哈薩克斯坦阿克斗卡超大型斑巖型銅礦田地質(zhì)特征與成礦模式

陳宣華，楊 農(nóng)，陳正樂(lè)，韓淑琴，王志宏，施 煒，葉寶瑩

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (北京)，北京 100083)

哈薩克斯坦阿克斗卡超大型斑巖型銅礦田地質(zhì)特征與成礦模式

陳宣華1，楊 農(nóng)1，陳正樂(lè)1，韓淑琴1，王志宏1，施 煒1，葉寶瑩2

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (北京)，北京 100083)

中亞成礦域巴爾喀什成礦帶阿克斗卡礦田主要由阿克斗卡、艾達(dá)里和庫(kù)茲爾基亞等礦床組成，是發(fā)育在火山島弧環(huán)境的典型斑巖型Cu-Mo-Au礦床群，其中阿克斗卡為超大型斑巖銅礦。斑巖型銅成礦作用發(fā)生在晚古生代哈薩克馬蹄形構(gòu)造形成過(guò)程中，成礦構(gòu)造背景為烏拉爾-天山斷裂系統(tǒng)的大型左行走滑作用和大陸地殼側(cè)向增生過(guò)程，具有典型的斑巖銅礦圍巖蝕變和礦石礦物分帶特征;成礦作用受東西向、北東東向和北西西向斷裂控制，主要與早期堿性階段的硅化蝕變有關(guān)，酸性蝕變階段發(fā)生了再礦化與富集成礦作用;據(jù)含礦花崗閃長(zhǎng)巖中鋯石SHRIMP定年本文給出主要成礦時(shí)代為327.5±1.9 Ma(早石炭世晚期)，成礦模式為“花崗閃長(zhǎng)巖”型，屬于淺成斑巖銅礦成礦系統(tǒng)。

阿克斗卡;斑巖型銅礦床;成因模式;開(kāi)發(fā)前景

阿克斗卡 (Aktogai，Aqtogai，Aktogay，Aqtogay，中文名也譯為阿克托、阿克托蓋或阿克塔蓋)斑巖型銅礦田 (圖1)位于哈薩克斯坦塔爾迪庫(kù)爾干 (Taldy-Korgan)省Burlutobinsky區(qū)，位于巴爾喀什湖東端東北60多公里處，距離阿克斗卡火車站東約22 km。阿克斗卡銅礦田是中亞成礦域 (或稱為古亞洲成礦構(gòu)造體系［1］)巴爾喀什成礦帶 (斑巖銅礦帶)的重要組成部分，由若干礦床組成，其中的阿克斗卡銅礦床是一個(gè)超大型斑巖型銅礦床。中亞成礦域因其巨量的金屬和非金屬礦產(chǎn)而聞名于世，成礦作用極其復(fù)雜多樣［2～8］。其中，巴爾喀什成礦帶是世界上三大斑巖型銅礦帶最重要的銅礦區(qū)之一。

本文根據(jù)野外實(shí)地考察和有關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)巴爾喀什成礦帶阿克斗卡礦田及有關(guān)斑巖型銅礦床地質(zhì)特征、圍巖蝕變、礦體分帶特征、礦石組成、成礦期次、成礦時(shí)代與成礦模式進(jìn)行了綜述，并對(duì)礦床開(kāi)發(fā)前景進(jìn)行了討論。

1 礦田構(gòu)造背景與地質(zhì)特征

阿克斗卡礦田處在中亞成礦域巴爾喀什成礦帶斑巖銅礦帶西段，哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊巴爾喀什—西準(zhǔn)噶爾晚古生代 (海西期)火山島弧帶中國(guó)—哈薩克中、晚海西期褶皺帶東部，巴卡納斯復(fù)向斜東段南緣。巴爾喀什成礦帶是晚古生代哈薩克馬蹄形構(gòu)造—成礦帶的重要組成部分，是在類似轉(zhuǎn)換斷層的烏拉爾—天山斷裂系統(tǒng) (UTSFS)與Pai Khoi—戈壁斷裂系統(tǒng) (PKGFS)構(gòu)成的左行走滑邊界作用下，哈薩克高地的巖漿弧被向西擠出并與Mugodzhar-Rudny阿爾泰弧及東歐克拉通碰撞［9］，同時(shí)形成哈薩克馬蹄形山系并發(fā)生斑巖型銅—鉬 (—金)成礦作用的產(chǎn)物。Bespaev和Miroshnichenko認(rèn)為其區(qū)域地球動(dòng)力學(xué)背景是晚古生代陸緣火山—侵入巖帶的前緣部位［10］。巴卡納斯復(fù)向斜東西長(zhǎng)190 km，南北寬約60 km，是巴爾喀什石炭—二疊紀(jì)火山—侵入雜巖帶的主要組成部分，總體呈向北突出的弧形展布。從深部構(gòu)造位置分析，正處于巴爾喀什幔凸東部，地殼厚度介于40～45 km之間。

