阿舍勒铜矿火山岩筒控矿探讨——纪念阿舍勒铜矿发现三十周年

周明 任芳 赵云长

(①新疆阿舍勒铜业股份有限责任公司 哈巴河 836700②新疆地矿局第四地质大队 836500 ③新疆有色地研所 乌鲁木齐 830000)

1 前言

阿舍勒铜矿位于新疆北部哈巴河县北偏西31 km处阿舍勒村。北西距哈萨克斯坦约15km。

1984年新疆地矿局阿勒泰第四地质大队发现该矿床；一九八九年完成普查；1993年完成详查；1998年完成勘探；2004年投入生产，经济效益巨大。截止2012年6月，累积生产铜金属量21.25万吨，锌金属6.13万吨，销售收入104.4亿元，上缴各项利税超26亿元。

2 成矿条件

2.1 区域地质

阿舍勒铜矿成矿条件得天独厚，北部西伯利亚板块，南部准噶尔板块，二者之间为阿尔泰裂谷带，控制阿尔太褶皱带和阿尔太成矿带，矿产资源十分丰富。

阿舍勒铜矿区位于成矿带北西段，产在次级克兰成矿带北西端。向东南依有布尔津北部开因布拉克多金属矿区、阿勒泰市北部铁木尔特多金属矿区、富蕴县北部可可塔勒多金属矿区。向东南延伸至蒙古国境内，向北西顺接哈萨克斯坦国矿区阿尔太成矿带。阿舍勒铜矿床产于中泥盆统阿舍勒组中酸性－中基性双峰火山岩系构造成的火山机构中。

2.2 矿区地质

2.2.1 含矿层位

区内出露中泥盆统阿舍勒组(D2as)分4个岩性段：

第一岩性段(D2as1)，分布矿区东南部。为一套正常沉积向火山沉积过渡的岩层。下部凝灰砂岩，上部凝灰质夹火山角砾岩。

第二岩性段(D2as2)，分布于矿区中部，为主要的含矿岩层。岩性为英安质－流纹质火山集块岩、角砾凝灰岩和流纹岩，夹不纯灰岩透镜体。

第三岩性段(D2as3)，分布于矿区东部和西部。岩性为流纹质集块岩、角砾岩、凝灰岩和流纹岩。

第四岩性段(D2as4)，分布于矿区北部。岩性为英安质－玄武质集块岩、角砾岩、凝灰岩和玄武岩。

区域地层成矿元素含量见表1。

表1 区域地层成矿元素含量(10-6)

从表1可知，阿舍勒组Cu、Zn、Ag含量高，显示该组火山岩为含矿层位。

阿舍勒组内上、下层位含成矿元素见表2。

表2 阿舍勒组上下层位成矿元素含量(10-6)

从表2看出，阿舍勒组下部层位(含矿层)内Cu、Zn、Ag含量高明显高于该组上部层位，表明该组火山岩形成的岩浆经深部分异后，含矿热液中成矿元素含量相对富集，并高于其他期次的火山岩浆热液。

该组地层中灰岩透镜体夹层内含大量海相古生物化石。床板珊瑚：Thamnoporasp等十余件；四射珊瑚：Heliophyllwmsp 等四件；腕足：Vnoinwlwssp。此外，还有多孔虫、牙形刺、海百合等。

2.2.2 控矿机构

区内褶皱、断裂发育。

⑴褶皱

区内为一个复式向斜，包括一个次级背斜和两个次级向斜，即西部向斜，中部背斜和东部向斜，构成“W”状格架。

⑵断裂

玛尔卡库里断裂从矿区西部通过，呈北北西－南南东向展布。

区内次级断裂发育主要有两组，一组北西向断裂，走向300°左右，断层面倾向北东，倾角60°～80°，另一组近南北向断裂，走向0°～15°，断层面倾向东，倾角60°～80°。两组断裂均顺时针扭动，二者复合部位控制火山活动和成矿作用；展布方向，北西斜列，南北竖行。

构造变动，贯穿火山活动和成矿作用全过程，而且在成矿之后还在不断活动。近年区内常有3～4级地震发生。

2.2.3 岩浆(火山)活动

区内岩浆活动和火山活动强烈，发生在成矿作用全过程之中，提供成矿物质来源。

矿区是一座泥盆纪海底古火山机构；泥盆纪中期，岩浆(火山)活动强烈，在矿区中部、西部和东部三处发生三个火山旋回。火山在海底环境中心式喷发、溢出和贯入。形成流纹质－玄武质火山岩系，构成三座火山机构,见图1。

