谢米斯台-野马泉-琼河坝古生代岩浆岛弧带是中亚造山带的重要岛弧带之一(肖文交等，2006；Xiao et al., 2009)，其南为卡拉麦里蛇绿岩带，北为阿尔曼太蛇绿岩带。琼河坝矿集区位于该岛弧带东段，近年来已发现矿床有淖毛湖北山金矿、蒙西铜矿、和尔赛铜矿(董连慧，2009)等，显示出该矿集区具有丰富矿产资源。但总体上琼河坝矿集区研究程度仍较低。前人对矿集区大地构造背景、岩浆活动时限，对区内典型矿床蒙西铜矿、和尔赛铜矿的成矿地质背景、矿床地质地球化学特征、成矿时代及矿床成因等作了一些研究(陈仁义等，1995；刘家远等，2002；刘德权等，2005；朱志新等，2005；郝建荣，2006；王晓地等，2006；陈毓川等，2007；赵霞等，2008；王登红等；2009；屈迅等，2009；张永等，2010；程松林等，2010；杜世俊等；2010；张峰等，2014；王瑞美，2014)。黄铁矿是金矿床中最普遍也是最重要的载金矿物(要梅娟等，2008)，不同物理化学环境下形成的黄铁矿，其晶体形态、微量元素等有一定的差异(陈光远等，1987；Reich et al., 2005)。稀土元素在低级变质作用、风化作用和热液蚀变作用中相对不活泼，可作为水-岩作用及成矿流体的示踪剂(Rollinson，1993)。黄铁矿中微量元素的含量受成矿流体的微量元素含量制约(Moh，1980)。前人研究发现黄铁矿内存在流体包裹体，包裹体内溶液的稀土元素特征可以反映成矿流体特征(赵葵东，2005；Mao et al., 2009)。因此研究不同成矿阶段黄铁矿稀土微量元素可以反映成矿流体的性质及演化特征。

绿源金矿是琼河坝矿集区内首次发现的浅成低温热液型金矿。矿床位于新疆维吾尔自治区伊吾县淖毛湖镇东北方向。该矿床是由新疆地矿局第六地质大队于2007~2009年在和尔赛一带开展1 ︰ 5万区域地质矿产调查，同时进行1 ︰ 5万岩屑面积测量的工作基础上，后经对绿源一带作1 ︰ 1万岩屑测量时发现，于2014年开始预普查工作，金平均品位2.84 g/t。然而有关该矿床的研究少有。黄铁矿是矿床的主要载金矿物，本文在绿源金矿野外地质特征观察、手标本和镜下鉴定基础上，划分出成矿阶段，用ICP-MS分析不同成矿阶段黄铁矿的稀土元素和微量元素特征，来探讨成矿流体性质及演化特征，以期为绿源金矿乃至琼河坝矿集区成矿流体演化研究提供资料。

1 区域与矿区地质

绿源金矿位于新疆准噶尔盆地东北部，区域构造上属于谢米斯台-野马泉-琼河坝岛弧带东段(图 1a)。谢米斯台-野马泉-琼河坝岛弧带介于阿尔曼台蛇绿岩带与卡拉麦里绿岩带之间(董连慧等，2009)。区域内出露地层主要有中-上奥陶统荒草坡群(O_2-3hcq)、下泥盆统托让格库都克组(D₁t)、下石炭统那林卡拉组(C₁n)、下石炭统巴塔玛依内山组(C₁bt)、下二叠统别勒库都克组(P₁b)、中侏罗统水西沟群西山窑组(J₂x)及第四系。区域岩浆岩主要为古生代侵入岩，主要为中酸性花岗闪长岩、二长花岗岩与钾长花岗岩岩体等。

矿区内出露地层有下石炭统那林卡拉组(C₁n)、下石炭统巴塔玛依内山组(C₁bt)和第四系覆盖物(图 1b)。其中，巴塔玛依内山组出露广泛，为矿区主要赋矿地层，岩性为一套基性-酸性火山熔岩及火山碎屑岩系。火山熔岩中包括了玄武岩、安山岩、流纹岩及安山质凝灰岩等。矿区内断裂发育，断裂主要以北西向为主、次为东向的小断裂，金矿体多位于小断裂中。矿区内侵入岩主要发育少量脉岩：花岗斑岩脉、灰绿玢岩脉和石英脉等。

矿体形态主要为脉状和似脉状。矿体主要呈北东向于矿区中部的蚀变带中展布，组合状态主要为细网脉状，矿体交叉、断续和歼灭现象普遍。矿石类型主要为石英脉型和蚀变岩型矿石。矿石矿物简单，金主要以晶格金形式赋存于载金矿物中；除金外，还包括黄铁矿、毒砂、黄铜矿、闪锌矿、锑黝铜矿等。脉石矿物主要有石英、玉髓、绢云母、方解石、绿泥石等。围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、高岭土化、绿泥石化、碳酸盐化等。

