西天山哈尔达坂喷流沉积型铅锌矿床综合勘查模型

成勇 温晖 李永 李万平 俞彦龙 薛言 张晖

摘   要：哈尔达坂铅锌矿床位于西天山别珍套山一带，是近年来新疆在前寒武纪地层中发现的规模较大的铅锌矿床之一。矿体赋存于中元古界哈尔达坂群一套含碳质细碎屑岩夹碳酸盐岩建造中，矿体呈似层状、脉状顺层产出，矿石构造主要为条带状、块状、角砾状、脉状构造，具“上层下脉”形貌特征。矿石矿物组合简单，矿床成因类型属喷流-沉积型（SEDEX）。矿区处于1∶5万水系沉积物Hs-4号Pb-Zn-Ag-Cu-Au-As综合异常内，主成矿元素异常面积大，强度高，套合较好。综合物探剖面上矿体对应中低阻、高极化、弱磁、高重力组合异常，利用激电、磁法、AMT及重力测量可有效圈定找矿靶区，指导深部找矿。在综合分析成矿地质条件、地球物理、地球化学异常特征基础上，初步建立矿床地质-地球化学-地球物理综合勘查模型，并提出下一步工作建议。

关键词：哈尔达坂;喷流沉积型铅锌矿床;综合勘查模型

哈尔达坂铅锌矿床位于新疆西天山别珍套山一带，大地构造位置处于哈萨克斯坦-伊犁板块北缘赛里木微地块内，该带因西延哈萨克斯坦境内分布有Tekli超大型铅锌矿床（铅锌资源量550×104 t）倍受地学界关注。赛里木微地块与Tekli铅锌矿床产出地质条件相当，该区具寻找层控型铅锌矿床良好前景[1-9]。2005—2006年，新疆有色地质矿产勘查研究院承担了 “新疆温泉县沃托格赛尔河一带1∶5万化探普查”项目，对水系沉积物测量圈出的Hs-4号异常查证发现哈尔达坂铅锌矿床。通过普-详查工作，探获铅锌资源量65×104 t，矿床铅+锌平均品位7.27%。矿床成因类型属喷流-沉积型（SEDEX），该矿床的发现证实哈萨克斯坦Tekli层控型铅锌成矿带向东延入我国新疆境内，资源前景达大-超大型规模[10-13]。2018年国家重点研发计划“深地资源勘查开采”专项《天山-阿勒泰增生造山带大宗矿产资源基地深部探测技术示范》项目《西天山赛里木湖铅锌铜矿带成矿模式研究与深部资源探测》课题对哈尔达坂铅锌矿床进行了系统研究。本文据课题研究成果结合矿床发现和评价过程，在综合分析成矿地质条件、地球物理、地球化学异常特征基础上，初步建立本区铅锌矿床的地-物-化综合勘查模型。

1  区域地质背景

1.1  区域地质特征

矿区处于哈萨克斯坦-伊犁板块之赛里木微地块北缘，北与阿拉套晚古生代陆缘盆地、南与博罗科努晚古生代岛弧带相邻，属伊犁板块北缘赛里木（地块）铜、铅锌、铌、钽、石墨成矿带（图1）[14-16]。

赛里木微地块内广泛出露前寒武纪基底，下元古界温泉群为区内最古老结晶基底，主体为一套中深变质碎屑岩、碳酸盐岩夹中-基性火山碎屑岩，其中黑云母角闪岩和片麻岩同位素年龄为1 727 Ma[17]，托克赛一带大理岩中可见纹层状铅锌矿化[18]。中元古界主要发育有长城系和蓟县系，长城系哈尔达坂群为一套浅变质海相陆缘细碎屑岩夹碳酸盐岩建造，蓟县系库松木切克群发育一套滨-浅海相碳酸盐岩夹碎屑岩建造，为哈尔达坂、四台-海泉等铅锌矿床主要容矿地层，上元古界凯尔塔斯群主要为海相碳酸盐岩。古生界主要分布有泥盆系、石炭系和二叠系。自泥盆—二叠系，岩相从浅海相-滨海相到陆相逐渐过渡，晚石炭世、二疊纪火山活动强烈，中-基性、酸性火山岩、火山-碎屑岩发育。

