鄭海平, 朱立新, 馬生明, 姜雨奇

(1. 中國地質(zhì)大學(xué)，北京 100083； 2. 中國地質(zhì)科學(xué)院，北京 100037； 3. 中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北廊坊 065000)

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新疆青河縣庫布蘇破碎蝕變巖型金礦元素遷移特征與規(guī)律研究

鄭海平1,2,3, 朱立新2, 馬生明3, 姜雨奇1

(1. 中國地質(zhì)大學(xué)，北京 100083； 2. 中國地質(zhì)科學(xué)院，北京 100037； 3. 中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北廊坊 065000)

本文以新疆庫布蘇金礦北礦帶為研究對象，討論了庫布蘇金礦床北礦帶元素活動特征，成礦及伴生元素、主量元素、微量元素、稀土元素的質(zhì)量遷移規(guī)律；根據(jù)稀土元素的質(zhì)量遷移、地球化學(xué)特征，初步探討了成礦流體的環(huán)境條件和來源問題；并依據(jù)元素遷移地球化學(xué)圖研究了庫布蘇北礦帶105勘探線剖面的元素質(zhì)量遷移程度和范圍。研究結(jié)果表明，賦礦閃長玢巖脈及圍巖的元素發(fā)生明顯的帶入帶出作用，元素遷移活動規(guī)律明顯，成礦階段發(fā)生明顯帶入有Au、As、Bi、Ag、Sb、K2O、SiO2，說明引起閃長玢巖脈和接觸帶圍巖蝕變的流體中富含Au、As、K2O、SiO2等，導(dǎo)致這些帶入元素向礦體遷移富集；發(fā)生明顯帶出的有Ba、Sr、Cu、MgO、Na2O、Fe2O3、CaO，說明Ba、Sr、MgO、Na2O等受熱液蝕變作用隨流體遷出。礦區(qū)巖脈的稀土元素質(zhì)量變化顯著，發(fā)生明顯的帶入帶出，巖脈交代蝕變前后的輕重稀土分餾均明顯，蝕變后的巖脈輕重稀土分餾程度有減小趨勢。賦礦閃長玢巖脈稀土元素配分曲線右傾，輕稀土富集，輕重稀土分餾明顯，Eu強(qiáng)烈負(fù)異常，Ce弱負(fù)異常，說明庫布蘇金礦成礦流體條件應(yīng)為較高溫度和還原環(huán)境。從圍巖與脈巖中元素的遷移程度和遷移范圍可見，帶入的成礦指示元素有As、W、Sb、Bi，帶出的成礦指示元素有Mg、Na。

質(zhì)量遷移 稀土元素特征 成礦流體 成礦指示元素 新疆庫布蘇金礦

Zheng Hai-ping, Zhu Li-xin, Ma Sheng-ming,Jiang Yu-qi. Characteristics and regularities of mass transfer in the Kubusu gold deposits of clastic-altered type, in Qinghe county, Xinjiang[J]. Geology and Exploration, 2015, 51(2):0332-0344.

東準(zhǔn)噶爾地區(qū)為中亞造山帶的重要組成部分，是我國較重要的金成礦帶之一。構(gòu)造上位于西伯利亞板塊與哈薩克斯坦板塊接壤部位，該區(qū)經(jīng)歷了自前寒武紀(jì)以來持續(xù)復(fù)雜的構(gòu)造運動演化，晚古生代發(fā)生重要的碰撞造山運動和強(qiáng)烈的后碰撞構(gòu)造變形-巖漿活動-成礦作用。庫布蘇金礦床位于東準(zhǔn)噶爾野馬泉以南16 km，由南、北兩條礦化帶組成，庫布蘇金礦北礦帶分東西兩段，東段于1993年經(jīng)地表評價后轉(zhuǎn)入開采，庫布蘇金礦南礦帶于1995年開始斷續(xù)開采至今。當(dāng)前，有關(guān)庫布蘇金礦床的研究文獻(xiàn)多集中在基礎(chǔ)地質(zhì)、礦床成因等方面(呂瑞英, 1995; 高懷忠等, 1998; 高懷忠等, 2000; 王京彬等, 2006; 何英等, 2012)，但對成礦流體的性質(zhì)研究還不充分，對礦床中元素質(zhì)量遷移特征的研究還未見報導(dǎo)。元素的富集貧化、質(zhì)量遷移特征是查找成礦指示元素、限定成礦及蝕變過程中元素活動性規(guī)律的重要手段，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到諸多地質(zhì)問題中(馬生明等, 2009; 艾金彪等, 2013; 胡兆鑫等, 2014)。本文以庫布蘇金礦床北礦帶為研究對象，根據(jù)元素質(zhì)量遷移計算結(jié)果，對元素活動特征、質(zhì)量遷移規(guī)律、成礦流體的環(huán)境條件、成礦指示元素選擇等問題進(jìn)行了初步探討。

1 礦床地質(zhì)背景

新疆青河縣庫布蘇金礦床構(gòu)造位置處于西伯利亞板塊與哈薩克斯坦板塊接壤部位的東準(zhǔn)噶爾褶皺帶中部，野馬泉地塊南緣晚古生代早期火山巖漿弧區(qū)(李錦軼等, 1990)，并處于具有韌性剪切性質(zhì)的庫布蘇強(qiáng)應(yīng)變構(gòu)造帶中(圖1)。本研究區(qū)域為北礦帶，位于F5與F3斷裂之間的脆-韌性剪切帶中，F(xiàn)3斷裂以北為脆性剪切帶，F(xiàn)5斷裂以南為韌性剪切帶(高懷忠等, 1998)。

