卡拉牙斯卡克多金属矿床控矿构造及成矿模式探讨

2014-07-12李福疆

新疆有色金属 2014年3期

李福疆

（新疆有色冶金设计研究院有限公司乌鲁木齐 830000）

卡拉牙斯卡克Pb-Zn-Cu多金属矿床属于西昆仑塔木-卡兰古铅锌成矿带的重要组成部分[1]，前人针对成矿带内的塔木、卡兰古等矿床开展了地质[2]、地球化学[3]、同位素[4]和流体包裹体[5]等方面的研究，提出矿床成因类型为MVT型[6]、或中低温热液脉型[7]、或海相热水沉积型[8]等，意见不一。卡拉牙斯卡克矿床与大型塔木铅锌矿床水平直线距离约6.5 km，成矿地质条件良好，找矿潜力巨大（目前已控制可采矿石量10万t以上），但至今未进行过专门研究，严重制约了矿山探矿工作的开展。本文试图从构造的角度出发，辅以矿床地球化学研究，深度剖析控矿因素，进而来阐述矿床成因，并在此基础之上总结成矿模式，并为矿山下一步探矿工程的布设提供一定帮助。

1 成矿地质背景

卡拉牙斯卡克Pb-Zn-Cu多金属矿床位于塔里木板块与羌塘地体的结合部位，奥依塔克-库尔良晚古生代裂陷槽内，后期受印度大陆俯冲作用影响[9]。

区域内出露的地层以石炭系和中上泥盆统为主。石炭系分布在中部地区，岩性为碳酸盐岩夹泥质粉砂岩；中上泥盆统大多位于石炭系西部，岩性主要为中细粒碎屑岩夹生物碎屑灰岩—两组地层为本区主要含矿层[10]。

区域内大面积岩浆活动均在克孜勒陶-库斯拉甫断裂带（F5）以西，岩性主要为中酸性岩浆岩。成矿区内岩浆活动较弱，仅在卡拉牙斯卡克、塔木和卡兰古矿区内出露有不同规模的基性-超基性岩脉。

2 区域构造及控矿

卡拉牙斯卡克Pb-Zn-Cu多金属矿床所在塔木-卡兰古成矿带位于塔里木与羌塘两个构造单元之间，地质历史时期运动频繁[11],构造发育（图1）。区域内，与成矿关系密切的构造运动主要发生在古-中生代。古生代，特别是晚古生代，随着古特提斯洋的裂解，塔木-卡兰古地区发展成为近东西向裂谷性盆地，盆地内发育的深大断裂可将深部成矿物质运移至地表；中晚二叠世古特提斯洋闭合，本地区裂谷性盆地也随之闭合[12]；中生代开始,本区进入以断块上升运动为主的活动阶段,此时西昆仑山体向北(北东)推覆,西南天山山体向南(南西)推挤[13],形成叠瓦式构造叠置—构造运动产生的热可促使成矿物质活化和转移，且上述叠置关系可为成矿提供有利空间[14]；始新世末，帕米尔块体向北东挤入西昆仑山脉，使包括塔木-卡兰古在内的西昆仑各地质单元走向由近东西转变为北西-北北西，在山脉北东坡至盆地边缘形成一系列逆冲推覆构造，部分地层发生倒转。

图1 新疆塔木-卡兰古成矿带区域构造图

3 矿区构造及控矿

矿区内出露地层主要为上泥盆统奇自拉夫组第二岩性段（D3q2）和下石炭统卡拉巴西塔克组第一以及第二岩性段（C1kl1-2）。前者为厚-薄互层状紫红色中细粒石英砂岩，夹薄层状青灰色泥质石英粉砂岩，局部片理化发育；后者下部为青灰色或者浅灰色中细粒石英（含砾）砂岩与黑灰色薄层状灰岩互层，其中夹一紫红色底砾岩层，上部主要为厚层状白云质灰岩夹少量厚层状灰黑色灰岩（图2）。

图2 卡拉牙斯卡克矿区地质构造图

3.1 矿区褶皱及控矿

塔木-别莱斯背斜（B2）从矿区中部经过，发育在泥盆系碳酸盐岩地层中，褶皱轴走向近南北，并向北倾伏。该背斜为等厚褶皱，翼间角＞120°，轴面近直立。矿体位于背斜转折段—转折端可为成矿提供有利空间，上部地层现已剥蚀，背斜形态破坏殆尽，较难识别，但矿体南部、北部背斜形态清晰可见。

3.2 矿区断裂及控矿

⑴ f1位于矿体东部，距矿体100～150 m（图3），断层面倾向北西西，倾角10°～35°，走向延伸数公里。断层下盘为上泥盆统奇自拉夫组中细粒石英砂岩，上盘为下石炭统卡拉巴西塔克组白云质灰岩与灰质白云岩互层，底部出露中细粒石英砂岩、含砾砂岩以及底砾岩层。断层面上，发育5～10 m厚的断层破碎蚀变带，具明显方铅矿化—表明该破碎带与成矿关系密切。

⑵ f2西距矿体10～50 m（图3），为高角度逆冲断层，走向近于南北，倾向西，倾角有较大变化（2940中段60°～70°，2890中段50°～60°，2815中段30°～40°—随着水平的降低倾角逐渐变小），走向延伸超过500 m。断层上下盘岩性为碎屑岩与碳酸盐岩互层，顺层现象不明显，局部出现分支小断层。断层面上断层泥发育，厚度20～30 cm。目前发现的可采矿体均位于该断层西侧10～50 m范围内的次级节理裂隙中，且在2890中段沿该断层面向南施工的探矿平硐中持续可见铅锌矿化；在2815中段该断层面附近方铅、闪锌、钴华，以及硫铁的氧化物发育—表明该断层面曾经可能为含矿热液流经的通道。

