卞翔 楊碩 靳劉圓（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院　烏魯木齊 830000）

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新疆且末縣卡特里西銅鋅礦地質(zhì)特征及成礦模式

卞翔 楊碩 靳劉圓
（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院烏魯木齊 830000）

摘要卡特里西銅鋅礦位于塔里木陸塊南緣昆侖造山帶中，目前仍屬于地質(zhì)找礦薄弱區(qū)。礦體受地層控制，層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)于下石炭統(tǒng)托庫孜達(dá)坂群地層中。根據(jù)礦體產(chǎn)出的地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征，并與我國典型的火山巖型銅礦床進(jìn)行對比，認(rèn)為卡特里西銅鋅礦屬海相火山沉積硫化物型礦床，其形成過程可劃分為四個階段，主要成礦階段為早石炭世海底火山活動間隙期。

關(guān)鍵詞卡特里西銅鋅礦地質(zhì)特征成礦模式

DOI∶10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.01.019

項目資助：新疆維吾爾自治區(qū)礦產(chǎn)資源補(bǔ)償費項目（2004034）資助

昆侖造山帶位于青藏高原北部，塔里木盆地南緣，礦床資源豐富，是我國重要的多金屬成礦帶［1］。自新元古代晚期以來，該區(qū)域經(jīng)歷了特提斯洋盆的開啟、俯沖、閉合以及微陸塊多次碰撞造山等一系列構(gòu)造地質(zhì)事件［2］。區(qū)內(nèi)火山、巖漿活動強(qiáng)烈，各類構(gòu)造發(fā)育，與成礦作用有關(guān)的各種熱液活動期次多、強(qiáng)度大，各類金屬礦點廣泛分布，成礦地質(zhì)條件良好。

卡特里西銅鋅礦位于新疆且末縣城阿羌鄉(xiāng)卡特里西村西南9 k m處，是巴音郭楞蒙古自治州也是昆侖山邊遠(yuǎn)山區(qū)第一個即將投入規(guī)模開采的銅鋅礦山，對地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。該礦床找礦工作的突破和成礦類型的確定填補(bǔ)了我國西北地區(qū)昆侖山一帶該類型礦床的空白，將為今后在昆侖一帶地質(zhì)工作薄弱區(qū)尋找該類礦床的尋找指明方向。

1　區(qū)域概況

1.1大地構(gòu)造背景

礦區(qū)位于阿爾金深大斷裂南緣，大地構(gòu)造位置處于塔里木陸塊南緣活動帶，喀拉米蘭晚古生代弧溝系之中［3］，北隔阿爾金深大斷裂與塔里木中央地塊相鄰，南隔木孜塔格—鯨魚湖大斷裂與華南板塊木孜塔格中生代陸內(nèi)裂陷盆地相鄰［4］（圖1）。

圖1　卡特里西銅鋅礦一帶區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖

1.2區(qū)域地質(zhì)特征

卡特里西銅鋅礦區(qū)位于新疆東昆侖主峰以北的中高山地帶，區(qū)域內(nèi)地層整體呈NE向展布，由老到新發(fā)育晚古生代、中生代和新生代地層。依次為：中泥盆統(tǒng)布拉克巴什群為一套半深海碳酸鹽建造。下石炭統(tǒng)托庫孜達(dá)坂群與南北兩側(cè)地層均以斷層接觸，發(fā)育一套類復(fù)理石建造的淺變質(zhì)巖，屬濱淺海相沉積環(huán)境，卡特里西銅礦即產(chǎn)于該地層中。中上石炭統(tǒng)喀拉米蘭河群分布于托庫孜達(dá)坂群南側(cè)，半深海-深海相沉積建造。下二疊統(tǒng)喀爾瓦組不整合覆于喀拉米蘭河群之上。下中侏羅統(tǒng)葉爾羌群與托庫孜達(dá)坂群角度不整合接觸為一套陸相碎屑巖建造。上侏羅統(tǒng)庫孜貢組亦不整合覆于托庫孜達(dá)坂群上。第三系上新統(tǒng)阿圖什組不整合覆于布拉克巴什群之上。第四系烏蘇群區(qū)域內(nèi)構(gòu)造線整體走向呈北東東向，由三條區(qū)域型大斷裂和一復(fù)向斜構(gòu)造組成，內(nèi)部次級斷裂發(fā)育，卡特里西銅鋅礦床產(chǎn)于復(fù)向斜北翼。三條大斷裂分別為阿爾金超巖石圈大斷裂（F1），位于圖幅北部，北北東向延伸；雅普喀克勒克斷裂（F2）位于圖幅南部，延伸大于70 km，切割瓊庫爾達(dá)坂斷裂，沿走向顯波狀特征并分布有超基性巖體；瓊庫爾達(dá)坂斷裂（F3）位于圖幅南側(cè)，延伸大于30 km，沿斷裂分布華力西晚期的閃長巖體。托庫孜達(dá)坂復(fù)向斜分布在瓊庫爾達(dá)坂斷裂一帶，軸向北東東向，兩翼地層較陡，核部寬緩，次級褶曲發(fā)育。