礦區(qū)出露地層主要是志留系庫布蘇群(Skp)，與泥盆系為斷層接觸，為南礦帶礦脈產(chǎn)出地層，巖性主要為變質(zhì)砂巖、變質(zhì)巖屑砂巖、含碳泥質(zhì)粉砂質(zhì)板巖及千枚巖等，并且在黑色板巖和硅質(zhì)粉砂巖中可見零星黃鐵礦；中泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組(D2t)，為北礦帶礦脈產(chǎn)出地層，主要為凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、變質(zhì)砂礫巖和鈣質(zhì)粉砂巖等。據(jù)陜西物化探隊東準(zhǔn)噶爾地區(qū)1∶20萬低密度化探資料統(tǒng)計，庫布蘇群(Skp)含金平均豐度為3.66×10-9，是礦區(qū)內(nèi)含金最高的地層；中泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組(D2t)金的平均豐度為1.8×10-9，僅次于庫布蘇群(高懷忠等，1998；何英等，2012)。

礦區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，主要為北西西(NWW)向，與卡拉麥里縫合帶構(gòu)造線方向一致，在礦區(qū)南部約4 km處發(fā)育一條庫普深大斷裂，為礦區(qū)內(nèi)最大型斷裂構(gòu)造。北礦帶發(fā)育5條斷層(如圖1)，為壓性逆斷層，均有閃長玢巖脈和石英鈉長斑巖脈侵入充填，屬庫布蘇強(qiáng)應(yīng)變構(gòu)造帶的次級構(gòu)造脆-韌性剪切帶，具擠壓和右行剪切性質(zhì)，控制著區(qū)內(nèi)巖脈及礦體分布，對金礦化起重要作用(高懷忠等, 2000)。南礦帶發(fā)育3條近平行的斷裂，與北礦帶類似，均被閃長玢巖脈和石英鈉長斑巖脈充填。

礦區(qū)內(nèi)未見大規(guī)模侵入體，但中酸性巖脈極其發(fā)育，其分布均受庫布蘇主要斷裂控制。庫布蘇金礦區(qū)北礦帶的主要脈巖為閃長玢巖、次為石英鈉長斑巖、細(xì)粒閃長巖、石英閃長玢巖等。

礦區(qū)內(nèi)出露的閃長玢巖脈為主要賦礦巖石，侵位于托讓格庫都克組(D2tb)中(圖2)，脈體走向為NWW，脈寬10m左右，長4 km。巖脈具超淺成特征，且?guī)r石均發(fā)生了不同程度的蝕變，較新鮮閃長玢巖具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為斜長石、石英、暗色礦物(主要為角閃石)，基質(zhì)為球粒結(jié)構(gòu)。巖石破碎蝕變較強(qiáng)部分主要具硅化、絹云母化、毒砂-黃鐵礦化，局部具綠泥石化、碳酸鹽化和電氣石化。

圖1 青河縣庫布蘇區(qū)金礦礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)高懷忠等, 1998修改) Fig. 1 Geological map of the Kubusu gold mine in Qinghe county (modified from Gao et al., 1998)1-第四系; 2-中泥盆統(tǒng)平頂山組; 3-中泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組; 4-志留系庫布蘇群; 5-花崗閃長巖; 6-花崗巖; 7-逆 斷層及其編號; 8-性質(zhì)不明斷層和深斷裂; 9-金礦化蝕變帶; 10-地質(zhì)界線1-Quaternary; 2-Pingdingshan group of middle devonian ; 3-Tuoranggekuduke group of middle devonian; 4-Kubusu group of Silurian; 5-granodiorite; 6-granite; 7-thrust fault and its serial number; 8-(deep) fault; 9-mineralized alteration zone of gold; 10-geological boundary

石英鈉長斑巖脈，脈體走向NWW，在礦化帶附近多侵位于閃長玢巖脈兩側(cè)及內(nèi)部(圖3)，呈雁行斜列式分布，產(chǎn)狀與閃長玢巖脈基本一致，脈寬幾米，長數(shù)十米至數(shù)百米。巖石具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為石英和鈉長石，基質(zhì)具霏細(xì)-微晶結(jié)構(gòu)，由微細(xì)的長英質(zhì)礦物組成。

王京彬等(2006)測得庫布蘇金礦閃長玢巖中單顆粒鋯石U-Pb年齡為254.5±0.9 Ma ～252.5±1.8 Ma，即形成時代為二疊紀(jì)晚期。其它巖脈伴生或侵入于閃長玢巖脈或獨立產(chǎn)出，均晚于閃長玢巖脈的形成時間。礦區(qū)附近唯一的巖體為北礦帶東部的小紅山(野馬泉)巖基，是主要由花崗閃長巖、二長花崗巖和堿長花崗巖組成的復(fù)式花崗巖體。據(jù)甘林等(2010)測得小紅山復(fù)式花崗巖體堿長花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖成巖年齡的鋯石U-Pb定年結(jié)果都為～300 Ma，認(rèn)為～300 Ma為野馬泉復(fù)式花崗巖體成巖年齡，表明小紅山花崗巖體與卡拉麥里富堿花崗巖帶一樣為海西中期晚石炭世東準(zhǔn)噶爾地區(qū)后碰撞階段花崗質(zhì)巖漿作用產(chǎn)物。