区域内零星分布古元古代晚期—新元古代早期侵入体，元古代岩浆活动较弱，大规模岩浆侵入活动主要发生于华力西中—晚期。侵入岩分布较广泛，以花岗岩类为主。区域断裂构造较发育，主要断裂有博尔塔拉断裂、博罗科努、奥尔塔克赛尔断裂等，形成以近EW向或NWW向区域大断裂为主，次级NWW向断裂和晚期NE向断裂为辅的多序次断裂体系。

1.2  区域地球物理特征

本区处于西天山布格重力异常带北西端，具较高的平缓异常特征。重力等值线具近NS向同扭曲变化特征，布格重力值一般为-180×10-5～280×10-5 m/s2。剩余重力异常反映地块内基底局部隆凹起伏变化，部分与地块边缘带侵入体分布相关。航磁异常主要具大范围低缓的负磁场特征，磁异常多小于-100 nT，反映本区地层主要为古老变质岩群。

1.3  区域地球化学特征

巴斯坎隘山口幅1∶20万水系沉积物测量时，在矿区一带圈出Hs-24号Cu-Pb-Zn-Gd-P-F综合异常（乙类），异常呈长轴近EW向带状展布，面积大于36.90 km2（向北侧未封闭）。主成矿元素Pb异常面积36.8 km2，最高值48×10-6;Zn异常面积18.9 km2，最高值206×10-6;铜异常面积32.8 km2，最高值71×10-6。单元素异常分带不明显，套合较好。

2  矿床地质特征

2.1  矿区地质特征

出露地层主要为中元古界长城系哈尔达坂群，为一套浅变质海相陆缘细碎屑岩夹碳酸盐岩建造，北与下元古界温泉群、南与下石炭统阿克沙克组呈断层接触。该群下部为一套细碎屑岩，岩性为石英片岩夹少量大理岩;中部为一套含碳质碳酸盐岩夹碎屑岩组合，岩性为粉晶-细晶灰岩、白云岩、白云质灰岩、含碳质微晶灰岩（黄铁矿化）、含碳质板岩等，局部可见灰白、灰黑色硅质岩和含重晶石硅质岩等热水沉积岩，为本区铅锌矿体主要赋存层位;上部为一套细碎屑岩，岩性为碳质板岩等（图2）。

矿区处于哈尔达坂向斜南翼，地层总体呈单斜产出，走向近EW向，向南陡倾，倾角70°～87°。地层产状多近直立，常见时南时北的倾向变化，局部发育有小的褶皱构造。矿区内发育NW-NNW西向断裂，切割闪长岩脉，属成矿后断裂。矿区西北邻区发育有呈岩基状产出的华力西中晚期细粒闪长岩体，区内仅见闪长岩脉发育，岩石属中性-中酸性正常系列、钙碱性-碱性，属造山带构造环境壳源岩石部分熔融形成的“S”型花岗岩。岩脉走向NE向或EW向，长50～300 m，宽几米至十余米，多呈蛇形弯曲，形态复杂。矿体附近多见岩脉分布，岩脉常切割、破坏铅锌矿体，仅在局部岩脉边部发育有脉状或囊状富铅矿体（Ⅰ-17矿体东段）。

2.2  矿体特征

矿体集中分布于中元古界长城系哈尔达坂群中部，含矿建造为浅变质碳酸盐岩夹碎屑岩，含矿层南北宽约500～800 m，东西长大于6 km（矿区外仍有稳定延伸）。矿体呈似层状、脉状顺层近平行产出，走向近EW向，总体倾向南，倾角75°～87°。矿体在空间上具成群成带、沿走向和倾向均有波状起伏、膨大缩小、分枝复合等特征。据矿体产出空间位置分为东、西2个矿段：①西矿段（12线以西）。共圈出42个铅锌矿体（其中盲矿体20个），矿体长130～270 m，平均厚1.34～6.25 m，最厚27.53 m，铅平均品位0.86%～1.52%，锌5.15%～8.54%。Ⅰ-12号为区内规模最大矿体，长800 m，平均厚8.26 m，控制最大斜深350 m，铅平均品位1.25%，锌6.43%，矿体沿走向和倾向均未圈闭;②东矿段（12线以东）。共圈出14个铅锌矿体，主要矿体长100～310 m，厚4.13～9.48 m，控制最大斜深130 m，单工程铅平均品位0.70%～2.37%，鋅2.04%～8.54%。

