新疆东准拉伊克勒克斑岩铜(钼)矿床的黄铁矿成分标型及硫同位素特征
Composition and Sulfur Isotope Characteristics of Pyrite from the Layikeleke Porphyry Cu(Mo) Deposit, from East Junggar,Xinjiang
摘要: 拉伊克勒克斑岩矿床是近年应用现代综合地球物理勘查方法,在第四系覆盖区新发现的隐伏斑岩铜(钼)矿床,其赋矿岩体为英云闪长岩,铜(钼)成矿作用与岩体的钾化–绢云母化–绢英岩化–硅化极为密切,并以浸染–细脉浸染形式产出。矿床主要成矿元素为Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag等,主要以黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、方铅矿、闪锌矿等硫化物产出。黄铁矿不仅是各成矿阶段的贯通性矿物,更是指示铜钼矿化的标型矿物,其电子探针(EPMA)数据显示,化学成分主要表现为铁亏损型,黄铁矿中ω(Co)含量介于0.011%~0.179%,Co/Ni比高,说明黄铁矿是在中–高温条件下形成的,ω(Se)约为n × 10−4,S/Se比值为23~1200,表明矿区黄铁矿的形成与火山作用–岩浆热液有关;7件黄铁矿、2件辉钼矿和1件黄铜矿δ34S值介于−2.2‰~0.0‰之间,变化范围窄,极差小,具有地幔硫的特征,其双峰特征表明在成矿作用过程中有大气水的参与。以上特征表明,拉伊克勒克斑岩矿床成矿物质来源于深部地幔,Cu、Mo元素是在岩浆热液作用下沉淀成矿的。
Abstract: The Layikeleke deposit is an insidious porphyry deposit newly discovered by some comprehen-sive geophysical exploration in quaternary coverage area. The ore-bearing rock tonalite, which possess potassic alteration, sericitization and silicification, and veinlet-disseminated Cu(Mo) mi-neralization. The main ore-forming elements of the deposits are Cu, Mo, Pb, Zn, Au, Ag, etc., and are mainly produced from sulfides such as pyrite, chalcopyrite, molybdenite, galenite and sphalerite. Pyrite is not only the transfixion mineral in each mineralization stage,but also topomorphic indicates Cu(Mo) mineralization. EPMA electronic probe data display that iron deficiency type pyrite is dominated. The ω(Co) content in pyrite is between 0.011% and 0.179%, and the Co/Ni ratio is high, indicating that pyrite is formed under medium-high temperature conditions. The Se is about n × 10−4 and the S/Se ratio is 23~1200, showing that the formation of pyrite is related to volcanism magmatic hydrothermal. The δ34S values of 7 pyrites, 2 molybdenite and 1 chalcopyrite range from −2.2‰ to 0.0‰, with a narrow range of variation. The sulfur comes mainly from the deep mantle. The characteristics of bimodal distribution show that atmospheric water is involved in the process of mineralization. The above characteristics indicate that metallogenic material are derived from deep mantle, and Cu and Mo elements are precipitated and formed under the action of magmatic hydrothermal fluids.
文章引用:姜彦勇, 李翠, 房玉涛. 新疆东准拉伊克勒克斑岩铜(钼)矿床的黄铁矿成分标型及硫同位素特征[J]. 地球科学前沿, 2022, 12(1): 70-83. https://doi.org/10.12677/AG.2022.121009

1. 引言

黄铁矿是斑岩矿床中主要的贯通硫化物,经实践证明其矿物标型及硫同位素的研究是探讨成矿物质来源一种行之有效的方法,已经得到了广泛的应用。黄铁矿在矿床形成过程中,随着物理化学环境的变化(温度、压力、pH、Eh、氧逸度、硫逸度、熔体性质等),其化学成分、晶体形态及物理性质也会产生相应的变化。对这些变化规律的研究可以揭示大量的成矿地质作用信息,为深入认识矿床成因提供科学依据。

