新疆西天山霍尔果斯岩浆岩带成矿地质条件分析

张 全，高洪生，胡醒民

（1.天津市地质调查研究院，天津 300191；2.河北省区域地质矿产调查研究所，河北 廊坊 065000）

0 引言

天山山脉近EW向横亘于亚洲大陆中部，近年来随着喇嘛苏铜矿床、达巴特铜矿床、莱历斯高尔钼矿床、哈勒尕提铁铜矿床、塔吾尔别克铜金矿床等一系列金属矿床的勘查突破，博罗科努成矿带成为新疆西天山勘查研究的热点区域［1］。霍尔果斯岩岩浆带位于新疆西天山北缘博罗科努成矿带内，广泛出露晚石炭世—早白垩世侵入岩，本文讨论了霍尔果斯岩浆岩带含斑含黑云母二长花岗岩的岩石学、岩石化学、岩石地球化学等特征，以期确定找矿靶区。

1 地质概况

西天山位于西伯利亚板块、卡拉库姆—塔里木板块、华北板块和东欧板块之间的中亚造山带西南部，是全球显生宙内大陆地壳生长最为显著的地区。其北邻准噶尔板块，南部与塔里木板块相接，又被内部的哈萨克斯坦—伊犁板块分为南北两支。总体上呈弧形帚状向东收敛展布［2］。

霍尔果斯岩浆岩带位于新疆霍城县霍尔果斯一带，大地构造位置属于哈萨克斯坦—伊犁板块（伊犁—中天山）北缘活动大陆边缘，其性质为叠加在前寒武纪结晶基底之上的古生代活动大陆边缘［3］。区内主要出露晚石炭世侵入岩（图1），岩性包括细粒斑状含黑云二长花岗岩、中粒正长花岗岩、细粒含黑云二长花岗岩、中粒石英二长闪长岩、中细粒石英闪长岩；尚有少量早二叠世侵入的细粒含斑正长花岗岩、中粒正长花岗岩。

2 矿产类型

目前，霍尔果斯岩浆岩带发现有钨、锡、钼和铜、铅、锌多金属等矿产，晚石炭世侵入岩中的含矿性最佳，在侵入体内沿裂隙普遍发育酸性脉状派生物（同生岩脉），为主要的控、储矿构造，与其有关的矿产有：

图1 研究区地质矿产简图Fig.1 Sketch showing geology and mineral resources distribution in the study area

（1）萨热绰克岩浆热液型铜矿点和铅锌矿点。二者相距800m，均为岩浆热液型，矿点赋存于霍尔果斯岩浆岩带早二叠世细粒含斑正长花岗岩与晚石炭世中细粒石英闪长岩的外接触带。铜矿点的含矿岩石为孔雀石化褐铁矿化黄铜矿化花岗细晶岩。矿石矿物为黄铜矿、孔雀石、黄铁矿、褐铁矿等，脉石矿物为石英、长石和少量绢云母、绿泥石。铅锌矿点的含矿岩石为铅锌矿化褐铁矿化石英岩。矿石矿物为方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、孔雀石、黄铁矿、褐铁矿等，脉石矿物为石英及少量长石、绢云母、绿泥石。

（2）老兵营石英脉型钼矿点。赋存于霍尔果斯岩浆岩带晚石炭世细粒含斑含黑云母二长花岗岩中。含矿岩石为钨钼矿化含白云母石英岩。矿石矿物为辉钼矿、黑钨矿、白钨矿、黄铜矿、锡石，脉石矿物为石英及少量白云母、绿泥石。

3 成矿地质特征

与我国毗邻的中哈萨克斯坦是一个重要的与花岗岩有关的钨钼矿床和斑岩型铜矿的集中分布区。主要矿床有 Verkhnee－Kairkty，Akmaya，Quatpar，Nuratatky，Batystau，Zhaur Yushni，Aqshetau，Kounrad和Kounrad－East等，这些矿床的形成与花岗岩有着密切的关系［4］。霍尔果斯岩带位于哈萨克斯坦准噶尔阿拉套钨、锡、钼成矿带的东延部分，岩带中晚石炭世侵入岩与西邻哈萨克斯坦契仁—霍尔果斯花岗岩型锡矿区成矿地质特征有可对比之处：①哈萨克斯坦成矿岩浆岩带向东延入本区，侵入岩体发育云英岩化，局部出现天河石化花岗岩；②岩体的人工重砂分析含锡石752.6×10－6，萤石230×10－6，此外含有少量黄铜矿、闪锌矿、泡铋矿、白钨矿、黑钨矿等，显示出高温热液矿化蚀变的特征；③老兵营钼矿点及NE向云英岩化石英脉群产于晚石炭世细粒含斑含黑云母二长花岗岩中；④岩浆岩带中晚石炭世云英岩化细粒含斑含黑云母二长花岗岩与库斯台—查基尔锑矿区的云英岩化似斑状黑云母花岗岩的岩石特征极为相似。