矿石结构有半自形-他形粒状结构，少量自形粒状结构和交代结构。矿石构造主要有条带状、角砾状、细脉浸染状、块状构造等。矿石中主要金属矿物有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿，少量磁黄铁矿、黄铜矿。地表氧化后可见少量褐铁矿、白铅矿、菱锌矿及孔雀石。脉石矿物主要为方解石、白云石、石英、长石和少量重晶石等。伴生银、汞、镓、锗等可综合利用，近矿围岩蚀变为硅化、白云岩化、碳酸盐化等。东矿段产于硅质岩中呈网脉状的铅锌矿石氧化程度较高，属混合矿或氧化矿。其它地段矿体矿石氧化程度较低，为原生矿。

主矿体矿石结构构造、矿石矿物组成略具分带性，具“上层下脉”形貌特征。上部矿体矿石呈条带状、块状构造，矿石中闪锌矿呈浅灰绿、白色，油脂光泽，自形-他形、细-粗粒集合体，为低铁闪锌矿（TFe平均含量0.61%），矿石中铅含量极低，一般小于0.1%;下部矿体矿石多呈网脉状、脉状、角砾状构造，矿石中闪锌矿呈棕、红褐色，铁含量略高，TFe平均含量2.73%，铅矿化强度较上部矿体普遍偏高，铅含量0.16%～2.58%。主矿体边部矿石以角砾状、脉状构造为主，铅矿化明显增强，局部可见块状方铅矿（单样品铅含量最高达31.79%）。矿床成因类型属喷流-沉积型（SEDEX）。

2.3  矿区地球化学异常特征

1∶5万水系沉积物测量在矿区一带圈出Hs-4号Pb-Zn-Ag-Cu-Au-As综合异常（表1），面积39.23 km2，主成矿元素Pb，Zn含量极大值分别为14 900×10-6、626.5×10-6，Pb，Zn，Ag，Cu异常具二级或三级浓度分带，浓集中心明显，单元素异常套合较好。经查证发现哈尔达坂铅锌矿床，水系沉积物测量以Pb，Zn为主的综合异常为本区铅锌矿良好的间接找矿标志。

2.4  矿区地球物理特征

普-详查阶段仅在矿区开展了激电测深为主的少量物探工作。测深采用对称四极装置，最大AB/2=550 m，探测深度200 m左右。本次深部找矿预测研究，考虑到矿区地形条件差，大极距激电测深施工困难，仅靠极化率及电阻率异常无法排除碳质干扰，因此选择了重、磁、AMT测深相结合的综合物探方法。铅锌矿体能引起高极化低阻及重力高异常，利用重力测量能有效排除碳质层干扰，闪长岩具磁性对应磁力高异常特征。利用磁法辅助可识别矿致重力高与闪长岩引起的重力高，利用AMT测深圈定低阻异常向深部追索矿带延深，综合重、磁、电测量成果结合地质背景分析能有效圈定找矿靶区，指导深部找矿工作。西矿段矿体规模大、分布集中，占矿区已探获资源量的83.74%，是本次项目研究重点地段。

2.4.1  岩石物性特征

据统计结果，铅锌矿石密度为2.99～3.48 g/cm3，白云质灰岩、白云岩与闪长岩密度均值2.84～2.86 g/cm3，与区内其它岩石密度差一般为0.12～0.74g/cm3。

矿区内仅闪长岩具弱-中等磁性，磁化率为50～200×10-6 4π，其它岩石、矿石均无磁性。碳质板岩、碳质灰岩极化率均值11%～15%，铅锌矿石及近矿闪长岩（黄铁矿化发育，以下同）极化率为10%左右，属高极化岩石;钙质板岩、灰岩、闪长岩、白云质灰岩的极化率为3%～5%，属中等极化岩石。大理岩、石英片岩极化率小于2%，属低极化岩石。铅锌矿石、碳质板岩、碳质灰岩电阻率为300～1 000 Ω·m，其中块状富铅锌矿石电阻率最低可达20 Ω·m，属低阻岩石。石英片岩、灰岩、近矿闪长岩的电阻率为2 000～4 000 Ω·m，属中高阻岩石。白云质灰岩、闪长岩、大理岩、钙质板岩电阻率为6 000～25 000 Ω·m，属高阻岩石。本区铅锌矿石总体呈高重、无磁、高极化、低阻特征。

