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        新疆哈密卡拉塔格地區(qū)銅多金屬成礦規(guī)律探討

        2018-05-07 08:59:54喻軍敏肖秋香萬良欽吳忠如楊永勝
        西北地質 2018年1期
        關鍵詞:塔格卡拉斑巖

        喻軍敏,肖秋香,萬良欽,吳忠如,楊永勝

        (1.江西有色地質勘查五隊,江西 九江 332000;2.中國地質大學(武漢)資源學院,湖北 武漢 430074;3.中國地質大學(武漢)地質調查研究院,湖北 武漢 430074)

        東天山卡拉塔格地區(qū)位于新疆哈密南西130km處,自1999年在紅山首次發(fā)現(xiàn)礦化露頭以來,區(qū)內相繼發(fā)現(xiàn)卡拉薩銅礦床、紅山銅金礦床、梅嶺銅礦床、紅石銅礦床、黃土坡(紅海)銅鋅金礦床及沙爾湖-沙西東銅多金屬礦床等,是繼土屋-延東銅礦發(fā)現(xiàn)之后天山成礦帶找礦重要突破區(qū),成礦條件優(yōu),資源潛力大,列為107個國家整裝勘查區(qū)之一。筆者基于在沙爾湖-沙西東礦區(qū)的勘查實踐以及搜集到的資料,深入研究卡拉塔格地區(qū)銅多金屬成礦地質特征,探討成礦規(guī)律,以期更好指導勘查區(qū)找礦,并對區(qū)域地質研究有所裨益。

        1 區(qū)域地質背景

        卡拉塔格地區(qū)位于吐哈盆地南緣晚古生代構造天窗中,屬大南湖-頭蘇泉島弧帶北帶(王京彬等,2006)的一個次級隆起構造單元(圖1),區(qū)域內出露地層為下泥盆統(tǒng)卡拉塔格組、大南湖組,上石炭統(tǒng)臍山組,中二疊統(tǒng)阿爾巴薩依組及下侏羅統(tǒng)三工河組(秦克章等,2002)。下泥盆統(tǒng)卡拉塔格組是區(qū)內最主要的賦礦圍巖,按巖性組合特征主要分為2個巖性段:下段為火山碎屑巖段,下部以凝灰?guī)r為主,夾角礫凝灰?guī)r,略顯層理;上部以熔結火山角礫巖、火山角礫巖為主,夾少量集塊巖;上段以火山熔巖、火山碎屑巖為主,整合于下部火山碎屑巖段之上,主要巖性為英安巖、安山巖、流紋巖、凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r。區(qū)內構造復雜,在古火山機構基礎上褶皺斷裂發(fā)育,斷裂主要為北西向、東西向、北北東向。巖漿侵入活動集中在華力西期,主要有花崗巖、花崗斑巖及次火山巖。沿北西向卡拉塔格斷裂,自北西向南東依次分布有卡拉薩斑巖型銅礦床、紅山淺成低溫熱液型銅金礦床、梅嶺脈狀銅礦床、紅石脈狀銅礦床、紅海(黃土坡)VMS型銅鋅礦床、沙爾湖-沙西東銅金鋅多金屬礦床等,礦帶長30km,找礦潛力大(木合塔爾.扎日等,2010;毛啟貴等,2014;李源等,2011;付明祿等,2010)。

        1.第四系砂巖、雜砂巖;2.下侏羅統(tǒng)三工河組;3.中二疊統(tǒng)阿爾巴薩依組;4.上石炭統(tǒng)臍山組;5.下泥盆統(tǒng)大南湖組;6.下泥盆統(tǒng)卡拉塔格組;7.華力西期花崗斑巖/次火山巖;8.華力西期花崗巖;9.推測斷層;10.性質不明斷層;11.逆沖斷層圖1 (a)卡拉塔格地區(qū)大地構造位置圖和(b)地質構造簡圖 (毛啟貴等,2010)Fig.1 (a)Simplified Geological sketch map and (b)showing geotectoic position in kala-tage area(After MAO et al,2010)

        2 典型礦床(點)地質特征

        卡拉塔格地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的礦床(點)中,紅石、黃土坡(紅海)礦區(qū)已建礦開采,研究程度較高,卡拉薩、紅山、沙爾湖-沙西東等礦區(qū)在勘查評價中。

