北京白癜风正规医院 http://m.39.net/pf/bdfyy/xwdt/
哈萨克斯坦努尔卡斯甘大型富金斑岩铜矿地质特征及金赋存状态*

冯浩轩1,2,3申萍1,2,3**潘鸿迪4曹冲1,2,3SEITMURATOVAEleonora5

1.中国科学院矿产资源研究重点实验室，中国科学院地质与地球物理研究所，北京.中国科学院地球科学研究院，北京.中国科学院大学，北京.长安大学地球科学与资源学院，西安.哈萨克斯坦沙特巴耶夫地质研究所地层实验室，阿拉木图

摘要努尔卡斯甘富金斑岩铜矿位于中哈萨克斯坦，是中亚成矿域西段重要的早古生代斑岩型铜金矿床，其形成与早志留世花岗闪长斑岩和石英闪长玢岩有关。矿体由浸染状、(网)脉状和角砾状矿石组成，主要产于花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩和石英闪长岩体内以及岩体周围的火山岩地层中。矿床内发育热液磁铁矿、金红石和热液硬石膏。矿区热液蚀变强烈，早期发育青磐岩化和钾钙硅酸盐化(钾长石-阳起石化)，随后广泛发育中级泥化，到晚期发育绢云母化。铜矿化与钾钙硅酸盐化和中级泥化蚀变密切相关，矿石矿物主要为黄铜矿，少量斑铜矿和蓝辉铜矿。金矿化主要与中级泥化蚀变关系密切，少量与钾钙硅酸盐化蚀变有关。金矿物主要为细粒自然金和银金矿(多小于10μm)。自然金赋存在蚀变岩中，与硅酸盐矿物关系密切，分布在它们表面、颗粒之间(粒间金)、晶体内(包裹金)和内部裂隙之中(裂隙金，少量)。银金矿主要呈包裹金的形式赋存在于与中级泥化蚀变相关的热液角砾岩的黄铜矿胶结物中。努尔卡斯甘斑岩铜金矿床属于高氧化-高硫岩浆-热液成矿体系，金的大规模沉淀很可能与SO2歧化反应以及磁铁矿和硬石膏大量结晶而造成的高氧化-高硫成矿热液的比值和pH显著降低有关。

关键词热液硬石膏；热液蚀变；金赋存状态；高氧化-高硫岩浆-热液体系；富金斑岩型铜矿；努尔卡斯甘；哈萨克斯坦

中亚成矿域是世界上斑岩型铜矿的重要产地之一，发育许多古生代大型-超大型斑岩型铜矿(图1)，但多集中分布在中亚成矿域西段，其中仅哈萨克斯坦境内产出的百万吨级以上矿床就达十余处(表1)，如波谢库尔(Bozshakol)、努尔卡斯甘(Nurkazgan)、科翁腊德(Kounrad)、阿克斗卡(Aktogai)和科克赛(Koksai)等超大型(2MtCu，Singer，)斑岩铜矿(Yakubchuketal.，；申萍等，；图2)。

努尔卡斯甘斑岩型铜矿也名萨玛尔斯克矿床(Samarsk或Samarka；Zhukovetal.，；李光明等，；毛景文等，；Seltmannetal.，)，位于中哈萨克斯坦北缘卡拉达干州北西38km处(图2)，属于典型早古生代(～Ma，Shenetal.，)富金斑岩铜矿床(0.4g/tAu，Sillitoe，；李金祥等，)。年，Kazminco首次报道努尔卡斯甘矿床估计矿石资源量为81Mt(1.33%Cu、0.52g/tAu)，之后Kazakhmys通过调查角砾岩筒深部延伸情况将矿石量增加至.6Mt(0.89%Cu、0.39g/tAu和2.64g/tAg；Yakubchuketal.，)。到年，进一步勘探工作取得重大突破，在原西努尔卡斯甘矿段的基础上，发现了北努尔卡斯甘矿段近地表低品位矿化和东努尔卡斯甘及东南努尔卡斯甘矿段高品位、网脉状隐伏矿化，进而总矿化面积增为6×3km2(图3a)，总矿石资源量增至.87Mt(0.78%Cu、0.45g/tAu)，铜和金资源量扩为超大型规模(表1；Yakubchuketal.，)。而且，随着探勘工作的进行，铜和金资源量仍还有望被继续扩大(Yakubchuketal.，)。空间上，努尔卡斯甘富金斑岩铜矿还紧密伴生有浅成低温热液金矿床(图3a；Zhukovetal.，；李光明等，；Seltmannetal.,)，为中亚成矿域西段斑岩-浅成低温套合成矿体系的典型代表(李光明等，)。因此，对其研究可为认识早古生代斑岩铜金矿-浅成低温热液金矿成矿体系提供宝贵资料。

