新疆萨热克砂砾岩型铜矿床成矿流体碳、氢-氧同位素组成及其意义*

贾润幸，方维萱，王寿成，杨自安

（1有色金属矿产地质调查中心，北京 100012；2有色金属矿产地质调查中心矿山生态环境资源创新实验室，北京 100012）

成矿流体的来源对判断矿床的成因具有重要的指示意义（肖荣阁等，2001；卢焕章等，2018），流体包裹体和稳定同位素方法是研究成矿流体的重要手段（郑永飞，2001）。新疆萨热克砂砾岩型铜矿床是萨热克巴依盆地具有代表性的大型铜矿床，前人已对其进行了大量的研究（祝新友等，2011；李志丹等；2011；方维萱等，2015；2018；贾润幸等，2016；2017a；2017b;2018a），研究发现在其北矿段砂砾岩型富铜矿石中碎裂岩化发育，脉状辉铜矿、次生石英和方解石等沿砾石间隙或岩石裂隙充填分布，并常富含沥青等有机质。因此，有关其矿床成因曾提出多种成因观点：如祝新友等（2011）认为萨热克铜矿属于后生低温热液矿床，成矿作用与区域性的盆地卤水作用有关；李志丹等（2011）认为成矿与盆地流体活动相关。由于矿区的南矿段有辉绿岩脉出现，萨热克矿区北矿带成矿作用是否有岩浆热液的参与一直存在疑问。前人曾对矿石中金属硫化物的硫、铅同位素、有机质的碳同位素、脉状次生石英氢-氧同位素等进行了研究（李志丹等，2011；方维萱等，2015；贾润幸等，2017b）。为了进一步研究萨热克砂砾岩型铜矿床的成矿流体来源，文章在前期研究的基础上，通过对北矿段矿石中主要的脉石胶结物方解石和石英的包裹体成分及碳、氢-氧同位素进行了分析测试，目的在于查明和判定成矿流体的来源，为在本区开展同类型矿床的勘查提供理论依据。

1 区域地质背景

新疆萨热克铜矿床产于乌恰县萨热克巴依陆内拉分盆地中，大地构造位于塔里木盆地西缘塔拉斯-费尔干纳断裂带（李向东等，2000）。区域出露中元古界至新生界（图1），其中，中元古界阿克苏群(Pt2ak)黑云母片岩、二云母片岩等构成沉积盆地基底，目前已发现多处铜、铁等矿（化）点；志留系主要为千枚岩、变质砂岩、大理岩夹石英岩等；泥盆系分为下泥盆统萨瓦亚尔顿组（D1s）、中泥盆统托格买提组（D2t）和上泥盆统克孜尔塔格组（D3kz），为一套浅变质碎屑岩夹少量碳酸盐岩建造，目前在该地层中已发现萨瓦亚尔顿大型金矿（金属储量近100 t）；石炭系分为下石炭统野云沟组（C1y）、上石炭统艾克提克组（C2ak）与康克林组（C2kk），为一套碳酸盐岩夹少量浅变质碎屑岩建造；二叠系砾岩、含砾砂泥岩等，三叠系碳酸盐岩仅零星出露；中-新生界以陆相碎屑岩建造为主，夹有少量含煤建造和碳酸盐岩建造，发育大量沉积型矿床，目前已发现有乌拉根超大型铅锌矿（Pb+Zn金属量大于500万t）、萨热克铜矿（远景资源量大于50万t）和多处铜、铅锌、铁、铝土和锶等矿（化）点。区域深大断裂主要以北东向和北西向为主，少数断裂为近南北向和近东西向，出露的岩浆岩主要有晚志留世—早泥盆世超镁铁质岩和晚白垩世辉绿岩脉。

