsenopyrite and orther minerals
3 期 王瑞等 : 西准噶尔宝贝金矿地质与容矿火山岩的锆石 SHRIMP 年龄 597 图 5 宝贝金矿的矿物共生组合和四个成矿阶段 Fig. 5 Paragenetic sequence for four stages of mineralization observed in the Baobei gold deposit 图 4 不同成矿时期形成的闪锌矿 毒砂 黄铁矿和黄铜矿中铁含量的变化规律 Fig. 4 Fe contents in sphalerite, arsenopyrite, pyrite and chalcopyrite formed during different ore forming stages 在围岩中, 金红石一般与方解石共生, 并交代闪 锌矿 ( 图 3i) 宝贝金矿中常见铁白云石 独居石 和方解石, 它们在围岩中交代钠长石 石英和金 属硫化物 4 矿化阶段划分 根据野外观察到的矿脉穿插关系 显微镜下 观察到的矿物共生组合与交代关系, 并结合黄铁 矿和毒砂的赋存状态, 将矿化过程分为四个阶段 ( 图 5): 钠长石 石英阶段 (I) 银金矿 黄铁 矿 毒砂 石英阶段 (II) 多金属硫化物浸染状矿 化阶段 (III) 和碳酸盐化阶段 (IV) 阶段 Ⅰ( 钠长石 石英阶段 ): 热液沿断裂破碎带运移, 并与围岩发生水 岩反应, 产生了钠长石化 绿泥石化和绢英岩化等蚀变, 少量钛铁矿沉淀, 钛铁矿内有金红石残余 钛铁矿与石墨 金红石和磷灰石伴生 ( 图 3j k) 这个阶段形成的矿物主要包括石英 钠长石 磷灰石 绿泥石 金红石 钛铁矿 石墨 方解石 绢云母 白云母和榍石 阶段 Ⅱ( 银金矿 黄铁矿 毒砂 石英阶段 ): 该阶段硅化 绢云母化强烈, 以细脉状穿切钠长石 石英阶段, 并伴随有大量毒砂 黄铁矿和少量闪锌矿 黄铜矿的形成 银金矿被石英和毒砂包裹, 部分分布在黄铁矿的裂隙内, 此阶段为金的重要成矿期 这一阶段形成的主要矿物包括石英 金红石 毒砂 黄铁矿 榍石 方解石 磷灰石和白云母, 毒砂呈细脉浸染状在石英脉内分布, 常与金红石共生 阶段 Ⅲ( 多金属硫化物浸染状矿化阶段 ):
598 高校地质学报 1 3 卷 3 期 该阶段的特点是形成大量毒砂 黄铁矿 闪锌矿 黄铜矿 方铅矿 磁黄铁矿和辉铜矿, 这些矿石矿物在围岩中呈星散浸染状分布, 其中毒砂包裹大量银金矿 此阶段为金的重要成矿期 阶段 Ⅳ( 碳酸盐化阶段 ): 随着成矿流体温度的降低, 出现了碳酸盐化阶段, 矿化作用减弱, 方解石和铁白云石呈浸染状在矿区内广泛分布, 或呈细脉状穿切先期石英及多金属硫化物, 该阶段形成的黄铁矿自形程度高, 此外还形成少量闪锌矿 独居石 金红石 磷灰石和石英 哈图金矿和宝贝金矿同属于西准噶尔哈图 萨尔托海金成矿带, 哈图金矿的硫化物 石英脉矿体的成矿期分为三个阶段 ( 沈远超等,1993): 石英 硫化物阶段 石英 自然金 硫化物阶段和石英 碳酸盐阶段 与哈图金矿不同, 宝贝金矿的成矿期分为四个阶段 : 钠长石 石英阶段 银金矿 黄铁矿 毒砂 石英阶段 多金属硫化物浸染状矿化阶段和碳酸盐化阶段 哈图金矿和宝贝金矿在最后一个矿化阶段都含大量铁白云石 与哈图金矿相比, 宝贝金矿含大量磷灰石和金红石, 金红石在成矿阶段的早期与石墨共生 这两个矿床的主要矿化阶段均发育毒砂 黄铁矿和黄铜矿, 但在宝贝金矿未发现黝铜矿 斑铜矿 赤铁矿 阳起石和叶腊石 另外一个明显的区别是哈图金矿的含金矿物几乎全部为自然金 ( 金成色平均值 965, 沈远超等,1993), 未见碲金矿和银金矿 宝贝金矿的含金矿物均为银金矿 ( 金成色平均值 834, 见表 1) 哈图金矿的主要含金矿物是黄铁矿和毒砂, 毒砂的含金性优于黄铁矿 ( 沈远超等, 1993) 宝贝金矿的主要含金矿物是毒砂 黄铁矿和石英, 就含的金矿物包裹体数量而言, 毒砂高于黄铁矿和石英 毒砂和黄铁矿中的银金矿金成色平均值分别为 858 和 740 ( 表 1) 5 锆石 SHRIMP 年代学 西准噶尔地区金矿的成矿时代及其围岩的时代没有很好地限定, 可靠的年龄数据主要来自花岗岩, 例如克拉玛依北山花岗岩的锆石 SHRIMP 年龄为 318~308 Ma, 庙尔沟花岗岩为 327 Ma, 阿克巴斯套钾长花岗岩为 303 Ma 和 276 Ma( 韩宝福等, 2006) 这些花岗岩均侵入到宝贝金矿的围岩地 层 ( 即太勒古拉组 ) 中 宝贝金矿西侧约 30 km 