新疆尼勒克县阿拉斯坦铜矿地质特征及成矿成因探讨

2020-12-09潘昌云

中国金属通报 2020年20期

周腾，余玲，潘昌云

（江西有色地质勘查五队，江西九江 332000）

关健词：西天山；铜矿；火山-热液型矿床；地质特征；找矿标志；阿拉期坦

阿拉斯铜矿位于阿吾拉勒铜金铅锌银成矿带内，位于新疆尼勒克县东部的西天山区。该成矿带为新疆中小型铜矿密集分布区，已发现的金属矿产有铜矿床2 处、铜矿点5 处、铁铜矿点3处、铁矿点2 处，小型煤矿1 处，稀有元素（镓、锗）矿点1 处。因此，对该矿床的研究，有助于在西天山火山岩的铜矿找寻工作。

1 成矿地质背景

矿区位于天山—兴蒙造山系、天山造山带伊犁微板块阿吾拉勒晚古生代裂谷系东部，属阿吾拉勒铜、金、铅、锌、银成矿带。阿拉斯坦铜矿床区域上位于中天山褶皱带的博罗霍洛复背斜和哈雷克套复背斜晚加里东褶皱带之间的巩乃斯复向斜华力中期（裂谷带）中。出露地层主要有：古生界志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、中生界侏罗系及各种成因的第四系松散堆积物[1]。

2 矿区的地质特征

2.1 地层

矿区出露地层主要有下石炭统大哈拉军山组、下侏罗统八道湾组和第四系。

下石炭统大哈拉军山组第三段为一套海陆交互相火山岩-火山碎屑岩-沉积岩建造，其岩性为紫色、灰绿色蚀变安山岩、深灰色凝灰岩、灰色-灰褐—紫红色凝灰质砂岩、粉砂岩，南中部见有安山质凝灰角砾岩，地层产状30°～50°∠45°～75°，为区内主要含矿地层。

下侏罗统八道湾组为一套地堑盆地含煤沉积岩建造。岩性较单一，以黑色页岩、碳质页岩为主，矿区南部外围可见其底部为一层砾岩，地层产状25°～50°∠30°～45°，与下伏下石炭统大哈拉山组第三段呈断层接触，地表接触部位由于坡积物发育，未见明显界线，在探槽的揭露中由于坡积物发育没能见到基岩，只在PD2 坑道口和PD1 坑道内见到黑色页岩、碳质页岩与下石炭统大哈拉山组呈明显的断层接触。

第四系分布于工作区内各冲沟及两侧中，为冲积物、坡积物和冰积物等。

2.2 构造

矿区褶皱不发育，矿区内地层呈单斜产出，下石炭统地层倾向北东（30°～50°），倾角45°～75°，侏罗系地层倾向北东（25°～50°），倾角30°～45°，二者呈断层接触。

矿区内有三组断裂构造，一组为北西向的压扭性断裂（F1、F2、F3、F5），一组为近东西断裂，另一组为北东向的平推断层（F4）。这三组断裂与区域构造线方向基本相同。

北西向压扭性断裂F1、F2、F3 发育在侏罗系地层与石炭系地层的接触带，使侏罗系地层与石炭系地层呈断层接触。在PD2洞口，明显可见有擦痕的断层面，断层面产状为40°∠75°。在PD1 坑道内侏罗系碳质页岩夹在安山岩与凝灰质砂岩中间，呈断层接触，断层产状为30°∠55°。F5 分布在下石炭统地层的安山质凝灰角砾岩与凝灰质砂岩的接触带上，呈明显的构造蚀变破碎带，该带内岩石具明显的角砾岩化，同时见有硅化、碳酸盐化、绿泥石化、褐铁矿化，同时伴随有明显的铜矿化，带内赋存V2 号矿体。

近东西向断裂为该区早期断裂，断裂带蚀变强，具绿泥石化、硅化、褐铁矿化等蚀变现象，局部见有孔雀石、辉铜矿，为容矿构造。矿区内的Ⅵ号矿体即明显的反应了近东西向断裂矿化和蚀变特征。