拉伊克勒克斑岩铜(钼)矿床位于新疆东准噶尔琼河坝地区,是在实施东准琼河坝矿集区覆盖–半覆盖区隐伏矿找矿研究中,于第四系浅覆盖区之下发现的全隐伏斑岩矿体,目前已完成普查工作1。钻孔控制斑岩铜矿带长约6000 m,最大宽度约1600 m,最大控制斜深802 m,普查估算斑岩型铜矿矿石总量(333 + 334) 41548万吨,铜金属量115.9万吨,平均品位0.28%,钼矿矿石总量(333 + 334) 1230万吨,钼金属量6376吨,平均品位0.052%,矿床伴生有用组分Ag,估算(333 + 334)资源量1404.44吨。前人已对该矿区进行了丰富的研究工作,主要包括:区域地质特征1、地球化学特征、成岩成矿年龄 [1] [2]、蚀变特征与成矿作用 [3]、成矿地质特征与成矿阶段 [4]、流体包裹体特征 [5]、综合地球物理特征 [6] [7] 等,取得了许多有意义的地质成果,前人未对成矿物质来源发表观点,是一个亟待解决的地质问题。

本文在对拉伊克勒克矿区野外系统地质调查和室内岩石学、矿物学研究的基础上,采集了矿区内与成矿相关的黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、方铅矿等硫化物矿物并进行了系统的镜下观察,研究硫化物的结构构造特征、产出顺序;同时对硫化物进行了电子探针(EPMA)分析和硫同位素测试,分析硫化物的元素组成、成分标型特征及同位素产出特征等。希望通过以上研究为拉伊克勒克矿区成矿物质来源提供可能的证据,以期提供该矿床成矿时代及成矿物质来源的证据,同时,为该矿床深部及外围找矿提供依据。

2. 地质背景

2.1. 区域地质背景

拉伊克勒克斑岩矿床(中心地理位置坐标为E95˚16',N43˚53.7')位于萨克斯坦—准噶尔板块东北缘(图1(a)),属于谢米斯台–野马泉–琼河坝金、铜稀有金属成矿带东部的琼河坝铁、金、铜成矿带 [8] [9]。区内主体构造线呈北西–南东向,主要断裂有巴勒干廷哈尔山前断裂、宝山铁矿西南断裂、北山金矿北断裂、北山金矿南断裂等 [10]。主要出露地层有奥陶系荒草坡群(Q2-3hcq)下泥盆统托让格库都克组(D1t)、中泥盆统北塔山组(D2bt)、下石炭统黑山头组(C1h)、姜巴斯套组(C1j)、那林卡拉组(C1n)、中侏罗统西山窑组(J2x)及第四系(Q)松散堆积物 [11]。琼河坝地区经历了复杂的岩浆侵入活动,在加里东期、华力西期等多期构造活动中,区内发生了多期次火山喷发和岩浆侵入活动 [8] [9]。区内古生代侵入岩主要以黑云母二长花岗岩、花岗闪长岩、斜长花岗岩以及英云闪长岩等中酸性岩体为主。区内岩浆活动频繁,为区内形成多种矿产提供了有利的条件 [12]。在古生代形成了一系列的斑岩矿床,如蒙西斑岩铜矿 [13]、和尔赛斑岩铜矿 [14] [15]、铜华岭斑岩铜矿 [16] 等,本文叙述的拉伊克勒克斑岩矿床也属于这一类,显示琼河坝地区具有寻找古生代斑岩铜矿的远大前景。

2.2. 矿区地质概况

拉伊克勒克斑岩铜(钼)矿床位于琼河坝地区中南部(图1(b)),与区域构造线走向一致,呈北东–南西向延伸。矿区第四系覆盖严重,主要为上更新统新疆群,仅在矿区西北角有少量地层出露,主要为泥盆系下统托让克库都组二段的一套火山–沉积岩建造及侵入岩,主要岩性为玄武岩、安山岩、沉凝灰岩、凝灰质粉砂岩及生物碎屑灰岩;受剪切应力影响,岩层均挤压变形、破碎、揉皱、褶曲。矿区构造形态呈单斜褶皱产出,整体呈南西–北东向延伸,倾向北西–北北西,局部产状变化较大。区内侵入岩主要为中–酸性岩类,分布较广的为英云闪长岩,其次为黑云母二长花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩等岩体,多为钻孔揭露所发现,地表仅见有两处英云闪长岩露头,呈不规则小岩株和岩枝状。不同期次的侵入岩具有程度不同的热液蚀变特征 [1]。

拉伊克勒克斑岩铜(钼)矿床就位于下泥盆统中性–酸性火山岩–沉积岩系的蚀变英云闪长岩及其接触带中,矿体产状与英云闪长岩体及围岩接触的产状基本相同,严格受岩体侵位控制。矿区内主要赋矿的英云闪长岩发育不同程度和类型的热液蚀变,铜、钼、金、银、铅、锌等元素在钻孔中都有不同程度的显示,铜矿化主要以黄铜矿的形式出现,钼矿化仅以辉钼矿的形式显示,铅和锌主要以方铅矿和闪锌矿的形式存在1,成矿类型较为简单。

