張永 ，辛后田 ，葉龍翔，位鷗祥，張達玉，3

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津，300170；2.合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥230009；3.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所新疆礦產(chǎn)資源研究中心，烏魯木齊830011)

新疆東天山東戈壁鉬礦床輝鉬礦的礦物學(xué)特征及地質(zhì)意義

張永1，辛后田1，葉龍翔2，位鷗祥2，張達玉2，3

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津，300170；2.合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥230009；3.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所新疆礦產(chǎn)資源研究中心，烏魯木齊830011)

東戈壁鉬礦處于東天山-北山成礦帶的西部，是該地區(qū)三疊紀鉬成礦帶代表性礦床之一。該礦床賦存于石炭系干墩組一套淺變質(zhì)碎屑巖中，隱伏于礦體下部的花崗斑巖為其成礦巖體。本文對鉬礦和成礦巖體進行了地質(zhì)特征、巖相學(xué)和輝鉬礦的顯微構(gòu)造和粉晶衍射等分析，結(jié)果顯示礦石可分為黃鐵礦-石英脈型和黃銅礦-黃鐵礦-石英細脈型輝鉬礦礦石，這兩種類型礦石中的輝鉬礦均為2H型。輝鉬礦較大變化范圍的Re含量主要受成礦流體Re含量控制，與晶形關(guān)系不大。綜合分析認為形成于三疊紀的東戈壁鉬礦床是東天山-北山地區(qū)后碰撞背景下巖漿熱液作用的產(chǎn)物。

輝鉬礦；掃描電鏡；X射線衍射；東戈壁；東天山

新疆東天山地區(qū)是我國重要的銅、鐵、金等有色多金屬礦產(chǎn)集中區(qū)之一[1，2]，發(fā)育了早石炭世土屋-延?xùn)|Cu多金屬成礦帶[3]、阿奇山-雅滿蘇Fe成礦帶[4]、早二疊世黃山-鏡兒泉Cu-Ni成礦帶[5，6]和康古爾Au成礦帶[7]。近年來，隨著該區(qū)找礦勘探的深入，東天山地區(qū)發(fā)現(xiàn)了以白山和東戈壁兩個大型鉬礦床為代表的多個三疊紀Mo多金屬礦床（礦化點）[8，9]，與東部北山地區(qū)的小狐貍山、花黑灘等三疊紀鉬礦床構(gòu)成的東天山-北山三疊紀鉬礦帶[10]。東戈壁鉬礦位于該鉬礦帶的最西端。前人對東戈壁鉬礦床的地質(zhì)特征[11，12]、成巖成礦年代[9]、地球化學(xué)特征[13]等綜合研究顯示，礦床形成時期為中三疊世[14]，與成礦相關(guān)的花崗斑巖體為殼源的I型花崗巖[15，16]，然而，關(guān)于東戈壁鉬礦床的形成機制還有待深入研究?；诖?，本次工作在對東戈壁鉬礦床主要金屬礦物輝鉬礦開展巖相學(xué)觀察的基礎(chǔ)上，對其進一步開展了電子顯微鏡觀察、粉晶衍射等研究，并據(jù)此探討了輝鉬礦的成因。本次工作不僅對東戈壁鉬礦床的成因提供了證據(jù)，也為深入研究東天山-北山地區(qū)三疊紀鉬成礦作用提供了依據(jù)。

1 地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域背景

新疆東天山地區(qū)處于準噶爾洋殼板塊與塔里木陸殼板塊的聚合部位，是中亞造山帶的重要組成部分（圖1a）。出露的地層是以晚古生代火山-沉積地層為主，構(gòu)造以近東西方向區(qū)域性的深斷裂為主，自北向南分別為：大草灘斷裂、康古爾塔格斷裂、雅滿蘇斷裂、阿其克庫都克斷裂（圖1b），以上深大斷裂帶將該區(qū)進一步劃分為小熱泉子-大南湖島弧帶、康古爾韌性剪切巖帶、阿奇山-雅滿蘇島弧帶3個次級單元。東天山地區(qū)晚古生代巖漿作用強烈，基性-中酸性巖漿巖均有出露，其中石炭-二疊紀巖漿作用最為強烈。區(qū)內(nèi)與巖漿作用相關(guān)的礦化分布廣泛，主要礦產(chǎn)地約100多處，是我國重要的有色金屬礦產(chǎn)分布區(qū)[17-19]。

