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第 35 卷第 2 期 地质调查与研究 Vol.35 No.2 2012 年 06 月 GEOLOGICAL SURVEY AND RESEARCH Jun. 2012 新疆昭苏卡拉盖雷铜钴金矿床成矿流体特征研究 郭鹏志 1, 沈利霞 1, 葛文胜 2, 薛运清 1 3, 李文圣 (1. 天津华北地质勘查局, 天津 300170;2. 中国地质大学 ( 北京 ),100083; 3. 内蒙古矿业开发有限责任公司, 呼和浩特 010020) 摘要 : 新疆昭苏卡拉盖雷铜钴金矿床是新疆那拉提成矿带内首例以 Cu 为主, 伴生 Mo Co Au Pb Zn 的火山岩型热液矿床 通过详细研究该矿床的流体包裹体均一法温度 盐度 流体密度 压力以及矿床 S O H 同位素特征, 显示该矿床具有中低温 中 - 低盐度和较高密度流体特征, 且成矿深度 ( 理论深度 ) 较浅 氢 氧同位素组成表明, 卡拉盖雷铜钴金矿床成矿流体早期以岩浆水为主, 后期随着成矿环境的开放, 有不同程度的雨水加入 ; 硫同位素组成特征显示硫源主要来自上地幔, 并有地层硫的混入 这些数据对探讨矿床成因有重要意义 关键词 : 卡拉盖雷铜钴金矿 ; 那拉提成矿带 ; 流体包裹体 ; 同位素中图分类号 :P618.51 文献标识码 :A 文章编号 :1672-4135(2012)02-0146-08 新疆昭苏卡拉盖雷铜钴金矿床是新疆那拉提成矿带内的一个具代表性的矿床, 是那拉提成矿带内首例以 Cu 为主, 伴生 Mo Co Au Pb Zn 的火山岩型热液矿床 矿区初步圈定了 6 个铜 ( 钴 金 ) 矿体, 产状与围岩基本一致, 呈近东西向展布, 直接赋矿围岩主要为下石炭统的绿泥石化片岩 笔者于 2009~2011 年间对该矿床进行了详细研究, 特别是对矿床的流体包裹体均一温度 盐度 密度和 H O S 同位素进行了系统研究, 为探讨矿床成因提供了新的依据 1 矿床地质概况 卡拉盖雷铜钴金矿床位于那拉提成矿带西段 研究区内主要出露一套下石炭统大哈拉军山组 (C 1d) 火山岩地层 ( 图 1), 整体上偏基性岩石分布于矿区南侧, 偏酸性岩石分布于矿区北侧 矿区由南向北沿 20 方向岩层出露状况可以大致反映出四次喷发 岩性依次为玄武质凝灰岩 - 玄武岩, 玄武质凝灰岩 含角砾安山质凝灰岩 - 安山岩 砾岩, 安山质凝灰岩 - 安山岩和凝灰岩 矿区处于环形构造边缘, 区内以北西 - 南东向断裂为主, 与地层走向基本一致 矿区侵入岩主要有花岗闪长岩和闪长岩, 主要分布于矿区北部 矿区初步圈定了 6 个铜 ( 钴 金 ) 矿体, 主要产在隐爆角砾岩筒及构造破碎带裂隙或片理 劈理微裂 隙中, 主要赋矿围岩为大哈拉军山组绿泥石化片岩及玄武质凝灰岩 矿体呈近东西向展布, 矿化在浅部分布于近东西向产出的片理化岩带内, 在深部分布于南倾的隐伏的隐爆角砾岩筒内 矿化体在上部主要表现为 Au-Pb-Zn 组合, 下部为原生伴有 Au Co 的 Cu 矿床 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 号矿体地表有出露,Ⅳ Ⅴ Ⅵ 号矿体均为隐伏矿 矿石主要为硫化物型矿石, 氧化矿较少 矿石构造以浸染状 角砾状和脉状为主 矿石结构主要包括他形粒状 自形 - 半自形粒状 交代充填 假像 包含 环带结构等 矿化类型主要有隐爆角砾岩型 石英 - 电气石脉型 石英 - 绿泥石脉型等 金属矿物主要有黄铜矿 黄铁矿, 其次有毒砂 辉钴矿 辉钼矿 铅锌矿 蓝铜矿 孔雀石等 脉石矿物主要有石英 电气石 绿泥石 方解石 绢云母等 矿床存在多期次 多阶段的成矿特征, 根据矿石结构构造 矿物共生组合及相互穿插关系, 可初步划分为三个成矿期 :Ⅰ. 火山 - 沉积成矿期 ;Ⅱ. 热液成矿期 ;Ⅲ. 表生期 其中热液成矿期为主成矿期, 分为五个成矿阶段 :a. 黄铜矿 - 黄铁矿 - 毒砂 - 辉钴矿阶段 ;b. 辉钼矿 - 黄铜矿 - 黄铁矿阶段 ;c. 黄铜矿 - 黄铁矿阶段 ;d. 黄铜矿 - 黄铁矿 - 磁铁矿阶段 ; e. 方铅矿 - 闪锌矿 - 黄铁矿 - 磁铁矿阶段 黄铜矿 - 黄铁矿阶段为主成矿阶段 收稿日期 :2012-5-14 基金项目 : 天津华北地质勘查局项目 : 新疆昭苏卡拉盖雷铜钴金矿床成矿特征及成矿模式研究作者简介 : 郭鹏志 (1971- ), 男, 河南商丘人, 高级工程师,2007 年获中国地质大学地质工程硕士学位, 主要从事地质找矿工作, Email:bjslx136@163.com

