東天山成礦亞帶海西成礦階段硫化物礦床成礦系列研究進展和存在的問題

劉院龍

摘要：新疆東天山成礦亞帶礦種豐富，礦床類型齊全，是我國重要的巖漿型銅鎳硫化物產(chǎn)出地，具有巨大的成礦前景。本文結(jié)合前人的研究，選取黃山、黃山東、圖拉爾根和土墩典型銅鎳礦床，對其產(chǎn)出的區(qū)域地質(zhì)背景、構(gòu)造演化、礦床特征、蝕變類型等進行總結(jié)歸納，初步擬定該區(qū)銅鎳硫化物礦床的成礦規(guī)律、找礦潛力及方向。

關(guān)鍵詞：東天山成礦亞帶 銅鎳硫化物 成礦規(guī)律

新疆東天山成礦亞帶地處于哈薩克斯坦——準噶爾板塊和塔里木板塊的交匯部位，其成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，是我國重要的金屬成礦帶，也是我國重要的巖漿型銅鎳硫化物產(chǎn)出地。東天山成礦帶位于康古爾塔格與苦水兩條深大斷裂之間，西起庫姆塔格沙壟，東至鏡兒泉，分布有土墩、二紅洼、香山、黃山、黃山東、黃山南、葫蘆、串珠、馬蹄和圖拉爾根等鎂鐵-超鎂鐵巖體。鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體形成于早二疊世，應(yīng)該是后碰撞階段的產(chǎn)物。巖體高度分異，并普遍具有銅鎳礦化，現(xiàn)已探明黃山、黃山東、圖拉爾根為大型礦床，土墩、香山等為中型礦床。

近年來，東天山成礦帶地質(zhì)找礦和科研工作取得了令人矚目的成績，不僅新發(fā)現(xiàn)了圖拉爾根銅鎳硫化物、白石泉銅鎳礦床和坡北銅鎳硫化物礦床等，而且深入研究了該成礦帶雜巖體的巖石學、巖石地球化學、地質(zhì)年代學、大地構(gòu)造背景以及構(gòu)造與成礦，進一步拓寬了該區(qū)銅鎳硫化物礦床的找礦空間，顯示出東天山地區(qū)具有很好的找礦潛力和成礦資源前景。

一、巖漿巖

1.火山巖

東天山成礦帶晚古生代火山巖十分發(fā)育，形成長達數(shù)百公里的東西向火山巖帶。不同時代火山巖形成的構(gòu)造環(huán)境會有所差異，泥盆系大南湖組和頭蘇泉組主要以拉斑玄武巖為主，夾有安山巖和流紋巖，火山活動以中心式和拉張裂隙式噴發(fā)為主，形成的環(huán)境為島弧構(gòu)造環(huán)境。大草灘斷裂以南的石炭系小熱泉子組合底坎兒組火山巖，被認為是一套發(fā)育完整且成熟的島弧型火山巖；雅滿蘇斷裂以南的雅滿蘇組合土古土布拉克組火山巖，為島弧型鈣堿性火山巖和火山裂隙構(gòu)造環(huán)境有關(guān)的火山巖。二疊系火山巖主要分布于康古爾地區(qū)，為陸相火山巖，形成于陸相拉張盆地的構(gòu)造環(huán)境中。

2.侵入巖

研究區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，侵入巖發(fā)育良好，從深成巖到淺成巖，從巖基、巖株到巖墻均有出露，有超基性、基性、中性和酸性各類巖體，其中以海西晚期巖體發(fā)育最好。

基性-超基性巖體主要分布于研究區(qū)的南北大溝和黃山地區(qū)，南北大溝地區(qū)基性-超基性巖體侵位于泥盆系和石炭系梧桐窩子組中，黃山地區(qū)基性-超基性巖侵位于石炭系干墩組和梧桐窩子組中，花崗巖類分布廣泛，其中華力西中期巖體居多，主要分布于康古爾、黃山、南北大溝和雅滿蘇斷裂附近（如圖1所示）。

二、構(gòu)造演化及構(gòu)造單元劃分

1.構(gòu)造演化

東天山成礦帶自古生代以來的構(gòu)造演化可以劃分為四個構(gòu)造階段：①泥盆紀至二疊紀初：洋盆收縮乃至最后閉合階段，其主要特征是各個地塊之間持續(xù)俯沖匯聚，彼此之間的洋盆相繼關(guān)閉，與石炭紀晚期發(fā)生了比較強烈的碰撞造山作用；②二疊紀至三疊紀初：由后碰撞慢源巖漿底墊與地殼伸展作用；③三疊紀晚期一白堊紀：隆起剝蝕；④新生代：陸內(nèi)活化，表現(xiàn)為地殼差異隆升，北東向左行走滑運動和自南向北的逆沖推覆。該區(qū)在古生代晚期具有多島洋的特點，該洋盆閉合以后形成的相應(yīng)的構(gòu)造單元可以自北而南劃分為吐哈地塊南緣大南湖島弧、康古爾塔格造山帶、阿齊山-喀拉塔格地塊、庫魯克塔格地塊、星星峽-早山地塊、北山造山帶、敦煌北緣活動陸緣等。

