喀喇昆仑黑山头铜多金属矿地质特征与找矿标志

2022-06-27梁东华北唐魏子万生楠梁孝伟杨志鹏

地质找矿论丛 2022年2期

梁东，华北，唐魏子，万生楠，梁孝伟，杨志鹏

(1.中国冶金地质总局新疆地质勘查院，乌鲁木齐 830000；2.中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 100131)

0 引言

喀喇昆仑北麓的阿克赛钦地区位于青藏高原西北部，地处高寒山区，自然条件恶劣，地质工作程度极低。21世纪以来，国家加大了对该区的地质勘查工作，取得了突破性进展，发现并评价了一大批金属矿床(矿点)。区域成矿呈现出2个重要的区带，一是包括火烧云铅锌矿在内的神仙湾—甜水海巨型铅锌矿带[1-2]，二是以阿克塔斯稀有金属矿为代表的大红柳滩稀有金属矿带[3]，阿克赛钦地区现已成为我国新的战略资源接替与储备基地[4]。

西昆仑—喀喇昆仑造山带经历了原特提斯-中(新)特提斯阶段长期的构造演化，形成了复杂的岩石组合、结构构造特征及独特的成矿系列，锰、铁、铅锌、稀有金属等矿产具有明显成矿优势[5-7]。阿克赛钦地区的优势矿产主要是与碳酸盐岩有关的层控-热液交代型铅锌矿和伟晶岩型稀有金属矿，铜、金多金属矿产的发现地相对较少。2013年，中国冶金地质总局新疆地质勘查院在开展“新疆皮山县麦拉山地区矿产地质调查”项目中，通过1∶5万水系沉积物测量，在阿克赛钦地区西北部圈定了以Cu-Au-Pb-Zn为主的HS-1综合异常。经初步评价①，发现黑山头铜多金属矿(小型)。本文将通过阐述黑山头铜多金属矿的地质特征，分析矿床成因，总结该区铜多金属矿的找矿标志，以期为区域铜金矿的找矿提供参考。

1 区域成矿背景

黑山头铜多金属矿位于新疆皮山县的南部，有新藏公路(G209)和哈瓦克达阪—神仙湾国防公路通达矿区附近。该矿区处于巴颜喀拉晚古生代—中生代边缘裂陷盆地(Ⅳ)南侧的甜水海微陆块(Ⅵ1)(图1a)。区域地层自古元古界至新生界均有出露，主要地层单位有青白口系肖尔克谷地岩组、长城系甜水海岩群、下志留统温泉沟组、中泥盆统落石沟组、上泥盆统天神达板组、下石炭统帕斯群、中下二叠统神仙湾组、中侏罗统龙山组、上白垩统铁龙滩组和第四系。区域构造以褶皱和断裂为主，断裂以NW向为主，其次为近EW向和NE向，有F4、F6、F9、F10等50余条区域断裂；褶皱构造有南屏雪山向形构造、乔尔天山短轴向斜、岔路口复式背斜等16处。区域仅北东部和西部岩浆岩较发育，北东部主要出露侏罗纪黑云母二长花岗岩，多呈NWW向展布，局部出露寒武纪二长花岗岩、奥陶纪黑云母角闪石英闪长岩；西部空喀山口断裂的东盘出露白垩纪黑云母花岗闪长岩岩基，呈NW向展布[8-9](图1b)。区域矿产以神仙湾—甜水海一带分布的铅锌矿床点为主，康西瓦—大红柳滩一带以伟晶岩型稀有金属矿为主，这2个重点成矿区带之间的区域发现矿产较少，黑山头铜多金属矿即处在中间地带内。

