1 引言

尽管岩浆活动与内生金属成矿作用之间的密切联系得到反复强调(Pirajno，2009; Robb，2009; 袁见齐等，1985)，但对于二者间的确切关系了解甚少。例如，当矿区内存在多个侵入体时，致矿侵入体的识别至今仍是成矿学研究的一大难题。这个问题不解决，将严重影响进一步找矿工作的部署。因此，建立致矿侵入体的识别标志具有关键性意义。本文所述致矿侵入体是指为成矿作用提供含矿流体和成矿金属的侵入体。依据透岩浆流体成矿作用理论(罗照华等，2009)，岩浆系统和含矿流体系统是两个性质不同的地质子体系，二者的耦合促进成矿金属迁移，而解耦则导致成矿作用。在此期间的一系列过程中，流体与熔体的强相互作用及它们与相邻地质子系统之间的强相互作用必然导致最终产物具有一系列不同于非致矿侵入体的特征。这些特征被称为成矿地质异常(赵鹏大和池顺都，1991; 赵鹏大和孟宪国，1993; 赵鹏大和胡旺亮，1992)。由于成矿作用是一种确定性随机过程(罗照华等，2011)，这些地质异常应当在成矿系统时空坐标上具有确定性的次序，构成成矿地质异常序列。因此，从宏观到微观建立不同级次的成矿地质异常，识别致矿侵入体是可能的。本文以新疆南阿拉套山阿尔夏提矽卡岩型铁铜矿床为例，试图阐明识别致矿侵入体的各类标志和方法学，可能具有普适性意义。

2 研究背景

矽卡岩型矿床是一种重要的矿床类型，是提供富矿石的主要矿床类型之一。这类矿床的典型特征是矿体产于岩浆侵入体与碳酸盐岩的接触带附近(Burt，1982; Einaudi and Burt， 1982; Meinert，1992; Meinert et al., 2005; 赵一鸣等，2012)，被认为是接触交代作用的产物。因此，在流行的岩浆热液成矿理论中，矿床的金属类型应当与致矿侵入体的成分密切相关。矿床学界普遍接受火成岩成矿专属性的概念(Breiter et al., 1991; 胡受奚等，1979; 闻广， 1981，1983)，因为许多矿床都与特定的火成岩存在密切的成因联系，如产于金伯利岩中的金刚石矿床(Bulanova，1995; Field et al., 2008; Nixon，1995; 夏学惠等，2012; 路凤香，2008)，镁铁质杂岩体中的PGE矿床(Miller et al., 1991; Naldrett，1999; 王玉往等，2009; 苏尚国等，2004)，S型花岗岩中的W-Sn矿床(Webster et al., 2004; 毕承思等，1993)等。但是，矽卡岩型矿床则展示了另一番景象。如图 1所示，Sn矽卡岩和Mo矽卡岩的共生侵入体都具有很小的成分变化范围，以高SiO₂含量和低(FeO+Fe₂O₃+CaO+Na₂O)/K₂O比值为特征。然而，其他矽卡岩的共生侵入体却具有很宽的SiO₂和(FeO+Fe₂O₃+CaO+Na₂O)/K₂O变化范围，尤以Fe、Cu、Zn最为明显，几乎横跨基性岩到酸性岩的成分范围。这表明，要么火成岩不具有严格的成矿专属性，要么前人的观察有误。对于前一种情况，透岩浆流体成矿理论作出了较好的解释：当含矿流体与熔体具有相同来源时，火成岩成矿专属性是显而易见的；否则，成矿专属性将不复存在或不明显。本文的主要目的是以新疆阿尔夏提矽卡岩型铁铜矿床为例讨论后一种情况。

图 1

Fig. 1

图 1 矽卡岩类型与共生深成岩成分的关系(据Meinert，1992) Fig. 1 Average composition of plutons associated with different skarn types(after Meinert，1992)

阿尔夏提铁铜矿床位于新疆博乐市北西约60km中-哈国境线一带的阿拉套山南坡(南阿拉套山)，属北东向展布的阿拉套锡、金、铜(钨)成矿带阿克塞铜成矿亚带(郭峰，2008)。阿尔夏提矿床是Fe-Cu多金属矿床，同时伴随有Ag、Pb、Mo、W、Sn、Au、Bi、As等有益元素。目前，阿尔夏提矿床1号矿体已探明储量Cu ~0.7万吨，Fe ~19万吨，Ag ~11.5吨(新疆地矿局第九地质大队，2002^①)。我们采集的一个样品含有0.4×10^-6 Au，预示着该矿床还有进一步找金的潜力。

①新疆地矿局第九地质大队. 2002. 新疆温泉县热夏提铜矿普查地质报告. 1-62

矿区内大面积分布着各类侵入岩(图 2)，主要包括黑云母二长花岗岩和黑云母花岗闪长岩(二者组成推木尔特花岗质岩体)，见有一个辉石闪长岩小岩体和大量煌斑岩、辉绿岩和花岗质岩墙。区内出露的地层为下石炭统阿克沙克组粉砂岩(C₁ast)和灰岩(C₁amb)，其中灰岩发生了强烈大理岩化，而接触带附近的粉砂岩则发生了角岩化。由图 2可见，矿体主要分布在花岗闪长岩与阿克沙克组大理岩(胡志军等，2008)的接触带，沿接触带大理岩发生了强烈的矽卡岩化。值得注意的是，含矿矽卡岩(矿体)和大理岩不仅产于花岗闪长岩体边部，也产于其内部。可能主要是基于这种观察，前人认为推木尔特岩体是该矿床的致矿侵入体(湖南省地质调查研究院，2006^① )。

