新疆哈勒哈特銅銻礦床地質(zhì)特征及成因淺析

李永輝，郝藝佳，孫 浩，張長(zhǎng)城，魏四華，郝仁紅，黎方云，張 眾，艾智龍

(1.武漢地質(zhì)工程勘察院，湖北 武漢 430051; 2.湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北 武漢 430034)

哈勒哈特銅銻礦床位于新疆維吾爾自治區(qū)和靜縣西部，南天山額爾賓山中段，為一個(gè)受控于哈勒哈特短軸背斜核部次級(jí)斷裂和芒奇提花崗巖體的小型石英脈型礦床。該礦床由2006—2008年實(shí)施的1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目所發(fā)現(xiàn)(1)新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì)，1∶5萬(wàn)浩然達(dá)坂幅、烏力宰特希力幅、科庫(kù)烏蘇尼·諾爾幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)報(bào)告，2008。，目前還未見(jiàn)該礦床的相關(guān)報(bào)道。本文將所掌握的第一手地質(zhì)資料進(jìn)行整理，總結(jié)該礦床地質(zhì)特征，淺析礦床成因，為該區(qū)域地質(zhì)找礦工作提供一些依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

哈勒哈特銅銻礦床處于塔里木板塊北緣活動(dòng)帶之薩阿爾明晚古生代殘余盆地北部，那拉提—紅柳河縫合帶南側(cè)[1](圖1)，位于伊犁成礦區(qū)薩阿爾明—庫(kù)米什Au-Cu-Pb-Zn-Fe-Mn Ⅲ級(jí)成礦帶中[2]。區(qū)域礦產(chǎn)分布嚴(yán)格受構(gòu)造單元控制，其中薩阿爾明晚古生代殘余盆地在早泥盆世末期受構(gòu)造作用影響抬升固結(jié)成陸，在中—晚泥盆世處于開闊陸表海環(huán)境，沉積形成了較厚的碎屑巖夾火山巖建造和臺(tái)地相碳酸鹽巖建造，控制了區(qū)內(nèi)銅、銀、金、銻等內(nèi)生金屬礦產(chǎn)的分布[3-4]。區(qū)域地層屬塔里木—南疆地層大區(qū)庫(kù)魯克塔格地層小區(qū)和薩阿爾明地層小區(qū)(2)新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，新疆維吾爾自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志，1993。，其中庫(kù)魯克塔格地層小區(qū)僅出露古元古代興地塔格巖群(Pt1X)片麻巖巖組和片巖巖組；薩阿爾明地層小區(qū)出露有早泥盆世阿爾彼什麥布拉克組(D1a)砂巖、千枚巖，中泥盆世薩阿爾明組(D2s)碎屑巖夾碳酸鹽巖，晚泥盆世哈孜爾布拉克組(D3h)生物碎屑灰?guī)r，早石炭世野云溝組(C1yn)砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖，晚石炭世卡拉達(dá)坂組(C2k)砂巖、泥巖夾灰?guī)r，以及中新世桃樹園組(N1t)和第四系(Q)冰磧層、殘坡積層、洪沖積層。薩阿爾明組為主要賦礦層位。區(qū)域巖漿巖主要為華力西中期第二次黑云母二長(zhǎng)花崗巖體(γ42b)，呈巖基、巖株及少量巖脈產(chǎn)出，巖體外接觸帶為成礦有利部位。區(qū)內(nèi)存在區(qū)域變質(zhì)巖、接觸變質(zhì)巖、動(dòng)力變質(zhì)巖和低—中壓過(guò)渡型變質(zhì)巖，其中與碰撞造山有關(guān)的區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用和巖漿期后交代變質(zhì)作用與成礦有關(guān)。

