新疆鄯善縣鹽灘銅礦地球化學(xué)特征及找礦前景

任燕，楊剛剛

(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆 烏魯木齊 830000)

新疆鄯善縣鹽灘銅礦位于東天山覺羅塔格成礦帶，該成礦帶長期以來都是地質(zhì)勘查和科學(xué)研究的重點(diǎn)地區(qū)，它以有色金屬、鐵、金礦為主，資源豐富，成礦作用多樣，在不長的地質(zhì)演化史中發(fā)育眾多礦床系列及類型，成礦規(guī)律極具特色[1]。2015年新疆地質(zhì)調(diào)查院在百靈山一帶開展1∶5萬化探及異常查證工作時(shí)發(fā)現(xiàn)了鹽灘銅礦。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)域上以阿其克庫都克斷裂為界，以南主要出露長城系星星峽巖群、薊縣系卡瓦布拉克巖群和青白口系庫什臺群，為中淺變質(zhì)巖系。北側(cè)以下石炭統(tǒng)苦水組、下石炭統(tǒng)阿齊山組、下石炭統(tǒng)雅滿蘇組、上石炭統(tǒng)吐古土布拉克組、下侏羅統(tǒng)三工河組、新近系和第四系為主。石炭系總體為一套濱、淺海相火山-沉積巖系，但分屬不同的構(gòu)造沉積相區(qū)，康古爾塔格韌性剪切帶內(nèi)的石炭系普遍經(jīng)歷了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形；侏羅系在區(qū)內(nèi)零星出露，主要發(fā)育一套陸相碎屑含煤巖系；新近—第四系總體為一套陸相碎屑沉積，廣布于區(qū)內(nèi)一些低洼地帶[2-6]。從出露面積上看，區(qū)域分布最廣的是石炭系(圖1)。

構(gòu)造主要為近EW向阿其克庫都克深大斷裂，該斷裂帶被認(rèn)為是在古生代晚期發(fā)育的走滑并疊加向北俯沖的斷裂帶[7]。前人研究表明，右行走滑剪切運(yùn)動發(fā)生在(350±7)Ma之后[8]。該斷裂帶為壓性，總體南傾，傾角65°～85°，局部直立，斷面上擦痕構(gòu)造顯示該斷層帶運(yùn)動方向?yàn)橛赡舷虮备_。

侵入巖漿活動強(qiáng)烈，侵入巖發(fā)育，巖石類型齊全，超基性、基性、中酸性均有出露，以中酸性侵入巖分布范圍最廣，從侵入巖分布的空間范圍來看，上元古代侵入巖主要分布在阿其克庫都克斷裂以南，晚古生代巖體廣泛出露。巖體侵入時(shí)代從中元古代到三疊紀(jì)均有，以晚古生代泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)和二疊紀(jì)侵入巖分布范圍最廣。其中石炭紀(jì)侵入巖漿活動較強(qiáng)，分布面積最大，侵入到下石炭統(tǒng)雅滿蘇組、苦水組、阿奇山組、干墩組和上石炭統(tǒng)吐古土布拉克組中，圍巖局部發(fā)生角巖化。出露巖性較全，超基性、基性及中酸性均有發(fā)育，以中酸性巖體為主，超基性、基性出露較少。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)處于南部基巖區(qū)與北部山間盆地過渡帶，地質(zhì)條件簡單(圖2)。出露地層為上石炭統(tǒng)吐古土布拉克組晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r、玻屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、含角礫凝灰?guī)r、晶屑巖屑凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、巖屑凝灰?guī)r、火山灰塵凝灰?guī)r、火山角礫巖、凝灰質(zhì)砂巖、長石巖屑砂巖、硅質(zhì)巖等，分布于礦區(qū)南部和中北部第四系中呈孤立露頭。整體來看礦區(qū)以凝灰?guī)r為主，發(fā)育部分火山角礫巖，并夾部分長石巖屑砂巖、凝灰質(zhì)砂巖。含角礫凝灰?guī)r、火山角礫巖、晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r為主要的含礦巖性。礦區(qū)地層受后期熱液影響，蝕變發(fā)育，且種類多、強(qiáng)度高。