1.3區(qū)域地球物理特征

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，工區(qū)處于東西向分布的巨型重力梯級帶上，梯度變化率為1.2 mgal/km，整體來看該區(qū)位于北部塔里木盆地穩(wěn)定帶與南部昆侖活動帶的交界帶附近，而該恰為重力和磁場的梯級變化帶，從理論上來說是成礦的有利地段。

2　礦床地質(zhì)特征

2.1礦體特征

卡特里西銅鋅礦礦體分布受地層控制特征明顯（圖2），主要產(chǎn)于灰綠色糜棱巖化透閃石化基性凝灰?guī)r中，共發(fā)育14個礦體，分布在東西2.5 km長的范圍內(nèi)，集中于東西兩個地區(qū)，其中東部VI和VIII號為主礦體（表1）。

圖2　卡特里西銅鋅礦地質(zhì)圖

表1　卡特里西主要礦體特征統(tǒng)計表

⑴VI號銅鋅礦體 位于礦區(qū)東部，呈似層狀，北東東向展布，含礦巖石為基性凝灰?guī)r，圍巖為灰?guī)r，礦體長約402 m，厚0.5～13.2 m。礦體金屬礦物主要為黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦，多呈它形，細(xì)脈浸染狀-稠密浸染構(gòu)造。通過平硐工程控制，礦體垂直深度可達(dá)233 m，整體陡南傾，產(chǎn)狀148°∠85°，地表西端為陡北傾，向深部有變緩趨勢，銅品位（0.21～9.81）× 10-2，鋅品位（0.46～21.54）×10-2。

⑵VIII號銅鋅礦體。位于礦區(qū)中-東部，呈層狀、似層狀，是礦區(qū)規(guī)模最大的一個礦體。產(chǎn)于灰?guī)r與含炭粉砂巖的接觸部位，北東東向展布，長約761 m，厚0.6～13.5 m。礦體金屬礦物以黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦和方鉛礦為主，一般為它形結(jié)構(gòu)，多呈細(xì)脈浸染狀-稠密浸染狀。該礦體通過探槽和平硐工程控制，垂深可達(dá)264 m，縱向上礦體厚度穩(wěn)定，整體南傾，產(chǎn)狀155°∠79°，向深部變緩，銅品位（0.22～8.02）×10-2，鋅品位（0.52～14.36）×10-2。

2.2礦石特征

礦石礦物成分比較復(fù)雜，以原生金屬硫化物為主，主要為黃銅礦、閃鋅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦，少量斑銅礦、磁鐵礦及微量白鐵礦、白鈦礦、輝銀礦等。脈石礦物主要有透閃石、綠泥石、滑石和石英，次有白云石、透輝石和角閃石等。礦石構(gòu)造以細(xì)脈浸染狀和稠密浸染狀為主，少量具有星點狀構(gòu)造或塊狀構(gòu)造。

黃銅礦∶礦石中最主要的有用礦物。它形粒狀，粒度0.01～0.4 mm，多與閃鋅礦、方鉛礦連生，并見有黃銅礦呈乳滴狀分布于閃鋅礦中；部分黃銅礦獨立分布，或分布于脈石礦物的間隙和裂隙中。含量一般2%～10%，最高可達(dá)18%。