图1 黑山头地区构造位置(a)与区域地质简图(b)Fig.1 Regional geological map with geotectonic position of Heishantou area①柯岗断裂；②其曼于特—祁漫塔格木孜塔格早古生代蛇绿构造混杂岩带；③蒙古包—普守晚古生代蛇绿构造混杂岩带；④柳什塔格—岩碧山—向阳泉中昆仑断裂带； ⑤苏巴什—木孜塔格晚古生代蛇绿构造混杂岩带；⑥郭扎错—西金乌兰湖—金沙江结合带；⑦龙木错—双湖结合带；⑧班公湖—怒江结合带；⑨狮泉河结合带；⑩乔尔天山断裂；Ⅰ1.塔里木陆块；Ⅰ2.铁克里克断隆带；Ⅲ1.北昆仑晚古生代岩浆弧带；Ⅲ2. 中昆仑微陆块(早古生代与晚古生代构造叠加复合带)；中昆仑微陆块北带；中昆仑微陆块南带；Ⅲ3.南昆仑晚古生代残弧带；Ⅳ.巴颜喀拉晚古生代—中生代边缘裂陷盆地；Ⅵ.甜水海—北羌塘微陆块群；Ⅵ1.甜水海微陆块；Ⅵ2.神仙湾二叠-三叠纪边缘裂陷带；Ⅶ.喀拉昆仑—南羌塘陆块；Ⅷ.班戈—腾冲燕山期岩浆弧带；Ⅸ.冈底斯—下察隅晚燕山-喜山期岩浆弧带；1.第四系；2.新近系；3.上白垩统铁龙滩组；4.中侏罗统龙山组；5.中三叠统上河尾滩组；6.三叠系巴颜喀拉山群；7.上二叠统；8.中二叠统；9.二叠系黄羊岭群；10.中-下二叠统神仙湾组；11.下二叠统红山湖组；12.上石炭统恰提尔群；13.下石炭统帕斯群；14.上泥盆统天神达板组；15.中泥盆统落石沟组；16.下志留统温泉沟组；17.奥陶系冬瓜山群；18.中奥陶统；19.上寒武统；20.青白口系肖尔克谷地岩群；21.长城系甜水海岩群；22.长城系赛图拉岩群；23.古元古界布伦阔勒群；24.中生代侵入岩；25.晚古生代侵入岩；26.早古生代侵入岩；27.边界断裂、断裂及编号；28.向斜轴及编号；29.背斜轴及编号；30.产状；31.铅锌为主的化探异常；32.非铅锌为主的化探异常；33.神仙湾—甜水海铅锌矿带(西北段)；34.大红柳滩稀有金属矿带(西北段)；35.黑山头铜多金属矿；36.国界线

1∶50万区域化探异常②显示，乔尔天山断裂两侧的地球化学特征差异明显(图1b)。乔尔天山断裂以北以富集Au、Cu、Ag、Mo、As、Sb、Mn、Co、Bi、B等元素为特征，在长城系甜水海群(ChT)中相对富集Cu、Ag、As、Sb，下志留统温泉沟组(S1w)和上石炭统恰提尔组(C2q)中相对富集Au、Cu、Mn、Zn、As、Co、Bi、B；乔尔天山断裂以南富集Pb、Zn、Hg、Cd、CaO，贫化Na2O和Ba。其中，在中-下二叠统神仙湾组(P1-2s)、中-下侏罗统龙山组(J1-2l)、上白垩统铁隆滩组(K2t)中富集Pb和Zn。黑山头铜多金属矿位于1∶50万区域化探44乙3异常、55丙异常和56乙2异常之间。

2 矿区地质

2.1 矿区地质特征

矿区所在的成矿单元为慕士塔格—阿克赛钦(陆缘盆地)Fe-Cu-Au-Pb-Zn-RM-Sn-Sb-白云母-宝玉石矿带[10]，地层区属北羌塘地层区甜水海地层分区[11]。矿区内出露地层为长城系甜水海岩群(ChT)、下志留统温泉沟组(S1w)和第四系(图2)。

图2 黑山头铜多金属矿地质略图Fig.2 Geological sketch of Heishantou Cu-polymetallic deposit1.第四系；2.温泉沟组钙质板岩、砂质板岩、粉砂质板岩；3.甜水海岩群石英砂岩；4.甜水海岩群石英片岩夹钙质片岩；5.矿化蚀变带及编号；6.矿体及编号；7.石英脉；8.断裂及编号；9.勘探线；10.探槽及编号；11.钻孔及编号；12.产状

长城系甜水海岩群是矿区出露最老的地层单位，形成时代为中元古代长城纪。该岩群分布于矿区的北部和东北部，与上覆的温泉沟组为逆冲推覆断层接触。依据岩石组合特征将矿区甜水海群划分为2个岩性段：第一段(ChTqss)岩性主要为浅黄色石英砂岩、浅黄色片理化绢云母石英砂岩、浅黄色钙质石英砂岩；第二段(ChTsch)主要为绢云母钙质片岩，局部夹少量薄层石英砂岩或浅灰色薄层结晶灰岩。岩石变形非常强烈，发育一系列紧闭尖棱褶皱、顺层掩卧褶皱及强劈理化带。本次工作在该岩群中发现了铜和铅锌矿化，圈出3条矿化蚀变带。