图1中亚造山带(CAOB)构造简图和巨型斑岩铜矿分布图(据Shenetal.,修改)Fig.1SchematictectonicmapoftheCentralAsianOroganicBelt(CAOB)showingthelocationsofthegiantporphyryCudeposits(modifiedafterShenetal.,)

表1哈萨克斯坦境内主要百万吨级斑岩型铜矿床(数据据Yakubchuketal.,)

Table1PorphyryCudepositswithmegatoncopperresourceinKazakhstan(datafromYakubchuketal.,)

图2中哈萨克斯坦地质简图和主要岩浆热液矿床分布图(据Abdulinetal.,;Windleyetal.,7;李光明等，;Shenetal.,修改)Fig.2SimplifiedgeologicalmapofCentralKazakhstanshowingthelocationsofthemainlymagmatichydrothermaldeposits(modifiedafterAbdulinetal.,；Windleyetal.,7；Lietal.,；Shenetal.,)

图3努尔开斯甘富金斑岩型铜矿矿区地质简图(据Zhukovetal.，；李光明等，；Yakubchuketal.，；Shenetal.，修改)Fig.3GeologicalmapoftheNurkazghangold-richporphyrycopperdeposit(modifiedafterZhukovetal.，；Lietal.，；Yakubchuketal.，；Shenetal.，)

前人已经对努尔卡斯甘矿床进行了较多研究工作，并取得了较大进展，主要集中在岩石学、岩石地球化学、成岩时代及构造背景等方面(Zhukovetal.，；Heinhorstetal.，；SeltmannandPorter，5；Windleyetal.，7；李光明等，；Seltmannetal.，；Yakubchuketal.，；Shenetal.，)，矿床地质特征方面也有所涉及(Zhukovetal.，；李光明等，；Seltmannetal.，；Yakubchuketal.，)，但缺乏对金赋存状态研究。本文在前人研究的基础上，通过岩相学、矿相学和扫描电镜观察以及电子探针分析等手段，对努尔卡斯甘富金斑岩铜矿的基本地质特征和金赋存状态进行了细致研究，期望为努尔卡斯甘斑岩铜金矿床研究的进一步深入奠定基础。由于目前勘探工作还在进行，现在的认识可能将被进一步修订。

努尔卡斯甘斑岩铜金矿床地处中亚造山带中西段，位于中哈萨克斯坦成矿省北缘奥陶纪Erementau-Yili增生楔(缝合带)内(Windleyetal.，7；图2)，形成于洋内弧环境(Shenetal.，)。在前寒武纪微陆块和主要岛弧拼贴拼贴完全形成哈萨克斯坦大陆之前(晚志留世，Windleyetal.，7)，在数十个百万年内，广阔的准噶尔-巴尔克什大洋发生洋内俯冲增生，且由于弧岩浆作用和增生前缘持续向海一侧迁移，造成俯冲带的回撤。最终，这一洋内俯冲消减洋盆宽度达数百到数千千米，并形成了Erementau-Yili巨型增生楔(Windleyetal.，7)。同时，伴随这一洋内俯冲增生过程，努尔卡斯甘含矿弧岩浆在早志留世侵位到Erementau-Yili增生楔中，造就了铜金矿化(Shenetal.，)。

努尔卡斯甘铜金矿床矿区出露地层简单，为奥陶系Zharsor组，主要岩性包括由玄武岩、安山岩和少量英安岩组成的火山岩、玄武质-安山质凝灰岩和安山质-英安质凝灰岩。该地层在矿区形成背斜构造(Zhukovetal.，；李光明等，)，其内断裂发育，主要表现为近南北向和北西向的两条大断裂、次一级北东-北北东向断裂和环形断裂(图3a)。