        2.1 紅山銅礦床

        紅山礦區(qū)位于卡拉塔格地區(qū)中部西段,東側緊鄰梅嶺礦床,位于卡拉塔格斷裂東側。賦礦圍巖為下泥盆統(tǒng)卡拉塔格組中酸性火山巖-次火山巖,橫切石英斑巖的NNW向斷裂為礦區(qū)控礦構造。礦區(qū)中心向北為百余米寬的硅化-伊利石化-絹云母化-褐鐵礦化石英斑巖和英安斑巖,被北西西向延伸的強蝕變輝石閃長玢巖脈穿切,構成紅山礦區(qū)最主要的銅金礦化帶(許英霞等,2006),見礦厚度達70m,上金下銅垂直分帶明顯。原生礦石以浸染狀為主,細脈狀次之,礦石礦物為黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦及自然金;脈石礦物為斜長石、石英、絹云母、綠泥石、伊利石。在礦區(qū)中心,硫化物在地表氧化形成銅、鐵硫酸鹽,在地表l00m×150m、深度為50~60m的空間范圍內形成鐵銅硫化物的氧化富集帶,構成了銅金礦體。原生銅-金硫化物礦化延伸可達400~600m,具有向斑巖型銅金礦化過渡的趨勢(許英霞等,2006)。

        徐英霞等研究認為紅山銅金成礦作用與中生代的火山活動及次火山巖侵人相關(徐英霞等,2008)。流體包裹體測溫研究顯示,礦化形成溫度在120~280℃,紅山銅礦屬高硫化型淺成低溫熱液礦床(徐英霞等,2008)。

        2.2 紅石銅礦床

        紅石銅礦床卡位于拉塔格地區(qū)中部,西側緊鄰梅嶺礦床,南側為紅海礦床。礦區(qū)地層為奧陶系大柳溝組火山巖,主要巖性為鈉質玄武巖、安山巖、流紋巖和英安巖,自下而上可分為3個巖性段:第一巖性段為鈉質玄武巖-安山巖;第二巖性段主要為含黃鐵礦條帶狀凝灰?guī)r、凝灰質粉砂巖夾流紋斑巖;第三巖性段為厚層英安質熔巖-熔結凝灰?guī)r。紅石礦區(qū)位于卡拉塔格斷裂東側,礦區(qū)發(fā)育區(qū)域性北西西向壓扭性斷裂和近南北向張性-張扭性斷裂。礦區(qū)巖漿巖以石英斑巖等次火山巖為主,發(fā)育少量成礦后的花崗質巖脈。

        紅石礦區(qū)銅礦體受斷裂控制,主要分布于第二、三巖性段中,呈脈狀產出。礦區(qū)目前已探明工業(yè)礦體70余條,分為近南北向A礦帶及北西向B礦帶(鄧小華等,2014;韓業(yè)鳴等,2011)。A礦帶位于礦區(qū)東部,受南北向張性-張扭性斷裂控制,礦體走向近南北,傾角6°~82°。B礦帶位于礦區(qū)西部,礦體主要受北西西向張性斷裂控制,礦體走向北西西,傾角50°~60°。各礦體具有密集出現(xiàn),近平行產出的特點,為陡脈狀,礦體真厚度1.02~4.96m,Cu品位為0.3%~4.29%。

        礦石類型主要有石英熱液大脈型及角礫巖型,礦石礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦及少量的輝銅礦、銅藍(圖2);脈石礦物主要有石英、綠泥石、綠簾石、絹云母、方解石、重晶石;礦石結構主要為交代殘余結構、半自形-他形粒狀充填結構、交代港灣結構;礦石構造包括脈狀、網脈狀、角礫狀構造、浸染狀、晶簇和晶洞等構造(方同輝等,2002;張晨等,2014)。鄧小華等2014年通過對礦床進行流體包裹體研究,顯示成礦溫度為107~326℃,成礦深度在0.4~0.8km,紅石銅礦床屬淺成低溫熱液型礦床(鄧小華等,2014)。

        2.3 黃土坡銅鋅礦

        黃土坡銅鋅礦區(qū)位于紅石礦區(qū)東南,是紅海礦床一部分。礦區(qū)出露地層為下泥盆統(tǒng)卡拉塔格組,據(jù)巖性組合分為下部火山碎屑巖段、上部火山熔巖段,兩者界限截然(付明祿等,2010;毛啟貴等,2010;甘先平等,2015;孫岳等,2013)。下段巖性以凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r和火山角礫巖為主,厚度大于500m,塊狀硫化物層賦存在該段上部。上段以安山巖-英安巖為主,厚50~200m。安山巖結晶良好,強硅化見于礦體上部20~30m處,可作為近礦指示。