由硅質(zhì)體組成的石英巖是區(qū)內(nèi)一大特色，主要分布于礦區(qū)中、北部，主要露頭有6個(gè)，因其抗風(fēng)化形成正地形的硅質(zhì)巖孤包(或梁)，規(guī)模長50～180 m不等，寬20～40 m，巖石中空洞和褐鐵礦化均非常普遍，硅質(zhì)巖有孔雀石化石英巖、褐鐵礦石英巖、孔雀石化褐鐵礦化次生石英巖、含鐵綠泥石英蝕變巖、碎粒狀硅化硅質(zhì)巖、褐鐵礦化硅質(zhì)巖等，與之相伴的蝕變巖有含鐵高嶺石巖、地開石巖、孔雀石化地開石巖、赤鐵礦地開石巖等蝕變巖。

圖1 東天山鹽灘一帶地質(zhì)礦產(chǎn)圖Fig.1 Geological and mineral maps of the Yantan area in East Tianshan

圖2 鹽灘銅礦1∶1萬地質(zhì)草圖Fig.2 1∶10 000 scale geological sketch of the Yantan copper mine

第四系洪積物位于礦區(qū)中北部，主要受洪水沖刷搬運(yùn)堆積而成，厚度一般大于0.5 m。

礦區(qū)中部槽探揭露到輝石閃長玢巖脈一條，因處于第四系中，具體規(guī)模形態(tài)無法判斷。巖石斑晶由輝石(2%)、斜長石(10%)組成，基質(zhì)為輝石(20%)、斜長石(66%)、褐鐵礦(2%)。在輝石閃長玢巖脈北部，淺坑揭露到電氣石化霏細(xì)巖，巖石由斑晶(3%)和基質(zhì)(97%)構(gòu)成；斑晶為單一石英，有重結(jié)晶現(xiàn)象；基質(zhì)由霏細(xì)狀、微晶質(zhì)長英質(zhì)組成；電氣石(30%)呈針柱狀放射集合體斑點(diǎn)分布于長英質(zhì)中。銅礦體東南的凝灰?guī)r中，有石英脈一條，走向NW，長約180 m，無明顯礦化。

礦區(qū)北部2 km處為百靈山巖體，東南和西南有不規(guī)則灰白色、淡紅色、紫紅色石英斑巖、石英鈉長斑巖、霏細(xì)巖、霏細(xì)斑巖出露，在其與凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖的接觸部位，具較強(qiáng)的角巖化、硅化、褐鐵礦化、鏡鐵礦、絹云母化等。其中，石英斑巖強(qiáng)富集Ag，顯著富集Cu，Mo，Zn，Bi，Co，相對富集Sn，推測其為鹽灘銅礦和東部3 km處的斑巖嶺銅銀礦及鉬特高值點(diǎn)的成礦母巖。

地表未觀察到明顯的斷層證據(jù)，探槽中可見明顯的斷層裂隙面，斷層產(chǎn)狀為215°∠65°，與礦體延伸方向基本一致，礦體受斷裂構(gòu)造控制的特征明顯。礦區(qū)周邊NE向、NW向及近EW向延伸的斷裂發(fā)育，地貌上構(gòu)成沿上述方向的溝谷。南部6 km處為近EW向延伸的阿其克庫都克深大斷裂。因此，礦區(qū)周邊構(gòu)造巖漿活動極強(qiáng)烈。

3 礦化蝕變特征

礦區(qū)礦化蝕變極普遍，地表出露地質(zhì)體均有不同程度蝕變。主要蝕變有硅化、泥化(高嶺土化)、絹云母化、黃鉀鐵礬化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化等，基本為中-低溫?zé)嵋何g變作用的產(chǎn)物。本區(qū)泥化以高嶺土為主，絹云母為輔，常伴生綠泥石化。在巖石中長石(斜長石、鉀長石)、巖屑、玻屑、火山灰塵、膠結(jié)物中均可見泥化，是該區(qū)域較普遍的蝕變，但強(qiáng)度差異明顯，以中-強(qiáng)泥化為主。