地表出露岩浆岩为早志留世卡拉干达花岗岩类杂岩体。杂岩体从背斜核部侵入到Zharsor组地层中(图3)，由花岗花岗闪长斑岩和石英闪长玢岩、石英闪长岩和少量闪长岩组成。花岗闪长斑岩出露于矿区中部西努尔卡斯甘矿段，呈岩株状产出。石英闪长玢岩脉-石英闪长岩-闪长岩侵入到花岗花岗闪长斑岩体内，主要出露于矿区北部和中部(图3)。目前，石英闪长玢岩、石英闪长岩和闪长岩之间的时空关系还不清楚。所有这些岩体都发育强烈热液蚀变和不同程度硫化物矿化，均为含矿岩体。

花岗闪长斑岩为斑状结构，块状构造，斑晶由斜长石(可见环带结构)、钾长石、黑云母和石英组成(含量约30%～40%，粒径1～2mm；图4a)，其中长石已部分或完全蚀变为伊利石(±绿泥石±碳酸盐)，黑云母已蚀变为绿泥石，基质组成与斑晶相似。石英闪长玢岩为斑状结构，块状构造，斑晶由斜长石和少量角闪石、黑云母、石英组成(含量约50%～60%，粒径1～3mm；图4b)，基质包含斜长石和少量石英，斜长石基本上已经完全蚀变为伊利石、绢云母或绿泥石，黑云母和绝大多数角闪石发生了强烈绿泥石化，可见极少数已局部黑云母化的角闪石。石英闪长岩为半自形结构，粒径1～2mm，块状构造，由斜长石、角闪石、黑云母和少量石英组成(图4c)，副矿物含有榍石和磁铁矿，其中斜长石已局部或完全发生了钾长石化或伊利石化，角闪石已遭受阳起石化或绿泥石化、绿帘石化，黑云母部分发生绿泥石化。闪长岩为半自形结构，粒径1～2mm，块状构造，由斜长石和少量角闪石、辉石组成(图4d)，也已发生了一定程度热液蚀变。

矿区还发育热液角砾岩，位于花岗闪长斑岩体内(Yakubchuketal.，)，角砾大小数厘米不等、呈不规则状或次圆状，来自火山岩、凝灰岩和、花岗闪长斑岩和石英闪长岩等，胶结物为石英、硬石膏、绿泥石、电气石、黄铁矿和黄铜矿等热液矿物。根据胶结物组成可分为3类，①Type1：胶结物主要为小角砾(粒径通常不超过1cm)和极少量热液矿物(图4e)；②Type2：胶结物为石英、电气石、硬石膏和绿泥石以及磁铁矿、金属硫化物等热液矿物(图4f,g)；③Type3：胶结物几乎全部由黄铁矿、黄铜矿等硫化物组成，缺乏石英、硬石膏等透明热液矿物(图4h)。这些热液角砾岩与铜金矿化密切相关，尤其是Type2和Type3型角砾岩为努尔卡斯甘铜金矿床的重要矿化类型(Yakubchuketal.，；Seltmannetal.，)。在北努尔卡斯甘和西努尔卡斯甘矿段，热液角砾岩广泛分布于闪长岩和石英闪长岩中，与石英闪长岩之间呈渐变过渡关系(Shenetal.，)。

努尔卡斯甘富金斑岩型铜矿发育浸染状、网脉状或角砾状矿化(图4g,h)，其中矿化热液角砾岩丰富为其显著特征之一。但是，不同矿段，角砾状矿化发育程度有所不同，在北努尔卡斯甘和西努尔卡斯甘矿段，矿化角砾岩筒为矿体的重要组成部分(Zhukovetal.，；李光明等，；Shenetal.，)，而东南努尔卡斯甘矿段主要发育隐伏网脉状高品位矿化(0.94%Cu、0.7g/tAu)(地表以下-1m深度，图3b；Yakubchuketal.，)。

