硅化、闪长岩和黝铜矿对吉源铜银多金属矿床勘查的意义

代玉财 曾华栋 刘月高 廖云姗 陆 强 付声中

(①新疆地矿局第六地质大队 哈密 839000 ②中国地质大学地质调查研究院 武汉 430074)

东天山是我国重要的金属成矿带，现已在金矿、铜镍矿、铁矿、铅锌矿方面取得巨大的进展，银矿相对缺乏突破。目前发现的银矿床有中天山地区属岩浆热液充填-交代型银矿床的玉西银矿（周济元等,1999）和位于觉罗塔格金属成矿带的维权中型银矿床（秦跃群，2001）。

本文选取吉源铜银多金属矿床作为研究对象，对该矿床的分析不仅可以从理论上加深对该矿床的认识，为矿区外围及深部寻找同类型铜银矿提供科学依据，也可以丰富东天山地区银矿成矿理论为找矿提供指导。

1 区域地质背景

矿区位于塔里木板块北缘活动带的中天山地块的北部，阿其克库都克大断裂南部（图1）。

图1 东天山大地构造略图(据秦克章等,2002修改)

区内地层主要有中元古界长城系星星峡组（chx）和中石炭统土古土布拉克组（C2t）（据新疆地矿局第一地质大队，2003）。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区地层主要有长城系星星峡组（chx）、下石炭雅满苏组（C1y）。

长城系星星峡组（chx）分布于矿区中南部，近东西向展布，由于岩体侵入影响，东部不连续，是矿区的主要控矿地层。岩性主要为条带状大理岩、白云石大理岩、灰黑色含炭质大理岩。岩石普遍破碎蚀变，局部发育矽卡岩化。地层总体南倾，倾角在50°～70°。

下石炭雅满苏组（C1y）为一套火山碎屑岩、火山岩及沉积岩组合。中石炭统土古土布拉克组（C2t）为紫红色斜长流纹斑岩夹玄武岩透镜体，呈东西向稳定分布。其中发育华力西中期中-酸性侵入岩体，火山活动强烈，断裂较为发育，地层破碎及蚀变强烈。

2.2 构造

矿区内构造主要为断裂构造，包括区域性深大断裂及其次级断裂。

阿其克库都克断裂（F1）：其以南为中天山地块，以北为石炭系弧后盆地，该断裂基本控制了石炭系侵入岩的北部界限（图2）。

图2 吉源铜银矿地质简图（据新疆地矿局第一地质大队，2004修改）

F2断裂：为雅满苏与土古土布拉克组的分界。由于该断裂所处位置多为第四系覆盖，断裂特征不明显,局部存在明显的挤压片理化破碎带，推测该断层存在，为逆断层，总体南倾，倾角较陡。

2.3 蚀变

矿区主要蚀变类型有：硅化、碳酸岩化、石墨化、黄铁矿化、黄钾铁矾化、孔雀石化、绢云母化、绿泥石化、矽卡岩化。

2.4 矿体特征

矿体受星星峡组大理岩、白云石大理岩及含炭质大理岩控制，具有一定的层控性，基本上与地层产状一致，倾向总体南倾，倾角在50°～70°。矿体表现为强硅化大理岩及方铅矿脉。

2.5 矿石特征

矿石类型可分为氧化矿石和原生矿石两大类。以原生矿石为主，为含黄铜-新黝铜-方铅-闪锌强硅化（石英脉）大理岩（白云石）。矿石矿物成分较为简单，主要矿石矿物有黝铜矿、黄铜矿;脉石矿物主要为石英、方解石等。其中黝铜矿为原生矿石中含量最多的金属矿物，也是含银的主要矿物，多包裹于方铅矿中,呈椭圆状产出，黄铜矿亦多呈椭圆状分布于方铅矿中。

3 矿床成因

3.1 硅化作用与成矿

硅化现象是阿其克库都克断裂两侧一个明显的现象，矿床形成多与硅化密切相关，如玉西银矿硅化程度与矿化程度呈正消长关系（周济元等，2008）。

对吉源矿区探槽及钻孔取样分析可看出硅化、碳化大理岩的Mo、Bi、Cu、Ag、Pb、Zn的含量明显高于普通的大理岩。硅化是热液作用的表现，所以热液作用在吉源成矿过程中起着至关重要的作用。