庫布蘇北礦帶位于F1、F2斷裂之間，為一寬約30～60 m的擠壓破碎帶，已發(fā)現(xiàn)3條含金礦脈(編號分別為①、②、③)(圖2)。破碎帶中的托讓格庫都克組巖石普遍發(fā)育強(qiáng)烈的片理化，早期沿破碎帶侵入的閃長玢巖、石英鈉長斑巖及石英脈均遭受了多次強(qiáng)烈的擠壓破碎。據(jù)高懷忠等(1998)，在北礦帶東段800 m的評價地段內(nèi)地表圈定了34個脈狀和透鏡狀礦體，主要產(chǎn)于閃長玢巖接觸帶及其內(nèi)部破碎帶中(圖3)。石英鈉長斑巖中只有局部發(fā)育金礦化，一般不構(gòu)成工業(yè)礦體。礦體產(chǎn)狀與賦礦斷裂近一致，斷續(xù)出現(xiàn)，尖滅又再生，礦體長度一般在10～40 m，厚1～2 m，個別礦體長140 m，厚達(dá)6 m，金品位一般在1×10-6～7×10-6，富礦體平均品位為24×10-6，屬于破碎帶蝕變巖型金礦(高懷忠等, 1998)。礦石類型單一，主要礦化巖石為閃長玢巖，次為圍巖接觸帶中片理化的角礫狀和碎裂狀粉砂質(zhì)板巖、碳質(zhì)凝灰?guī)r、石英鈉長斑巖等。礦化帶內(nèi)巖石蝕變強(qiáng)烈，主要是硅化、絹云母化、毒砂及磁黃鐵礦化，其次為碳酸鹽化、電氣石化、綠泥石化(高懷忠等, 1998)。金礦物為單一的自然金，并以裂隙金和晶隙金為主，其次以包體金的形式存在于黃鐵礦、石英、毒砂及褐鐵礦等礦物中。

圖2 庫布蘇金礦北礦帶礦區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)武警黃金部隊內(nèi)部資料，2010修改)Fig. 2 Geological map of the northern belt of Kubusu gold deposit (modified from Chinese People’s Gold Armed Police Force,2010)1-中泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組下亞組; 2-志留系庫布蘇群上亞組; 3-閃長玢巖脈; 4-石英脈；5-斷層及其編號; 6 -勘探線、鉆孔及編號; 7-礦脈及編號1-Lower subgroup of Tuoranggekuduke group in middle Devonian; 2-Upper subgroup in Kubusu group of Silurian; 3-Diorite porphyrite veins; 4-Quartz vein; 5-Fault and its serial number; 6-Exploration line,drill hole and its serial number; 7- Mineral vein and its serial numbers

圖3 庫布蘇金礦北礦帶105勘探線剖面礦體 及巖脈示意圖Fig. 3 Sketch of ore body and veins along exploration line 105 in the northern belt of Kubusu gold deposit1-中泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組下亞組; 2-閃長玢巖脈; 3-石英鈉 長斑巖脈; 4-礦體; 5-鉆孔及編號1-Lower subgroup of Tuoranggekuduke group of middle devonian; 2-Diorite porphyrite veins; 3-Quartz albite-porphyry veins; 4-Ore body; 5-drill hole and its serial number

2 樣品采集與分析

樣品采自庫布蘇金礦北礦帶1號礦脈的105、145、165勘探線上的ZK10502、ZK10506、ZK10508、ZK14502、ZK14504、ZK16502、ZK16504等7個鉆孔(見圖2)。元素質(zhì)量遷移研究的樣品采集為選擇性采樣，依據(jù)礦體產(chǎn)出位置，在鉆孔中選出各巖性中典型的未見蝕變閃長玢巖8件、石英鈉長斑巖3件、凝灰質(zhì)砂巖34件，凝灰?guī)r5件作為原巖，典型的蝕變(明顯礦化)閃長玢巖13件、石英鈉長斑巖4件、凝灰質(zhì)砂巖9件，凝灰?guī)r4件作為蝕變巖，其中蝕變凝灰質(zhì)砂巖和蝕變凝灰?guī)r樣品采自接觸帶及其附近圍巖。本研究將同類型的樣品含量取平均值(統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1)，其計算結(jié)果代表整個研究區(qū)單位質(zhì)量巖石中的質(zhì)量遷移特征。圍巖與巖脈中元素質(zhì)量遷移和元素遷移量異常研究中，樣品采自105勘探線剖面，采用全孔連續(xù)撿塊方式，平均采樣間距為8m，礦體或礦化強(qiáng)烈部位加密至0.n～2m。共采集鉆孔巖心樣品202件。

樣品分析由中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所中心實驗室承擔(dān)。其中Au采用無火焰原子吸收光譜法(AAN)，Ag采用發(fā)射光譜法(ES)，As、Sb采用原子熒光光譜法(HG-AFS)，Bi、Cs、Mo、W、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu采用等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)，SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O、Ba、Rb、S采用壓片法X-射線熒光光譜法(XRF)，MgO、Na2O、Cu、Li、Sr采用等離子體光譜法(ICP-OES)進(jìn)行測試。質(zhì)量監(jiān)控結(jié)果表明，樣品分析質(zhì)量滿足研究要求。

3 元素質(zhì)量遷移規(guī)律

在地球化學(xué)開放系統(tǒng)中，圍巖或巖體中的元素在成礦流體熱液作用下會發(fā)生帶入和帶出現(xiàn)象，使原地質(zhì)體系的巖石質(zhì)量發(fā)生變化，即巖石中元素發(fā)生質(zhì)量遷移，可通過質(zhì)量平衡計算進(jìn)行研究(Brauhartetal., 2001; 馬生明等, 2009; 鄭遠(yuǎn)川等, 2010; 王睿等, 2010; 艾金彪等, 2013)。本文選用Grant法計算元素的遷移量和遷移率，并在此基礎(chǔ)上探討成礦過程中金及其伴生元素元素的富集沉淀和一些貧化元素的遷移帶出引起的質(zhì)量遷移特征。

