新疆东天山康古尔金矿的两期热液成矿作用：来自年代学、地球化学的证据

李 卫，刑德超，虞文英

（1.四川省冶金地质勘查局水文工程大队，四川 成都 611730；2.新疆地矿局第一地质大队，新疆 乌鲁木齐 830001）

东天山康古尔金矿是康古尔塔格金矿带的典型金矿床之一[1-3]。前人对其热液成矿作用过程进行了深入的研究，部分学者认为其经历了两期热液成矿作用[3-11]，其中多认为早期热液成矿作用与韧性剪切作用有关，晚期热液成矿作用与韧脆性剪切变形有关[3-5，7，9，11]，或者是早期热液成矿作用与韧脆性剪切作用有关，晚期热液成矿作用与脆性断裂有关[10-12]，有人认为早期热液成矿作用还与火山岩就位或次火山岩侵入有关[4，5，9，10，12，14-16]，晚期热液成矿作用还与花岗质岩浆（英云闪长岩）的侵入有关[3-7，9，10，12，17，18]。还有一部分学者认为康古尔金矿热液成矿作用主要受控于秋格明塔什—黄山韧性剪切带晚期右行走滑剪切作用[19-21]。因此，对于康古尔金矿是否存在两期热液成矿作用及各期热液成矿作用的主因还存在争议。本文将从流体包裹体地球化学、元素垂向分带序列以及成岩时代、成矿时代与区域构造演化之间的耦合关系对康古尔金矿的成矿流体性质、成矿热液活动的期次以及各期热液成矿作用的主要控矿因素进行探讨。

1 成矿地质背景

康古尔金矿位于塔里木板块北部康古尔-阿齐克库都克碰撞缝合带[22]北带（秋格明塔什-黄山韧性剪切带）和南带（阿齐山～雅满苏带）接合部位的西段（图1）。

区域上出露的地层主要为晚古生界和中元古界，其中雅满苏组为一套浅海相火山碎屑岩、火山岩建造。研究区域内的较大断裂分为阿齐克库都克深大断裂、康古尔深大断裂及雅满苏深大断裂。区内侵入岩广泛发育，从超基性岩、基性岩到酸性岩皆有出露，以中酸性岩为主。

本区火山岩较发育，火山作用强烈，晚古生代火山作用最强烈，晚古生代火山岩在中天山以北地区广为分布①。

研究区域内的砂砾矿物、火山碎屑矿物、中酸性矿物、生物碎屑矿物等共同构成地层，由于该研究区域地质构造复杂多变，出现了矿层变形情况，矿物出现韧性剪切变形与塑性压扁变形较为常见，糜棱面理、拉伸线理、生长线理发育情况良好。

在研究范围内，脆性断裂以北东、北西方向为主，康古尔金矿产于一条接近北东、北西方向的断裂汇集位置。雅满苏打断裂处于所研究矿区的北侧，出露地点为西北角，属于接近矿区内最近的一条断裂带。在L1矿脉的西向、南向、北向及L2矿脉北侧与南侧均存在石英类矿物，产出形态包括岩瘤、岩脉、小岩株等等。所研究区域内还包括大量的石英斑状矿物产出，形状为脉状。

图1 东天山构造格局图（据王京彬等[23]，2006修编）

图2 康古尔金矿矿区地质图

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

矿体赋存于下石炭统雅满苏组地层中，含矿岩石主要为安山岩、英安岩、安山质凝灰岩等。主要金矿脉的特征为：

L2-2金矿脉：矿体总体形态较规则，呈似层状，走向255°～263°，倾向北西，倾角68°～77°之间，平均品位为9.10×10-6。

L2-1金矿脉：矿体形态不规则，平均品位8.82×10-6。

L1-1金矿脉：矿体形态不规则为波状起伏的脉状体，平均品位为10.96×10-6①。

2.2 矿化蚀变特征

康古尔金矿的矿化蚀变分带表现较为突出，其矿体主要与磁铁矿化带、硅化带、黄铁矿化带、绿泥石矿化带等叠加矿物蚀变相对应，弱矿化蚀变带分布在矿体周围，它与黄铁绢英岩化带相对应，其它矿化区域为青磐岩化带。

2.3 成矿阶段

参考前人划分成果[1，4，5，9，10，12，13，15，18，24-26]，综合实验室内检测结果与实地勘查结果，将康古尔金矿成矿时期归类为5个时期：黄铁矿-绢云母-石英为第一个时期；金-绿泥石-磁铁矿-黄铁矿-石英阶段为第二个时期；金-黄铁矿-石英阶段为第三个时期；金-黄铁矿-方铅矿-闪锌矿-黄铜矿-石英阶段为第四个时期；黄铜矿～碳酸盐～重晶石～石英阶段为第五个阶段。