        黃土坡礦區(qū)塊狀硫化物礦體均為隱伏礦,主要礦體埋深94~490m。礦體賦存于卡拉塔格組下段上部(圖3),上盤圍巖主要為火山角礫巖、安山巖,下盤圍巖主要為凝灰?guī)r,呈層狀、似層狀,與賦礦巖層產狀一致,總體走向北西,傾向北東。礦區(qū)共圈定銅鋅礦體1條,銅礦體104條,鋅礦體6條*新疆地質礦產勘查開發(fā)局第六地質大隊.新疆哈密市黃土坡一帶銅多金屬礦綜合地質勘查報告,2013.。其中Ⅰ-01號銅鋅礦體、Ⅰ-02號銅礦體規(guī)模較大。Ⅰ-01號銅鋅礦體為礦區(qū)主礦體,分布于1850~2500線,在水平投影圖上呈不規(guī)則的近等軸狀,在剖面上呈層狀、透鏡狀。銅礦體平均品位為0.22%~1.16%,鋅礦體平均品位為0.52%~0.66%。Cu最高單工程平均品位為5.3%,最高品位為22.02%;伴生Zn最高單工程平均品位為6.52%,最高品位為43.26%;Cu品位變化系數(shù)為0.25%~1.47%。獨立鋅礦體Zn品位為0.52%~0.66%。

        a.石英熱液大脈狀礦石;b.角礫狀礦石;c.石英-黃鐵礦-輝銅礦;d.石英-黃鐵礦脈;e.黃銅礦脈穿插黃鐵礦脈;f.晶簇-晶洞構造圖2 紅石礦區(qū)典型礦石特征圖Fig.2 The typical mineral features in Hongshi deposit

        1.下泥盆統(tǒng)卡拉塔格組火山碎屑巖;2.礦體及其編號;3.鉆孔及其編號圖3 哈密黃土坡銅礦區(qū)L2350(左)、L2450(右)勘探線剖面圖Fig.3 The Profile map of No.L2350(left)、L2450(right)prospecting line in Huang-tupo copper deposit

        礦石中金屬礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦及少量磁鐵礦。脈石礦物主要為長石、石英、方解石、絹云母、綠泥石,其次為綠簾石、陽起石、榍石、磷灰石、黏土礦物等。礦石有他型結構、細粒結構,伴有海綿隕鐵結構、交代殘余結構、填隙結構。礦石構造有致密狀構造、稠密浸染狀構造、角礫狀構造、條帶狀構造、細粒-網脈浸染狀構造等,構成致密狀塊狀礦石。

        黃土坡礦區(qū)地處大南湖-頭蘇泉晚古生代島弧帶,礦體呈層狀、似層狀產于火山碎屑巖中,空間形態(tài)上呈餅狀,具一般淺海盆地沉積礦床特點,礦石構造主要為致密塊狀、稠密浸染狀,礦床成因類型劃為與火山巖有關塊狀硫化物(VMS)銅鋅礦床。

        2.4 卡拉薩銅礦床

        卡拉薩銅礦位于卡拉塔格斷裂東部、卡拉塔格地區(qū)北西部,礦區(qū)內出露地層有下泥盆統(tǒng)大南湖組火山-碎屑巖建造及中奧陶統(tǒng)大柳溝組火山巖建造。礦體產于石英閃長玢巖體內及與圍巖接觸帶。礦石礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦及少量的方鉛礦、閃鋅礦。脈石礦物有石英、長石、絹云母。礦石結構為細脈浸染狀。以含礦斑巖為中心向外可劃分出鉀化-絹云母化-硅化帶、硅化-絹云母化-黃鐵礦帶和青磐巖化帶,礦體主要位于鉀化-絹云母化-硅化帶內。礦(化)體走向NW,傾向SW,長約2.5km,寬幾米到300m,Cu品位為0.1%~0.98%,礦床成因類型屬斑巖型。

        2.5 沙爾湖-沙西東銅金鋅多金屬礦床

        沙爾湖-沙西東銅金鋅多金屬礦床位于黃土坡(紅海)礦區(qū)東約5km處,江西有色地質勘查五隊2010年通過物化探異常查證發(fā)現(xiàn)礦化露頭,隨后進行地質-物化探-鉆探等工作,結合追索找礦,初步圈定沙爾湖Ⅰ、Ⅱ區(qū)和沙西東3個礦段。其中,沙西東礦段礦體工程控制程度相對較高。