第 2 期郭鹏志等 : 新疆昭苏卡拉盖雷铜钴金矿床成矿流体特征研究 147 图 1 新疆昭苏县卡拉盖雷铜钴金矿区地质图 Fig.1 Geologic map of the Kalagailei Cu-Co-Au Mine in Zhaosu County, Xinjiang 1. 第四系 ;2. 砾岩 ;3. 火山角砾岩 ;4. 沉凝灰岩 ;5. 英安岩 ;6. 安山岩 ;7. 凝灰岩 ;8. 玄武凝灰岩 ;9. 玄武岩 ;10. 绿泥石化片岩 ;11. 闪长岩 ;12. 花岗闪长岩 ;13. 流纹斑岩 ;14. 闪长玢岩 ;15. 硅质脉 ;16. 辉绿岩 ;17. 辉长岩 ;18. 地质界限 ;19. 韧性剪切带 ;20. 地物综合推断断层及编号 ;21. 逆断层 / 正断层 ;22. 铜矿体及编号 2 流体包裹体研究 矿物中流体包裹体是研究成矿流体特征的直接证据 为了探讨成矿热液流体特征及性质, 进而研究热液成矿物化条件, 此次主要在 Ⅰ 号和 Ⅴ 号矿体采集了 18 件热液成矿期的含黄铜矿 黄铁矿的石英 - 电气石脉 石英 - 绿泥石脉及石英 - 碳酸盐 - 绿泥石脉样品, 对石英和方解石颗粒中的原生流体包裹体特征进行了研究 2.1 包裹体岩相学特征热液成矿期形成的石英 方解石颗粒内原生 次生 假次生流体包裹体普遍发育 ( 图 2), 主要类型以气液包裹体为主, 约占 95%, 少量为富液相包裹体 在石英或方解石矿物颗粒内均随机分布, 包裹体形 态一般较为规则, 多为椭圆形 长条形 四边形, 少量为菱形 三角形, 偶见不规则形状包裹体 包裹体普遍偏小, 长径一般为 2~10μm, 多数在 3~5μm 之间 气液两相包裹体由气相和液相组成, 气相百分数为 5%~35%, 最高达 70%, 主要集中在 10% 左右 富液相包裹体相对较为少见, 主要由液态 NaCl-H 2O 和少量气相组成, 气相百分数小于 5% 2.2 包裹体的均一温度和盐度对石英 方解石中的气液两相包裹体及富液相包裹体进行了冷冻法及均一法测温研究, 共获得包裹体均一温度值 197 个, 冰点值 140 个 测温结果见表 1 ( 表里没有的参数值是由于没有测到冰点值 ), 包裹体均一温度值变化在 89.0 ~297.6, 集中在 120 ~ 180, 峰值为 140 ~150 ( 图 3) 其均一温度范围

148 地质调查与研究第 35 卷 10 μm 5 μm 5 μm 5 μm 5 μm 5 μm 图 2 卡拉盖雷铜钴金矿床流体包裹体显微照片 () Fig.2 Microphotographs of the fluid inclusions in Kalagailei Cu-Co-Au Deposit A. 石英中的气液两相包裹体 ( 样品 KL9-4);B. 石英中的气液两相包裹体 ( 样品 B21-2);C. 石英中的气液两相包裹体 ( 样品 K82-2);D. 石英中的气体充填度 >50% 的气液两相包裹体 ( 样品 KL8-7);E. 石英中的富液相包裹体 ( 样品 K83-2);F. 方解石中的气液两相包裹体 ( 样品 K22-3) 较宽广, 说明了成矿过程和阶段较复杂 流体包裹体的盐度主要通过测定包裹体的冰点获得 测得冰点值变化在 -17.2 ~-1.0 ( 表 1) [1] 根据盐度计算公式 W=0.00+1.78θ-0.0442θ 2 +0.000557θ 3 式中,θ 为冰点下降温度 ;W 为 NaCl 质量百分数 利用该公式计算得出相应盐度区间为 1.74%~ 20.37%( 表 1), 集中在 10%~15%, 峰值为 12%~13%( 图 4) 2.3 成矿流体密度及成矿压力 成矿深度的估算 溶液的密度 温度和盐度之间存在着一定关系, 在浓度不变时, 溶液的密度与温度成反比 根据 Na- [2] Cl-H 2O 溶液包裹体的密度式 : D=A+Bt+Ct 2 D 为流体密度 (g/cm 3 );t 为均一温度 ;A,B,C 为无量纲参数, 它们又是含盐度的函数 :A=A 0+A 1W+ A 2W 2 ;B=B 0+B 1W+B 2W 2 ;C=C 0+C 1W+C 2W 2 W 为含盐度 (NaCl 质量百分数 );A 0 A 1 A 2 B 0 B 1 B 2 C 0 C 1 C 2 为无量纲参数, 其数值如下 : A 0=0.993 531,A 1=8.721 47 10-3,A 2=-2.439 75 10-5 ;B 0=7.116 52 10-5,B 1=-5.220 8 10-5,B 2= 1.266 56 10-6 ;C 0=-3.499 7 10-6,C 1=2.121 24 10-7,C 2=-4.523 18 10-9 ; 适用范围 : 均一温度 500 ; 含盐度 30%(wt) 计算结果 ( 表 1) 表明, 各样品的密度颇为接近 ( 图 5), 范围为 0.855 1~1.083 4 g/cm 3, 集中在 0.95~1.05 g / cm 3, 平均值为 0.996 8 g / cm 3 本文对成矿压力的计算, 采用的是邵洁涟的经 [3] 验公式 邵洁涟等认为 : 成矿压力 (Pt) 与成矿温

