新疆鄯善县盐滩铜矿地球化学特征及找矿前景

2018-11-10任燕杨刚刚

新疆地质 2018年3期

任燕，杨刚刚

(新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆乌鲁木齐 830000)

新疆鄯善县盐滩铜矿位于东天山觉罗塔格成矿带，该成矿带长期以来都是地质勘查和科学研究的重点地区，它以有色金属、铁、金矿为主，资源丰富，成矿作用多样，在不长的地质演化史中发育众多矿床系列及类型，成矿规律极具特色[1]。2015年新疆地质调查院在百灵山一带开展1∶5万化探及异常查证工作时发现了盐滩铜矿。

1 区域地质背景

区域上以阿其克库都克断裂为界，以南主要出露长城系星星峡岩群、蓟县系卡瓦布拉克岩群和青白口系库什台群，为中浅变质岩系。北侧以下石炭统苦水组、下石炭统阿齐山组、下石炭统雅满苏组、上石炭统吐古土布拉克组、下侏罗统三工河组、新近系和第四系为主。石炭系总体为一套滨、浅海相火山-沉积岩系，但分属不同的构造沉积相区，康古尔塔格韧性剪切带内的石炭系普遍经历了强烈的构造变形；侏罗系在区内零星出露，主要发育一套陆相碎屑含煤岩系；新近—第四系总体为一套陆相碎屑沉积，广布于区内一些低洼地带[2-6]。从出露面积上看，区域分布最广的是石炭系(图1)。

构造主要为近EW向阿其克库都克深大断裂，该断裂带被认为是在古生代晚期发育的走滑并叠加向北俯冲的断裂带[7]。前人研究表明，右行走滑剪切运动发生在(350±7)Ma之后[8]。该断裂带为压性，总体南倾，倾角65°～85°，局部直立，断面上擦痕构造显示该断层带运动方向为由南向北俯冲。

侵入岩浆活动强烈，侵入岩发育，岩石类型齐全，超基性、基性、中酸性均有出露，以中酸性侵入岩分布范围最广，从侵入岩分布的空间范围来看，上元古代侵入岩主要分布在阿其克库都克断裂以南，晚古生代岩体广泛出露。岩体侵入时代从中元古代到三叠纪均有，以晚古生代泥盆纪、石炭纪和二叠纪侵入岩分布范围最广。其中石炭纪侵入岩浆活动较强，分布面积最大，侵入到下石炭统雅满苏组、苦水组、阿奇山组、干墩组和上石炭统吐古土布拉克组中，围岩局部发生角岩化。出露岩性较全，超基性、基性及中酸性均有发育，以中酸性岩体为主，超基性、基性出露较少。

2 矿区地质特征

矿区处于南部基岩区与北部山间盆地过渡带，地质条件简单(图2)。出露地层为上石炭统吐古土布拉克组晶屑玻屑熔结凝灰岩、玻屑晶屑熔结凝灰岩、含角砾凝灰岩、晶屑岩屑凝灰岩、晶屑凝灰岩、岩屑凝灰岩、火山灰尘凝灰岩、火山角砾岩、凝灰质砂岩、长石岩屑砂岩、硅质岩等，分布于矿区南部和中北部第四系中呈孤立露头。整体来看矿区以凝灰岩为主，发育部分火山角砾岩，并夹部分长石岩屑砂岩、凝灰质砂岩。含角砾凝灰岩、火山角砾岩、晶屑玻屑熔结凝灰岩为主要的含矿岩性。矿区地层受后期热液影响，蚀变发育，且种类多、强度高。

由硅质体组成的石英岩是区内一大特色，主要分布于矿区中、北部，主要露头有6个，因其抗风化形成正地形的硅质岩孤包(或梁)，规模长50～180 m不等，宽20～40 m，岩石中空洞和褐铁矿化均非常普遍，硅质岩有孔雀石化石英岩、褐铁矿石英岩、孔雀石化褐铁矿化次生石英岩、含铁绿泥石英蚀变岩、碎粒状硅化硅质岩、褐铁矿化硅质岩等，与之相伴的蚀变岩有含铁高岭石岩、地开石岩、孔雀石化地开石岩、赤铁矿地开石岩等蚀变岩。

图1 东天山盐滩一带地质矿产图Fig.1 Geological and mineral maps of the Yantan area in East Tianshan