歸根結(jié)底，我們可以用萬天豐的兩期構(gòu)造事件，即第一期為泥盆紀末期（或早石炭世末），第二期為晚石炭世末期-早二疊世。對于鄰近許多NW向斷層的活動性質(zhì)研究及其同位素測年結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第一期晚泥盆世-早石炭世（385～323Ma）的碰撞作用是該區(qū)的主碰撞時期，使區(qū)域性一系列走向北西的斷層均表現(xiàn)為右行走滑活動；第二期晚石炭世-二疊紀（316～280 Ma）的構(gòu)造作用卻使一系列NW向斷層都呈現(xiàn)出大幅度的左行走滑特征，其運動滑移特征與第一期晚泥盆世-早石炭世完全相反。

2.大地構(gòu)造與礦產(chǎn)關(guān)系

不同的大地構(gòu)造單元有其自身獨特的地球化學背景場和成礦低值特征，所以礦床（點）的空間分布受大地構(gòu)造的控制十分明顯。在康古爾塔格深大斷裂以北的康古爾塔格-大南湖-哈爾里克島弧帶，地球化學場主要有Cr、Ni、Co、V、Ti、Cu、Zn等鐵族、親銅元素的廣泛分布，特別是銅元素顯示出高背景。該區(qū)發(fā)現(xiàn)有小熱泉子銅鋅礦床、土屋-延東斑巖型銅礦床。介于康古爾塔格深大斷裂與雅滿蘇大斷裂之間，是研究區(qū)內(nèi)金成礦作用最顯著的地區(qū)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有康古爾、馬頭灘、康西和石英灘等眾多金礦床（點），研究區(qū)地球化學場為元素復(fù)雜的多元素異常特征，元素組合主要為Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、W、Sn、Mo等，尤其是Au元素呈現(xiàn)高背景區(qū)，元素分帶明顯，濃集中心呈帶狀、規(guī)模大，是找金最有希望的遠景地區(qū)。弛張期幔源成礦流體沿深大斷裂上涌，由于巖漿深部熔離作用和后期貫入作用，形成與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)有關(guān)的銅鎳硫化物礦床。

三、主要典型礦床特征及控礦分析

1.黃山銅鎳礦床

礦石礦物以金屬硫化物為主，少量氧化物，偶見硫砷化物。金屬硫化物以磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦為主，含量分別大于80%、14%、6%，次要礦物有紫硫鎳礦、四方硫鐵礦（馬基諾礦）、黃鐵礦、白鐵礦、閃鋅礦、針鎳礦、墨銅礦、方硫鎳礦和方黃銅礦等，微量礦物有銀鎳黃鐵礦、砷鉑礦、輝砷鎳礦和輝砷鈷礦，表生礦物有孔雀石、鎳華、黃鉀鐵礬、褐鐵礦和石膏等，脈石礦物主要有橄欖石、輝石、角閃石、斜長石、金云母及蝕變形成的蛇紋石、滑石、陽起石、綠泥石、菱鎂礦、方解石、石英等。

各階段巖石稀土豐度低，為弱富集，屬平坦型稀土分配型，表明原始巖漿來源于上地幔。再者，δ34S為0.86‰～1.09‰～1.70‰，接近隕石硫范圍，再次表明硫來源于上地幔。endprint

2.黃山東銅鎳硫化物礦床

黃山東銅鎳硫化物礦床礦體主要賦存于巖體內(nèi)2套橄欖巖-輝長巖組合的底部，以及巖體底部的蘇長巖中，賦礦巖石以二輝橄欖巖和輝石巖為主。礦石以浸染狀為主，含少量的塊狀礦石。礦石礦物以磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦等金屬硫化物為主，次要礦物有黃鐵礦、紫硫鎳礦、馬基諾礦、白鐵礦、閃鋅礦、針鎳礦、墨銅礦、方硫鎳礦和方黃銅礦等。

黃山東巖體二輝橄欖巖隨氧化鎂的降低，三氧化二鐵降低而氧化鋁和氧化鈣升高，二氧化鈦也隨氧化鎂的降低而升高。巖體大離子親石元素（Rb、Ba、Th、U）相對富集，而部分高場強元素（Nb、Ta、Ti）相對虧損。另外，黃山東巖體的橄欖輝長巖和角閃輝長巖具有明顯Sr的富集和Eu的正異常，而黃山西巖體的輝長蘇長巖沒有或具有弱的Sr的富集和Eu異常?？傊?，其地球化學特征大致與東天山成礦帶一致。