圖1 阿克斗卡礦田地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖 (據(jù)Yu.A.Sergiiko et al.;轉(zhuǎn)引自Abdulin et al.1988［11］，有修改)Fig.1 Geological sketch map of the Aktogai ore field(after Yu.A.Sergiiko et al.)1.上石炭統(tǒng).下二疊統(tǒng)科爾達(dá)爾 (Koldarskaya)組沉積巖、凝灰.沉積巖和少量酸性凝灰?guī)r;2.中、上石炭統(tǒng)Keregetasskaya組中性和少量酸性火山巖建造及砂巖和粉砂巖;3.泥盆系灰?guī)r;4-10.Koldarskaya侵入巖體:4.花崗閃長(zhǎng)斑巖巖墻，基質(zhì)主要為霏細(xì)質(zhì)和微嵌晶狀，5.似斑狀花崗閃長(zhǎng)巖巖體 (a)和巖墻 (b)，基質(zhì)主要為細(xì)晶巖及微細(xì)晶巖質(zhì)，6.似斑狀花崗巖，基質(zhì)主要為細(xì)晶巖質(zhì)，7.等?；◢弾r，8.等?；◢忛W長(zhǎng)巖，9.粗、中粒似斑狀花崗閃長(zhǎng)巖，10.閃長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖;11.基性巖墻;12.主要斷層及產(chǎn)狀:I.科爾達(dá)爾主斷層，II.科爾達(dá)爾斷層，III.艾達(dá)里斷層，IV.阿克斗卡斷層，V.Maly Koldarskiy斷層，VI.Uzhniy Koldarskiy斷層，VII.伊克巴斯 (Ikbassky)斷層;13.其它構(gòu)造斷層及產(chǎn)狀;14.接觸關(guān)系:a-不整合，b-侵入，c-整合;15.網(wǎng)狀脈礦體:(1)艾達(dá)里礦體，(2)阿克斗卡礦體，(3)庫(kù)茲爾基亞礦體;16.網(wǎng)脈狀盲礦體:(4)西部礦體、(5)Promezhutochny礦體、(6)東部礦體;17.地層產(chǎn)狀。

礦田在空間上處于捷克利—薩雷賈茲南北向斷裂、科翁臘德—塔城東西向斷裂和庫(kù)拉馬北東向斷裂交匯處，與侵入到海相下、中石炭統(tǒng) (Keregetas組)的科爾達(dá)爾 (Koldar)含基性組分偏高的花崗閃長(zhǎng)巖巖體相吻合 (圖1和圖2)。上覆含植物化石的上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng) (下部)火山—沉積巖地層 (Koldar組)，厚達(dá)1500 m，可能為海陸交互相，主要由安山巖、英安巖、流紋巖及凝灰?guī)r組成［10，13～14］。科爾達(dá)爾巖體產(chǎn)于近東西向展布的科爾達(dá)爾地壘狀背斜的頂部，呈東西向延伸，長(zhǎng)度達(dá)17 km，寬度4～8 km，出露面積達(dá)72 km2。據(jù)地球物理資料，深部巖體面積超過(guò)210 km2，面積為4 km2的根部在4 km深處;上盤產(chǎn)狀較陡，下盤產(chǎn)狀在3 km處向下開(kāi)始變緩，在空間上巖體呈一個(gè)下細(xì)中粗上部較細(xì)的葫蘆狀體，且有向南東側(cè)伏的特點(diǎn)［11～12］。

圖2 阿克斗卡礦田斑巖型銅礦床:A-艾達(dá)里，B-阿克斗卡，C-庫(kù)茲爾基亞(據(jù) Yu.A.Sergiiko et al. 轉(zhuǎn)引自 Abdulin et al.1998［11］)Fig.2 Mineral deposits in the Aktogai ore field.A-Aidarly，B-Aktogai，C-Kyzylkiya(after Yu.A.Sergiiko et al.)1.火山—沉積雜巖;2.閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖;3.花崗閃長(zhǎng)巖、似斑狀花崗閃長(zhǎng)巖;4.花崗閃長(zhǎng)斑巖;5.斜長(zhǎng)花崗斑巖;6.輝綠巖;7.花崗巖脈;8.巖化角礫巖;9.電氣石化膠結(jié)角礫巖;10.網(wǎng)狀脈礦體輪廓;11.礦化礦石;12.硅化網(wǎng)脈帶

科爾達(dá)爾巖體的顯著特征是巖石成分變化范圍很大，具有連續(xù)漸變和互相過(guò)渡的巖石系列，形成了一套連續(xù)的輝長(zhǎng)輝綠巖—輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖—閃長(zhǎng)巖—石英閃長(zhǎng)巖—花崗閃長(zhǎng)巖—花崗巖演化序列［11，15］，主期為粗晶的似斑狀花崗閃長(zhǎng)巖和花崗巖［10］。巖體東部主要由偏酸性的花崗閃長(zhǎng)巖組成。巖體內(nèi)部斷裂發(fā)育，主要有NWW向、近SN向和NEE向。主要礦體沿NWW向斷裂分布，見(jiàn)于NWW與NEE向斷裂構(gòu)造交匯處 (圖1)。脈巖和小的侵入體主要為石英斑巖和英安斑巖、斜長(zhǎng)花崗斑巖、閃長(zhǎng)玢巖和輝綠玢巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖，為晚期中淺成侵位產(chǎn)物。它們?cè)谄矫嫔闲纬闪艘粋€(gè)形態(tài)奇特、穿透侵入巖體的大型筒狀體。構(gòu)造角礫巖既沒(méi)有被錯(cuò)移，也沒(méi)有被混合化，或只有輕微的混合化［11，15］。