图2 盐滩铜矿1∶1万地质草图Fig.2 1∶10 000 scale geological sketch of the Yantan copper mine

第四系洪积物位于矿区中北部，主要受洪水冲刷搬运堆积而成，厚度一般大于0.5 m。

矿区中部槽探揭露到辉石闪长玢岩脉一条，因处于第四系中，具体规模形态无法判断。岩石斑晶由辉石(2%)、斜长石(10%)组成，基质为辉石(20%)、斜长石(66%)、褐铁矿(2%)。在辉石闪长玢岩脉北部，浅坑揭露到电气石化霏细岩，岩石由斑晶(3%)和基质(97%)构成；斑晶为单一石英，有重结晶现象；基质由霏细状、微晶质长英质组成；电气石(30%)呈针柱状放射集合体斑点分布于长英质中。铜矿体东南的凝灰岩中，有石英脉一条，走向NW，长约180 m，无明显矿化。

矿区北部2 km处为百灵山岩体，东南和西南有不规则灰白色、淡红色、紫红色石英斑岩、石英钠长斑岩、霏细岩、霏细斑岩出露，在其与凝灰岩、凝灰质粉砂岩的接触部位，具较强的角岩化、硅化、褐铁矿化、镜铁矿、绢云母化等。其中，石英斑岩强富集Ag，显著富集Cu，Mo，Zn，Bi，Co，相对富集Sn，推测其为盐滩铜矿和东部3 km处的斑岩岭铜银矿及钼特高值点的成矿母岩。

地表未观察到明显的断层证据，探槽中可见明显的断层裂隙面，断层产状为215°∠65°，与矿体延伸方向基本一致，矿体受断裂构造控制的特征明显。矿区周边NE向、NW向及近EW向延伸的断裂发育，地貌上构成沿上述方向的沟谷。南部6 km处为近EW向延伸的阿其克库都克深大断裂。因此，矿区周边构造岩浆活动极强烈。

3 矿化蚀变特征

矿区矿化蚀变极普遍，地表出露地质体均有不同程度蚀变。主要蚀变有硅化、泥化(高岭土化)、绢云母化、黄钾铁矾化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化等，基本为中-低温热液蚀变作用的产物。本区泥化以高岭土为主，绢云母为辅，常伴生绿泥石化。在岩石中长石(斜长石、钾长石)、岩屑、玻屑、火山灰尘、胶结物中均可见泥化，是该区域较普遍的蚀变，但强度差异明显，以中-强泥化为主。

主要矿化有自然铜矿化、赤铜矿化、蓝铜矿化、孔雀石化、黄铁矿化、赤铁矿化、褐铁矿化。

自然铜矿化、赤铜矿化、蓝铜矿化仅存在于探槽中高品位矿石中，分布范围较窄。地表矿化与探槽中矿化类型存在差异。地表可见部分紫红色团块状强矿化蚀变岩碎块，直径在5～30 cm，其中可见孔雀石化、赤铜矿化、自然铜矿化，且以自然铜矿化为主。自然铜以稠密浸染状、浸染状分布，孔雀石在岩石表面呈薄膜状，赤铜矿与自然铜伴生，为自然铜氧化后产物，含量较少，星点状分布。探槽中可见强矿化含角砾凝灰岩，矿石矿物有孔雀石、蓝铜矿、赤铜矿化、自然铜矿化，以赤铜矿化、自然铜矿化为主，孔雀石呈暗绿色，以薄膜状、细脉状分布在岩石表面及裂隙中，使岩石风化面整体呈暗绿色；赤铜矿与自然铜相伴生，仅在岩石新鲜面中可见，以集合体斑块状、浸染状、稠密浸染状分布。

孔雀石化较普遍，在矿体及围岩中均有发育。在铜矿体及以北，南北长1 000 m、东西宽约400 m的范围内，均可见强度不一的孔雀石化，主要呈星点状、薄膜状分布，局部矿化较强地段可见沿岩石裂隙分布的细脉状孔雀石。

4 地球化学特征

4.1 1∶5万土壤测量

盐滩铜矿是通过检查百灵山地区1∶5万土壤测量圈定的综合异常时发现(图3)。该异常元素组合为Cu-W-Ag-Pb-Zn，综合异常面积15.7 km2，呈近NNE向带状分布。Cu，W，Ag 3种元素含量高、连续性好、浓集趋势明显，且元素之间相关性最好，是异常主要元素。区域上构成该综合异常的W，Ag异常，分别是百灵山地区单元素异常排序第二和第四的异常。Cu异常面积13 km2，平均值549×10-6，最大值3 050×10-6，异常衬值高达6.45，具三级浓度带，有两个明显的浓集中心；W异常面积14 km2，平均值10.2×10-6，最大值89.6×10-6，异常衬值5.08，具三级浓度带，有4个明显的浓集中心；Ag异常面积12.3 km2，平均值343×10-9，最大值2 320×10-9，衬度2.86，具三级浓度带。Cu，W，Ag 3个元素异常主体，在空间上与Pb，Zn异常高度叠加。与Cu，W，Ag相比，Pb，Zn异常范围较少，但主体均叠加于Cu异常上，有较高含量，最大值为192×10-6、896×10-6。盐滩铜矿产于异常最大值偏北部的浓集区。

