新疆阿希勒金矿床成矿流体特征

卫晓锋，徐九华，阴元军，单立华

(1.北京科技大学，北京100083；2.有色金属矿产地质调查中心，北京 100012)

引言

1 地质概况

1.1 区域地质

区域内出露的地层主要是奥陶系、泥盆系及石炭系。奥陶系有上下两个统组成，称为哈巴河群。泥盆系主要跨越富蕴地层区和额尔齐斯地层区，富蕴地层主要包括中泥盆统阿勒泰组和下泥盆统；额尔齐斯地层区包括托克萨雷组和齐文代衣群。石炭系地层分布不广，主要为下石炭统。区域构造是北西向玛尔卡库里大断裂及次一级的断裂[4-5]。岩浆活动主要发生在海西中期，形成哈巴河斜长花岗岩体[6](图1)。

1-花岗岩；2-斜长花岗岩；3-辉绿玢岩及闪长玢岩；4-辉长岩—闪长岩；5-地质界线；6-断裂带；7-剪切带及韧性剪切带；8-矿床。Q-第四系；D2-3-中—上盆统；D1-2-下—中泥盆统

1.2 矿床地质特征

1)矿区地质

矿区内构造岩浆活动强烈，地层出露较差，且多被第四系覆盖。主要控矿构造为阿希勒断裂及平行或交叉分布的次级断裂。海西中期岩浆活动较强，形成哈巴河岩体，受晚期黑云母花岗岩改造，与成矿关系密切。

2)矿床特征

矿区内发现两条矿化带(图2)：33号脉群，呈雁形分布于西北闪长岩、花岗岩中，品位0.5～64 g/t，平均8.3 g/t；1号矿脉群，赋存于闪长岩或超糜棱岩带中，品位0.5～2.0 g/t[3]。矿石类型为含金石英脉型和其上下盘的蚀变岩型。金属矿物主要为自然金、黄铁矿、黄铜矿等；氧化矿物有褐铁矿、赤铁矿及铜蓝、孔雀石等；非金属矿物主要有石英、更长石、绢云母、绿泥石等。矿石结构主要为粒状结构、交代结构和压碎结构等；矿石构造主要为浸染状构造、蜂窝状构造、糜棱状构造和眼球状构造等。

本文将对氧化石墨烯复合材料的研究进行综述，着重对其制备类型、在有机污染物处理中的应用等方面进行介绍，并根据现状分析目前研究中尚存在的问题，及对今后的研究工作提出一些建议。

图2 阿希勒金矿地质简图(据单立华等[6]，修改)

3)构造—蚀变分带

根据我们实测剖面，阿希勒断裂带中从剪切带中心到斜长花岗岩具有较明显的构造—蚀变的分带(图3)：糜棱岩带及含矿石英脉—糜棱岩化斜长花岗岩—碎裂斜长花岗岩—弱蚀变斜长花岗岩。发育绿泥石化、碳酸盐化、高岭土化、钾化和硅化，呈现硅化—绢英岩化—绿泥石化—碳酸盐化的蚀变分带。

4)成矿阶段

根据野外石英脉的相互穿插关系和室内显微镜下观察，将阿希勒金矿的成矿过程划分为三个阶段：(Ⅰ)早期白色石英脉阶段；(Ⅱ)贫硫化物石英脉阶段，是主成矿阶段；(Ⅲ)浸染状黄铁矿化石英脉阶段。

研究样品采集不同成矿阶段的脉石英，镜下观察发现：早期阶段石英多为粗晶石英(Q1)(图4-1)，呈眼球状或透镜状分布，波状消光明显，部分包裹体遭受变形破坏，主成矿阶段石英多呈细粒重结晶集合体(Q2)，部分与碳酸盐细粒呈胶结状分布(图4-2)。

2 流体包裹体研究

2.1 包裹体岩相学

显微镜下观察，阿希勒金矿包裹体主要有三种类型：(图5)

图3 阿希勒断裂带实测剖面图

图4-1 早期石英颗粒的分布状态

图4-2 主成矿期石英颗粒的分布状态

1)富CO2的两相包裹体(LH2O-LCO2)。主要分布在第Ⅰ成矿阶段的透镜状、眼球状Q1颗粒中，在Ⅱ成矿阶段也少量分布。包裹体个体主要以8～52 μm为主，多呈孤立状分布，形态一般较规则，多为椭圆形、长条形、负晶形等，少量不规则状。

2)水溶液两相包裹体(L-V)。该类包裹体在各阶段的石英脉中均有分布，主要出现在Ⅱ、Ⅲ成矿阶段。包裹体个体普遍偏小，以2～19.8 μm为主，多成群出现，分布在透镜状、眼球状石英边缘，或垂直其长轴方向并切穿边界，显示次生包裹体特征。但相对第Ⅲ阶段浸染状硫化物，包裹体多被平行长轴方向的黄铜矿、黄铁矿等切穿，据此推断此类次生包裹体应该早于硫化物或为同期。通过对这些次生包裹体的研究，同样可以获取主成矿阶段相关流体信息。

