阿吾拉勒铜矿带矿床成因分析

一、流体包裹体特征

研究区内二叠纪铜矿大部分矿石透明矿物中的流体包裹体小而且少，如109斑岩铜矿内石英脉中的流体包裹体，直径多在4～7μm之间，少数可达9μm，大部分包裹体呈浑圆状、短柱状（图5－8）。区内包裹体分纯液相和气液相包裹体两种，其中以纯液相包裹体为主，气液相包裹体中气液相比约1∶4到1∶3。气液包裹体均一相为液相。热液期成矿分两个阶段，第一阶段成矿流体的均一温度为300℃～307℃，第二阶段成矿流体的均一温度为197℃～202℃。

图5－8 浅成斑岩型109铜矿流体包裹体照片

克孜克藏南铜矿分三个成矿阶段，第Ⅰ阶段为石英－辉铜矿阶段，第Ⅱ阶段为石英－方铅矿－闪锌矿阶段，第Ⅲ阶段为方解石－黄铁矿阶段。流体包裹体包括纯液相和气液两相包裹体，多数脉体中包裹体小而且少，零星分布，呈不规则状、椭圆状、长条状，少量呈方形（图5－9，表5－3）。第I成矿阶段的气液相包裹体气液比变化较大 （10％～25％），其他两阶段气液比较小，主要集中在10％～15％之间。

图5－9 克孜克藏南流体包裹体照片

表5－3 克孜克藏南铜矿流体包裹体特征

注：样品在中科院地球化学研究所完成测试 （贵阳）。

克孜克藏南铜矿气液包裹体的均一测温如图5－10所示，第I成矿阶段的成矿温度为283℃～350．3℃，有两个集中的温度区，一个是280℃～300℃，另一个是340℃～350℃。第Ⅱ阶段不明显，成矿温度240℃～260℃。第Ⅲ阶段成矿温度主要集中在160℃～200℃之间。第I成矿阶段成矿流体的盐度 （Na Cl）为0．71％～10．49％，但主要集中在两个区间，即0．71％～1．23％、6．59％～10．49％，可能反映成矿溶液在成矿过程中发生过相分离，这种分离可能是沸腾作用形成的。第Ⅱ成矿阶段成矿流体的盐度为4．18％～4．49％。第Ⅲ成矿阶段成矿流体的盐度较高，为7．73％～21．19％。穷布拉克铜矿液体包裹体具有两个成矿温度，其中一个是298℃～300℃，这期液体包裹很少，成矿作用不强，主要矿化集中在150℃～240℃，为火山后期热液成矿，矿区表现为方解石脉与硫化物共生。成矿流体的盐度（Na Cl）为0．18％～8．81％。

图5－10 克孜克藏南流体包裹体均一温度直方图

二、成矿物质来源分析

不同类型铜矿化硫同位素组成见附表7。奴拉赛和克孜克藏南铜矿的δ34S组成除一个样品外，其他样品含量十分接近，在－0．61‰～＋4．20‰之间，平均值为－1．6‰，变化范围窄，接近陨石硫的同位素组成，说明硫源主要来源于深部的岩浆源。而CZC08这个样品可能受到表生期热液改造作用，其δ34S为－16．6‰，可能代表地表生物硫的参与。野外观察记录克孜克藏南部分矿石受到表生富集作用的影响，形成包括辉铜矿、斑铜矿及孔雀石、蓝铜矿在内的次生和表生矿物。109铜矿的硫同位素组成δ34S为2．90‰～5．81‰，平均为3．73‰，为深源硫特征。

穷布拉克铜矿分以火山岩为容矿岩石的Ⅱ号矿体和以沉积岩为容矿岩石的I号矿体两部分来讨论，其中Ⅱ号矿体的硫化物δ34S为－0．1‰～＋10．6‰，平均为－5．6‰，在生物硫与地幔硫之间，更接近地幔硫特征，可能是深部流体在上升过程中与地层中的硫源发生了混合形成的。I号矿体的硫化物δ34S为－30．1‰～＋10．4‰，变化范围很大，极差达40‰，显示出沉积硫的特征，硫源主要来自沉积地层。