处的哈图金矿与宝贝金矿赋存在相同的地层单元 ( 即太勒古拉组 ) 中 哈图金矿矿石的 Rb Sr 等时线年龄为 290 Ma( 李华芹等,1998) 为确定宝贝金矿赋矿围岩的形成时代, 选择含金石英脉的围岩样品 (BB10, 酸性凝灰岩 ), 从中分选出锆石 在北京离子探针中心进行了锆石 SHRIMP 年代学研究 锆石 SHRIMP 测定结果的数据处理方法依据宋彪等 (2006) 以及朱永峰和宋彪 (2006) 从该样品中分选出的大部分锆石颗粒形状规则自形 ( 大小 ~100 μm, 图 6a c) 锆石一般具有典型岩浆环带, 部分锆石显示扇形结构, 少数锆石有核幔结构 对这些锆石的 SHRIMP 测定结果列在表 2 并表示在图 6d f 锆石的 U(94 10-6 ~417 10-6 ) 和 Th 含量 (39 10-6 ~414 10-6 ) 变化较大,Th/U 比值为 0.43~1.15 除测点 1.3 和 11.1 给出了相对较老的表观年龄值外 ( 分别为 349.1 Ma 和 339.8 Ma), 其它 13 个测点的结果比较接近, 其加权平均年龄为 328.1±1.8 Ma(MSWD =1.6, 图 6e f) 代表宝贝金矿赋矿围岩的形成时间, 即西准噶尔地区大规模中酸性火山岩的喷发时间 6 讨论与结论 宝贝金矿属于石英脉型金矿, 含金矿物为银金矿, 成矿作用划分为四个阶段 : 钠长石 石英阶段 (I) 银金矿 黄铁矿 毒砂 石英阶段 (II) 多金属硫化物浸染状矿化阶段 (III) 碳酸盐化阶段 (IV) 第 II 和第 III 阶段为主要成矿期, 银金矿以包裹金和裂隙金的形式赋存于毒砂 黄铁矿和石英中 根据电子探针分析, 宝贝金矿的毒砂和黄铁矿均具备富金特征, 对闪锌矿中铁的分析表明, 随着成矿作用的进行, 温度逐渐降低, 铁含量依次递减 西准噶尔广泛出露的下石炭统火山 沉积岩地层被命名为太勒古拉组 ( 新疆区域地质志, 1993) 徐新等(2006) 在该套地层中识别出与蛇绿岩带伴生的枕状玄武岩 凝灰岩 硅质岩 白碱滩蛇绿混杂岩带中蚀变辉长岩的锆石 SHRIMP 年龄分成两组 :~414 Ma 和 ~332 Ma, 表明该蛇绿岩侵位于早泥盆世之前且后期 ( 即 ~332 Ma) 的岩
3 期 王瑞等 : 西准噶尔宝贝金矿地质与容矿火山岩的锆石 SHRIMP 年龄 599 图 6 图中的圆圈为 SHRIMP 测试位置, 其附近的数字代表测试编号 ( 对应着表 2) 和宝贝金矿酸性凝灰岩中锆石阴极发光图像 (a-c) 锆石的 SHRIMP 定年结果 (d-f) Fig. 6 (a-c) Cathodoluminescence (CL) images of zircons from felsic tuff in the Baobei gold deposit; (d-f) Zircon SHRIMP dating results 浆活动对该蛇绿岩带有明显改造 本文在太勒古拉组蚀变酸性凝灰岩中获得的锆石 SHRIMP 定年结果表明, 该地区大规模中酸性火山的喷发活动主要发生在早石炭世中晚期 (~328 Ma) 这个年龄与西准噶尔广泛出露的花岗岩的年龄几乎完全一致 例如, 庙尔沟花岗岩的锆石 SHRIMP 年龄为 327 Ma( 韩宝福等,2006), 萨吾尔森塔斯花岗岩的锆石 SHRIMP 年龄为 328.2 Ma, 萨吾尔沃肯萨拉岗岩的锆石 SHRIMP 年龄为 323.8 Ma( 袁峰等, 2006) 西准噶尔巴尔鲁克断裂东南侧石英闪长岩侵入包古图组火山 沉积岩地层, 其锆石 SHRIMP U Pb 年龄为 315 Ma( 陈晔等,2006), 该地区 出露的闪长岩多与斑岩型铜金矿化有关 ( 张连昌等,2006) 上述年代学上的一致性表明, 西准噶尔地区在早石炭世中晚期, 发育大规模中酸性岩浆活动, 这种岩浆活动被认为是新疆北部后碰撞阶段地壳垂向生长的主要表现形式 ( 韩宝福等, 2006), 同时, 可能是西准噶尔地区晚古生代成矿作用的重要阶段 与克拉玛依西山早古生代枕状玄武岩 ( 朱永峰等,2007) 不同, 宝贝金矿赋矿围岩 ( 酸性凝灰岩 ) 的锆石中没有出现元古宙的年龄 这种差别所隐含的深层次地球动力学问题还需要进一步深入研究 尽管如此, 本文的数据表明, 宝贝金矿赋矿围岩形成于早石炭世中晚期,
