西准噶尔斑岩型矿床成矿流体的还原性

2016-06-27董少峰

地下水 2016年3期

关键词：还原性

董少峰

(西北大学地质学系，陕西西安 710069)

西准噶尔斑岩型矿床成矿流体的还原性

董少峰

(西北大学地质学系，陕西西安 710069)

[摘要]西准噶尔地区位于中亚成矿域核心区，发育众多斑岩型矿床，具有较大的找矿潜力。以斑岩型铜钼矿床为代表，矿床的形成和岩浆-热液流体的活动密切相关。流体的氧化还原性质对成矿物质的迁移、富集具有重要影响，一定程度上控制着矿床的品位和规模。西准噶尔地区斑岩型铜钼矿的成矿流体较多的呈现出还原性，可能是限制了矿床规模的原因之一。

[关键词]斑岩型矿床；成矿流体；还原性；西准噶尔

斑岩型铜钼矿床是世界上已知的最重要的铜、钼矿床，也是我国主要的金属矿床之一，具有重要的经济和科研价值。中亚成矿域是重要的斑岩型矿床产区，发育众多世界知名的大型、超大型斑岩铜矿，如阿克都卡、科翁腊德、科克赛、欧玉托勒盖等。我国新疆西准噶尔地区处于中亚成矿域的核心地区，近年来也陆续发现如包古图、苏云河、吐克吐克、宏远等一批斑岩型铜钼矿床，找矿潜力较大。但是相比于毗邻的环巴尔喀什湖成矿区带，已发现的矿床在数量和规模上都有所不如，是因为本区确实没有大矿还是暂时没有发现呢？为此，除了继续进行找矿勘探工作，也要加强理论研究，拓宽思路，寻找本区特殊的成矿规律。

1西准噶尔的斑岩型矿床

根据前人的研究，可将西准噶尔地区划入巴尔喀什-准噶尔成矿省[1]。西准噶尔地区可以分为北部的萨吾尔成矿带、中部的谢米斯台-沙尔布提成矿带和南部的巴尔鲁克-克拉玛依成矿带，三者依次与环巴尔喀什湖地区北部的扎尔玛-萨吾尔成矿带、中部的波谢库尔-成吉斯成矿带和南部的北巴尔喀什成矿带相衔接。目前西准噶尔地区已发现的规模较大的斑岩型矿床主要分布在巴尔鲁克-克拉玛依成矿带，其主要成矿特征见表1[2]。

2成矿流体的性质

岩浆-热液流体的活动与斑岩型铜钼矿床的形成密切相关。成矿流体的成分、盐度及温度、压力、氧逸度等性质约束着矿床的成因、物质来源、成矿规模及演化。根据成矿流体和花岗岩浆的氧化还原特性，可将斑岩型矿床划分为氧化性斑岩矿床和还原性斑岩矿床[3]。一般来说，氧化性斑岩型矿床成矿流体的氧逸度较高，盐度较高，金属及硫化物中的硫等成矿物质主要与钙碱性花岗岩浆有关，流体挥发份主要为H2O、CO2、Cl-及气态硫化物等(如SO2)，较少含有CH4、CO、H2等还原性物质，如科翁腊德、博尔雷，阿克都卡等属于这类矿床，成矿流体为氧化性H2O-NaCl-CO2-SO2体系。还原性斑岩矿床较多地富含还原性流体如CH4、CO等，氧逸度较低，原生磁黄铁矿较发育，但是磁铁矿等代表高氧逸度的矿物不发育，如包古图、苏云河、宏远等都属于这类矿床，成矿流体为还原性H2O-NaCl-CH4-CO2体系[4]。