①湖南省地质调查研究院. 2006. 桑的克他斯山幅、吉里古勒幅、米尔其克幅、青裸裸幅和苏更达坂幅区域地质调查报告(1：5万). 新疆维吾尔自治区1：5万区域地质矿产调查项目管理办公室. 1-148

图 2

Fig. 2

图 2 新疆温泉县阿尔夏提铁铜矿区域地质图(据新疆地矿局第九地质大队，2002修改) 1-第四系冲积物；2-下石炭统阿克沙克组粉砂岩；3-下石炭统阿克沙克组大理岩；4-矽卡岩；5-角岩；6-碎裂岩；7-二长花岗岩；8-花岗闪长岩；9-闪长岩；10-花岗斑岩脉；11-闪长斑岩脉；12-煌斑岩脉；13-实测及推测逆断层及编号；14-平移断层及编号；15-矿体及编号；16-地质界线 Fig. 2 Regional geological map of Aerxiati iron-copper deposit，Wenquan，Xinjiang Province

区内矿体多呈透镜状、似层状、脉状产于花岗闪长岩体、闪长岩小岩体与围岩碳酸盐岩的接触带中及附近。矿石结构为他形粒状、胶状(图 3a)和半自形粒状结构等充填矿物颗粒间隙；矿石构造为细脉状至网脉状构造，稀疏至稠密浸染状构造，如黄铜矿，黄铁矿等，团块状构造以磁铁矿为主；矿石组成以氧化物为主，含少量硫化物，主要为磁铁矿、黄铜矿及黄铁矿等(图 3b)；次要矿石矿物为磁黄铁矿、斑铜矿、褐铁矿、毒砂、闪锌矿、方铅矿、铜蓝及孔雀石等。脉石矿物以矽卡岩矿物为主，包括大量的绿帘石(图 3c)、自形粒状石榴子石(图 3d)、透辉石、硅灰石以及透闪石等。矿区岩石蚀变类型较多，主要有热接触围岩蚀变和热液交代围岩蚀变两种，发育角岩化、大理岩化、矽卡岩化(图 2)、硅化、绿帘石化、绿泥石化及碳酸盐化等。

图 3

Fig. 3

图 3 矿石结构构造镜下照片 (a)-他形粒状黄铜矿、胶状黄铁矿及大量石榴子石；(b)-黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿呈他形充填绿帘石矿物间隙中；(c)-绿帘石矽卡岩；(d)-石榴子石矽卡岩.Cal-方解石;Ccp-黄铜矿;Ep-绿帘石;Grt-石榴子石;Mag-磁铁矿;Py-黄铁矿 Fig. 3 The textures and structures of the ores under the microscope

文献中常见“某种地质现象与另一种(些)地质现象(因素)有关”的不严格表述。由于地球系统是一种整合的动力学系统，所有地质现象之间实际上都存在某种联系，因而这样的表述常常隐含着作者的真实意图。例如，当强调某个侵入体与成矿作用有关的时候，从成矿学角度来说意味着成矿物质来自该侵入体，从勘查学角度来说则意味着矿体赋存在该侵入体中。但是，作者并没有作这样明确的表述，似乎这样的理解与作者的本意并不吻合。可见，这样的表述是不严格的。罗照华等(2008，2009)强调地球科学研究对象之间存在五种联系，即时间联系，空间联系，热力学联系，运动学联系及动力学联系。本文认为，致矿侵入体与成矿作用之间也应当存在这样的联系，因而可以通过这五种联系的存在与否判断预定侵入体与成矿作用的直接或间接成因联系，从而达到识别致矿侵入体的目的。当五种联系均满足时，认为该岩浆侵入体与矿床的形成具有直接成因联系；当满足其中的部分联系而其他联系不满足时，则认为其与矿床的形成只有间接成因联系，需要进一步研究该侵入体对于成矿作用的意义。

对于阿尔夏提矿床，由于区内存在多种侵入体，各种侵入体都可以认为与矿体存在空间联系。岩墙的规模很小，从岩浆热液成矿理论的角度来看不应当是成矿作用的主要控制因素；但从透岩浆流体成矿理论来说，它们可能是含矿流体的通道，不能排除在致矿侵入体的选项之外。因此，也应当考虑岩墙与成矿作用的五种联系。以下将以矿区内的三类侵入体为例，分别探讨它们与成矿作用的五种联系。 4.1 花岗质岩基

推木尔特花岗质岩基是区内出露的最大的岩体，出露面积约为21.9km²(湖南省地质调查研究院，2006)。岩基主要由二长花岗岩和花岗闪长岩组成，平面上构成同心环状。从图 2可直观地得出岩基与矿体存在紧密的空间联系，因为矿体分布在推木尔特岩基周围或内部，这意味着成矿物质可能来自该岩体，但还需要进一步探讨它们之间的其他四种联系。