图1 新疆萨热克铜矿床大地构造位置图（a,据李向东等，2000）和区域地质图（b）（外框为公里网）1—第四系；2—新近系；3—渐新统—中新统克孜洛依组；4—古近系；5—白垩系；6—侏罗系；7—三叠系；8—二叠系；9—石炭系；10—泥盆系；11—志留系；12—中元古长城系阿克苏群；13—晚志留世—早泥盆世超镁铁质岩石；14—辉绿岩脉；15—地质界线；16—角度不整合；17—正断层；18—逆断层；19—性质不明断层；20—推测断层；21—构造缝合带；22—逆冲推覆构造带；23—铜矿；24—铅锌矿；25—金矿；26—锶矿；27—铁矿；28—铝土矿；29—铅锌铜矿；30—采样位置；31—地名Fig.1 The tectonic setting(a,after Liet al.,2000)and the regional geologic map(b)of the Sareke copper deposit,Xinjiang1—Quaternary;2—Neocene;3—The Oligocene—Miocene Keziluoyi Formation;4—Palaeogene;5—Cretaceous;6—Jurassic;7—Triassic;8—Permian;9—Carboniferous;10—Devonian;11—Silurian;12—The Mesoproterozoic Akesu Group of Changcheng System;13—The Late Silurian-Early Devonian ultramafic rocks;14—Diabase dike;15—Geological boundary;16—Angular unconformity;17—Normal fault;18—Reverse fault;19—Unknown fault;20—Inferred fault;21—Tectonic suture zone;22—Thrust and nappe tectonic belt;23—Copper deposit;24—Lead-zinc deposit;25—Gold deposit;26—Strontium deposit;27—Iron deposit;28—Bauxite;29—Lead-zinc copper deposit;30—Samplelocation;31—Placename

2 矿区地质概况

矿区出露的地层主要有第四系、白垩系、侏罗系、志留系和长城系阿克苏岩群（图2）。其中长城系阿克苏岩群（Ch ak）分布于萨热克巴依盆地的南北两侧，与上覆地层呈断层接触，岩性可划分出绢云片岩、云母石英片岩夹大理岩段（Ch ak4）、云母石英片岩段（Ch ak5）、钙质片岩、云母石英片岩夹大理岩段（Ch ak6）；中志留统合同沙拉群（S2h）为绢云母千枚岩、硅质板岩、大理岩化灰岩等。侏罗系分为下侏罗统莎里塔什组（J1s）和康苏组（J1k）、中侏罗统杨叶组（J2y）和塔尔尕组（J2t）及上侏罗统库孜贡苏组（J3k）等5个组。莎里塔什组（J1s）为一套快速堆积的冲积扇相的砾岩夹砂岩透镜体；康苏组（J1k）为一套湖泊-沼泽相的煤系地层。杨叶组（J2y）为一套灰绿色滨浅湖相砂岩和泥岩类，在河湖相石英砂岩中含有两层煤。康苏组和杨叶组煤层均具有工业开采价值，以乌恰煤矿和疏勒煤矿为主（图1）。塔尔尕组（J2t）为一套浅-半深湖相杂色泥岩、石英砂岩夹泥灰岩。上侏罗统库孜贡苏组可划分为2个段，下段（J3k1）为冲积扇-河流相砾岩、砂岩、粉砂岩互层，上段（J3k2）为一套快速堆积的冲积扇相砾岩夹砂岩透镜体。白垩系下统克孜勒苏群（K1kz）可划分出3个岩性段：第一岩性段（K1kz1）为一套辫状河相褐红色泥岩夹砂岩；第二岩性段（K1kz2）为一套辫状河相紫灰色、暗褐红色砂岩与泥岩互层，局部夹有含砾砂岩；第三岩性段（K1kz3）为一套辫状河相灰白色厚层状含砾砂岩、岩屑砂岩夹少量褐红色粉砂质泥岩，局部为砾岩。萨热克巴依盆地总体为北东向的宽缓复试向斜，矿区断裂总体为北东向深大断裂（F1、F2）及其次级断裂（F11、F13、F22），次级断裂为近东西向和北西向。矿区内岩浆岩仅有辉绿岩发育，多呈岩脉的形式出露于盆地南部白垩系中，顺层和切层均有产出，辉绿岩脉及上下盘砂岩发育退色蚀变并常伴有铜矿化现象。