图4努尔卡斯甘富金斑岩型铜矿含矿岩体和热液角砾岩照片(a)花岗闪长斑岩(12HS03-1)；(b)石英闪长玢岩(12HS01-3)，斜长石和一些角闪石斑晶已发生强烈绿泥石化蚀变；(c)石英闪长岩(12HS05-4)；(d)闪长岩(12HS04-8)；(e)Type1型热液角砾岩，基质主要为火山岩碎片，极少方解石和硬石膏等热液矿物(12HS04-2)；(f)Type2型热液角砾岩，角砾为强绢云母化和硅化花岗闪长斑岩，胶结物为主要为电气石、石英和少量黄铁矿(12HS01-1)；(g)Type2型热液角砾岩，角砾为强中级泥化石英闪长岩，胶结物为硬石膏和黄铜矿、黄铁矿(12HS04-21)；(h)Type3型热液角砾岩，角砾已发生强中级泥化蚀变，胶结物为完全为黄铜矿(12HS02-18).(a-d)正交偏光；(e-h)自然光.Anh-硬石膏；Bt-黑云母；Hbl-角闪石；Kfs-钾长石；Pl-斜长石；Pyx-辉石；Qtz-石英Fig.4Photographsofore-bearingintrusionsandhydrothermalbrecciasinNurkazghangold-richporphyrycopperdeposit(a)granodioriteporphyry(12HS03-1)；(b)quartzdioriteporphyrite(12HS01-3)inwhichplagioclaseandsomehornblendehavebeenmainlyreplacedbychlorite；(c)quartzdiorite(12HS05-4)；(d)diorite(12HS04-8)；(e)Type1hydrothermalbrecciaswithmatrixmainlyconsistingofvolcanicclasts(12HS04-2)；(f)Type2hydrothermalbrecciaswithsericiticgranodioriteporphyryfragmentandhydrothermalmatrixconsistingofabundanttourmalineandquartzandminorpyrite(12HS01-1)；(g)Type2hydrothermalbrecciaswithintermediateargillicquartzdioritefragmentandanhydrite-chalcopyrite-pyritematrix(12HS04-21)；(h)Type3hydrothermalbrecciaswithstronglyintermediateargillicfragmentcementedbychalcopyrite(12HS02-18).(a-d)undercrossedpolarizelight;(e-h)undernaturelight.Abbreviations:Anh-anhydrite;Bt-biotite;Hbl-hornblende;Kfs-K-feldsparPl-plagioclasePyx-pyroxeneQtz-quartz

矿体赋存在花岗闪长斑岩体内及其外接触带火山岩中(图3b)。在西努尔卡斯甘矿段(中矿段，Zhukovetal.，；李光明等，)，矿体产于花岗闪长斑岩内，整体上呈岩株状，从中可分出透镜状富矿体。富矿体向西和南西陡倾，基本上与花岗闪长斑岩和石英闪长玢岩-石英闪长岩-闪长岩接触带平行(Yakubchuketal.，；Shenetal.，)。东努尔卡斯甘矿段中，透镜状富矿体向西陡倾，沿花岗闪长斑岩外接触带分布在Zharsor组火山岩地层之中。东南努尔卡斯甘矿段中，透镜状富矿体呈缓倾斜产于花岗闪长斑岩外接触带，沿地层不整合接触面分布(Yakubchuketal.，)。此外，石英闪长玢岩-石英闪长岩-闪长岩及其相关角砾岩筒中也发育铜金矿体(Seltmannetal.，)。而且，我们的研究也发现它们发育明显热液蚀变和铜金矿化(详见下文)。因此，石英闪长玢岩-石英闪长岩-闪长岩与花岗闪长斑岩一样，也属于含矿岩体，而并非如以往图件资料(如图3b)所示它们为贫矿化。

各矿段矿体矿石矿物和脉石矿物组成基本上相同。矿石矿物主要为黄铜矿、磁铁矿和黄铁矿，发育赤铁矿和金红石，少量斑铜矿、蓝辉铜矿、黝铜矿、辉钼矿、自然金、银金矿、辉银矿、方铅矿和闪锌矿等。磁铁矿分为粒状和板状2种形式(图5a,b)，与铜金矿化关系密切(图5c-f)。不规则粒状磁铁矿见于钾钙硅酸盐化、青盘岩化(图6k)、中级泥化蚀变岩以及早期磁铁矿细脉(M脉，图7a,b)中，板状磁铁矿赋存在中级泥化蚀变岩和相关角砾岩中，与硬石膏、绿泥石等伴生，并可被黄铜矿包裹(图5b,e)。金红石多呈不规则粒状，也可呈针状分布在角闪石解理缝中或细脉状(图7k)。空间上一些粒状金红石可与黄铜矿相共生或出现相互包裹现象，暗示其与黄铜矿同时发生沉淀。黄铜矿为主要含铜矿物，呈不规则他形分布于蚀变岩、石英脉、硬石膏脉及热液角砾岩中，空间上可与磁铁矿和黄铁矿共生(图5h)、被其包裹(图5f)或充填其内部裂隙(图5i)，也可与斑铜矿(图5g)、黝铜矿和闪锌矿相伴生，还可被蓝辉铜矿所交代(图5j)。辉钼矿极少，呈自形结晶片状、鳞片状、花瓣状或花瓣状集合体，常与黄铁矿伴生(图5k)。