下志留统温泉沟组在矿区出露面积较大，主要分布于矿区的中部和南部。该组岩石为一套较深水的复理石建造，沉积环境为活动大陆边缘构造背景下的斜坡相浊积岩沉积。出露岩性有灰绿色薄层状钙质板岩、青灰色砂质板岩、灰绿色粉砂质板岩。温泉沟组中发育大量的石英脉，脉体长度几米至几十米，宽度1～3 m。1∶25万区调对温泉沟组开展了岩石微量元素地球化学研究，发现Cu为分散型、强分异型，认为该组粉砂岩是Cu的有利成矿层位。本次工作在该组断裂破碎带中发现了铜、金、铅锌的矿化，圈出2条矿化蚀变带。

矿区构造较为发育，主要为褶皱构造、层间走滑断裂、平移断裂(F4)等。南西部地层主要表现为单斜构造，中部、北东部地层受压扭性断裂(F1)的影响产生扭曲变形，主要表现为向形构造和北东部的小型背向斜组合褶皱。F1断裂为矿区内的主要断裂，NW向贯穿全区，该断裂上盘为长城系甜水海岩群，下盘为下志留统温泉沟组，为一条逆冲推覆断层，两侧多发育平行于该断裂的次级张性断层(F2、F3)，是较为有利的成矿部位。

矿区岩石普遍经历了区域变质作用，变质程度为低绿片岩相，一些碎屑岩类变质为板岩、片岩。在后期的断裂活动中出现局部的动力(热液)变质作用，动力(热液)变质作用主要表现为断裂构造中形成碎裂岩、断层角砾岩和断层泥的过程中出现的强片理化带，岩石受热液作用影响在裂隙或片理中形成的蚀变现象，形成石英脉或硅质、碳酸盐细(网)脉等。

矿区岩浆岩不发育。

2.2 矿区地球化学特征

西昆仑—喀喇昆仑热液型矿产的地球化学元素组合为Cu-Pb-Zn-Fe等[2]。1∶5万水系沉积物测量③在矿区范围圈定了HS-1化探综合异常，异常面积4.1 km2，元素组合为Pb-Zn-Cu-Au。Pb元素极大值>1000×10-6，异常面积4.1 km2，衬度5.54，规模1092.98，NAP值22.59，具三级浓度分带。Zn元素极大值1574×10-6，异常面积2.9 km2，衬度3.51，规模1141.5，NAP值10.1，具三级浓度分带，浓集中心明显。Cu 、Au元素异常较Pb、Zn弱(图3)。

图3 HS-1异常解析图Fig.3 Interpretation map of anomaly HS-11.下志留统温泉沟组；2.长城系甜水海岩群；3.断裂；4.产状；5.铜多金属矿点；6.综合异常范围及编号

基于HS-1化探综合异常，开展了1∶1万岩石剖面测量。在5条地质地球化学剖面图中，甜水海岩群出现了Pb、Zn、Cu元素的峰值，Pb元素极大值993×10-6、Zn极大值>1000×10-6、Cu极大值350×10-6；在温泉沟组中的局部区域出现了Cu、Au元素的峰值，其中Cu极大值602×10-6，Au极大值85.6×10-6。Cu、Au元素在温泉沟组中明显更加富集，Pb、Zn元素则主要富集在甜水海岩群中。在对这些峰值点开展槽探揭露时，部分峰值点处揭露到了与峰值元素相符的矿(化)体露头，说明矿区内Cu、Au、Pb、Zn元素异常为矿致异常，具有寻找铜多金属矿的潜力。