        礦區(qū)出露地層主要為下泥盆統(tǒng)大南湖組及卡拉塔格組,二者呈不整合接觸關系,生物碎屑灰?guī)r是二者明顯界限標志面,傾向北東,傾角為20°~45°。卡拉塔格組在礦區(qū)分布最廣,是礦區(qū)的賦礦圍巖,主要巖性為英安巖、安山巖、流紋巖、凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r,按巖性組合特征分為2個巖性段:下段為火山碎屑巖段,下部以凝灰?guī)r為主,夾角礫凝灰?guī)r,略顯層理;上部以熔結火山角礫巖、火山角礫巖為主,夾少量集塊巖。上段以火山熔巖、火山碎屑巖為主,整合于下部火山碎屑巖段之上。

        礦石主要類型有細脈浸染狀礦石、石英大脈熱液型礦。礦石礦物有黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦,黝銅礦、輝鉬礦、孔雀石,脈石礦物主要有長石、石英、方解石,絹云母、綠泥石,其次為綠簾石、磷灰石、黏土礦物及火山碎屑物等。

        礦石主要有用組分為銅、金、鉛、鋅、鉬。銅單樣最高品位為3.74%,最低品位為0.01%。有害組分為砷、汞。銅主要賦存于黃銅礦、黝銅礦以及孔雀石中。金以微細粒碲化物形式嵌布在閃鋅礦及黃銅礦晶格中,表明成礦元素Au與Zn有密切聯(lián)系,但不是嚴格的正相關,根據(jù)樣品化驗結果顯示,Zn品位高時伴隨一定的Au礦化。銀以微細粒輝銀礦形式嵌布在閃鋅礦及黃銅礦晶格中。銅鋅礦石以黃銅礦、黝銅礦、孔雀石及閃鋅礦為主。礦石結構以他形中細粒結構為主,伴有海綿隕鐵結構、交代殘余結構、填隙結構及乳滴狀結構,黃銅礦多為中粒結構。

        該區(qū)最主要的蝕變是黃鐵絹云巖化,也是最主要的找礦標志。此外還見有硅化、黃鐵礦化、綠簾石化、葉蠟石化以及綠泥石化。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀、脈狀,金鋅礦體基本產于銅礦體上部,具有上金鋅下銅垂直分帶特征(圖4),因此把本礦床歸于淺成熱液浸染型、脈型銅金鋅礦床。

        1.下泥盆統(tǒng)大南湖組火山碎屑巖;2.下泥盆統(tǒng)卡拉塔格組火山碎屑巖;3.金鋅礦體;4.銅礦體;5.完工鉆孔及編號圖4 沙爾湖銅金多金屬礦區(qū)11號勘探線剖面圖Fig.4 The profile map of No 11 in Shaerhu copper and gold polymetallic deposit

        3 成礦規(guī)律

        3.1 地層與成礦的關系

        下泥盆統(tǒng)卡拉塔格組主要為一套火山碎屑巖建造,該套地層內Cu含量高,是該區(qū)銅成礦元素的重要來源。

        3.2 斷裂構造與成礦的關系

        卡拉塔格地區(qū)斷裂構造發(fā)育,NWW—NNW主干斷裂與次級NEE向斷裂構成該區(qū)網格狀斷裂構造格局,該區(qū)斷裂構造與成礦作用極為密切。區(qū)域內,從西往東依次展布卡拉薩、紅山、梅嶺、紅石、黃土坡(紅海)、沙爾湖等銅多金屬礦床(點),且均位于卡拉塔格NWW主干斷裂東側,NWW向卡拉塔格斷裂控礦顯著,屬區(qū)內導礦構造,次級近SN向斷裂控制著礦體的產出,是重要的容礦構造??ɡ_銅礦受NW向和近EW向斷裂復合控制,紅山銅金礦受橫切石英斑巖的NNW向斷裂控制,黃土坡(紅海)銅鋅礦、紅石銅礦產于同一條NNW向斷裂帶的南北兩端。紅石銅礦目前已探明工業(yè)礦體70余條,分為近南北向A礦帶及北西向B礦帶。A礦帶位受南北向張性-張扭性斷裂控制。B礦帶主要受北西西向張性斷裂控制。各礦體具有密集出現(xiàn)、近平行產出的特點。梅嶺礦區(qū)內近南北向斷裂及其次級羽狀斷裂控制了區(qū)內銅礦化的展布。沙爾湖-沙西東銅礦主要受近EW向斷裂控制。

        3.3 斑巖體與成礦的關系

        卡拉塔格地區(qū)巖漿活動強烈,其中晚古生代巖體沿主干斷裂或斷裂交叉結點侵入,其產狀和形態(tài)嚴格受斷裂構造制約,該期中酸性巖漿侵入活動與銅金成礦關系密切,是區(qū)內銅金礦元素的主要來源??ɡ_斑巖銅金礦礦體產于石英閃長玢巖體內及與圍巖接觸帶,以石英-硫化物細網脈狀礦化為主,礦床礦石礦物以黃鐵礦和黃銅礦為主,含少量磁鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、輝鉬礦等。