野外地质现象观察、手标本及镜下鉴定可将绿源金矿成矿期划分为4个阶段：黄铁矿-石英阶段(Ⅰ)、石英-黄铁矿阶段(Ⅱ)、石英-多金属硫化物阶段(Ⅲ)及石英-碳酸盐阶段(Ⅳ)。

黄铁矿-石英阶段(Ⅰ)为成矿早阶段。该阶段金矿化较弱，主要矿物为石英、少量黄铁矿。黄铁矿主要为破碎团块状，部分发生溶蚀(图 2a、2b)，浸染状分布于乳白色石英脉(图 2c)中。石英-黄铁矿阶段(Ⅱ)为成矿主阶段。该阶段金矿化较强，主要矿物为黄铁矿、石英。黄铁矿较第1阶段显著增加，自形、半自形，形态包括立方体、五角十二面体及其之间的聚形晶(图 2d、2e)，粒径小于0.05 mm，颜色主要为铜黄色，主要是沿着烟灰色石英脉(图 2f)呈浸染状或细脉状产出。

石英-多金属硫化物阶段(Ⅲ)为成矿主阶段。该阶段金矿化较强，金属硫化物显著增加，可见黄铁矿、黄铜矿、毒砂、闪锌矿和黝铜矿等共生。黄铁矿偏白色，自形-半自形，以立方体为主；黄铜矿与黝铜矿、黄铁矿、闪锌矿密切共生(图 2g、2 h、2 j)；石英脉主要为灰黑色(图 2i)。

石英-碳酸盐阶段(Ⅳ)为成矿末阶段。该阶段金矿化微弱，石英主要为灰白色；碳酸盐矿物主要为方解石，穿切前阶段形成石英脉(图 2k、2l)；黄铁矿显著减少，呈零星状分布，部分呈薄膜状分布。

2 样品采集及分析方法

绿源金矿目前处于普查阶段，本次研究系统采集了与金矿化关系密切的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ成矿阶段的石英脉型及蚀变岩型矿石钻孔岩心样品20件。样品经过粉碎、过筛后，在双目镜下挑选60~80目、纯度大于99%的黄铁矿单矿物样品。优选出13件黄铁矿单矿物样品，用于黄铁矿微量元素、稀土元素分析，包括Ⅰ阶段(3件)、Ⅱ阶段(8件)、Ⅲ阶段(2件)。样品由核工业北京地质研究院分析测试中心进行黄铁矿单矿物44项微量元素测试。测试仪器为NexION 300D电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)；测试方法依据国家标准GB/T 14506.30-2010；分析温度22℃，相对湿度19%，各元素检出限为0.002×10^-6。

3 分析结果 3.1 稀土元素特征

黄铁矿稀土元素测定结果如表 1所示。采用CI球粒陨石标准(Sun and McDonough, 2010)对测定结果进行标准化得到结果如图 3。与金矿关系密切的3个成矿阶段黄铁矿稀土元素均表现为轻重稀土分馏明显、轻稀土富集的右倾型配分模式。Ⅰ阶段黄铁矿具有较高ΣREE含量，达到291.88×10^-6~455.20×10^-6，且强烈富集轻稀土，La_N/Yb_N值为8.27~40.57，具有较强的Eu负异常，其δEu值为0.44~0.48，较弱铈异常(δCe=0.96~1.01)；Ⅱ阶段黄铁矿ΣREE为57.89×10^-6~164.74×10^-6，富集轻稀土元素，La_N/Yb_N为5.38~11.25，δEu为0.39~0.57，无明显铈异常；Ⅲ阶段黄铁矿的ΣREE为31.00×10^-6~32.40×10^-6，轻稀土元素强烈富集，La_N/Yb_N值为8.27~10.53，Eu负异常(δEu=0.51~0.86)，弱铈异常(δCe=0.94~0.97)。从早期阶段到晚期阶段，黄铁矿的稀土总量明显降低。