主要礦化有自然銅礦化、赤銅礦化、藍(lán)銅礦化、孔雀石化、黃鐵礦化、赤鐵礦化、褐鐵礦化。

自然銅礦化、赤銅礦化、藍(lán)銅礦化僅存在于探槽中高品位礦石中，分布范圍較窄。地表礦化與探槽中礦化類型存在差異。地表可見部分紫紅色團(tuán)塊狀強(qiáng)礦化蝕變巖碎塊，直徑在5～30 cm，其中可見孔雀石化、赤銅礦化、自然銅礦化，且以自然銅礦化為主。自然銅以稠密浸染狀、浸染狀分布，孔雀石在巖石表面呈薄膜狀，赤銅礦與自然銅伴生，為自然銅氧化后產(chǎn)物，含量較少，星點(diǎn)狀分布。探槽中可見強(qiáng)礦化含角礫凝灰?guī)r，礦石礦物有孔雀石、藍(lán)銅礦、赤銅礦化、自然銅礦化，以赤銅礦化、自然銅礦化為主，孔雀石呈暗綠色，以薄膜狀、細(xì)脈狀分布在巖石表面及裂隙中，使巖石風(fēng)化面整體呈暗綠色；赤銅礦與自然銅相伴生，僅在巖石新鮮面中可見，以集合體斑塊狀、浸染狀、稠密浸染狀分布。

孔雀石化較普遍，在礦體及圍巖中均有發(fā)育。在銅礦體及以北，南北長1 000 m、東西寬約400 m的范圍內(nèi)，均可見強(qiáng)度不一的孔雀石化，主要呈星點(diǎn)狀、薄膜狀分布，局部礦化較強(qiáng)地段可見沿巖石裂隙分布的細(xì)脈狀孔雀石。

4 地球化學(xué)特征

4.1 1∶5萬土壤測量

鹽灘銅礦是通過檢查百靈山地區(qū)1∶5萬土壤測量圈定的綜合異常時(shí)發(fā)現(xiàn)(圖3)。該異常元素組合為Cu-W-Ag-Pb-Zn，綜合異常面積15.7 km2，呈近NNE向帶狀分布。Cu，W，Ag 3種元素含量高、連續(xù)性好、濃集趨勢明顯，且元素之間相關(guān)性最好，是異常主要元素。區(qū)域上構(gòu)成該綜合異常的W，Ag異常，分別是百靈山地區(qū)單元素異常排序第二和第四的異常。Cu異常面積13 km2，平均值549×10-6，最大值3 050×10-6，異常襯值高達(dá)6.45，具三級濃度帶，有兩個(gè)明顯的濃集中心；W異常面積14 km2，平均值10.2×10-6，最大值89.6×10-6，異常襯值5.08，具三級濃度帶，有4個(gè)明顯的濃集中心；Ag異常面積12.3 km2，平均值343×10-9，最大值2 320×10-9，襯度2.86，具三級濃度帶。Cu，W，Ag 3個(gè)元素異常主體，在空間上與Pb，Zn異常高度疊加。與Cu，W，Ag相比，Pb，Zn異常范圍較少，但主體均疊加于Cu異常上，有較高含量，最大值為192×10-6、896×10-6。鹽灘銅礦產(chǎn)于異常最大值偏北部的濃集區(qū)。

圖3 鹽灘綜合異常剖析圖Fig.3 Profile chart in the Yantan area

表1 鹽灘礦區(qū)1∶1萬土壤樣品測試元素主要參數(shù)Table 1 1∶10 000 scale Geochemical Parameter statistics of the Yantan copper mine area

4.2 1∶1萬土壤測量

4.2.1 地球化學(xué)參數(shù)特征

由于鹽灘礦區(qū)第四系覆蓋發(fā)育，根據(jù)具體情況，在該區(qū)采用非正規(guī)1∶1萬土壤測量的方法，采集土壤樣161件，分析Cu，Pb，Zn，Ag，Au，As，W，Mo，Bi 9種元素。