1.2 礦床地質(zhì)特征

東戈壁鉬礦床位于覺羅塔格地區(qū)中部，地處庫姆塔格沙隴東側(cè)，南面緊鄰雅滿蘇深大斷裂（圖1c）。礦區(qū)內(nèi)出露的主要地層有石炭系下統(tǒng)干墩組（C1gd1）、另外還有少量的石炭系下統(tǒng)雅滿蘇組（C1y）、南部零星分布石炭系上統(tǒng)坎底爾組（C2dk），第四系地層在中南部覆蓋。下石炭統(tǒng)干墩組是一套陸源碎屑-火山沉積巖的建造,巖性為褐黃色灰黑色變質(zhì)含礫砂巖-砂巖-泥質(zhì)砂巖-砂質(zhì)泥巖-泥巖-凝灰?guī)r-安山巖。東戈壁礦區(qū)的南部被雅滿蘇深大斷裂控制，發(fā)育近東西和北東向的次級斷裂；該區(qū)巖漿巖大量發(fā)育，西北側(cè)可看到隴東巖體呈巖基狀出露；東部石炭系干墩組被華力西中期輝綠巖脈侵入，呈長條帶狀巖株產(chǎn)出?？碧焦ぷ黠@示[20]，東戈壁鉬礦床產(chǎn)在石炭系干墩組淺變質(zhì)碎屑巖與隱伏斑狀花崗巖東西兩側(cè)外接觸帶上,為隱伏礦體，可分東、西兩個礦段（圖1c），以東礦段為主礦體。根據(jù)礦化品位圈出的礦體呈近似層狀-透鏡狀，圍繞花崗斑巖體產(chǎn)出。礦化有關(guān)的蝕變以硅化、絹云母化、鉀長石化、黑云母化等為主。受到花崗斑巖體控制，礦化蝕變由巖體中心向四周減弱（圖1d）。蝕變可分為鉀硅酸鹽化帶→絹英巖化帶→青磐巖化帶，其中礦體主要賦存在絹英巖化帶中，在地表氧化帶有褐鐵礦、鉬華、孔雀石等氧化物。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 The geological map of the study area

2 巖相學(xué)特征

巖相學(xué)觀察顯示，東戈壁鉬礦床的礦石礦物以輝鉬礦為主，黃銅礦、閃鋅礦等次之，脈石礦物以石英、黑云母、鉀長石、斜長石和少量角閃石等為主。礦石中有用組分為輝鉬礦，輝鉬礦賦存于石英中，多呈自型葉片狀結(jié)構(gòu)，部分呈細粒集合體狀分布，礦石的構(gòu)造以細脈浸染狀、細脈狀、脈狀構(gòu)造為特征。按照礦物共生組合，輝鉬礦礦石可分為黃鐵礦-石英脈型和黃銅礦-黃鐵礦-石英細脈型兩種類型。

黃鐵礦-石英脈型礦石：一般產(chǎn)在礦體中上部，礦化石英脈大多穿插于干墩組地層中，脈體較粗，在1～5 cm之間，輝鉬礦總體分布在石英脈兩壁，部分星點狀分布于石英脈體內(nèi)。輝鉬礦多呈鉛灰色，形態(tài)多不規(guī)則，有自形六方板片狀、半自形-他形鱗片狀、片狀等。輝鉬礦的粒徑一般0.01～0.5 mm之間，個別可達5 mm以上（圖2a，2b），除了輝鉬礦外，還可見有少量黃鐵礦發(fā)育。