图2 新疆萨热克铜矿地质图（贾润幸等，2017a）1—第四系；2—下白垩统克孜勒苏群第三段；3—下白垩统克孜勒苏群第二段上部；4—下白垩统克孜勒苏群第二段下部；5—下白垩统克孜勒苏群第一段；6—上侏罗统库孜贡苏组第二岩性段；7—上侏罗统库孜贡苏组第一岩性段；8—中侏罗统塔尔尕组；9—中侏罗统杨叶组；10—下侏罗统康苏组；11—下侏罗统沙里塔什组；12—中志留统合同沙拉群；13—长城系阿克苏岩群第六岩性段；14—长城系阿克苏岩群第五岩性段；15—长城系阿克苏岩群第四岩性段；16—辉绿岩脉；17—破碎带；18—铜矿体；19—断层；20—推测断层；21—煤矿；22—矿段Fig.2 The geologic map of the Sareke copper deposit,Xinjiang(after Jia et al.,2017a)1—Quaternary;2—Thethird member of Lower Cretaceous Kezilesu Group;3—The upper part of thesecond member of Lower Cretaceous Kezilesu Group;4—Thelower part of thesecond member of Lower Cretaceous Kezilesu Group;5—The first member of Lower Cretaceous Kezilesu Group;6—The upper member of Upper Jurassic Kuzigongsu Formation;7—The lower member of Upper Jurassic Kuzigongsu Formation;8—Middle Jurassic Taergai Formation;9—Middle Jurassic Yangye Formation;10—Lower Jurassic Kangsu Formation;11—Lower Jurassic Shalitashi Formation;12—Middle Silurian Hetongshala Group;13—Thesixth member of Akesu Group in Changcheng System;14—Thefifth member of Akesu Group in Changcheng System;15—The Fourth member of Akesu Group in Changcheng System;16—Diabasedike;17—Fracture zone;18—Copper orebody;19—Fault;20—Inferred fault;21—Coal mine;22—Ore zone

萨热克铜矿严格受宽缓复式向斜控制，可分为北矿段和南矿段，北矿段矿体倾向南，在北侧浅部较陡，向南到深部逐渐变缓（贾润幸等，2017a）。铜矿体普遍发育碎裂岩相，铜矿石多呈网脉状构造，砂砾状结构，主要由砾石和填隙胶结物组成（图3a～e）。砾石成分主要为泥岩、铁质碳酸盐岩、石英细砂岩、泥质细砂岩，基性火山岩、千枚状泥质板岩、石英砂岩、石英岩、硅质板岩等。填隙胶结物为方解石、辉铜矿和少量石英、白云石。

通过野外观察和镜下岩相学分析，文章将萨热克铜矿初步划分为3个成矿期：①沉积成矿期：主要为上侏罗统库孜贡苏组初始沉积的含铜氧化相铁碳酸盐砾石，含铜基性火山岩砾岩等；②主成矿期：该期的铜矿石主要表现为强烈的碎裂岩化，砾石间隙和裂隙中发育大量的脉状胶结物和沥青等有机物；③成矿晚期：该期主要为表生成矿作用，发育孔雀石化和碳酸盐化。通过对主成矿期中脉状辉铜矿胶结物和沥青的铼-锇同位素定年，作者获得了3组成矿模式年龄和1组等时线年龄，结合矿床地质和矿石矿物组合特征把该矿床的主成矿期划分为了3个成矿阶段：①早成矿阶段（180±3）Ma～(220±3)Ma；②主成矿阶段（166.3±2.8）Ma；③晚成矿阶段（116.4±2.1）Ma～(136.1±2.6）Ma（贾润幸等，2018a）。

3 样品采集及分析测试

本次样品主要采自萨热克铜矿地区，部分采自炼铁厂地区，具体采样位置见图1。萨热克铜矿A1～A9均采自矿床北矿段（图2）上侏罗统库孜贡苏组（J3k2）砂砾岩，其中A1～A5样品采于地表砂砾岩（图3a～c）；A6样品采于2790中段006穿脉砂砾岩；A7样品采自2700中段4034穿脉砂砾岩；A8～A9样品采自2700中段4037穿脉砂砾岩；A10采自2700中段4037穿脉中上侏罗统库孜贡苏组石英砂岩，为A9矿石样品的围岩；A11样品采自南矿段地表辉绿岩与岩屑砂岩接触带的含矿碳酸盐化脉。A12～A16样品采自炼铁厂地区的侏罗系、石炭系和泥盆系岩（矿）石，其中，A12样品采自上石炭统康克林组（C2kk）大理岩化灰岩中的镜铁矿石；A13采自上侏罗统库孜贡苏组（J3k2）砂砾岩；A14采自上泥盆统克孜尔塔格组（D3kz）硅化千枚岩；A15采自下石炭统克孜尔塔格组（C1b）绢云片岩夹石英脉；A16采自下石炭统野云沟组组（C1y）蚀变片岩。样品质量一般1000～2000 g。样品加工前先切掉氧化或蚀变膜，选择新鲜的岩块作为测试对象，磨制电子探针片和包裹体片。方解石和石英中的包裹体及碳、氢-氧同位素由核工业北京地质研究院分析测试研究中心测试，均一温度测试使用仪器为LINKAM THMS600型冷热台，包裹体测试结果见表1。

