新疆乌拉根铅锌矿床成矿流体研究及成因探讨

2017-09-20李世恒董磊磊赵路通黄行凯

中国锰业 2017年6期

李世恒，董磊磊，赵路通，黄行凯

(1. 北京矿产地质研究院，北京 100012； 2. 内蒙古物华天宝矿物资源有限公司，内蒙古赤峰 024000)

0 前言

目前，砂砾岩型铅锌矿床是塔西地区最重要的铅锌矿床类型，主要有江结尔铅锌矿和乌拉根铅锌矿。其中，乌拉根铅锌矿位于西南天山造山带与塔里木地块之间的过渡带的喀什凹陷，已探明333+334级铅锌资源量为500万t，预测远景资源量在1 000万t以上，为超大型铅锌矿床，在塔西地区具有十分特殊的位置，学术研究与经济价值极大。对于此矿床的成因，前人提出以下几种观点：低温热卤水充填成矿[1]；与区域性盆地流体有关的砂岩型铅锌矿[2]；海底喷流沉积型铅锌矿床[3]。本文所接受的成因观点为第2种，认为矿床形成是盆地内富含Pb、Zn等成矿物质的氧化性流体，在构造动力的作用下，沿断裂向上运移，运移过程中，流体淋虑萃取岩石中的成矿物质与地层内的还原性物质发生氧化还原反应，在孔隙度和渗透性相对良好的砂砾岩层内沉淀富集成矿。

在任何矿床形成的过程中，都离不开流体的参与。成矿流体在矿床成因研究中具有十分重要的地位，包裹体研究是成矿流体的基本手段和途径之一[4]。目前，乌拉根铅锌矿床在成矿流体方面的研究较为薄弱，因此，本文通过对乌拉根铅锌矿的石英脉、方解石脉中包裹体的研究，在观察划分包裹体类型的基础上，测定了成矿流体均一温度与盐度，进一步探讨了成矿流体形成、演化，并分析了矿床成因，期望对塔西地区寻找相似类型的铅锌矿床起到指示作用。

1 区域地质背景

乌拉根铅锌矿夹持于塔里木盆地西南缘与南天山造山带之间，该地区具有造山带与盆地边缘过渡的特征，塔里木盆地边缘主要构造形式为坳陷和隆起，喀什坳陷盆地是塔里木盆地西南凹陷的一个二级构造单元，为乌拉根铅锌矿床的容矿盆地(图1)[5]。坳陷盆地具有典型的二元结构，下部为基底地层，为一套高Cu、Pb及Zn等金属背景值的长城系阿克苏群变质岩；上部为盖层，为一套中、新生代地层，岩性主要为砾岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩，部分区域见有石膏、煤和生物碎屑灰岩。乌恰—乌帕尔一线以东地层层序全、整体厚度大；乌恰—乌帕尔一线以西，盖层普遍缺失古生界地层，整体厚度小[6]。

Ⅰ 喀什深洼陷；Ⅱ 南天山山前褶皱—冲断带；Ⅲ 库孜贡苏晚三叠—中侏罗世断陷；Ⅳ 西昆仑山前褶皱—冲断带；F1 乌赤别里山口断裂；F2 乌恰断裂；F3 塔拉斯—费尔干纳巨型走滑断裂带

图1乌拉根铅锌矿位置及喀什凹陷构造单元划分

区域内构造以断裂主，有北东向和北西向两组断裂，北东向断裂为西昆仑山前断裂，乌恰断裂和塔拉斯—费尔干纳走滑断裂，北西向断裂多为次级断裂。乌拉根铅锌矿主要受控于北北东向发育的昆仑山前断裂和南部的乌恰断裂，次级断裂较为发育，多呈北北西向，在空间上两者构成了棋盘状的构造，矿床形成过程中为成矿物质的运移、富集及沉淀提供了有利条件[7]。区域上托云盆地西北部可见大面积火成岩出露，主要为基性岩浆岩，火山喷发方式以脉冲式为主。

