新疆沃多克金矿床石英闪长岩岩石地球化学特征

王世伟，刘少帅，李伟龙

（1.新疆维吾尔自治区地质矿产研究所，新疆 乌鲁木齐 830000；2.河北晶淼环境咨询有限公司，河北 石家庄 050000）

沃多克金矿区位于新疆哈巴河县城北西部，目前巳达筹建小型矿山资源条件。多拉纳萨依-阿舍勒一带主要出露泥盆纪火山岩建造，花岗岩发育，矿产以Au-Fe-Cu为主。金矿床主要有多拉纳萨依、赛都、哲兰德（大中型），沃多克金矿（小型）。岩体与矿化的关系，主要争论为矿床周围萨热乌增岩体是否为成矿地质体。周刚等测得英云闪长岩年龄为(317.7±1.5)Ma，含矿石英闪长岩年龄为(299.4±4.1)Ma，认为金矿化与萨热乌增等大规模花岗岩体侵位无关。笔者通过野外地质调查，发现矿体均赋存于糜棱岩化石英闪长岩中，岩体多呈脉状产出（图2-a）。本文通过对沃多克矿区矿床地质特征、闪长岩岩石地球化学特征等方面研究，旨在加深沃多克金矿床成因认识，为深部找矿预测提供理论依据。

1 成矿地质特征

沃多克金矿床位于西伯利亚板块西南缘（图1-a），南阿尔泰晚古生代活动陆缘，额尔齐斯构造-岩浆成矿带西南部克兰陆缘火山弧外侧，额尔齐斯挤压带北西段，玛尔卡库里大断裂西侧。矿区出露地层主要为泥盆系、石炭系（图1-b），南缘被新近系和第四系覆盖。与成矿关系密切的主要为中泥盆统托克萨雷组第三岩性段，主要为海进期非稳定沉积环境下形成的陆缘碎屑岩夹碳酸盐岩、硅质岩沉积建造，原岩经区域动力变质形成浅变质岩类，变质程度属低绿片岩相。周边断裂构造主要以NW向为主，在阿克萨依、多拉纳萨依金矿床一带形成一条沿萨热乌增岩体呈反“S”型的断裂带，次有NWW向、EW向断裂，岩石片理发育，形成十几米至几百米长的片理化带。矿区外围岩浆岩主要由萨热乌增、东格勒、柯立巴依等岩体组成，岩性主要为黑英云闪岩，区内多为石英闪长岩、石英脉及少量角闪英闪岩等酸性-中酸性侵入岩。

已发现的6个金矿体受地层层位、岩性、层间构造等控制，赋存于中泥盆统托克萨雷组层位中，矿体多呈脉状，产状与围岩产状基本一致，总体走向11°～18°，向东陡倾，倾角80°～86°，沿倾向延长大于300 m。厚度变化较大，局部具收缩膨大特征。矿体平均品位1.74×10-6～1.94×10-6。除Ⅰ1矿体主要产于石英闪长岩脉中外，其余矿体均产于碳酸盐化褐铁矿（黄铁矿）化千枚岩、碳酸盐化褐铁矿（黄铁矿）化变中细砂岩、变粉砂岩中。矿石矿物组分较单一，主要金属矿物为自然金、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等；脉石矿物为石英、方解石、绢云母、绿泥石等。其中黄铁矿为主要载金矿物，多呈它形粒状，部分呈半自形-自形立方体及它形粒状集合体，裂纹发育，局部呈眼球状略具定向分布。矿石工业类型以石英脉型为主，蚀变岩型次之。石英脉型在矿区广泛分布，矿石呈脉状、网脉状产出，多为自形-半自形粒状结构，块状构造。蚀变岩型矿石基本继承了原岩特征，矿石呈脉状、似层状产出，多为它形粒状结构、中细粒半自形粒状结构、交代残余结构、包晶结构等，部分矿石经区域变质作用后呈变余半自形粒状结构。构造为浸染状构造、细脉-浸染状构造、脉状-网脉状构造、蜂窝状构造等。

图1 沃多克一带区域地质图Fig.1 Geological sketch map of Woduoke area

2 岩体地质特征

矿区东部萨热乌增岩体外接触带热变质晕圈发育，以角岩化为主，岩性主要为英云闪长岩。矿区内中酸性岩脉发育，主要为石英闪长岩脉（图2-a），遭变质作用，围岩片理化发育。石英闪长岩呈脉状体顺层产出，宽几十厘米至几米，长几十米至数百米，断续产出，具尖灭再现，雁形排列现象，均有不同程度的绢云母化、硅化、高岭土化、碳酸盐化蚀变及黄铁矿化、褐铁矿化、金矿化。手标本闪长岩（图2-b），灰白色，中细粒半自形花岗结构，块状构造，主要有斜长石（70%）、石英（10%）、黑云母（15%）组成。镜下中细粒石英闪长岩由斜长石、石英、黑云母组成（图2-c，2-d）。斜长石，半自形板状，杂乱分布，2～2.5 mm中粒为主，0.15～2 mm细粒次之，具轻绢云母化，局部白云母化，隐约可见环带构造。石英，它形粒状，杂乱分布，0.1～1.6 mm，具波状、带状消光。黑云母，片状，星散分布，0.2～1.85 mm，局部绿帘石化、绿泥石化，少呈假象。