2.3 矿区地球物理特征

在矿区开展的激电测量显示①，矿区主要为高极化率异常场。激电异常以高极化率、低电阻率为特征，形态上呈面状、椭圆状、条带状，NW向展布。已发现的铜多金属矿(化)体均位于NW向展布的中高极化率异常过渡带上，环绕在大规模高极化率异常的周围。矿区以Ⅲ-1号矿(化)体及蚀变带为中心，显示为大规模面状的高极化率、低电阻率特征(图4)，说明Ⅲ-1号矿(化)体及蚀变带分布区是金属硫化物的相对富集部位，显示该区是热液活动强烈的部位。瞬变电磁测深表明，矿区200 m深度至浅地表出现相对高阻地质体，与硅化、褐铁矿化、黄铁矿化、孔雀石化等蚀变岩石有关。地球物理信息表明，高极化率-低电阻率、高极化率-中低极化率过渡带、高阻-中低电阻过渡带是寻找蚀变岩型铜多金属矿的有利部位。

图4 A—A′激电异常剖面图Fig.4 Profile of IP anomaly along line A-A′

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

矿区共发现5条矿化蚀变带，蚀变类型主要为绢云母化、硅化、褐铁矿化及轻微碳酸盐化。共圈出了4条矿体，矿体形态有透镜体、脉状、似层状，总体走向为NW向，长度100～650 m，厚度1.29～4.07 m，矿种类型有铜矿体、铅锌矿体、铜金矿体、铜多金属矿体。矿石品位w(Cu)=0.21%～5.28%，w(Pb)=1.14%～1.18%、w(Zn)=1.08%、w(Au)=1.1×10-6～4.035×10-6、w(Ag)=100.03×10-6～751.5× 10-6，矿化不均匀。Ⅲ-1号、Ⅳ-1号矿体是矿区的主矿体，矿体主要受NW向张性断裂控制。围岩为甜水海岩群的钙质片岩和温泉沟组的碳质、粉砂质板岩。

Ⅰ-1号铜矿。产于Ⅰ号铜矿化蚀变带内，呈透镜体状产出，NW向展布，产状284°∠50°，地表由探槽TC80控制，矿体长度约200 m，厚度3.89 m，品位w(Cu)=0.37%～0.96%，平均0.58%。

Ⅱ-1号铅锌矿体。产于Ⅱ号铅锌矿化蚀变带中，呈脉状产出，NW向展布，产状293°∠54°。地表由3条探槽揭露控制，控制长度约100 m，经TC1201号探槽揭露，矿体厚4.07 m，平均品位w(Pb)=1.14%，w(Zn)=1.08%。针对该矿体施工了铅孔ZK1601，深部见有锌的矿化，但未达到工业指标，可能是深部矿化不均匀。

Ⅲ-1号铜金矿体。产于Ⅲ号铜金矿化蚀变带中，呈似层状产出，NW向展布，产状296°∠65°。地表由TC3-702、TC3-1501、TC3-2301、TC106等4条探槽控制，控制长度650 m，厚度0.79～1.75 m，平均厚度1.35 m，厚度变化系数30.84%，品位w(Cu)=0.21%～0.71%，加权平均品位0.45%，品位变化系数53.35%。探槽TC106中该矿体w(Au)=1.1×10-6，向西未揭露到金矿化。ZK3-001钻孔在孔深175.60～176.60 m处发现w(Cu)=0.93%、真厚度0.47 m的铜矿体(图5)。

图5 黑山头矿区A—A’勘查线剖面图Fig.5 Cross section of line A-A′ in Heishantou Cu-polymetallic deposit1.砂质板岩；2.泥质板岩；3.碳质板岩；4.构造角砾岩；5.褐铁矿化；6.孔雀石化；7.断裂；8.探槽；9.钻孔；10.产状；11.矿体及编号；12.矿化体

Ⅳ-1号多金属矿体。产于Ⅳ号矿化蚀变带中，似层状产出，NW向展布，产状304°∠62°。地表由探槽TC4-701、TC4-001、TC4-801控制，控制长度320 m。铜矿体厚度1.29～1.65 m，平均厚度1.47 m，厚度变化系数17.32%；w(Cu)=2.05%～5.28%，加权平均品位3.86%，品位变化系数62.32%。银矿体厚度0.68～1.29 m，平均厚度0.98 m，厚度变化系数43.79%；w(Ag)=100.03×10-6～751.5×10-6，加权平均品位526.63×10-6，品位变化系数108.2%。金矿、铅矿单工程(TC4-001)见矿，金矿体厚度1.29 m，加权平均品位w(Au)=4.035×10-6，铅矿体厚度0.64 m，加权平均品位w(Pb)=1.18%。