礦田中的斑巖銅礦床主要賦存在兩個(gè)線性構(gòu)造中，即長(zhǎng)期發(fā)育的NWW阿克斗卡斷層和伊克巴斯斷層中，并受NEE向斷層的改造 (圖1)。NWW向、近SN向和NEE向大斷距的斷層使礦田的構(gòu)造呈斷塊狀。構(gòu)造角礫巖是阿克斗卡斷層所具有的特征，礦田中角礫巖帶總是與斷層相伴生，并具有隱爆的性質(zhì)。礦化主要出現(xiàn)在花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖和角巖化Keregetas組巖石中。

2 主要礦床地質(zhì)特征

阿克斗卡礦田共產(chǎn)出三個(gè)斑巖型Cu-Mo-Au礦床 (圖1和圖2)，即阿克斗卡、艾達(dá)里(也稱為艾達(dá)爾雷、安達(dá)雷、阿伊達(dá)爾雷，英文名為Aidarly或Aidarlei)和庫(kù)茲爾基亞 (也稱為克孜勒基亞、庫(kù)茲爾卡，英文名為Kyzylkia或Kyzilkia)斑巖型銅礦床，其中阿克斗卡是最大的一個(gè)礦床。它們都是根據(jù)電法測(cè)量圈出的硫化物礦化暈，然后根據(jù)鉆探資料確定網(wǎng)脈狀礦體。另外，還有一系列小的鉛鋅礦點(diǎn)和三個(gè)通過(guò)鉆孔揭示的300 m深處網(wǎng)脈狀盲礦體。

2.1 阿克斗卡礦床地質(zhì)特征

阿克斗卡礦田的礦化作用主要賦存在呈巖株?duì)町a(chǎn)出的阿克斗卡花崗閃長(zhǎng)斑巖體內(nèi) (圖1、圖2和圖3)，構(gòu)成阿克斗卡斑巖型銅礦床?；◢忛W長(zhǎng)斑巖也侵入到Koldar侵入體的閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖之中;同時(shí)，花崗閃長(zhǎng)斑巖又被細(xì)長(zhǎng)的含礦花崗閃長(zhǎng)巖和斜長(zhǎng)花崗斑巖網(wǎng)脈所侵入，并伴隨有一系列含有石英—黑云母和絹云母—電氣石基質(zhì)的爆破角礫巖巖筒［13～14］。

2.1.1 圍巖蝕變與成礦階段

除了晚期基性巖墻之外，礦區(qū)所有巖石均已蝕變。賦礦巖體具有明顯的蝕變分帶，從巖體中心向圍巖依次為硅化帶—鉀長(zhǎng)石化帶—絹云母化帶—綠泥石化帶。此外，還發(fā)育有黑云母化、黃鐵絹英巖化、青磐巖化、硬石膏化等圍巖蝕變［15］。

礦床具有4個(gè)熱液蝕變與成礦階段 (圖4)，每個(gè)階段具有不同的蝕變類型與礦石礦物組合［10～15］:①早期堿性階段，蝕變類型為硅化、正長(zhǎng)石化、黑云母化、綠泥石化和葡萄石化，礦物組合為葡萄石—黑云母—鉀長(zhǎng)石—石英—硫化物;②酸性階段，發(fā)育硅化、絹云母化、綠泥石化和碳酸鹽化蝕變，礦物組合為絹云母—石英—硫化物;③硼鋁硅酸鹽階段，發(fā)育電氣石化蝕變，礦物組合為電氣石—硫化物;和④晚期堿性 (青磐巖化)階段:晚期堿性蝕變表現(xiàn)為不連續(xù)的窄條帶，發(fā)育碳酸鹽化、沸石化、葡萄石化和綠泥石化蝕變，礦物組合為綠簾石—綠泥石—葡萄石及碳酸鹽—沸石;青磐巖化蝕變暈圈出現(xiàn)在斑巖銅成礦系統(tǒng)的外圍，含有綠簾石—角閃石和鈉長(zhǎng)石—綠泥石—葡萄石組合。前兩個(gè)階段對(duì)于礦床的形成最為重要，因?yàn)橹饕牡V化作用發(fā)生在早期堿性硅化蝕變階段，硅化蝕變強(qiáng)度決定了礦體的形態(tài)和大小。酸性階段，除了導(dǎo)入新的成礦物質(zhì)外，還導(dǎo)致已有礦石的再礦化并形成最富的礦石。后兩個(gè)階段實(shí)際上沒(méi)有成礦物質(zhì)的沉淀。

圖3 阿克斗卡礦床地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖 (據(jù)Bespaev and Miroshnichenko，2004［10］)Fig.3 A map showing geological structure of the Aktogai deposits(after Bespaev and Miroshnichenko，2004［10］)1.科爾達(dá)爾 (Koldar)組砂巖、礫巖夾流紋質(zhì)和英安質(zhì)凝灰?guī)r;2.Keregetas組英安質(zhì)和安山—英安質(zhì)凝灰?guī)r;3.角巖、角巖化斑巖和Keregetas組凝灰?guī)r;4.安山—英安斑巖網(wǎng)脈和巖脈;5-8.科爾達(dá)爾巖體:5.具霏細(xì)巖質(zhì)和微嵌晶狀基質(zhì)的花崗閃長(zhǎng)斑巖;6.斑狀花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖，具細(xì)晶狀基質(zhì);7.均質(zhì)花崗閃長(zhǎng)巖;8.閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)—閃長(zhǎng)巖;9.電氣石膠結(jié)的爆破角礫巖;10.石英巖;11.構(gòu)造、侵入和不整合接觸;12.礦體和浸染狀礦化體的邊界。

