新疆且末县卡特里西铜锌矿地质特征及成矿模式

卞翔 杨硕 靳刘圆（新疆维吾尔自治区地质调查院　乌鲁木齐 830000）



新疆且末县卡特里西铜锌矿地质特征及成矿模式

卞翔 杨硕 靳刘圆
（新疆维吾尔自治区地质调查院乌鲁木齐 830000）

摘要卡特里西铜锌矿位于塔里木陆块南缘昆仑造山带中，目前仍属于地质找矿薄弱区。矿体受地层控制，层状、似层状、透镜状产于下石炭统托库孜达坂群地层中。根据矿体产出的地质特征、地球化学特征，并与我国典型的火山岩型铜矿床进行对比，认为卡特里西铜锌矿属海相火山沉积硫化物型矿床，其形成过程可划分为四个阶段，主要成矿阶段为早石炭世海底火山活动间隙期。

关键词卡特里西铜锌矿地质特征成矿模式

DOI∶10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.01.019

项目资助：新疆维吾尔自治区矿产资源补偿费项目（2004034）资助

昆仑造山带位于青藏高原北部，塔里木盆地南缘，矿床资源丰富，是我国重要的多金属成矿带［1］。自新元古代晚期以来，该区域经历了特提斯洋盆的开启、俯冲、闭合以及微陆块多次碰撞造山等一系列构造地质事件［2］。区内火山、岩浆活动强烈，各类构造发育，与成矿作用有关的各种热液活动期次多、强度大，各类金属矿点广泛分布，成矿地质条件良好。

卡特里西铜锌矿位于新疆且末县城阿羌乡卡特里西村西南9 k m处，是巴音郭楞蒙古自治州也是昆仑山边远山区第一个即将投入规模开采的铜锌矿山，对地方经济发展意义重大。该矿床找矿工作的突破和成矿类型的确定填补了我国西北地区昆仑山一带该类型矿床的空白，将为今后在昆仑一带地质工作薄弱区寻找该类矿床的寻找指明方向。

1　区域概况

1.1大地构造背景

矿区位于阿尔金深大断裂南缘，大地构造位置处于塔里木陆块南缘活动带，喀拉米兰晚古生代弧沟系之中［3］，北隔阿尔金深大断裂与塔里木中央地块相邻，南隔木孜塔格—鲸鱼湖大断裂与华南板块木孜塔格中生代陆内裂陷盆地相邻［4］（图1）。

图1　卡特里西铜锌矿一带区域地质矿产图

1.2区域地质特征

卡特里西铜锌矿区位于新疆东昆仑主峰以北的中高山地带，区域内地层整体呈NE向展布，由老到新发育晚古生代、中生代和新生代地层。依次为：中泥盆统布拉克巴什群为一套半深海碳酸盐建造。下石炭统托库孜达坂群与南北两侧地层均以断层接触，发育一套类复理石建造的浅变质岩，属滨浅海相沉积环境，卡特里西铜矿即产于该地层中。中上石炭统喀拉米兰河群分布于托库孜达坂群南侧，半深海-深海相沉积建造。下二叠统喀尔瓦组不整合覆于喀拉米兰河群之上。下中侏罗统叶尔羌群与托库孜达坂群角度不整合接触为一套陆相碎屑岩建造。上侏罗统库孜贡组亦不整合覆于托库孜达坂群上。第三系上新统阿图什组不整合覆于布拉克巴什群之上。第四系乌苏群区域内构造线整体走向呈北东东向，由三条区域型大断裂和一复向斜构造组成，内部次级断裂发育，卡特里西铜锌矿床产于复向斜北翼。三条大断裂分别为阿尔金超岩石圈大断裂（F1），位于图幅北部，北北东向延伸；雅普喀克勒克断裂（F2）位于图幅南部，延伸大于70 km，切割琼库尔达坂断裂，沿走向显波状特征并分布有超基性岩体；琼库尔达坂断裂（F3）位于图幅南侧，延伸大于30 km，沿断裂分布华力西晚期的闪长岩体。托库孜达坂复向斜分布在琼库尔达坂断裂一带，轴向北东东向，两翼地层较陡，核部宽缓，次级褶曲发育。

1.3区域地球物理特征

据区域地质资料，工区处于东西向分布的巨型重力梯级带上，梯度变化率为1.2 mgal/km，整体来看该区位于北部塔里木盆地稳定带与南部昆仑活动带的交界带附近，而该恰为重力和磁场的梯级变化带，从理论上来说是成矿的有利地段。

