西天山金铜多金属重要成矿类型、成矿环境及找矿潜力
Metallogenic environments, ore-forming types and prospecting potential of Au-Cu-Zn-Pb resources in Western Tianshan Mountains
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摘要: 提要: 西天山跨乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦南部和中国新疆西天山, 东西绵延2500 km, 是“亚洲金腰带”核心地带, 金铜铅锌矿产优势明显, 中国新疆西天山金铜铅锌重大找矿发现令人期待。通过广泛深入的文献调研和较全面的地质矿产调查, 论文针对重要成矿类型、成矿环境和找矿潜力的研究表明, 西天山金铜铅锌成矿重要类型是造山型金矿、斑岩型金铜矿、SEDEX型和砂岩型铅锌矿等。造山型金矿形成于古生代俯冲增生和碰撞造山两类地质环境, 斑岩型金铜矿形成于古生代不同时期的成熟岛弧环境, SEDEX型铅锌矿在新元古代陆缘盆地富集, 砂岩型铅锌矿形成于中—新生代山前盆地。西天山金铜铅锌成矿类型和环境优越, 找矿潜力巨大, 新疆西天山有望实现金铜铅锌找矿持续重大突破。本文为西天山区域成矿研究和金铜铅锌找矿勘查提供了新的参考和引导。Abstract: Abstract: Western Tianshan Mountains extend from Uzbekistan through Tajikistan, Kyrgyzstan, southern Kazakhstan to Xinjiang Western Tianshan, with a length of 2500 km from west to east. This belt is the core zone of the “Asian Gold Belt” and shows evident potential of Au-Cu-Zn-Pb mineral resources. Large Au-Cu-Zn-Pb ore deposits are expected to be found in Western Tianshan of Xinjiang. Based on consulting various references and thoroughly investigating the regional geology and mineral resources in western Tianshan, the authors hold that the important mineralizations of Au-Cu-Zn-Pb ore deposits include such types as orogenic Au, porphyry Au-Cu, SEDEX and sandstone Zn-Pb. The orogenic Au deposits formed in two geological environments in the Paleozoic, the porphyry Cu deposits formed in the mature island orc environments of various periods in the Paleozoic, the SEDEX Zn-Pb deposits occurred in the continental margin basin of the Neoproterozoic, and the sandstone Zn-Pb deposits occurred in the foreland basin of Mesozoic-Cenozoic period. The metallogenic environment and the ore-forming types are all favorable for the Au-Cu-Zn-Pb mineralization in Western Tianshan and show promising potential for ore prospecting. The large Au-Cu-Zn-Pb ore deposits could be found continuously in Xinjiang Western Tianshan, China. The results obtained by the authors provide reference and indication for regional metallogenic understanding and Au-Cu-Zn-Pb ore exploration.
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Keywords:
- Au-Cu-Zn-Pb metallogeny /
- metallogenic environment /
- ore-forming type /
- prospecting potential /
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1. 研究目的(Objective)