黃銅礦-黃鐵礦-石英細脈型輝鉬礦礦石：主要賦存于礦體下部，靠近巖體部位發(fā)育，大多呈細脈狀、細脈浸染狀分布，脈體寬度一般小于1 cm，分布密集。除了輝鉬礦外，還分布有黃銅礦、黃鐵礦等硫化物與輝鉬礦共生，輝鉬礦呈半自形-他形，分布于黃銅礦等硫化物之間，也有少量分布在石英脈兩側(cè)，粒徑在0.1～5 mm之間（圖2c，2d）。

3 輝鉬礦礦物學(xué)分析

在巖相學(xué)分析基礎(chǔ)上，進一步對兩種礦石中的輝鉬礦進行掃描電鏡、粉晶衍射等分析測試。

3.1 掃描電鏡分析（SEM）

分析方法：分析測試工作在合肥工業(yè)大學(xué)分析測試中心掃描電鏡實驗室完成。具體操作步驟為：在進行掃描電鏡前，制備2 mm×2 mm×2 mm樣品顆粒，通過導(dǎo)電膠帶將其粘連線狀排布于栓柱上，并進行噴金，增加其導(dǎo)電性能。樣品測試的掃描電鏡為JSM-6490LV型鎢絲燈掃描電鏡和X射線能譜分析儀。掃描電鏡的分辨率3 nm，加速電壓為0.5～30 kV，放大率X5～300 000；INCA能譜儀分辨率為：133 eV，分析元素5B～92U。

分析結(jié)果：東戈壁鉬礦床兩種類型礦石的輝鉬礦掃描電鏡如圖3所示。在掃描電鏡下，黃銅礦-黃鐵礦-石英細脈型礦石中輝鉬礦結(jié)晶程度高（圖3a），多呈自形片狀、六方板片狀、粒徑在20 μm左右，具有較好的層次性與規(guī)則性。黃鐵礦-石英脈型輝鉬礦礦石中輝鉬礦結(jié)晶程度低（圖3b），輝鉬礦大多呈半自形-他形片狀，粒徑大多小于5 μm，呈細小鱗片狀集合體分布，無層次性與規(guī)則性。掃描電鏡的能譜圖像（SEM-EDS）能譜顯示（圖3），兩種類型礦石的輝鉬礦較純凈，均為S和Mo組成，無其他元素峰值出現(xiàn)。

3.2 輝鉬礦的粉晶衍射

分析方法：分析測試工作在合肥工業(yè)大學(xué)分析測試中心掃描電鏡實驗室完成。具體操作步驟為：選取純輝鉬礦樣品，將其在瑪瑙研缽中研磨至200目以下，放入玻片載體上放入X射線衍射儀器中，該儀器為X′Pert PROMPD型X射線衍射儀，參數(shù)為1.6 kW的臺式高頻X射線發(fā)生器，管電壓40 kV，電流40 mA。將分析數(shù)據(jù)用Jade6軟件作圖，標準卡片中2H 型 PDF#為 65-7025；3R 型 PDF#為 77-0341，強度峰的位置及強度6個強度峰位置分別代表6組面網(wǎng)（100）、（101）、（102）、（103）、（006）和（105）的特征峰位置。將所測輝鉬礦X射線粉晶衍射圖的衍射峰位置及強度與標準2H型和3R型輝鉬礦的X射線粉晶衍射圖的衍射峰位置及強度對比分析（圖4）。

分析結(jié)果如下：

黃鐵礦-石英脈型輝鉬礦礦石（DGB-11）和黃銅礦-黃鐵礦-石英細脈型輝鉬礦礦石（DGB-09和DG B-10）的粉晶衍射（XRD）結(jié)果如圖4所示。可見兩種類型輝鉬礦的XRD譜線基本一致，2θ在30～60°范圍內(nèi)，所測輝鉬礦X射線粉晶衍射圖的衍射峰位置及強度波譜線與與標準2H輝鉬礦完全對應(yīng)，指示東戈壁鉬礦床兩種類型的輝鉬礦均為2H型。