2　矿床地质特征

2.1矿体特征

卡特里西铜锌矿矿体分布受地层控制特征明显（图2），主要产于灰绿色糜棱岩化透闪石化基性凝灰岩中，共发育14个矿体，分布在东西2.5 km长的范围内，集中于东西两个地区，其中东部VI和VIII号为主矿体（表1）。

图2　卡特里西铜锌矿地质图

表1　卡特里西主要矿体特征统计表

⑴VI号铜锌矿体 位于矿区东部，呈似层状，北东东向展布，含矿岩石为基性凝灰岩，围岩为灰岩，矿体长约402 m，厚0.5～13.2 m。矿体金属矿物主要为黄铜矿、闪锌矿和方铅矿，多呈它形，细脉浸染状-稠密浸染构造。通过平硐工程控制，矿体垂直深度可达233 m，整体陡南倾，产状148°∠85°，地表西端为陡北倾，向深部有变缓趋势，铜品位（0.21～9.81）× 10-2，锌品位（0.46～21.54）×10-2。

⑵VIII号铜锌矿体。位于矿区中-东部，呈层状、似层状，是矿区规模最大的一个矿体。产于灰岩与含炭粉砂岩的接触部位，北东东向展布，长约761 m，厚0.6～13.5 m。矿体金属矿物以黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿和方铅矿为主，一般为它形结构，多呈细脉浸染状-稠密浸染状。该矿体通过探槽和平硐工程控制，垂深可达264 m，纵向上矿体厚度稳定，整体南倾，产状155°∠79°，向深部变缓，铜品位（0.22～8.02）×10-2，锌品位（0.52～14.36）×10-2。

2.2矿石特征

矿石矿物成分比较复杂，以原生金属硫化物为主，主要为黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿，少量斑铜矿、磁铁矿及微量白铁矿、白钛矿、辉银矿等。脉石矿物主要有透闪石、绿泥石、滑石和石英，次有白云石、透辉石和角闪石等。矿石构造以细脉浸染状和稠密浸染状为主，少量具有星点状构造或块状构造。

黄铜矿∶矿石中最主要的有用矿物。它形粒状，粒度0.01～0.4 mm，多与闪锌矿、方铅矿连生，并见有黄铜矿呈乳滴状分布于闪锌矿中；部分黄铜矿独立分布，或分布于脉石矿物的间隙和裂隙中。含量一般2%～10%，最高可达18%。

闪锌矿∶矿石中的主要有用矿物。它形粒状，粒度0.02～1 mm，少量为粗粒状，粒度1～3 mm。矿物多呈粒状集合体，彼此或与其它矿物连生，其中包含方铅矿、黄铜矿、黄铁矿等。闪锌矿局部分裂开现象，并被脉石矿物胶结，多被拉长，沿拉长方向定向分布。含量一般2%～25%，最高可达55%。

2.3矿床地球化学特征

对卡特里西铜锌矿含矿凝灰岩的稀土元素含经行分析，并采用Boynton（1984）推荐的球粒陨石数值进行标准化［5］，其稀土配分模式如图3所示，整体显示平坦曲线特征，与大红山、桦树沟等海相火山岩型稀土元素分配特征相似。可以看出，大红山含矿凝灰岩稀土总量普遍较低，∑REE总量为16.85×10-6～24.15×10-6，平均值为22.73×10-6，轻稀土富集，∑LREE/∑HREE值分别为4.77～5.18，轻重稀土分馏明显。δEu分别为1.61、1.42、1.37，具Eu弱正异常，δCe分别为0.64、0.57、0.50，具Ce中等负异常，δCe＜0.82，显示洋盆特征［6］。一般认为，Eu正异常是高温热液的特征，而Y正异常、Ce负异常是海水本身的特征［7-9］，因此卡特里西铜锌矿床的形成应与海底火山活动相关，成矿流体来源于火山热液与海水的混合。在La-Ce-Y图解中，三件样品均投于海相火山岩与陆源碎屑岩的混合区，位于海相火山岩区的边缘附近，表明成矿物质以海相火山岩为主，混入少量陆源碎屑。

图3　卡特里西含矿凝灰岩稀土元素分配模式图

图4　卡特里西含矿凝灰岩La-Ce-Y图解

3　成矿模式探讨

3.1成矿阶段的划分

根据矿石特征及含矿岩石的地球化学特征，将铜锌矿床的形成过程划分为四个阶段：

（1）浅海盆地形成阶段

晚古生代末，由于海西构造运动的影响，喀拉米兰弧沟系强烈褶皱上升闭合，在卡特里西一带形成浅海盆地，同时伴随有火山活动。

（2）火山活动成岩成矿阶段

早石炭世卡特里西一带浅海盆地内海底火山活动形成的基性凝灰质岩浆热液和成矿物质共同堆积于火山机构的边部洼地，在凝灰质岩浆热液冷凝成岩的过程中，成矿物质亦结晶形成各类金属硫化物，并赋存于基性凝灰岩岩层中。该阶段是卡特里西铜锌矿的主要成矿阶段。

