新疆若羌县喀腊达坂铅锌矿床找矿模式*

李希良

(新疆地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队, 新疆 乌鲁木齐 830011)

喀腊达坂铅锌矿床位于若羌县正东直线距离约280 km处,北邻塔里木盆地,南依东昆仑。地层为蓟县系中浅变质岩系,以片岩为主,总体走向近东西,倾向北,倾角37°～75°。矿床分布于红柳沟-拉配泉晚元古代-早古生代火山盆地内,断裂构造发育。矿物组合为褐铁矿、孔雀石、铜兰、黄钾铁矾、黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿。

1 成矿地质背景

喀腊达坂铅锌矿床处于阿尔金山脉的东段,北临塔里木盆地,南依东昆仑。区内侵入岩发育,从中元古代至三叠纪均有分布,受阿尔金山北缘断裂、红柳沟-拉配泉断裂、阿尔金山南缘断裂控制,呈近东西向带状展布[1]。新疆维吾尔自治区国家305项目办公室《开展加速查明新疆优势资源及大型矿床的研究》项目(2000年)将该矿区带划分为两个成矿带:阿尔金金、铜镍及多金属、铁、稀有、稀土成矿带(Ⅰ)；阿尔金南缘金、铜镍、铁、钨成矿带(Ⅱ)。

矿区位于塔里木板块之塔里木古陆缘地块的红柳沟—拉配泉晚元古-早古生代上叠火山盆地,红柳沟—拉配泉断裂带附近,划属于阿尔金金、铜镍及多金属、铁、稀有、稀土成矿带,红柳沟-拉配泉铜多金属、铁成矿亚带(Ⅰ2)内(见图1)。

2 矿区地质特征

矿区构造线呈南东东向、北西向,走向105°～140°,地层为向北倾斜的单斜层,倾角37°～75°,次级小断裂构造发育,局部出现小型褶曲和糜棱岩条带，主要出露中元古界蓟县系塔昔达坂群卓阿布拉克组中浅变质岩系,依据岩石类型及其组合特点划分出6个岩性段，其中,第四岩性段分布于矿区中南部,为矿区赋矿岩性段,具层控矿床特征(见图2)。岩石类型复杂,上部为灰绿色石英绿帘阳起石片岩、灰白色白云片岩、黄灰色白云母石英微晶片岩、灰色石英绿泥微晶片岩、褐黄色石英岩;中部为黄灰色白云母石英微晶片岩、黄灰色白云片岩、浅灰白色黄铁矿化二云石英片岩夹铅锌矿层;下部为黄灰色长英质糜棱岩、土黄色长英质超糜棱岩,北部与第五岩性段呈整合接触.其内分布大量辉绿岩脉和石英脉,岩石普遍具褐铁矿化、黄铁矿化,并发育黄钾铁钒、高岭土化蚀变带,带中具铅、锌及铜蓝、孔雀石等矿化,带中地表已圈出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等三十几个矿层。

2.1 矿体特征

受地层、构造、火山岩等因素联合控制,矿化蚀变带总体呈近东西向展布,长度在3500 m以上,宽度50～450 m,呈107°～287°方向延伸,具向东聚合向西发散的特点。产于塔昔达坂群卓阿布拉克组第四岩性段中,岩性由浅灰色绿泥石英岩、浅灰色灰色绿泥石英片岩、浅灰绿色白云母石英微晶片岩等构成,目前圈出的所有铅锌矿(化)层均产于该矿化蚀变带内。

主矿体多顺层产出,地表控制断续长1100 m ,控制最大斜深700 m其地表至地表浅部(地表以下26 m)为混合矿,下部为原生矿。根据槽探、坑探和钻探工程控制,喀腊达坂铅锌矿床分布有30余个铜铅锌矿层,由百余个子矿体组成。脉石矿物主要为石英、石膏、绿泥石、白云母、黑云母、重晶石、绿帘石、阳起石。

图1 区域矿产分布

2.2 矿石特征

矿区处于干旱地区,由于各金属元素的化学性质差异,使得各元素在氧化环境中的淋滤富集情况也有所不同。矿区内闪锌矿地表残留物多见,而方铅矿、黄铁矿的氧化淋漓作用相对较强。因此,矿石按自然类型分为氧化矿石、混合矿石和硫化矿石3类。氧化矿石很少,混合矿石量也不大,以硫化矿石为主。