表1　巴尔鲁克-克拉玛依成矿带与北巴尔喀什成矿带比较

一般来讲斑岩型矿床的成矿流体主要源于I型花岗岩的演化，由其产生的挥发性流体多数是氧化性的如SO2、CO2等，少见CH4、CO等还原性流体，而还原性斑岩矿床则相反。随着研究的进展，发现还原性斑岩矿床中还原性流体的来源可以有多种途径。其一，在岩浆流体演化过程中，如果受到含碳围岩的混染作用，则比较容易产生CH4等还原性流体。另外一个重要途径是岩浆演化过程中周围S型花岗岩对I型花岗岩的混染，由于S型花岗岩相对氧逸度较低，硫含量较少，具有较高的CH4/SO2比值，两者混合会导致I型花岗岩呈现出还原性。其他地质过程如岩浆脱硫作用、地幔脱气及深部铁镁质熔体等也会带来一定的还原性流体[5]。

3还原性流体对成矿的影响

在岩浆-流体演化过程中，硫是控制金属成矿元素行为的最重要元素，能以S2-、S、SO2、SO3等多种形式存在。硫的赋存状态受氧逸度的控制，氧逸度较高时，硫以氧化态(如SO2、SO42-)存在，当氧逸度较低时以还原态(如H2S)存在。高氧逸度(fO2>ΔQFM+2)能够增强硫的溶解度，使其以SO42-的形式存在，并促使金属元素持续的在岩浆中富集[6]。高氧逸度状态下，铜、钼等金属元素倾向于向硅酸盐熔体富集，但是当岩浆氧逸度降低时，如果熔体中有还原态硫化物，则铜、钼等金属元素就会以硫化物的形式沉淀析出。

成矿流体中主要的还原性物质是CH4，其控制着流体的氧化还原状态。大量CH4的存在，使成矿流体中的硫元素保持低价态，可能在岩浆-热液演化早期就使系统中的SO2还原而不能在演化晚期形成硫酸盐矿物，在岩浆-热液演化早期就导致硫的过饱和，进而促使形成金属硫化物沉淀，对原始岩浆中的铜、钼等金属元素的溶解迁移造成不利影响，在一定程度上使成矿物质分散，最终造成岩浆中成矿元素的贫化，导致还原性斑岩型铜钼矿床的矿化和蚀变规模受到限制[7]。

4结语

(1)由于还原性流体对矿化的限制，在找矿勘查工作中，如果发现斑岩体周围有含碳地层或者发现有S型花岗岩混染的情况，则说明成矿流体很可能是还原性的，那么近地表的矿床规模可能有限。

(2)西准噶尔地区已发现的斑岩型铜钼矿床的成矿流体中普遍含有还原性流体，表明成矿过程中的物理化学条件改变了成矿元素的迁移富集行为，导致蚀变和矿化的规模受到限制，所以矿化规模普遍小于环巴尔喀什湖地区。

参考文献

[1]朱永峰. 中亚成矿域核心区地质演化和巨型成矿带划分[J]. 矿床地质.2014. 33(3): 471-485.

[2]申萍, 周涛发, 袁峰,等.环巴尔喀什-西准噶尔成矿省矿床类型、成矿系统和跨境成矿带对接[J]. 岩石学报.2015, 31(2): 285-303.

[3]徐文刚, 张德会. 还原性流体与斑岩型矿床成矿机制探讨[J]. 地质学报.2012, 86(3):495-502.

[4]申萍, 潘鸿迪, SEITMURATOVA Eleonora. 中亚成矿域斑岩铜矿床基本特征[J]. 岩石学报.2015, 31(2):315-332.

[5]钟世华, 申萍, 潘鸿迪,等. 新疆西准噶尔苏云河钼矿床成矿流体和成矿时代[J]. 岩石学报.2015, 31(2):449-464.

[6]吴楚, 刘妍, 曹明坚,等. 还原性斑岩型Cu与Mo-Cu矿特征与形成机制[J]. 岩石学报.2015, 31(2):617-638.

[7]徐文刚, 范宏瑞.氧化性和还原性斑岩型矿床流体成矿特征分析[J]. 地学前缘.2011, 18(5):103-120.

[收稿日期]2016-01-08