阿吾拉勒铜矿带不同矿床硫同位素组成特征图 （图5－11）显示，109铜矿δ34S最高，并接近地幔硫特征，为深部硫源，硫受其他地层影响很小，依次是奴拉赛铜矿、克孜克藏南铜矿、穷布拉克II号矿体及穷布拉克I号矿体。除穷布拉克I号矿体基本是显示生物还原硫盐外，其中克孜克藏南铜矿和穷布拉克II号矿体均是深部硫受地表硫源影响的产物。

图5－11 阿吾拉勒铜矿带硫同位素组成特征图

三、成矿模式

前人对阿吾拉勒二叠纪铜矿带一些重要的矿床作过研究并提出了不同的矿床成因，如黄明扬等 （1994）将该区的铜矿分为海相火山成矿系列和陆相火山成矿系列，前者实际上是与石炭纪火山沉积有关的铁铜矿矿床，后者实际上就是本书提出的与二叠纪火山－次火山作用有关的铜矿。黄明扬等后又将这一系列矿床分为陆相火山热液型铜矿、次火山热液型铜矿、低温热液充填型铜矿和沉积－改造型铜矿。其中陆相火山热液型铜矿包括穷布拉克铜矿、阿克吐别克铜矿及木斯铜矿等；次火山热液型铜矿包括109铜矿、群吉萨依铜矿；低温热液充填型铜矿包括奴拉赛铜矿、克孜克藏南铜矿；沉积－改造型铜矿主要指穷布拉克I号矿体。本书从成矿系列的角度，通过研究认为这些矿床都是与同一地质作用有关的矿床系列。

（1）从时间上分析，本区成矿作用主要与两套岩石有关。

其一是下二叠统塔尔得套组火山岩，目前阿吾拉勒山一带的独立铜矿大部分与这套岩石有关，其他层位虽然有少量矿化，但成型的矿床很少，而一些与沉积作用有关的矿床也可以看作是这类矿床受后期沉积作用产生的矿化延续。也就是说，火山热液矿床为后期沉积型矿床提供了物质基础，没有前期的火山热液作用在该区形成的区域性矿化和地层铜的高背景值，就不会形成后期沉积型铜矿。

其二是区域内形成于二叠纪的钠质斑岩，或者称为埃达克质岩。从时间上讲，这套浅成斑岩可以看作为与早期火山岩相关的次火山岩，如Ar稀释法测定分布于群吉萨伊东叉沟钠质英安岩年龄为260Ma（赵振华等，2000），位于阿吾拉勒山西南端黑山头次火山侵入体全岩Ar坪年龄为260．8Ma（赵振华等，2000），莫斯早特次火山侵入体Rb－Sr等时线年龄为247．8Ma（李华芹等，1998），这些年龄数据均显示区域内的浅成斑岩形成于早二叠世－晚二叠世。而塔尔得套组火山岩为早二叠世晚期的地层，说明两者的时间间隔很小。

另外，黄明扬等 （1994）测得的穷布拉克II号铜矿辉铜矿和黄铜矿的Pb模式年龄为248～306Ma，李华芹等 （1998）根据区内不同矿石矿物 （黄铁矿、辉铜矿、斑铜矿）及方解石构成的Sm－Nd等时线得出其年龄为242．6±14．4Ma，表明成矿时代与二叠系塔尔得套组及石英钠长斑岩一致，属中晚二叠世成矿，在时间上，成矿作用与这两套岩石关系密切。

（2）从空间上分析，可以从以下几个方面反映出区内铜矿与火山－次火山热液作用有关。

其一，矿体直接产于火山岩中，并受火山熔岩的气孔及裂隙构造控制，如穷布拉克Ⅱ号矿体，矿体呈透镜状、似层状形成于火山碎屑岩中。矿石有两种产出形式：①铜矿化形成于火山熔岩的气孔或附近的小裂隙中，矿化围岩为紫红色玄武安山质熔岩，气孔发育，气孔大小在0．5cm±，内有方解石杏仁充填。在紫色安山质熔岩内分布一套灰色的玄武安山岩，熔岩气孔构造发育，有明显的绿泥石化，表面呈不均匀的黄绿色。还可见碳酸盐化发育，主要表现为方解石呈团斑状 （5cm±）分布在玄武岩中，整个蚀变带呈近EW走向。②铜矿化与方解石脉呈脉状形成于构造裂隙中，矿化矿石呈角砾状、细脉状或网脉状构造产出，根据前面的成因分析，矿床与火山晚期热液活动有关。