閃鋅礦∶礦石中的主要有用礦物。它形粒狀，粒度0.02～1 mm，少量為粗粒狀，粒度1～3 mm。礦物多呈粒狀集合體，彼此或與其它礦物連生，其中包含方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦等。閃鋅礦局部分裂開現(xiàn)象，并被脈石礦物膠結(jié)，多被拉長，沿拉長方向定向分布。含量一般2%～25%，最高可達(dá)55%。

2.3礦床地球化學(xué)特征

對卡特里西銅鋅礦含礦凝灰?guī)r的稀土元素含經(jīng)行分析，并采用Boynton（1984）推薦的球粒隕石數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化［5］，其稀土配分模式如圖3所示，整體顯示平坦曲線特征，與大紅山、樺樹溝等海相火山巖型稀土元素分配特征相似。可以看出，大紅山含礦凝灰?guī)r稀土總量普遍較低，∑REE總量為16.85×10-6～24.15×10-6，平均值為22.73×10-6，輕稀土富集，∑LREE/∑HREE值分別為4.77～5.18，輕重稀土分餾明顯。δEu分別為1.61、1.42、1.37，具Eu弱正異常，δCe分別為0.64、0.57、0.50，具Ce中等負(fù)異常，δCe＜0.82，顯示洋盆特征［6］。一般認(rèn)為，Eu正異常是高溫?zé)嵋旱奶卣鳎鳼正異常、Ce負(fù)異常是海水本身的特征［7-9］，因此卡特里西銅鋅礦床的形成應(yīng)與海底火山活動相關(guān)，成礦流體來源于火山熱液與海水的混合。在La-Ce-Y圖解中，三件樣品均投于海相火山巖與陸源碎屑巖的混合區(qū)，位于海相火山巖區(qū)的邊緣附近，表明成礦物質(zhì)以海相火山巖為主，混入少量陸源碎屑。

圖3　卡特里西含礦凝灰?guī)r稀土元素分配模式圖

圖4　卡特里西含礦凝灰?guī)rLa-Ce-Y圖解

3　成礦模式探討

3.1成礦階段的劃分

根據(jù)礦石特征及含礦巖石的地球化學(xué)特征，將銅鋅礦床的形成過程劃分為四個階段：

（1）淺海盆地形成階段

晚古生代末，由于海西構(gòu)造運動的影響，喀拉米蘭弧溝系強(qiáng)烈褶皺上升閉合，在卡特里西一帶形成淺海盆地，同時伴隨有火山活動。

（2）火山活動成巖成礦階段

早石炭世卡特里西一帶淺海盆地內(nèi)海底火山活動形成的基性凝灰質(zhì)巖漿熱液和成礦物質(zhì)共同堆積于火山機(jī)構(gòu)的邊部洼地，在凝灰質(zhì)巖漿熱液冷凝成巖的過程中，成礦物質(zhì)亦結(jié)晶形成各類金屬硫化物，并賦存于基性凝灰?guī)r巖層中。該階段是卡特里西銅鋅礦的主要成礦階段。

（3）后期改造階段

礦床后期的改造作用主要表現(xiàn)為動力變質(zhì)作用，以閃鋅礦為主的金屬硫化物礦物受其影響多出現(xiàn)拉長、變形，并出現(xiàn)少量定向排列現(xiàn)象，基性凝灰?guī)r蝕變產(chǎn)生的脈石礦物透閃石、滑石、綠泥石則多呈現(xiàn)葉片狀、片狀、纖維狀、放射狀鱗片變晶結(jié)構(gòu)，礦石受后期構(gòu)造影響多出現(xiàn)碎裂，碎斑結(jié)構(gòu)發(fā)育，沿裂隙充填少量硅質(zhì)細(xì)脈。從礦石特征及與脈石的相互關(guān)系來看，金屬礦物并無明顯后期富集現(xiàn)象，變質(zhì)作用改造對成礦貢獻(xiàn)很低。

（4）表生作用階段

(1)地形、地貌和地質(zhì)構(gòu)造。該段河道水面約150 m，且河床平整，兩邊大堤頂高程約12.00 m?？辈炱陂g水深約1.50～3.00 m，水面高程約6.00 m。