4 討論

4.1 輝鉬礦的晶形

輝鉬礦具有六方晶系二層型（2H型）和三方晶系三層型（3R型）以及二者的混合型（2H+3R型）的多型特征。其中，2H型輝鉬礦屬二層結(jié)構(gòu)，每個分子中4個S、兩個Mo，Mo原子的配位數(shù)為6；3R型屬三層結(jié)構(gòu)，每個分子中6個S、3個Mo，每個Mo原子的配位數(shù)為3。螺旋位錯理論顯示[21]，晶體生長初期無缺陷，但隨離子的不斷沿晶芽的點棱面按格子構(gòu)造生長時，由于內(nèi)應(yīng)力和熱應(yīng)力分布不均勻，產(chǎn)生“螺旋狀力”，并影響晶體生長的晶格沿一定剪切面位錯，對于輝鉬礦礦物，即發(fā)生螺旋位錯和棱位錯之后，3R型的結(jié)構(gòu)模式變成2H型。因此，2H型晶體處于穩(wěn)定狀態(tài)，而3R處于亞穩(wěn)定狀態(tài)。在巖相學(xué)上，2H型輝鉬礦呈亮白—灰白色多色性，六方鱗片狀，表面局部有交織圖案，強金屬光澤，淺灰色條痕。3R型輝鉬礦多呈灰白色-暗灰色多色性，菱形鱗片狀、球形鱗片狀，表面常見大量“花斑”，金屬光澤，深灰色條痕。

圖4 東戈壁鉬礦床粉晶衍射圖譜與輝鉬礦多型的峰型對比圖Fig.4 The XRD spectral diagrams of the different Mo ore samples from Donggebi Mo deposits

東戈壁輝鉬礦床中，兩種類型的輝鉬礦均呈六方鱗片狀，且與石英、黃鐵礦、黃銅礦等中高溫礦物共生，符合2H型輝鉬礦的特點[22]，且掃描電鏡和粉晶衍射（XRD）結(jié)果顯示它們都為2H型輝鉬礦。

4.2 輝鉬礦晶形與成礦溫度

輝鉬礦形成過程中，其晶型、形態(tài)等特征受形成溫度制約[23]，總體具有2H型→2H+3R型→3R型變化過程，輝鉬礦的形成溫度逐漸降低的特點[24]。一般而言，成礦熱液從高溫到低溫演化，由于與圍巖不斷物質(zhì)交換，雜質(zhì)元素的含量和種類增多，指示2H含雜質(zhì)少，3R含雜質(zhì)多。此外，構(gòu)造運動也會引起晶格的滑動，造成螺旋位錯，使晶體發(fā)生彎曲，導(dǎo)致3R型輝鉬礦的形成[25，26]。研究福建沿海多種類型鉬礦床認為高中溫?zé)嵋旱V床大部分都是2H型。2H型主要分布于毫米級細脈中，與高溫礦物鉀長石、石英、黃鐵礦和螢石共生；而2H+3R型主要分布于厘米級中粗脈內(nèi)，與中低溫方解石、鋇天青石、方鉛礦、閃鋅礦、綠簾石和綠泥石等礦物伴生[27]。

東戈壁鉬礦床的巖相學(xué)和XRD衍射波譜（圖4）分析均顯示，該礦床中兩種類型輝鉬礦礦石均為2H型輝鉬礦，且輝鉬礦雜質(zhì)含量少，純凈度高，指示其成礦溫度較高，一般大于350℃[24]。