图1 阿舍勒矿区地质略图

中部第一旋回，分五个期次，从凝灰砂岩沉积开始，至玄武玢充填火山口结束活动。

东部第二旋回，分五个期次，从强烈喷发开始，至闪长玢岩充填火山口完成该旋回活动。

西部第三旋回，分三个期次，先英安质集块岩沉积，后灰绿玢岩充填火山口，构成火山机构。

其中，第一旋回分主火山岩筒和次火山岩筒。Ⅰ号矿化带产在主火山岩筒内，其余矿化带分别产面侧火山岩筒内。该火山岩筒成矿部位较浅，在上部矿体出露地表。

另两个旋回成矿作用在深部1500m以下，地表仅见矿化蚀变带。

阿舍勒铜矿区的火山岩按其SiO2含量可分为两大类。一类为含量在44.43%～52.07%之间，为玄武质岩石；另一类为69.24%～74.41%，为英安-流纹质岩石。缺乏中间相当于安山岩的成分。同样，将火山熔岩的岩石化学成分投影在LeBas等(1986)正常火山岩化学成分分类图(图2)中，可以看出，这些岩石显示位于两个不同区域，分别落于B区和O3与R区界线附近，其前者成分相当于玄武岩；后者成分相当于英安岩和流纹岩。显然缺乏与安山岩成分相应的岩石，为“双峰”式火山岩系列，或者称两极分异系列。

图2 火山岩化学分类全碱-硅（TAS）图

火山岩的SiO2频率直方图(图3)，亦明显具有“双峰”式火山岩的特点。

图3 阿舍勒火山岩SQ直方图

2.2.4 围岩蚀变

该区矿体围岩蚀变强烈，有硅化、高岭土化、绢云母化、叶腊石化、绿泥石化、黄铁矿化、绿帘石化、碳酸岩化等。以强蚀变硅化为中心，形成多个线形、面型、环形蚀变带。规模不等，长百余米至千余米，宽几十米至百米。在矿体顶部，或矿体上下盘，均有强烈围岩蚀变，并且上下盘蚀变对称。各种蚀变成为地质找矿的明显标志。

3 成矿作用与矿化特征

矿床产在火山机构中，即火山岩筒内。成矿作用自始至终贯穿于火山活动全过程中。

3.1 矿体形态、规模、产状

3.1.1 矿体形态

矿体形态分三部分：上部分两大支，呈脉状；中部柱状；下部多呈分支脉状。剖面近筒状体，或者“漏斗状”，横断面近椭圆形。

纵观矿体形似大树，上部树梢，中部树干，下部树根。

图4 阿舍勒铜矿1号矿床剖面组合立体图

图5 阿舍勒铜矿水平断面组合立体图

图6 阿舍勒铜矿床矿体垂直纵投影图

3.1.2 矿体规模

矿体总长2500m，控制长1100m；矿体宽几十米至几百米，包括硫化体，最宽400余米。矿体控制垂深1500m，未见底。下部-500m水平见二条矿体，宽度分别为20m和40m，继续向下延伸。

3.1.3 矿体产状

矿体走向近南北，或者0°～15°，或者0°～350°；倾向东90°～93°，倾角70°～80°。矿体向北东侧伏，侧伏角60左右，侧伏方位角30°。

3.2 矿石类型及结构构造

3.2.1 矿石类型

按氧化程度分上部氧化矿石，下部原生矿石。

氧化矿石有自然金、自然银、自然铜、孔雀石、兰铜矿、自然硫、褐铁矿等。

原生矿石有黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等。

按品位分富矿(Cu＞1%)和贫矿(0.5%～1%)，其中富矿占总矿石量的70%～80%。

3.2.2 矿石结构构造

矿石结构：自形半自形粒状结构、核晶结构、环状、斑状、残余、似基底结构。

矿石构造：似条带状、块状、星点状、角砾状、显微角砾状、细脉状、网脉状、浸染状、细脉浸染状等。

3.3 矿物成分

矿物成分有硫化物、氧化物、盐类和自然元素。

硫化物：黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉钼矿、斑铜矿、毒砂、铜兰、方黄铁矿、辉铜银矿、辉银矿。

氧化物：赤铁矿、赤铜铁矿、针铁矿、褐铁矿等。

盐类：锌砷黝铜矿、重晶石、铅黄、砷铝铅矾、兰铜矿、孔雀石、白铅矿、碳酸铅镁矿、碲银矿、角银矿等。

单矿物(自然元素)：自然金、自然银、自然铜、自然硫、金银矿。

3.4 矿石化学成分

3.4.1 化学成分

矿石成分复杂，多达35种元素或成独立矿体，或伴生或共生。

主元素有Cu、Pb、Zn、Au、Ag、S;综合利用元素有Ga、Li、Te、Se、Bi等。

3.4.2 矿石品位

铜含量分为：贫铜矿石Cu0.2%～0.5%、中等铜矿石Cu0.5%～1%、富铜矿石Cu1%～3%、特富铜矿石Cu＞3%，可达10%。矿体中富铜矿石、特富矿石，占总量三分之二。

