周明 任芳 趙云長

(①新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限責任公司 哈巴河 836700②新疆地礦局第四地質大隊 836500 ③新疆有色地研所 烏魯木齊 830000)

1 前言

阿舍勒銅礦位于新疆北部哈巴河縣北偏西31 km處阿舍勒村。北西距哈薩克斯坦約15km。

1984年新疆地礦局阿勒泰第四地質大隊發(fā)現(xiàn)該礦床；一九八九年完成普查；1993年完成詳查；1998年完成勘探；2004年投入生產(chǎn)，經(jīng)濟效益巨大。截止2012年6月，累積生產(chǎn)銅金屬量21.25萬噸，鋅金屬6.13萬噸，銷售收入104.4億元，上繳各項利稅超26億元。

2 成礦條件

2.1 區(qū)域地質

阿舍勒銅礦成礦條件得天獨厚，北部西伯利亞板塊，南部準噶爾板塊，二者之間為阿爾泰裂谷帶，控制阿爾太褶皺帶和阿爾太成礦帶，礦產(chǎn)資源十分豐富。

阿舍勒銅礦區(qū)位于成礦帶北西段，產(chǎn)在次級克蘭成礦帶北西端。向東南依有布爾津北部開因布拉克多金屬礦區(qū)、阿勒泰市北部鐵木爾特多金屬礦區(qū)、富蘊縣北部可可塔勒多金屬礦區(qū)。向東南延伸至蒙古國境內(nèi)，向北西順接哈薩克斯坦國礦區(qū)阿爾太成礦帶。阿舍勒銅礦床產(chǎn)于中泥盆統(tǒng)阿舍勒組中酸性－中基性雙峰火山巖系構造成的火山機構中。

2.2 礦區(qū)地質

2.2.1 含礦層位

區(qū)內(nèi)出露中泥盆統(tǒng)阿舍勒組(D2as)分4個巖性段：

第一巖性段(D2as1)，分布礦區(qū)東南部。為一套正常沉積向火山沉積過渡的巖層。下部凝灰砂巖，上部凝灰質夾火山角礫巖。

第二巖性段(D2as2)，分布于礦區(qū)中部，為主要的含礦巖層。巖性為英安質－流紋質火山集塊巖、角礫凝灰?guī)r和流紋巖，夾不純灰?guī)r透鏡體。

第三巖性段(D2as3)，分布于礦區(qū)東部和西部。巖性為流紋質集塊巖、角礫巖、凝灰?guī)r和流紋巖。

第四巖性段(D2as4)，分布于礦區(qū)北部。巖性為英安質－玄武質集塊巖、角礫巖、凝灰?guī)r和玄武巖。

區(qū)域地層成礦元素含量見表1。

表1 區(qū)域地層成礦元素含量(10-6)

從表1可知，阿舍勒組Cu、Zn、Ag含量高，顯示該組火山巖為含礦層位。

阿舍勒組內(nèi)上、下層位含成礦元素見表2。

表2 阿舍勒組上下層位成礦元素含量(10-6)

從表2看出，阿舍勒組下部層位(含礦層)內(nèi)Cu、Zn、Ag含量高明顯高于該組上部層位，表明該組火山巖形成的巖漿經(jīng)深部分異后，含礦熱液中成礦元素含量相對富集，并高于其他期次的火山巖漿熱液。

該組地層中灰?guī)r透鏡體夾層內(nèi)含大量海相古生物化石。床板珊瑚：Thamnoporasp等十余件；四射珊瑚：Heliophyllwmsp 等四件；腕足：Vnoinwlwssp。此外，還有多孔蟲、牙形刺、海百合等。

2.2.2 控礦機構

區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂發(fā)育。

⑴褶皺

區(qū)內(nèi)為一個復式向斜，包括一個次級背斜和兩個次級向斜，即西部向斜，中部背斜和東部向斜，構成“W”狀格架。

⑵斷裂

瑪爾卡庫里斷裂從礦區(qū)西部通過，呈北北西－南南東向展布。

區(qū)內(nèi)次級斷裂發(fā)育主要有兩組，一組北西向斷裂，走向300°左右，斷層面傾向北東，傾角60°～80°，另一組近南北向斷裂，走向0°～15°，斷層面傾向東，傾角60°～80°。兩組斷裂均順時針扭動，二者復合部位控制火山活動和成礦作用；展布方向，北西斜列，南北豎行。