锗(Ge)是一种典型的稀散元素，其地壳丰度为1.5×10-6，主要富集在煤和铅锌矿床中。统计结果显示，闪锌矿是铅锌矿床中Ge的主要载体矿物，但不同类型铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量存在差异。除热液脉型和浅成热液型铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量较高(可达2500×10-6)外，其他主要类型(如喷流沉积型，SEDEX；火山块状硫化物型，VMS；密西西比河谷型，MVT，等)铅锌矿床闪锌矿中Ge的平均含量通常 < 300×10-6。本次发现贵州贵定竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的显著超常富集现象，现报道如下。
2. 研究方法(Methods)
在细致深入的矿床学和矿物学研究基础上，利用激光剥蚀等离子质谱仪(LA-ICP-MS)对竹林沟锌矿床主要金属矿物闪锌矿进行原位微量元素组成分析。统计闪锌矿中Ge等元素的富集特征，结合相关分析和以往研究成果，揭示竹林沟锌矿床中Ge的超常富集机制。
3. 研究结果(Results)
竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的含量为592×10-6~1100×10-6(平均764×10-6，表 1)，锌矿石中Ge的平均品位97.9×10-6。闪锌矿LA-ICP-MS微区原位Ge含量分析资料显示，扬子板块及其周缘地区MVT铅锌矿床，如牛角塘、会泽、毛坪、富乐等，其闪锌矿中Ge的含量均 < 652×10-6，即便富乐矿床闪锌矿中Ge的含量最高，但其平均含量也仅为191×10-6，明显比竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)低。
表 1 竹林沟锌矿床闪锌矿部分元素含量(10-6)Table 1. The part elemental contents of sphalerite from the Zhulingou Zn deposit(10-6)
与世界上主要类型铅锌矿床闪锌矿LA-ICP-MS微区原位Ge含量分析资料相比，竹林沟矿床闪锌矿中Ge的含量比SEDEX(Ge含量通常 < 50×10-6)、VMS(Ge含量多数 < 100×10-6)和MVT(Ge含量n×10-6~n×102×10-6，Ge平均含量 < 300×10-6)等闪锌矿中Ge的含量高出一个数量级。竹林沟矿床闪锌矿中Ge的含量与法国Noailhac-Saint Salvy热液脉型Zn-Ge-Ag-Pb-Cd矿床(Ge平均含量750×10-6)和玻利维亚Porco浅成热液型Ag-Zn-Pb-Sn-Ge矿床(n×102×10-6~2500×10-6)等少数类型铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)相当。
可见，竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的含量比目前已知扬子板块及其周缘地区MVT矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)都高，且明显高出全球主要类型(除岩浆热液型和热液脉型外)铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)一个数量级，具有显著超常富集特征(接近Ge地壳丰度的1000倍)。
初步分析显示，竹林沟锌矿床闪锌矿中Zn与Ga和Cd之间具有正相关关系；相反，Fe与Ga和Cd之间均具有负相关关系，这表明该矿床闪锌矿中Ga和Cd很可能不是直接替代Zn而是替代Fe，与笔者前期认识基本一致。然而，不难发现该矿床闪锌矿中Zn与Ge之间呈一定的负相关关系，但Fe和Ge之间则呈一定的正相关关系，进一步地Zn与Fe之间具有显著的负相关关系，且Zn与Fe+Ge之间负相关性更显著(图 1)。目前，闪锌矿中主要有六种Ge替代Zn的方式：(1)2Cu++Cu2++Ge4+↔4Zn2+；(2)Ge2+↔Zn2+；(3)2Ag++Ge4+↔3Zn2+；(4)2Cu++Ge4+↔3Zn2+；(5)□(晶体空位)+Ge4+↔2Zn2+；(6)nCu+Ge↔(n+1)Zn。可见，这六种替代方式均不能解释竹林沟锌矿床闪锌矿Zn和Fe+Ge之间的强烈负相关关系。因此，笔者推测该矿床中Ge很可能是与Fe一起共同替代Zn进入闪锌矿晶格(Fe+Ge↔2Zn)，是一种新的Ge替代方式。
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图 1 竹林沟锌矿床闪锌矿Zn-(Fe+Ge)相关图解Figure 1. Relationship diagram of sphalerite Zn-(Fe+Ge)in the Zhulingou Zn deposit4. 结论(Conclusions)
竹林沟锌矿床闪锌矿中显著超常富集锗，锗的富集程度接近1000倍，且锗与铁一起共同替代锌进入闪锌矿晶格，是一种新的锗替代方式。初步估算竹林沟锌矿床锗金属储量超过400 t，而竹林沟锌矿床外围还有半边街等锌矿床，初步预测研究区锗资源量可能达到超大型规模(>1000 t)，一个新的国家级乃至世界级锗资源基地曙光已现。
5. 致谢(Acknowledgments)
感谢科技部、国家自然科学基金委、云南省科技厅和云南大学对本项目的支持。
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期刊类型引用(7)
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