龐星，張浩浩，魯克改，楊文龍，陳浩，張雷

（核工業(yè)二一六大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830011）

白楊河楊莊巖體位于新疆和布克賽爾縣西約85 km，核工業(yè)二一六大隊(duì)于2006 年來(lái)以來(lái)一直對(duì)該地區(qū)進(jìn)行勘查和研究，找礦取得了重大突破，鈾資源儲(chǔ)量已達(dá)到中型接近大型，鈹資源量已達(dá)到大型，找礦潛力巨大。白楊河地區(qū)也是各大科研院校的重要研究地區(qū)，專家學(xué)者分別從礦床成因、地球化學(xué)特征、控礦因素、成礦規(guī)律等方面進(jìn)行了大量的研究，認(rèn)為該區(qū)成礦與楊莊巖體多期次侵入有直接的關(guān)系［1-4］。本文在前人研究基礎(chǔ)上，探討楊莊巖體多期次侵入的地質(zhì)特征及成礦作用，為下一步找礦提供理論支撐和方向。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

白楊河地區(qū)位于雪米斯坦火山巖帶中西段，該火山巖帶是新疆西北部重要的三條火山巖帶之一，位于西伯利亞板塊與哈薩克-準(zhǔn)噶爾板塊的交接部位，大地構(gòu)造位置隸屬于準(zhǔn)噶爾板塊北緣古生代陸緣活動(dòng)帶內(nèi)晚古生代成熟島弧之上［2］，是西準(zhǔn)噶爾最大的鈾、稀有金屬有利富集地帶［3-4］。該帶自西向東呈帶狀分布，火山巖厚度大，巖性復(fù)雜，巖漿演化系列完整，從基性到酸性的各類火山碎屑巖和熔巖均很發(fā)育［5］，總體受近東西向查干陶勒蓋-巴音布拉克深大斷裂的控制［4］。雪米斯坦火山巖帶也是一條多金屬成礦帶，區(qū)域礦產(chǎn)、地質(zhì)研究程度較低，除鈹、鈾、銅、金礦產(chǎn)外，其他金屬、多金屬均有一些化探異?；虻V化點(diǎn)顯示，具有一定的找礦前景。

2 地質(zhì)特征

白楊河地區(qū)主要出露的地層有上泥盆統(tǒng)塔爾巴哈臺(tái)組（D3t）、下石炭統(tǒng)和布克河組（C1hb）、下石炭統(tǒng)黑山頭組（C1h），總體呈近東西向條帶狀展布，主要為陸相火山碎屑巖建造夾正常碎屑巖。地層傾向?yàn)?60°～190°，傾角為40°～60°。區(qū)內(nèi)主要賦礦段為楊莊巖體（圖1）［1］。楊莊巖體是區(qū)內(nèi)規(guī)模最大次火山巖體，其東西兩端分別連著阿蘇達(dá)巖體、小白楊河巖體和阿日合拉提巖體。

楊莊巖體巖性主要為花崗斑巖，沿楊莊大斷裂（F1）上盤(pán)自小白楊河至楊莊一帶呈串珠狀分布，單個(gè)出露面積較小，其中以阿蘇達(dá)溝至楊莊一帶巖體出露面積最大，東西總長(zhǎng)約6 km。巖體北界南傾，傾角約32o，其接觸面呈內(nèi)凹外凸的波狀，是控礦的重要條件之一；南界北傾，傾角為45°～75o，直接與區(qū)域深大斷裂接觸，接觸面平直。

3 楊莊巖體特征

3.1 侵入機(jī)制特征

越來(lái)越多的研究成果表明［6］，絕大多數(shù)花崗斑巖體不是一次就位的，而是經(jīng)歷了一個(gè)比較復(fù)雜的侵位生長(zhǎng)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程可以是連續(xù)的也可以是間歇性的，其主要特征是脈動(dòng)性的，最終形成的雜巖體是巖漿多次脈動(dòng)增生的結(jié)果，經(jīng)過(guò)研究表明白楊河楊莊巖體為一復(fù)式巖體［7］。