第 2 期郭鹏志等 : 新疆昭苏卡拉盖雷铜钴金矿床成矿流体特征研究 149 图 3 流体包裹体均一温度分布直方图 Fig.3 Homogenization temperature of the fluid inclusions distribution histogram 表 1 卡拉盖雷矿区流体包裹体测温数据及相关参数计算结果表 Table 1 Temperature data and related parameters calculation results of fluid inclusions in Kalagailei Mine 样品编号及采样位置 K22-528.1 m) K23-543.3 m) K26-571.8 m) 均一温度 163.1 108.2 90.3 109.5 159.8 157.8 230.1 153.5 147.9 110.2 162.7 163.1 152 225 141 165 142 155 140 145 150 148 156 132 142 159 155.6 160.1 181.9 155.5 140.3 149.2 139 138 171.2 149 159 150 冰点温度 -8.5-9.7-8.9-7.5-7.6-8.2-8.4-8.6-2.6-2.2-7 -4.6-9.5-8.5-7 -9-8.5-8.9-9.3-5.7 盐度 (%) 12.28 13.62 12.73 11.1 11.22 11.93 12.16 12.39 4.34 3.71 10.49 7.31 12.28 10.49 12.85 12.28 12.73 13.18 8.81 密度 (g/cm 3 ) 0.9932 1.047 1.0012 0.9161 0.994 1.0039 1.0352 0.9944 0.8664 0.9426 0.9962 0.9702 1.0145 0.9994 1.0069 1.0154 0.9968 1.0088 1.0035 0.9803 压力 (105 Pa) 181.1 124.77 177.55 246.38 164.99 162.52 121.94 181.26 180.84 120.07 152.17 139.54 169.66 173.21 138.52 160.29 176.55 167.65 181.17 148.29 深度 (m) 683.72 471.07 670.33 930.18 622.92 613.59 460.39 684.35 682.75 453.33 574.49 526.81 640.54 653.96 522.99 605.15 666.54 632.95 683.99 559.87 样品编号及采样位置 K82-1 -132.0m) K7-235.7 m) K60-190.0 m) K83-136.3 m) K86-154.2 m) 均一温度 102.7 90.2 168.2 159.9 200.7 158.7 98.6 102.7 164 146 180 95 106 89 140 138.9 139 189.9 128.2 199.2 128.9 229.3 242.4 255.3 180.7 190.1 193.5 185.8 128 132 121 142 141 139 154 149 109.8 175.4 142.1 162.3 158.2 152 157.9 150.5 171.5 212.6 130 124.5 150.1 143.4 155.5 147.1 164.3 169.7 冰点温度 -10.6-6.2-5.2-7.6-12.7-15.5-9.1-12.9-9 -8-7.1-7.9-2.9-3 -2.5-3.1-2.7-10.7-6 -4.9-2.3-17.1-13.2-14 -10.5-9 -9.6-6.3-6.7-9.4-8.2-4.9-10.1-7.7-3.9-7 -10-9.5-9 盐度 (%) 14.57 9.47 8.14 11.22 16.62 19.05 12.96 16.8 12.85 11.7 10.61 11.58 4.8 4.96 4.18 5.11 4.49 14.67 9.21 7.73 3.87 20.3 17.08 17.79 14.46 12.85 13.51 9.6 10.11 13.29 11.93 7.73 14.04 11.34 6.3 10.49 13.94 12.85 密度 (g/cm 3 ) 1.0577 1.0306 0.9589 0.9883 0.9928 1.0495 1.049 1.0743 0.9966 0.9732 1.0351 1.0342 0.9631 0.965 0.9088 0.975 0.9001 1.0392 0.901 0.8551 0.9024 1.0834 