3 岩石地球化学特征

3.1 样品采集及测试

本次研究在沃多克矿床中心相带上采集了7个较新鲜的岩浆岩样品用于岩体化学分析，稀土元素及微量元素的分析，其 中 6件样品（WDK-WL001、WDKWL002、WDK-WL003、WDK-WL004、WDK-WL005、WDK-WL006）岩石学定名为石英闪长岩，1件样品（WDK-b05）定名为英云闪长岩，据此计算出CIPW标准矿物及主要参数。样品的全岩分析在新疆实验研究所完成，微量元素测试方法为离子质谱(ICP-MS)和原子荧光(AFS-830a)。

图2 哈巴河县沃多克金矿床围岩及其岩相学特征Fig.2 Photos showing ore and its petrography of Woduoke gold deposit in Habahe area

3.2 常量元素特征

由表1、表2及表3可见，各样品的SiO2平均值为66.17%，标准矿物石英含量在28.11%～50.97%以上，岩石具高 SiO2（64.62%～68.80%）、高 Al2O3（15.50%～18.48%）、富Na2O（3.10%～5.01%）、贫K2O（1.09%～3.47%）特征，样品里特曼指数为1.11～2.23，未出现霞石、霓石、白榴石等矿物，为钙碱性系列岩石。

TAS图解中（图3），样品均落在花岗闪长岩范围内。铝饱和指数A/CNK=1.51～2.45，平均值1.86，属过铝质系列，在A/CNK-A/NK图上（图4），样品全部落在过铝质区域内。CIPW标准矿物计算出含有刚玉（C），表明本区花岗岩属过铝质岩石。K2O-SiO2图显示，部分石英闪长岩落在钙碱性区域，部分落在钙碱性-高钾钙碱性区域内。岩石碱度指数为1.66～2.25，属钙碱性系列岩石。分异指数（DI）为58.48～80.89，分异程度一般。

3.3 微量元素特征

分析结果及相关参数值见表4。沃多克岩体以原始地幔为标准的微量元素蛛网图上，石英闪长岩和英云闪长岩微量元素样品分布曲线形态极相似（图5），显示富集Rb，Pb，Sr，中等富集Th，U，La，Zr，Hf，轻微富集Y，明显亏损Ta。强富集Rb，Pb，Sr，Zr，Hf，相对富集Th、U、La，相对亏损Ba，Nb，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，T，Yb。岩体的Rb/Sr比值较低，为0.05～0.53。Sr/Ba比值0.94～3.92，Nb/Ta较高，比值集中在 14.86～276.50，Ba/Rb比值 2.00～4.86，Th/U 比 值 2.45～6.30。 Zr/Hf比 值 25.86～37.46。

3.4 稀土元素特征

表1 岩体化学分析结果表Table 1 The chemical analysis result table of the rock mass 单位：%

表2 酸性岩CIPW标准矿物表Table 2 CIPW standard mineral table of acidic rock 单位：%

由表4可知，沃多克矿区岩浆岩稀土总量为32.2×10-6～125.63×10-6，平均56.51×10-6。轻稀土含量28.08×10-6～109.90×10-6，平均51.7110-6×10-6。重稀土含量2.801×10-6～15.73×10-6，平均4.80×10-6。轻重稀土比值6.99～16.37，平均12.69。岩石铕异常（Eu）为0.86～1.15，平均1.01，铕异常不明显。总体为轻稀土强富集、重稀土相对亏损的右倾型。

表3 花岗岩岩石化学主要参数表Table 3 The major parameter table of granite lithochemistry

图3 沃多克石英闪长岩TAS图解Fig.3 TAS diagram of quartz diorite in Woduoke gold deposit

石英闪长岩稀土总量为32.2×10-6～61.25×10-6，平均46.63×10-6，变化区间较小。轻稀土含量28.08×10-6～56.76×10-6，平均43.39×10-6。重稀土含量2.80×10-6～4.49×10-6，平均 3.24×10-6。轻重稀土比值 10.68～16.37，平均13.50。岩石铕异常（Eu）为0.93～1.15，平均1.03，铕异常不明显。La/Sm值为5.61～7.06，富集LREE。英云闪长岩稀土总量为125.63×10-6。轻稀土含量109.9×10-6，重稀土含量15.73×10-6，轻稀土与重稀土比值为6.99。岩石铕异常（Eu）为0.86，为不明显的负铕异常。

石英闪长岩样品的REE组成特征及相关系数较一致，沃多克矿区岩体中REE具较高同源性（图5）。稀土元素分馏程度可反映岩石对稀土元素选择性容纳的差异性。由5表可知，石英闪长岩的ΣLREE/ΣHREE 主要分布于 10.68～16.37，(La/Yb)N为17.64～33.74，为轻稀土富集型，分馏程度高。δEu值主要为0.93～1.15，铕异常不明显，岩浆结晶分异作用很弱。英云闪长岩的ΣLREE/ΣHREE为6.99，由图5可见，稀土分布曲线为右倾稍陡，为轻稀土富集型。(La/Yb)N为7.45，分馏程度较高。δEu为0.86，具弱负铕异常，说明岩浆经一定结晶分异作用。