测定碳、氢-氧同位素所需的方解石和石英单矿物由河北省区域地质矿产调查研究所实验室挑选，纯度达99%以上。对于石英中的氧同位素分析，采用BrF5法提取氧（Clayton,1963）；对于方解石中的碳、氧同位素分析，首先在25℃条件下,使方解石与磷酸反应释放CO2；对于氢同位素分析，首先使用压碎法把水从流体包裹体中释放出,然后在400℃条件下使水与锌反应产生氢气,再用液氮冷冻后,收集到有活性炭的样品瓶中。氢-氧和碳同位素分析仪器为MAT 253，其中测定石英和方解石矿物的氧同位素，根据矿物与水的氧同位素平衡分馏方程和包裹体均一温度计算获得成矿流体的氧同位素组成。石英包裹体均一温度为190℃；方解石包裹体均一温度为168℃，δ18OV-SMOW=1.03091δ18OV-PDB+30.91(Coplen,et al.,1983)；石英-水体系氧同位素平衡分馏 公 式 ：δ18Ow=δ18OV-SMOW-1000lnα石英-水；1000lnO石英-水=3.38×106T-2－3.40(Clayton et al.,1972)，方解石-水之间的分馏方程：1000lnα方解石-水=4.01×106/T2－4.66×103/T+1.71(Zheng,1991)。氢同位素分析精度分别为±2‰，碳、氧同位素分析精度分别为±0.2‰，分析结果均以SMOW为标准，碳、氢-氧稳定同位素分析结果分别见表2。

表2 新疆萨热克铜矿碳、氢-氧同位素组成Table 2 Carbon,hydrogen and oxygen isotopic composition of the Sareke copper deposit,Xinjiang

从萨热克北段2700中段4034#和4037#穿脉坑道（强矿化砂砾岩和石英砂岩围岩裂隙中的网脉状石英和方解石包裹体的特征（图3,表1）来看，在强矿化砂砾岩（图3d中A7样品，图3e中A8样品）中，微细晶石英、方解石、辉铜矿矿物共生。微细晶石英矿物中包裹体少量发育，仅局部发育呈透明无色的纯液体包裹体及呈无色-灰色富液包裹体，富液包裹体成群分布，气相分数为10%～15%，大小为2μm×3μm～4μm×7μm；获得盐度w(NaCleq)为7.73%～11.81%，平均为9.53%；从测定的21个气液包裹体均一温度来看，变化范围为107～288℃，在石英包裹体均一温度直方图（图6a）上可见2个峰值，分别为150℃和250℃，平均为190℃。方解石矿物中包裹体较为发育，主要为呈透明无色的纯液体包裹体，局部少量发育呈无色-灰色富液盐水包裹体及呈深灰色的气体包裹体，富液包裹体成群分布，气相分数为5%～10%，大小为2μm×7μm～12μm×15μm，获得盐度w(NaCleq)为7.73%～11.81%，平均为9.53%。从测定的67个气液包裹体均一温度来看，变化范围为88～265℃，在方解石包裹体均一温度直方图（图6b）上可见2个峰值120℃和180℃，平均温度为168℃。上述矿石中包裹体的特征（图4a～c）与萨热克北矿段不同中段矿石中包裹体的特征基本相似（贾润幸等，2017a）。在石英砂岩围岩裂隙中，方解石呈网脉状充填（图3f中A10样品），在该方解石脉中包裹体极为发育，主要为呈透明无色的纯液体包裹体及大量呈淡黄色-灰色的气液烃包裹体（显示较强浅蓝色的荧光），局部发育少量呈无色-灰色的富液盐水包裹体及呈深灰色的气体包裹体（图4d）。富液包裹体成群分布，气相分数为5%～10%，大小为4μm×7μm～6μm×11μm，均一温度119～211℃，平 均 温 度 为168℃；盐 度w(NaCleq)=8.81%～12.51%，平均为10.67%。上述测试结果表明，矿石中包裹体的特征与近矿围岩石英砂岩裂隙中方解石脉中包裹体的特征基本相似，两者可能为同期形成。从温度和盐度关系图（图5a）中可以看出，气液包裹体中的温度和盐度呈弱的负相关性，总体上温度越高，盐度越小；从温度和气相分数关系图（图5b）中可以看出，气液包裹体中温度和气相分数呈弱的正相关性，总体上温度越高，气相分数越小；从盐度和气相分数关系图（图5c）中可以看出，盐度和气相分数呈弱的负相关性，盐度越大，气相分数越小。总体上，从本区包裹体的均一温度和盐度来看，其成矿流体具中低温、中低盐度的特征。