其二，铜矿床与浅成斑岩有密切的空间关系，如莫斯早特矿田、园头山铜矿点、群吉萨依铜矿等都形成于钠长斑岩的接触带或附近区域，矿床受岩体接触带或火山机构的控制，奴拉赛、克孜克藏、克孜克藏南几个矿床就是受岩体接触带控制的例子。矿床的主要特点是在空间上都是围绕二叠纪石英斑岩分布。矿体产于以石英斑岩为中心的莫斯早特穹隆肩部。控矿构造有两种类型：①岩体与围岩间的破碎带，这类矿体主要呈透镜状、囊状，矿体在走向上延伸不大。矿石主要以脉状、网脉状及角砾状构造为主。②岩体附近的环状断裂破碎带，所产出的矿体呈脉状，矿石构造主要有包括大脉型、中脉型、小脉型及细脉型等不同类型的脉状构造、网脉状构造、块状构造和角砾状构造。主要金属矿物为蓝铜矿、辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、孔雀石等，并见少量黄铁矿、方铅矿、闪锌矿。脉石矿物主要为重晶石和方解石。

其三，矿床受古火山机构控制，典型例子是受火山穹隆构造控制的莫斯早特矿田。典型矿床为形成于由下二叠统塔尔得套组及上二叠统晓山萨依组构成的穹窿构造上的木斯铜矿床，在穹窿顶部发育一系列断裂构造，断层被辉绿岩充填，矿体分布在中央侵入体的南侧火山管道相的集块岩中，既受次火山接触带控制，也受裂隙构造控制。矿体形态有脉状和不规则囊状两种。矿石构造表现为细脉状、网脉状、浸染状及角砾状。

其四，矿床受岩体外围的断裂带控制，典型矿床是群吉萨依铜矿床。区内铜矿化受断裂构造控制，已发现的矿脉包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条矿脉，产于下二叠统塔尔得套组火山岩中。矿化分布在断裂带之间，见孔雀石薄膜沿岩石裂隙分布，断裂带局矿化可达1％左右，整个带含铜0．3％，围岩基本完整，破碎较差。

（3）次火山岩中裂隙控矿，这类矿床包括109铜矿、群吉铜矿。如与次火山岩有关的斑岩型铜矿109铜矿床，其矿化形成于紫色花岗闪长斑岩中，沿围岩裂隙分布，硫化物矿物主要为斑铜矿、辉铜矿，少量黄铜矿。在斑岩体的接触带及火山熔岩中发育有孔雀石，呈薄膜状或脉状产于裂隙构造中。围岩较破碎，硅化、钾长石化及绿泥石化蚀变发育，围岩蚀变见较强的钾长石化和绿泥石化，但分带性不强，与很多大型－超大型的斑岩型铜矿相比，该区斑岩体形成期次较单一，说明岩浆岩没有经过大规模的分异演化，分异作用不充分。

（4）不整合面对成矿的控制，这类矿床主要见于穷布拉克Ⅰ号矿体。矿床形成于下二叠统与上二叠统间不整合面上部的沉积砂砾岩中，为一砂岩型矿床，矿体内包括含矿早期的含矿角砾，呈似层状、透镜状顺层产出，金属矿物主要有辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、黄铁矿，少量方铅矿。

综合上述几种矿床类型特征，本书认为阿吾拉勒山产出的陆相火山岩型铜矿是在不同的成矿条件下形成的一系列矿床，其根本控矿因素是二叠纪火山－次火山作用形成的后期热液活动，构造是重要的控矿因素。在玄武安山岩形成后期，含矿的火山热液上升在玄武安山岩内的气孔及内部裂隙中形成浸染状、细脉状矿化。随着二叠纪次火山斑岩的侵入，阿吾拉勒地区开始较大规模的成矿作用。这些次火山斑岩带来大量的成矿流体沿岩体接触带附近聚集，形成接触带及脉状充填的矿体，同时在岩体内部的裂隙带内形成似斑岩铜矿化 （图5－12）。这些矿床一起表现出区内复杂多变的矿床类型，但阿吾拉勒西段的铜矿基本都可以归结为受火山－次火山热液作用形成的热液矿床。

图5－12 阿吾拉勒铜矿带成矿模式图