構造變動，貫穿火山活動和成礦作用全過程，而且在成礦之后還在不斷活動。近年區(qū)內(nèi)常有3～4級地震發(fā)生。

2.2.3 巖漿(火山)活動

區(qū)內(nèi)巖漿活動和火山活動強烈，發(fā)生在成礦作用全過程之中，提供成礦物質來源。

礦區(qū)是一座泥盆紀海底古火山機構；泥盆紀中期，巖漿(火山)活動強烈，在礦區(qū)中部、西部和東部三處發(fā)生三個火山旋回?；鹕皆诤５篆h(huán)境中心式噴發(fā)、溢出和貫入。形成流紋質－玄武質火山巖系，構成三座火山機構,見圖1。

圖1 阿舍勒礦區(qū)地質略圖

中部第一旋回，分五個期次，從凝灰砂巖沉積開始，至玄武玢充填火山口結束活動。

東部第二旋回，分五個期次，從強烈噴發(fā)開始，至閃長玢巖充填火山口完成該旋回活動。

西部第三旋回，分三個期次，先英安質集塊巖沉積，后灰綠玢巖充填火山口，構成火山機構。

其中，第一旋回分主火山巖筒和次火山巖筒。Ⅰ號礦化帶產(chǎn)在主火山巖筒內(nèi)，其余礦化帶分別產(chǎn)面?zhèn)然鹕綆r筒內(nèi)。該火山巖筒成礦部位較淺，在上部礦體出露地表。

另兩個旋回成礦作用在深部1500m以下，地表僅見礦化蝕變帶。

阿舍勒銅礦區(qū)的火山巖按其SiO2含量可分為兩大類。一類為含量在44.43%～52.07%之間，為玄武質巖石；另一類為69.24%～74.41%，為英安-流紋質巖石。缺乏中間相當于安山巖的成分。同樣，將火山熔巖的巖石化學成分投影在LeBas等(1986)正?；鹕綆r化學成分分類圖(圖2)中，可以看出，這些巖石顯示位于兩個不同區(qū)域，分別落于B區(qū)和O3與R區(qū)界線附近，其前者成分相當于玄武巖；后者成分相當于英安巖和流紋巖。顯然缺乏與安山巖成分相應的巖石，為“雙峰”式火山巖系列，或者稱兩極分異系列。

圖2 火山巖化學分類全堿-硅（TAS）圖

火山巖的SiO2頻率直方圖(圖3)，亦明顯具有“雙峰”式火山巖的特點。

圖3 阿舍勒火山巖SQ直方圖

2.2.4 圍巖蝕變

該區(qū)礦體圍巖蝕變強烈，有硅化、高嶺土化、絹云母化、葉臘石化、綠泥石化、黃鐵礦化、綠簾石化、碳酸巖化等。以強蝕變硅化為中心，形成多個線形、面型、環(huán)形蝕變帶。規(guī)模不等，長百余米至千余米，寬幾十米至百米。在礦體頂部，或礦體上下盤，均有強烈圍巖蝕變，并且上下盤蝕變對稱。各種蝕變成為地質找礦的明顯標志。

3 成礦作用與礦化特征

礦床產(chǎn)在火山機構中，即火山巖筒內(nèi)。成礦作用自始至終貫穿于火山活動全過程中。

3.1 礦體形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀

3.1.1 礦體形態(tài)

礦體形態(tài)分三部分：上部分兩大支，呈脈狀；中部柱狀；下部多呈分支脈狀。剖面近筒狀體，或者“漏斗狀”，橫斷面近橢圓形。

縱觀礦體形似大樹，上部樹梢，中部樹干，下部樹根。

圖4 阿舍勒銅礦1號礦床剖面組合立體圖

圖5 阿舍勒銅礦水平斷面組合立體圖

圖6 阿舍勒銅礦床礦體垂直縱投影圖

3.1.2 礦體規(guī)模

礦體總長2500m，控制長1100m；礦體寬幾十米至幾百米，包括硫化體，最寬400余米。礦體控制垂深1500m，未見底。下部-500m水平見二條礦體，寬度分別為20m和40m，繼續(xù)向下延伸。