野外观察表明，矿区内多处矿体与花岗质岩石呈截然接触，明显受断裂构造的控制(图 4a)。坑道施工也证实，远离矿体的部位花岗岩变得更为新鲜，断层接触关系的存在表明岩体与矿体不是同时产生的，据此可以否定它们的直接成因联系。如果含矿流体为来自形成推木尔特岩基的岩浆，花岗岩与矿体的化学成分之间必然存在消长关系，花岗岩中必然保留有未排尽的成矿金属。镜下观察(图 4b)表明，矿体附近的花岗岩样品极为新鲜，未见矿化现象，表明二者间不存在热力学联系。对于阿尔夏提矿床而言，矿体紧紧围绕推木尔特岩基周围及内部分布，也可能暗示含矿流体的运动路径受到岩基底界的控制。如果是这样，二者应当具有确定的运动学联系。任何一种地质运动都需要相应的能量支撑，推木尔特岩基具有巨大的体积，蕴藏着巨大的热能，具有驱动含矿流体长距离运移的能力(Candela， 1986)。从这个角度来说，矿体分布于接触带恰恰说明岩基岩浆不是成矿系统的驱动能量来源，即二者不存在动力学联系。综上，推木尔特岩基与阿尔夏提矿床不存在直接成因联系，但不可否认它的存在对于矿床的形成具有重要意义。由于岩基的侵位早于成矿作用，而花岗岩较为致密，推测推木尔特岩基在成矿时充当了含矿流体的屏蔽层，阻挡了流体的快速逃逸，使其在与岩体的接触部位析出成矿，造成花岗质岩基致矿的假象。现今火成岩理论的重要研究进展之一即认为岩基是一种宽大的厚板状侵入体，其厚度与出露长度服从幂律关系，而不是深不见底的大型侵入体(Brown，2007; Petford et al., 2000)，这也为推木尔特岩基作为含矿流体屏蔽层的观点提供了有利佐证。

图 4

Fig. 4

图 4 致矿侵入体的野外及镜下识别标志 (a)-坑道中矿体与花岗岩呈断层接触；(b)-花岗闪长岩镜下(正交)；(c)-露天采场中闪长岩与矽卡岩直接接触；(d)-闪长岩镜下(单偏、正交)；(e)-闪长岩中填充的毒砂；(f)-黄铜矿包裹于石英、长石矿物中；(g)-煌斑岩镜下(单偏、正交)及方解石球粒；(h)-煌斑岩中黄铁矿包裹在石英颗粒中.Apy-毒砂；Bi-黑云母；Cal-方解石；Ccp-黄铜矿；Chl-绿泥石；Ep-绿帘石；Hbl-角闪石；Kfs-钾长石；Mag-磁铁矿；Pl-斜长石；Py-黄铁矿；Qtz-石英 Fig. 4 The identification symbols of causing intrusions in the field and under the microscope

辉石闪长岩小岩体在区内的出露面积较小，约0.1km²，与碳酸盐岩地层直接接触，紧邻矿体(图 2)。岩石为中细粒结构，块状构造，色率为25，主要矿物为斜长石、辉石、黑云母，含少量石英、角闪石及副矿物磁铁矿。辉石闪长岩(图 4c，d)与阿尔夏提矿床也具有明确的空间联系和时间联系，区内一处露天采场中可见闪长岩与矿体直接接触，自身也发生了一定程度的蚀变，暗示矿体的形成与闪长岩近同时或稍晚于闪长岩。若二者存在热力学联系，则致矿侵入体的岩石中总可见造矿矿物与部分造岩矿物的共结关系。因为任何一种岩浆，其固结过程都是晶体分数不断增加的过程，也是残余熔体黏度不断减小而岩浆总黏度不断增加的过程，这使得流体越来越难于溢出岩浆体，最终含矿流体有可能被圈闭在造岩矿物颗粒之间，形成共结结构和浸染状构造。镜下观察有利地佐证了这一结构构造特征：闪长岩中可见毒砂(图 4e)、黄铁矿、黄铜矿、雌黄铁矿等硫化物，且多被圈闭在在石英，长石等矿物粒间(图 4f)。矿体和矽卡岩紧挨着闪长岩分布(图 2)，其分布规律显著受二者的接触界面控制，表明二者存在运动学联系。由于辉石闪长岩的体积较小，可划归为小岩体的范畴(汤中立，2002)，其所携带的热能极为有限，因而驱动流体向外运移的距离也极为有限，致使矿体及蚀变均分布于岩体周边，在一定程度上限制了含矿流体的运移范围。 4.3 煌斑岩