3.2 微量元素特征

黄铁矿微量元素测定结果如表 2所示，选取大陆地壳标准(Gao et al., 1998)对微量元素含量进行标准化，结果见图 4。绿源金矿黄铁矿总体上富集Cu、Pb、Zn、Cd、Sb等元素；相对富集Th、U、Ta、Nb、Zr、Hf等高场强元素；大离子亲石元素Sr、Ba、Cs、Rb等元素相对亏损。Ⅰ成矿阶段更富集高场强元素，Ⅱ、Ⅲ阶段Ta、Nb等元素富集不明显。各成矿阶段黄铁矿的Hf/Sm、Th/La和Nb/La值均小于1。Ⅰ阶段黄铁矿的Y/Ho值为23.6~24.9，Nb/Ta值为23.3~47.3，Zr/Hf值为30.8~41.6；Ⅱ阶段黄铁矿的Y/Ho值为26.0~29.5，Nb/Ta值为13.8~21.7，Zr/Hf值为34.0~42.6；Ⅲ阶段黄铁矿的Y/Ho值为27.8~27.9，Nb/Ta值为14.7~15.6，Zr/Hf值为33.7~38.5。Ⅰ阶段黄铁矿Co/Ni值为0.37~0.71；Ⅱ阶段黄铁矿Co/Ni值为0.40~0.89，个别样品Co/Ni值大于1为5.34；Ⅲ阶段黄铁矿Co/Ni值1.42~15.5。

4 讨论 4.1 成矿流体的组成

矿物的稀土元素一般受其晶体结构的制约，同时受形成矿物之介质的稀土元素特征的控制。由于REE³⁺的离子半径与Fe²⁺的离子半径相差较大(Shannon，1976)，可知黄铁矿的晶体结构对稀土元素影响不大，影响较大的主要是形成矿物时介质中的稀土元素特征。另外，稀土元素属于不活泼元素，在热液体系中可以十分有效地示踪成矿流体的来源及水-岩相互作用(毛光周等，2006；Wang et al., 2012)。对现代海底热液系统的研究表明，硫化物具有与热液流体相似的稀土元素特征(Mills and Elderfield, 2012)。因此，黄铁矿的稀土元素特点可以直接反应成矿流体中的稀土元素组成特点和其沉淀时的温度、压力、pH-Eh等物理化学条件的影响(李厚民等，2003)。近年的研究表明，富Cl^-的和富F^-的热液都能富集轻稀土元素(毛光周等，2006)。由图 3和表 1知，绿源金矿各个成矿阶段黄铁矿稀土配分曲线均为右倾且富集轻稀土，表明其成矿流体是富Cl^-或富F^-的流体。

HFSE在富Cl^-和富F^-的热液中具有明显不同的地球化学行为，富Cl^-的热液富集LREE，Hf/Sm、Th/La和Nb/La值一般小于1，而富F^-的热液富集LREE和HFSE，Hf/Sm、Th/La和Nb/La值一般大于1(Oreskes and Einaudi, 1990；郑杰等，2010)。HFSE易于与F^-结合而很难与Cl^-结合，因此只有F^-才能同时有效地富集LREE和HFSE(毕献武等，2004；闫国强等，2015)。由表 1知绿源金矿各个成矿阶段黄铁矿Hf/Sm、Th/La和Nb/La值均小于1，即亏损HFSE，表明成矿流体为富Cl^-的流体。

绿源金矿黄铁矿各成矿阶段富集Cu、Pb、Zn、Cd、Sb等亲硫元素；相对富集Th、U、Ta、Nb、Zr、Hf等高场强元素；大离子亲石元素Sr、Ba、Rb等元素相对亏损(图 4)。黄铁矿的微量元素特征，表明成矿流体富集Cu、Pb、Zn、Cd、Sb等亲硫元素。通过野外观察、手标本及镜下鉴定，矿石矿物中除黄铁矿外，还包括黄铜矿、闪锌矿和方铅矿等。这与微量元素的富集情况相符。

4.2 成矿流体演化

Eu²⁺易于在高温、还原的热液中存在，导致Eu正异常，但不易于在低温还原的热液中存在，导致Eu负异常。氧化条件下，Ce³⁺氧化为Ce⁴⁺，与其他元素分离，导致Ce异常(陈炳翰等，2014)。绿源金矿各成矿阶段黄铁矿的δCe值变化范围较小(0.94~1.02)，异常不明显，表明绿源金矿成矿物理化学条件为还原环境，这也符合绿源金矿主要载金矿物黄铁矿Fe²⁺的事实。绿源金矿黄铁矿具有Eu负异常(δEu为0.39~0.86)，其中Ⅰ、Ⅱ阶段δEu值较小(0.39~0.57)，Ⅲ阶段δEu为0.51~0.86(均值为0.69)。Ⅰ、Ⅱ阶段的δEu值较小，表明成矿流体的温度较低；Ⅲ阶段δEu值较前两阶段有一定增加，表明Ⅲ阶段流体温度较Ⅰ、Ⅱ阶段更高。这与石英流体包裹体显微测温所得到的均一温度(Ⅰ、Ⅱ阶段均一温度为161~303℃，Ⅲ阶段均一温度为171~332℃)基本一致(作者未发表数据)。因此推断绿源金矿成矿流体在Ⅲ阶段中可能混入了较高温度的热液。

