新疆托克逊县硫磺山钴铜矿地质特征及找矿前景分析

王伟　安邦　叶林

摘 要：钴是新兴的能源材料，中国钴矿资源严重短缺，寻找钴矿资源具有重要的意义.东天山地区是中国重要的钴成矿带之一，近年在托克逊县榆树沟-铜华山基性-超基性岩带通过地质填图、大比例尺的物探及槽探工作手段，在硫磺山地区新发现了钴铜矿体，初步划分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共三条铜钴矿带，圈出矿体16条，矿体主要产于深绿-黄绿色蛇纹石化橄榄岩中，矿体以铜、钴为主，伴生锌.物探异常显示该区具有较大的找矿潜力.

关键词：东天山;托克逊县;钴铜矿

中图分类号：P618.2  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2020）03-0041-03

钴是新兴的能源材料，近年来随着需求的日益扩大，钴成为全球勘查开发和投资并购的热点矿种[1].但我国钴资源严重短缺，仅占世界钴资源的1.1%，主要以贫矿、伴生矿产为主，富矿、独立矿产较少[2].因此，研究和寻找钴矿资源具有重要的意义.

新疆东天山地区是中国重要的钴成矿带之一，存在多个与基性-超基性岩有关的铜镍硫化物矿床和伴生的中小型钴矿资源[3].研究区位于新疆吐鲁番托克逊县库米什镇一带，属东天山吐哈盆地西南缘.硫磺山钴铜矿位于榆树沟-铜华山基性-超基性岩带的南东端，该矿体是以“新疆托克逊县铜华山-彩华沟地区矿产地质调查”项目为支撑，通过地质填图、大大比例尺的物探及槽探工作手段，对区内物化探异常进行查证时所发现.周边分布有彩华沟大型铜硫铁矿、彩虹铜多金属矿、铜华山钴多金属矿等具有经济价值的矿床，充分说明了该地段具有较大的找矿潜力.

1 区域地质

研究区位于塔里木—华北板块的北緣，地层区划归属于南天山地层分区-萨阿尔明地层小区.区内构造为北西西向的复式背斜和向斜，褶皱形态以线状紧闭褶皱为主，局部倒转，在核部发育多次岩浆作用的侵入岩体，普遍发育交代充填及局部热液矿化作用.研究区位于喀拉克孜勒复向斜东部，该复式向斜核部附近有许多以基性、超基性为主的岩体侵入.

断裂构造以北西向为主，区内的次级断裂为近东西向、北东向，具张性及走滑特征，次级构造控矿作用明显.NWW断裂是区域性的控岩控矿构造，矿床及矿点多与次级断裂及层间破碎带关系密切，且分布于褶皱核部、转折端，延断裂上盘分布的超基性—基性杂岩体中有铜镍硫化矿床产出.

区域上侵入岩广泛发育，从超基性—酸性侵入岩均有出露，为华力西早、中期侵入形成.超基性岩大面积出露，岩性以蛇纹石化辉橄岩和蛇纹石化橄榄岩为主，岩体蛇纹石化强烈，形成铬、镍、钴矿化异常区，附近并有中型钴多金属矿床产出;中性岩体呈小岩株产出，一般规模不大;酸性侵入岩主要为斜长花岗岩，规模较大，一般呈岩基、岩株、岩枝产出.

2 地质概况

研究区出露地层主要为泥盆系上统破城子组，岩性为灰白色片理化细粒长石砂岩，长石石英粉砂岩，夹黑云粗安岩、角闪斜长岩（中基性熔岩）和放射虫硅质岩及大理岩化细晶灰岩，岩石风化程度较强，局部较破碎.

研究区岩浆岩较为发育，分布有大面积的蛇纹石化橄榄岩，局部有少量斜长花岗岩呈脉状分布.蛇纹石化橄榄岩主要由橄榄石、辉石及蚀变蛇纹岩组成，颜色呈深绿色，粒状结构，块状构造，具绿帘石化、绿泥石化、褐铁矿化及孔雀石化;斜长花岗岩主要由斜长石、石英、黑云母及暗色矿物等组成，颜色呈灰色，中-细粒结构，块状构造，岩石节理裂隙发育，局部破碎，偶见褐铁矿化、镍化.