吉源矿区矿化大理岩中SiO2、TiO2、TFe、SO3显著增高，MgO、CaO、Al2O3、K2O明显降低，说明在热液交代过程中，硅质的大量加入，并有选择的产生了钙（铝、铁）硅酸盐，同时有金属矿物的加入。这种热液交代的特点在维权银矿、玉西银矿也有突出表现，玉西银矿矿石中SiO2含量较高，其变化范围为26.05%～51.94%，表明了岩石的硅化作用普遍，局部硅化强烈；SiO2与CaO、MgO呈明显的负相关关系，揭示了成矿过程中富硅，并随着硅的带入而有钙镁的带出；Ag与Al2O3、K2O呈明显的负相关关系，说明了Al2O3、K2O与Ag的富集成反比，矿化过程中贫Al、K，这与岩石中不含长石、绢云母含量低的事实吻合（据新疆地矿局第六地质大队,1993）；维权矿区化学成分具有明显的规律性,即从矿体→围岩,SiO2、Al2O3、Fe2O3和MnO含量逐渐降低,Na2O、K2O、MgO逐渐增高，反映出Si、Al、Fe主要由岩浆热液所提供,通过物质双向输送而形成交代分带特征（冯京等,2008），推测3个矿床可能都是来自阿其克库都克断裂的热液作用的产物，硅化可以作为阿其克库都克断裂周边银矿勘查的必要条件。

3.2 闪长岩与成矿

矿区出露的岩浆岩主要有：流纹斑岩（属于中石炭统土古土布拉克组）和花岗闪长岩、黑云母钾长花岗岩、闪长岩（三者属于中天山海西期岩浆岩）。闪长岩的Co、Ni、Mo、Pb、Zn、Ag、Hg、Cu的含量明显高于其余岩浆岩。

在闪长岩与大理岩的接触带附近经常见硅化、碳化，说明闪长岩形成与矿区硅化、碳化密切相关；硅化或含碳的大理岩及闪长岩的Cu、Ag、Pb、Zn的含量明显高于和闪长岩具有一定距离的大理岩，且闪长岩的含矿性显著，可以佐证热液作用是矿区成矿的核心条件，热液活动与闪长岩形成密切相关。

在zk404从深度为220 m→214 m→209 m，出现由闪长岩→细粒黑云母花岗岩→花岗岩的岩性渐变现象，说明闪长岩与围岩存在着物质交换。在zk404-220 m的闪长岩中含有15%～20%的钛铁矿、15%的黄铁矿，黄铁矿分两期，早期为自形呈团块状的黄铁矿，晚期为脉状的黄铁矿，脉状黄铁矿切穿团块状的黄铁矿，说明在闪长岩结晶晚期或更晚矿区曾经发生过热液作用。矿石中TiO2和全铁的含量明显高于大理岩和未达到品位的硅化大理岩和含碳大理岩，这与闪长岩中的钛铁矿的高含量一致。

综上可以判断，矿区至少存在两次热液作用。初步判断与闪长岩形成同时期的热液活动是成矿的关键，第二次热液作用的强度较弱，但可能也起到了叠加成矿的作用。

阿其克库都克断裂两侧发育闪长岩体，在彩霞山矿区有大量的石炭纪闪长岩出露，并且闪长岩体与赋存在微晶石墨白云石大理岩岩层之中的铅锌矿体通过断裂相连（彭明兴等，2005），显示出闪长岩与成矿的密切关系；维权银铜矿0线铅锌矿体及铅锌矿体下部的银矿体均产在闪长岩中（图3）（陈毓川等，2006；王新昆等，2008），并且成矿区南部零星分布有高阻高极化激电异常，推测其下可能存在含硫化物的隐伏岩体，形成矿体的矿源及热源可能来自该隐伏岩体（新疆地矿局物化探大队，2006）；在野外考察中沙泉子铅锌矿矿区附近也发现了闪长岩体，综合吉源闪长岩含矿性显著及闪长岩围岩硅化明显含矿增高的特点，可以将闪长岩作为吉源铜银矿勘查的一个必要条件，对东天山银矿的勘查也具有一定的指导意义。