黄铁矿中的杂质元素Co、Ni等呈类质同象取代Fe，而Co在周期表中的位置离Fe更近，所以Co较Ni更易进入黄铁矿的晶格中，因此黄铁矿中的Co/Ni值对成矿条件具有一定的指示意义(胡瑛等，2009)。可知Co比Ni对温度更敏感，所以可以用Co/Ni来指示矿物的形成温度，一般Co/Ni值越小，矿物的形成温度越低(盛继福等，1999)。绿源金矿Ⅰ、Ⅱ阶段黄铁矿Co/Ni值小于1，说明成矿温度较低；Ⅲ阶段Co/Ni值较大为1.42~15.53，说明成矿温度较高。随着成矿的进行，绿源金矿这种成矿温度由低变高的现象，进一步表明成矿流体在Ⅲ阶段中可能混入了较高温度的热液。

由表 1可知，Ⅰ阶段黄铁矿的Y/Ho(23.55~24.85)、Nb/Ta(10.62~31.31) 和Zr/Hf(30.75~41.62)，Ⅱ阶段黄铁矿的Y/Ho(26.01~29.50)、Nb/Ta(3.02~18.50) 和Zr/Hf(33.97~42.59)；Ⅲ阶段黄铁矿的Y/Ho(27.80~27.94)、Nb/Ta(1.37~6.83) 和Zr/Hf(33.69~38.47)。由此可以看出各成矿阶段黄铁矿的Y/Ho、Nb/Ta、Zr/Hf值变化范围较大。通常状况下，Y-Ho、Nb-Ta和Zr-Hf具有两两相近的离子半径和电价，其相互之间的比值在同一热液体系中比较稳定，当热液体系受到干扰变化时，如发生热液活动和交代作用时，这些元素对会发生明显的分异，表现为不同样品之间同一元素对的比值有较大的变化范围(Yaxley，1998)。绿源金矿各成矿阶段黄铁矿的Y/Ho、Nb/Ta、Zr/Hf变化范围较大，表明其各成矿阶段热液体系可能受到干扰变化，发生了交代作用或有外来热液加入，但成矿流体特征仍以早期成矿流体为主。

前人用Y和Ho对成矿流体及现代海底热液进行了研究(Bau and Dulski, 1995，1999；Bau et al., 1997)。Y和Ho具有相同的价态和离子半径(Shannon，1976)，二者常具有相同的地球化学性质。地球上大多数岩浆岩和碎屑沉积物都保持着球粒陨石的Y/Ho值28±(Douville et al., 1999)。笔者对绿源金矿各成矿阶段黄铁矿Y/Ho值与现代海底热液进行对比(图 5)知，从Ⅰ阶段到Ⅲ阶段黄铁Y/Ho值与弧后盆地Y/Ho值重叠范围较多，结合绿源金矿所处的大地构造背景为谢米斯台-野马泉-琼河坝岛弧带东段(董连慧等，2009；屈迅等，2009；张永等，2010)，但由于缺少成岩成矿时代方面的资料，对于成矿时期矿区是否处于弧后盆地构造背景还难以把握，因此推断成矿流体可能与弧后盆地关系密切。

5 结论

(1) 绿源金矿黄铁矿的成矿流体中富集LREE，且Hf/Sm、Th/La和Nb/La值小于1，表明绿源金矿成矿流体为富Cl^-型的流体；富集Cu、Pb、Zn、Cd、Sb等亲硫元素。

(2) 绿源金矿各成矿阶段黄铁矿的δCe值变化范围较小，表明成矿物理化学条件为还原环境；成矿Ⅰ~Ⅲ阶段δEu值及Co/Ni值的变化特征表明Ⅰ、Ⅱ阶段成矿流体温度较低，可能混入较高温度的热液，Ⅲ阶段成矿流体温度变高的演化特征。

(3) 绿源金矿各成矿阶段的Y/Ho、Nb/Ta、Zr/Hf变化范围较大，表明成矿热液体系可能受到干扰，发生交代作用或外来热液混入，但成矿流体特征仍以早期成矿流体为主；成矿流体可能与弧间盆地热液关系密切。

致谢: 野外工作得到新疆第六地质大队张子蛟、夏毅工程师的指导；在论文撰写过程中得到中国地质大学(北京)吴楚博士、裴秋明博士、张志超博士的帮助；匿名审稿人提出的宝贵意见使文章有较大提高；在此一并表达衷心感谢!