Grant方程計算公式為

(1)

3.1 元素活動特征

在石英鈉長斑巖中發(fā)生帶入的成礦元素和伴生元素遷移程度為Au>Sb>Ag>As，帶出的元素只有Bi，程度微弱；發(fā)生帶入的微量元素遷移程度為Mo>W>Rb>Cs>S>Li>Cu>Ba，帶出的微量元素遷移程度為Sr>Y；發(fā)生帶入的稀土元素遷移程度為La> Eu> Er> Pr>Ce> Nd> Sm>Dy>Tm，帶出的稀土元素遷移程度為Tb>Ho>Gd>Yb>Lu；發(fā)生帶入的主量元素遷移程度為K2O> Fe2O3，帶出的主量元素遷移程度為CaO> Na2O> MgO> SiO2。

在凝灰質(zhì)砂巖中成礦元素和伴生元素均為帶入特征，其遷移程度為Au>As> Bi>Ag> Sb；發(fā)生帶入的微量元素遷移程度為W>Rb>Cs>S>Y>Mo>Li，帶出的微量元素遷移程度為Sr>Ba>Cu；發(fā)生帶入的稀土元素遷移程度為Dy>Ce>Er>Nd>Lu>Yb>Eu>La>Pr，帶出的稀土元素遷移程度為Gd>Tm>Tb>Ho>Sm；發(fā)生帶入的主量元素遷移程度為K2O>SiO2，帶出的主量元素遷移程度為MgO>Fe2O3>Na2O>CaO。

表1 庫布蘇金礦主要類型巖石中元素平均含量統(tǒng)計表

注：元素含量單位：Au、Ag-×10-9，常量元素-%，其余元素-×10-6；n：參加統(tǒng)計樣品數(shù)。

在凝灰?guī)r中成礦元素和伴生元素均為帶入特征，其遷移程度為Au>As>Bi>Sb>Ag；微量元素除Ba為帶出特征，其余均發(fā)生帶入，遷移程度為W>Cs>S>Rb>Mo>Sr>Li>Y>Cu；發(fā)生帶入的稀土元素遷移程度為Eu>Yb>Lu>Ce>Nd>Dy>La>Pr，帶出的稀土元素遷移程度為Er>Gd>Tm>Sm>Ho>Tb；發(fā)生帶入的主量元素遷移程度為CaO> K2O，帶出的主量元素遷移程度為Na2O>MgO>Fe2O3>SiO2。

3.2 元素質(zhì)量遷移規(guī)律及其意義

3.2.1 成礦元素、主量元素和微量元素的質(zhì)量遷移

從圖4和表2中可看出，庫布蘇北礦帶發(fā)生了

表2 庫布蘇金礦礦化蝕變巖石中元素質(zhì)量遷移計算結(jié)果

圖4 庫布蘇金礦蝕變巖中元素質(zhì)量遷移對比圖Fig. 4 Comparison histograms showing gain and loss of elements in altered rocks of the Kubusu gold deposit (a)-成礦及伴生元素; (b)-主量元素; (c)-微量元素; (d)-稀土元素; 1-蝕變閃長玢巖；2-蝕變石英鈉長斑巖；3- 蝕變凝灰質(zhì)砂巖；4-蝕變凝灰?guī)r (a)-metallogenic and associated elements; (b)-major elements; (c)-trace elements; (d)-rare earth elements; 1-Altered diorite porphyrite; 2-Altered quartz albite-porphyry; 3-Altered tuffaceous sandstone; 4-Altered tuff

礦化蝕變的巖脈和接觸帶圍巖中各元素的質(zhì)量遷移情況如下，成礦元素和伴生元素Au、As在巖脈和圍巖中質(zhì)量變化百分率均很大，帶入量也很顯著，其中成礦元素Au在閃長玢巖脈中質(zhì)量變化最為顯著，質(zhì)量變化率為35451.06%，在凝灰?guī)r中質(zhì)量變化較小，表明閃長玢巖脈為主要賦礦巖脈；As則在閃長玢巖脈和接觸帶圍巖中質(zhì)量變化率較大，為745.04%～1867.92%，這與賦礦巖脈中普遍的毒砂化有關(guān)；Ag在各巖性中的質(zhì)量變化率雖然很小，但其與Au的變化趨勢一致，顯示Au和Ag的密切伴生關(guān)系；而Bi只在石英鈉長斑巖脈中質(zhì)量變化率很小，有微弱帶出，但閃長玢巖脈和接觸圍巖中則顯著帶入；Sb的質(zhì)量變化率大小與Ag相當(dāng)。

圖4b中，主量元素中SiO2在閃長玢巖脈和凝灰質(zhì)砂巖中質(zhì)量變化率分別為9.71%、8.55%，帶入明顯；但在酸性的石英鈉長斑巖脈中帶出顯著，質(zhì)量變化率達(dá)到11.06%。Fe2O3在閃長玢巖脈和凝灰質(zhì)砂巖中明顯帶出，質(zhì)量變化率為41.71%和42.16%，在石英鈉長斑巖脈中微弱帶入。MgO和Na2O在巖脈和接觸帶圍巖中均明顯帶出，質(zhì)量變化率分別為10.12%～76.43%和29.14%～69.82%，可以看出其帶出量均較大。CaO在巖脈和凝灰質(zhì)砂巖中明顯帶出，質(zhì)量變化率與MgO、Na2O的質(zhì)量變化率相當(dāng)，而在凝灰?guī)r中則明顯帶入。K2O在巖脈和接觸帶圍巖中質(zhì)量變化率為22.32%～71.68%，均明顯帶入。