3 物化探异常特征

3.1 区域物化探异常特征

1∶5万地磁异常图显示（图1），异常整体走向北北东向，异常南端北西向，200nT等值线圈定的磁异常包括2个局部异常，形似“弯曲的肘部”.北部磁异常似等轴状，东西长1.1km，南北长1.3km，△T⊥max>850nT;南部磁异常呈北西向的条带状，△T⊥max>750nT.结合该区地质情况推测，该异常主要由基性-超基性岩体引起，受北北东和北西向断裂构造运动的影响，由于局部磁性体的富集而形成局部磁异常，形成此扭转的磁异常.

1∶5万化探异常由Cr、Ni、Co、Cu、Zn、Ag6种元素异常组成，异常面积较大，有两个浓集中心.Cr、Ni、Co元素异常强度高且套合较好;中部主要为套和姣好的Cu、Zn异常;南部主要为Zn、Ag元素异常;Cu异常呈等轴状，面积0.98km2，最高值311.5×10-6，平均值241.6×10-6，衬度值为4.83，异常规模为4.71.该区异常元素组合多，且套合较好，成矿条件优越.

3.2 研究区物探异常特征

1∶1万磁力场特征显，磁力异常整体变化较大，磁场值在-900～1900nT之间，磁场正负交替，异常整体呈北西向展布，局部北东向，反映了区内北西、北东两组断裂构造格架.高磁异常整体反映了基性-超基性杂岩体的分布特征，由于磁性物质的不均匀分布形成局部高磁异常.

从上图可以看到，北部和南部磁场值均较高，中东部为磁场背景区，区内高值异常北部呈NNE，南部呈NW向分布，NNE和NW向线性构造特征明显，局部异常多沿这两个方向分布或受这两个方向的构造控制.

1∶1万重力场特征显示区内北部为大面积的低值背景区，布格重力值在-187.2～-185.8×10-5m/s-2之间，总体上重力场较宽缓;中部为高值区，与北部背景区以-185.8×10-5m/s-2北东向等值线为界，布格重力值在-185.8～-184.4×10-5m/s-2之间，局部异常形态各异，特征不明显;南部为低值背景区，布格重力值在-187.6～185.8×10-5m/s-2之间，范围仅限于南部，等值线呈南北向梯级下降.

1∶1万激电中梯测量极化率等值线图整体比较杂乱，南部极化率较低，以数值3.5圈定的异常整体可以划分为中部和北部两个异常区，且具有多个异常浓集中心，全区极化率最大值达7.57%，异常东部未封闭.从电阻率等值线图中可以看出，全区电阻率最大值460欧姆·米，北部异常区整体走向南东;中部异常区整体走向北东，局部南北向.

4 矿床特征

4.1 矿体特征

该区圈出矿化带3条，长100-300米，宽10-50米，通过槽探工程揭露初步划分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共三条铜钴矿带，圈出矿体16条，矿体主要产于深绿-黄绿色蛇纹石化橄榄岩中，矿体以铜、钴为主，伴生锌.其中钴含量0.02-0.105%，铜最高3.33%，锌0.46%，镍普遍0.2%左右（表1）.

Ⅰ号铜钴矿带：分布于矿点区西北部，铜钴矿带长158m，宽18m，面积0.0028km2，矿体呈北西向展布，不规则状、脉状产出，向北东倾斜，倾角变化不大，一般倾向60°—70°，倾角70°左右，由4条矿脉组成，编号为Ⅰ—1—Ⅰ—4，其规模及品位详见表Ⅳ—3.矿体主要由15TC04号探槽控制，并根据尖锥法向两边延伸推断而来，矿体长度一般在100—120m间，在探槽内矿体宽1.5-2m，个别达到6m.A1、 A2捡块样Cu品位0.87%、0.73%，Co品位0.020%、0.027%.

Ⅱ号铜钴矿带：分布于矿点区中部偏东，铜钴矿带长280m，宽85m，面积0.024km2，位于Ⅰ号矿体的南东方向600m，矿体近北东向展布，脉状、不规则状产出，总体向南东倾斜，倾角变化不大.矿带由9条矿体组成，一般宽2.0—3.0m，最宽处可达6m，长度在100—200m间，最长者可达270m，矿体由15TC01—TC03号探槽控制不同编号的矿体.