早期堿性階段形成的交代蝕變巖具有明顯的同心環(huán)狀分帶，即從礦床中心到邊緣依次分布石英、鉀長(zhǎng)石→黑云母、石英、鉀長(zhǎng)石→黑云母。其外帶由黑云母化和鈉長(zhǎng)石化巖石組成，內(nèi)帶主要由鉀長(zhǎng)石化和硅化巖石組成，硅化向中心變強(qiáng)，形成純石英巖核心。礦體嚴(yán)格分布在黑云母化和鈉長(zhǎng)石化巖石被石英和鉀長(zhǎng)石置換的過(guò)渡帶內(nèi)［10～11，15］。黃銅礦、輝銅礦與葡萄石及石英—鉀長(zhǎng)石脈相伴生，浸染狀磁鐵礦和黃鐵礦通常與暗色鐵鎂硅酸鹽礦物相伴生，輝鉬礦與葡萄石的關(guān)系不是很密切［10］。

酸性階段蝕變作用在堿性硅酸鹽蝕變核的外圍形成透鏡狀蝕變體。酸性階段交代蝕變巖的分帶不是很明顯:中心為石英—絹云母蝕變巖，向外圍變化為絹云母化、綠泥石化和方解石化蝕變巖［10～11，15］。

圖4 阿克斗卡礦床熱液蝕變巖分布 (據(jù)Bespaev and Miroshnichenko，2004［10］)Fig.4 Distribution of hydrothermally altered rocks of the Aktogai deposits(after Bespaev and Miroshnichenko，2004［10］)1.未蝕變巖石;2.電氣石膠結(jié)的爆破角礫巖;3.酸性階段熱液蝕變巖:石英—絹云母蝕變，部分絹云母化和綠泥石化巖石;4-8.堿性階段蝕變巖:4.黑云母化和鈉長(zhǎng)石化巖石;5.黑云母化和鉀長(zhǎng)石化蝕變巖;6.中度長(zhǎng)石化巖石;7.強(qiáng)烈鉀長(zhǎng)石化蝕變和硅化;8.石英巖;9.構(gòu)造邊界，酸性和堿性階段熱液蝕變巖界線;10.礦體和浸染狀礦化體的邊界。

蝕變巖石化學(xué)與氣液流體包裹體成分、溫度指示了成礦溶液從熱液蝕變系統(tǒng)的中心向邊緣的遷移 (圖5)。中心蝕變帶氣液包裹體成分反映了早期成礦溶液的成分，外圍蝕變帶包裹體則反映了熱液系統(tǒng)中“廢”液的成分。在早期堿性和酸性蝕變階段，Si、K、Cu、Mo為斑巖成礦系統(tǒng)的導(dǎo)入元素，Na、Ca、Pb為導(dǎo)出元素。而 Al、Fe、Mg、Zn、Co為活化元素，從成礦系統(tǒng)的最內(nèi)部遷出，部分再沉淀在成礦系統(tǒng)的前鋒帶。S也是大量導(dǎo)入的元素。SiO2在成礦系統(tǒng)核部的沉淀與在邊部的浸出量相平衡［10］。

圖5 阿克斗卡礦床熱液蝕變巖石 (A下)和氣—液包裹體 (A上)造巖元素含量的相對(duì)變化，以及熱液蝕變巖中成礦元素含量的相對(duì)變化 (B)(據(jù)Bespaev and Miroshnichenko，2004［10］)Fig.5 Changes of content of rock-forming elements in hydrothermally altered rocks(below)and gaseous-liquid inclusions(above)，and of ore-forming elements in hydrothermally altered rocks(right)of the Aktogai deposit(after Bespaev and Miroshnichenko，2004［10］)交代蝕變巖:1-4.堿性階段:1.黑云母化巖石;2.黑云母化和鉀長(zhǎng)石化蝕變巖;3.中度鉀長(zhǎng)石化蝕變;4.強(qiáng)烈鉀長(zhǎng)石化蝕變和硅化;5-8.酸性階段:5.綠泥石化和方解石化巖石;6.絹云母化和綠泥石化巖石;7.石英—絹云母—綠泥石化蝕變;8.石英—絹云母化蝕變;9.礦化。

2.1.2 礦體分帶特征與礦石礦物組合

阿克斗卡斑巖型銅礦床產(chǎn)在閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖巖體中，含礦網(wǎng)脈主要出現(xiàn)在花崗閃長(zhǎng)斑巖體的外接觸帶，其外圍為主要由流紋巖—英安巖組成的沉積—火山巖層。網(wǎng)狀脈礦體出露地表 (圖2)，呈倒轉(zhuǎn)、厚壁的橢圓錐體 (主要與早期堿性成礦階段有關(guān))，含有一個(gè)無(wú)礦的內(nèi)核。礦體向下發(fā)生尖滅并開(kāi)裂成一連串的錐狀分支礦脈，并可追蹤到超過(guò)800 m深度。礦體規(guī)模巨大，平面上呈橢圓環(huán)狀的網(wǎng)狀脈，其長(zhǎng)軸延伸方向?yàn)閃-NW向，最長(zhǎng)軸約2500 m，寬50～830 m［11，13～15］。網(wǎng)脈的中心為具有霏細(xì)巖和微嵌晶狀基質(zhì)的花崗閃長(zhǎng)斑巖，最中心為煙囪狀的電氣石膠結(jié)爆破角礫巖筒 (圖3)［10］。