3.2 矿石特征

黑山头矿区矿石类型有铜矿石(Ⅰ-1号矿体)、铅锌矿石(Ⅱ-1号矿体)、铜金矿石(Ⅲ-1号矿体)、铜金银铅锌矿石(Ⅳ-1号矿体)。矿石结构为中细粒结构，构造为团块状、稀疏浸染状、脉状构造。

矿石金属矿物主要有黄铜矿(图6a、图6b)、方铅矿、闪锌矿、铜蓝(图6b，图6c)、孔雀石(图6c)、黄铁矿、褐铁矿，偶见少量斑铜矿、磁铁矿、钛铁矿(图6d)。非金属矿物有绢云母、石英、方解石和泥质等。

图6 矿石特征照片Fig.6 Photos showing characteristics of orea.构造角砾岩、团块状黄铜矿；b.铜金矿石矿物镜下特征；c.地表石英脉中的铜金矿化；d.金属矿物钛铁矿；e.硅化、褐铁矿化蚀变；f.构造破碎带中的铅锌铜矿化

黄铜矿呈不规则粒状，粒径为0.05～11.2 mm，镜下呈铜黄色，部分与褐铁矿、蓝铜矿交代伴生。褐铁矿呈微晶隐晶质集合体，粒径0.01～0.68 mm，内反射呈红褐-暗褐色，与黄铜矿、蓝铜矿交代伴生。黄铁矿呈半自形-它形粒状或粒状集合体，粒径0.01～0.03 mm，镜下呈黄白色，均质性，被褐铁矿不均匀交代，部分矿物呈交代残余不均匀分布。铜蓝呈不规则粒状、板状，粒径0.01～0.11 mm，镜下深蓝色-白色微蓝，显多色性，强非均质性(火橙-蔷薇-橙黄)，与黄铜矿、褐铁矿交代伴生，部分呈脉状分布。钛铁矿微量，半自形-它形粒状，粒径0.01～0.02 mm，镜下灰色微带棕色，反射多色性，较显著的非均质性，不均匀零星分布。磁铁矿微量，半自形-它形粒状，粒径0.01～0.02 mm，镜下灰色微带棕色，不均匀零星分布。

3.3 围岩蚀变

矿化蚀变带主要分布在甜水海岩群钙质片岩的层间破碎带和温泉沟组钙质板岩的构造破碎带中。其中，产于甜水海岩群钙质片岩层间破碎带的主要为铅锌矿化和铜矿化，蚀变矿化与热液活动密切相关，在矿体两侧常见有绢云母化、碳酸盐化、褐铁矿化，局部见菱铁矿化、菱锌矿化及孔雀石化；产于温泉沟组钙质板岩构造破碎带中的主要为铜多金属矿化，蚀变矿化与构造热液活动相关，沿断裂的两侧普遍发育绢云母化、绿帘石化、绿泥石化、硅化(图6e)、菱铁矿化(图6f)，偶见有孔雀石化，蓝铜矿化、黄铜矿化及方铅矿化。

4 矿床成因和找矿标志

4.1 矿床成因讨论

区域上的构造蚀变岩型金矿赋存于下古生界(或更老地层)的灰黑色碳质泥岩、灰绿色绿泥石石英片岩、石英绢云母千枚岩岩性建造中[12]，这与黑山头铜多金属矿的围岩较为相似。矿区成矿与区域成矿类型应该具有继承性和相似性，推测黑山头矿区存在构造和热液活动的可能性。矿区矿体产于长城系甜水海群及下志留统温泉沟组，没有表现出对地层的选择性。甜水海群与温泉沟组之间为逆冲推覆断裂接触，断裂走向为NW向，在该逆冲推覆断裂的两侧产生了平行分布的次级张性断裂和裂隙，张性断裂和裂隙有利于含矿热液向上运移，能够为导矿提供通道、为容矿提供空间。黑山头矿区矿体受NW向断裂控制，赋存于构造破碎带中，具有热液成矿特点。矿体形态产状呈似层状、脉状、大透镜体状，蚀变类型上也表现为热液蚀变，矿石矿物组合上表现为与热液活动有关的矿物。矿区HS-1综合异常元素组合、地化剖面异常元素与西昆仑—喀喇昆仑热液型矿产的地球化学元素组合也具有一定的相似度[13]，说明矿区存在着热液活动的地球化学痕迹。据此可以初步判断，黑山头铜多金属矿成因类型属于构造热液型矿床。