目前發(fā)現(xiàn)楊莊巖體附近兩個(gè)侵入通道（圖2）：阿蘇達(dá)侵入通道、楊莊侵入通道。根據(jù)侵入巖石巖相特征，通過(guò)侵入通道上來(lái)的巖體細(xì)可分為4 個(gè)侵入次，其中楊莊巖體為晚石炭世第三、四侵入次。

圖2 楊莊巖體侵入期次示意圖Fig.2 Schematic diagram showing the intrusion phase of Yangzhuang pluton

晚石炭世第一侵入次：阿日合拉提巖體。未蝕變的巖性為淺灰色-灰褐色細(xì)?；◢弾r、細(xì)?；◢彴邘r，巖石呈似層狀產(chǎn)出，碎裂程度低，厚度一般小于60 m，局部接近100 m。

晚石炭世第二侵入次：阿蘇達(dá)巖體。未蝕變的巖性為淺灰色、淺灰白色、淺灰紅色微晶質(zhì)碎裂花崗斑巖，中等碎裂。

晚石炭世第三侵入次：楊莊西部巖體。未蝕變的巖性為淺褐色、灰褐色微晶質(zhì)碎裂花崗斑巖，中等碎裂（圖3a）。

圖3 晚石炭世第三侵入次（a）與第四侵入次（b）花崗斑巖巖石手標(biāo)本對(duì)比Fig.3 Hand specimen photos of the third（a）and the fourth（b）phase of Late Carboniferous granite porphyry

晚石炭世第四侵入次：楊莊巖中-東部體。未蝕變的巖性為淺紅灰色、褐灰色、淺灰白色微晶質(zhì)流紋狀碎裂花崗斑巖，流紋狀構(gòu)造極其發(fā)育，巖石整體強(qiáng)烈破碎，硅化作用最強(qiáng)（圖3b）。

從地表遠(yuǎn)看晚石炭世第三、四侵入次巖體（圖4），在地貌、色調(diào)上有明顯的分界線，但近觀并沒(méi)有顯著的接觸界面，鏡下巖石特征較為明顯（圖5）。早期侵入的巖體地勢(shì)通常相對(duì)更平坦，山頭更渾圓。

在深部鉆孔中也普遍揭露到兩期巖體。鉆孔ZK10522 位于楊莊巖體東南角巖漿通道附近，揭露到兩期花崗斑巖（圖6），表現(xiàn)為上下靠近地層附近的花崗斑巖呈淺紅色、紅褐色，斑晶含量較低，主要為長(zhǎng)石斑晶（占比約5 %），巖石裂隙、孔隙較發(fā)育，全巖弱高嶺土化，蝕變強(qiáng)烈，蝕變主要為薄膜狀綠泥石化、水云母化、弱綠簾石化，細(xì)脈狀高嶺土化、碳酸鹽化；中部花崗斑巖以灰褐色、深褐紅色為主，斑晶含量較上部增多，且長(zhǎng)石發(fā)生聚晶現(xiàn)象，巖石整體較為破碎，裂隙發(fā)育強(qiáng)烈，局部極強(qiáng)，全巖弱硅化，主要為浸染狀褐鐵礦化、赤鐵礦化，沿裂隙面發(fā)育薄膜狀、樹(shù)枝狀錳礦化。兩期花崗斑巖侵入界線不明顯，呈涌動(dòng)式漸變接觸，同時(shí)受圍巖混染作用影響導(dǎo)致兩期巖石巖相特征有一定的差異。

圖6 楊莊巖體東南部巖漿通道附近ZK10522 鉆孔示意圖Fig.6 Schematic column and core of borehole ZK10522 near the magma channel in the southeast of Yangzhuang pluton

鉆孔ZK6030 位于楊莊巖體西部，也揭露到兩期花崗斑巖體并發(fā)現(xiàn)接觸界線，淺部巖體呈灰褐色，深部巖體呈淺紅色-褐紅色，巖心整體顏色更深，呈褐紅-深紅色，可見(jiàn)清晰的脈動(dòng)式侵入接觸關(guān)系。沿兩期侵入體接觸邊發(fā)育條帶狀錳礦化，反應(yīng)出熱液活動(dòng)的痕跡（圖7）。