早期堿性階段的礦石產(chǎn)物和交代蝕變巖的分帶性具有同樣的化學(xué)演化方向性［10，13］，表現(xiàn)在從礦床邊緣到中心金屬礦物依次為磁鐵礦→黃鐵礦→黃銅礦→斑銅礦→輝銅礦，礦石和蝕變硅酸鹽的鐵含量從邊緣到中心呈減少趨勢(shì)。其中，外帶 (黑云母化帶)出現(xiàn)有磁鐵礦和黃鐵礦，內(nèi)帶出現(xiàn)有斑銅礦和輝銅礦。

酸性階段交代蝕變巖的分帶性不如堿性階段的明顯，最富的礦石均產(chǎn)在石英—絹云母化帶內(nèi)，為致密浸染狀黃鐵礦、少量輝鉬礦和局部形成的閃鋅礦、方鉛礦。銅礦物主要出現(xiàn)在部分絹云母化帶內(nèi)，而在完全絹云母化的巖石中很少產(chǎn)出［10］。

阿克斗卡礦床銅礦化和鉬礦化疊置在一起，而鉛—鋅礦化只局限在礦體翼部的碳酸鹽化帶內(nèi)［13］。銅的含量相對(duì)于網(wǎng)脈體的理想軸面向網(wǎng)脈體的內(nèi)界面和外界面方向呈有規(guī)律地降低，鉬礦化具有類似的分布。最大銅礦化和最大鉬礦化在空間上非常一致。從無(wú)礦的內(nèi)核到外圍的網(wǎng)狀脈，黃鐵礦含量不斷增加，網(wǎng)狀脈與外圍的黃鐵礦層交織在一塊。在同一方向上，銅的礦物形式也發(fā)生了變化，即從低鐵或不含鐵的低硫礦物，變化為含鐵的高硫礦物(深成輝銅礦和斑銅礦—黃銅礦—含銅黃鐵礦)。網(wǎng)狀脈礦體的平均 S∶Cu比值為2∶1，而Cu∶Mo比值為42∶1［11］。僅在網(wǎng)狀脈礦體的外界發(fā)育了不具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鉛和鋅礦化作用［15］。

阿克斗卡礦床主要礦石礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦和輝鉬礦，次要礦物有鈦磁鐵礦、假像磁鐵礦 (mushketovite)、白鐵礦、磁黃鐵礦、斑銅礦、輝銅礦和閃鋅礦，微量礦物有鈦鐵礦、磁赤鐵礦 (maghemite)、假像赤鐵礦、方鉛礦、黝銅礦、斜方硫砷銅礦和自然金等［11，15］。礦物生成順序?yàn)?①磁鐵礦;②磁黃鐵礦—方黃銅礦;③石英—黃鐵礦;④石英— (磁鐵礦)—斑銅礦—黃銅礦;⑤石英—輝鉬礦—黃鐵礦—黃銅礦;⑥石英— (黃鐵礦)—斑銅礦—黃銅礦—輝銅礦;⑦石英—絹云母—黃鐵礦;⑧石英—方鉛礦—閃鋅礦—黃銅礦—黃鐵礦—砷黝銅礦;⑨成礦期后沸石—碳酸鹽［13］。脈石礦物主要有石英、鉀長(zhǎng)石、黑云母、綠泥石、絹云母、鈉長(zhǎng)石等。

2.2 艾達(dá)里礦床地質(zhì)特征

艾達(dá)里礦床位于阿克斗卡礦床WNW方向約4 km處，為一大型斑巖型銅礦床，整個(gè)地處在花崗閃長(zhǎng)巖 (屬于Koldar巖體)中 (圖6)，其中心為北西向延伸的含礦花崗閃長(zhǎng)斑巖巖脈?；◢忛W長(zhǎng)斑巖的附近發(fā)育一些小的爆破角礫巖巖筒，由礦化巖石碎塊和巖粉基質(zhì)組成［13］。在地表表現(xiàn)為弱的褐鐵鐵礦化帶，并在蝕變閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和花崗巖中發(fā)育有不連續(xù)的孔雀石—硅孔雀石礦石。同時(shí)，廣泛發(fā)育大量的多期次花崗閃長(zhǎng)斑巖、斜長(zhǎng)花崗斑巖和細(xì)?；◢弾r脈巖，以及輝綠巖巖體和巖墻。

在略微向SE傾斜的橢圓狀礦體的上部發(fā)育了最多的網(wǎng)狀脈體，而橢圓狀礦體的內(nèi)部是一個(gè)無(wú)礦的強(qiáng)烈硅化內(nèi)核，由于剝蝕而出露地表［10］，深度超過(guò)600 m。網(wǎng)狀脈體的水平切面具有橢圓形態(tài)，其長(zhǎng)軸走向?yàn)镹W向。多支網(wǎng)脈狀礦體構(gòu)成了一個(gè)成礦綜合體，由于大型構(gòu)造斷層的作用而變得更加復(fù)雜。部分網(wǎng)狀脈礦體已經(jīng)被抬升，并沿艾達(dá)里斷層向WSW方向位移了 1000 m 以上［11，15］。