以上主量元素的帶入帶出特征分析如下，成礦作用中熱液將Si從石英鈉長斑巖脈中淋濾出來，并遷移至閃長玢巖脈和接觸帶圍巖中，發(fā)生強(qiáng)烈的硅化或形成石英脈，與野外現(xiàn)象一致。Fe2O3是全鐵，包括Fe2+和Fe3+，雖然不知道Fe2+和Fe3+的各自帶入帶出情況，但根據(jù)其在閃長玢巖脈中明顯帶出，在石英鈉長斑巖脈中微弱帶入特征，可以表明，受熱液流體作用，閃長玢巖中的黑云母和角閃石等暗色礦物發(fā)生綠泥石化、綠簾石化，再加上斜長石的絹云母化，則會產(chǎn)生石英和黃鐵礦，使Fe帶出。MgO、Na2O的帶出可能由于巖脈及接觸帶圍巖發(fā)生的黑云母、角閃石的綠泥石化、斜長石的鉀長石化，而發(fā)生去Mg、Na作用。CaO的帶出可能與斜長石的分解有關(guān)，其在凝灰?guī)r中則明顯帶入，可能是由于碳酸鹽化的原因。K2O的帶入應(yīng)是由于礦化帶的強(qiáng)烈鉀長石化，結(jié)果與實際相符。

圖4c中，微量元素在巖脈和接觸帶圍巖中均顯著帶入的為W、Mo、Rb、S、Cs，質(zhì)量變化率分別為7.92%～381.92%、11.24%～230.3%、62.72%～163.76%、47.76%～591.62%、31.91%～146.51%。Ba在閃長玢巖脈和圍巖中顯著帶出，質(zhì)量變化率為16.51%～38.26%，在石英鈉長斑巖脈中則微弱帶入。Sr在凝灰?guī)r中明顯帶入，在巖脈和凝灰質(zhì)砂巖中則顯著帶出，質(zhì)量變化率為19.71%～56.06%。礦化劑S的顯著帶入主要是由于熱液流體中攜帶大量S，最后形成硫化物沉淀下來；Rb、Cs的帶入，可能是由于其地球化學(xué)性狀與K密切相關(guān)，而與K離子發(fā)生類質(zhì)同象代替；Sr和Ca的遷移規(guī)律一致，可看出其具有明顯相關(guān)性，可能同樣與斜長石的裂解有關(guān)。

3.2.2 稀土元素的質(zhì)量遷移

在熱液成礦過程中稀土元素活動性會受水巖反應(yīng)、流體中物質(zhì)的卸載和沉淀、流體的溫度、壓力、Ph、Eh等因素的影響(Lottermoser, 1992)。并且稀土元素具有化學(xué)性質(zhì)相近、離子半徑相近的特征，在地質(zhì)過程中常作為一個整體活動(趙振華, 1978)，而從圖4d中稀土元素的遷移規(guī)律來看，不同巖性的稀土元素都是作為一個整體參與了成礦過程，只是規(guī)律各有不同。

賦礦主巖閃長玢巖脈的LREE遷移特點為除Eu為少量帶出外，La～Sm均明顯帶入，Eu的質(zhì)量變化率為18.81%，La～Sm的質(zhì)量變化率為62.74%～67.97%，相差不大；HREE的遷移特點為Gd～Lu整體表現(xiàn)為顯著帶入，其質(zhì)量變化率為120.28%～195.66%，且呈逐步遞增變化趨勢。

石英鈉長斑巖脈的LREE遷移特點為La～Nd表現(xiàn)為明顯帶入，質(zhì)量變化率為80.98%～24.47%，呈逐步遞減趨勢，而Sm和Eu均表現(xiàn)出少量帶出特征，質(zhì)量變化率分別為20.24%和9.2%；HREE的遷移特點為Gd～Lu整體表現(xiàn)為明顯帶出特征，其質(zhì)量變化率為26.47%～32.98%，基本上呈遞增變化趨勢。

接觸帶凝灰質(zhì)砂巖的LREE遷移特點與賦礦主巖閃長玢巖脈相似，同樣是Eu有少量帶出，但La～Sm的帶入量相比閃長玢巖脈少很多，Eu的質(zhì)量變化率為16.63%，La～Sm的質(zhì)量變化率為10.82%～31.66%，呈遞減趨勢；HREE的遷移特點為Gd～Lu整體表現(xiàn)為少量帶入，其質(zhì)量變化率為12.32%～48.33%，呈逐步遞增趨勢，但閃長玢巖脈的HREE帶入程度是其4～8倍。

接觸帶凝灰?guī)r的LREE遷移特點與前述均有不同，La～Pr表現(xiàn)為微弱帶入特征，質(zhì)量變化率為0.53%～6.41%，Nd～Eu表現(xiàn)出微弱到少量的帶出特征，質(zhì)量變化率為1.47%～14.56%；HREE的遷移特點與閃長玢巖脈和凝灰質(zhì)砂巖相同，但遷移程度基本上不及凝灰質(zhì)砂巖的一半，Gd～Lu整體均表現(xiàn)為微弱到少量的帶出特征，其質(zhì)量變化率為0.44%～28.92%，呈遞增變化趨勢。