图4 新疆萨热克铜矿石中包裹体形态特征a.样品A7中与辉铜矿共生的石英脉矿物内呈无色-灰色的富液盐水包裹体；b.样品A8中与辉铜矿共生的方解石脉矿物内呈无色、灰色的富液盐水包裹体；c.样品A9中与辉铜矿共生的方解石脉矿物内呈无色-灰色的富液盐水包裹体；d.样品A10中与黄铜矿共生的方解石脉矿物内呈淡黄色-灰色的气液烃包裹体，显示浅蓝色的荧光Fig.4 Characteristics of fluid inclusions in the copper ores from the Sareke copper deposit,Xinjianga.Thecolorless and gray brine rich inclusionsin quartz from vein quartz associated with chalcocitein sample A7；b.Thecolorlessand gray brinerich inclusionsin calcitefrom vein calciteassociated with chalcocite in sample A8;c.Thecolorlessand gray brinerich inclusionsin calcitefrom vein calciteassociated with chalcocite in sample A9;d.Theyellowish-gray gas-liquid hydrocarbon inclusionswith light bluefluorescence in calcitefrom vein calciteassociated with chalcopyritein sample A10

图5 萨热克铜矿矿石包裹体均一温度-盐度-气相分数关系图Fig.5 The homogenization temperature-salinity-gas liquid ratio diagrams of fluid inclusions in copper ores from the Sareke copper deposit,Xinjiang

图6 新疆萨热克铜矿石英（a）和方解石（b）气液包裹体均一温度直方图Fig.6 The histogram of homogenization temperature of gas-liquid inclusions in quartz(a)and calcite(b)from the Sareke copper deposit,Xinjiang

表1 新疆萨热克铜矿石部分流体包裹体特征Table 1 The characteristics of some liquid inclusions in copper ores from the Sareke copper deposit,Xinjiang

图3 萨热克铜矿及周边炼铁厂地区岩(矿)石样品地质特征a～c.萨热克铜矿北矿段上侏罗统库孜贡苏组（J3k2）砂砾岩中方解石脉（样品A1，A2，A6）；d～e.萨热克铜矿北矿段上侏罗统库孜贡苏组（J3k2）砂砾岩铜矿石中石英-方解石脉（样品A7，A8）；f.萨热克铜矿北矿段上侏罗统库孜贡苏组（J3k2）石英砂岩中方解石脉（样品A10）；g.萨热克铜矿南矿段辉绿岩脉边部的碳酸盐脉（样品A11）；h.炼铁厂上石炭统康克林组（C2kk）大理岩中的镜铁矿石（样品A12）；i.炼铁厂地区上侏罗统库孜贡苏组（J3k2）砂砾岩中石英脉（样品A13）；j.炼铁厂地区上泥盆统克孜尔塔格组（D3kz）硅化千枚岩中的石英脉（样品A14）；k.炼铁厂地区下石炭统野云沟组（C1y）含碳绢云片岩中石英脉（样品A15）；l.炼铁厂地区下石炭统野云沟组（C1y）蚀变片岩中石英脉（样品A16）Fig.3 The geological characteristics of rock(ore)samples from the Sareke copper deposit and Liantiechang area,Wuqia,Xinjiang a～c.The calcitevein in gluteniteof the Upper Jurassic Kuzigongsu Formation（J3k2）in thenorthern zoneof the Sarekecopper deposit(sample A1,A2,A6);d～e.The calcite and quartz vein in copper ore of the upper Jurassic Kuzigongsu Formation（J3k2）in the northern zone of the Sareke copper deposit(sample A7,A8);f.The calcite vein in quartz sandstone of the upper Jurassic Kuzigongsu Formation(J3k2)in the northern zone of the Sareke copper deposit(sample A10);g.Thecarbonateveins at theedgeof diabase dikesin thesouthern zoneof the Sarekecopper deposit(sample A11);h.The speculariteorein marblefrom Upper Carboniferous Kangkelin Formation(C2kk)in Liantiechang area(sample A12);i.The quartz vein in glutenite of the Upper Jurassic Kuzigongsu Formation(J3k2)in Liantiechang area(sample A13);j.The quartz vein in silicified phyllitefrom Upper Devonian Keziertage Formation（D3kz）in Liantiechang area(Sample A14);k.Thequartz vein in carboniferous sericite-schist from the Lower Carboniferous Yeyungou Formation(C1y)in Liantiechang area(sample A15);l.Thequartz vein in thealtered schist from Lower Carboniferous Yeyungou Formation(C1y)in Liantiechang area(sample A16)