圖7 ZK6030 孔中不同期次巖體侵入接觸關(guān)系Fig.7 Contact relationship between rocks of different phase in ZK6030

楊莊巖體東西部鉆孔均揭露到兩期花崗斑巖，與地表所見(jiàn)第三、四侵入次巖體基本一致，證實(shí)楊莊巖體為復(fù)式巖體。鉆孔中第三侵入次位于巖體上、下部與地層接觸，厚度約為50～100 m 不等，第四侵入次位于巖體中東部，兩期巖體接觸部位發(fā)育強(qiáng)度不等的赤鐵礦化蝕變帶、綠簾石化蝕變帶、高嶺土化蝕變帶，三者混合疊加，并發(fā)育碳酸鹽化、綠泥石化和絹云母化。

第四侵入次與第三侵入次巖體分別分布在白楊河巖體東西部，為更好直接表達(dá)位置關(guān)系，故后文將第三侵入次巖體簡(jiǎn)稱為西部巖體，第四侵入次巖體為中東部巖體。

3.2 地球化學(xué)特征

3.2.1 主量元素

中東部巖體主量元素w（SiO2）平均值為74.90%，w（TiO2）平均值為0.14%，w（MnO）平均值為0.15%，w（Na2O）平均值為4.71%，w（CaO）平均值為0.75%，w（MgO）平均值為0.21%，w（K2O）平均值為3.86%，w（FeO）平均值為0.46%，w（Fe2O3）平均值為1.18%；而西部巖體w（SiO2）平均值為76.78%，w（TiO2）平均值為0.50%，w（MnO）平均值為0.09%，w（Na2O）平均值為5.04%，w（CaO）平均值為0.38%，w（MgO）平均值為0.05%，w（K2O）平均值為3.66%，w（FeO）平均值為0.43%，w（Fe2O3）平均值為0.96%。將上述兩巖體主量元素進(jìn)行比較：西部巖體w（SiO2）、w（TiO2）、w（Na2O）值明顯高于中東部巖體，而w（FeO）、w（Fe2O3）、w（MnO）、w（K2O）、w（CaO）、w（MgO）值低于中東部巖體；兩巖體具有明顯的Na2O＞K2O，表現(xiàn)出高酸、高堿的特點(diǎn)，堿度率＞5，w（TiO2）平均值小于1%，w（Al2O3）值具有準(zhǔn)鋁質(zhì)到弱過(guò)鋁質(zhì)的特征，表明兩巖體均富Si、富K、Al 弱過(guò)飽和、貧Fe 以及Mg 的特征（表1）。在CIPW 標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算結(jié)果中，兩巖體均以石英（Qz）、鈉長(zhǎng)石（Ab）和鉀長(zhǎng)石（Or）為主，基本不含鈣長(zhǎng)石（An）和赤鐵礦（Hm）。其分異指數(shù)（Dl）平均高達(dá)96.6%，表明其分異演化十分徹底。

3.2.2 微量元素

通過(guò)微量元素分析結(jié)果和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖可以看出（表2、圖8），中東、西部巖體的蛛網(wǎng)圖曲線表現(xiàn)出良好的一致性，反映中東、西部巖體巖漿來(lái)源具有同源性，并且表現(xiàn)出K、Ba虧損，Ti 強(qiáng)烈虧損，Rb、Th、Ta、Nb 富集特征。另外，西部巖體蛛網(wǎng)圖曲線表現(xiàn)出良好的一致性，Sr 與Ba 的比值都小于1。而中東部巖體蛛網(wǎng)圖曲線由于Ba有所不同，其曲線稍有差異，Sr與Ba的比值有的樣品大于1，有的樣品小于1，表明巖體在花崗巖基礎(chǔ)上，有其他組分參與熔融改造而成［8］。在不同類型花崗巖的Yb+Nb-Rb（圖9）和Y-Rb（圖10）判別圖解中，中東、西部巖體均屬板內(nèi)花崗巖類型［9］。

