新疆东天山卡拉塔格红石铜矿床硫同位素研究

王　鑫^1,2　邓小华^2,3　杨利亚²　何西恒^1,2　许　骏⁴　廖　震³　王　洋³　张　岩³

（1. 中国地质大学（北京）地球科学与资源学院　北京　100083；2. 北京矿产地质研究院有限责任公司　北京　100012；

3. 哈密红石矿业有限公司　新疆哈密　839000；4. 四川省冶金地质勘查局成都地质调查所　成都　610203）

摘  要   卡拉塔格红石铜矿床位于新疆东天山大南湖—头苏泉岛弧带北段，矿床产于陆相火山岩—次火山岩中，受断裂构造控制而呈脉状；成矿过程包括早、中和晚阶段，分别以石英—黄铁矿脉、石英—硫化物脉以及石英—碳酸盐—石膏细脉为标志；围岩蚀变以硅化、绢云母化、碳酸盐化、青磐岩化等中低温蚀变组合为特征。矿石硫化物的δ³⁴S值变化于-1.9‰~3.6‰之间，平均为1.2‰，其中黄铁矿δ³⁴S值为-1.1‰~3.6‰（平均值1.3‰），黄铜矿δ³⁴S值为-1.9‰~1.6‰（平均值0.5‰），闪锌矿δ³⁴S值为2.0‰~3.5‰（平均值2.8‰）。从早到晚，矿石硫化物的δ³⁴S值显示逐渐降低的特点，表明成矿过程中硫源发生了变化或成矿流体系统性质有所改变，由与石英斑岩有关的矿化过渡为浅成低温热液矿化。红石矿床地质与流体特征与新疆北部浅成低温热液矿床一致，应为浅成低温热液矿床。

关键词  硫同位素 浅成低温热液型 红石矿床 卡拉塔格 东天山

 doi: 10.12017/dzkx.2021.048

Sulfur isotope characteristics of Hongshi Cu deposit, eastern Tianshan, NWChina

 Abstract：The Hongshi Cu deposit is hosted by volcanic rocks of the Daliugou Formation in the Kalatag area, eastern Tianshan, NW China. The ore bodies are associated with quartz vein and controlled by NS- or NWW-trending faults. The ore-forming process can be divided into the early, middle and late stages, and characterized by quartz-pyrite, quartz-sulfide and quartz-carbonate veins, respectively. The δ³⁴S values of ore minerals from the Honghsi deposit show a narrow range between −1.9‰ and 3.6‰, with average of a 1.2‰. The δ³⁴S values of pyrite, chalcopyrite and sphalerite show ranges of −1.1‰ to 3.6‰, −1.9‰ to 1.6‰ and 2.0‰ to 3.5‰, with the averages of 1.3‰, 0.5‰ and 2.8‰, respectively. The early-stage pyrite has a positive δ³⁴S value of 1.3‰ that are similar to the host rocks of the volcanic rocks, suggesting that the host rocks contributed much of the sulfur to the early-stage pyrite during fluid-rock interaction. However, the δ³⁴S values of the middle-stage sulfides have a near-zero δ³⁴S values indicate a possible magmatic source similar to many magmatic-hydrothermal deposits. Thus, the Hongshi Cu deposit may be considered as an epithermal mineral system.

Keywords　Sulfur isotope, Epithermal deposit, Hongshi deposit, Kalatage area, eastern Tianshan 