1.0633 1.0535 1.0174 1.0096 1.045 0.9925 0.9822 0.9932 0.9423 0.9901 1.038 0.9978 0.9696 0.987 1.0192 1.0005 0.9915 压力 (105 Pa) 121.42 91.37 161.97 171.87 249.27 207.47 111.65 128.08 185.12 196.38 100.11 115.23 115.45 115.49 151.27 107.45 161.51 152.8 230.08 241.73 151.33 171.39 151.82 179.64 181.59 168.19 126.24 144.62 163.6 196.01 233.62 123.09 145.22 161.95 127.51 163.18 171.1 188.35 191.55 深度 (m) 458.42 344.96 611.5 648.89 941.1 783.28 421.53 483.57 698.9 741.44 377.95 435.03 435.87 436.02 571.13 405.68 609.77 576.88 868.64 912.65 571.33 647.06 573.2 678.24 685.59 634.98 476.63 545.99 617.66 740.01 882.01 464.72 548.26 611.45 481.42 616.09 645.97 711.09 723.2 续表 1

150 地质调查与研究第 35 卷样品编号及采样位置 K86-154.2 m) PD03-1 ( 平硐 ) B21 (ZK002-226.4 m) B60 ( 地表探槽 ) KL8-7 (ZK002-202.2 m) KL9-4 -147.2 m) 均一温度 130.2 144.3 156.8 297.6 150.7 174.8 166.5 169.9 220.1 160.7 173 90 179 162.7 162.9 176.8 154.5 118.5 178.3 121.1 162.3 147.9 128.6 148.7 126.5 164.7 112.7 102.6 127.7 136.7 122.9 164.5 229 189 203.6 190 150.4 123.6 136 120 171 135 186 168 149 151 150 152 141.5 130.8 127.1 117.4 110.8 108.9 冰点温度 -1.5-9.1-7.5-9.9-6.9-9.4-5 -3.7-2.4-5 -12.7-10.3-8.8-9.3-6 -7.6-10.1-12.1-7.8-7.7-12 -7.7-9.2-12.2-10.7-10 -7.1-10.1-9.5-8.3-7 -1.3-9.6-8.7-7.5-3.9-10.4-5 -7.5-6.5 盐度 (%) 2.57 12.96 11.1 13.83 10.36 13.29 7.86 6.01 4.03 7.86 16.62 14.25 12.62 13.18 9.21 11.22 14.04 16.05 11.46 11.34 15.96 11.34 13.07 16.15 14.67 13.94 10.61 14.04 12.05 10.49 2.24 13.51 12.51 11.1 6.3 14.36 7.86 11.1 9.86 密度 (g/cm 3 ) 0.9581 1.0143 0.9902 0.8611 0.9904 0.9977 0.9553 0.9395 0.9956 0.9462 1.0267 1.0082 0.9832 1.0074 1.0089 0.9713 1.0406 1.0226 1.0164 1.0172 1.0609 1.0349 1.0285 1.0442 1.0438 1.0043 0.9562 1.0172 1.0243 1.0271 0.9756 0.9394 1.0128 1.0063 0.9944 0.9713 1.0354 1.0009 1.0274 1.0203 压力 (105 Pa) 93.77 163.4 167.89 345.17 157.49 190.29 161.79 151.7 71.04 170.46 202.07 191.06 198.28 176.04 118.9 191.65 141.25 198.98 139.28 136.49 137.86 110.7 145.05 167.97 145.68 191.34 199.16 175.43 155.9 132.33 176.3 104.86 173.61 167.67 162.75 125.83 153.82 111.8 118.64 111.84 深度 (m) 354.02 616.9 