圖8 楊莊中東部（a）、西部（b）巖體微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)［10］）Fig.8 Primitive mantle normalized spider diagram of trace elements in the middle east（a）and west（b）of Yangzhuang pluton（standardized data from reference［10］）

圖9 花崗巖的Yb＋Nb-Rb 圖解（底圖據(jù)文獻(xiàn)［11］）Fig.9 Yb＋Nb-Rb diagram of granite（base map after reference［11］）

圖10 花崗巖的Y-Rb 圖解（底圖據(jù)文獻(xiàn)［11］）Fig.10 Y-Rb diagram of granite（base map after reference［11］）

3.2.3 稀土元素

中東、西部?jī)蓭r體巖石稀土元素分析結(jié)果和特征比值見(jiàn)表3。從表中可以看出，中東部巖體的∑REE 介于103.57×10-6～407.60×10-6之間，平均值為148.78×10-6；HREE 介于16.27×10-6～53.75×10-6，平均值為24.54×10-6；LREE/HREE 在4.75～7.58 之間變化，平均值為5.98，LaN/YbN為2.34～8.21，平均值為3.82，強(qiáng)烈的Eu 負(fù)異常。而西部巖體的稀土元素總量介于120.19×10-6～151.80×10-6之間，平均值為 133.00×10-6；HREE 介于 19.50×10-6～24.85×10-6，平均值為22.29×10-6；LREE/HREE為5.35～6.52，平均值為5.99；LaN/YbN為2.98～3.34，平均值為3.19，強(qiáng)烈的Eu 負(fù)異常。即中東部巖體的∑REE、HREE 和LaN/YbN值明顯高于西部巖體。

在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的配分曲線圖中（圖11），西部巖體輕、重稀土元素含量表現(xiàn)出好的一致性，呈現(xiàn)出Eu 嚴(yán)重虧損的對(duì)稱V 字型，而中東部巖體不同樣品的輕、重稀土元素含量的配分曲線表現(xiàn)出明顯不一致，5 個(gè)樣品中有2 個(gè)樣品呈現(xiàn)Eu 嚴(yán)重虧損，呈對(duì)稱V 字型，與西部巖體配分曲線一致，而另外3 個(gè)樣品中，1 個(gè)樣品的配分曲線向右緩傾斜，2 個(gè)樣品Eu 虧損一般，可能與中東部巖漿在噴出過(guò)程中有其他物質(zhì)混染有關(guān)。中東、西部巖體稀土元素配分曲線圖較為相似，說(shuō)明物質(zhì)來(lái)源較為一致，反映中東、西部巖體具有明顯巖漿同源性。

圖11 花崗斑巖巖石稀土元素/球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式圖（標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)［10］）Fig.11 Chondrite normalized REE pattern of graniteporphyry（standardized data from reference［10］）

3.3 侵位深度及剝蝕深度

由于楊莊花崗斑巖具有一定的時(shí)、空分布特征，并伴隨各期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的始終（如前構(gòu)造期、同構(gòu)造期和后構(gòu)造期花崗巖），在其上升—定位—改造過(guò)程中，蘊(yùn)含著豐富的構(gòu)造信息，記錄了大部分區(qū)域變形歷史［12］。

3.3.1 侵位深度

根據(jù)楊莊巖體黑云母估算出巖體就位時(shí)的壓力：中東巖體壓力為90 MPa 左右，西巖體壓力為100 MPa，其相應(yīng)的就位深度為5 km 左右［8］。結(jié)合不同地殼層次的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，礦區(qū)巖體侵位淺，冷卻快易生成原生節(jié)理，整個(gè)巖體裂隙以發(fā)育脆性變形為主，以表層次構(gòu)造變形為特征，因此，結(jié)合黑云母、巖體結(jié)晶溫度和壓力的估算，楊莊巖體上升定位深度為3～4 km。