艾達(dá)里網(wǎng)狀脈礦體的內(nèi)部構(gòu)造和蝕變分帶類似于阿克斗卡［10］，即從無(wú)礦內(nèi)核向外圍，銅礦化及空間上附屬的鉬礦化強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。堿性熱液成礦階段形成的無(wú)礦石英內(nèi)核的周圍被硬石膏細(xì)脈和結(jié)核 (囊)所環(huán)繞［13］;在靠近核部的地方，硬石膏含量增加至巖石總體積的25%［11，15］。在礦床的南部，硬石膏出現(xiàn)在較深的部位。在硬石膏強(qiáng)烈發(fā)育的部位，出現(xiàn)磁鐵礦與葡萄石—黃銅礦組合的共生［10］)。與阿克斗卡不同，艾達(dá)里銅鉬礦化強(qiáng)度的峰值部位靠近網(wǎng)脈狀礦體的外部，其外圍為一個(gè)更厚更密集的黃鐵礦層 (強(qiáng)黃鐵礦化暈)，可能形成于堿性階段［10］。實(shí)際上，無(wú)礦核部區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)黃鐵礦。多金屬礦化作用主要出現(xiàn)在網(wǎng)狀脈礦體的外部接觸帶，也可出現(xiàn)在黃鐵礦層，有時(shí)甚至出現(xiàn)在黃鐵礦層之外。艾達(dá)里的銅鉬多金屬礦化作用表現(xiàn)得比阿克斗卡更強(qiáng)［11，15］。

圖 6 艾達(dá)里礦床剖面圖 (據(jù) Bespaev and Miroshnichenko，2004［10］)Fig.6 Section of the Aidarly deposits(after Bespaev and Miroshnichenko，2004［10］)1.未蝕變花崗閃長(zhǎng)巖;2.花崗閃長(zhǎng)斑巖;3.酸性階段熱液蝕變巖:石英—絹云母交代蝕變巖，部分為絹云母化和綠泥石化蝕變巖;4-7.堿性階段熱液蝕變巖:4.綠泥石化和綠簾石化花崗閃長(zhǎng)巖;5.綠泥石化和鉀長(zhǎng)石化蝕變巖;6.中度鉀長(zhǎng)石化蝕變巖;7.強(qiáng)烈鉀長(zhǎng)石化和硅化蝕變巖;8.礦體和浸染狀礦化體的邊界。

艾達(dá)里礦床的礦體主要為Cu-Mo網(wǎng)脈，集中在早期鉀化 (堿性蝕變)帶內(nèi)［13］。銅礦化作用具有高度連續(xù)性，僅被各種不同成分的脈巖穿插。筒狀的花崗閃長(zhǎng)斑巖巖體也具有與600～700 m深處花崗閃長(zhǎng)巖相同的礦化程度。礦化作用一直連續(xù)延伸到1300 m以深，網(wǎng)脈狀礦體平均 S∶Cu 和 Cu∶Mo 比值分別為4.5∶1和 35∶1［11］。

艾達(dá)里礦床在成礦作用和圍巖蝕變的大多數(shù)方面與阿克斗卡礦床基本一致，包括礦石礦物組合。但是，與阿克斗卡礦床不同，艾達(dá)里礦床在斑巖成礦系統(tǒng)的外圍發(fā)育了更為廣泛的多金屬 (Pb-Zn)細(xì)脈—脈礦化帶［13］。

2.3 庫(kù)茲爾基亞礦床地質(zhì)特征

庫(kù)茲爾基亞斑巖型銅礦床位于礦田東部，在阿克斗卡礦床以東約4 km，Cu-Mo礦化產(chǎn)在被小的花崗閃長(zhǎng)巖侵入的蝕變花崗閃長(zhǎng)巖 (屬于Koldar巖體)中，呈一系列陡傾的、近東西向分布的浸染狀和細(xì)脈浸染狀黃銅礦—斑銅礦—輝銅礦礦化帶，呈雁列狀分布，以及較弱的黃鐵礦化帶，為一中小型斑巖銅礦床。與阿克斗卡類似，庫(kù)茲爾基亞的脈狀巖石也有較少量的分布，并且礦化面積隨深度增加而減少。網(wǎng)狀脈礦體的外圍發(fā)育了鉛鋅礦化，但不是很顯著。S∶Cu 比值為0.9∶1，Cu∶Mo 比值超過(guò)100∶1［11，15］。庫(kù)茲爾基亞礦床的礦石礦物組合與阿克斗卡礦床基本一致。

3 礦床成因模式

3.1 礦床地球化學(xué)模式

阿克斗卡斑巖型銅礦床的地質(zhì)—地球化學(xué)模式如圖7所示。這一模式不僅從地球化學(xué)角度，而且從巖漿侵位成礦的角度，對(duì)阿克斗卡超大型斑巖型銅礦床的地球化學(xué)特征作了比較深入的闡述和說(shuō)明。

圖7 阿克斗卡斑巖銅礦床地質(zhì)—地球化學(xué)模式(據(jù) Ceprийко Ю. А，Ивдев Р. Р et al.，2002;轉(zhuǎn)引自劉春涌，2005［12］)Fig.7 Geological and geochemical model of the Aktogai porphyry copper deposit(after Ceprийко Ю. А，Ивдев Р. Р et al.，2002)1.安山巖、安山—英安巖 (C2-1);2-3.科爾達(dá)爾侵入雜巖:2.花崗閃長(zhǎng)巖;3.花崗閃長(zhǎng)玢巖;4.輝綠巖、輝綠玢巖巖墻;5.爆發(fā)角礫巖;6.礦體輪廓;7.斷裂;8-11.地球化學(xué)元素含量 (Cu，Mo，Ag;Zn×10-6):8.Cu＜10，Mo＜10，Ag＜0.3，Zn＜0.01;9.Cu 10～30，Mo 10～30，Ag 0.3～1.0，Zn 0.01～0.03;10.Cu 30～50，Mo 30～100，Ag 1.0～2.0，Zn 0.03～0.1;11.Cu 50～150，Mo 100～300，Ag 2.0～5.0，Zn 0.1～0.5