633.86 1303.16 594.58 718.44 610.83 572.75 268.22 643.55 762.91 721.32 748.6 664.63 448.91 723.56 533.28 751.24 525.83 515.31 520.49 417.95 547.64 634.15 550.02 722.38 751.92 662.31 588.6 499.6 665.62 395.88 655.47 633.04 614.46 475.05 580.75 422.08 447.91 422.24 续表 1 样品编号及采样位置 KL9-4 -147.2 m) KL9-5 -170.3 m) KL8-3 (ZK002-278.8 m) K77-596.0 m) PD04-2 ( 平硐 ) PD04-4 ( 平硐 ) 均一温度 251 113.6 176.7 125.7 175.2 185 173.9 187 170 175.8 171.4 146.3 160.7 149.8 148.6 144 155.3 121.3 145.1 136.7 147 146.6 137.8 152 158.9 123.7 168.9 200.6 132 167.1 130.1 157.2 177.4 143.1 140.3 168.9 197.3 177.8 170.1 193.3 187.7 201 180 157 161 138.7 186.6 133.7 128.9 107.6 102.7 冰点温度 -10.6-8.7-14.2-8.9-9.2-8.7-9.1-7.9-7.8-9.5-10 -12-9.6-7.1-8.2-11 -9.8-8.7-11.7-11.9-12.1-12.7-10.6-9.7-10.6-14.3-17.2-5.5-17.2-1.7-7.6-5.1-10.2-1 -1.2-10.2-7.2-5.7-6.2-5.2-4.2 盐度 (%) 14.57 12.51 17.96 12.73 13.07 12.51 12.96 11.58 11.46 13.94 15.96 13.51 10.61 11.93 14.97 13.72 12.51 15.67 15.86 16.05 16.62 14.57 13.62 14.57 18.04 20.37 8.55 20.37 2.9 11.22 8 14.15 1.74 2.07 14.15 10.73 8.81 9.47 8.14 6.74 密度 (g/cm 3 ) 0.9235 1.0352 1.0255 1.0276 0.9881 0.9851 0.9762 0.9818 0.9796 1.0159 1.0077 1.0322 1.0148 0.9979 0.9975 1.0353 1.0177 1.0091 1.0397 1.0297 1.0254 1.0577 1.0053 0.9682 1.0375 1.0426 1.0727 0.9869 1.0521 0.8911 0.979 0.9323 0.9849 0.8784 0.9306 1.0276 0.9595 0.9942 1.0025 1.0099 1.0043 压力 (105 Pa) 296.76 126.98 225.95 141.43 199.01 194.39 211.75 184.8 185.63 167.71 186.92 183.25 170.86 151.74 170.65 163.29 170.01 163.87 167.41 185.52 194.81 153.64 199.69 231.32 153.82 201.38 191.87 137.29 226.47 145.26 182.84 185.11 219.54 136.32 109.17 162.23 197.44 132.18 130.57 103.61 93.17 深度 (m) 1120.39 479.42 853.06 533.97 751.35 733.91 799.45 697.69 700.84 633.18 705.69 691.83 645.05 572.89 644.29 616.49 641.85 618.69 632.06 700.41 735.51 580.04 753.92 873.35 580.73 760.28 724.41 518.31 855.01 548.43 690.29 698.88 828.86 514.68 412.16 612.48 745.41 499.03 492.97 391.18 351.75 续表 1 注 : 测试单位为中国地质大学 ( 北京 ) 资源勘查实验室