3.3.2 剝蝕深度

花崗斑巖體侵位形成后，中-新生代區(qū)域構(gòu)造背景以強(qiáng)烈斷塊隆升、坳陷沉積為主，在白楊河礦區(qū)的南部的山前斷陷洼地中，沉積了中-新生代地層。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使地殼繼續(xù)上升，受到剝蝕夷平，形成準(zhǔn)平原化，中東部巖體圍巖蓋層絕大部分被剝蝕，使巖體暴露地表，剝蝕深度相對(duì)要小一些；而西部巖體（包括阿蘇達(dá)巖體）剝蝕深度要比中東部巖體要大的一些，其上部分“蘑菇狀”的“巖鐮”大部分被剝蝕掉。

從同源巖漿分異演化看，在相同的侵位機(jī)制條件下，巖漿多次脈動(dòng)侵位較之一次侵位更有利于礦化作用的發(fā)生。芮宗瑤等［6］將巖漿多次脈動(dòng)（侵位多期次性）和礦化重疊性概括稱之為巖漿多重侵位與多重成礦，并認(rèn)為巖漿的多次脈動(dòng)侵位是斑巖礦化的重要前提。一般來(lái)說(shuō)，如果巖漿供應(yīng)量和供應(yīng)速度較大、前后增生單元侵位時(shí)間間隔較短、構(gòu)造變形強(qiáng)度較大，則往往會(huì)形成由“內(nèi)侵式”主導(dǎo)的正環(huán)帶［13］。這是因?yàn)樵谙惹治坏捏w積較大的巖漿還沒(méi)有足夠的時(shí)間結(jié)晶固結(jié)的情況下，其后侵位的巖漿就比較容易推擠先侵位的未固結(jié)或半固結(jié)的巖漿而侵入其中。楊莊巖體侵入時(shí)和侵入后，白楊河礦床區(qū)域范圍內(nèi)處于拉張環(huán)境，這為后期形成復(fù)式巖體提供了必要條件，但楊莊巖體巖漿通道較小，侵入巖漿有限，因此楊莊巖體規(guī)模較小。

3.4 構(gòu)造特征

中東部巖體原生節(jié)理裂隙比較發(fā)育，主要以密集的北西向、疏密相間的北東向以及東西向?yàn)橹?。北西向的剪?jié)理裂隙以純剪力學(xué)性質(zhì)為特征，其節(jié)理破裂面發(fā)育羽毛狀的“羽飾”或“邊飾”構(gòu)造，而疏密相間的北東向節(jié)理裂隙帶一般寬5～20 cm，沿節(jié)理裂隙帶充填水云母、絹云母、螢石、鐵錳質(zhì)等蝕變。東西向斷裂帶在巖體東部較發(fā)育，由北向南，發(fā)育有三條規(guī)模比較大的斷裂帶，斷裂帶內(nèi)發(fā)育絹云母化。

西部巖體巖石整體上較破碎，以碎裂巖為特征。密集的剪節(jié)理裂隙一般不發(fā)育，而北西向、北東向以及近南北向脆性斷裂發(fā)育，靠近楊莊斷裂附近的花崗斑巖體內(nèi)發(fā)育的裂隙中充填鐵錳質(zhì)“退色礦化蝕變”。

3.5 礦化特征

楊莊巖體內(nèi)主要礦產(chǎn)有鈹、鈾、鉬等，對(duì)于鈹?shù)V來(lái)說(shuō)，鈹?shù)V主要位于中東部巖體的北部和東部，由多個(gè)不相連的礦床、礦點(diǎn)組成。鈹?shù)V體的主控因素是花崗斑巖巖體底接觸面附近的原生節(jié)理，其內(nèi)外接觸帶是主要礦石的賦存部位。因此，從空間上可將鈹?shù)V體分成3 類：ⅠBe 礦體為位于接觸帶的鈹?shù)V體，是主礦體；ⅡBe 礦體為位于接觸帶之下的鈹?shù)V體；ⅢBe 礦體為位于接觸帶之上花崗斑巖中的鈹?shù)V體。而西部巖體鈹?shù)V主要產(chǎn)在花崗斑巖體底接觸帶附近的原生接觸面上［14-15］。楊莊巖體大部分頂界面已剝蝕，僅保留了底界面，保存頂界面完好的部位位于四號(hào)工地東部一帶。所以，東、西部巖體的頂、底界面控制了白楊河礦區(qū)鈹主礦體的賦存部位。