3. 矿化蚀变阶段及黄铁矿产出

作为本斑岩铜(钼)矿床的主要贯通性矿物,黄铁矿是金属矿物中占绝对优势的硫化物,占90%以上,也是与黄铜矿、辉钼矿伴生最多的硫化物。矿区内硫化物形成和分布与矿化岩体所受到的热液蚀变密切

Figure 1. Location map of the earth structure in the study area (a) (modified by Li Jinyi et al., 2006), geological sketch of mining area and surrounding area (b). 1-quaternary; 2-middle lithologic segment in middle Devonian; 3-first lithologic segment in middle Devonian; 4-andesite of middle Devonian; 5-basalt of middle Devonian; 6-tuoranggekuduke Formation in lower Devonian; 7-monzonitic granite of Hercynian; 8-granite-porphyry of Hercynian; 9-quartz diorite of Hercynian; 10-granodiorite of early Hercynian; 11-tonalite of Caledonian; 12-diabasic dike; 13-rajkleck copper (Molybdenum) deposit range; 14-the scope of concealed sharn-type deposit of Layikeleke; 15-fault; 16-seasonal stream

图1. 研究区大地构造位置图(a) (据李锦轶等,2006修改)、矿区及周边地质简图(b)。1-第四系;2-中泥盆统第二岩性段;3-中泥盆统第一岩性段;4-中泥盆统安山岩;5-中泥盆统玄武岩;6-泥盆系下统托让格库都克组;7-海西期二长花岗岩;8-海西期花岗斑岩;9-海西期石英闪长岩;10-海西早期花岗闪长岩;11-加里东期英云闪长岩;12-辉绿岩脉;13-拉伊克勒克铜(钼)矿床范围;14-隐伏矽卡岩型矿床范围; 15-断层;16-季节性河流

相关,本矿区赋矿英云闪长岩从在到晚依次经历了以下蚀变过程:1) 钾化、2) 绢云母化、3) 绢英岩化、4) 硅化、5) 粘土化 [1] [3],除钾化和粘土化与硫化物的产生无直接关外,黄铁矿及其他硫化物矿物的形成分布与绢云母化、绢云母化、绢英岩化关系密切,各矿化蚀变阶段主要矿物组合见图2。现在将各矿化蚀变阶段及各阶段黄铁矿特征介绍如下:

注:线的粗细表示相对含量

Figure 2. Mineralization-alteration stages and paragenetic sequences of main mineral in Layikeleke porphyry Cu(Mo) deposit

图2. 拉伊克勒克斑岩矿床矿化蚀变阶段及主要矿物共生次序

1) 钾化:又可称为次生黑云母化,这是热液活动对英云闪长岩较早一种蚀变作用,分布较普遍,主要表现为次生黑云母对英云闪长岩中的角闪石的交代,在岩石中基本表现为不规则的大片状,沿解理面常常有不透明铁质析出,次生黑云母普遍以小片状集合体聚集在角闪石上,体现了黒云母为特点的钾质交代作用,蚀变较弱,基本无矿化产生(图3(a))。在此阶段主要形成的金属矿物为磁铁矿。无硫化物的生成。

2) 绢云母化:这是英云闪长岩中非常广泛的一种蚀变作用,稍晚于早期次生黑云母化。表现为微晶绢云母集合体对斜长石的交代,起初表现为绢云母在斜长石表面的浸染状分布,随着蚀变的增强,呈现稠密浸染分布直至完全取代斜长石仅保留其假象(图3(b))。此阶段持续时间较长,随着绢云母化的发展,黄铁矿逐渐增多。黄铁矿主要呈半自形–它形粒状产于蚀变绢云母附近,以细小团块状、浸染状、微细脉状产出。在黄铁矿形成过程中,黄铜矿也逐渐增多,二者伴生在一起,形成早期矿化,形成品位较低的矿体,此阶段黄铁矿与黄铜矿比值约为10:1。本阶段主要矿物组合为绢云母–黄铁矿–次生石英–黄铜矿–辉钼矿等(图2)。