2 矿区地质特征

乌拉根铅锌矿位于喀什凹陷西南侧乌拉根向斜内，矿区出露地层主要为元古界长城系(Chak)；下侏罗统康苏组(J1k)、中侏罗统扬叶组(J2y)和塔尔尕组(J2t)、上侏罗统库孜贡苏组(J3k)；下白垩统克孜勒苏群(K1kz)；古近系—新近系阿尔塔什组(E1a)、齐姆根组(E1-2q)、卡拉塔尔组(E2k)、乌拉根组(E2w)、巴什布拉克组(E2-3b)和克孜洛依组(E3-N1)k、中新统安居安组(N1a)、帕卡布拉克组(N1p)。Chak与上覆K1kz及K1kz与E1a之间为角度或平行不整合接触关系外，其余各地层单元之间均为整合接触关系，其中，白垩系克孜勒苏群第5岩性段(K1kz5)是乌拉根铅锌矿主要的赋矿地层，岩性为灰白色含砾砂岩和砂岩，还有少量的角砾岩(图2)[7]。

1 第四系；2 帕卡布拉克组；3 安居安组；4 克孜洛依组；5 巴什布拉克组；6 乌拉根组；7 卡拉塔尔组；8 齐姆根组；9 阿尔塔什组(赋矿层位)；10 克孜勒苏群第五岩性段(赋矿层位)；11 克孜勒苏群第四岩性段；12 克孜勒苏群第三岩性段；13 克孜勒苏群第二岩性段；14 克孜勒苏群第一岩性段；15 库孜贡苏组；16 杨叶组和塔尔尕组泥岩；17 康苏组；18 长城系；19 断层；20 地层界线；21 不整合界限；22 产状；23 向斜轴；24 铅锌矿体

图2塔西乌拉根铅锌矿矿区地质图

乌拉根铅锌矿区的构造以褶皱构造与断裂构造为主。褶皱构造有乌拉根向斜和康苏背斜，其中乌拉根向斜为铅锌矿体的容矿构造，矿体呈层状、似层状及透镜体。矿区断裂构造极为发育，可划分为北东向和北西向两组断裂，区域性断裂主要呈北东向，有克孜勒苏断裂、塔拉斯—费尔干纳走滑断裂；北西向断裂主要为次级断裂，主要有位于矿区的南部的乌拉根断裂和位于乌拉根向斜的北翼吾合沙鲁断裂，其中，吾合沙鲁断裂切穿乌拉根向斜北翼，局部造成下白垩统克孜勒苏群(K1kz)与上覆阿尔塔什组(E1a)之间断层接触关系，并在褶皱、断裂构造叠加的部位，形成透镜状富铅锌矿体。矿区内未见岩浆岩出露。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

乌拉根铅锌矿受控于矿区向斜构造，铅锌矿体对称产出于向斜两翼，主要呈层状、似层状，局部构造叠加部位呈透镜状(图3)。以向斜轴线为界，将其划分为南矿带和北矿带。南矿带西段矿化富集区段位于47～24线间，长约1 800 m；东段位于48～76线间，长度大于800 m。矿体主要产于下白垩统克孜勒苏群第5岩性段(K1kz5)顶部的灰白色砂砾岩和砂岩，平均水平厚8.23 m，铅平均品位0.70×10-2，锌平均品位3.06×10-2，铅锌合量3.76×10-2。北矿带矿体延伸长，连续稳定，延伸超过15 km，单个矿体延伸长度可达几百米，厚度达几十米。主要产在下白垩统克孜勒苏群顶部(K1kz5)的灰白色砂岩、砂砾岩、含砾砂岩和泥质白云岩。底板岩性为紫红色的砂岩与泥岩互层，顶板岩性为绿色的泥灰岩和紫红色的膏泥岩，顶底板均为不透水层，中间为砂岩、砾岩等碎屑岩，整个系统为含矿热液运移提供了良好的通道，共圈定4个矿体，Pb平均品位是0.45%，矿床Zn平均品位是 2.74%，Zn/Pb = 6[8-10]。北矿带发育坍塌角砾岩，铅锌矿化强烈，矿体呈块状、脉状，铅品位最高可达27.55×10-2，平均品味为5.48×10-2，锌品位最高可达26.23×10-2，平均品位为8.45×10-2。

图3 乌拉根铅锌矿床地质剖面图(据新疆鑫汇矿业有限责任公司修绘，2013)