2.4.2  西矿段重力、磁法、激              电测量平面异常特征

在剩余重力异常图上（图3-b），主要铅锌矿体对应G-2剩余重力高异常，异常幅度0.2×10-5～1×10-5 m/s2。G-1号重力高异常地表对应岩性为碳质灰岩，推测深部有隐伏闪长岩体或岩脉。矿区以平缓负磁场为主（图3-c），磁力高异常主要呈脉状、条带状，个别呈团块状，磁力高的幅度大多在100～300 nT，最高达990 nT，主要为闪长岩引起。按磁力高异常可分为南、北2个闪长岩带，主矿体处于南部脉状磁力高异常带（C2）中，表明该矿段脉状闪长岩发育。

从激电测深AB/2=150 m极距视极化率异常图（图3-d）看出，该深度极化率值为2%～19%，南部低极化背景为2%～4%，含矿段极化率背景4%～6%。按8%为异常下限圈出4个高极化率异常带，矿段内主矿体对应IP3-1、IP3-2号低阻高极化异常。总体看，G-2剩余重力异常、C2磁异常和IP3-1、2低阻高极化异常与西矿段主矿体具较好对应关系，为由铅锌矿体引起的矿致异常。利用重力、磁法、激电测量方法可有效圈定地表及浅部铅锌矿体。

2.4.3  35线典型剖面物探异常解释

激电中梯测深  激电测深极化率及电阻率拟断面图显示（图4），Ⅰ-12等厚大主矿体对应IP2-1高极化相对低阻异常，视极化率值10%～16%、电阻率1 000～1 500 Ω·m。薄层状矿体与IP-1高极化异常对应，极化率值在8%～11%。激电测深圈定的高极化相对低阻异常对矿体具良好指示意义。

重力测量  布格重力曲线呈北高南低斜坡状分布（图5），圈定了7处二级剩余重力高异常，局部重力高异常主要由高密度闪长岩、白云岩、白云质灰岩引起，铅锌矿体引起的重力高一般为0.05×10-5～0.5×10-5 m/s2，大多与白云岩、白云质灰岩或闪长岩引起的宽大重力高叠加在一起。

高精度磁测  以60 nT平缓背景磁场为主（图5），其上分布着宽40～300 m异常值100～400 nT的局部磁力高，大部分磁力高异常地表都出露有闪长岩脉，其它推测由隐伏闪长岩岩体或岩脉引起。

AMT测深  ATM测深反演断面图中（图5），视电阻率异常深度在3 000 m以下，视电阻率异常值为10～10 000 Ω·m，电阻率异常以层状、厚板状为主，浅部出现一些宽100～500 m的团块状高阻异常。本区赋矿岩石白云岩、白云质灰岩对应1 000～5 000 Ω·m的高阻异常，岩相内部出现相对低阻体。经钻探工程验证，证实铅锌矿体均分布在相对低阻异常区内。

重、磁、电成果综合解释  利用重、磁及AMT测深，结合矿区地质填图、工程施工成果对岩性层、侵入岩体进行解译。赋存于白云岩、白云质灰岩和钙质板岩的铅锌矿体，因多发育有闪长岩脉，表现为重力高、相对高磁、低阻的异常特征。石英片岩、钙质板岩为中-高阻岩石，其板理、片理发育，为透水性、含水好的岩性层，实测电阻率多为100～1 000 Ω·m，表现为中低阻特征，重、磁异常不明显。在海拔2 800 m本区潜水面以下，钙质板岩分布区出現10～50 Ω·m极低电阻异常，推测由地下水引起。白云岩、白云质灰岩、闪长岩表现高阻、重力高特征，后者具明显磁力高异常。灰岩为中高阻、平缓的磁场及重力场，利用重力高异常可区分灰岩与白云质灰岩。

