东天山铜沟铜多金属矿床地质特征与成因研究

吴梦增，董 朔，韩广金，涂顺松

（新疆大学地质与矿业工程学院，新疆 乌鲁木齐 830047）

东天山位于中亚造山带南缘，是哈萨克斯坦-准噶尔板块和塔里木板块的聚合部位，自二十世纪八十年代以来在东天山成矿带内发现了十余个大型多金属矿床，是我国重要的铜多金属成矿带（韩春明等,2018）[1]。东天山成矿带内斑岩型铜钼矿床多产于觉罗塔格构造带内，包括延东、土屋、上屋东、灵龙、东戈壁等，其中土屋、延东、东戈壁等矿床规模已达到大型以上。

近年来，东天山博格达造山带达坂城矿集区内找矿勘查工作有所突破，发现了铜沟、庙尔沟、苇草沟等一系列铜多金属矿床（点）。铜沟铜多金属矿床以脉状铜矿化为主，并伴有铅锌矿化。矿区内发育大量的黄铜矿-绿帘石-绿泥石-石英脉，矿体围岩主要表现为青磐岩化蚀变，在矿物组合、蚀变特征上与“斑岩成矿系统边缘”脉型多金属矿化特征相似（Catchpole et al.,2015）[2]。

目前，对于达坂城矿集区内铜多金属矿化地质特征尚不清楚，且铜多金属矿化成因类型尚存在争议（李平等，2015）[3]。

因此，笔者通过总结矿集区内典型矿床的地质特征，探讨达坂城地区铜多金属矿化的成因类型。本次研究不仅为东天山地区寻找该类型矿床提供理论依据，同时对丰富斑岩成矿系统理论研究具有重要意义。

1 矿床地质特征

东天山自北向南可以划分为四个亚带：即博格达-哈尔里克岛弧带、觉罗塔格构造带、中天山岛弧带以及北山地体（Zheng et al.,2018）[4]。近年来，东天山博格达造山带内找矿勘查工作有所突破，发现了铜沟、苇草沟、庙尔沟等铜多金属矿床。这些矿床分布在花岗闪长岩体边缘（图1），成矿特征与“斑岩成矿系统边缘”发育的脉型多金属矿化特征相似。铜沟矿床位于乌鲁木齐市南东44公里处，行政区划隶属于达坂城区。铜沟矿床矿化以铜矿化为主、并伴有铅锌矿化。

1.1 矿区地质特征

矿区内地层主要为下石炭统七角井组（图1；李平等，2015）[3]。

根据岩性特征可划分为上、中、下三段：七角井组上段为一套基性-中基性火山岩、火山碎屑岩和沉积岩，岩性包括玄武岩、安山质火山角砾岩、安山质岩屑晶屑凝灰岩、凝灰质砂岩、以及钙质砾岩，出露在矿区内铜沟向斜的两翼；七角井组中段岩性主要为细砂岩、粉砂岩，分布于矿区中部，为矿区内主要的赋矿地层；七角井组上段主要位于矿区内铜沟向斜核部，岩性主要为细砂岩夹粉砂岩。铜沟矿区内断裂和褶皱发育，其中褶皱构造为近EW向铜沟向斜，断裂构造主要呈近EW向展布，铜沟矿床铜多金属矿体多赋存于近EW向断裂中。矿区露出的岩浆岩主要为矿区北部花岗闪长岩。此外，矿区内广泛发育辉绿岩脉。

1.2 矿体及矿石特征

铜沟矿床铜多金属矿体形态、规模严格受断裂控制。铜多金属矿体以层状、似层状、透镜状及脉状产于下石炭统七角井组。铜沟矿床以铜矿化为主，并伴有铅锌矿化，其中铜储量已达到中型以上。

图1a 博格达造山带地质简图（王京彬等，2006）[5]；图1b 达坂城矿集区地质图（据新疆冶金局地质勘探公司704队资料）

目前，铜沟矿床已圈定36条矿体，其中规模最大的矿体为3号矿体。3号矿体走向近东西，倾向北，倾角在45°～50°之间，厚度在1m～4m，在深部矿体延长约550m，宽度9.0m左右。矿体围岩主要为七角井组中段的粉砂岩和细砂岩。

铜沟矿床矿石以脉状，浸染状和细脉浸染状构造为主（图2）。矿区内发育的金属矿物包括黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、磁铁矿以及少量的毒砂、磁黄铁矿、斑铜矿和方铅矿（图2）。脉石矿物包括石英、方解石、绿泥石和绿帘石等。

1.3 围岩蚀变特征

铜沟矿床围岩蚀变包括硅化、绿帘石化、绿泥石化和碳酸盐化，蚀变组合与斑岩型矿床青磐岩化蚀变相似，其中硅化、碳酸盐化、绿帘石化与铜多金属矿化密切相关。根据矿物组合和矿脉穿插关系，可以将热液成矿阶段分为三个阶段：磁铁矿-黄铁矿-毒砂阶段（第1阶段），该阶段黄铁矿大多呈自形-半自形粒状结构，磁铁矿多呈针状、叶片状结构；多金属硫化物-绿帘石-石英（第2阶段），该阶段为铜矿化的主成矿阶段，以形成大量黄铜矿±闪锌矿±黄铁矿±绿帘石±石英脉为特征，黄铜矿多为半自形-他形粒状结构，黄铁矿呈半自形结构；晚期黄铁矿-方解石阶段（第3阶段）。该阶段除了形成细脉状黄铁矿外，还形成大量碳酸盐岩脉，穿切早期形成的黄铜矿±黄铁矿±绿帘石±石英脉。

图2 铜沟矿床矿石手标本与镜下照片

2 矿床成因

铜沟铜多金属矿体主要呈脉状、似层状、层状以及透镜状产于断层中，矿体形态与规模严格受断层控制。矿区内铜多金属矿化以发育黄铜矿-绿帘石-绿泥石-石英脉为特征，围岩蚀变主要为绿帘石化、绿泥石化以及碳酸盐化蚀变，蚀变矿物组合与“斑岩成矿系统”边缘的青磐岩化蚀变相似（Catchpole et al.,2015）[2]。再者，铜多金属矿化早期普遍发育磁铁矿矿物，揭示铜多金属矿化形成于氧化环境，这与典型的斑岩铜矿化系统成矿条件相似（Sillitoe 2010）[6]。此外，矿集区内花岗闪长岩体锆石U-Pb年龄为302Ma，而铜沟铜多金属矿床黄铜矿Re-Os年龄为303Ma（Zhang et al.2019）[7]，成岩成矿时代较为一致且均为晚石炭世岩浆活动的产物。铜多金属矿体分布于花岗闪长岩外围相距1.5-4km处，而典型的“斑岩成矿系统”通常由矿化中心（斑岩型）辐射至边缘（浅成低温热液）距离通常可达4km（Singer et al.,2008）[8]。综上所述，东天山铜沟铜多金属矿床的硫化物矿物组合、围岩蚀变以及矿体的空间分布特征与“斑岩成矿系统”边缘或浅部的脉型多金属矿床成矿矿化特征极为相似（Sillitoe,2010）[6]。因此，在达坂城矿集区铜多金属矿体深部具有斑岩型铜矿化的潜力。

3 结论

综上所述，达坂城矿集区铜沟、庙尔沟等脉型铜多金属矿床在矿物组合、蚀变特征等方面与“斑岩成矿系统”边缘或浅部的脉型多金属矿床成矿特征相似。区内已探明的铜多金属矿体延伸较远，且深部具有斑岩型铜矿化的潜力，找矿前景较好。