3.土墩鎳（鐵、銅）硫化物礦床

土墩鎳礦床由十多個大小礦體及礦化體組成，它們主要賦存在超基性巖中，其輝長巖僅有礦化顯示。兩個規(guī)模較大的工業(yè)礦體，均分布于南巖體單輝橄欖巖相中。礦石分為稀疏浸染狀礦石、稠密浸染狀礦石及塊狀礦石三種自然類型，礦石礦物有鉻鐵礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、紫硫鋅鐵礦、輝砷鎳礦、黃銅礦、輝砷鈷礦、馬基諾礦。

土墩礦區(qū)內(nèi)的超基性巖體都是鐵質(zhì)超基性巖，微量元素表現(xiàn)出相容元素（如Ni、Cr、Co、V）含量高，不相容元素（如Rb、Ba、Th、U等）含量低的特點，ω（∑REE）隨著基性程度的降低而增高，為球粒隕石的2～8倍。其中Eu異常不明顯（Eu/Eu*=0185～1112），表明斜長石的分離結(jié)晶作用及堆晶作用不明顯。

四、成礦規(guī)律

1.時間規(guī)律

近年來，大量地質(zhì)科學家在研究區(qū)對礦化和相關(guān)巖石進行了大量的同位素測年（如表1所示）。除去潘鴻迪等在2015年所說的459Ma屬于加里東期的年代數(shù)據(jù)，本區(qū)成巖成礦時間應(yīng)該在280～340 Ma之間，即晚石炭世-早二疊世，為海西期巖漿活動的產(chǎn)物，形成時代較新，對應(yīng)于活動造山帶后碰撞或者二疊紀溢流玄武巖大規(guī)模噴發(fā)階段。

2.空間規(guī)律

銅鎳硫化物主要分布于東天山東部，該區(qū)目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)礦化的基性-超基性巖體從西到東有土墩、二紅洼、香山、黃山南、黃山、黃山東以及鏡兒泉地區(qū)的紅石崗、黑石梁、葫蘆、串珠、馬碲、圖拉爾根、咸水泉、四頂黑山等十多個巖體。

在構(gòu)造上，這些礦產(chǎn)地主要產(chǎn)于準噶爾地塊和塔里木地塊陸源的古生代活動帶，礦產(chǎn)在空間上的展布規(guī)律，是受地殼演化到一定階段形成的地質(zhì)環(huán)境和相應(yīng)的地質(zhì)成礦作用控制，區(qū)內(nèi)銅鎳礦主要分布于覺羅塔格晚古生代溝弧帶。鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)雜巖體沿康古爾大斷裂斷續(xù)出露，由東向西主要集中分布于鏡兒泉、黃山、恰特卡爾三個地區(qū)，雜巖體多為一些小而高分異的凸鏡狀、漏斗狀侵入體，與圍巖呈熱侵入接觸，界線清楚。研究表明，區(qū)內(nèi)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖巖石化學成分屬正常系列巖石，M/F值變化范圍為2.47～3.68，屬鐵質(zhì)超鎂鐵巖。

該區(qū)銅鎳礦主要形成于板塊匯聚碰撞階段晚期的弛張期，其成礦時代為海西階段。

五、結(jié)論及認識

東天山成礦亞帶的銅、鎳礦化基性-超基性巖體主要由沿康古爾塔格斷裂帶分布的土墩-黃山-鏡兒泉基性-超基性巖帶和沿阿齊克庫都克-沙泉子分布的白石泉基性-超基性巖體組成，是我國銅鎳等有色金屬的主要供應(yīng)地。

首先，含礦巖體成群成帶分布，多數(shù)侵位于下石炭統(tǒng)地層，含礦巖相對多集中在橄欖輝長巖，角閃橄欖巖，輝橄巖和各巖相接觸帶上。巖體低Ti高Mg，高M/F是評價巖體含礦性的良好指標。

其次，黃山、圖拉爾根和土墩等大（中）型銅鎳硫化物礦床，均為中亞造山帶在海西期，即造山作用后碰撞弛張階段構(gòu)造-巖漿-成礦過程中的產(chǎn)物，并非古洋盆擴張階段島弧環(huán)境導致的礦化鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖漿所成。

最后，成礦時期基本為海西期，與玄武巖漿噴發(fā)溢流階段對應(yīng)，也與世界上銅鎳硫化物礦床形成年代對應(yīng)。

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※本文系江西省研究生創(chuàng)新基金項目：金紅石吸附鈾的實驗及鈾成礦意義，項目編號：YC2014-S270。

（作者單位：東華理工大學地球科學學院）endprint