新疆穹塔格铜矿矿床成因及找矿标志

曹东梅，冉 座，李 湖

(新疆地矿局物化探大队，新疆昌吉 831100)

1 区域地质特征及矿区地质特征

1.1 区域地质特征

穹塔格铜金矿大地构造单元划分:一级构造单元塔里木板块，二级构造单元塔里木古陆地块，三级构造单元库鲁克塔格早古生代前陆盆地(见图1)[1]。

1.1.1 地层

工作区属塔里木地层区。以蚕头山北东西向的辛格尔大断裂(26)为界，北侧为库鲁克塔格地层分区，南侧为北山分区因尼卡拉—红柳园地层小区，叙述如下:

下元古界兴地塔格群(Pt1xnc) 岩性为变质长石砂岩、轻变质碎屑灰岩、大理岩、蚀变英安岩、英安质凝灰岩、石英片岩、二长片麻岩;

蓟县系爱尔基干群下亚群(Jxara) 岩性为片麻岩、角闪片岩、角闪岩、二长片麻岩夹大理岩;

上元古界震旦系汗格尔乔克组(Z2h) 岩性为砾岩、砂砾岩、长石砂岩、泥质粉砂岩;

下石炭统红柳园组上亚组(C1hb) 岩性为英安斑岩、霏细斑岩、凝灰岩、大理岩，本亚组的沉积环境为浅海相，并伴有较强的中酸性火山岩为主的火山活动;

第三系桃树园组(E3-N1)t 分布工区西北，岩性为砖红色粉砂质泥岩、粉砂岩夹石膏层;

第四系(Q) 分布于地势低洼处，为化学沉积的淡白色盐壳、碱土及坡积、洪积之砂土、碎石。

1.1.2 构造

工区位于库鲁克塔格早古生代前陆盆地东段中，区域构造以断裂、褶皱构造为特征。

区域上以褶皱构造为主，工作区位于白山子复式向斜轴部，南北两侧为大断裂控制，断裂以北东东向及近东西向断裂为主。

工作区则以北东向、北西向和近南北向断裂为交错分布，属东西向主干断裂的次一级构造。它们的形成可能受来自北西的挤压力作用的结果，也可能与岩浆活动有关。

1.1.3 岩浆岩

区域上出露的侵入岩主要为元古界晚期侵入的灰白色、肉红色花岗岩和华力西中期第一侵入次的灰、灰绿、深灰绿色橄榄辉长岩、辉石闪长岩、石英闪长岩。

1.2 矿区地质特征

1.2.1 地层

测区内主要地层为前寒武兴地塔格群上亚群的一套变质岩系，以变质砂岩、片岩、夹大理岩为主;次为以不整合覆盖其上的第三系红层及第四系坡积物、风成砂土。

兴地塔格群上亚群(Pt1xnc) 主要分布于测区北部、中南部，大面积出露，为区内最主要的岩层。岩性主要为黑云母石英片岩、变质砂岩、夹大理岩、含砂质铁质大理岩、钙质砂岩透镜体。北部近东西向展布，其余地区呈北西向展布。其原岩为一套滨海相碎屑岩夹碳酸岩。

图1 构造纲要图Fig.1 Tectonic outline map

第三系桃树园组(E3-N1)t 主要岩性为砖红色粉砂质泥岩、粉砂岩夹石膏，分布在测区西北角、西南角，西北角出露面积约4 km2，西南角出露面积较小，其上覆盖第四系湖相沉积的砂土、砾石及风成砂，与下伏兴地塔格群上亚群(Pt1xnc)呈角度不整合接触。

第四系(Q) 测区内第四系分布于山间洼地，主要为分选性较差的冲、洪积作用形成的砂砾层及覆盖其上的风成砂土，均有不同程度的盐渍化，个别地段形成厚约1～3 m的盐碱壳;在测区内洼地还有内陆小盆地硝盐沉积。

1.2.2 构造

工区构造不发育，只在工区东南角呈一北东向展布的断裂构造，在工区被第四系覆盖，只从地形特征可以推断。区内主要的构造特征为韧性剪切作用，形成较强的片理化，片理产状紊乱，总体为NNW向，大都与岩层展布方向一致，大致可分为两个时期:一期为兴地塔格群上亚群(Pt1xnc)岩石成岩后，在该套岩石中发生的韧性剪切作用，使岩石具较强片理化;另一期为黑云母石英片岩、花岗斑岩、安山玢岩侵位后受区域变质作用产生的片理化，其走向为NNE向，同时形成一组小规模的构造破碎带，在工区中部安山岩沿该组破碎带有较强的铜矿化，为区内主要与矿化关系密切的构造。区内地质事件可以总结为:滨海相沉积形成碎屑岩—区域变质作用使岩石片理化并有第一期辉绿岩脉、石英脉形成—花岗斑岩、黑云母石英闪长岩侵入—岩浆后期热液活动同时伴随区域变质作用，伴随区内主要的成矿作用，同时有第二期岩脉的形成—钾长花岗岩侵入期后有第三期辉绿岩脉形成。