图5努尔卡斯甘富金斑岩型铜床矿石矿物显微照片(a)钾钙硅酸盐化石英闪长岩中的浸染状磁铁矿(12HS04-12；反射光)；(b)中级泥化角砾岩中长柱状磁铁矿与细粒黄铜矿和硬石膏伴生(12HS05-6；反射光)；(c)钾钙硅酸盐化石英闪长岩中黄铜矿与磁铁矿紧密共生(12HS04-10；反射光)；(d)中级泥化蚀变岩中黄铜矿与磁铁矿共生(12HS04-15；反射光)；(e)与中级泥化相关的矿化热液角砾岩中黄铜矿胶结物包裹板状磁铁矿和少量硬石膏(12HS04-13；背散射)；(f)与中级泥化相关的矿化热液角砾岩中黄铜矿与自形粒状热液磁铁矿共生、被其包裹，并充填热液磷灰石中微裂隙(12HS04-13；背散射)；(g)钾钙硅酸盐化石英闪长岩中斑铜矿与黄铜矿共生(12HS04-12；反射光)；(h)花岗闪长斑岩角砾中黄铜矿与黄铁矿共生(12HS03-4；反射光)；(i)中级泥化花岗闪长斑岩中黄铜矿沿黄铁矿内微裂隙充填交代(12HS02-11；背散射)；(j)中级泥化石英闪长岩中蓝辉铜矿不完全交代黄铜矿(12HS03-3；反射光)；(k)自形片状辉钼矿赋存于黄铁矿中(12HS03-5；背散射).Ap-磷灰石；Bn-斑铜矿；Cpy-黄铜矿；Dg-蓝辉铜矿；Mt-磁铁矿；Mot-辉钼矿；Py-黄铁矿

Fig.5PhotomicrographsoforemineralsattheNurkazgangold-richporphyrycopperdeposit

(a)disseminatedmagnetiteinquartzdioritewithpotassic-calcicsilicatealteration(12HS04-12;reflectedlight)；(b)tabularmagnetiteandnearbyfine-grainedanhydriteandchalcopyriteinhydrothermalbrecciaswithintermediateargillicalteration(12HS05-6;reflectedlight)；(c)chalcopyriteandintergrownmagnetiteinquartzdioritewithpotassic-calcicsilicatealteration(12HS04-10;reflectedlight)；(d)chalcopyriteassociatedwithmagnetiteinintermediateargillicrocks(12HS04-15;reflectedlight)；(e)tabularmagnetiteandminoranhydriteasencapsulatedgrainsinchalcopyritecementfrommineralizedhydrothermalbrecciaswithintermediateargillicalteration(12HS04-13;SEM-BSE)；(f)chalcopyriteiscloselyassociatedwitheuhedralmagnetiteasintergrownandencapsulatedgrainsanditalsofillswithinamicrofractureinapatiteinhydrothermalcementofmineralizedhydrothermalbrecciaswithintermediateargillicalteration(12HS04-13;SEM-BSE)；(g)borniteandintergrownchalcopyriteinquartzdioritewithpotassic-calcicsilicatealteration(12HS04-12;reflectedlight)；(h)chalcopyriteiscloselyassociatedwithpyriteingranodioriteporphyryfragment(12HS03-4;reflectedlight)；(i)chalcopyritehasformedwithinmicrofracturesinpyritefromintermediateargillicgranodioriteporphyry(12HS03-4;reflectedlight)；(j)digentitein