3) 绢英岩化:该类型蚀变是矿区英云闪长岩的最重要的蚀变类型,也是与铜(钼)矿化关系最为密切的蚀变类型。主要表现为次生绢云母和次生石英构成的集合体取代原岩中斜长石–黑云母–石英组合;在绢英岩化强烈的蚀变岩中,次生绢云母-石英组合完全取代原岩构成云英岩(图3(c))。绢英岩化是在绢云母化的基础上继续发展的结果,黄铁矿、黄铜矿等硫化物大量沉淀,在岩石总量中可达10%~15%。黄铁矿和黄铜矿的比例由早期矿化阶段的10:1演变为8:1,甚至更高,是斑岩铜矿体主要形成阶段。此阶段黄铁矿主要呈半自形–它形粒状产出,数量远远多于绢云母化阶段,呈浸染状、稠密浸染状、细脉状、网脉状产出(图3(d))。此阶段,除了铁、铜硫化物高度富集外,辉钼矿在此阶段也明显富集,局部有钼矿体的形成(图3(g))。在此阶段后期,铅锌矿化有少量产出,但基本不构成矿体。本阶段主要矿物组合为次生石英–绢云母–黄铁矿–黄铜矿–辉钼矿–(闪锌矿–方铅矿)等(图2)。

Figure 3. Photomicrographs of the alteration and mineralization of the tonalite. (a) the weak alteration of the tonalite (orthogonal polarization); (b) the alteration of the tonalite, sericite development, plagioclase only retains illusions (orthogonal polarization); (c) sericitolite, secondary quartz-sericite combination to replace the feldspar-quartz-biotite combination (orthogonal polarization); (d) association of pyrite and chalcopyrite, the chalcopyrite wrapped the pyrite (reflected light); (e) veinlet pyrite (orthogonal polarization); (f) association of idiomorphic pyrite and sphalerite (project light); (g) radical molybdenite (project light); (h) galena (reflected light); (i) association of pyrite, chalcopyrite and petzite (SEM); Pl-plagioclase, Bi-biotite, Qtz-quartz, Ser-sericite, Py-pyrite, Cp-copyrite, Mot-molybdenite, Sph-sphalerite, Gn-galena

图3. 矿区英云闪长岩蚀变及矿化特征镜下照片。(a) 弱蚀变英云闪长岩(正交偏光);(b) 蚀变英云闪长岩,绢云母化发育,斜长石仅保留假象(正交偏光);(c) 绢英岩,次生石英–绢云母组合取代原岩中长石–石英–黑云母组合;(正交偏光);(d) 黄铁矿、黄铜矿共生,黄铜矿包裹黄铁矿(反射光);(e) 脉状黄铁矿发育(正交偏光);(f) 自形黄铁矿、闪锌矿共生(透射光);(g) 放射状辉钼矿(透射光);(h) 方铅矿(反射光);(i) 黄铁矿、黄铜矿、针碲金银矿共生(扫描电镜);(Pl-斜长石;Bi-黑云母;Qtz-石英,Ser-绢云母;Py-黄铁矿;Cp-黄铜矿,Mot-辉钼矿,Sph-闪锌矿,Gn-方铅矿)

4) 硅化:是英云闪长岩较晚的一种蚀变作用,该阶段以发育多期次硫化物–石英脉为特征,矿化绢英岩在网脉状石英脉中成残留体。主要表现为规模不等的石英细脉沿构造裂隙分布,它们对前3种蚀变作用构成的岩石有较明显的穿切作用(图3(e))。石英脉中硫化物数量常常达到10%~20% 及以上,以黄铁矿为主,黄铁矿、辉钼矿、方铅矿、碲金银矿等金属矿物以不同比例产出,在黄铁矿与黄铜矿共生时,黄铁矿总是先于黄铜矿形成,黄铜矿或包裹黄铁矿,或在黄铁矿周围分布。黄铁矿等硫化物的晶体相对较大,自形–半自形,多为六面体和五角十二面体(图3(f)),呈团块状、网脉状、脉状等形式产出,分布很不均匀,局部构成极富矿体,部分有相对贫化。但总体看,矿石的品级较高,特别是Cu-Zn-Pb-Au矿石基本由这类矿石组成(图3(g)~(i))。本阶段主要矿物组合主要为次生石英–黄铁矿–黄铁矿–辉钼矿–方铅矿–闪锌矿–碲金银矿等(图2)。