對(duì)于鈾礦來(lái)說(shuō)，在空間上鈾、鈹?shù)V體只在局部有空間疊加關(guān)系，并非同期產(chǎn)物［16］。根據(jù)目前對(duì)鈾礦體的勘探，工業(yè)鈾礦體主要產(chǎn)在東部巖體斷裂帶內(nèi)及與圍巖接觸帶附近，而西部巖體一般很少有鈾礦體。

對(duì)于伴生的工業(yè)鉬礦體來(lái)說(shuō)，絕大部分鉬礦主要產(chǎn)在東、西部巖體接觸帶附近靠東部巖體一側(cè)及東部巖體最東北部地段，其中接觸帶附近分布較廣（圖12）［17］，反映鉬礦的主控因素是東、西部巖體接觸帶。由于兩巖體巖漿同源、不同先后侵入，其侵入接觸面構(gòu)成了一成礦地球化學(xué)界面，在靠近接觸面邊部原生節(jié)理、裂隙發(fā)育，當(dāng)?shù)V液上升，pH 值發(fā)生變化時(shí)，在東部巖體巖漿流動(dòng)過(guò)程中，其原生流面構(gòu)造撓曲易形成北西向內(nèi)凹地段，為后期熱液鉬礦、鈾鈹?shù)V充填富集成礦提供了良好的條件。

圖12 楊莊巖體鈹、鉬礦體平面分布示意圖Fig.12 Schematic distribution map of beryllium and molybdenum ore bodies in the Yangzhuang pluton

4 結(jié)論

1）楊莊巖體屬于同源巖漿以脈動(dòng)侵位的“內(nèi)侵式”生長(zhǎng)方式形成的復(fù)式巖體，侵入機(jī)制為兩期，分別為西部、中東部巖體，其中西部巖體巖性為淺褐色、灰褐色微晶質(zhì)碎裂花崗斑巖，中等碎裂，蝕變主要為薄膜狀綠泥石化、水云母化、弱綠簾石化，細(xì)脈狀高嶺土化、碳酸鹽化，CaO 和MgO 含量相對(duì)較高。中東部巖體巖性為淺紅灰色、褐灰色、淺灰白色微晶質(zhì)流紋狀碎裂花崗斑巖，流紋狀構(gòu)造極其發(fā)育，巖石整體強(qiáng)烈破碎，全巖弱硅化，蝕變強(qiáng)烈，主要為浸染狀褐鐵礦化、赤鐵礦化，沿裂隙面發(fā)育薄膜狀、樹(shù)枝狀錳礦化，SiO2和Fe2O3含量相對(duì)較高。兩期巖體接觸部位發(fā)育強(qiáng)度不等的赤鐵礦化蝕變帶、綠簾石化蝕變帶、高嶺土化蝕變帶，三者混合疊加，并發(fā)育碳酸鹽化、綠泥石化和絹云母化。

2）白楊河礦床鈾、鈹?shù)V化賦存于巖體與圍巖接觸帶上，這主要與巖漿性質(zhì)有關(guān)。楊莊巖體具有富Si、富K、Al弱過(guò)飽和、貧Fe以及Mg的高溫?zé)嵋禾攸c(diǎn)，很容易與圍巖接觸并發(fā)生頻繁的物質(zhì)和能量的交換，在巖體的四周容易形成礦床。

3）楊莊巖體從同源巖漿分異演化看，在相同的侵位機(jī)制條件下，巖漿多次脈動(dòng)侵位較之一次侵位更有利于礦化作用的發(fā)生。楊莊巖體侵位淺，原生節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體中發(fā)育有大量的次級(jí)構(gòu)造，眾多的次級(jí)構(gòu)造有利于含礦熱液的沿裂隙減壓區(qū)運(yùn)移上升成礦。主要的工業(yè)鈾、鈹、鉬礦體產(chǎn)于東部巖體中。