图4 石英闪长岩K20-SiO2判别图（左）和A/NK-A/CNK判别图（右）Fig.4 K2O-SiO2and A/NK-A/CNK diagram of quartz diorite in Woduoke gold deposit

表4 沃多克微量元素测试分析结果及相关参数值Table 4 Test analysis result and related parameter values of trace element from Woduoke 单位：×10-6

图5 沃多克金矿床石英闪长岩稀土元素球粒陨石标准化分布曲线（左）和微量元素原始地幔标准化蛛网图（右）Fig.5 REE pattern(a)and trace element spider(b)of quartz diorite in Woduoke gold deposit（标准化数值据Sun and McDonough，1989）

表5 沃多克金矿区稀土元素分析结果及有关参数Table 5 REE analysis result and related parameter of Woduoke gold mine 单位：×10-6

图6 沃多克侵入岩Rb-Y+Nb图解（左）和Nb-Y图解（右）Fig.6 Rb-Y+Nb and Nb-Y diagram of quartz diorite in Woduoke gold deposit

4 成矿意义

4.1 岩石成因

该区岩浆岩主要为石英闪长岩，矿区岩浆岩分异程度较弱，具高钾、过铝质钙碱性-高钾钙碱性特征，符合S型花岗岩特征。

石英闪长岩微量元素蛛网图表明，Sr主要在岩浆早期阶段富集，Rb在岩浆分异晚期聚集，火成岩Rb/Sr值随岩浆分异程度的增加而增大。在分异程度高的岩浆中Rb减少Ba增加。岩浆演化从早期到晚期进程中，Nb，Ta丰度同时增加，但Ta的增加程度较Nb强。综上分析，本区岩体低Rb/Sr、Rb/Ba、高Nb/Ta值暗示该区岩浆结晶分异程度较低。Zr/Hf值的升高，说明石英闪长岩体未进行高度演化，岩浆分离结晶作用较弱。Nb/Ta的升高反映出石英闪长岩体为岩浆演化早期形成。La和Ce为典型不相容元素，La/Ce比值可作为判别岩浆是否来自同一岩浆房，若La/Ce比不同，说明来自不同的岩浆房，本区各类岩石的La/Ce比值相差不大，说明来自同一岩浆房。

石英闪长岩稀土元素蛛网图表明，各岩石分布曲线较相似，铕异常较弱，曲线总体较平缓，略有起伏，可能受到岩石中陆源物质及后期蚀变作用影响。铕异常较弱说明岩浆源区较浅，其分离结晶作用较弱，反映本区闪长岩来源于上地壳，岩浆岩未进行强烈的分异作用。

4.2 构造意义

沃多克侵入岩地球化学特征反映出活动陆缘花岗岩的特性。Rb-Y+Nb和Nb-Y图解中（图6），从早期到晚期（中性向酸性过度）有从火山岩向同碰撞花岗岩演化的迹象，形成环境为板块碰撞前后和同碰撞期。

沃多克钙碱性中酸性侵入岩为早二叠世活动火山岩深成部分，即该区陆缘型岩浆弧部分组分，可得出该地区存晚古生代古板块俯冲作用。

4.3 成矿意义

本区金矿床赋存于中泥盆统托克萨雷组第三岩性段第二岩性层中，岩性组合为变中细砂岩及变粉砂岩，局部有绿泥绢云千枚岩。金矿体产于构造蚀变带内，其空间分布严格受构造带控制，矿区岩层在东南萨热乌增黑云英闪岩挤压下，发生扭曲变形，华力西中期岩浆活动的强大热动力，使地下深处的大量成矿热液沿构造带侵入交代早期岩石，并在一定部位富集成矿。顺层侵入的石英闪长岩脉，主要受弧岩浆混染作用，岩浆热液沿构造裂隙萃取、活化成矿物质，在有利部位富集成矿。沃多克金矿床成因类型可能属岩浆热液后期形成的构造蚀变岩型金矿床。

5 结论

（1）矿区石英闪长岩具有高SiO2（64.62%～68.80%）、高Al2O3（15.50%～18.48%）、富Na2O（3.10%～5.01%）、贫 K2O（1.09%～3.47%），铝饱和指数A/CNK=1.51～2.45,属过铝质系列。岩石富集Rb，Pb，Sr等大离子亲石元素，明显亏损Ta高场强元素，轻稀土强烈富集、重稀土相对亏损特征。

（2）本区可能是造山晚期的后碰撞后造山环境，金矿化可能与弧岩浆系列的晚期成岩作用有关。

致谢：论文选题、写作过程中跟我所李兴俭、王海培进行了一些有益的探讨，匿名审稿专家提出的宝贵意见和建议，使本文质量有明显提升，一并表示衷心感谢！