图3 盐滩综合异常剖析图Fig.3 Profile chart in the Yantan area

表1 盐滩矿区1∶1万土壤样品测试元素主要参数Table 1 1∶10 000 scale Geochemical Parameter statistics of the Yantan copper mine area

4.2 1∶1万土壤测量

4.2.1 地球化学参数特征

由于盐滩矿区第四系覆盖发育，根据具体情况，在该区采用非正规1∶1万土壤测量的方法，采集土壤样161件，分析Cu，Pb，Zn，Ag，Au，As，W，Mo，Bi 9种元素。

非正规指采样区形态不完整、采样点不连续，能采岩石样的采岩石样、不能采岩石样的采土壤样、土壤样也采集不到则舍弃。

对矿区土壤样品原始数据进行参数统计，分析结果显示盐滩查证区及外围，铜、银含量普遍较高，出现特高含量且高含量相对集中❶❶ 新疆地质调查院.新疆东天山成矿带中段1∶5万区域地质综合调查报告,2014-2016.。土壤样中Cu含量大于800×10-6的样品有20件，最高值2 835×10-6；Ag含量大于1 200×10-9的样品有19件，最高值大于5 000×10-9；岩石样品中Cu含量大于800×10-6的样品有8件，最高值为2 437×10-6；Ag含量大于1 200×10-9的样品有21件，最高值大于10 000×10-9。

盐滩地区1∶1万土壤样品地球化学参数见表1。可见，除Pb，Au外，区内元素含量普遍较高，浓集克拉克值都在2以上，主要元素Cu为8.93，Ag为9.11，属高度富集元素。变化系数都在1以上，表明元素含量极不均匀，属强分异元素。不仅如此，除Pb，Au以外的其它元素均出现特高含量，分别为Cu：2 835×10-6、Ag：5 000×10-9、Zn：1 628×10-6、As：558×10-6、W：56.6×10-6、Mo：48×10-6、Bi：440×10-6。各元素最大值与最小值之差为66～10 999倍，其中Cu为435倍，Ag为207倍，Bi最大为10 999倍。这种高背景(平均值)、强分异、高级差的元素含量特征，正是矿化区域的地球化学典型特征，区内矿化普遍的事实也说明这点。

4.2.2 元素组合特征

对矿区内土壤样品原始数据进行相关分析，结果显示，主成矿元素Cu与伴生元素Pb，Zn，Au，Ag，As，W，Mo，Bi呈正相关关系，其中Au，Ag，As，Mo，W相关性最高，Cu与Pb，Zn相关性较高(表2)。以上特征在R型聚类分析图上更明显(图4)，取0.3的相似水平，可将矿区9种元素分为3组：①Au，Ag，As，Mo，W；②Cu，Pb，Zn；③Bi。从主成矿元素来看，Cu首先与伴生元素Pb，Zn聚类，再与Au，Ag，As，Mo，W聚类，其次与Pb相关性好，其他6种元素与Cu相关性均较差。综合以上分析，认为Cu，Zn，Pb是矿区重要的成矿及指示元素，可作为异常组合来圈定靶区，进行隐伏矿体的定点预测。

表2 盐滩铜矿区元素相关系数矩阵Table 2 Matrix of element Correlation coefficient of the Yantan copper mine area

图4 盐滩铜矿区元素R聚类分析图Fig.4 Pedigree chart of R-type cluster analysis of the Yantan copper mine area

4.3 岩石地球化学参数

在盐滩矿区共采集岩石样70件，地球化学参数见表3，图5。与土壤样类似，除Pb，Zn外，区内元素含量普遍较高，富集系数都在2以上，主要元素Cu为9.94，Ag高达27.42，属高度富集元素。变化系数都在1以上，表明元素含量极不均匀，属强分异元素。不仅如此，除Pb，Zn以外的其它元素均出现特高含量，分别为Cu：2 437×10-6、Ag：5 700×10-9、Au：318×10-9、As：245×10-6、W：109×10-6、Mo：82.5×10-6、Bi：178×10-6。各元素最大值与最小值之差为64～2 119倍，其中Cu为79倍，Ag为64倍，Au最大为2 114倍，总体差异小于土壤样。

表3 盐滩地区岩石地球化学参数表Table 3 Petrogeochemistry parameter table of the Yantan copper mine area