表3列出了不同類型巖石稀土元素的特征參數(shù)，圖5為不同類型巖石稀土元素配分曲線圖。據(jù)圖表可知賦礦閃長玢巖脈的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線為LREE相對富集，REE配分曲線明顯右傾形式，其蝕變閃長玢巖的ΣREE比未蝕變巖增加近2倍，其中LREE、HREE均增加近2倍；新鮮和蝕變閃長玢巖的(La/Yb)N分別為5.35、3.02、 (La/Sm)N分別為2.69、2.67，(Gd/Lu)N分別為1.17、0.76，表明蝕變前后的輕重稀土均分餾明顯，LREE分餾程度較高，HREE分餾程度不明顯；新鮮和蝕變閃長玢巖的δEu為0.82和0.38，δCe為0.91和0.92，表明蝕變后的閃長玢巖Eu負(fù)異常更加強(qiáng)烈，也說明熱液流體本身就表現(xiàn)為Eu負(fù)異常，Ce負(fù)異常程度無變化。

前人研究表明，Eu異?？梢苑从车刭|(zhì)環(huán)境的氧化還原程度和溫度條件，在相對氧化的條件下溶液中銪主要以Eu3+價態(tài)存在(Sverjensky, 1984; Michael, 1991)，且Eu3+和其他REE3+元素同樣優(yōu)先進(jìn)入礦物晶格(Wassetal., 1980)；而在較高溫度和還原的環(huán)境下溶液中銪主要以Eu2+價態(tài)存在(Sverjensky, 1984; Michael, 1991)，值得注意的是，Eu異常的形成常常與Eu2+密切相關(guān)，離子半徑大的Eu2+與其他REE3+元素的化學(xué)活動性質(zhì)不一致，便會導(dǎo)致Eu2+與稀土元素整個體系分離，會選擇在熱液(除了斜長石)中富集，從而在其原來承載介質(zhì)(礦物)中形成Eu負(fù)異常(Eby, 1975; Pucheltetal., 1976; 王立強(qiáng)等, 2012)，再者閃長玢巖中的斜長石分解也會導(dǎo)致Eu2+從礦物晶格中分離出來形成Eu負(fù)異常。因此由蝕變閃長玢巖的強(qiáng)烈Eu負(fù)異常，可知庫布蘇金礦床成礦流體條件應(yīng)為較高溫度和還原環(huán)境，與前人研究結(jié)果一致(高懷忠等, 2000)。

石英鈉長斑巖脈的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線為HREE相對富集，輕重稀土分餾程度高，REE配分曲線明顯左傾，與閃長玢巖脈REE配分模式完全不同，從許多介紹東準(zhǔn)噶爾地區(qū)后碰撞造山作用(時間約為晚石炭世到早二疊世)產(chǎn)生的花崗巖類成因文獻(xiàn)中，其均為右傾模式(劉家遠(yuǎn)等, 1999; 楊高學(xué)等, 2009; 甘林等, 2010)。但石英鈉長斑巖脈的REE分布曲線嚴(yán)重左傾，說明二者為兩期不同巖漿體系的演化產(chǎn)物。新鮮石英鈉長斑巖與蝕變巖的ΣREE近相等，LREE/HREE值分別為0.27和0.53，(La/Yb)N分別為0.1和0.25、 (La/Sm)N分別為0.37和0.84，(Gd/Lu)N分別為0.32和0.35，表明蝕變后REE總量未變，但LREE有所增加，HREE則有所減少，蝕變后的輕重稀土分餾程度明顯減弱，而蝕變后的LREE較HREE變化程度明顯，但分餾不明顯；新鮮石英鈉長斑巖和蝕變巖的δEu為0.05和0.06，δCe為0.85和0.94，Eu負(fù)異常非常強(qiáng)烈，以上可能說明石英鈉長斑巖的母體巖漿來自于深部的地幔與地殼重熔巖漿(趙振華, 1978；1989)。

表3 庫布蘇金礦主要類型巖石中稀土元素特征參數(shù)

注：REE特征參數(shù)計算數(shù)據(jù)源自表1。

圖5 庫布蘇金礦脈巖與圍巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值引自 Boynton, 1984)Fig. 5 Chondrite-normalized REE patterns of dykes and surrounding rocks from Kubusu gold deposit(chondrite data from Boynton, 1984) (a)-脈巖; (b)-圍巖; 1-閃長玢巖; 2-蝕變閃長玢巖; 3-石英鈉長斑巖; 4-蝕變石英鈉長斑巖; 5-凝灰質(zhì)砂巖; 6-蝕變 凝灰質(zhì)砂巖; 7-凝灰?guī)r; 8-蝕變凝灰?guī)r (a)- Dykes; (b)-Surrounding rocks; 1-Diorite porphyrite; 2-Altered diorite porphyrite; 3-Quartz albite-porphyry; 4-Altered quartz albite-porphyry; 5-Tuffaceous sandstone; 6-Altered tuffaceous sandstone; 7-Tuff; 8-Altered tuff

但接觸帶圍巖中凝灰質(zhì)砂巖和凝灰?guī)r蝕變前后的稀土元素配分曲線均為LREE相對富集，配分曲線明顯右傾形式，它們的ΣREE為86.12×10-6～111.04×10-6，LREE/HREE比值為4.79～5.33， (La/Yb)N為4.1～4.98，(La/Sm)N為2.17～2.64，(Gd/Lu)N為0.97～1.28，表明蝕變前后它們的輕重稀土均分餾明顯，LREE分餾程度較高，HREE分餾程度不明顯；δEu為0.71～0.95，δCe為0.87～0.95，表明蝕變前后接觸帶圍巖為Eu和Ce弱負(fù)異常，說明熱液流體的活動對接觸帶圍巖甚至外圍圍巖的影響有限。