4 讨论

4.1 成矿流体中H 2O的来源

已有的研究表明，岩（矿）石中的氢-氧同位素对成矿流体的来源具有重要的指示意义（Taylor，1974；张理刚等，1994；周涛发等，2000；毛景文等，2002；于际民等，2002；顾雪祥等，2010；杨清等，2018）。从表2中可以看出，在萨热克北矿段地表矿石脉状方解石中的δDSMOW变化范围为-72‰～-62‰，平均-67.3‰；δ18O水变化范围3.9‰～8.0‰，平均5.3‰；在萨热克北矿段坑道矿石脉状石英中δDSMOW变化范围为-101.7‰～-87.1‰，平均-93.3‰；δ18O水变化范围5.1‰～7.5‰，平均6.6‰，与炼铁厂地区侏罗系（贾润幸等，2018b）同一地层（J3k2）及泥盆系和石炭系地层中的脉状石英中的氢-氧同位素特征基本相似。从δ18O-δD图解（图7）中可以看出，萨热克北矿段矿石石英和方解石中的氢-氧同位素样品主要落在了岩浆水和变质水的重合区，部分落在了变质水附近，少数和本区周边炼铁厂地区侏罗系、泥盆系、石炭系岩石中硅化石英脉中的氢-氧同位素样品落在了岩浆水范围下部。上述结果表明萨热克北矿段铜矿中的成矿流体主要以岩浆水为主，部分为来自盆地内部的变质水，暗示萨热克北矿带深部可能存在隐伏岩体并参与了成矿作用。从萨热克北矿段矿石中铜矿物的硫同位素特征来看，铜矿石中辉铜矿硫同位素一般为δ34S=-24‰～-13.2‰（李志丹等，2011；贾润幸等，2017b），而萨热克南矿段碱性辉长岩中铜矿物的硫同位素（δ34S）为+11.2‰，两者具有明显的不同，表明后期的岩浆叠加成矿作用在南矿带更强烈。结合萨热克巴依盆地及其所在西南天山区域构造演化背景来看，本区在经历了中-新生代的沉积成岩作用后，白垩纪—古近纪近东西向的右旋剪切挤压作用在萨热克巴依地区形成了近北东向的复式向斜构造，强大的构造应力作用使盆地中的中低温、中盐度成矿流体向盆地中部汇聚，并沿同期形成的北东向切层断裂带上侵，选择性地沿高渗透率的上侏罗统库孜贡苏组（J3k2）砂砾岩层及构造裂隙进行充填交代作用，喜马拉雅期的岩浆热液作用对南北矿段的矿体均具有一定的叠加成矿作用。上述结果表明在萨热克矿床的北矿段深部可能存在隐伏岩体，其深部具有进一步的找矿潜力。

图7 萨热克铜矿床及周边炼铁厂地区方解石和石英中δ18O-δD图解（底图据Taylor，1974）Fig.7 δ18O versusδD diagram of calcite and quartz from the Sareke copper deposit and Liantiechang area,Xinjiang（base map after Taylor，1974）