煌斑岩脉是区内发育的众多岩脉之一，包含了丰富的成矿信息。如图 2所示，煌斑岩位于区内I号矿带以东区域，侵入于花岗闪长岩中，按其走向延伸恰好位于矽卡岩带的位置。岩脉宽2.3m，产状211°∠70°，为斑状结构，块状构造，呈橄榄绿色，发育大量的气孔，斑晶为黑云母、方解石及少量斜长石，均已部分发生绿泥石化，同时含有大量星点状钛铁氧化物(图 4g)。实验测得煌斑岩岩脉年龄为299.8±1.2Ma(另文发表)，而区内花岗质岩基的形成年龄为298±5.0Ma(陈必河，2012)，仅从年龄分析，煌斑岩侵位时间早于花岗质岩基，而野外地质观察则证明煌斑岩脉侵入花岗质岩基中。煌斑岩年龄大于被侵入花岗岩的原因，可能由于其自身结晶锆石较少，岩石中所含多为继承锆石，即煌斑岩岩浆上升时经过了先存花岗质岩基的残留岩浆房，因而卷入了其中的锆石。煌斑岩中圈闭的大量成矿金属及气孔状构造表明成岩与成矿近同期或稍晚于成矿，成岩岩浆中富含大量的挥发分，而挥发分的存在则成为含矿流体能够被携带运移的必要动力。煌斑岩产出位置周围岩石裂隙发育，且流体活动痕迹明显，可见许多灰白色板状物质充填于岩石裂隙中。根据透岩浆流体成矿作用理论(罗照华等，2009)，岩浆-流体混合物是快速上升的，不可避免地对上覆围岩产生巨大的冲击压力，顶板岩石常常发育网状裂隙，是成矿物质大规模堆积的良好场所；而如果围岩为裂隙发育的脆性岩层，可以快速释放出溶挥发分的流体压力，成矿物质将充填这些裂隙形成网状裂隙充填型矿床，这些与煌斑岩脉周围的流体分布情况相似。可以认为，岩石裂隙的大量发育，有效地限定了流体的运动路径。火成岩结构是岩浆固结过程中热力学条件的记录，岩石中的含矿金属与造岩矿物的共结结构(包裹在石英颗粒中的黄铁矿，图 4h)有效地说明了煌斑岩与成矿的热力学联系。 4.4 岩石地球化学特征

常用的地球化学分析方法，对于矿床的成因认识是有利的，对于已发现矿床的后期找矿也具有指导意义。除区内发育的火成岩外，作者还选用了中国花岗岩、花岗闪长岩、中国闪长岩、钾镁煌斑岩分析数据(迟清华和鄢明才，2007)，以期对比分析阿尔夏提矿床中元素的地球化学行为，为进一步找矿提供依据。

区内侵入岩样品的化学分析在河北省区域地质矿产调查研究所实验室进行，岩石全岩样品的主量元素含量采用X射线荧光光谱测定，分析精度优于0.1%~1.0%，其中FeO含量采用化学容量法测定，H₂O^-、H₂O⁺和灼失量测定采用重量法；稀土元素和微量元素含量采用ICP-MS等离子体质谱仪测定，分析精度优于10%。