5) 粘土化:主要出现在弱蚀变英云闪长岩与地层接触带及其附近,主要表现为高岭土、浊沸石等粘土矿物在长石表面大面积分布。另外,以方解石为代表的碳酸盐矿物,呈细粒集合体状散布于蚀变岩内,或者沿裂隙充填交代呈脉状、细脉状产出。浊沸石化和碳酸岩化紧密共生,二者的大量存在使岩石宏观上表现为红色,此阶段位于主成矿阶段之后,几乎无硫化物的产出。

由上可知,铜(钼)矿化的形成和分布与英云闪长岩的蚀变作用关系非常密切。在未蚀变的岩石中没有铜(钼)矿化的任何显示,甚至无黄铁矿的出现。铜(钼)矿化明显伴随着矿区蚀变作用的演化而出现、发展。

在早期钾化阶段,基本仅显示有磁铁矿的出现,磁铁矿围绕次生黑云母的周边积聚(图3(a));随着绢云母化的发育,黄铁矿首先开始较多地出现,黄铜矿开始形成,在绢云母化中–晚期黄铜矿和黄铁矿呈浸染状分布于微细绢云母集合体中(图3(c));当蚀变发展到绢英岩化阶段,次生石英和次生绢云母集合体组成的蚀变岩完全取代原岩中的黑云母–斜长石–石英组合,铜矿伴随黄铁矿一起达到高度富集,在二者共生时,黄铁矿总是先于黄铁矿形成,黄铜矿或包裹黄铁矿,或在黄铁矿周围分布(图3(d));此阶段辉钼矿也开始发育,而且多与黄铜矿伴生,此阶段是黄铜矿最为重要的富集期,铜矿体主要由这类蚀变岩石组合构成(图3(g));晚期硅化阶段也是铜钼重要的成矿时期,黄铜矿在一些硅化强烈发育地段形成富矿体,在更晚期的石英脉中,黄铜矿和辉钼矿往往以粗晶出现(图3(e),图3(f)),黄铜矿和辉钼矿的数量有时超过黄铁矿,但由于数量较少,相对绢英岩化阶段的成矿意义要小一些,此阶段由于成矿温度降低,方铅矿和闪锌矿也伴随石英脉大量形成(图3(f),图3(h)),且明显具有后生性,也即铅锌矿化主要发育在铜钼矿化之后。

4. 黄铁矿化学成分标型特征

黄铁矿的化学组成,特别是部分微量元素的含量和分布是其重要的标型特征,可以在一定程度上反映黄铁矿形成的物理化学条件和地球化学背景,是进一步讨论矿物成因和矿床成因的重要参数之一。

4.1. 样品采集及处理

在拉伊克勒克矿区,分别在东、中、西矿区0线、276线、230线三条主控勘探线相关钻孔上共采集了20余块含不同类型硫化物组合的蚀变岩石样品,采样位置及相关岩性及硫化物特征及所属蚀变矿化阶段见表1。在合肥工业大学资源与环境工程学院电子探针实验室日本电子公司(JEOL)生产的型号为JXA-8230的电子探针仪进行测试分析,工作条件为加速电压15 kV电流为20 nA,束斑为5 um。实验流程:将样品磨成探针片,用酒精清洗薄片后喷碳膜,依据EDS判断矿物类型选择标样,利用EDS进行矿物的定性分析,依据Quantity Analysis的结果文件中的S.D和D.L以及CPS和Z、A、F、P/B、Peak position等一系列参数进行数据监控,最终确定矿物成分。分析方法:利用WDS (波谱分析)对元素的特征X射线进行采集、转换,实现定量分析,通过背散射电子显微成像进行矿物微区观测。本次实验主要测试了S、Fe、Cu、Zn、Pb、Mo、Se、As、Co、Re、Te、Ni、Cr、Ag等14种元素。

Table 1. Sampling location and feature description

表1. 采样位置及特征描述

4.2. 黄铁矿化学成分标型特征

1) Co、Ni

黄铁矿的理论组分为Fe占46.55%,S 占53.45%,S/Fe ≈ 2。但是由于受到类质同象或元素丰度值的影响,在不同的金属矿床中黄铁矿的Fe、S含量与理论组分会略有差异。黄铁矿中Co,Ni的质量分数有一定的标型意义 [17] [18],Co和Ni可类质同象代替黄铁矿中的Fe元素形成CoS2和NiS2,温度越高这种类质同象特别是Co和Fe的类质同象就越容易进行,一般认为,沉积型黄铁矿Co和Ni含量普遍较低,Co/Ni < 1,平均为0.63;热液成因黄铁矿Co和Ni含量及Co/Ni比值变化较大,1.17 < Co/Ni < 5;火山喷气块状硫化物矿床以高Co (平均480 × 10−6),低Ni (<100 × 10−6),高Co/Ni (5~50,平均8.7)为特征;岩浆热液成因的黄铁矿Co/Ni为1~5,个别值可能更高 [19] [20]。一般来说,Co/Ni比值越大,矿物的形成温度越高,见表2