陈哲夫等［5］总结了中亚地区大型金属矿床特征与成矿环境，认为中亚钨锡钼等稀有金属成矿包括岩浆期后热液型、伟晶岩型和夕卡岩型3种矿床类型。从本区与准噶尔阿拉套钨锡钼成矿带成矿地质背景的对比（表1）可以看出，霍尔果斯岩带中晚石炭世云英岩化细粒含斑含黑云母二长花岗岩钨锡钼成矿地质背景与中哈萨克斯坦准噶尔阿拉套成矿带可以类比，本区的云英岩化细粒含斑含黑云母二长花岗岩出露区是寻找稀有金属矿产的远景区。

4 岩石化学特征

霍尔果斯岩带各侵入体的岩石化学分析数据及特征参数见表2和表3。岩石的σ值为1.80～2.60，均属钙碱性系列花岗岩。

华南花岗岩区是我国重要的钨矿产地，与其相比霍尔果斯岩带晚石炭世混源序列细粒含斑含黑云母二长花岗岩的Si2O，K2O，Na2O的质量分数较高，而FeO，MgO，CaO的质量分数较低，反映本区晚石炭世细粒含斑含黑云母二长花岗岩更有利于成矿元素的富集。

稀有金属富集成矿与岩浆的分异程度关系密切，分异程度愈好愈有益于成矿元素聚集成矿。与华南二长花岗岩分异指数相比（表4），霍尔果斯岩带细粒含斑含黑云母二长花岗岩分异指数最大，W，Sn，Mo元素含量高，有利于元素的富集。

朱坤林［6］对17个含锡花岗岩体的研究表明，含锡黑云母花岗岩体硅、碱等低熔组分相对较高，铁、镁、钙等难熔组分相对较低。霍尔果斯岩带晚石炭世含斑含黑云母二长花岗岩与含锡黑云母花岗岩岩石化学特征值十分接近（表5），显示了含锡花岗岩的特征。

表1 成矿地质背景对比表Table 1 Comparison of metallogeic backgrounds

表2 霍尔果斯岩浆岩带侵入岩岩石化学成分Table 2 Petro－chemistry of intrusive rocks in Huoerguosi magmatic rock belt

表3 晚石炭世混源序列岩石化学特征参数Table 3 Characteristic parameters of Late Carboniferous mixed source series in the magmatic belt

在SiO2—CaO＋MgO＋FeO—K2O＋Na2O＋AI2O3三角图解中（图2），霍尔果斯岩带细粒含斑含黑云母二长花岗岩的样品数据落入锡矿化花岗岩地球化学域内，显示含锡花岗岩特征。

郑理珍［7］在研究新英格兰花岗岩与锡矿的关系时，发现含锡花岗岩的岩石化学特征为：①富SiO2和K2O；②w（K2O）＞w（Na2O）；③K2O／NaO，（K2O＋Na2O）／CaO的比值较高；④SiO2／K2O，AI2O3／K2O比值较低；⑤FeO，MgO，Fe2O3，MnO的质量分数低。霍尔果斯岩带的细粒含斑含黑云母二长花岗岩与新英格兰含锡花岗岩岩石化学特征极其相近，属含锡花岗岩（表6）。

在Fe—Mg—（K＋Na）三角变异图中（图3），细粒含斑含黑云母二长花岗岩、细粒斑状正长花岗岩和中粒正长花岗岩均落入含锡花岗岩区，说明其具有W，Sn，Mo等聚集成矿特征。

表4 分异指数DI对比表Table 4 Comparison of differentiation index

表5 岩石化学特征参数对比表Table 5 Comparison of characteristic petro－chemical parameters

图2 霍尔果斯岩带各侵入体SiO2－CaO＋MgO＋FeO－K2O＋Na2O＋AI2O3三角图解Fig.2 SiO2－CaO＋MgO＋FeO－K2O＋Na2O＋AI2O3 triangle plot of each intrusive body in Huoerguosi（样品名称见表1）

图3 霍尔果斯岩带各侵入体Fe－Mg－（K＋Na）三角变异图Fig.3 Fe－Mg－（K＋Na）triangle variation plot of each intrusive body in Huoerguosi magmatic rock belt（样品名称见表1）

表6 霍尔果斯岩带混源序列花岗岩类与新英格兰含锡花岗岩岩石化学特征参数对比表Table 6 Characteristic parameter comparison of petro－chemistry between granitoids of the mixed source series in Huoerguosi magmatic rock belt and tin－bearing granites in New England

表7 霍尔果斯岩带花岗岩类与华南含钨花岗岩岩石化学特征参数对比表Table 7 Characteristic parameter comparison of petro－chemistry between granitoids of the mixed source series in Huoerguosi magmatic rock belt and ore－bearing granites in South China