非正規(guī)指采樣區(qū)形態(tài)不完整、采樣點(diǎn)不連續(xù)，能采巖石樣的采巖石樣、不能采巖石樣的采土壤樣、土壤樣也采集不到則舍棄。

對礦區(qū)土壤樣品原始數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)，分析結(jié)果顯示鹽灘查證區(qū)及外圍，銅、銀含量普遍較高，出現(xiàn)特高含量且高含量相對集中?? 新疆地質(zhì)調(diào)查院.新疆東天山成礦帶中段1∶5萬區(qū)域地質(zhì)綜合調(diào)查報(bào)告,2014-2016.。土壤樣中Cu含量大于800×10-6的樣品有20件，最高值2 835×10-6；Ag含量大于1 200×10-9的樣品有19件，最高值大于5 000×10-9；巖石樣品中Cu含量大于800×10-6的樣品有8件，最高值為2 437×10-6；Ag含量大于1 200×10-9的樣品有21件，最高值大于10 000×10-9。

鹽灘地區(qū)1∶1萬土壤樣品地球化學(xué)參數(shù)見表1?？梢?，除Pb，Au外，區(qū)內(nèi)元素含量普遍較高，濃集克拉克值都在2以上，主要元素Cu為8.93，Ag為9.11，屬高度富集元素。變化系數(shù)都在1以上，表明元素含量極不均勻，屬強(qiáng)分異元素。不僅如此，除Pb，Au以外的其它元素均出現(xiàn)特高含量，分別為Cu：2 835×10-6、Ag：5 000×10-9、Zn：1 628×10-6、As：558×10-6、W：56.6×10-6、Mo：48×10-6、Bi：440×10-6。各元素最大值與最小值之差為66～10 999倍，其中Cu為435倍，Ag為207倍，Bi最大為10 999倍。這種高背景(平均值)、強(qiáng)分異、高級差的元素含量特征，正是礦化區(qū)域的地球化學(xué)典型特征，區(qū)內(nèi)礦化普遍的事實(shí)也說明這點(diǎn)。

4.2.2 元素組合特征

對礦區(qū)內(nèi)土壤樣品原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果顯示，主成礦元素Cu與伴生元素Pb，Zn，Au，Ag，As，W，Mo，Bi呈正相關(guān)關(guān)系，其中Au，Ag，As，Mo，W相關(guān)性最高，Cu與Pb，Zn相關(guān)性較高(表2)。以上特征在R型聚類分析圖上更明顯(圖4)，取0.3的相似水平，可將礦區(qū)9種元素分為3組：①Au，Ag，As，Mo，W；②Cu，Pb，Zn；③Bi。從主成礦元素來看，Cu首先與伴生元素Pb，Zn聚類，再與Au，Ag，As，Mo，W聚類，其次與Pb相關(guān)性好，其他6種元素與Cu相關(guān)性均較差。綜合以上分析，認(rèn)為Cu，Zn，Pb是礦區(qū)重要的成礦及指示元素，可作為異常組合來圈定靶區(qū)，進(jìn)行隱伏礦體的定點(diǎn)預(yù)測。

表2 鹽灘銅礦區(qū)元素相關(guān)系數(shù)矩陣Table 2 Matrix of element Correlation coefficient of the Yantan copper mine area

圖4 鹽灘銅礦區(qū)元素R聚類分析圖Fig.4 Pedigree chart of R-type cluster analysis of the Yantan copper mine area

4.3 巖石地球化學(xué)參數(shù)

在鹽灘礦區(qū)共采集巖石樣70件，地球化學(xué)參數(shù)見表3，圖5。與土壤樣類似，除Pb，Zn外，區(qū)內(nèi)元素含量普遍較高，富集系數(shù)都在2以上，主要元素Cu為9.94，Ag高達(dá)27.42，屬高度富集元素。變化系數(shù)都在1以上，表明元素含量極不均勻，屬強(qiáng)分異元素。不僅如此，除Pb，Zn以外的其它元素均出現(xiàn)特高含量，分別為Cu：2 437×10-6、Ag：5 700×10-9、Au：318×10-9、As：245×10-6、W：109×10-6、Mo：82.5×10-6、Bi：178×10-6。各元素最大值與最小值之差為64～2 119倍，其中Cu為79倍，Ag為64倍，Au最大為2 114倍，總體差異小于土壤樣。