Table 2. EPMA spots analytical results of pyrites (wB/%)

表2. 黄铁矿的电子探针(EPMA)点分析结果表(wB/%)

注:“-”表示含量低于检测限。

矿区电子探针测试结果显示,Co的检出率为100%,Ni的检出率为15.6%;且ω(Co)的含量较大,1100 × 10−6~17900 × 10−6之间,均值为7344 × 10−6,ω(Ni)较低,与斑岩型硫化物矿床中的黄铁矿相似,总体上反应拉伊克勒斑岩铜(钼)矿的形成与斑岩型硫化物矿床的成因一致。

一般情况下,热液型黄铁矿亏损S,沉积型黄铁矿多S或接近理论值,岩浆热液型黄铁矿Co含量大于Ni含量,ω(Co)/ω(Ni)值大于1或远大于1,且随着成矿温度越高,Co含量也越高。因为Co、Ni与Fe属于同族元素,具有相似的化学行为,所以,Co、Ni常以类质同象的形式代替Fe而进入到黄铁矿中,在热液的高温阶段Co2+能优先进入黄铁矿替代Fe2+,故高温阶段ω(Co)/ω(Ni)值较大。岩浆热液成因的黄铁矿ω(Co)/ω(Ni)一般为1~5 [20]。黄铁矿的Co含量能够反映其形成温度,一般高温型黄铁矿ω(Co)高于0.1%,中温型黄铁矿中ω(Co)约为0.01%~0.10%,低温型黄铁矿ω(Co)小于0.01% [21]。拉伊克勒克矿区ω(Co)含量介于0.011%~0.179%,说明黄铁矿是在中–高温条件下形成的,且是在矿化蚀变阶段的后期,即绢英岩化和硅化阶段形成的。

2) As、Se

As可以类质同象替换黄铁矿中S,形成FeAs2,As是低温元素,As趋向于向低温富集,所以温度越低时这种类质同象越容易进行 [22]。一般情况下,As的含量则取决于大气水/岩浆水的比值,该值越大,黄铁矿中的As含量就会越高。

Se也是黄铁矿的标型元素之一,S/Se比值也具有重要的标型意义 [17] [23]。沉积成因黄铁矿含Se低,ω(Se)为0.5 × 10−6~2 × 10−6,S/Se比值在25 × 10−6~50 × 104之间;岩浆热液成因黄铁矿含Se一般较高,ω(Se)为20 × 10−6~50 × 10−6,S/Se比值在1.0 × 10−6~2.67 × 104之间;与火山作有关的黄铁矿,As和Se含量较高。

矿区As的检出率为46.8%,且检出值相对较低,反映矿区内黄铁矿形成温度较高,具有火山热液和岩浆热液的特征。同时,黄铁矿中的Se检出率为65.6%,ω(Se)约为n × 10−4,S/Se比值为0.023 × 104~0.12 × 104也说明本矿区黄铁矿的形成与火山作用–岩浆热液有关。

黄铁矿的Ni-Co图解与As-Co-Ni三角相图(图4)能清楚地反映出不同成因类型的黄铁矿中As,Co,Ni 含量及其变化范围,表明As,Co,Ni 的含量及变化是判定黄铁矿成因及区分矿床类型的重要指标 [18]。黄铁矿的Ni-Co投点显示黄铁矿大多都落于火山成因中;其As-Co-Ni三角相图解显示,其是岩浆或火山热液型成因,与Co-Ni图解一致;且本区黄铁矿中的ω(Se)与S/Se比值也说明其形成主要与中酸性侵入岩有关。