北东向平推断裂F4 由于地表覆盖，未见明显的断裂痕迹，只是根据断裂两侧的地层分布及地层产状的明显差异推测的。

从三组断裂的关系来看，近东西向断裂形成的较早，被其它两组断裂破坏，北东向断裂形成的最晚，切断近东西向和北西向断裂。在施工的探矿平硐中可见规模很小的压扭性断裂及小规模层间滑动，这些构造为次级断裂，规模小，对地层和矿体没有大的影响。矿区节理较发育，大致可分为三组，产状分别为：357°∠57°，201°∠45°，233°∠15°。

2.3 岩浆岩

矿区内未见有侵入岩出露，也未见有岩脉出露，在施工的钻孔和平硐中也未见有侵入岩和脉岩，矿区内岩浆活动较弱[2]。

3 矿床地质特征

3.1 矿体空间分布形态

通过地表槽探和深部钻探、坑道等探矿工程，根据化学样品分析结果，全矿区共发现铜矿体7 个（编号V1～V7），其中主矿体3 个（编号V1～V3），小矿体4 个（编号V4～V7），其中V4-V7矿体只有地表工程控制，没有深部工程控制；矿体类型均为铜矿体。

铜矿体主要赋存于下石炭统大哈拉军山组第三段安山岩与凝灰质砂岩接触带和安山质凝灰角砾岩与凝灰质砂岩接触带上的构造蚀变破碎带中，矿体一般埋深在0m～250m 之间，最大控制埋深250m，海拔标高在3095m～3308m 之间。矿体产状倾向北东或北北东，倾角在40°～60°之间，少数大于60°或40°。

3.2 矿体形态及规模

矿体形态复杂，规模小，呈脉状、似层状、透镜状产出，一般厚3m～10m，最厚26. 76m，矿体沿走向和倾向延伸较稳定，局部有膨大缩小的现象，沿走向一般长69m～203m，斜深大于250m。在已发现的3 条主矿体中,矿石品位Cu 平均品位分别为1.89%、1.40%、1.35%，品位变化系数分别为83.25%、22.88%、82.27%，矿体有用组分分布均匀程度为均匀或较均匀；3 条主矿体中，矿体平均厚度9.78m、6.01m、9.47m，厚度变化系数分别为816.78%、445.26%、2.43%（由于地表工程和深部工程控制度较低，参与统计的样本数较少，不具代表性），矿体厚度稳定程度总体属不稳定型。

3.3 矿石类型

该矿床位于高寒山区，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体中采取了8 个样品进行了Cu 元素的化学物相分析，采样位置由地表到3269m 中段、3230m 中段、3182m 中段、3176m 中段、3124m 中段，分析结果显示，只有3176m 中段一个样品矿石的氧化率为15.24%,其余样品矿石的氧化率都＞30%；根据新疆有色金属研究所所做的阿拉斯坦铜矿选矿试验结果，矿石中氧化铜/全铜为31.34%＞30%。铜矿石的自然类型为氧化矿石。

阿拉斯坦铜矿产于凝灰质砂岩和安山质凝灰角砾岩与凝灰质砂岩接触带上的构造蚀变破碎带中，围岩岩石具有较明显的蚀变现象和叠加蚀变特征，但是蚀变不均匀。

3.4 矿石矿物组成

根据薄片、光片鉴定结果，该矿床主要矿石矿物为孔雀石、辉铜矿、斑铜矿，少量黄铜矿、铜蓝、磁铁矿、褐铁矿、方铅矿、闪锌矿等。

脉石矿物常见的有石英、斜长石、绿泥石，少量黑云母、绿帘石、绢云母等。

3.5 矿石结构与构造

铜矿石的主要结构类型有粒状结构、细粒砂状结构、火山角砾结构；微观结构则有交代残余结构、填隙结构等，主要构造类型有块状、脉状、细脉浸染状构造等矿石主要构造类型有块状、脉状、细脉浸染状构造。