3.2 成礦深度、成礦溫度與剝蝕程度

阿克斗卡三個(gè)斑巖銅礦床的成礦深度為700～2700 m［16］。流體包裹體研究給出阿克斗卡礦床早期石英—鉀長(zhǎng)石細(xì)脈的形成溫度為490～320℃，而后來(lái)的硫化物—石英細(xì)脈形成于320 to 180℃［13］。相對(duì)于成礦階段的古地表，估算的剝蝕深度分別為:艾達(dá)里礦床1000～1500 m、阿克斗卡礦床1500～2000 m、庫(kù)茲爾基亞礦床為2500 m以深［16］，反映了阿克斗卡礦田東部剝蝕深，向西剝蝕深度變淺。

3.3 巖漿活動(dòng)與成礦時(shí)代

由于對(duì)賦礦的科爾達(dá)爾巖體的時(shí)代認(rèn)識(shí)不一，包括有中、晚石炭世和早二疊世兩種看法，因此，對(duì)阿克斗卡礦田斑巖型銅礦床成礦時(shí)代的認(rèn)識(shí)也不一致［15］，成礦時(shí)代被認(rèn)為介于 354 Ma ～312 Ma 之間［17］。

阿克斗卡礦床具有下地殼包體的早期花崗巖類Rb-Sr全巖等時(shí)線年齡為366±10 Ma～346 ±20 Ma，礦物等時(shí)線年齡為 332 ～319 ±15 Ma，初始87Sr/86Sr為 0.70345 ±8［18～19］。其中一個(gè)巖體中暗色包體的Sm-Nd礦物等時(shí)線年齡為359±43 Ma，初始 εNd為5.9［20］。

根據(jù)本課題組阿克斗卡礦床及附近有關(guān)花崗巖類的鋯石SHRIMP定年結(jié)果，科爾達(dá)爾巖體早期石英閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡為335.7±1.3 Ma，主成礦期的含礦花崗閃長(zhǎng)斑巖 (銅含量為1.97‰)結(jié)晶年齡為327.5±1.9 Ma，反映了阿克斗卡礦床斑巖型銅成礦作用的年齡為327.5±1.9 Ma。

3.4 礦床成因模式

阿克斗卡礦田三個(gè)斑巖型銅礦床可能屬于相同類型的斑巖銅礦—巖漿系統(tǒng)，根據(jù)其圍巖蝕變和礦物分帶，可以歸納為 Krivtsov(1983)［21］的“花崗閃長(zhǎng)巖”模式［13］。它們所處的大地構(gòu)造背景及廣泛發(fā)育的典型圍巖蝕變，均與北美—南美西部山鏈的中生代經(jīng)典斑巖型銅礦床類似［19］。

阿克斗卡礦田斑巖型礦床的成礦作用主要是地表水與巖漿水 (含揮發(fā)份)之間混合的結(jié)果;并受到圍繞冷卻侵入體的對(duì)流循環(huán)作用的調(diào)節(jié) (圖8)［10］。斑巖銅成礦作用的強(qiáng)度主要決定于圍巖成分與熱液蝕變之間的化學(xué)差異，最富的礦化出現(xiàn)在近地表的斑巖系統(tǒng)之中，成礦金屬量決定于成礦深度［10］。

4 礦床儲(chǔ)量、開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與前景

阿克斗卡礦田銅礦床已經(jīng)過(guò)精細(xì)勘查，銅、鉬、硫、金、銀、錸、硒儲(chǔ)量已通過(guò)國(guó)家儲(chǔ)量委員會(huì)批準(zhǔn)，被認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)可用的;現(xiàn)今仍為儲(chǔ)備資源。礦田遠(yuǎn)景區(qū)非常有限，僅限于網(wǎng)脈狀盲礦體的延伸。阿克斗卡礦床和艾達(dá)里礦床儲(chǔ)量較大，而庫(kù)茲爾基亞礦床具有中型規(guī)模。

阿克斗卡礦田的成礦作用以銅為主，并伴有鉬、金、銀、鉛、鋅等諸多有益元素，部分元素已成礦，形成礦化或礦體，可綜合利用。礦石主要是銅—鉬礦石，銅含量可達(dá)1%以上，阿克斗卡礦床為平均0.39%，艾達(dá)里為平均0.38%。鉬含量在0.002%至0.17%之間，平均約為0.01%。除了銅和鉬之外，錸含量也較高 (為0.007～2.2g/t，平均0.24 g/t)，特別是在輝鉬礦中。輝鉬礦中錸的含量在177 g/t至2040 g/t之間。硒含量為1～10 g/t，平均為1.8 g/t;主要賦存于黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦和斑銅礦中。金含量為0.007～0.40 g/t，主要賦存在黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦和磁鐵礦中。銀的含量為0.25～3.6 g/t，平均為1.8 g/t。此外還有較高含量的鋅、鉛、鉍、鍺、鎵、銦、鉈和鈷。在一些單礦物樣品中，出現(xiàn)較高的鉑 (約0.05 g/t)和鋨 (黃鐵礦中為0.018 g/t，黃銅礦中為0.036 g/t)［11，15］。