礦區(qū)位于1∶5萬(wàn)地面高精度磁法測(cè)量圈定的浩然達(dá)坂低緩負(fù)磁場(chǎng)區(qū)的局部磁異常中心，該異常呈橢圓形展布(圖1)，推測(cè)為銅銻礦化蝕變帶和巖體外接觸帶矽卡巖化蝕變帶導(dǎo)致磁性減弱所致。由于蝕變導(dǎo)致巖石退磁明顯，加上礦區(qū)南側(cè)為具極弱磁性的酸性花崗巖，從而形成相對(duì)負(fù)磁異常。

礦區(qū)位于1∶5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量圈定的浩然達(dá)坂異常范圍內(nèi)，該異常面積約19.71 km2,呈近EW向條帶狀分布(圖1)，形態(tài)與薩阿爾明組上段(D2s2)糜棱巖化大理巖分布范圍基本一致。異常組合以Sb、Pb、Zn為主，主要成礦元素Sb異常規(guī)模較大，具有明顯的濃集中心和二級(jí)濃度分帶；元素間相互套合較好，主要異常元素極大值含量分別為:Sb 6.43×10-6;Pb 30.00×10-6;Zn 506.97×10-6，并伴有弱Cu異常。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[5])

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層主要為薩阿爾明組上段(圖2)，為一套淺海碳酸鹽巖臺(tái)地相沉積[6]。該段地層可分為四個(gè)巖性段，由下而上分別為：第一巖性段(D2s2-1)深灰色厚層狀白云質(zhì)大理巖、薄層狀生物屑灰?guī)r夾少量粉砂質(zhì)、砂質(zhì)千枚巖、片巖等，厚432.5 m；第二巖性段(D2s2-2)灰白色塊狀白云質(zhì)大理巖，厚506.2 m；第三巖性段(D2s2-3)淺灰色薄層狀灰?guī)r，厚89.3 m；第四巖性段(D2s2-4)灰白色厚層狀白云巖夾含生物屑白云巖，厚>1 000 m。薩阿爾明組上段第一巖性段為礦區(qū)主要賦礦層位。

礦區(qū)構(gòu)造線以NWW向?yàn)橹?圖2)，構(gòu)造類型主要為哈勒哈特短軸背斜及其軸部的次級(jí)斷裂。哈勒哈特短軸背斜呈NW向貫穿礦區(qū)，核部由薩阿爾明組上段第一巖性段大理巖組成，地層產(chǎn)狀較緩，傾角為18°左右；兩翼由薩阿爾明組上段第一—第四巖性段構(gòu)成，北冀產(chǎn)狀為8°～35°∠40°～80°，南冀產(chǎn)狀為185°～230°∠40°～70°，兩冀基本對(duì)稱。斷裂主要呈左行雁行式排列，控制銅銻礦(化)體的分布范圍及形態(tài)，局部存在韌性變形(糜棱化)。F1斷裂為高角度逆沖斷層，其NWW走向與礦區(qū)褶皺構(gòu)造線方向一致，斷層面產(chǎn)狀變化較大，但總體傾向S；沿?cái)嗔殉Ｐ纬奢^寬的糜棱化褐鐵礦化蝕變帶，最寬可達(dá)20～40 m，斷裂帶裂隙中可見(jiàn)孔雀石化石英細(xì)脈。F2、F3斷裂也為高角度的逆沖斷層，與F1斷裂近于平行產(chǎn)出，但規(guī)模較小，為礦區(qū)的直接控礦斷裂；斷層面傾向S，傾角70°～80°；沿?cái)嗔寻l(fā)育有孔雀石化、藍(lán)銅礦化、綠泥石化、硅化等蝕變。