3.6 矿石化学成分

根据铜矿石化学全分析结果统计：阿拉斯坦矿区铜矿石氧化物集中在SiO2、A12O3、K2O、MgO、Na2O，其中SiO2的平均含量为61.27%，属于中性火山岩；K2O（4.64%）＞Na2O（2.53%），属富钾质岩石系列；A12O3的平均含量为14.36%，含量较高，说明矿石中富含铝成分；MgO、CaO 的含量略低于全国地球元素丰度值，说明矿石中酸度较高，石英含量较多； P2O5平均含量较低，说明矿石不具有挥发性。

可见分析结果中硅、钾、铝含量普遍较高，钛、磷、锰含量普遍较低。其中硅、钠、钾、镁、铝、铁、钙与矿石有相关性，与矿石中常见的脉石矿物石英、斜长石、绿泥石，云母成分相吻合，所以矿石化学成分与矿石矿物组合特征是一致的。

3.7 围岩蚀变及矿化

围岩蚀变较强，主要为硅化、碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化，少量青盘岩化。

地表主要铜矿化为孔雀石及辉铜矿化，孔雀石含量不均匀，矿化较连续，矿物含量一般0.1%～0.5%，局部达到0.8%。深部钻孔及平硐中局部铜矿化增强，主要矿化为孔雀石化、辉铜矿化，少量斑铜矿化、黄铜矿化，孔雀石、辉铜矿含量可达0.2%～1.5%。

3.8 找矿标志

（1）此类矿床在地表经氧化形成孔雀石化，断续出露，为直接找矿标志。

（2）下石炭统大哈拉军山组第三段安山质凝灰角砾岩与凝灰质砂岩是寻找铜矿的直接地层标志。

4 成矿成因探讨

4.1 成矿物质来源

晚古生代裂谷型海陆交互相火山岩-火山碎屑岩-沉积岩建造，富含Cu、Pb、Zn、As、Ag、Bi、Sb 元素组合，形成铜铅锌银（金）的重要矿源层，易于形成层控叠加改造型矿床。

阿拉斯坦铜矿产于下石炭统大哈拉军山组第三岩性段安山岩与凝灰质砂岩接触带及安山质凝灰角砾岩与凝灰质砂岩接触带上的构造蚀变破碎带中。根据矿石具有粒状结构、浸染状构造、角砾状构造，多种硫化物矿物组合及围岩具有硅化、碳酸盐化、绿帘石化、绿泥石化等蚀变特征，结合矿石光片鉴定结果，初步认为该矿床属中低温火山热液充填交代型，具有多期多阶段的特点。矿物的成矿期及成矿阶段。

4.2 成矿控制因素

区域地质矿产背景显示北西向断裂构造为本区的的主要控岩控矿构造，控制了区内的中温热液型铜矿及铁矿的分布，为导矿构造及容矿构造。北西向断裂既是矿体与围岩的接触带，也是大的岩性单元的接触带。

下石炭统大哈拉军山组火山岩-火山碎屑岩-沉积岩建造中的各类岩石多数K2O＞Na2O，属富钾质岩石系列，Cu、Pb、Zn（Au）元素丰度值普遍较高，其中Cu 丰度值为67.67×10-6，为地球克拉克值的1.44 倍，为区域背景值的2.84 倍，Pb 丰度值为44.60×10-6，为地球克拉克值的2.77 倍，为区域背景的2.12 倍，Zn 丰度值为104.81×10-6，是地球克拉克值的1.27 倍，为区域背景值的1.52 倍，表明下石炭统大哈拉军山组火山岩-火山碎屑岩-沉积岩建造系岩石组合为铜、铅、锌（金）的重要矿源层。

矿区岩浆岩对矿床的形成没有明显的作用，但岩浆期后的热液对矿体的形成可能有一定的叠加和富集作用。

综上所述，阿拉斯坦铜矿的矿床成因为中低温火山热液充填交代型铜矿床。