4.3 輝鉬礦晶形與錸含量關(guān)系

Re是極度分散元素，在自然界很少形成獨立礦物。輝鉬礦是金屬錸的主要載體礦物，也是工業(yè)上用來提煉錸的主要原材料，金屬錸在自然界中以類質(zhì)同像形式置換鉬、賦存于輝鉬礦晶格中[28]。輝鉬礦中錸的含量變化在n×10-9～n×10-3[29]，其聚錸能力受到輝鉬礦晶形[30]、共生礦物組合[31]、成礦流體[32,33]及成礦巖漿巖[34]等因素影響。其中，關(guān)于輝鉬礦晶形與其聚錸作用的關(guān)系，認為主要產(chǎn)于巖漿熔離型、偉晶巖型、接觸交代氣成等高溫?zé)嵋盒偷V床中的2H型輝鉬礦Re含量相對較低；而主要分布于中低溫?zé)嵋旱V床中，與方解石、鋇天青石、方鉛礦、閃鋅礦、綠簾石和綠泥石等礦物伴生3R（+2H）型的輝鉬礦Re含量相對較高，并得出成礦流體中Re的增高，有利用于2H型向3R型轉(zhuǎn)換的認識[13]。然而，其他研究研究顯示Re在輝鉬礦中含量的高低主要受到成礦流體中Re的濃度影響，與輝鉬礦多型之間的轉(zhuǎn)變沒有明顯的成因聯(lián)系[35-36]。與輝鉬礦共生的黃鐵礦能容納的Mo較少，不足于影響成礦溶液的Re/Mo比值[37-38]。

本次研究顯示東戈壁鉬礦床的輝鉬礦主要是2H型。該礦床輝鉬礦中Re 25.4×10-6～384.77×10-6之間[16，38-39]，變化范圍較大（圖5），指示了輝鉬礦Re含量與晶形關(guān)系不大，其較低的Re含量主要受到Re濃度的成礦流體控制。

4.4 東戈壁鉬礦床形成背景

東戈壁鉬礦床位于東天山-北山鉬成礦帶中，該成礦帶巖漿活動強烈，銅、鉬、金等金屬成礦作用廣泛[10，40-42]。該區(qū)鉬礦化均形成于三疊紀，且鉬礦規(guī)模較大，如東戈壁和白山鉬礦分別探明鉬資源量50.4萬噸和40萬噸。對東天山-北山地區(qū)三疊紀中期（232～220 Ma）鉬成礦巖漿巖研究認為，鉬成礦巖漿巖可能是由于這一地區(qū)在早二疊紀洋盆閉合，隨后進入陸內(nèi)演化階段發(fā)展的過渡背景中形成的[10]。Wu Y S等認為東戈壁鉬礦床形成于后碰撞環(huán)境[9]，Wang Y H等研究白山鉬成礦斑巖體認為是形成于陸內(nèi)環(huán)境[14]，葉龍翔等對東戈壁成礦巖漿巖研究得到起源于后碰撞擠壓背景[15]。綜上所述，東戈壁鉬礦床是東天山-北山地區(qū)三疊紀后碰撞背景下巖漿-熱液作用的產(chǎn)物。

圖5 東戈壁及相關(guān)典型鉬礦床中輝鉬礦的Re含量變化圖Fig.5 Re concentrations in molybdenite in Donggebi and related typical molybdenum deposits

5 結(jié)論

（1）東戈壁鉬礦床中輝鉬礦礦石主要可分為黃鐵礦-石英脈型和黃銅礦-黃鐵礦-石英脈型。

（2）東戈壁鉬礦床中輝鉬礦均為2H型輝鉬礦，指示形成溫度較高。

（3）東戈壁鉬礦床中輝鉬礦較低的Re含量主要受成礦流體Re含量較低所致，與晶形關(guān)系不大。

（4）東戈壁鉬礦床是東天山-北山地區(qū)三疊紀后碰撞背景下巖漿作用的產(chǎn)物。

致謝：本文的研究工作得到了新疆“305”項目辦公室、合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院、新疆地礦局第六地質(zhì)大隊的支持，野外工作得到了哈密第六地質(zhì)大隊田吉山工程師的協(xié)助，室內(nèi)研究過程得到了合肥工業(yè)大學(xué)陳彤老師、張強老師的幫助，文章修改過程中得到了審稿人的悉心指導(dǎo)，在此一并表示誠摯的謝意。

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1672－4135（2017）03－0189-08

2017-06-14

中國地質(zhì)調(diào)查項目“陰山成礦帶小狐貍山和雅布賴地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查（DD20160039）”；博士后科學(xué)基金第56批面上項目“新疆北部地區(qū)古生代中酸性侵入巖的銅金成礦潛力研究（2014M562488）”

張永（1984-），男，碩士，工程師，2010年畢業(yè)于中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作，Email：yzhang027@163.com。