⑶f3位于矿体中南部，走向近东西，横切矿体，产状近直立，判断应为成矿后的破矿构造。

图3 卡拉牙斯卡克矿床剖面图

⑷次级节理裂隙位于f2西侧10～50 m范围内，地表表现为岩石风化、破碎，巷道中则发育众多不规则细小裂隙，并有方解石、白云石以及石英细小脉体穿插。此组节理裂隙应为逆冲过程中受力的作用所形成，特别是与f2断层的形成密切相关。矿区内可采矿体均产自该组节理裂隙中，为成矿提供了储矿空间。

4 矿床地质地球化学

4.1 矿床地质

矿体产于f2高角度逆冲断层西侧10～50 m范围内的次级节理裂隙中，赋矿围岩主要为下石炭统白云质灰岩与灰质白云岩互层，底部出露细碎屑岩夹底砾岩层。目前工程控制下共揭露两条矿体：Ⅰ号铜铅矿体，位于矿区东侧，产于下石炭统白云质灰岩中，似层状，地表走向近南北，倾向西，倾角75°，长度大于120 m，厚度5～8 m，见矿平均水平厚度5.33 m，平均品位铅2.55%、铜0.51%、锌0.31%，见矿标高2975，目前已控制到2815水平，但有变小趋势；Ⅱ号锌铅矿体，地质特征与Ⅰ号矿体相似，仅规模较小、矿石矿物不同—地表走向长度约65 m，平均水平厚度4.21 m，平均品位锌3.11%、铅0.51%、铜微量。

矿床矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿，次生矿物有孔雀石、铜蓝、蓝铜矿、钴华和铁锰氧化物等。

围岩蚀变主要有方解石化、白云石化、硅化、重晶石化，一般为团块状、浸染状及细脉状，蚀变体内有少量的方铅矿、闪锌矿产出。

4.2 矿床地球化学

4.2.1 硫同位素

前人对成矿带内的硫同位素进行测试[15，16]，发现主要集中在两个区间，认为硫应具备两个以上来源。其中涉及卡拉牙斯卡克矿床的样品共6件，δ34S值范围为-5.3‰～-17.7‰和-26.8‰～-32.6‰（表1）。

表1 卡拉牙斯卡克矿床硫同位素组成

一般认为，硫有4种不同来源[17,18]：①地幔硫，δ34S接近于0，变化范围为 0±3‰；②现代海水硫，δ34S约为+20‰，但有较大变化；③岩浆硫，δ34S主要为正值；④还原（沉积）硫，或称生物硫，以负值δ34S为特征。在天然物质硫同位素组成图上[19]，样品投点范围与生物成因黄铁矿最接近（图4），而且在矿石矿物中可见具球状、同心圆或皮壳状等生物成因特征的胶状黄铁矿，故可推得，该矿床硫物质来源与生物作用关系密切，应为生物作用下还原地层中硫酸盐而来。

图4 卡拉牙斯卡克矿床硫物质来源

4.2.2 铅同位素

前人对本成矿带内的矿石铅进行了测试分析[15]，发现主要集中于造山带环境,少部分落在幔源区和上部地壳。涉及卡拉牙斯卡克矿床的样品共8件，测试结果206Pb/204Pb变化于17.712～18.082，207Pb/204Pb从15.358变化到15.664，208Pb/204Pb则从37.513～38.399均有分布，变化范围较大（表2）。将测试结果投于铅构造模式图上，其中在206Pb/204Pb-207Pb/204Pb上（图5a），大部分样品点落于地幔附近，少部分落于下地壳附近，显示了铅深部来源的特性；在206Pb/204Pb-208Pb/204Pb上（图5b），所有样品点均落于造山带附近，显示了铅的多来源性。对矿区内的主要含矿层奇自拉夫组和卡拉巴西塔克组进行铅同位素测试分析，发现两含矿层的铅同位素与矿床中铅同位素组成相似，显示了极强的亲缘关系，表明其可源层。

4.2.3 H-O同位素

前人对塔木-卡兰古成矿带内（包括卡拉牙斯卡克）的一系列铅锌矿床进行了系统取样，重点研究了成矿流体来源。研究发现，σDSMOW-σ18OSMOW图解显示，成矿带内的成矿流体远离岩浆水和变质水，而落在了大气降水附近，表明成矿带内的成矿流体与大气降水密切相关。

表2 卡拉牙斯卡克矿床铅同位素组成

5 矿床成因及成矿模式

从矿床的控矿构造条件出发，并结合矿床地球化学研究，可知该地区泥盆-石炭纪时期，伴随着古特提斯洋的裂解，有富含成矿物质的深部流体沿着深大断裂上涌至地表，与同期碎屑物质共同沉积，形成矿源层。区域资料显示，矿区范围内成矿元素Cu、Pb、Zn、Sn、Mo等浓度系数均大于1，其中Pb 为16.9、Zn为4.14、Cu为3.18—论证了上述推断。矿源层形成以后，以大气降水为主要成分的流体下渗到矿源层，在构造或者其它力的作用下，不断循环萃取其中的成矿物质形成含矿热液（萃取地层中的膏盐形成热卤水之后其萃取金属成矿物质的能力将大大增强）。后期，矿区范围内的低角度逆掩断层f1作为导矿构造将富含成矿物质的流体引至地表，并与生物还原硫在高角度逆冲断层及其派生的次级节理裂隙中相混合，最终富集成矿。根据矿床成因的研究，可得卡拉牙斯卡克矿床的成矿模式（图6）。