3.2 矿石特征

乌拉根铅锌矿的矿石类型主要有含砾砂岩型和脉状矿石。其中砂砾岩型矿石位于下白垩统克孜勒苏群第5岩性段(K1kz5)灰白色砂砾岩中，脉状矿石位于接触界面或断裂破碎带中(图4)，矿床矿物组合类型均较简单，两种类型矿石的矿物组合基本一致，金属矿物主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿及白铁矿等，脉石矿物为石膏、方解石及白云石，偶见少量绿泥石。最常见灰色砂砾岩和含砾砂岩中的浸染状、条带状、细脉状等硫化物矿石构造，少量在泥灰岩中的矿石见块状构造。浸染状矿石中的闪锌矿、方铅矿和黄铁矿多为微晶他形胶结石英等碎屑颗粒，细脉状矿石多为方铅矿闪锌矿脉。

图4 乌拉根矿区矿物矿石类型及矿石矿物组成

常见结构有晶粒结构、纤维状结构、交代结构、残骸结构、同心环结构及莓球结构。

3.3 围岩蚀变

铅锌矿体的围岩蚀变普遍较弱且类型简单，主要有石膏化、方解石化、白云石化、天青石化、黄铁矿化等，此外区域性的褪色蚀变现象广泛发育于下白垩统克孜勒苏群(K1kz)砂砾岩中。

4 成矿流体特征

结合区域地质背景，根据乌拉根铅锌矿床的矿物组合、形态、产出位置及相互穿插关系可将乌拉根铅锌矿床分为成矿热液期和表生氧化期。

4.1 样品采集及测试

本次研究样品主要采自于矿体中含矿方解脉，共计5件，样品纯净度高，与成矿关系密切，能够良好的反映成矿流体的特征。

流体包裹体显微测温所用仪器LinkamTHMSG600 型冷热台，测试工作主要在北京矿产地质研究院流体包裹体实验室完成，温度控制范围为-196～600℃，在-120～-70℃温度区间的测定精度为±0.5°，-70～100℃区间的测定精度为±0.2(°)，100～500℃区间的测定精度为±2(°)。测试过程中，升(降)温速率为0.5～10℃/min，相变点附近速率降为0.1～0.5℃/min，测温结果见表1。

表1 乌拉根铅锌矿流体包裹体显微测温结果

4.2 包裹体特征

本次对矿体中含矿方解石脉流体包裹体研究显

示，方解石中流体包裹体不发育，其包裹体类型主要为气液两相包裹体(W型)(图5)。

图5 乌拉根矿区方解石中流体包裹体特征

测温结果显示方解石中包裹体均一温度为84～187℃，集中于120～150℃区间，盐度为10.36%～23.37% NaCl，成矿流体为低温中高盐度的流体(图6)。

图6 乌拉根矿区方解石温度直方图及温度—盐度散点图

5 成因探讨

乌拉根矿体主要赋存于下白垩统克孜勒苏群顶部(K1kz5)的灰白色砂岩、砂砾岩、含砾砂岩和坍塌角砾岩，矿石的结构、构造及产出形式均显示出后生成矿的特征，因此可以推断矿床的主体形成晚于赋矿地层，为后生矿床。

结合区域地质背景，盆地流体在该地区成矿过程中具有重要的作用，乌拉根矿床矿石组构特征和产出形态揭示该矿床成矿以充填作用为主，成矿流体为低温中高盐度的流体。区域上，出露大面积元古界、古生界高金属背景值地层，富含Pb、Zn、Cu、U等金属元素，可以提供成矿物质来源，长期被大面积风化剥蚀，喀什坳陷接受沉降，形成高金属背景值中新生代地层，喜山期由于造山运动，区域性盆地流体向过渡带运移，坳陷内的流体沿断裂系统运移，不断循环淋虑萃取岩层中的成矿物质，形成高金属含量的盆地卤水，流体运移到相对还原的环境，在孔隙度和渗透率相对较高的砂岩、砂砾岩及坍塌角砾岩或者构造发育的部位，造成大量金属硫化物的沉淀富集，形成层状、似层状的铅锌矿体，构造叠加的部位，形成透镜状矿体，品位较高。因此，乌拉根铅锌矿为后生矿床，成因与盆地流体密切相关。