区内侵入岩主量元素分析结果、主量元素特征值及CIPW计算结果如表 1所示。由表可知，各类岩石的化学组成与所选用对比数据接近。花岗岩中出现刚玉(C)分子，虽含量较少，仍表明其具有富铝的特征。闪长岩的SiO₂介于55.04%~62.96%，样品P2-7-2的SiO₂较高可能是因为靠近泥岩，受其影响，岩石发生了一定程度的硅化。CIPW计算结果也显示该样品中石英含量明显较其他闪长岩样品高，为16.40%。区内发育的煌斑岩的SiO₂为52.38%，划归为中性岩类，由CIPW计算结果可见，该煌斑岩浅色矿物以长石为主，Or>Ab>An，出现石英，与实际镜下观察相符。暗色矿物较为复杂，出现透辉石(Di)，紫苏辉石(Hy)，无橄榄石(Ol)；副矿物钛铁矿、磷灰石含量较高，分别为2.64%、1.56%。上述特征表明该煌斑岩为SiO₂过饱和岩石，与参考样品钾镁煌斑岩的成分差异较大，暗示区内煌斑岩受流体改造作用较强或混入有外来组分。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 新疆阿尔夏提铁铜矿床主量元素分析(wt%)及CIPW计算结果 Table 1 Major element(wt%)analysis and the CIPW results of the Aerxiati iron-copper deposit in Xinjiang 样品编号 1 2 3 4 5 XA-21-3 XA-21-4 XA-21-8 P2-07-1 P2-07-2 P2-07-3 P2-07-4 岩性 中国 花岗岩 中国 花岗岩 花岗 闪长岩 闪长岩 钾镁 煌斑岩 花岗岩 闪长岩 煌斑岩 闪长岩 蚀变 闪长岩 闪长岩 闪长岩 SiO2 72.40 72.26 66.40 58.14 35.09 66.20 57.46 52.38 55.10 62.96 55.04 55.24 TiO2 0.23 0.27 0.48 0.81 2.35 0.64 0.77 1.10 0.92 0.35 0.30 0.39 Al2O3 13.83 14.19 15.23 16.42 4.77 15.96 16.79 13.79 17.64 16.11 17.05 13.77 Fe2O3 1.02 0.86 1.58 2.68 4.55 0.86 1.26 2.90 1.65 2.18 0.29 0.42 FeO 1.27 1.03 2.69 4.22 4.08 3.23 5.27 3.10 5.20 2.42 5.75 6.35 MnO 0.04 0.05 0.07 0.12 0.06 0.07 0.12 0.11 0.21 0.16 0.14 0.24 MgO 0.64 0.50 1.83 3.45 20.96 1.48 4.85 4.47 5.76 0.94 5.90 5.02 CaO 1.34 1.32 3.29 5.74 11.25 3.96 6.95 6.88 6.74 6.94 7.78 12.36 Na2O 3.55 3.54 3.50 3.87 0.32 3.71 3.31 2.80 3.09 4.10 4.17 2.28 K2O 4.34 4.35 3.05 2.23 1.86 2.53 1.64 4.24 0.79 2.09 1.36 2.14 P2O5 0.08 0.09 0.16 0.28 0.86 0.14 0.16 0.62 0.12 0.07 0.03 0.06 CO2 0.26 0.23 0.40 0.38 9.89 - - - - - - - H2O+ 0.91 0.76 1.30 1.49 3.68 - - - - - - - H2O- - - - - - 0.23 0.33 0.36 0.38 0.57 0.27 0.27 LOI - - - - - 1.07 1.28 7.29 2.65 1.58 2.05 1.63 Total 99.91 99.45 99.98 99.83 99.73 99.86 99.85 99.68 99.86 99.90 99.86 99.89 Q 31.03 31.48 23.60 8.81 - 23.32 9.01 2.01 8.51 16.39 0.04 4.95 Or 25.91 26.06 18.27 13.41 - 15.13 9.83 27.16 4.80 12.58 8.21 12.85 Ab 30.35 30.36 30.02 33.33 - 31.77 28.40 25.68 26.90 35.32 36.03 19.61 An 6.19 6.04 15.49 21.22 6.45 18.97 26.48 13.58 32.84 19.73 24.29 21.36 Lc - - - - 9.14 - - - - - - - Ne - - - - 1.56 - - - - - - - C 1.06 1.49 0.58 - - 0.25 - - - - - - Di - - - 4.84 18.49 - 6.03 15.33 0.61 12.57 12.07 33.09 Hy 3.47 2.70 8.57 13.17 - 7.29 15.89 9.78 21.90 0.67 16.61 4.90 Ol - - - - 39.60 - - - - - - - Mt 1.11 0.91 1.78 2.61 1.66 1.73 2.51 2.64 2.35 1.90 2.10 2.34 Il 0.44 0.52 0.92 1.57 4.74 1.23 1.48 2.26 1.80 0.68 0.58 0.75 Ap 0.19 0.21 0.38 0.66 2.12 0.32 0.37 1.56 0.29 0.17 0.07 0.15 Cs - - - - 7.23 - - - - - - - Mg# 43.05 41.74 51.90 54.94 83.84 47.26 63.97 65.50 66.11 34.21 68.97 62.81 FeOT/MgO 3.42 3.61 2.25 1.92 0.39 2.71 1.32 1.28 1.16 4.66 1.02 1.34 Salic 93.48 93.94 87.38 76.77 6.45 89.18 73.72 68.44 73.06 84.02 68.57 58.77 Femic 5.02 4.13 11.27 20.23 62.18 10.24 23.99 25.88 26.47 7.90 27.72 29.03 CI 7.32 6.93 18.73 32.64 74.89 21.58 42.59 42.57 43.96 29.92 50.25 68.81 DI 87.29 87.89 71.89 55.55 10.70 70.21 47.24 54.85 40.22 64.29 44.27 37.41 SI 5.93 4.88 14.51 21.09 66.70 12.50 29.62 25.71 34.94 8.08 33.56 30.75 AR 2.76 2.68 2.09 1.76 1.32 1.91 1.53 1.74 1.38 1.73 1.57 1.41 注：“-”表示未给值；数据1-5据文献(Yan and Chi， 2005; 史长义等，2005; 鄢明才等，1996; 鄢明才和迟清华，1997)；表 2同

表 1 新疆阿尔夏提铁铜矿床主量元素分析(wt%)及CIPW计算结果 Table 1 Major element(wt%)analysis and the CIPW results of the Aerxiati iron-copper deposit in Xinjiang

由侵入岩TAS分类图及岩石系列划分图解(图 5)可得，除煌斑岩样品外，岩石类型名称总体上与矿物学命名方案类似，5号钾镁煌斑岩样品落入霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩区(图中无与煌斑岩相对应的命名)；XA-21-8落入二长闪长岩范围，可能与其遭受流体的硅化作用有关。图 5b表明阿尔夏提区内侵入体以高钾富碱为特征，其成因可能是具有更多大陆地壳组分(主要是K)的贡献，或者曾经历过富钾流体的强烈改造。

图 5

Fig. 5

图 5 新疆阿尔夏提侵入岩TAS分类(a，底图据Middlemost，1994)和岩石系列划分(b，底图据Morrison，1980; Rickwood，1989; Rollinson，1993) 1-橄榄辉长岩；2a-碱性辉长岩；2b-亚碱性辉长岩；3-辉长闪长岩；4-闪长岩；5-花岗闪长岩；6-花岗岩；7-硅英岩；8-二长辉长岩；9-二长闪长岩；10-二长岩；11-石英二长岩；12-正长岩；13-副长石辉长岩；14-副长石二长闪长岩；15-副长石二长正长岩；16-副长正长岩；17-副长深成岩；18-霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩 Fig. 5 The TAS classification(a，after Middlemost，1994) and the magma series(b，after Morrison，1980; Rickwood，1989; Rollinson，1993)