3)纯H2O的单相包裹体。包裹体个体较小，多为次生水溶液包裹体，在成矿晚期以带状、线状分布。

2.2 显微测温

试验在北京科技大学包裹体实验室进行，使用英国Linkam公司的THMS600冷热台。测试过程用Linksys软件控制，均一温度测定以20 ℃/min速率加热，接近均一温度时速率为1 ℃/min；接近冰点及三相点时升温速率为0.1 ℃/min。对阿希勒金矿石英中的10件典型样品中的包裹体进行了显微测温，测试结果见表1，发现该矿床成矿流体具有如下特征：

图5 阿希勒金矿流体包裹体特征照片A显示LH2O-LCO2包裹体；照片B、C显示L-V包裹体；照片D显示纯H2O包裹体

1)富CO2的两相包裹体(LH2O-LCO2)均一温度区间为210.3～298.7 ℃，水溶液两相包裹体(L-V)均一温度集中在109.1～261.8 ℃。主成矿阶段，主要为水溶液两相包裹体(L-V)，均一温度为103.4～201.3 ℃，平均138 ℃，温度较低，而且从早期至晚期呈下降趋势。

2)成矿流体盐度为1.81～14.41wt%NaCl.eq，平均为6.55wt%NaCl.eq，盐度较低(<6wt%NaCl.eq);流体密度0.59～0.83 g/cm3，平均为0.68 g/cm3，属于中低密度(<7 g/cm3)。

3)相变过程中，大部分CO2包裹体三相点温度低于纯CO2包裹体的56.6 ℃，估计除CO2外，可能含有其它挥发组分。

2.3 包裹体成分分析

激光拉曼探针分析(RAM)在中国科学院地质与地球物理研究所包裹体实验室进行，仪器型号为Renishaw公司RM-2000型，实验条件为514 nm Ar+激光器，光谱计数时间10 s，每cm-1全波段一次取峰，激光束斑1μm。结果表明：拉曼位移峰谱集中两个区域，在 1 386 cm-1和1 384 cm-1，显示了清晰的CO2谱峰(图6左图)；在3 488 cm-1和3 492 cm-1附近，显示了清晰的H2O谱峰(图6右图)；没有CH4或其它烃类谱峰的显示。

显微测温和激光拉曼光谱分析显示流体包裹体组分以为H2O、CO2为主，可能含有其他成分，但是无法说明种类和含量，利用包裹体群体分析可以测试种类和含量，因此进行了群体包裹体气相成分四级质谱分析，测试结果(表2)，发现其具有如下特征：

1)H2O+CO2含量占97%以上，少量的挥发组分为CH4、C2H6、N2；

2)CO2含量为2.6198～25.0815 g%，且在成矿早期含量普遍偏高，在主成矿阶段明显降低，显示在主成矿阶段可能发生了以CO2逃逸为特征的流体沸腾作用[9]，CO2含量逐渐减少，H2O含量逐渐增加。

3)流体中普遍含有一定的CH4、C2H6、N2，一定程度上影响了流体包裹体的相变温度，与显微测温过程相吻合。

4)还原参数(R= C2H6+H2S +CH4/CO2)在早期成矿阶段为0.020～0.039，主成矿阶段还原参数为0.186～0.285，明显升高，说明主成矿阶段流体还原性增强，利于Au元素的沉淀。

表1 阿希勒金矿显微测温结果表

图6 阿希勒金矿包裹体激光拉曼探针分析

表2阿希勒金矿包裹体气相成分分析结果/g%

Table2TheresultofgascompositioninfluidInclusionoftheAxilegolddeposit/g%

样品成分 AX113AX181第Ⅰ成矿阶段AX114AX115AX118第Ⅱ成矿阶段H2O73.262284.288583.641087.827196.4858N20.62090.45821.62331.30060.3276Ar0.04740.03050.73340.48480.0798CO225.081514.930111.77078.08152.6198CH40.09260.06961.14860.66960.0784C2H60.89490.22271.08141.63550.4081H2S0.00050.00030.00170.00090.0004CO2/H2O0.3420.1770.1410.0920.027CH4/CO20.0040.0050.0980.0830.030还原参数(R)0.039 0.020 0.190 0.285 0.186