圖2 哈勒哈特礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

礦區(qū)南部發(fā)育花崗巖巖基，巖性為華力西中期第二次黑云母二長(zhǎng)花崗巖，亦稱芒奇提花崗巖，為造山期異地型地殼重熔花崗巖[7]。巖體侵入薩阿爾明組上段地層中，形成接觸帶構(gòu)造，外接觸帶寬1～5 m，發(fā)育角巖化、矽卡巖化、硅化，其次為綠簾石化、絹云母化；內(nèi)接觸帶斷續(xù)發(fā)育，一般寬幾米—十幾米不等，總的特征是巖石顆粒較細(xì)，具混染現(xiàn)象或因交代造成暗色礦物增多現(xiàn)象，極個(gè)別具冷凝邊。圍巖殘留體或捕虜體較多，且沿巖體中心向外呈弧形或不規(guī)則的環(huán)形分布(流面構(gòu)造也具呈此特征)。此外區(qū)內(nèi)還有偉晶巖脈、細(xì)晶巖脈及花崗巖脈產(chǎn)出。

2.2 礦體地質(zhì)特征

通過(guò)探槽揭露和取樣分析，圈定了2個(gè)礦(化)體，編號(hào)分別為Ⅰ和Ⅱ，均賦存于NWW向斷裂破碎帶中。礦化主要表現(xiàn)為含銻、銅硫化物呈不規(guī)則細(xì)脈浸染狀分布于石英脈裂隙中，在地表這些含銻、銅礦物氧化為孔雀石和銅藍(lán)，呈薄膜狀填充于巖石板理面、節(jié)理及裂隙中。

Ⅰ礦化體為含銻銅礦化體，呈脈狀產(chǎn)于F2斷裂破碎帶中，頂?shù)装鍑鷰r為灰色大理巖。礦化體在走向上呈向北凸出的弧形，略傾向N，產(chǎn)狀為10°～25°∠70°～85°；斷續(xù)出露長(zhǎng)約620 m，厚1.0～1.5 m，平均厚1.25 m。礦化不均勻，Cu品位為0.18%～0.38%，平均為0.26%；Sb品位為0.12%～0.36%，平均為0.27%。

Ⅱ礦體為含銻銅礦體，呈脈狀產(chǎn)于F3斷裂破碎帶中，頂?shù)装鍑鷰r為灰色大理巖。礦體走向NWW，略北傾，產(chǎn)狀為15°～20°∠65°～85°；出露長(zhǎng)度為436 m，厚度為1.2～3.4 m,平均厚1.96 m。Cu品位主要介于0.25%～1.24%，最高為2.17%，平均為0.94%；Sb品位介于0.17%～0.96%，平均為0.50%。

2.3 礦石特征

礦石類型以石英脈型、石英網(wǎng)脈型為主。礦石結(jié)構(gòu)有交代結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、斑點(diǎn)狀構(gòu)造、星點(diǎn)狀構(gòu)造等。

礦石中礦石礦物主要有藍(lán)銅礦、孔雀石、黝銅礦、黃銅礦、輝銻礦、黃鐵礦、方鉛礦、銅藍(lán)等，脈石礦物主要為石英、白云石、方解石、絹云母等。礦石礦物主要呈細(xì)脈狀、團(tuán)塊狀沿巖石裂隙不均勻分布(圖3-a、圖3-b)，常見(jiàn)孔雀石與銅藍(lán)相互伴生(圖3-c)，孔雀石、銅藍(lán)交代斑銅礦、黝銅礦(圖3-d)。

圖3 野外及鏡下礦化特征

2.4 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變十分發(fā)育，主要有矽卡巖化(透輝石—陽(yáng)起石—石榴石矽卡巖)、褐鐵礦化、硅化、孔雀石化，其次為綠簾石化、絹云母化、綠泥石化等，其中硅化、矽卡巖化與銅銻礦成礦關(guān)系密切。圍巖蝕變主要分布于巖體外接觸帶，在構(gòu)造裂隙發(fā)育地段蝕變強(qiáng)度也較高，常見(jiàn)各類蝕變礦物沿巖石裂隙呈稀疏浸染狀分布。