1.2.3 岩浆岩

测区岩浆岩广泛分布，具有多期次多类型特征，岩石主要类型:黑云母石英闪长岩、安山玢岩、花岗斑岩、钾长花岗岩及多期次辉绿岩脉[2]。

黑云母石英闪长岩(δ) 岩石呈浅灰色，中—细粒结构，碎裂块状构造。主要成分为斜长石、黑云母及少量石英等。出露面积不大，岩石露头较好，以小岩株状产出，主要分布于测区北东部、中北部。其围岩为兴地塔格群上亚群(Pt1xnc)的黑云母石英片岩，在岩体与围岩的接触带有较强的蚀变作用，围岩蚀变为硅化、褐铁矿化、孔雀石化，个别地段有热烘烤退色蚀变，在岩体中也可见褐铁矿、孔雀石化。为元古代晚期第二次侵入形成，为区内与成矿作用关系密切的侵入体之一。

安山玢岩(αμ) 岩石呈浅灰绿色，斑状结构，片状块状构造，斑晶为斜长石，基质为细隐晶质。出露工区中部及中南部，出露面积不大，呈小岩株、岩枝状，其围岩为兴地塔格群上亚群(Pt1xnc)的黑云母石英片岩、变砂岩等，岩体中有较多的残留体，围岩有较强的蚀变，主要有硅化、褐铁矿，个别地段有热烘烤退色蚀变，并有较强的同化作用。在岩体中及岩体与围岩的接触带均具孔雀石化，矿区中部的矿化蚀变带主要分布在安山玢岩中，为矿区主要的矿化母岩;中南部小面积的安山玢岩在与围岩的接触带也有较强的孔雀化。

花岗斑岩(γπ) 岩石呈浅绿灰色，斑状结构，片状、块状构造，斑晶为斜长石，基质为细—隐晶结构，主要由黑云母、斜长石及少量石英组成，黑云母大部分绿泥石化。分布于工区中南部，呈岩枝状产出。围岩为兴地塔格群上亚群(Pt1xnc)黑云母石英片岩、变砂岩，围岩蚀变有硅化、钾长石化、绿泥石化、碳酸岩化，在岩体中及与围岩接触带均有孔雀石化，个别地段较强，孔雀石以硅孔雀石为主。在岩体南段分布着少量的辉长玢岩。从岩石的矿物组合看该花岗斑岩应与黑云母石英闪长岩为同期次侵入体。

钾长花岗岩(ξγ) 岩石为肉红色中细粒钾长花岗岩，等粒结构，碎裂状块状构造，主要由钾长石、石英组成，在岩体边部受围岩混染有黑云母。分布于工区东北角、东南角及西南角，呈小岩株、岩枝状产出。工区东北角岩体围岩为兴地塔格群上亚群(Pt1xnc)黑云母石英片岩，围岩蚀变以硅化、钾长石化及热烘烤退色蚀变为特征;工区东南角、西南角岩体围岩为兴地塔格群上亚群(Pt1xnc)变质砂岩、大理岩，围岩蚀变以硅化为特征，与大理岩接触带围岩蚀变以矽卡岩化、褐铁矿化(赤铁矿蚀变)为特征。岩石受区域变质作用较弱，应为工区内最晚的一期岩浆侵入。

脉岩 岩石为辉绿岩(βμ)，呈浅绿黑色、灰黑色，隐晶结构，块状构造。具多期次特征，主要有三期。最早一期为兴地塔格群上亚群(Pt1xnc)岩石成岩后沿岩石的层间薄弱带及顺层裂隙侵入的辉绿岩脉，同时有石英脉沿裂隙贯入，石英脉具褐铁矿化，偶见孔雀石化，其走向大都呈NNW向展布，受后期侵入石英闪长岩、花岗斑岩岩浆热液蚀变，具重结晶作用及较强的绿帘石化，片理化较发育。第二期辉绿岩脉为黑云母石英闪长岩、花岗斑岩岩浆期后沿岩体中裂隙及岩体与围岩接触带分布，多数沿岩体边部放射状分布，同时穿透围岩岩石具弱片理化，有石英脉沿裂隙贯入，石英脉白色无蚀变。第三期为钾长花岗岩期后，主要分布岩体内部沿岩体中一组“X”节理裂隙贯入，呈NW、NE两组，岩石完整，无蚀变。