阿克斗卡斑巖型銅礦床銅儲(chǔ)量為588.0萬(wàn)噸銅 (品位0.385%Cu)［12］，伴生鉬儲(chǔ)量為12.1萬(wàn)噸鉬 (品位0.008%Mo)。艾達(dá)里斑巖型銅礦床伴生15.0萬(wàn)噸鉬 (品位0.01%Mo)。阿克斗卡礦田的礦石可通過(guò)富集而達(dá)到獨(dú)聯(lián)體 (CIS)及任何地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)富集到86.82～89.40%，銅的回收率為15.09～15.51%［11］。阿克斗卡礦田銅礦石資源量超過(guò)2.5 Gt，銅金屬資源量超過(guò)1000萬(wàn)噸，金的資源量接近60噸［14］。

圖8 阿克斗卡礦田斑巖型礦床成因模式 (據(jù)Bespaev and Miroshnichenko，2004［10］)Fig.8 Forming model of the deposits in the Aktogaiskoye ore field(after Bespaev and Miroshnichenko，2004［10］)1.含金屬的地下水;2.侵入過(guò)程中釋放的巖漿氣體;3.成礦溶液;4.“廢”溶液。

2003年，哈薩克斯坦共和國(guó)政府通過(guò)了西方礦業(yè)公司參與阿克斗卡超大型斑巖型銅礦床商業(yè)開(kāi)發(fā)前的可行性論證，并在近期內(nèi)采用新的開(kāi)采—冶金工藝進(jìn)行商業(yè)性開(kāi)發(fā)。目前，阿克斗卡銅礦床由哈薩克礦業(yè)公司 (Kazakhmys)開(kāi)采，年產(chǎn)銅能力為15萬(wàn)噸。阿克斗卡特大型斑巖型銅礦床開(kāi)采后，將會(huì)給哈薩克斯坦帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)中亞銅礦市場(chǎng)產(chǎn)生重要影響，也給世界制銅工業(yè)增添一處重要的原料供應(yīng)地。

5 結(jié)論

中亞成礦域巴爾喀什成礦帶阿克斗卡銅礦田主要由超大型阿克斗卡、艾達(dá)里和庫(kù)茲爾基亞等礦床組成，斑巖型銅成礦作用發(fā)生在晚古生代哈薩克馬蹄形構(gòu)造形成過(guò)程中，成礦構(gòu)造背景為烏拉爾—天山斷裂系統(tǒng)的大型左行走滑作用和大陸地殼側(cè)向增生過(guò)程，礦床類型為斑巖型Cu-Mo-Au礦床，具有典型的斑巖銅礦圍巖蝕變和礦石礦物分帶特征，成礦作用受東西向和北東向斷裂控制，據(jù)含礦花崗閃長(zhǎng)巖中鋯石SHRIMP定年本文給出成礦時(shí)代為327.5±1.9 Ma(早石炭世晚期)，成礦模式為“花崗閃長(zhǎng)巖”型，屬于淺成斑巖銅礦成礦系統(tǒng)。

野外工作得到新疆維吾爾自治區(qū)國(guó)家305項(xiàng)目辦公室和哈薩克斯坦薩特巴耶夫地質(zhì)科學(xué)研究所別斯帕耶夫博士、埃里諾拉·西姆拉托娃博士和西爾班·佳克巴娃等的支持與協(xié)助，在此表示感謝。

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GEOLOGICAL CHARACTERISTICS AND METALLOGENIC MODEL OF SUPER-LARGE PORPHYRY COPPER DEPOSIT IN AKTOGAI ORE FIELD，KAZAKHSTAN

CHEN Xuanhua1，YANG Nong1，CHEN Zhengle1，HAN Shuqin1，WANG Zhihong1，SHI Wei1，YE Baoying2
(1.Institute of Geomechanics，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijijng 100081，China;2.China University of Geosciences，Beijing 100083，China)

The Aktogai ore field consists of a group of porphyry Cu-Mo-Au deposits，such as Aktogai，Aidarly，and Kyzylkia deposits，in the Balkhash Metallogenic Belt of the Central Asian Metallogenic Domain.They are formed in the Balkhash volcanic arc of the north-central margin of Kazakhstan Orocline due to the large left-leteral strike-slip movement of the Ural-Tianshan Fault System and lateral crust-growth in the Late Paleozoic.Among them，the Aktogai deposit is a superlarge porphyry Cu-Mo-Au deposit.All of them are porphyry deposits with typical zoning of wallrock alterations and mineral assemblages.The metallogenesis is mainly related to the silicification of the early-stage alkaline alteration and the redeposition in the acid alteration stage.The occurrence of ore-bodies is controlled by the E-W，ENE，and WNW trending faults.The SHRIMP zircon dating of granodiorite has given the Aktogai deposit a metallogenic age of 327.5±1.9 Ma in the late period of the Early Carboniferous.The deposit model of the porphy deposits in the Aktogai ore field is concluded as“granodiorite”type in the hypabyssal porphyry copper system.

Aktogai;porphyry copper deposit;geological characteristics;metallogenic model;developing future

P618.4

A

1006-6616(2010)04-0325-15

2010-08-09

國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目 (編號(hào):2007BAB25B02)資助。

陳宣華 (1967-)，男，浙江樂(lè)清人，博士，研究員，主要從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué) (地質(zhì)力學(xué))和礦產(chǎn)資源科學(xué)研究工作，E-mail:xhchen@cags.ac.cn。