3 礦床成因淺析

3.1 圍巖與成礦的關(guān)系

為探討地層與銅銻多金屬礦化的關(guān)系，測(cè)量了全礦區(qū)各地層巖石的Cu、Sb、Pb、Zn等元素含量(表1)。由表1可以看出，全礦區(qū)多數(shù)元素豐度高于地殼豐度，但富集并不明顯；Cu、As、Sb、Bi、Pb、Sn、Ag、Mo、Au變化系數(shù)較大。薩阿爾明組上段巖性主要為碳酸鹽巖，大多數(shù)元素的平均含量低于地殼豐度，僅有As、Sb、Ag含量略高于地殼豐度，因此僅靠地層本身所含元素豐度，是難以形成礦(化)體的。薩阿爾明組上段地層中Cu、Zn、As、Sb、Ag變異系數(shù)較大，尤其是Cu、Sb、As，變異系數(shù)分別為13.62、6.32、6.32，表明元素含量分布極不均勻，屬?gòu)?qiáng)分異型，可能是由后期區(qū)域變質(zhì)、巖漿熱液、構(gòu)造活動(dòng)造成的。綜合分析認(rèn)為，礦區(qū)內(nèi)的地層不是形成銅銻多金屬礦化的關(guān)鍵要素，成礦還是主要與后期的變質(zhì)作用、巖漿熱液和構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)，這些活動(dòng)帶來(lái)局部強(qiáng)富集作用才會(huì)導(dǎo)致成礦。

表1 哈勒哈特礦區(qū)薩阿爾明組上段地層元素特征表

3.2 侵入巖與成礦的關(guān)系

區(qū)內(nèi)最主要的侵入體為芒奇提巖體，該巖體由兩次侵入序列組成，第一次為(斜斑)黑云二長(zhǎng)花崗巖，第二次為(鉀斑)黑云二長(zhǎng)花崗巖，巖石類型較簡(jiǎn)單，由閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖過(guò)渡到二長(zhǎng)花崗巖(3)新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì)，1∶5萬(wàn)浩然達(dá)坂幅、烏力宰特希力幅、科庫(kù)烏蘇尼·諾爾幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)報(bào)告，2008。。區(qū)域上銅多金屬礦大多分布于該巖體外接觸帶，表明巖體與圍巖接觸帶為成礦提供了良好的空間條件。根據(jù)區(qū)域磁異常分布特征(4)青海省地球物理勘查隊(duì)，1∶50萬(wàn)伊寧幅、焉耆幅地球化學(xué)圖說(shuō)明書，1989。，推斷該區(qū)可能存在隱伏花崗巖，礦體中出現(xiàn)的部分晚階段石英脈可能與隱伏花崗巖體的期后熱液有關(guān)。王志良等[7]對(duì)具有相似成礦地質(zhì)背景的喬霍特銅礦床開展了流體包裹體、測(cè)年、稀土元素和氫氧同位素研究，認(rèn)為該礦床成礦與晚石炭世—早二疊世花崗巖漿作用有關(guān)，成礦流體為巖漿來(lái)源。本礦區(qū)的芒奇提巖體與喬霍特銅礦區(qū)巖漿巖為同期產(chǎn)物，巖性也相同，可以近似認(rèn)為芒奇提巖體與哈勒哈特銅銻礦床成礦有關(guān)，可能提供了成礦流體和部分成礦物質(zhì)。

3.3 變質(zhì)作用與成礦的關(guān)系

區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的變質(zhì)作用主要為碰撞造山引起的區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用和巖漿期后交代變質(zhì)作用。變質(zhì)作用使原巖中水、揮發(fā)分等在一定的溫壓條件下從巖石和礦物中析出，并從巖石中淋濾萃取成礦物質(zhì)形成含礦變質(zhì)熱液，運(yùn)移至適宜的部位發(fā)生沉淀。此外，變質(zhì)作用形成的透入性板劈理為成礦提供了良好的構(gòu)造條件，一方面板劈理作為應(yīng)力相對(duì)集中的強(qiáng)變形帶使巖石中的成礦組分溶解、活化，另一方面板劈理作為透入性較好的構(gòu)造類型可以連通深部的成礦熱液，為含礦變質(zhì)熱液的聚集提供了空間條件。區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)溫壓條件足以形成變質(zhì)熱液，礦區(qū)背斜軸部斷裂帶中的銅銻礦化石英脈的形成應(yīng)與此有關(guān)。