3.1.3 礦體產(chǎn)狀

礦體走向近南北，或者0°～15°，或者0°～350°；傾向東90°～93°，傾角70°～80°。礦體向北東側伏，側伏角60左右，側伏方位角30°。

3.2 礦石類型及結構構造

3.2.1 礦石類型

按氧化程度分上部氧化礦石，下部原生礦石。

氧化礦石有自然金、自然銀、自然銅、孔雀石、蘭銅礦、自然硫、褐鐵礦等。

原生礦石有黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等。

按品位分富礦(Cu＞1%)和貧礦(0.5%～1%)，其中富礦占總礦石量的70%～80%。

3.2.2 礦石結構構造

礦石結構：自形半自形粒狀結構、核晶結構、環(huán)狀、斑狀、殘余、似基底結構。

礦石構造：似條帶狀、塊狀、星點狀、角礫狀、顯微角礫狀、細脈狀、網(wǎng)脈狀、浸染狀、細脈浸染狀等。

3.3 礦物成分

礦物成分有硫化物、氧化物、鹽類和自然元素。

硫化物：黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、輝鉬礦、斑銅礦、毒砂、銅蘭、方黃鐵礦、輝銅銀礦、輝銀礦。

氧化物：赤鐵礦、赤銅鐵礦、針鐵礦、褐鐵礦等。

鹽類：鋅砷黝銅礦、重晶石、鉛黃、砷鋁鉛礬、蘭銅礦、孔雀石、白鉛礦、碳酸鉛鎂礦、碲銀礦、角銀礦等。

單礦物(自然元素)：自然金、自然銀、自然銅、自然硫、金銀礦。

3.4 礦石化學成分

3.4.1 化學成分

礦石成分復雜，多達35種元素或成獨立礦體，或伴生或共生。

主元素有Cu、Pb、Zn、Au、Ag、S;綜合利用元素有Ga、Li、Te、Se、Bi等。

3.4.2 礦石品位

銅含量分為：貧銅礦石Cu0.2%～0.5%、中等銅礦石Cu0.5%～1%、富銅礦石Cu1%～3%、特富銅礦石Cu＞3%，可達10%。礦體中富銅礦石、特富礦石，占總量三分之二。

硫含量：一級35%～40%、二級15%～35%、三級8%～15%。部分礦石達51.15%。

鋅含量：一般2%，高達16.32%，多在礦體中上部。

鉛含量：一般1%～2%，局部達20%，多在重晶石礦體內(nèi)。

銀含量：平均（30～40）×10-6，局部重晶石礦體內(nèi)高達600×10-6。

金含量：平均0.5×10-6左右，局部重晶石礦體內(nèi)高達5×10-6。

礦體平均品位見表3：

表3 礦體平均品位表

3.5 礦體垂直分帶

礦體自上而下垂直分帶，依次為：上部重晶石多金屬礦體；中部銅鋅礦體；下部銅硫礦體，底部為硫鐵礦體。

4 礦床成因

礦床成因與海底火山活動密切相關，下列研究成果可以證實：

⑴海相化石地層內(nèi)灰?guī)r透鏡含大量海相化石，見前述地層(D2as2)。

⑵硫同位素。據(jù)14件硫化物硫同位素測定，δ34S值為(1.3～7.63)‰，平均值4.62%，說明硫同位素組成較均一，分餾作用弱，硫來源于上地幔和深部地殼。

⑶氫氧同位素。據(jù)3件石英的氫氧同位素測定結果，石英平衡的水溶液中δ18O為1.47‰～2.5‰，石英的均一溫度為197～238℃，石英包裹體水的δD為(-43～37)‰(程鐘富1990)。將其相應值投影到δ18OH2O-δD關系圖上，投影點均落在混合水范圍內(nèi)，接近黑礦流體，表明含礦溶液除來源于火山巖漿外，還有海水加入，組成混合的含礦溶液,見圖7、圖8。