4.2 成矿流体中CO 2的来源

从萨热克铜矿石的物质组成来看，矿石中同时含有有机碳和无机碳，有机碳主要以沥青和油气包裹体等形式存在；无机碳则主要以碳酸盐矿物形式存在。已有的研究结果表明，岩（矿）石中方解石碳、氧同位素对无机碳的来源具有重要的指示意义（Taylor et al.,1967；毛景文等，2002；刘家军等，2004；杨清等，2018）。在萨热克北矿段的铜矿石中的沥青和油气物质常沿裂隙分布（有机碳含量达0.11%～2.55%）并与辉铜矿等铜硫化物共生（贾润幸等，2017a）。该矿石中有机碳的同位素δ13CPDB变化范围为-20.79‰～-20.35‰，平均为-20.57‰（方维萱等，2015），同时，萨热克铜矿含矿层上侏罗统库孜贡苏组（J3k2）砂砾岩和下伏中侏罗统康苏组（K2k）煤岩的δ13CPDB变化范围为-24.7‰～-24.3‰，平均为-24.1‰（贾润幸等，2017b），表明矿石中的有机碳及包裹体中的轻质油可能主要来源于中侏罗统康苏组（K2k）煤系烃源岩。

本次研究重点以萨热克铜矿矿石中的碳酸盐矿物为主要对象，同时与周边地区的碳酸盐矿物进行了对比研究。从表2中可知萨热克铜矿北矿段铜矿石中脉状方解石（白云石）δ18OSMOW变化范围为15.1‰～21.1‰，平均为17.6‰；δ13CPDB变化范围为-2.5‰～-2.0‰，平均为-0.8‰；萨热克南矿段辉绿岩脉外侧碳酸岩脉（样品A11）中δ18OSMOW和δ13CPDB分别为18.5‰和-1.2‰；炼铁厂地区上石炭统康克林组（C2kk）大理岩化灰岩中含镜铁矿方解石脉（贾润幸等，2019）中的δ18OSMOW和δ13CPDB分别为19.5‰和3.7‰，上述结果表明三者的碳、氧同位素基本接近或相似。把上述3种类型的样品投影在δ18O-δ13C图解中（图8），大多数样品落在了海相碳酸盐岩区左侧附近，表明萨热克北矿段矿石中的脉状方解石的碳和氧元素主要来源于海相碳酸盐岩的溶解作用，在方解石未结晶之前作为成矿流体中的重要成分并以的离子态形式存在。

图8 萨热克铜矿床及周边炼铁厂地区方解石、白云石的δ18O-δ13C图解（底图据刘建明等，1997）Fig.8 δ18Oversusδ13Cdiagram of calcite and dolomite from the Sareke copper deposit and Liantiechang area,Xinjiang（base map after Liu et al.，1997）

上述结果表明，萨热克北矿段铜矿石中的有机碳主要与下伏煤系烃源岩有关，铜矿石中的脉状方解石脉（无机碳）则主要与海相碳酸盐岩的溶解作用有关。从萨热克铜矿石中的砾石成分来看，通常可见大量的碳酸盐岩砾石（贾润幸等，2017a）。此外，从区域出露的地层来看，萨热克巴依盆地下伏的泥盆系和石炭系等均广泛发育碳酸盐岩建造，这些都有可能为萨热克铜矿石中形成脉状方解石提供所必需的的离子态物质。

5 结论

（1）萨热克铜矿北矿段铜矿石脉状石英和方解石中流体包裹体的气相分数通常为5%～15%，均一温度变化范围88～249℃，平均为172℃；盐度w(NaCleq)变化范围为6.30%～12.51%，平均为9.46%，成矿流体具中低温、中低盐度特征。

（2）萨热克铜矿北矿段矿石脉状石英和方解石中氢-氧同位素显示其主要为岩浆水和变质水，暗示在萨热克北矿段深部可能存在隐伏岩体，并参与了成矿作用。

（3）萨热克铜矿北矿段矿石中脉状方解石（白云石）的δ18O和δ13C分析结果显示其主要与海相碳酸盐岩的溶解作用有关。

综合考虑上述结果，萨热克铜矿北矿段中的成矿流体为变质流体与岩浆热液叠加形成的中低温、中低盐度混合流体。