表3 鹽灘地區(qū)巖石地球化學(xué)參數(shù)表Table 3 Petrogeochemistry parameter table of the Yantan copper mine area

圖5 鹽灘銅礦區(qū)巖石地球化學(xué)變化系數(shù)排序Fig.5 The sorting diagram of petrogeochemistry variation coefficient of the Yantan copper mine area

4.4 礦區(qū)地球化學(xué)參數(shù)對比

與土壤樣相比，元素組合存在明顯差異，主要表現(xiàn)在Zn，Au。Zn在巖石樣中含量低，濃集克拉克值僅為0.65，屬顯著貧化元素。Au在土壤樣中含量低，濃集克拉克值僅為0.59，屬顯著貧化元素。如不考慮采樣部位的差異，則可認(rèn)為Zn在表生環(huán)境(土壤中)相對富集，而Au則相反。

對比礦區(qū)巖石樣和土壤樣，不難看出無論平均值還是中位數(shù)，Cu，Ag，Pb，Au，As，W，Mo，Bi均是巖石樣大于土壤樣，平均值差異11%～441%，最小的為Cu，最大為Au，Ag為201%，按差異由大到小排序?yàn)锳u＞Ag＞Mo＞Bi＞As＞Pb＞W(wǎng)＞Cu；中位數(shù)差異在2%～244%之間，最小為Mo，最大為W，Cu為55%，Ag為163%，按差異由大到小排序?yàn)镸o＞Au＞Ag＞Bi＞Pb＞As＞Cu＞W(wǎng)，W的中位數(shù)在兩種介質(zhì)中差異不大。兩種介質(zhì)中各元素的排序位置大體一致，估計(jì)是元素地球化學(xué)行為所致。

由此，可認(rèn)為Cu，Ag，Pb，Au，As，Mo，Bi 7個(gè)元素，其含量在巖石樣中大于在土壤樣中，即表生環(huán)境下，Cu，Ag，Pb，Au，As，Mo，Bi貧化。Zn則相反，W較穩(wěn)定，含量基本無差異。

按集中程度，大體可分為中部、南部、北部和西南富集區(qū)，以中部富集區(qū)高含量點(diǎn)密集程度最高，北部富集區(qū)高含量點(diǎn)較稀疏，南部集中規(guī)模較小，西南介于中部與北部之間。

銅、銀高含量集中區(qū)域大體一致但強(qiáng)度、集中程度存在差異，這種差異以中部最明顯，銅只有幾個(gè)高值點(diǎn)，銀高度集中，不大的范圍集中了一半以上大于1 200×10-9的高值點(diǎn)，銅以北部和南部較重要。二者共同指示礦區(qū)北部地球化學(xué)條件更有利。

5 找礦遠(yuǎn)景分析

鹽灘銅礦北部已發(fā)現(xiàn)彩珠、玉西、十里坡、木馬山、百合等多處銅礦(化)點(diǎn)，均產(chǎn)于吐古土布拉克組中。礦區(qū)西部已發(fā)現(xiàn)鐵嶺銅鉬礦，東部已發(fā)現(xiàn)多頭山銅鉬礦，兩者均產(chǎn)于斑巖體中。

礦區(qū)內(nèi)含礦巖性主要為上石炭統(tǒng)吐古土布拉克組第三巖性段含角礫凝灰?guī)r、火山角礫巖、晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r，探槽中可見礦體明顯受斷裂破碎帶控制，但在已知礦體北部南北1 000 m范圍內(nèi)，孔雀石化在凝灰?guī)r、砂巖、硅質(zhì)巖中均有分布，礦化與地表地質(zhì)體各種熱液蝕變現(xiàn)象發(fā)育，以硅化、泥化(高嶺土、地開石)、絹云母、綠泥石化、褐鐵礦化最具特色，且呈面型分布，延伸到東部3 km的斑巖嶺。