成礦熱液流體的稀土元素特征控制著蝕變巖的稀土元素特征和分配形式。因此，從以上規(guī)律分析可看出，庫布蘇金礦床受到了強(qiáng)烈的熱液成礦活動影響，巖脈均受到了較強(qiáng)的熱液活動和后期改造，繼承了成礦流體的稀土元素特征，使稀土元素整體發(fā)生了較大規(guī)模的帶入和帶出，尤其是賦礦的閃長玢巖脈，帶入帶出規(guī)模最大。但接觸帶圍巖凝灰質(zhì)砂巖和凝灰?guī)r的稀土元素受到的熱液活動影響較小。

4 圍巖與脈巖中元素質(zhì)量遷移

庫布蘇金礦床主要受熱液成礦作用影響，為了進(jìn)一步理解庫布蘇金礦床的成礦機(jī)制，筆者從質(zhì)量遷移理論入手，針對剖面中的巖脈及其圍巖，更宏觀的討論其質(zhì)量遷移情況，以研究成礦熱液對巖脈及其圍巖的影響范圍和帶出元素對成礦元素的影響。這里，根據(jù)庫布蘇金礦北礦帶105勘探線ZK10502、ZK10506、ZK10508鉆孔中202件樣品分析數(shù)據(jù)，按鉆孔計算每個樣品的元素遷移量，其中參加計算的元素主要選擇顯著帶入的成礦元素Au、伴生元素As、Bi、Ag、Sb、微量元素W和顯著帶出的主量元素MgO、Na2O、Fe2O3。計算過程及原始數(shù)據(jù)略，結(jié)果以元素遷移地球化學(xué)異常圖形式展現(xiàn)(見圖6)，圖3為庫布蘇金礦北礦帶105勘探線剖面中礦體-巖脈-圍巖相對位置示意圖。

從圖6中可看出，當(dāng)Au帶入量大于10mg/t，Ag帶入量大于25mg/t，As帶入量大于10g/t，W帶入量大于0.4g/t時，元素的遷移沉淀場所基本在巖脈與圍巖的接觸帶附近，外圍圍巖中僅有零星帶入，可見元素帶入受破碎的巖脈控制明顯，說明成礦元素Au及伴生元素Ag、As主要是隨成礦流體沿著由后期應(yīng)變剪切作用形成的閃長玢巖脈破碎系統(tǒng)或圍巖與巖脈之間的構(gòu)造裂隙上升遷移沉淀，最后Au主要以自然金形式存在于毒砂-黃鐵礦、石英等礦物的裂隙和晶隙中。Au、As、W的遷移程度大，但遷移范圍小。當(dāng)Sb的帶入量大于0.25g/t，Bi的帶入量大于0.08g/t時，發(fā)生帶入的沉淀場所則分布在巖脈和接觸帶附近圍巖中，Sb主要遷移到巖脈和巖脈的上盤圍巖，Bi主要遷移到巖脈和巖脈的上、下盤圍巖中。Sb、Bi都在圍巖中有一定程度的帶入，與Au、As、W遷移情況不同，Sb、Bi雖然遷移程度較小，但遷移范圍很大，說明As、W、Sb、Bi可以作為成礦指示元素。

當(dāng)MgO的帶出量大于5kg/t時，帶出邊界在巖脈附近的圍巖中；而當(dāng)Na2O的帶出量大于5kg/t時，其帶出范圍比MgO大的很多，Na2O的帶出幾乎發(fā)生在巖脈及全部圍巖中，但帶出程度最高的位置幾乎只限定在巖脈中，這可能說明帶出程度最高的位置與帶出程度相對較弱的位置受到的是性質(zhì)不同的熱液作用，而上文及前人研究結(jié)果表明，庫布蘇金礦床賦礦閃長玢巖脈主要受到了來自深源的巖漿熱液作用成礦(王京彬等, 2006)，因此，說明巖脈中Na2O、MgO的強(qiáng)烈?guī)С鍪鞘艿綆r漿熱液的作用；而由于庫布蘇金礦區(qū)位于東準(zhǔn)噶爾庫布蘇強(qiáng)應(yīng)變構(gòu)造帶，地層圍巖主要是志留系庫布蘇群(Skp)沉積變質(zhì)巖和中泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組(D2t)沉積變質(zhì)巖(高懷忠等, 1996, 2000)，充分說明圍巖中Na2O、MgO的明顯帶出可能是受到區(qū)域變質(zhì)作用(應(yīng)變剪切作用)的影響，在原巖變質(zhì)過程中，發(fā)生脫水作用，使原礦物中的Mg、Na也隨之帶出，而且變質(zhì)熱液對圍巖產(chǎn)生大規(guī)模、廣泛的變質(zhì)作用也符合地質(zhì)事實。這表明Mg、Na也可以作為成礦指示元素。

5 結(jié)論

本文根據(jù)庫布蘇金礦床北礦帶蝕變和新鮮巖脈及圍巖的質(zhì)量平衡研究，按巖脈和圍巖的巖性，分別探討了成礦元素、主量元素、微量元素和稀土元素的質(zhì)量遷移規(guī)律，查明了庫布蘇金礦成礦過程中元素的活動性和遷移規(guī)律，并結(jié)合元素遷移地球化學(xué)圖、稀土元素特征，討論了成礦熱液流體的作用范圍和程度，進(jìn)一步研究了庫布蘇金礦床的熱液來源問題，結(jié)果表明：