硫化矿石主要是指含原生矿物的矿石类型,主要组成深部矿体。分布在混合矿石之下,局部在混合矿石之中。依据金属矿物含量的主次又大致分为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿和闪锌方铅矿。

(1) 闪锌矿矿石。该类型在矿区内分布较广,金属矿物以闪锌矿为主,含量2%～30%,其他硫化物含量变化较大。容矿岩石以白云母石英微晶片岩、绿泥石英片岩为主。

(2) 方铅矿矿石。矿体中仅次于闪锌矿,金属矿物以方铅矿为主,含量1%～30%,闪锌矿、黄铁矿、白铅矿、黄铜矿等呈次要或主要矿物出现.容矿岩石以白云母石英微晶片岩、绿泥石英片岩为主。

(3) 黄铁矿矿石。为次要矿石类型,总体分布在铅锌矿石的顶底板附近,常与铅锌矿石混合出现。金属矿物以黄铁矿为主,含量10%～80%。其他硫化物含量变化较大,闪锌矿、方铅矿、黄铜矿等有时缺失,有时成为主要矿物出现。容矿岩石以白云母石英微晶片岩、绿泥石英片岩为主。该类型的矿石多表现为闪锌方铅黄铁矿矿石。

(4) 闪锌方铅矿矿石。该类型是最主要的矿石,在矿体内分布较广,金属矿物以闪锌矿、方铅矿为主,含量2%～30%,次为黄铜矿,其他硫化物含量变化较大,铁闪锌矿、白铅矿等含量小于5%。容矿岩石以白云母石英微晶片岩、绿泥石英片岩为主。

图2 喀腊达坂铅锌矿床平面地质简图

3 矿床成因探讨

3.1 成矿物质来源

喀腊达坂铅锌矿床2个围岩火山岩中黄铁矿ε34S为+17.5‰,含矿凝灰岩中方铅矿ε34S为+6.0‰,含矿滑石片岩中方铅矿ε34S为+2.6‰～+6.0‰,方铅重晶石脉中的方铅矿ε34S为+9.5‰～+10.0‰,而条带状和块状矿石方铅矿ε34S为+6.5‰～+9.9‰,平均+7.94‰。喀腊达坂铅锌矿床ε34S为平均+7.94‰,说明硫源以地壳来源或重熔岩浆岩来源为特征,成矿环境和成矿物理化学条件较为稳定。

从矿床原生含硫矿物来看,喀腊达坂铅锌矿床主要为黄铁矿,少量方铅矿、闪锌矿。上述矿物组合说明成矿热液发生不同价态硫之间的同位素分馏作用非常弱;同时,本区以白云母化、绿泥石化、绿帘石化和硅化为主的围岩蚀变反映成矿流体为弱酸性环境,说明不同成矿阶段的硫同位素分馏也不会很大。所以同一个矿床中,硫同位素的分馏作用主要发生于不同硫化物之间。目前对于黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等常见硫化物的硫同位素分馏作用的研究比较深入,在300°C条件下,各硫化物之间的硫同位素分馏比较小,因此,喀腊达坂铅锌矿床硫化物的硫同位素组成能够非常贴近成矿流体的硫同位素组成。从上述硫同位素组成显示喀腊大湾及邻区各矿床的硫源正向偏离陨石硫很大,表明不是深源硫,不是岩浆岩来源为主的硫,而很可能是海相沉积岩来源的硫与岩浆岩来源硫的混合。

铅同位素测定结果显示:207Pb/204Pb15.6359-15.6356,206Pb/204Pb18.3844-18.4293，208Pb/204Pb38.1318-38.1126,在铅同位素投影图中,其投影均落入上地壳区,反映矿床的铅主要来源于上地壳。

据此认为,喀腊达坂铅锌矿床主要与火山建造和化学沉积有关,并受后期构造的影响,矿床类型应属火山岩型(火山喷流沉积改造型硫化物矿床)，其形成过程是:以火山活动开始,形成中酸性熔岩及火山碎屑岩,与其同时成矿流体由火山喷气道喷出,进入沉积洼地,经过复杂的物理化学过程,形成以火山岩为容矿岩石的海底喷流沉积铅锌矿体,并在后期的区域变质过程中,矿体发生膨胀、变形、矿石矿物重组,局部沿后期裂隙充填等现象,从而形成海底火山喷流沉积改造型硫化物矿体(见图3)。