毛景文［8］指出：在高 fO2（Fe3＋／Fe2＋）值条件下，岩浆结晶过程中锡可以以Sn4＋状态进入磁铁矿、榍石和钛铁矿晶格代替Ti4＋和Fe3＋，因而导致锡分散。相反，在低fO2值条件下，岩浆中锡呈Sn2＋状态，所以不易进入其他矿物晶格，有利于在残余流体中富集成矿。霍尔果斯岩带中细粒含斑含黑云母二长花岗岩和中粒石英二长闪长岩的fO2明显低于华南含矿花岗岩，分别为0.47和0.33，说明其更有利于Sn元素在残余流体内聚集成矿（表7）。

梁书艺等［9］在研究华南南岭花岗岩时发现，钨、锡、铍、铌、钽等矿化的岩石化学特征为富Si，K，Na，F等元素，贫Ca，Fe，Mg，Ti等元素。与华南南岭含钨花岗岩岩石化学特征参数对比（表8），霍尔果斯岩带含斑含黑云母二长花岗岩除F元素偏低外，其他参数均优于华南南岭含钨花岗岩，说明属于含钨花岗岩。在（K＋Na）—SiO2图解中（图4），霍尔果斯岩带含斑含黑云母二长花岗岩和二叠纪中粒正长花岗岩落入矿化岩体区，说明其为矿化岩体。

5 微量元素地球化学特征

与华南含矿花岗岩中微量元素的均值、富集度、变异系数和部分元素偶比值等参数特征对比［10］（表9），晚石炭世含斑含黑云母二长花岗岩含矿性较好。

表8 霍尔果斯岩带花岗岩与华南南岭含钨花岗岩岩石化学特征参数对比表Table 7 Characteristic parameter comparison of petro－chemistry between granitoids of the mixed source series in Huoerguosi magmatic rock belt and tungsten－bearing granites in South China

图4 霍尔果斯岩带各侵入体（K＋Na）－SiO2图解Fig.4 （K＋Na）—SiO2plot of each intrusive body in Huoerguosi magmatic rock belt（样品名称见表1）

图5 霍尔果斯岩带各岩体（Li＋Rb＋Cs）－F－（Sr＋Ba）三角图解Fig.5 （Li＋Rb＋Cs）－F－（Sr＋Ba）triangle plot of each intrusive body in Huoerguosi magmatic rock belt（样品名称见表1）

表9 霍尔果斯岩带细粒二长花岗岩与华南含矿花岗岩体微量元素特征对比Table 9 Characteristic comparison of trace elements between the fine grained monzonitic granite in Huoerguosi magmatic rock belt and the ore－bearing granite in South China

花岗岩中稀碱金属（Li，Rb，Cs）和矿化剂F含量与成矿元素呈正相关，Sr和Ba的含量取决于岩体的分异程度，在高度演化的含矿岩体中它们的含量很低。周新民［10］采用（Li＋Rb＋Cs）－F－（Sr＋Ba）三角图解判别岩体是否含矿。将霍尔果斯岩带各类侵入体微量元素分析结果投入该三角图解，细粒含斑含黑云母二长花岗岩落入含矿花岗岩区（图5）。

研究成果表明，钨、锡、钼等常在酸性岩浆活动晚期或与其有关的热液阶段聚集成矿，并明显与Nb，Ta，Be，Li，Rb，Cs，U，Sc等亲氧元素伴生。因此，岩体中Sn的质量分数被认为是评价岩体含矿性的重要指标。与已知含锡花岗岩的Sn含量对比，霍尔果斯岩带晚石炭世细粒含斑含黑云母二长花岗岩属含锡花岗岩（表10）。

表10 含锡花岗岩与贫锡花岗岩Sn的质量分数对比Table 10 Comparison of mass percentage of Sn in tin－bearing granite and tin－depleted granite

表11 霍尔果斯岩带细粒二长花岗岩地球化学参数Table 11 Geochemical parameters of the fine grained monzonitic granite in Huoerguosi magmatic rock belt

6 地球化学特征

从霍尔果斯岩带晚石炭世细粒含斑含黑云母二长花岗岩地球化学特征参数可以看出，该侵入体具如下特征（表11）：①Ag，Cu，Zn，W，Sn显示较明显的浓集特征；②Ag，Cu，Zn，W，Sn，Mo富集系数k值介于3.77～8.86之间，为高度富集型；③Au，Ag，Cu，Pb，Zn，W，Sn、Mo等元素富集系数k值均较高，显示高度聚集特征。

综上所述，霍尔果斯岩带为Cu，Pb，Zn，W，Sn，Mo多金属成矿远景区。晚石炭世混源序列含斑含黑云母二长花岗岩在岩石学、岩石化学、岩石地球化学等方面可与国内外含钨、锡花岗岩对比；霍尔果斯岩带在成矿构造背景、地质建造、岩浆活动、岩石类型、蚀变矿化等方面的特征均可与西邻哈萨克斯坦契仁—霍尔果斯锡矿类比，属含矿花岗岩。老兵营一带为NE向钨、锡、钼等稀有金属成矿的有利地段；萨热绰克山东坡一带为铜、铅、锌等多金属成矿的有利地段，二者分别为霍尔果斯成矿远景区的找矿靶区。

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