根據(jù)1∶5萬化探成果，礦區(qū)東南部的石英斑巖顯著富集Ag，Cu，Mo，Zn，Bi，Co，礦化地段巖石富集元素呈現(xiàn)Cu-Ag-Au-As-Hg-Sb-W-Mo-Bi-Pb-Zn組合。就目前圈定的礦體來看，應(yīng)屬熱液成因和表生富集的共同結(jié)果，大范圍的孔雀石化也是表生作用的產(chǎn)物。

因此，從礦區(qū)及周邊斑巖體的分布、面型蝕變、蝕變類型及規(guī)模、富集元素組合、局部銅、銀(斑巖嶺)強(qiáng)礦化、鉬特高值點(diǎn)的存在及東、西已發(fā)現(xiàn)的多頭山、鐵嶺銅鉬礦等來看，該區(qū)(包括東部的斑巖嶺)具有尋找斑巖銅、銀、鉬礦的潛力。

6 找礦標(biāo)志

根據(jù)鹽灘銅礦地質(zhì)、地球化學(xué)特征，總結(jié)以下幾點(diǎn)找礦標(biāo)志：①斑巖體分布區(qū)。含巖體內(nèi)及周邊巖體影響區(qū)，是成礦有利區(qū)，包括石英斑巖、鈉長斑巖、流紋斑巖和霏細(xì)斑巖；②硅質(zhì)巖分布區(qū)。包括石英巖、褐鐵礦石英巖、褐鐵礦化次生石英巖、含鐵綠泥石英蝕變巖、碎粒狀硅化硅質(zhì)巖、褐鐵礦化硅質(zhì)巖等，地表多呈正地形，地表易于識別；③硅化、泥化(高嶺土、地開石)、絹云母、綠泥石化、褐鐵礦化蝕變發(fā)育區(qū)；④地表孔雀石化、褐鐵礦化普遍，預(yù)示著地質(zhì)體中銅元素較富集，孔雀石化、黃鐵礦化，是直接找礦標(biāo)志，強(qiáng)褐鐵礦也可視為直接找礦標(biāo)志；⑤以Cu，Ag為主的化探異常區(qū)或Cu，Ag高值點(diǎn)，區(qū)內(nèi)已有Cu高值點(diǎn)(大于800×10-6)28個(gè)、Ag高值點(diǎn)(大于1 200×10-9)40個(gè)，其它元素高值點(diǎn)也應(yīng)重視。

7 結(jié)論

(1)鹽灘銅礦位于百靈山巖體以南2 km處，阿其克庫都克斷裂附近，具優(yōu)越的成礦地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境。礦區(qū)主要出露上石炭統(tǒng)吐古土布拉克組，含礦巖性主要為強(qiáng)蝕變凝灰?guī)r。

(2)區(qū)內(nèi)發(fā)育明顯的Cu-W-Ag-Pb-Zn綜合異常，元素組合多，套合性好。各元素異常強(qiáng)度高、面積大、發(fā)育多個(gè)明顯的濃集中心，且均有特高值出現(xiàn)，屬于典型的礦致異常。異常分布范圍及延伸方向與上石炭統(tǒng)吐古土布拉克組、以及礦區(qū)內(nèi)與阿其克庫都克深大斷裂相關(guān)的構(gòu)造巖漿活動有明顯的相關(guān)性。

(3)通過地質(zhì)、化探綜合分析研究，建立了鹽灘地區(qū)尋找銅礦的找礦標(biāo)志，包括以地質(zhì)、礦化蝕變、地球化學(xué)特征為主的5個(gè)找礦標(biāo)志。

(4)前人在鹽灘銅礦南部地區(qū)已開展了大量的、不同比例尺的地質(zhì)、物探、化探工作，并投入了一定的探槽和鉆探工作，未能圈定礦體。鹽灘銅礦的發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了該區(qū)由礦化向礦體的轉(zhuǎn)變，面型蝕變和面型孔雀石化的確立，高溫、中溫、低溫完整熱液成礦元素組合及斑巖體的存在，為下一步該區(qū)地質(zhì)找礦突破指明了方向。