3 讨论

3.1 流体包裹体地球化学

3.1.1 样品分析与研究方法

本次研究的样品采自康古尔金矿L2主矿脉，从样品中挑选了8件能代表第Ⅱ成矿阶段到第Ⅴ成矿阶段的典型样品，样品较新鲜。把挑选出来的样品制成厚约0.3mm双面抛光的包裹体片，然后进行流体包裹体岩相学观察，选择有代表性的包裹体进行冷热台显微测温。

使用仪器为英国产Linkam MDSG600型冷热台以及德国ZEISS公司生产的偏光显微镜。测温范围为-196℃～600℃，温度显示0.01℃，精确度为0.1℃。在测试过程中，升、降温的速率≤20℃/min，相变点附近升、降温速率控制在0.5℃/min～1℃/min。

3.1.2 包裹体岩相学及显微测温结果

流体包裹体在康古尔金矿各成矿阶段的石英中普遍存在，在第Ⅴ成矿阶段的石英中最多。原生包裹体类型以液-气两相包裹体为主，以圆形、椭圆形、不规则状为主，所测试的包裹体大小一般为4μm～10μm，气泡在包裹体中占的体积比一般为5%～20%，升温后大都均一到液相，个别包裹体气体充填度达60%，均一到气相，均一温度达411.8℃。

康古尔金矿各成矿阶段石英流体包裹体显微测温结果见表1。结果表明：第Ⅱ成矿阶段石英流体包裹体均一温度集中在120℃～180℃，平均为157.8℃；第Ⅲ成矿阶段石英流体包裹体均一温度集中在220℃～300℃，平均为244.8℃；第Ⅲ成矿阶段石英流体包裹体均一温度集中在120～180℃，平均为158.3℃；第Ⅳ成矿阶段石英流体包裹体均一温度集中在100℃～140℃，平均为138.2℃（图3）。由此可见，不同成矿阶段石英流体包裹体均一温度呈现降低→升高→降低的变化特点，从降低到升高的转折指示又一期成矿热液活动的开始。利用冰点—盐度公式[27]和流体密度式[28]计算得到流体盐度和密度（表1），结果表明流体盐度为0.4%～21.5%（NaCleqv，后同），集中在8%～12%，平均10.1%，属于中等盐度；流体密度为0.71g/cm3～1.10g/cm3，集中于0.9g/cm3～1.0g/cm3，平均0.97g/cm3，属于中等密度。

表1 康古尔金矿石英流体包裹体显微测温结果

图3 康古尔金矿石英流体包裹体均一温度直方图

3.2 元素垂向分带序列

系统采集康古尔金矿钻孔中不同标高的矿石及矿化岩石样品，在廊坊市中铁物探勘察有限公司完成矿石微量元素分析测试，采用等离子质谱仪(ICP-MS)、X-射线荧光光谱(XRF)等分析测试方法，分析精度大多优于8%。康古尔金矿的垂向分带序列需要通过格里戈良分带指数法进行计算得出，第一步是要将测试数据换算为同一数量级次，第二步将分带指数计算出，列出分带指数表格，依照分带指数最大值所在位置初步排出元素分带序列由浅到深为Hg-Pb-Zn-(Bi，Co，Mo)-(Au、Mn)-(As，Sb)-Ag-Cd-W-VCu，括号内个多种金属元素具体表示为重叠元素。因为在一个标高上会出现几个元素的分带指数最大值，所以，排列元素分带序列中较为明确位置由变异性指数梯度差和变异性指数所决定[29]。所得到全面的自上而下的分带序列例如：Hg-Pb-Zn-Bi-Co-Mo-Mn-Au-Sb-As-Ag-Cd-W-V-Cu。

Sb、As等地质元素出露在分带序列的中间偏下地带，出现显著的反分带情况，反应成矿作用有叠加[30]，即康古尔金矿至少有两期热液成矿作用。

3.3 成岩时代、成矿时代及区域构造演化之间的耦合关系

在前人研究的基础上并通过查阅大量康古尔金矿成矿时代的年代学资料如表2所示，康古尔金矿的成矿期主要集中在263.8Ma～241Ma、290.4Ma～282.3Ma这两个时期内，从282.3Ma～241Ma这一区间内存在20Ma未发现相对应的年代学数据，由此可以断定以上两个区间为康古尔金矿热液成矿期。为了证实这一想法的有效性，深入研究了该地区的区域地质构造演变、成矿时代之间的耦合关系，如表3所示。