图5 盐滩铜矿区岩石地球化学变化系数排序Fig.5 The sorting diagram of petrogeochemistry variation coefficient of the Yantan copper mine area

4.4 矿区地球化学参数对比

与土壤样相比，元素组合存在明显差异，主要表现在Zn，Au。Zn在岩石样中含量低，浓集克拉克值仅为0.65，属显著贫化元素。Au在土壤样中含量低，浓集克拉克值仅为0.59，属显著贫化元素。如不考虑采样部位的差异，则可认为Zn在表生环境(土壤中)相对富集，而Au则相反。

对比矿区岩石样和土壤样，不难看出无论平均值还是中位数，Cu，Ag，Pb，Au，As，W，Mo，Bi均是岩石样大于土壤样，平均值差异11%～441%，最小的为Cu，最大为Au，Ag为201%，按差异由大到小排序为Au＞Ag＞Mo＞Bi＞As＞Pb＞W＞Cu；中位数差异在2%～244%之间，最小为Mo，最大为W，Cu为55%，Ag为163%，按差异由大到小排序为Mo＞Au＞Ag＞Bi＞Pb＞As＞Cu＞W，W的中位数在两种介质中差异不大。两种介质中各元素的排序位置大体一致，估计是元素地球化学行为所致。

由此，可认为Cu，Ag，Pb，Au，As，Mo，Bi 7个元素，其含量在岩石样中大于在土壤样中，即表生环境下，Cu，Ag，Pb，Au，As，Mo，Bi贫化。Zn则相反，W较稳定，含量基本无差异。

按集中程度，大体可分为中部、南部、北部和西南富集区，以中部富集区高含量点密集程度最高，北部富集区高含量点较稀疏，南部集中规模较小，西南介于中部与北部之间。

铜、银高含量集中区域大体一致但强度、集中程度存在差异，这种差异以中部最明显，铜只有几个高值点，银高度集中，不大的范围集中了一半以上大于1 200×10-9的高值点，铜以北部和南部较重要。二者共同指示矿区北部地球化学条件更有利。

5 找矿远景分析

盐滩铜矿北部已发现彩珠、玉西、十里坡、木马山、百合等多处铜矿(化)点，均产于吐古土布拉克组中。矿区西部已发现铁岭铜钼矿，东部已发现多头山铜钼矿，两者均产于斑岩体中。

矿区内含矿岩性主要为上石炭统吐古土布拉克组第三岩性段含角砾凝灰岩、火山角砾岩、晶屑玻屑熔结凝灰岩，探槽中可见矿体明显受断裂破碎带控制，但在已知矿体北部南北1 000 m范围内，孔雀石化在凝灰岩、砂岩、硅质岩中均有分布，矿化与地表地质体各种热液蚀变现象发育，以硅化、泥化(高岭土、地开石)、绢云母、绿泥石化、褐铁矿化最具特色，且呈面型分布，延伸到东部3 km的斑岩岭。

根据1∶5万化探成果，矿区东南部的石英斑岩显著富集Ag，Cu，Mo，Zn，Bi，Co，矿化地段岩石富集元素呈现Cu-Ag-Au-As-Hg-Sb-W-Mo-Bi-Pb-Zn组合。就目前圈定的矿体来看，应属热液成因和表生富集的共同结果，大范围的孔雀石化也是表生作用的产物。

因此，从矿区及周边斑岩体的分布、面型蚀变、蚀变类型及规模、富集元素组合、局部铜、银(斑岩岭)强矿化、钼特高值点的存在及东、西已发现的多头山、铁岭铜钼矿等来看，该区(包括东部的斑岩岭)具有寻找斑岩铜、银、钼矿的潜力。

6 找矿标志

根据盐滩铜矿地质、地球化学特征，总结以下几点找矿标志：①斑岩体分布区。含岩体内及周边岩体影响区，是成矿有利区，包括石英斑岩、钠长斑岩、流纹斑岩和霏细斑岩；②硅质岩分布区。包括石英岩、褐铁矿石英岩、褐铁矿化次生石英岩、含铁绿泥石英蚀变岩、碎粒状硅化硅质岩、褐铁矿化硅质岩等，地表多呈正地形，地表易于识别；③硅化、泥化(高岭土、地开石)、绢云母、绿泥石化、褐铁矿化蚀变发育区；④地表孔雀石化、褐铁矿化普遍，预示着地质体中铜元素较富集，孔雀石化、黄铁矿化，是直接找矿标志，强褐铁矿也可视为直接找矿标志；⑤以Cu，Ag为主的化探异常区或Cu，Ag高值点，区内已有Cu高值点(大于800×10-6)28个、Ag高值点(大于1 200×10-9)40个，其它元素高值点也应重视。