5. 硫同位素特征

硫同位素组成的研究可以推断成矿物质来源 [24],研究与成矿关系密切的硫化物或矿石硫化物的硫同位素组成变化可以了解矿床中硫的来源 [25]。

5.1. 测试方法

本次采样样品涉及矿区东、中、西部,涉及矿体蚀变的各个阶段,具有代表性。影响分析测试效果的关键因素是仪器自身的原因和有效的样品前处理。为了保证单矿物样品易于挑选和样品的纯度,笔者在野外采样时就尽可能采集粗大、纯度高的样品,然后在室内将样品纯度提高到>99%,基本消除对测试结果的影响。硫同位素测试分析工作在中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室完成。主要分析了黄铁矿、黄铜矿及闪锌矿三种矿物的硫同位素组成。硫化物样品以Cu2O作氧化剂制样,在真空系统和高温条件下,硫化物样品与Cu2O反应,S全部转化为纯净的SO2气体,测试其34S与32S的比值。所用仪器为MAT251EM型质谱仪,采用CDT国际标准,分析精度±0.2‰。样品产状及分析见表3图5

(a) (b)

Figure 4. The Layikeleke porphyry deposit Ni-Co diagram. (a) after Bajwash et al. 1987; Brill, 1989 and As-Co-Ni diagram (b) undergraph according to Li Hongbing et al. (2005)

图4. 拉伊克勒克斑岩矿床Ni-Co黄铁矿图解。(a) 底图据Bajwah等(1987)和Bill,1987和As-Co-Ni图解(b) 底图据李宏兵等(2005)

Table 3. The composition of sulfur isotopes in metal sulfide from the Layikeleke porphyry Cu(Mo) deposit

表3. 拉伊克勒克斑岩铜(钼)矿床中金属硫化物中硫同位素组成

5.2. 数据分析

7件黄铁矿、2件辉钼矿和1件黄铜矿δ34S值介于−2.2‰~0.0‰之间,均小于0,变化范围窄,极差较小为2.2,且明显分为2个峰的特征,这与黄铁矿三角图解中投点分为两个明显的点群一致,见图6

研究表明,渗滤热卤水成因形成的矿床,其硫同位素组成极差较大、变化范围宽 [26];岩浆(火山)热液成因黄铁矿的硫同位素具有极差小、变化范围窄且接近于地幔硫值的特点,因此本矿区黄铁矿主要为岩浆热液成因 [27],S元素主要来源与地幔。

Figure 5. Histogram of S isotopes in the Layikeleke deposit

图5. 硫同位素组成直方图

Figure 6. Composition trigraphies of the pyrites

图6. 黄铁矿成分三角关系图

6. 讨论

1) 拉伊克勒克铜钼矿床矿体主要产于英云闪长岩岩体内,主要矿化元素初步确定有Cu、Mo、Au、Pb、Zn等,并含有一些有益元素Ag等;且铜元素主要以黄铜矿的形式出现,偶尔见有少量的辉铜矿,钼元素仅以辉钼矿的形式出现,铅、锌也仅以方铅矿、闪锌矿的形式出现,表明拉伊克勒克矿区成矿作用相对简单,为今后矿产资源的开发利用提供了较为有利的条件。

2) 拉伊克勒克矿区成矿作用主要分为两期:第一期是铜、钼的主要生成期,主要形成黄铁矿、黄铜矿和辉钼矿,形成温度较高,与英云闪长岩的绢云母化–绢英岩化密切相关,空间上分布在矿区的东矿段;第二期主要是铅、锌的成矿期,形成温度相对降低,与英云闪长岩的硅化作用密切相关,主要形成黄铁矿、方铅矿和闪锌矿,以及少量的黄铜矿;在主成矿期结束后,在低温热液和表生作用的影响下,黄铁矿、黄铜矿内部发生固溶体分离作用,生成针碲金银矿物。

7. 结论

1) 黄铁矿是拉伊克勒克矿床内部重要的贯穿硫化物,从早期钾化到主成矿期的绢英岩化,再到晚期的硅化,都有大量的硫化物产出。黄铁矿成分标型显示,矿区黄铁矿主要形成于中–高温环境,与火山作用–岩浆热液密切相关,表明拉伊克勒克斑岩矿床成矿作用是在中高温岩浆热液作用下形成的。

2) 矿区硫化物硫同位素,具有地幔硫的特点,其双峰特征则指示在成矿作用晚期,有大气水的混入。

NOTES

*第一作者。

#通讯作者。

1中国地质科学院矿产资源研究所.2014.新疆东准琼河坝矿集区铁铜多金属靶区优选与隐伏矿床(体)快速定位示范研究成果报告.北京:中国地质科学院矿产资源研究所。

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