经过调查研究发现，后碰撞的伸展阶段与挤压-伸展转变期归属与成矿的高峰期。早石炭世维宪期到晚二叠世为新疆北部地区矿床后碰撞的主体时限，同时经历了早石炭世向晚石炭世挤压和早二叠世伸展到晚二叠世挤压，出现两种伸展-挤压旋回[31]。而康古尔金矿磁铁矿化绿泥石化金矿石成矿年龄（290.4Ma～282.3Ma）恰好落在晚石炭世挤压环境到早二叠世伸展环境的转变期内，属于东天山后碰撞阶段大规模成矿幕中的一个典型实例。此外，康古尔金矿磁铁矿化绿泥石金矿石与石英正长斑岩、流纹斑岩形成岩石带（表3）形成较强的耦合关系，在实际勘查中发现L1矿脉与L2矿脉周围存在数量较多的石英正长斑岩，在18与30勘探线之中常出露石英正长斑岩，同时26勘探线的底板位置的矿物为石英正长斑岩，此勘探线可延伸到底部，探测深部大型矿体，发现该区域矿物种类较多，成矿热液来源充足，导致26勘探线周围矿体品位较高，存在厚矿层。经过镜下观察，在次火山岩薄片中及其它矿石中均查出了金红石；通过肉眼观察也可发现出露的细粒黄铁矿，测试矿物微量元素发现金丰度值是新疆地区矿石金丰度的5倍～30倍。在韧性剪切作用下形成矿石劈理化，为流体运移提供了通道。

经研究发现，康古尔金矿的成矿热液与次火山岩存在密切联系，矿物的侵入是造成这一现象的主要原因，包括黄铁矿-绢云母-石英成矿阶段（分布于矿体的周围，为弱矿化）。

表2 康古尔金矿成矿时代

磁铁矿-绿泥石化矿石11石英流体包裹体Rb-Sr等时线 282.3±5 姬金生等，1999[32]磁铁矿-绿泥石化矿石4磁 铁矿、黄铁矿Sm-Nd等时线 290.4±7多金属硫化物石英脉4 石英 Rb-Sr等时线 258±21 张连昌等，1997b[13]碳酸盐-石英脉 9 石英 Rb-Sr等时线 254±7

表3 成岩时代、成矿时代及剪切带构造演化间的耦合关系

蚀变带）和金～绿泥石～磁铁矿～黄铁矿～石英成矿阶段，主要形成蚀变岩型矿石。康古尔金矿第二期热液成矿作用时期与秋格明塔什～黄山剪切带晚二叠世右行走滑剪切作用时期发生较为强烈的耦合作用（如表3所示）。实地勘查发现英云闪长岩只分布在康古尔金矿矿脉以北地带大约4km的位置，从空间分布情况上来看金矿之间的联系较小，同时现阶段并未得到与该地区成矿作用有关的地质证据。所以，康古尔金矿较晚成矿作用主要是在秋明塔什-黄山韧性剪切带晚二叠世右方滑动情况下形成的，主要有黄铜矿～碳酸盐～石英成矿阶段、金～黄铁矿～石英成矿阶段及金～黄铁矿～方铅矿～闪锌矿～黄铜矿～石英三个成矿阶段，矿物类型主要为石英脉状矿物。

4 结论

（1）康古尔金矿第Ⅱ到第Ⅴ成矿阶段石英流体包裹体均一温度平均值分别为157.8℃、244.8℃、158.3℃、138.2℃，反映出成矿热液具有降低→升高→降低的变化规律。流体盐度为0.4%～21.5%，平均10.1%，属于中等盐度；流体密度为0.71g/cm3～1.10g/cm3，平均0.97g/cm3，属于中等密度。

（2）成岩、成矿时代及区域构造演化之间的耦合关系，不同成矿阶段石英流体包裹体均一温度，元素垂向分带序列这三方面均显示康古尔金矿具有两期热液成矿活动，分别为290.4Ma～282.3Ma和263.8Ma～241Ma，即早二叠世和晚二叠世。

（3）成岩时代、成矿时代及区域构造演化之间的耦合关系及岩矿石矿物学特征、微量元素特征、空间分布特征等均指示中酸性火山岩就位及后期石英正长斑岩侵入为第一期热液成矿作用的主因，秋格明塔什-黄山韧性剪切带晚二叠世右行走滑剪切作用为第二期热液成矿作用的主因。