硫化銅鋅礦體出露地表，在自然條件下氧化，形成的礦物組合有褐鐵礦、孔雀石、藍(lán)銅礦、黃鉀鐵礬等。

3.2成礦環(huán)境

通過對含礦及基性凝灰?guī)r的巖石化學(xué)和稀土元素特征的分析并對比典型礦床，初步認(rèn)定該礦形成的構(gòu)造環(huán)境為喀拉米蘭弧溝系海西期閉合后形成的相對封閉的淺海盆地?；鹕交顒有纬傻暮V層巖性是一套中等堿性到鈣堿性、酸性到基性系列的凝灰?guī)r，呈一反旋回，成礦期為火山活動的相對寧靜期，火山噴發(fā)以溢流相為主，火山熱液活動形成的成礦物質(zhì)沿火山堆斜坡搬運至火山機(jī)構(gòu)的邊部洼地中，與凝灰質(zhì)沉積物共同沉積形成礦層，而該時期相對平靜的環(huán)境亦有利于碳酸鹽巖的沉積，所以礦層呈夾層狀產(chǎn)于灰?guī)r層中（圖5）。

圖5　卡特里西成礦環(huán)境示意圖

3.3礦床成因

卡特里西銅鋅礦礦體中常出現(xiàn)灰?guī)r夾層，當(dāng)火山噴發(fā)的晚期或噴發(fā)間歇期，大規(guī)模巖漿噴發(fā)已經(jīng)停止，但噴氣和熱液仍在繼續(xù)活動，這些含礦氣液主要成分為H2S、SO2、CO2、金屬化合物及其他絡(luò)合物等，它們以真溶液或膠體溶液沿裂隙向上運移，源源不斷地噴溢至地表水體中，當(dāng)這些高溫的含礦氣液與空氣或水接觸，由于物理化學(xué)條件的改變而生成各種礦物沉淀下來，從而聚集成礦床［10］?？ㄌ乩镂饕粠У暮５谆鹕交顒?，噴發(fā)出的氣液中富含Cu2+、Zn2+、Pb2+、Fe2+、Ag+、Cl-、SO42-等離子，而大量的H2S揮發(fā)份物質(zhì)溶于海水中，使得海水變?yōu)檫€原環(huán)境，Cu、Pb、Zn元素，它們的親硫性強(qiáng)，當(dāng)海水中有豐富S2-離子作用，沉淀出硫化物CuS、PbS、ZnS，這些硫化物與膠體溶液組成礦漿，沿火山錐斜坡下泄，并經(jīng)過海水的搬運作用沉積于海底盆地中構(gòu)成卡特里西礦床的主體，此外Fe、Ag亦形成金屬硫化物黃鐵礦和輝銀礦，但總量較低，是卡特里西礦床的次要金屬礦物。

4　結(jié)論

卡特里西銅鋅礦礦床成因類型屬海相火山沉積硫化物型礦床，該礦床形成于相對封閉的淺海碳酸鹽盆地中，主要成礦階段是在早石炭世卡特里西一帶海底火山活動的相對寧靜期，含礦巖漿熱液溢流堆積冷凝形成礦體，后期動力變質(zhì)作用改造對成礦作用影響弱?？ㄌ乩镂縻~鋅礦具巖性和層位控礦的特征，其主要找礦標(biāo)志為：

4.1地層標(biāo)志

下石炭統(tǒng)托庫孜達(dá)坂群之中的火山巖地層是卡特里西銅鋅礦的主要含礦層。

4.2巖性標(biāo)志

礦體主要賦存于灰黑色薄層細(xì)晶灰?guī)r中，及其與灰色絹云母化含炭粉砂巖的接觸部位，這兩種巖性出露的地區(qū)是本區(qū)找礦的重要靶區(qū)。

4.3地球物理標(biāo)志

銅鋅礦體的地球物理特征表現(xiàn)為低背景條件下較高的極化率和較低的電阻率。

4.4地球化學(xué)標(biāo)志

礦區(qū)一帶的火山巖地層中Cu、Zn、Pb、Ag等成礦元素含量呈現(xiàn)較高背景值，存在這些元素異常組合的地帶可能會有銅鋅礦體的存在。

4.5礦體特征標(biāo)志

礦體賦存于灰色基性凝灰?guī)r中，該層幾乎全為礦體，地表氧化為孔雀石、銅藍(lán)、褐鐵礦等礦物，是直接的找礦標(biāo)志。

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收稿：2015-12-23