圖7 礦液δ10OH2O-δD組合圖

圖8 207Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖解

⑷鉛同位素。該礦床15件樣品鉛同位素測定(貴陽地質所1978)，火山巖、硫化物及鐵帽的鉛同位素組成變化范圍，206Pb/204Pb＝17.854～18.238，207Pb/204Pb＝15.466～15.633，208Pb/204Pb＝37.044～38.082。其均方差和變化系數(shù)均小于1，表明鉛同位素組成比較單一，是同一來源。在卡依三角坐標圖上，巖石和礦石鉛同位素全部落在正常鉛范圍內(nèi)。反應該礦床鉛同位素屬于正常鉛。威爾遜等人(1963)指出，如果礦石鉛的初始同位素屬于正常鉛，則這種鉛來源于下地殼，或者富鈾的上地幔。

⑸稀土元素。該礦床三件巖石樣品的稀土測定結果，∑KEE 為(45.54～83.67)×10-6，L/H 為(3.41～3.76)，SEW為(0.76～1.03)×10-6。，其特征是稀土較低，鈾弱虧損，或者元虧損，配細分模型為較平緩的曲線，顯示成礦物來源地幔。

根據(jù)前述阿舍勒銅礦床成礦地質背景，成礦物來源和成礦作用等方面分析。該礦床成因類型屬于海相火山巖型銅礦床，又稱塊狀硫化物型礦床。

5 成礦模式

⑴巖漿房內(nèi)巖漿沿火山通道上升。

⑵巖漿上升過程中，開始分異液。先分異出中酸性巖漿，形成英安斑巖；再分異出中基性巖漿，形成玄武類巖石，或者玄武巖，或者輝綠巖；最后剩余金屬礦物巖漿，繼續(xù)上升形成礦床。

⑶火山成礦三個階段、三種方式。

三個階段：早期、中期和晚期。

三種方式：礦漿噴發(fā)，形成火山沉積礦床，即重晶石多金屬礦體。其次礦漿溢出，在火山內(nèi)外、在地表邊坡，形成銅鋅礦體。最后，礦漿貫入火山管道，在其內(nèi)形成銅礦體和硫鐵礦礦體。

⑷成礦三個階段和三種方式，表現(xiàn)為成礦垂直分帶，依次分為早期上部重晶石多金屬礦體；中期銅鋅礦體；晚期下部銅礦體和硫鐵礦礦體。

綜上所述，阿舍勒銅礦形成“雨傘狀”、“漏斗狀”、“T”字形、“蘑菇”形塊狀硫化物型成礦模式。

圖9 阿舍勒銅礦火山巖筒成礦模式圖

6 結束語

⑴新疆地質礦產(chǎn)局第四地質大隊于一九九八年完成阿舍勒銅礦勘探工作，提交銅金屬量92萬噸。

⑵銅礦邊采邊探，工作程度不斷提高，在勘探區(qū)之外，向南、向北、向深部預測新增資源量分別為5萬噸、15萬噸、60萬噸，合計80余萬噸。礦區(qū)資源遠景可觀，升格為超大型塊狀硫化物礦床，指日可待。

⑶筆者水平有限，“班門弄斧”，敬請專家、學者指正。編寫過程中，得到新疆有色地勘局高級工程師程麗紅和阿舍勒銅礦地質工作者陸增發(fā)、陳紅琦、曹智海、湯林月、藺柏林、陳玉武、劉文輝等指導，在此一并致謝。

參考資料

［1］陳文鰲，等.淺談阿舍勒黃鐵礦型多金屬礦垂直分帶，1989.

［2］趙云長.阿舍勒黃鐵礦型礦床地質特征，1990.

［3］周良仁，等.新疆哈巴河縣阿舍勒銅礦成礦地質條件研究，1993.

［4］王宏君，等.新疆哈巴河縣阿舍勒銅礦區(qū)一號礦床詳查地質報告，1994.

［5］趙云長，等.淮北區(qū)帶阿爾泰山南麓銅金靶位優(yōu)選，1995.

［6］滕家欣，等.新疆哈巴河縣阿舍勒銅礦區(qū)一號礦床勘探報告，1998.

［7］王京彬，等.鄂爾多斯聚礦帶金銅成礦條件及找礦靶位優(yōu)選，1999.