图3 成矿过程

3.2 成矿期次

喀腊达坂铅锌矿床产于蓟县系卓阿布拉克组第四岩性段中酸性火山岩中,矿体明显受地层层位控制,呈似层状产出,表现出海底火山-喷流成矿的特征.矿床形成经历了火山-沉积成矿期、区域-动力变质变形期和表生成矿期等3个期次。

(1) 火山-沉积成矿期。由海相火山多次的喷发-沉积成矿作用,多个矿化阶段后初步成矿,矿体与围岩皆形成于连续的相近的地质过程中。

(2) 区域-动力变质变形期。火山喷发-沉积成矿作用结束后,由于区域变质作用、动力变质变形作用,固态矿石遭受强烈的剪切变形,形成一系列与剪切变形有关的矿石矿物组合和组构。

(3) 表生成矿期。火山喷发-沉积成矿期和区域-动力变质变形期结束后,矿床又经力了抬升剥蚀暴露地表,遭受表生氧化作用形成氧化矿石及其有关的氧化矿物、次生硫化物和对应的结构、构造。

4 找矿模式

4.1 地质要素

(1) 地层与矿化要素。工区元古代地层中,主要为中酸性火山岩、火山碎屑岩夹正常碎屑岩建造,强烈的火山喷发活动携带有丰富的成矿物质并发生沉积,形成富铅、锌、铜多金属元素的矿源层,并在区域热力变质作用下发生活动、迁移和进一步富集,目前区域上和本区在该火山岩地层中已发现多处与火山岩有关的多金属矿床、矿点.因此,元古界浅变质岩地层中的火山岩是构成区内铜及铅锌多金属重要的成矿母岩。

(2) 构造要素。阿尔金深大断裂、阿尔金北缘断裂和喀腊达坂断裂三大断裂呈近东西向横贯全区,控制着区域沉积建造、岩浆活动和变质作用,同时也控制着与其有关的矿产,是区域重要的控矿构造，其强烈的构造运动和热液活动可使原来相对分散的铅、锌、铜等元素得到进一步富集,并在有利的构造空间部位富集成矿。沿断裂带分布的韧、脆性变形带是成矿的有利部位,既有利于成矿元素的迁移、富集,又提供了成矿空间。

(3) 岩浆活动。区内侵入岩广泛分布,沿断裂侵入的元古代花岗岩和志留纪、石炭纪中酸性岩体在空间分布上与铅、锌、铜等矿产有着密切的联系.岩浆活动为成矿提供了大量的热液和成矿物质,在有利构造部位或围岩条件下,为含矿热液的运移、成矿物质的富集提供了温压条件和加富矿液的作用。

(4) 变质作用。区内与区域变质作用有关的矿产为沉积变质铁及铜多金属矿产,主要由沉积作用和变质作用因素决定;与动力变质作用有关的矿产为金、铜及多金属矿产,与动力变质作用的热液活动有关。

(5) 围岩蚀变特征。受区域变质作用影响,矿区地层普遍具绿泥石化。区内岩石蚀变类型在一定程度上取决于原岩类型,中酸性火山岩分布区以硅化、黄铁矿化、褐铁矿、白云母化、绿泥石化为主要蚀变类型。此外,沿断裂带常伴随强烈热液蚀变,具体表现为硅化、白云母化、黄铁矿化,构成沿断裂分布的构造蚀变带。矿区岩石普遍发生蚀变,其中与矿化有关的蚀变带受近东西向断裂构造控制,呈线形分布,长度达数千米,宽度数米至数百米,主要分布在第四岩性段顶底界面处。围岩蚀变类型主要有硅化、黄铁矿化、次生石英岩化、绿泥石化、高岭土化、碳酸盐化、角岩化。矿体赋存于蓟县系卓阿布拉克组第四岩性段(Jxzh4)中, 近矿围岩为绿泥石英片岩、石英片岩、白云母石英片岩、长英质片岩、糜棱岩、长英质角岩等,围岩与矿体无明显界线,呈渐变过渡关系。各种岩石受应力作用,构造变形、变晶结构明显. 蚀变围绕矿化体有一定的横向分带,由内向外依次变化为次生石英岩化、硅化、黄铁云英岩化、绿泥石化。地表及浅部见有黄钾铁矾、铅黄、褐铁矿、孔雀石、铜兰等蚀变氧化矿物,局部见原生金属矿物方铅矿、闪锌矿及重晶石等,其黄钾铁矾化、褐铁矿化、黄铁矿化、云英岩化等蚀变强烈，深部为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等原生金属矿物。