(1) 庫布蘇金礦賦礦閃長玢巖脈和其它巖脈及圍巖的元素均發(fā)生了程度不一的帶入和帶出作用。質(zhì)量遷移計算結(jié)果表明，從接觸帶圍巖到賦礦閃長玢巖脈，發(fā)生明顯帶入有成礦伴生元素Au、As、Bi、Ag、Sb，主量元素K2O、SiO2，說明引起閃長玢巖脈和接觸帶圍巖蝕變的流體中富含Au、As等成礦及伴生元素和K2O、SiO2等主成分，導(dǎo)致這些帶入元素向礦體遷移富集；發(fā)生明顯帶出的有微量元素Ba、Sr、Cu，主量元素MgO、Na2O、Fe2O3、CaO，說明微量元素Ba、Sr等和主量元素MgO、Na2O等受熱液蝕變作用，被交代、淋濾出原巖，隨流體遷出。

(2) 庫布蘇金礦賦礦閃長玢巖脈和石英鈉長斑巖脈的稀土元素整體質(zhì)量變化顯著，發(fā)生明顯的帶入和帶出，巖脈蝕變前后的輕重稀土分餾均明顯，但相比原巖，蝕變后巖脈的輕重稀土分餾程度有減小趨勢。接觸帶圍巖的稀土元素整體質(zhì)量變化不大，說明成礦流體對巖脈的蝕變程度很大，且對減小輕重稀土元素分餾程度有一定作用，但對圍巖的影響有限。賦礦閃長玢巖脈稀土元素配分曲線右傾，輕稀土富集，輕重稀土分餾明顯，Eu強(qiáng)烈負(fù)異常，Ce弱負(fù)異常，說明庫布蘇金礦成礦流體條件應(yīng)為較高溫度和還原環(huán)境。

(3) 圍巖與脈巖中元素的遷移程度和遷移范圍各異，受巖漿熱液作用，帶入的成礦及伴生元素Au、As的遷移程度大，但遷移范圍小，Sb、Bi遷移程度較小，但遷移范圍很大；Na2O、MgO明顯帶出，遷移范圍廣，圍巖可能受到變質(zhì)熱液的影響。因此可能說明庫布蘇金礦受到了巖漿熱液和變質(zhì)熱液的共同作用而成礦。特征元素可以作為成礦指示元素，帶入的成礦指示元素有As、W、Sb、Bi，帶出的成礦指示元素有Mg、Na。

圖6 庫布蘇金礦北礦帶105勘探線剖面元素遷移地球化學(xué)異常圖Fig. 6 Profiles showing geochemical anomalies of elements mass transfer along exploration line 105 of the northern belt of Kubusu gold deposit

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Characteristics and Regularities of Mass Transfer in the Kubusu Gold Deposit of Clastic-Altered Rock Type in Qinghe County, Xinjiang

ZHENG Hai-ping1,2,3, ZHU Li-xin2, MA Sheng-ming3,JIANG Yu-qi1

(1.ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083; 2.ChineseAcademyofGeologicalScience,Beijing100037; 3.InstituteofGeophysicalandGeochemicalExploration,ChineseAcademyofGeologicalScience,Langfang,Hebei065000)

This paper focused on the northern belt of the Kubusu gold deposit in Xinjiang. It discussed the characteristics of element activity, mass transfer of metallogenic elements, associated elements, trace elements, major elements and rare earth elements in this area. It studies the environmental conditions and source of ore-forming fluids according to mass transfer and geochemical characteristics of rare earth elements. Degree and range of mass transfer were also studied in exploration line 105 of this belt based on the geochemical anomaly map of element mass transfer. The results show that the elements of ore-bearing diorite porphyrite veins and surrounding rocks played significant input and output roles, and the element migration has obvious regularities. Au, As, Bi, Ag, Sb, K2O, and SiO2were brought in to orebodies in metallogenic stage, suggesting that the fluids containing abundant Au, As, K2O, SiO2and so forth could cause alteration, making these elements move into orebodies and concentrate there. While Ba, Sr, Cu, MgO, Na2O, Fe2O3, and CaO moved out, implying that Ba, Sr, MgO, Na2O etc. were subject to hydrothermal alteration, causing these elements to flow out with fluids. The REE had also significant input and output, and light and heavy REEs before and after vein alteration all show obvious fractionation. After the vein alteration, the fractionation degree of light and heavy REEs had a decreasing tend. REE of ore-bearing diorite porphyrite veins distribution pattern is obviously dipping right and takes on light REE enrichment, strong Eu negative anomalies, weak Ce negative anomalies, showing that the property of Kubusu gold deposit's ore-forming fluids should be in a high-temperature and reduction environment. Based on degree and range of mass transfer of veins and surrounding rocks, input indicator elements are As, W, Sb, and Bi, and output indicator elements are Mg and Na.

mass transfer, REE characteristics, ore-forming fluid, indicator elements, Kubusu gold deposit, Xinjiang

2014-12-10；

2015-01-13；[責(zé)任編輯]郝情情。

國土資源部公益性行業(yè)科研專項項目(編號：1212011120525)資助。

鄭海平(1989年- )，男，在讀碩士研究生，礦床學(xué)方向。E-mail:564788359@qq.com。

馬生明(1963年- )，男，博士，主要從事礦產(chǎn)勘查地球化學(xué)方法技術(shù)研究工作。E-mail:mashengming@igge.cn。

P595;P614;P618.51

A

0495-5331(2015)02-0332-13