第 2 期郭鹏志等 : 新疆昭苏卡拉盖雷铜钴金矿床成矿流体特征研究 151 图 4 流体包裹体盐度分布直方图 Fig.4 Fluid inclusions salinity distribution histogram 图 5 流体包裹体密度分布直方图 Fig.5 Fluid inclusion density distribution histogram 度 (T t) 及流体盐度 (N) 有一定关系, 即 : P 1=P 0 T t/t 0; P 0=219+26.20W,T 0=374+9.20W 式中,P 1 为成矿压力 (10 5 Pa),P 0 为初始压力 (10 5 Pa),T t 为实测温度,T 0 为初始温度,W 为盐度 (wt%) 由上述方法计算获得卡拉盖雷铜钴金矿床成矿压力在 71.04~345.17 10 5 Pa( 表 1), 主要集中在 100~200 10 5 Pa, 峰值在 150~200 10 5 Pa, 平均为 164.25 10 5 Pa [4] 矿床形成深度的计算采用 T.J.Sheperd 等所列出的成矿深度 H(m) 和成矿压力 P(10 5 Pa) 的通式 :P= 2.7 0.0981 H 计算得到 其成矿深度为 268.22~ 1 303.16 m( 表 1), 集中在 377.54~755.09 m, 平均为 620.13 m 需指出的是, 本次流体包裹体观察中未发现从沸腾流体中捕获的证据, 因而实际成矿压力当比该 [5] 计算值更高 在对成矿深度估算的公式中, 未考虑构造应力的影响 因矿区断裂极为发育, 故成矿深度远比该理论值大 3 同位素研究 3.1 氢 氧同位素特征 卡拉盖雷矿区石英氧同位素和包裹体水氢同位 素分析结果列于表 2 石英 δ 18 O 值范围为+12.9 ~ +15.2, 包裹体水 δd 值范围为 -88.1 ~-71.3 ; 与石英平衡的水的氧同位素组成是根据包裹体均一温度和石英 - 水氧同位素分馏方程 1000lnα 石英 - 水 = 3.42 10 6 T 2-2.86 [6-7] 来计算的, 其结果为 -4.0 ~+ 1.5 可以看出, 石英 δ 18 O 值范围与岩浆岩中石英 δ 18 O 值 ( +8.9 ~+10.3 ) 接近, 包裹体水 δd 值范围与岩浆水的 δd 值范围接近 (-45 ~-85 ) 正常岩浆水的 δ 18 O 水值为 6 ~9 [4-6], 考虑到热液在迁移过程中的同位素变化, 以及成矿后期雨水的混合, 出现 δ 18 [8] O 水值为负数也属正常现象 在 δ 18 O-δD 组成图 ( 图 6) 上也可以看出, 卡拉盖雷矿区成矿流体氢氧同位素组成落在岩浆水左侧并有向雨水线漂移的趋势, 并且从成矿阶段来看, 随着成矿温度的降低, 从样品 K7 到 K82, 明显显示出这种漂移趋势 即是说, 早期成矿流体有岩浆水参与, 随着成矿过程演化, 后期混入了不同程度的雨水 3.2 硫同位素特征矿区硫同位素分析结果见表 3 由表可以看出, 矿床中主要矿石矿物 δ 34 S 值介于 -11.7 ~8.1, 极差为 19.8, 均值为 0.9 ; 其中黄铁矿的 δ 34 S 值变化于 -11.7 ~8.1, 极差为 19.8, 均值为 1.5 ; 黄铜矿的 δ 34 S 值变化于 -6.2 ~4.9, 极差为 11.1, 均值为 2.3 ; 闪锌矿的 δ 34 S 值为 -10 矿区中未发育硫酸盐矿物, 代表整个成矿环境是趋于还原性的, 并且各矿脉中黄铁矿 黄铜矿占硫化物总量的 90% 以上,Ohmoto 和 Rye [9] 认为在矿物组合简单的情况下, 矿物 δ 34 S 的平均值可代表热液的总硫值 因此可用 δ 34 S V-CDT 均值代表矿床热液的总硫同位素组成 金属硫化物的硫同位素组成分析结果表明,δ 34 S 值离散性较大, 绝大多数为正值, 其均值为 0.9, 表现出较强的幔源硫特点 矿区硫化物硫同位素的均值有 δ 34 S Py<δ 34 S Cp, 说明本区矿化硫化物未达到完全平衡分馏 硫同位素的大范围分布, 可能由细菌和还原所致 ; 或者意味着与成矿流体的氧逸度 ph 值及开放程度改变有关 ; 或者是由于硫的 [10] 来源不一致所致 根据野外采样位置可知, 距离断裂 F 7 F 9 较近的样品 K66-2 K88 K89 K90, 其 δ 34 S 值在 4 附近 而浅地表坑道内的样品硫同位素值反应出两种特征, 一种是火山岩中原生自形黄铁矿样品 PD03-5 和 PD08-1, 其值约为 7.5, 比深部和断裂附近 δ 34 S 值