Ⅲ号铜钴矿带：分布于矿区南部，铜钴矿带长100m，宽5m，面积0.0005km2，位于Ⅱ号矿体的南西方向600m，矿体北东向展布，脉状、不规则状产出，总体向南东倾斜，倾角变化不大.矿带由3条矿体组成，一般宽2.0—4.0m，长度在100—200m间，矿体由14TC06号探槽控制不同编号的矿体.

4.2 矿石质量

矿石表面具薄膜状孔雀石化，绿泥石化、绿帘石化发育，局部见有褐铁矿化.

矿石矿物主要由孔雀石、磁铁矿、黄铜矿、褐铁矿、黄铁矿组成，脉石矿物主要由石英、黑云母、方解石、绿泥石、蛇纹石、绿帘石组成.

矿石结构主要为变晶结构、交代结构，矿石构造以浸染状构造、团块状构造为主.

4.3 矿石类型

按矿石氧化程度划分，目前地表主要为氧化矿石也就是孔雀石，其中钴矿伴生在铜镍矿床中;按矿石主要铜矿物划分主要为黄铜矿;按结构构造划分主要为稀疏浸染状铜矿石.

5 控矿地质因素分析

研究区处于喀拉克孜勒复向斜的东段，大面积基性-超基性岩体呈北西走向延核部出露，基性-超基性岩与钴铜多金属矿关系密切，矿产主要围绕基性-超基性杂岩体及其周边分布.铜华山钴-多金属矿、57号钴-多金属矿点、68号镍矿（化）点、70号铜矿（化）点及新发现的硫磺山钴铜矿均分布于基性-超基性杂岩体中，成因为岩浆熔离型和岩浆热液型.

（1）大地构造方面，镍、钴—多金属矿均分布在基性-超基性杂岩体中，直接控制了成矿带的分布.

（2）侵入岩方面，主要镍、钴—多金属矿产于泥盆纪超基性岩中，超基性岩控制了矿产的分布，同时也反映成矿组分来自深源岩浆的特征.

（3）岩石岩性方面，镍、钴矿的近矿围岩为蛇纹岩和蛇纹岩化辉石橄榄岩，其原岩多为超基性组分更偏高的分异产生的含辉纯橄岩和辉橄岩，反映岩石、岩性对矿体控制的特征.

（4）断裂构造方面，钴—多金属矿床受走向近东西向的逆断层控制，次级断裂构造发育.

（5）蚀变方面，主要为蛇纹石化，其次发育有绿泥石化、滑石化、碳酸盐化等.

（6）地球化学方面，矿床均分布于以Cr、Ni、Co元素为主的综合异常内，为有利的成矿地球化学异常.

（7）地球物理方面，矿床分布于地磁异常分布区内，为有利的成矿物探异常，激电异常与磁异常对应较好往往是矿化体的直接标志.

6 结论

研究区分布大面积的基性-超基性杂岩体，北东及北西向断裂构造发育，与超基性岩体有关的异常元素种类较多，套合程度好，强度高，规模较大.1：5万高磁异常反应研究区分布大面积的基性-超基性杂岩体，且伴有Cu、Pb、Zn、Co、Ni化探异常，激电中梯在化探异常区圈出了多处激电异常，且通过槽探工程在浅部圈出的矿体与激电异常对应较好，地表黄铁矿化和孔雀石化普遍发育.通过已发现的矿化线索显示该区具有较好的找矿潜力，主要以寻找与基性-超基性岩有关的铜钴多金属矿为主.

参考文献：

〔1〕张伟波，叶锦华，陈秀法，等.全球钴矿资源分布与找矿潜力[J].资源与矿产，2018，20（04）：56-61.

〔2〕丰成友，张德全，党兴彦.中国钴资源及其开发利用概况[J].礦床地质，2004（01）：93-100.

〔3〕李立兴，李厚民，丁建华，等.东天山维权银铜矿床中钴矿化发现及成因意义[J].矿床地质，2018，37（04）：778-796.

收稿日期：2019-12-10

基金项目：中国地质调查局项目“新疆托克逊县铜华山-彩华沟地区矿产地质调查（12120113046600）”