3 氢氧同位素分析

样品选自阿希勒金矿各成矿阶段石英，由中科院地质与地球物理所岩石圈构造演化国家重点实验室稳定同位素实验室完成，所测试数据均为相对国际标准V-SMOW之值，使用质谱型号为MAT-252，石英的氧同位素为分析方法用Br F5法，氢同位素分析方法为锌还原法，分析结果(表3)。 因为均一温度是包裹体形成温度的最下限，但由于包裹体太小且没有理想的包裹体求得包裹体捕获压力对均一温度进行压力校正，所以采用每件样品获得的包裹体最高温度参加氧同位素平衡分馏方程δ18O水‰=δ18O石英‰-3.38×106×T-2+2.9[10]计算，得到与石英达到分馏平衡的流体δ18OH2O值，将其投影到投绘到δD～δ18O关系图上(图7)，发现：热液组成主要为大气降水，混有少量变质水与岩浆水，与主成矿阶段阿希勒断裂的韧脆性—脆性的构造变形相吻合，渗透性逐渐增强，利于大气降水参与循环。

表3 阿希勒金矿包裹体氢氧同位素组成

图7 阿希勒金矿包裹体中的δD-δ18O关系图

5 构造—流体—成矿作用

5.1 构造演化

自奥陶纪开始，阿尔泰山进入造山启动期，构造运动方向由SN向转为NE—SW向，哈萨克斯坦—准噶尔次生壳体与西伯利亚板块进行碰撞、俯冲、接合。额尔齐斯断裂初步形成，为幔源物质和壳下层热动力流提供了上升运移通道。

泥盆纪至早石炭纪，阿尔泰山进入主造山运动早期[11]，准噶尔洋继续向北俯冲，NE—SW方向挤压缩短，开始自NE向NW逆冲—推覆和右行走滑运动，额尔齐斯断裂以韧性—韧脆性变形为主，发育较完整的沟—弧—盆体系，中泥盆世托克萨雷组含矿建造初步形成，部分含矿深源岩浆上侵，在371～352.5 Ma[12]形成许多含矿闪长岩脉。

晚石炭纪至二叠纪，阿尔泰造山运动加强，NE向NW逆冲—推覆和右行走滑运动剧烈，大约在300 Ma左右，额尔齐斯深断裂逐渐由脆韧性变形及走滑向伸展构造变形转为地壳浅层脆性变形为主，阿希勒断裂在此过程中形成，发育一系列的剪—张裂隙，为成矿物质运移提供了运移通道，为金元素的富集沉淀提供空间。

至晚二叠纪开始，阿尔泰山基本形成，造山运动主应力基本消失，在松弛拉张环境中，形成部分剪张性断层。

5.2 构造—流体演化—成矿作用

阿尔泰地区主要金矿的成矿同位素年龄数据集中于320～270 Ma[13]，相当于晚石炭世—早二叠世，根据前人工作成果，推测阿希勒金矿形成于晚石炭至早二叠世[14]。在此过程中，构造变形由压性、韧脆性转变为张性、脆性。流体也由富含CO2、中高温、低盐度的变质流体向低温、富含水的流体演化。

在韧脆变形早期，硅化发育，形成北西向断层带和糜棱岩带，大量平行于糜棱片理的条带状、石香肠状石英脉[15]充填其中，在此过程，捕获了大量富含CO2的深源流体，形成以富CO2的两相包裹体(LH2O-LCO2)包裹体，包裹体均一温度集中在210.3～298.7℃，普遍偏高。

在脆性变形过程中，早期石英颗粒多呈透镜状、眼球状定向分布。在构造转化部位、张(扭)性构造位置，一方面，在构造浅部位置，由于温度降低，压力释放，流体易发生不混溶，另一方面，在沸腾作用下，深源富CO2流体发生相分离，大量的CO2等气相组分逃逸。形成大量水溶液两相包裹体(L-V)，包裹体温度集中于103.4～213.2℃，显著降低。流体物理化学性质发生改变，形成一种还原环境，造成Au-S络合物不稳定，金元素沉淀富集成矿。

6 结论

1)阿希勒金矿主要存在三种流体包裹体：富CO2的两相包裹体(LH2O-LCO2)、水溶液两相包裹体(L-V)、纯H2O的单相包裹体；流体成分主要为H2O、 CO2和少量CH4、C2H6、N2，具有中低温、低盐度、中的密度的特征，形成还原性流体环境。

2)自泥盆纪以来，该区域先后经历了韧—脆性、韧性、脆性多期构造变形，形成构造蚀变分带：糜棱岩带及含矿石英脉—糜棱岩化斜长花岗岩—碎裂斜长花岗岩—弱蚀变斜长花岗岩。相应呈现硅化—绢英岩化—绿泥石化—碳酸盐化的蚀变分带。黄铁矿化多出现于石英脉、硅化带、碳酸盐化、绿泥石化片岩中。

3)阿希勒金矿形成于晚石炭至早二叠世，在此阶段，构造变形由压性、韧性转变为张性、脆性。富含CO2、中高温、低盐度的变质流体演变为低温、富含水的流体。流体发生不混溶或沸腾作用导致流体物理化学成分发生变化，金络合物稳定性降低，在有利构造部位沉淀富集成矿。

志谢：野外工作得到北京矿产地质研究院丁汝福教授级高工的支持和指导，张锐博士、王琳琳硕士参加了野外工作，深表谢意。

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