152 地质调查与研究第 35 卷 表 2 卡拉盖雷矿区的氢 氧同位素组成表 Table 2 Composition of Hydrogen, oxygen isotope in Kalagailei Mine 样品号 KL9-5 K7 K23 K26 K60 K82 PD03-1 采样位置 ZK001 ZK003 ZK003 ZK003 ZK003 ZK001 (m) -170.3-235.7-235.7-571.8-190.0-132.0 平硐 样品平均均一温度 δ 18 OV-SMOW. 石英 / δ 18 O 水 / 160-2 182 15.2 1.5 154 13.3-2.6 154 13.6-2.3 140 13.9-3.3 143 12.9-4 165 13.6-1.4-75.1-79.8-71.3-79.4-71.8-88.1-80.6 δdv-smow. 水 / 注 : 测试由核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成 地层硫的混染, 使得 δ 34 S 均一性被扰乱 在成矿后期, 由于成矿环境相对开放, 地表雨水加入 流体氧 32 逸度增加, 晚期阶段表现出富集 S 的特征 综上所述, 卡拉盖雷矿床的硫源主要来自上地幔, 在流体沿断裂迁移上升过程中受到上部火山岩地层硫的混染, 使得 δ 34 S 均一性被扰乱, 并且在成矿后期, 由于成矿环境的相对开放, 地表雨水加入 流体氧逸度 32 [11-12] 增加, 从而在铅锌矿阶段表现出富集 S 的特征 卡拉盖雷铜钴金矿床成矿温度分布在 89.0 ~ 297.6,δ 34 S 值介于 -11.7 ~8.1, 与阿吾拉勒成矿带琼布拉克火山热液型铜银矿具有可比性, 其方解石中流体包裹体均一温度为 92~129,δ 34 S 值为 -10.6 ~6.4 [13-14] 氢 氧同位素特征显示早期成矿流体有岩浆水参与, 随着成矿过程演化, 后期有天水加入 结合矿床主要地质特征 控矿因素 流体包裹体特征及 H O S 同位素分析认为, 卡拉盖雷铜钴金矿床属火山 - 岩浆热液型成因 4 结论 图 6 卡拉盖雷矿床成矿流体 δ 18 O-δD 图解 ( 底图据 Sheppard,1979) Fig.6 Ore-forming fluid of δ 18 O-δD diagram in the Kalagailei deposit 表 3 卡拉盖雷铜矿硫同位素组成 Table 3 Composition of Sulfur isotope in Kalagailei Copper Deposit 样品编号 K21 K72 K90 PD03-5 PD08-1 PD04-2 PD04-4 测试矿物黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿采样位置 ZK003 ZK003 ZK001 平硐平硐平硐平硐 (m) -521.1-596.0-198.8 δ 34 S V-CDT/ 5 5.1 3.9 7.3 8.1-11.7-7.3 样品编号 K89 K66-2 K88 K90 PD04-4 PD03-1 采样位置 ZK001 ZK003 ZK001 ZK001 平硐平硐 (m) -178.5-90.5-174.4-198.8 测试矿物黄铜矿黄铜矿黄铜矿黄铜矿黄铜矿闪锌矿 δ 34 S V-CDT/ 3.7 4.7 4.3 4.9-6.2-10 注 : 测试单位为核工业北京地质研究院分析测试研究中心 稍高, 反映了原始火山岩地层中的 δ 34 S 值 ; 另一种是出现负值, 样品 PD03-1 PD04-2 PD04-4 的 δ 34 S 值平均约为 -9, 反映出成矿后期 ( 黄铁矿 - 铅锌矿阶 32 段 ) 由于地表雨水的加入从而富集 S 的特征 总地来说, 随成矿深度增加, 硫同位素组成离散性变小且 δ 34 S 值愈趋近于陨石硫, 说明矿床越趋深部, 幔源硫组分越大, 流体在沿断裂迁移上升过程中受到上部 (1) 卡拉盖雷铜钴金矿床石英 方解石中的流体包裹体分为气液包裹体 富液相包裹体, 且以前者为主, 约占 95% 流体成分主要为 NaCl-H 2O 矿床均一温度为 89.0 ~297.6, 范围较宽广反映出成矿过程和阶段的复杂性 ; 成矿流体的盐度为 1.74%~ 21.33%, 密度为 0.8550~1.0851g/cm 3, 成矿压力大于 164.45 10 5 Pa, 成矿深度大于 620.87 m 据此可知该矿床成矿流体为中低温 中 - 低盐度 较高密度流体, 成矿深度较浅 (2) 氢 氧同位素组成表明, 卡拉盖雷铜钴金矿床成矿流体早期有岩浆水参与, 后期随着成矿环境的开放, 有不同程度的雨水加入 ; 硫同位素组成特征显示硫源主要来自上地幔, 并有火山岩地层硫的混入 (3) 综合矿床主要地质特征 控矿因素 流体包裹体特征及 H O S 同位素分析, 笔者初步研究认为卡拉盖雷铜钴金矿床属火山 - 岩浆热液型成因 致谢 : 本课题研究, 从资料收集 采样 分析到数据整理过程得到了中国地质大学 ( 北京 ) 天津华北地质勘查局和天津华勘矿业投资有限公司 新疆大山矿业有限公司的支持, 在课题研究过程中得到了学校老师和单位评审专家的宝贵意见, 在此一并表示感谢! 最后, 谨以此文献给天津地质矿产研究所建所 50 周年!