        3.4 火山機構與成礦的關系

        島弧環(huán)境下的火山機構在VMS礦床成礦過程中扮演重要的角色,是該類型礦床一個重要的找礦標志,該區(qū)火山機構中的巖相界面及火山通道控礦作用顯著,黃土坡(紅海)銅鋅礦中,礦體主要產于含礫凝灰熔巖與各類凝灰?guī)r的交界面附近凝灰?guī)r中。礦體上盤普遍存在安山巖,巖石致密、無裂隙,含礦性較差,是礦液屏蔽層,也是塊狀礦和脈狀礦體存在的基礎。火山通道控制著成礦熱液的運移和沉淀,礦區(qū)內火山通道及沿火山穹隆發(fā)育的同生斷裂控制著原始富硫化物海底沉積洼地的形成。塊狀礦體賦礦巖石、近礦圍巖多為角礫巖。夾石主要出現(xiàn)在礦體的分枝復合處,以角礫巖為主。

        3.5 地質演化與成礦的關系

        卡拉塔格地區(qū)銅多金屬礦床位于吐哈地塊與塔里木地塊的接合地帶,處于大南湖-頭蘇泉古生代島弧帶中段北側。結合區(qū)域地球動力學演化,可以建立起區(qū)域火山-構造-巖體-成礦作用演化模式。東天山區(qū)域構造演化與塔里木地臺、準噶爾洋盆演化密切相關(付明祿等,2010)。加里東期塔里木地臺增生,華力西期準噶爾洋向南俯沖,形成東天山晚古生代弧-盆體系(董連慧等,2010)。卡拉塔格地區(qū)位于吐哈盆地南緣,是一個構造隆起帶,屬大南湖-頭蘇泉晚古生代島弧帶中段北側。早期島弧環(huán)境,卡拉塔格地區(qū)由裂隙式噴發(fā)向中心式噴發(fā)轉化,大量含硫礦物隨火山碎屑沉入海底堆積下來,后期含礦熱液沿著構造裂隙上升,對含硫礦物進行交代,使得銅、金、鋅、鉛大量富集,形成黃土坡VMS塊狀硫化物礦床。晚期在晚泥盆—石炭紀進入成熟的島弧環(huán)境,大量英安巖、安山巖、玄武巖噴發(fā),伴有次火山巖的侵入以及后期構造熱液活動,形成斑巖型礦床如卡拉薩銅礦床及淺成低溫熱液型礦床,如紅山銅礦床、紅石銅礦床、沙爾湖-沙西東銅金鋅多金屬礦床(圖5)。

        4 結語

        卡拉塔格地區(qū)礦床成因類型分為Ⅲ類:VMS塊狀硫化物型Cu-Au礦床、淺成低溫熱液型Cu-Au-Zn礦床、斑巖型Cu礦床。礦化以Cu、Au為主,Zn、Pb、Mo次之,成礦時代主要集中在泥盆—石炭紀。空間上,VMS塊狀硫化物型及淺成低溫熱液型銅礦床位于卡拉塔格地區(qū)中段,礦體產于下泥盆統(tǒng)卡拉塔格組火山巖-次火山巖中,斑巖型銅礦位于卡拉塔格北西段,礦體產于斜長花崗斑巖及閃長玢巖中。

        卡拉塔格地區(qū)大量地物化遙信息顯示,紅山—梅嶺—紅石—紅海(黃土坡)—沙爾湖—沙西東一帶具有尋找VMS塊狀硫化物型Cu-Au礦床、淺成低溫熱液型Cu-Au-Zn礦床潛力,紅山—卡拉薩一帶具有尋找斑巖型Cu礦床潛力。

        圖5 卡拉塔格地區(qū)晚古生代地質構造演化及成礦模式圖Fig.5 The sketch model of the Late Plaeozoic geodynamic evolution with magmatism and mineralization in Kala-tage area

        致謝:感謝審稿人韋星林教授提出的寶貴修改意見。本文在研究過程中得到江西有色地質勘查五隊、江西有色地質勘查局以及中國地質大學(武漢)有關人員的大力支持。項目組在野外實踐中得到新疆地礦局前任總工王福同及西拓礦業(yè)付明祿博士的指點,項目資料的整理得到江西有色地質勘查五隊吳忠如總工的大力指導。論文撰寫過程中,得到中國地質大學(武漢)楊永勝博士的大力幫助,在此一并致謝!

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