(6) 矿物生成顺序。根据矿物形成的先后,矿物共生组合有3种形式：1、氧化物-硫酸盐-碳酸盐类金属矿物组合:褐铁矿、铅矾-黄钾铁矾、白铅矿;2、金属硫化物组合:闪锌矿、铁闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂;3、次生金属矿物组合:白铁矿、铜蓝、孔雀石、斑铜矿等。根据矿床中不同矿物之间的穿插、充填、包裹、交代关系以及矿物自形程度、各矿物的空间位置等特征确定的主要矿物生成顺序如下:黑云母+绿泥石+白云母+石英+重晶石→黄铁矿→闪锌矿→方铅矿→黄铜矿。

4.2 地球物理要素

根据矿区异常特征、结合矿区地质特征和电性参数分析,异常主要与北部含炭质地层及岩石中普遍含有黄铁矿、褐铁矿有关,与矿区中部已知矿(化)体基本对应,即异常为矿化体内金属硫化物含量增高所引起。

4.3 地球化学要素

喀腊达坂铅锌矿床位于1∶10万圈定的喀腊大湾HS—21号铜铅锌综合异常区,该异常呈北西西向展布,面积29 km2,元素组合复杂,主成矿元素有Cu、Pb、Zn、Au、Ag,指示元素有As、Sn、Mo、Cd,各单元素异常面积大、强度高,多具三级浓度分带。各元素极大值:Au 13.57×10-9、Ag 356.00×10-9、Cu 82.8×10-6、Pb 206×10-6、Zn 562×10-6.其中As、Cd为全区最高值。

1∶2万岩屑测量在矿区圈出单元素异常246处、综合异常8处,异常元素组合以铜铅锌为主,已发现的喀腊达坂铅锌矿床处于AP-4号综合异常中,该综合异常在异常评序中排第1位,呈不规则“椭圆状”,北西西向展布,面积1.32 km2。以Pb、Zn、Cu、Ag、Au元素为主,伴生As、Sb、Sn、Mo元素,为中—低温硫化物元素组合,主成矿元素Pb、Zn、Cu、Ag、Au,异常规模大、强度高、浓度中心突出、均具三级浓度分带,异常相互套合程度高。各元素极大值:Pb 1200×10-6、Zn 4000×10-6、Cu 1627×10-6、Ag 5000×10-9、Au 100×10-9,充分显示出矿致异常的特征。

4.4 综合找矿模式

通过对喀腊达坂铅锌矿床的分析研究,结合矿区物化探的特征,总结了矿床的找矿模型,详见表1。

表1 喀腊达坂铅锌矿床地质-地球物理-地球化学找矿模型

5 结 论

喀腊达坂铅锌矿床为一火山岩型组合矿床,矿床成因与中低温火山热液关系密切。喀腊达坂铅锌矿同位素地球化学研究表明:火山岩模式年龄为495～477 Ma,相当于寒武-奥陶纪[3],显示在蓟县系地层岩石基础上的后期火山活动等地质作用改造成矿特征。根据地质、地球物理和地球化学找矿标志，总结了找矿模型。在区域大型断裂或次级断裂和岩浆岩交汇部位寻找有利的物化探背景区,结合铜铅锌等相应金属元素高背景值地层岩石组合,划出矿化蚀变带,综合利用物探和地质方法确定铅锌矿体[2].该模式核心是“中酸性火山岩+物化探组合异常+物探激电极化率异常+黄钾铁矾化+绿泥石化+褐铁矿化+黄铁矿化+白云母化”。

参考文献：

[1]单小莉,徐 晟,郑玉壮.新疆彩花沟含铜黄铁矿床找矿模式的建立[J].新疆地质,2009,27(1):32-37. [2]陈柏林,等.阿尔金山东段红柳沟矿带大型铜、金、铅锌矿床找矿靶区优选与评价技术与应用研究[M]. 北京: 地质出版社, 2011：231-242.

[3]陈柏林,蒋荣宝,李 丽,等.阿尔金山东段喀腊大湾地区铁矿带的发现及其意义[J].地球学报,2009,30(2):143-154. [4]杨经绥,史仁灯,吴才来,等.北阿尔金地区米兰红柳沟蛇绿岩的岩石学特征和SHRIMP定年[J].岩石学报,2008,24(7):1567-1584.

[5]吴益平,陈克强,钟 莉.新疆阿尔金断裂北缘喀腊大湾铜多金属矿床地质特征及控矿因素[J].地球科学与环境学报,2008,30(2):118-124.