第 2 期郭鹏志等 : 新疆昭苏卡拉盖雷铜钴金矿床成矿流体特征研究 153 参考文献 : [1] Hall D L, Sterner S M, Bodnar R J. Freezing point depression of NaCl-KCl-H 2O solutions[j]. Econ Geol,1988,83: 197-202. [2] 刘斌, 段光贤.NaCl-H 2O 溶液包裹体的密度式和等容式及其应用 [J]. 矿物学报,1987,7(4):344-352. [3] 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,1986,6(3): 103-111. [4] T J Shepherd, A H Rankin, D H M Alderton. A Practical Guide to Fluid Inclusion Studies. Blackie Chapman and HallBlackie Chapman and Hall.1985. [5] 王汝成, 翟建平, 陈培荣, 凌洪飞. 地球科学现代测试技术 [M]. 南京 : 南京大学出版社,1999. [6] 张理刚. 稳定同位素在地质科学中的应用 - 金属活化热液成矿作用及找矿 [M]. 西安 : 陕西科学技术出版社,1985. [7] 徐文艺, 曲晓明, 侯增谦, 等. 西藏冈底斯中段雄村铜金矿 床成矿流体特征与成因探讨 [J]. 矿床地质,2006,25(3): 243-251. [8] 卢武长. 定同位素地球化学 [M]. 成都 : 成都地质学院,1986. [9] Ohmoto H, Rye R O.Isotopes of sulfur and carbon. In:Geochemistry of hydrothermal ore deposits. Join Wiley and Sons, New York,1979:509-567. [10] 周涛发, 岳书仓, 兰天佑. 安徽安庆铜矿床硫的来源及转换机制 [J]. 火山地质与矿产,1994,15(4):1-10. [11] 张彩华, 刘继顺, 刘德利. 滇西澜沧江带官房铜矿矿床成因和成矿模式探讨 [J]. 大地构造与成矿学,2006,30(3): 369-380. [12] 张军, 徐兆文, 李海勇, 等. 邹平王家庄铜矿床成矿地球化学及成因探讨 [J]. 地质论评,2008,54(4):466-476. [13] 刘德权, 唐延龄, 周汝洪. 中国新疆铜矿床和镍矿床 [M]. 北京 : 地质出版社,2005. [14] 中国地质科学院矿产资源研究所. 新疆天山古生代构造岩浆成矿系统与勘查模型研究 项目报告,2010. Study on the Fluid Inclusion and Isotope of the Kalagailei Cu-Co-Au Deposit in Zhaosu County, Xinjiang GUO Peng-zhi 1, SHEN Li-xia 1, GE Wen-sheng 2, XUE Yun-qing 1, LI Wen-sheng 3 (1.Tianjin North China Geological Exploration Bureau, Tianjin 300170; 2.China University of Geosciences, Beijing 100083,China; 3.Inner Mongolia Mining Exploitation Co.LTD, Huhehot 010020) Abstract: Kalagailei Cu-Co-Au deposit is the volcanic hydrothermal deposits in Nalati mineralized belt.the elements in it are mainly Cu and Mo Co Au Pb Zn. We studied uniform temperature, salinity fluid density and pressure of the ore fluid inclusion, and researched the S O D isotope characteristics of the deposit. It is suggested that the deposit show feature of medium-low temperature, medium-low salt and relatively high density. Depth of mineralization(theoretical depth)is relatively shallow. H-O isotopes composition shows that matallogenic liquid is mainly magma water in early stage, and later rain water participates with the open of matallogenic environment. S isotopes composition shows that source of sulfur is mainly from the upper mantle, with some mixture of strata sulfur. this study would provide certain guiding significance on such kind of Cu-Co-Au deposits. Keywords: Kalagailei Cu-Co-Au mine; Nalati mineralized belt; fluid inclusions; isotope