位于新疆北部的东天山成矿带隶属于中亚成矿域（图1; Xiao et al., 2004），包含了石炭纪钙碱性岩浆有关的斑岩型铜矿床（Han et al., 2006; Shen et al., 2014; Wang and Zhang, 2016; Wang et al., 2016; Zhang et al., 2019）、二叠纪岩浆铜镍硫化物矿床（Mao et al., 2008; Han et al., 2013; Wu et al., 2018）、二叠纪—三叠纪韧性剪切带型金矿床（王莉娟等，2006；Zhang et al., 2014; Muhtar et al., 2020）、三叠纪岩浆热液型钼—钨矿床（Wu et al., 2014; 2017; Deng et al., 2016）等多套成矿系统，构成了中国重要的铜、镍、金、铁、铅锌等大型矿床集中区（Qin et al., 2002；王登红等，2006；王京彬等，2006; Chen et al., 2012）。卡拉塔格地区发育了不同类型的矿化，除受早古生代火山机构和同生断裂控制的VMS型Cu-Zn-Au-Ag矿化外（毛启贵等，2010；Deng et al., 2016, 2018, 2019; Mao et al., 2018），还包括与花岗闪长斑岩有关的细脉浸染状Cu-Au矿化和受断裂构造控制的热液脉状Cu矿化（包括红石、梅岭、红山等矿床；缪宇等，2007；许英霞等，2010；Yu et al., 2014, 2019; Cheng et al., 2019），已获得金属储量Cu约43×10⁴ t，Zn约24×10⁴ t，Au约8 t，显示了巨大的找矿潜力，有望成为东天山新的Cu-Zn-Au资源基地（秦克章等，2001；方同辉等，2002；李文铅等，2006；唐俊华等，2006；王京彬等，2006；Xiao et al., 2008; 毛启贵等，2010；许英霞等，2010; Deng et al., 2020）。

卡拉塔格地区广泛发育热液脉状矿化，尤其以红石—梅岭为典型，矿体以断控脉状为特征，产于奥陶系大柳沟组火山岩中（图2）。前人已对该矿床的矿床地质特征、围岩蚀变、控矿构造、成矿流体、矿床成因、地球物理特征、遥感及找矿预测等进行过研究（缪宇等，2007；毛启贵等，2010；冉丽等，2010；许英霞等，2010; Yu et al., 2019）。但其成矿物质来源尚不清楚，矿床成因类型仍存在争议，如高珍权等（2006）通过与土屋—延东、Oyu Tolgoi等中亚造山带典型斑岩型矿床的成矿地质背景对比研究，认为其具有大型斑岩型铜矿的成矿潜力；缪宇等（2007）根据流体包裹体和成矿时代研究，认为其类似于福建紫金山式的高硫型浅成低温热液矿床；此外，红石热液脉状矿化可能为VMS下盘支脉系统，但在背斜核部发生了倒转，类似于江西永平铜矿（倪培等，2005）。矿床成因类型的正确厘定有利于指导矿区勘查和找矿突破，本文拟在前人研究基础上，通过对该矿床不同产状、不同期次的矿石硫化物进行硫同位素研究，以示踪成矿物质来源，探讨矿床成因类型，为在区域寻找同类矿床奠定理论依据。

图1　东天山地质及矿产分布图（据王京彬等，2006; Deng et al; 2016修改）

1. 第四系；2. 二叠纪陆相火山—沉积岩系；3. 石炭系火山—沉积岩系；4. 奥陶—泥盆纪火山—沉积岩系；5. 前寒武纪变质岩；6. 花岗岩类；7. 金矿床；8. 铁矿床；9. 铜矿床；10. 铜镍矿床；11. 铅锌矿床；12. 钨钼矿床

Fig. 1　Tectonic framework and distribution of ore deposits in the eastern Tianshan

(modified after Wang et al., 2006; Deng et al; 2016) 

图2　卡拉塔格矿集区地质图（据毛启贵等2010；龙灵利等2016修改）

1. 第四系；2. 卡拉岗组；3. 脐山组；4. 大南湖组；5. 红柳峡组；6. 大柳沟组；7. 海西期中酸性斑岩；

8. 加里东期花岗闪长岩；9. 断层；10. 铜矿点；11. 研究区

Fig.2　Regional geology and distribution of Cu deposits in the Kalatag district

(modified from Mao et al., 2010; Long et al., 2016)

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