600 高校地质学报 1 3 卷 3 期 表 2 西准噶尔宝贝金矿围岩 ( 酸性凝灰岩 ) 中锆石的 SHRIMP 测定结果 Table 2 The SHRIMP data for the zircons in tuff from the Baobei gold deposit, western Junggar 206 样号 Pb common U (10-6 ) Th (10-6 ) Th/ U 206 Pb * Rad. 238 U/ 206 Pb err, % 207 Pb/ 06 Pb err, % 207 Pb/ 235 U err, % 206 Pb/ 238 U err,% Age, Ma Err,% 01.1 2.11 100 63 0.66 04.6 19.05 1.4 0.0456 13.1 0.33 13.1 0.0525 1.4 329.8 4.4 02.1 1.01 118 110 0.96 05.3 19.21 1.2 0.0553 6.8 0.40 06.9 0.0521 1.2 327.2 3.9 03.1 1.85 113 93 0.86 05.5 17.97 1.3 0.0447 10.4 0.34 10.5 0.0556 1.3 349.1 4.3 04.1 1.52 195 134 0.71 08.9 19.14 1.0 0.0468 07.4 0.34 07.5 0.0523 1.0 328.4 3.3 05.1 0.68 200 132 0.68 09.1 19.04 1.0 0.0533 03.6 0.39 03.8 0.0525 1.0 329.9 3.1 06.1 1.65 95 39 0.43 04.4 19.08 1.4 0.0469 10.7 0.34 10.8 0.0524 1.4 329.3 4.3 07.1 0.78 179 113 0.65 08.1 19.19 1.0 0.0543 05.9 0.39 06.0 0.0521 1.0 327.4 3.3 08.1 0.75 94 65 0.71 04.3 19.08 1.3 0.0573 06.8 0.41 06.9 0.0524 1.3 329.3 4.3 09.1 0.25 191 127 0.68 08.5 19.37 1.0 0.0587 05.3 0.42 05.4 0.0516 1.0 324.6 3.1 10.1 1.88 409 231 0.58 18.3 19.55 0.9 0.0546 05.1 0.39 05.2 0.0512 0.9 321.6 2.8 11.1 0.28 417 242 0.60 19.5 18.48 0.8 0.0565 02.5 0.42 02.6 0.0541 0.8 339.8 2.7 12.1 0.77 174 147 0.87 8.0 18.90 1.0 0.0538 06.7 0.39 06.7 0.0529 1.0 332.3 3.3 13.1 0.40 293 250 0.88 13.0 19.45 0.9 0.0524 03.1 0.37 03.2 0.0514 0.9 323.2 2.7 14.1 0.85 373 414 1.15 17.2 18.78 0.8 0.0511 03.7 0.38 03.8 0.0533 0.8 334.5 2.7 15.1 0.71 286 204 0.74 13.0 18.97 0.9 0.0525 03.7 0.38 03.8 0.0527 0.9 331.2 2.8 从而标定了宝贝金矿成矿时代下限 由于西准噶 尔地区广泛分布的金矿主要赋存在石炭系火山 沉积岩地层中, 因此, 本文报道的酸性火山岩中 锆石的 SHRIMP 年龄对这个地区的火山岩型金矿的 成矿时代具有限定意义 西准噶尔地区的金矿成 矿作用应该发生在晚石炭世 (< 328 Ma) 致谢 : 国家科技支撑计划重点项目 ( 编号 2006BAB07B08) 和北京大学测试基金联合资助 徐新 ( 国家 305 项目办公室 ) 和李瑞 ( 北京大学 ) 参加了野外工作, 艾永富教授 ( 北京大学 ) 参加了 讨论并提供了诸多建设性建议, 宋彪研究员 ( 北京 离子探针中心 ) 指导了锆石的 SHRIMP 测定, 高 校地质学报 两位审稿人提出的建设性修改意见对 完善本文有重要帮助, 特此感谢 谨以此文祝贺董申保院士九十华诞 参考文献 [References]: 白文吉, 甘源明, 周美付. 1988. 新疆托里地区金矿床地质特征及成因讨论. 地质评论, 30 (1): 80 88. [Bai Wenji, Gan Yuanming, Zhou Meifu. 