由表 2可知，闪长岩的稀土总含量(ΣREE)为50.59×10^-6~87.32×10^-6，花岗岩和煌斑岩的稀土总量较高，前者为146.5×10^-6，后者可达399.8×10^-6，且LREE含量高达375.7×10^-6。由稀土配分曲线(图 6a)可知，矿区内侵入体均具有轻稀土富集，富大离子亲石元素，呈较明显的右倾型，其中轻稀土分异明显，重稀土分异不明显，在稀土配分图上显示左陡右缓的特征。除P2-7-3外，其余样品均具有较弱的负Eu异常，可能说明岩石存在一定的斜长石分异作用或岩浆起源于斜长石稳定区。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 阿尔夏提铁铜矿床矽卡岩及火成岩微量元素分析结果(×10-6；Ag、Au：×10-9) Table 2 Trace element analysis(×10-6; Ag，Au: ×10-9)of the Aerxiati iron-copper deposit in Xinjiang 样品编号 1 2 3 4 5 XA-21-3 XA-21-4 XA-21-8 P2-07-1 P2-07-2 P2-07-3 P2-07-4 岩性 中国花岗岩 中国花岗岩 花岗闪长岩 闪长岩 钾镁煌斑岩 花岗岩 闪长岩 煌斑岩 蚀变闪长岩 闪长岩 闪长岩 闪长岩 Li 19.00 21.00 20.00 12.40 39.00 23.05 16.28 55.10 28.31 7.16 21.00 19.12 Be 3.20 2.70 1.30 0.95 0.10 2.16 1.16 2.91 0.88 1.84 1.06 1.29 Sc 4.00 4.90 9.40 18.00 14.00 12.29 21.68 18.59 21.55 5.00 18.88 22.70 V 23.00 22.00 67.00 125.0 140.0 79.15 155.2 163.1 155.3 50.39 129.6 133.8 Cr 6.60 5.00 44.00 76.00 590.0 43.40 109.7 103.2 123.3 33.39 159.4 144.1 Co 3.00 2.90 12.00 21.00 54.00 11.50 27.42 24.95 25.23 12.04 24.22 15.64 Ni 5.20 4.40 19.00 31.00 480.0 24.95 56.27 69.12 51.24 18.36 69.92 51.99 Cu 5.50 5.00 18.50 27.00 33.00 50.62 35.52 68.51 34.93 43.21 30.83 25.86 Zn 40.00 43.00 60.00 88.00 90.00 57.03 77.06 83.12 86.88 623.1 74.12 69.49 Ga 18.00 18.00 18.70 20.30 13.00 19.26 17.92 20.93 17.49 18.63 17.90 17.72 Rb 160 160 95.0 64.0 59.0 85.9 49.9 91.0 22.1 59.9 51.8 83.0 Sr 220 170 405 610 560 387 440 1336 488 482 544 327 Zr 155 145 165 183 305 233 119 298 78.7 117 60.1 111 Nb 16.00 13.80 11.00 11.00 77.00 11.42 6.39 6.54 5.14 6.28 2.64 3.19 Mo 0.70 0.49 0.66 0.60 7.80 0.84 0.48 0.45 0.76 1.10 0.39 0.38 Ag 0.06 0.05 0.06 0.05 0.04 0.09 0.08 0.16 0.24 0.31 0.04 0.09 In (0.05) － (0.06) (0.06) — 0.06 0.06 0.06 0.07 0.28 0.07 0.36 Cs 3.60 3.80 3.30 1.90 2.90 5.87 4.40 2.16 2.43 7.10 4.24 3.79 Ba 680 560 850 850 1620 535 350 1041 228 228 278 147 Hf 5.00 5.00 4.70 4.80 6.90 9.99 4.95 8.77 2.75 4.96 2.08 3.95 Ta 1.40 1.30 0.70 0.60 4.40 0.63 0.36 0.34 0.27 0.49 0.14 0.17 W 1.00 0.70 0.50 0.46 1.70 1.07 0.65 1.28 1.13 9.86 1.07 1.70 Tl 0.83 0.84 0.57 0.39 0.17 0.90 0.49 0.81 0.40 0.53 0.53 0.88 Pb 26.00 26.00 18.00 16.00 7.00 12.15 9.36 21.46 10.74 76.29 11.02 11.30 Bi 0.24 0.14 0.15 0.09 0.06 0.10 0.05 0.08 0.22 0.84 0.14 0.18 Th 17.00 17.00 9.00 5.40 12.00 8.36 5.35 10.85 4.20 6.27 3.15 3.18 U 2.90 2.90 1.50 1.20 2.30 1.99 1.03 3.86 0.66 3.45 1.42 1.07 Sn 2.20 2.00 1.40 1.30 1.50 2.00 1.54 1.70 2.09 2.25 1.40 2.92 Au 0.48 0.37 0.70 0.81 — 0.55 0.65 1.32 0.58 0.43 2.78 1.68 La 41.00 33.00 55.00 35.00 86.00 27.31 16.39 74.12 11.85 15.12 10.65 6.96 Ce 77.00 63.00 92.00 66.00 153.0 57.78 31.54 160.8 23.68 31.49 19.89 16.85 Pr 8.40 7.00 8.80 7.00 — 7.28 4.41 24.07 3.33 4.28 2.61 2.62 Nd 30.00 25.00 37.00 28.00 75.00 27.21 17.55 96.01 13.83 15.78 9.86 11.40 Sm 5.30 4.60 10.00 4.70 11.00 5.96 3.94 16.40 3.32 3.23 2.35 2.68 Eu 0.82 0.82 1.60 1.10 3.20 1.39 1.14 4.27 1.22 0.77 1.21 0.45 Gd 5.00 4.60 10.00 4.30 7.50 5.05 3.24 10.78 2.76 2.72 1.99 2.30 Tb 0.74 0.64 1.60 0.58 1.20 0.97 0.63 1.40 0.53 0.51 0.41 0.47 Dy 4.40 4.00 7.20 3.00 — 5.23 3.35 5.31 2.99 2.81 2.39 2.71 Ho 0.90 0.80 2.00 0.62 — 1.04 0.64 0.89 0.59 0.55 0.45 0.51 Er 2.70 2.20 4.00 1.80 — 2.76 1.75 2.34 1.55 1.61 1.31 1.38 Tm 0.41 0.38 0.30 0.27 — 0.55 0.33 0.34 0.30 0.31 0.26 0.27 Yb 2.60 2.10 4.00 1.65 1.10 3.46 2.12 2.33 2.03 2.11 1.74 1.69 Lu 0.40 0.33 1.20 0.26 0.16 0.46 0.29 0.74 0.28 0.33 0.24 0.29 Y 23.00 20.00 40.00 15.00 — 27.16 17.00 22.02 13.56 15.15 11.17 12.34 ΣREE 179.7 148.5 234.7 154.3 338.2 146.5 87.32 399.8 68.25 81.63 55.37 50.59 LREE 448.7 400.4 616.2 840.3 868.1 126.9 74.97 375.7 57.23 70.68 46.57 40.97 HREE 860.3 728.1 1035 1051 563.3 19.51 12.35 24.12 11.02 10.95 8.80 9.62 LREE/HREE 9.48 8.87 6.75 11.36 32.95 6.51 6.07 15.58 5.19 6.45 5.30 4.26 (La/Yb)N 11.31 11.27 9.86 15.22 56.08 5.67 5.55 22.82 4.19 5.14 4.40 2.95 δEu 0.48 0.54 0.48 0.73 1.02 0.75 0.95 0.92 1.20 0.77 1.66 0.54 注：带圆括号的元素含量为参考值