2 矿体特征

通过2006—2008年地质工作，穹塔格铜金矿普查区圈定矿化带4条，矿化带由西至东分别编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号。圈定铜矿体32个，其中工业矿体10个，低品位矿体22个;金矿体1个。总体来看，本矿区深部工程稀疏、间距较大，一般在基本间距的1倍以上，根据矿体的圈联原则，无法将较远的两工程所见矿体进行圈联，故本次圈联的矿体多为单工程控制的小矿体。

3 围岩蚀变

穹塔格铜金矿产于蚀变安山玢岩与黑云母石英闪长岩中，安山玢岩变质后形成的岩石类型有:绢云母黑云母长英质岩、绿帘黑云长英质岩、黑云石英绢云母岩，个别地段有黑云绢白云母方柱石岩、石英绿帘石岩，为一套蚀变岩组合。

围岩蚀变有硅化、褐铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化、绿帘石化、钾长石化、黄铁矿化、赤铁矿化、磁铁矿化。在个别地段分布有方柱石、纤闪石、黝帘石化，应为侵入岩与含钙镁质岩石接触交代蚀变。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

4.1.1 矿产分布规律

穹塔格铜金矿为斑岩型矿床，其中伴生有Au、Ag，主要有以下分布规律:

(1)穹塔格铜金矿带严格分布在蚀变安山玢岩、黑云母石英闪长岩中。

(2)矿床热动力来源主要为元古代晚期岩浆热液作用，岩浆岩为黑云母石英闪长岩和安山玢岩。

(3)主要有用(金属)矿物富集于岩浆后期热液活动形成的长英质条带及石英细脉(网脉)中。

4.1.2 控矿因素

(1)围岩与成矿关系 与穹塔格铜金矿成矿有关的岩石分属于三大地质单元:下元古兴地塔格群上亚群(Pt1xnc)、华力西中期第三侵入次—晚元古第二侵入次的侵入岩(γ42c-γ23b)和不同时期的脉岩，岩石地球化学测量显示成矿元素为:Cu、Au、Mo、W、Ag，1∶20万、1∶5万地球化学参数统计(见表1)显示成矿元素物质来源与下元古兴地塔格群上亚群(Pt1xnc)和华力西中期第三侵入次—晚元古第二侵入次的侵入岩(γ2c-4γ23b)密切相关。而矿体分布只限于侵入岩中，因此成矿物质来源于侵入体本身，显示了斑岩成矿的明显特征。

表1 地球化学参数统计表Table 1 Statistical table of geochemical parameters

(2)岩浆岩与成矿关系 矿区与成矿有关的岩体均为晚元古第二侵入次(γ23b)的侵入岩小岩株、岩枝，说明这些岩体可以为成矿提供丰富的含矿气液。而东北部、南部γ42c岩体未形成铜矿化。

(3)构造与成矿关系 矿区大的断裂构造不发育，但与成矿关系密切的网状裂隙甚多，这为后期铜金矿体进一步富集提供了通道与聚矿场所。

(4)矿床与围岩蚀变关系 矿床最有利的围岩蚀变为石英绢云母化、黄铁矿化、黄铜矿化，地表为褐铁矿化、孔雀石(硅孔雀石)化，此外硅化、绿帘石化、钾长石化、碳酸盐化与矿体的产出也密切相关。该蚀变组合显示典型的斑岩型矿床成矿蚀变特征。石英绢云母化带在斑岩型矿化分带中为最重要的含矿蚀变带。

4.1.3 矿化阶段

根据斑岩铜矿形成机理及野外地质现象，穹塔格铜金矿床的形成为热液期，温度从高逐渐降低，矿化分带为石英网脉带—石英绢云母化带。

(1)石英网脉带 该带的形成温度较高，热流体携带大量的硅可发生石英化作用，同时在高温酸性溶液的作用下，能够稳定存在的唯一矿物是石英，而原岩中的其它矿物均被分解。在高温条件下除硅生成石英，形成石英脉外，其他金属均以离子状态存在于热流体中，其中当然也包括Cu，当温度降低，首先形成金属矿物磁铁矿，后形成黄铁矿、黄铜矿等矿石矿物，为第一矿化阶段。