1988. Geological characteristics and genesis of the Toli gold deposit in Xinjiang. Geological Review, 30 (1): 80 88. (in Chinese with English abstract)] 陈光远, 孙岱生, 殷辉安, 等. 1987. 成因矿物学与找矿矿物学. 重庆 : 重庆出版社. [Che n Guangyuan, Sun Daisheng, Yan Huian, et al. 1987. Genetic Mineralogy and Prospecting Mineralogy. Chongqing: Chongqing Press. (in Chinese)] Chen B and Jahn B M. 2004. Genesis of post collisional granitoids and basement nature of the Tunggar Terrane, NW China: Nd Sr isotope and trace element evidence. J. Asian Earth Sci., 23 (5): 691 703. 陈晔, 孙明新, 张新龙. 2006. 西准噶尔巴尔鲁克断裂东南侧石英闪长岩锆石 SHRIMP U Pb 测年. 地质通报, 25 (8): 992 994. [Chen Ye, Sun Mingxin, Zhang Xinlong. 2006. SHRIMP U Pb dating of zircons from quartz diorite at the southeast side of the Ba'erluke fault, Western Junggar, Xinjiang, China. Geological Bulletin of China, 25 (8): 992 994. (in Chinese with English abstract)] 成勇, 张锐. 2006. 新疆西准包古图地区铜金矿成矿规律浅析. 地质与勘探, 42 (4): 11 15. [Chen g Yong, Zhang Rui. 2006. Mineralization regularity of Cu Au deposits in the Baogutu area, Western Jungar, Xinjiang. Geology and Prospecting, 42 (4): 11 15. (in Chinese with English abstract)] 冯益民. 1986. 西准噶尔蛇绿岩生成环境及成因类型. 西北地质科学, 13: 37 45. [Feng Yimin. 1986. Genetic environments and original types of ophiolites in Westerm Junggar. Northwest Geoscience, 13: 37 45. (in Chinese with English abstract)] 冯益民. 1985. 西准噶尔优地槽褶皱带沉积建造特征及其多旋回发展. 西北地质科学, 9: 13 19. [Feng Yimin. 1985. Speciial features of the sedimentary assemblages and polycyclic development of the Western Junggarian eugeosynclinal foldbelt. Northwest Geoscience, 9: 13 19. (in Chinese with English abstract)] 韩宝福, 季建清, 宋彪, 等. 2006. 新疆准噶尔晚古生代陆壳垂向生长 (I) 后碰撞生成岩浆活动的时限. 岩石学报, 22 (5): 1077 1086. [Han Baofu, Ji Jianqing, Song Biao, et al. 2006. Late Paleozoic vertical growth of continental crust around the Junggar Basin, Xinjiang, China (Part I): Timing of post collisional plutonism. Acta
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