表 2 阿尔夏提铁铜矿床矽卡岩及火成岩微量元素分析结果(×10-6；Ag、Au：×10-9) Table 2 Trace element analysis(×10-6; Ag，Au: ×10-9)of the Aerxiati iron-copper deposit in Xinjiang

图 6

Fig. 6

图 6 新疆阿尔夏提岩石标准化图解 (a)-稀土元素球粒陨石标准化配分图(标准化值据Sun and McDonough， 1989)；(b)-微量元素原始地幔标准化蛛网图(标准化值据Sun and McDonough， 1989)；(c)-成矿元素原始地幔标准化图解(标准化值据Taylor and McLennan， 1985) Fig. 6 Normalized diagram for rocks of the Aerxiati，Xinjiang

由图 6b及表 2可得，侵入岩总体富集大离子亲石元素(K、Rb、Ba、Th)，而相对亏损高场强元素(Nb、Zr、Yb)，而这种LILE与HFSE之间的解耦正是火山弧花岗岩的典型特征(Winter，2001)。Ta、Nb的负异常暗示着源区可能有榍石、金红石等矿物的残留，因为这些矿物强烈富集Nb、Ta(Green and Pearson， 1986)。

由成矿元素原始地幔标准化图解(图 6c)中可得，岩石中成矿元素的分布趋势基本一致，Pb、W、Sn含量高于原始地幔标准值，表现为富集的特征，与其地处阿拉套锡、金、铜(钨)成矿带阿克塞铜成矿亚带(郭峰，2008)的描述相符。样品P2-7-2的Pb、Zn、W、Sn含量较其他样品高，可能与其发生了蚀变有关。鉴于区内的侵入体表现出相似的地球化学行为，罗照华等(2011)认为这可能意味着所有这些岩石都经受过相同含矿流体的浸润，因而具有重要的找矿指示意义。但对于具体的阿尔夏提矿床来说，化学分析结果的指示意义极为有限。

综合上述分析，可以认为阿尔夏提铁铜矿床的致矿侵入体是闪长岩小岩体及煌斑岩墙，推木尔特岩体在成矿时起含矿流体屏蔽层的作用。通过阿尔夏提矿床的分析可得，致矿侵入体的识别必须注意建立五种联系：空间联系、时间联系、热力学联系、运动学联系和动力学联系，只有当五种联系都满足时，地质现象间才存在直接成因联系，在实际研究中，任何一种联系的破裂都表明两种现象之间缺乏直接成因联系，但仍可追索它们间的相互联系。同时基于上述五种联系，致矿侵入体的识别还可从以下几方面进行：

(1)地质特征：宏观的地质特征可以经由地质图及野外观察获得，如岩体的空间展布特征，与地层的接触关系，矿体的产出位置等，在一定情况下，还可获得直观的地质体间的时间联系，如推木尔特岩基与矿体的断层接触关系即表明了二者在时间上的不连续性；同时也有助于获得地质现象间的运动联系，如矿体紧紧围绕推木尔特岩基分布，其运动轨迹受岩体底界限制。

(2)岩石学特征：热力学联系在岩石特征上可表现为共结结构及浸染状构造，对于致矿侵入体，多为造矿矿物与造岩矿物的共结，如闪长岩颗粒间隙中的毒砂，煌斑岩石英颗粒中圈闭的黄铁矿等，岩石的气孔状构造也是岩浆曾富含挥发分的重要依据，暗示该岩浆具有携带含矿流体的能力。