（3）后期改造阶段

矿床后期的改造作用主要表现为动力变质作用，以闪锌矿为主的金属硫化物矿物受其影响多出现拉长、变形，并出现少量定向排列现象，基性凝灰岩蚀变产生的脉石矿物透闪石、滑石、绿泥石则多呈现叶片状、片状、纤维状、放射状鳞片变晶结构，矿石受后期构造影响多出现碎裂，碎斑结构发育，沿裂隙充填少量硅质细脉。从矿石特征及与脉石的相互关系来看，金属矿物并无明显后期富集现象，变质作用改造对成矿贡献很低。

（4）表生作用阶段

(1)地形、地貌和地质构造。该段河道水面约150 m，且河床平整，两边大堤顶高程约12.00 m。勘察期间水深约1.50～3.00 m，水面高程约6.00 m。

硫化铜锌矿体出露地表，在自然条件下氧化，形成的矿物组合有褐铁矿、孔雀石、蓝铜矿、黄钾铁矾等。

3.2成矿环境

通过对含矿及基性凝灰岩的岩石化学和稀土元素特征的分析并对比典型矿床，初步认定该矿形成的构造环境为喀拉米兰弧沟系海西期闭合后形成的相对封闭的浅海盆地。火山活动形成的含矿层岩性是一套中等碱性到钙碱性、酸性到基性系列的凝灰岩，呈一反旋回，成矿期为火山活动的相对宁静期，火山喷发以溢流相为主，火山热液活动形成的成矿物质沿火山堆斜坡搬运至火山机构的边部洼地中，与凝灰质沉积物共同沉积形成矿层，而该时期相对平静的环境亦有利于碳酸盐岩的沉积，所以矿层呈夹层状产于灰岩层中（图5）。

图5　卡特里西成矿环境示意图

3.3矿床成因

卡特里西铜锌矿矿体中常出现灰岩夹层，当火山喷发的晚期或喷发间歇期，大规模岩浆喷发已经停止，但喷气和热液仍在继续活动，这些含矿气液主要成分为H2S、SO2、CO2、金属化合物及其他络合物等，它们以真溶液或胶体溶液沿裂隙向上运移，源源不断地喷溢至地表水体中，当这些高温的含矿气液与空气或水接触，由于物理化学条件的改变而生成各种矿物沉淀下来，从而聚集成矿床［10］。卡特里西一带的海底火山活动，喷发出的气液中富含Cu2+、Zn2+、Pb2+、Fe2+、Ag+、Cl-、SO42-等离子，而大量的H2S挥发份物质溶于海水中，使得海水变为还原环境，Cu、Pb、Zn元素，它们的亲硫性强，当海水中有丰富S2-离子作用，沉淀出硫化物CuS、PbS、ZnS，这些硫化物与胶体溶液组成矿浆，沿火山锥斜坡下泄，并经过海水的搬运作用沉积于海底盆地中构成卡特里西矿床的主体，此外Fe、Ag亦形成金属硫化物黄铁矿和辉银矿，但总量较低，是卡特里西矿床的次要金属矿物。

4　结论

卡特里西铜锌矿矿床成因类型属海相火山沉积硫化物型矿床，该矿床形成于相对封闭的浅海碳酸盐盆地中，主要成矿阶段是在早石炭世卡特里西一带海底火山活动的相对宁静期，含矿岩浆热液溢流堆积冷凝形成矿体，后期动力变质作用改造对成矿作用影响弱。卡特里西铜锌矿具岩性和层位控矿的特征，其主要找矿标志为：

4.1地层标志

下石炭统托库孜达坂群之中的火山岩地层是卡特里西铜锌矿的主要含矿层。

4.2岩性标志

矿体主要赋存于灰黑色薄层细晶灰岩中，及其与灰色绢云母化含炭粉砂岩的接触部位，这两种岩性出露的地区是本区找矿的重要靶区。

4.3地球物理标志

铜锌矿体的地球物理特征表现为低背景条件下较高的极化率和较低的电阻率。

4.4地球化学标志

矿区一带的火山岩地层中Cu、Zn、Pb、Ag等成矿元素含量呈现较高背景值，存在这些元素异常组合的地带可能会有铜锌矿体的存在。

4.5矿体特征标志

矿体赋存于灰色基性凝灰岩中，该层几乎全为矿体，地表氧化为孔雀石、铜蓝、褐铁矿等矿物，是直接的找矿标志。

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收稿：2015-12-23