图3 维权银(铜)矿床0线勘探剖面图(据陈毓川等，2006；王新昆等，2008)

3.3 Ag的赋存状态及来源

吉源矿区含银的主要矿物是黝铜矿，也是原生矿石中含量最多的金属矿物。对黄铁矿、黄铜矿、黝铜矿、方铅矿、闪锌矿的电子探针分析表明，方铅矿、闪锌矿中可以认为不含Ag，黝铜矿中含Ag最高，其次为黄铜矿及黄铁矿。在玉西银矿zk15-1富银矿石中见金属硫化物（辉铜矿、银黝铜矿为主）呈块状，其含银一般都特别高（＞1000×10-6），并且辉银矿作为玉西银矿最主要的含银矿物常呈细小颗粒分散在银黝铜矿、方铅矿、闪锌矿及石英中，在银黝铜矿中尤为密布（周济元等，2008），可见黝铜矿与银的关系密切相关。

在矿物学上，黝铜矿被称为“硫化物中角闪石”(sack and Loucks，1985)，其结构中可兼容十多种金属及非金属元素，其理想化学分子式为Cu12Sb4S13。在天然的黝铜矿中，Cu常被Ag、Fe、Zn、Cd、Hg等元素所替代，而Sb常被As、Bi、Te、V等元素部分或全部替代，还有Se也常进入S的位置。黝铜矿是地壳中最丰富的硫盐矿物，同时也是地壳中重要的原生含Ag矿物。因此研究黝铜矿中Ag与其它组分，特别是Sb(或As)和Cu间的关系对查明富Ag矿物的分布规律及其综合利用具有重要的意义（颜文等，1994）。

吉源矿区黝铜矿的电子探针结果表明Cu与Ag、As与Sb呈明显的负相关，Zn与Sb呈明显的正相关，Fe与As、As与Sb的关系有正相关的趋势。

对于黝铜矿元素含量中Ag与Cu之间则呈明显的负相关，这是因为在黝铜矿分子中Ag主要以类质同象形式替代Cu（Harkbarth C J and Petersen U，1984；Sack RO and Loucks RR，1985）。Ag取代Cu与As取代Sb，恰好相对应，可以减少所有黝铜矿多面体的畸变（Johnson和Burnham，1985）。吉源矿区的黝铜矿Cu与Ag、As与Sb呈明显的负相关，与前人理论趋于一致，由此可以说明吉源矿区的银主要以类质同象的方式占据黝铜矿中Cu的位置。

4 总结

吉源铜银多金属矿床经历了两期的热液作用，第一期热液作用伴随着闪长岩的入侵，形成了硅化大理岩，是矿质富集的关键因素，闪长岩与成矿密切相关。东天山地区阿其克库都克断裂两侧的矿床均显示与闪长岩及硅化密切的关系，推测其为一期大范围岩浆侵入活动并伴随着热液作用。闪长岩和硅化可以作为该深大断裂附近铅锌矿和（铜）银矿的找矿标志。

吉源铜银多金属矿床中含银的主要矿物为黝铜矿，Ag主要以类质同象的方式替代黝铜矿中的Cu，Sb的高含量有利于Ag替代Cu的进行，Cu、Sb可以作为Ag矿勘查的指示元素，黝铜矿可作为在阿其克库都克周围寻找Ag矿的指示矿物。

吉源矿区闪长岩的高Co、Ni、Mo、Pb、Zn、Cu 、Ag、Hg和钛铁矿含量及zk404从214 m到209 m闪长岩→细粒黑云母花岗岩→花岗岩渐变关系，若吉源矿区具有闪长岩的隐伏岩体，吉源矿区可能在深部找矿上取得突破。

在论文编写过程中，得到了新疆地矿局第一大队吉源项目组的大力支持；同时得到中国地质大学（武汉）陆建培老师的帮助，在此一并表示衷心的感谢！

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