(3)矿物学特征：成矿作用的发生意味含矿流体中矿质的析出，造矿矿物的生成，如闪长岩及煌斑岩中发现的毒砂、黄铁矿、黄铜矿、雌黄铁矿等硫化物，其他一些特征矿物也可作为流体广泛作用的依据，如钠长石、磷灰石等。由Ab-An端员系统的T-X剖面图(Bowen，1913; Castro，2001; Lindsley，1968; Yoder et al., 1957)可得，压力对斜长石成分变化的影响较小，流体的存在能大大降低钠长石晶出时所需的温度，因此岩浆结晶时的温压条件并不满足钠长石晶出条件，钠长石的形成是由于后期流体的作用造成的，表明形成闪长岩及煌斑岩的岩浆极有可能携带了成矿物质。

(4)地球化学特征：由于矿区内的岩体通常遭受了大面积的流体活动，即使初始岩性存在巨大差异，在微量元素的地球化学行为上也表现地极为相似，这一特征在矿体的周围表现的更为明显，因此，本文认为地球化学特征在致矿侵入体的识别中可作为辅助鉴定依据，而非一项确定性的鉴定特征。

5 成矿模型 图 7直观地向我们展示了区内岩浆活动的顺序，花岗岩为中粗粒结构，表明其侵位的深度较大，经历了较长时间的结晶作用；闪长岩则是花岗岩岩体抬升剥蚀后侵位的，为中细粒结构；最后是岩浆活动后期的长英质脉侵位，这一观察与预建立的成矿模型相符。基于对阿尔夏提矽卡岩型矿床的认识，可初步建立其成矿模型，如图 8。地层(C₁a)的层间界面往往是其较为薄弱的部位，相较于顶部封闭致密的岩层，早期岩体(花岗质岩体)侵位时常挤占这一有利位置并在此停留，此时岩体多形成席状或厚板状侵入体(图 8a)。由于岩浆中的流体含量极为有限，仅引起小范围蚀变，围岩发生的主要变化是热接触变质，形成大理岩。下一期岩浆(闪长岩小岩体及岩脉)侵位时，先侵位的岩浆与地层的接触部位又成为新的薄弱带，岩浆将以其作为通道上升，当上升至花岗质岩体所在位置时受其阻挡，无法继续上升，转而挤占横向空间，即原花岗岩体与碳酸盐岩地层的接触部位。此时闪长岩小岩体上下分别与花岗岩和碳酸盐岩地层接触，闪长岩携带的丰富流体与地层作用形成矽卡岩化带，同时含矿流体中矿质Fe、Cu等析出，并在小岩体内部及其周围富集成矿(图 8b)。此后该区又经历了抬升剥蚀，矽卡岩化带出露地表，部分暴露的矿石在氧化条件下形成孔雀石化等标志，逐步成为现今开采时的形态(图 8c)。

图 7

Fig. 7

图 7 阿尔夏提铁铜矿床岩体侵入接触关系 Fig. 7 The contact relationships of the intrusive rocks of the Aerxiati iron-copper deposit，Xinjiang

图 8

Fig. 8

图 8 新疆阿尔夏提矽卡岩型铁铜矿床成矿模型 1-灰岩；2-大理岩；3-泥岩；4-花岗闪长岩体；5-闪长岩小岩体；6-矽卡岩化；7-矿体；8-岩脉；9-沉积岩岩性界面；10-花岗岩早期侵入界线；11-角岩化 Fig. 8 The metallogenic model of the Aerxiati iron-copper skarn deposit in Xinjiang

(1)致矿侵入体的识别应当建立五种联系：即时间联系、空间联系、热力学联系、运动学联系和动力学联系；只有当五种联系都满足时，地质体间才存在直接成因联系，在实际研究中，任何一种联系的破裂都表明两种现象之间缺乏直接成因联系，基于此，致矿侵入体的识别还可从地质特征，岩石学特征，矿物学特征及地球化学特征等方面进行，可认为是五种联系的具体反映。

(2)阿尔夏提铁铜矿床作为一典型的矽卡岩型矿床，其致矿侵入体是区内的闪长岩小岩体及岩墙，而非前人研究认为的推木尔特岩基，岩墙经历了广泛的流体作用，是含矿流体的通道。

(3)推木尔特岩基在成矿过程中起着含矿流体屏蔽层的作用，阻挡了后期上升的流体的逃逸，促使含矿流体在其下方析出有用金属，并富集成矿。其侵位主要引发了围岩的热接触变质作用，形成大理岩化及角岩化。

(4)仅根据接触关系判断矽卡岩型矿床致矿侵入体的方法存在极大的缺陷，如本文中的阿尔夏提矿床，前人的判断为推木尔特花岗质岩基，在矽卡岩类型与共生深成岩成分的关系图(图 1)中落入酸性岩范畴，但实际致矿侵入体为闪长岩小岩体及煌斑岩脉，均属中性岩范围，这使得与成矿相关的火成岩成分范围无形中扩大了。基于此可认为，若对Meinert et al.(2005)统计的矽卡岩型矿床重新进行致矿侵入体的判别，所得出的与成矿相关的火成岩成分将更加准确，同时将在一定程度上佐证成矿专属性的存在。