(2)石英绢云母化带 石英绢云母化带，主要蚀变矿物为石英、绢云母，次有白云母。根据矿物之间的交代关系及共生组合得知，绢云母主要交代长石和铁镁矿物而形成，ю.в.沙巴瓦洛夫交代柱实验表明，在交代作用的早期一方面消耗大量的H+，使热液中pH值升高，另一方面岩石中被活化的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Na+等离子转入溶液，到中晚期阶段，溶液向弱碱性转化，从而促使H2S离解，而温度的降低以及pH值的升高必将促使铜的氯络合物的分解，生成金属硫化物以及含硫化物的石英、碳酸盐矿物、绿泥石、绿帘石等细脉的形成，从而形成主要的工业矿体。这一过程是斑岩铜矿的第二矿化阶段，也是成矿过程的主要矿化阶段。

按矿区矿床地质特征结合ю.в.沙巴瓦洛夫交代柱实验，穹塔格铜金矿蚀变矿物生成顺序为:石英—绢云母—磁铁矿—黄铁矿—黄铜矿—绿帘石—绿泥石—方解石。

矿床形成后，经风化剥蚀作用，黄铁矿、磁铁矿次生蚀变形成褐铁矿、黄钾铁矾，黄铜矿次生蚀变形成孔雀石(硅孔雀石)、铜蓝、褐铁矿，这些风化产物构成了地表氧化矿[3]。

综上，穹塔格铜金矿为斑岩型铜金矿，为岩浆后期热液蚀变作用的产物。

4.2 穹塔格铜矿找矿标志

4.2.1 成矿温度、压力

穹塔格铜金矿属斑岩型矿床，根据д.с.格柳克实验资料，形成成矿斑岩体的岩浆具高碱、富含挥发分等特征，多数成矿斑岩体的成岩温度介于700°～450°之间，斑岩铜矿蚀变矿化过程的温度应在670°～150°之间，即斑岩铜矿的形成经历了从气液到热液的发展过程。主要硫化物组合的形成温度在350°～250°之间。

穹塔格铜金矿成矿岩体属浅成相岩体，形成深度0.7～3 km，成岩静压力应在825～193 kPa，蚀变矿化压力经对比应在 200 ～140 kPa[4]。

4.2.2 成矿物质来源

穹塔格铜金矿的矿化富集带与蚀变安山玢岩(黑云母石英闪长岩)分布空间一致，分布于蚀变安山玢岩中;1∶20万、1∶5万地球化学测量对地质单元地球化学参数的统计，与成矿有关元素集中于蚀变安山玢岩(黑云母石英闪长岩)中，1∶1万岩石测量地球化学与成矿有关元素异常分布，也与蚀变安山玢岩(黑云母石英闪长岩)分布一致;根据前人对斑岩型矿床岩体成矿专属性研究，穹塔格铜金矿成矿岩体为中性岩石，主要矿化为铜矿化，伴有较高的金和磁铁矿，穹塔格铜金矿铜矿石均伴生较高的金，伴生Au品位为0.1～1.91 g/t，与前人研究成果一致。

综合上述穹塔格铜金矿成矿中的矿质主要来源于蚀变安山玢岩(黑云母石英闪长岩)本身，此矿区的找矿标志有如下几点:

(1)地表具褐铁矿化、孔雀石(硅孔雀石)化、黄钾铁矾蚀变带，是找矿的直接标志。

(2)铜、金、钼化探异常重合较好地段，矿区控制的矿体、低品位矿体均分布在1∶1万化探异常分布区，是找矿地球化学标志。

(3)物探重、电、磁异常重合较好地段，探矿工程见矿地段均与物探综合异常有关，特别是TEM测量异常与探矿工程控制矿体吻合较好，同时有重力、磁异常与之套合，是找矿的间接标志。

[1] 雷建华，伊永国.新疆若羌县穹塔格铜金矿普查报告[R].鄯善:新疆鄯善县厚旺铜矿有限责任公司，2009.

[2] 周永昶.延边地区显生宙花岗岩成因系列及其构造演化序列[M].长春地质学院建院40周年论文集，长春:吉林科技出版社，1986.

[3] 刘英俊，曹励明.元素地球化学导论[M].北京:地质出版社，1985:1－258.

[4] 孟庆丽，周永昶.岩浆的生成、运移和混合——29届国际地质大会专题简介[J].长春地质学院学报，1993，23(3):262 －267.