硫含量：一级35%～40%、二级15%～35%、三级8%～15%。部分矿石达51.15%。

锌含量：一般2%，高达16.32%，多在矿体中上部。

铅含量：一般1%～2%，局部达20%，多在重晶石矿体内。

银含量：平均（30～40）×10-6，局部重晶石矿体内高达600×10-6。

金含量：平均0.5×10-6左右，局部重晶石矿体内高达5×10-6。

矿体平均品位见表3：

表3 矿体平均品位表

3.5 矿体垂直分带

矿体自上而下垂直分带，依次为：上部重晶石多金属矿体；中部铜锌矿体；下部铜硫矿体，底部为硫铁矿体。

4 矿床成因

矿床成因与海底火山活动密切相关，下列研究成果可以证实：

⑴海相化石地层内灰岩透镜含大量海相化石，见前述地层(D2as2)。

⑵硫同位素。据14件硫化物硫同位素测定，δ34S值为(1.3～7.63)‰，平均值4.62%，说明硫同位素组成较均一，分馏作用弱，硫来源于上地幔和深部地壳。

⑶氢氧同位素。据3件石英的氢氧同位素测定结果，石英平衡的水溶液中δ18O为1.47‰～2.5‰，石英的均一温度为197～238℃，石英包裹体水的δD为(-43～37)‰(程钟富1990)。将其相应值投影到δ18OH2O-δD关系图上，投影点均落在混合水范围内，接近黑矿流体，表明含矿溶液除来源于火山岩浆外，还有海水加入，组成混合的含矿溶液,见图7、图8。

图7 矿液δ10OH2O-δD组合图

图8 207Pb/204Pb-206Pb/204Pb图解

⑷铅同位素。该矿床15件样品铅同位素测定(贵阳地质所1978)，火山岩、硫化物及铁帽的铅同位素组成变化范围，206Pb/204Pb＝17.854～18.238，207Pb/204Pb＝15.466～15.633，208Pb/204Pb＝37.044～38.082。其均方差和变化系数均小于1，表明铅同位素组成比较单一，是同一来源。在卡依三角坐标图上，岩石和矿石铅同位素全部落在正常铅范围内。反应该矿床铅同位素属于正常铅。威尔逊等人(1963)指出，如果矿石铅的初始同位素属于正常铅，则这种铅来源于下地壳，或者富铀的上地幔。

⑸稀土元素。该矿床三件岩石样品的稀土测定结果，∑KEE 为(45.54～83.67)×10-6，L/H 为(3.41～3.76)，SEW为(0.76～1.03)×10-6。，其特征是稀土较低，铀弱亏损，或者元亏损，配细分模型为较平缓的曲线，显示成矿物来源地幔。

根据前述阿舍勒铜矿床成矿地质背景，成矿物来源和成矿作用等方面分析。该矿床成因类型属于海相火山岩型铜矿床，又称块状硫化物型矿床。

5 成矿模式

⑴岩浆房内岩浆沿火山通道上升。

⑵岩浆上升过程中，开始分异液。先分异出中酸性岩浆，形成英安斑岩；再分异出中基性岩浆，形成玄武类岩石，或者玄武岩，或者辉绿岩；最后剩余金属矿物岩浆，继续上升形成矿床。

⑶火山成矿三个阶段、三种方式。

三个阶段：早期、中期和晚期。

三种方式：矿浆喷发，形成火山沉积矿床，即重晶石多金属矿体。其次矿浆溢出，在火山内外、在地表边坡，形成铜锌矿体。最后，矿浆贯入火山管道，在其内形成铜矿体和硫铁矿矿体。

⑷成矿三个阶段和三种方式，表现为成矿垂直分带，依次分为早期上部重晶石多金属矿体；中期铜锌矿体；晚期下部铜矿体和硫铁矿矿体。

综上所述，阿舍勒铜矿形成“雨伞状”、“漏斗状”、“T”字形、“蘑菇”形块状硫化物型成矿模式。

图9 阿舍勒铜矿火山岩筒成矿模式图

6 结束语

⑴新疆地质矿产局第四地质大队于一九九八年完成阿舍勒铜矿勘探工作，提交铜金属量92万吨。

⑵铜矿边采边探，工作程度不断提高，在勘探区之外，向南、向北、向深部预测新增资源量分别为5万吨、15万吨、60万吨，合计80余万吨。矿区资源远景可观，升格为超大型块状硫化物矿床，指日可待。

⑶笔者水平有限，“班门弄斧”，敬请专家、学者指正。编写过程中，得到新疆有色地勘局高级工程师程丽红和阿舍勒铜矿地质工作者陆增发、陈红琦、曹智海、汤林月、蔺柏林、陈玉武、刘文辉等指导，在此一并致谢。

参考资料

［1］陈文鳌，等.浅谈阿舍勒黄铁矿型多金属矿垂直分带，1989.

［2］赵云长.阿舍勒黄铁矿型矿床地质特征，1990.

［3］周良仁，等.新疆哈巴河县阿舍勒铜矿成矿地质条件研究，1993.

［4］王宏君，等.新疆哈巴河县阿舍勒铜矿区一号矿床详查地质报告，1994.

［5］赵云长，等.淮北区带阿尔泰山南麓铜金靶位优选，1995.

［6］滕家欣，等.新疆哈巴河县阿舍勒铜矿区一号矿床勘探报告，1998.

［7］王京彬，等.鄂尔多斯聚矿带金铜成矿条件及找矿靶位优选，1999.