分析认为，可将白云岩、白云质灰岩层中电阻率小于1 000 Ω·m、对应有重力高异常及钙质板岩层内电阻率小于50 Ω·m低阻异常浓集中心、浅部对应有重力高异常地段划定为进一步找矿靶区。深部（标高在2 800 m以下）电阻率小于50 Ω·m低阻异常，可能由地下水引起，为非矿致异常。

在剖面上圈出4处找矿靶区，对照已施工的钻探成果，2号靶区具高极化、重力高、中低阻组合特征，与钻探控制的Ⅰ-12等主要铅锌矿体对应较好。3号靶区为一向南倾斜的低阻异常，异常中心处见两条隐伏的厚度不大的铅锌矿体。其它靶区有待进一步工程验证。利用重力、磁法、电法（激电、AMT）测量，可圈定找矿靶区，有效指导深部找矿工作。

3  综合勘查模型

赛里木地块前寒武纪处于大陆裂谷和被动大陆边缘环境，该区与境外哈萨克斯坦Tekli超大型铅锌矿床形成环境相似，具寻找层控型铅锌矿床前景。基于此，在该区开展1∶5万区域地质矿产调查及化探工作，进一步了解区内地质构造及地球化学特征，圈定异常，缩小找矿靶区。

矿区地势总体呈北高南低，相对高差800～1 000 m，NS向冲沟发育，地形切割强烈，仅在坡脊交界处有少量基岩出露，其它地段均为第四系冰碛物及残坡积物覆盖。1∶1万土壤地球化学剖面测量在矿区中部圈定一条宽1 km，近EW向延伸的铅锌高值异常带。 1∶1万地质填图过程中在铅锌高值异常带内发现略呈带状零星分布的铅锌矿转石及少量矿体露头，转石带与铅锌矿体露头在走向上大致对应。据工区地形地貌特点，初步判断这些转石属未经长距离搬运的原地或准原地堆积物，经槽探工程揭露，覆盖层厚1.5～3 m，发现具一定规模的铅锌矿体。本区铅锌矿体总体呈高重、弱磁、高极化、低阻特征。利用激电测量、AMT测深并结合重力、磁法测量成果可有效圈定找矿靶区，指导深部找矿工作。并建立了本区地质-地球物理-地球化学勘查模型（表2）[19-23]。

4  下步工作建议

（1） 区域上中元古界长城系哈尔达坂群分布东西长80 km、南北宽4～6 km，水系沉积物测量为铅、锌高背景区，在已发现矿床东、西延长方向上见零星分布的铅锌矿体露头或铅锌矿石，是区域寻找铅锌矿的重点区域。

（2） 对该套地层中部富镁碳酸盐岩及钙质砂岩（板岩）集中分布区开展重磁电测量工作，重点对圈出剩余重力高与中-高极化、中低阻异常叠加地段（如前述1、2、4、5靶区）开展深部钻探工程验证，以期发现新的铅锌矿体，实现该区找矿新突破。

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Abstract： The Haerdaban Pb-Zn deposit is located in the Biezhentao area of the Western Tianshan. It is one of the large-scale Pb-Zn deposits discovered in the Precambrian stratigraphic unit in Xinjiang in recent years. The orebodies occurs in a set of carbonaceous clastic rock + carbonate rock Formation in the Haerdaban Group of the Mesoproterozoic as stratiform and stratiform-like form. The ore structure is mainly striped， banded， brecciated， and vein structure， and has the morphological characteristics of "upper striped and lower vein form". The deposit has simple combination of ore minerals， and the genetic type of the deposit belongs to the sedimentary-exhalative type （SEDEX）. The mining area is within the comprehensive anomaly area of HS-4 Pb-Zn-Ag-Cu-Au-As in the stream sediment survey of 1：50，000. The main metallogenic elements of Pb and Zn has large area in the anomaly area， with high intensity and well integration. The ore body corresponds to the combined anomalies of medium-low resistivity， high polarization， weak magnetic and high gravity in geophysical prospecting section.The use of induced polarization， magnetic method， AMT and gravity survey can effectively find the prospecting target area and guide prospecting in deep. On the basis of analysis of geological conditions， geophysical and geochemical anomalies， a geological-geochemical-geophysical exploration model of deposit was preliminarily established，The further suggestions on the future work were proposed.

Key words： Haldaban; Exhalative sedimentary lead-zinc deposit; Comprehensive exploration model