3.4 構(gòu)造與成礦的關(guān)系

礦區(qū)所在的南天山地區(qū)經(jīng)歷了早泥盆世那拉提島弧與南側(cè)塔里木板塊的軟碰撞，強(qiáng)烈擠壓、沖斷和變形造成強(qiáng)烈的造山隆起[8]，伴隨產(chǎn)生一系列斷裂、褶皺和大規(guī)模的巖漿侵入活動(dòng)，為區(qū)域成礦提供了大量的成礦流體、熱源、物源和導(dǎo)礦容礦空間[9-10]?？梢宰⒁獾?，區(qū)域上的熱液型礦床(點(diǎn))多數(shù)分布于NWW-NW向斷裂中或斷裂附近(圖1)，斷裂與成礦的關(guān)系是不言而喻的。哈勒哈特銅銻礦床的礦(化)體所賦存的F2、F3斷裂是直接的容礦構(gòu)造，表明成礦必須有斷裂構(gòu)造作用的參與。

3.5 礦床成因淺析

哈勒哈特銅銻礦床的成礦與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化緊密相聯(lián)[8]。早泥盆世，南天山南緣洋盆向北俯沖進(jìn)入巖石圈深部發(fā)生熔融，產(chǎn)生的鈣堿性巖漿除了提供大量幔源和殼源的成礦物質(zhì)外，所攜帶的巖漿熱液還對(duì)圍巖產(chǎn)生廣泛的交代，使圍巖中成礦物質(zhì)活化、遷移和聚集在巖石中形成初始礦源層。晚石炭世末—早二疊世，塔里木微板塊與哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊碰撞、對(duì)接，形成殼源序列碰撞型花崗巖，提供了成礦所需的熱液；同時(shí)碰撞期區(qū)域變質(zhì)作用亦為成礦提供了變質(zhì)熱液；碰撞造山形成大量褶皺、斷裂、剪切帶等變形構(gòu)造，特別是在褶皺核部一帶，巖石普遍變質(zhì)并形成了一系列張性斷裂、裂隙，從而為含礦熱液的運(yùn)移、沉積和富集提供了良好的構(gòu)造條件。隨后，區(qū)域上發(fā)生了廣泛的銅多金屬礦化作用，來(lái)源于花崗質(zhì)巖漿的成礦流體、成礦物質(zhì)，來(lái)源于變質(zhì)作用形成的成礦流體以及圍巖中的少量成礦物質(zhì)，在F2、F3斷裂破碎帶中聚集，在適宜的物理化學(xué)條件下成礦，形成哈勒哈特石英脈型銅銻多金屬礦化。到了挽近時(shí)期，在近地表環(huán)境下，礦(化)體普遍發(fā)生氧化與淋濾改造，形成孔雀石、銅藍(lán)等次生銅礦化。綜上分析認(rèn)為，哈勒哈特礦床為石英脈型銅銻硫化物礦床，巖體可能提供了成礦所需的流體、熱源和部分成礦物質(zhì)，地層可能提供了少量成礦物質(zhì)，斷裂破碎帶則提供了成礦所需的構(gòu)造空間。

4 結(jié)論

哈勒哈特銅銻礦床為小型石英脈型礦床，礦體呈脈狀賦存于芒奇提花崗巖體與薩阿爾明組地層接觸帶外緣的斷裂破碎帶中。該礦床是芒奇提花崗巖體、薩阿爾明組地層和接觸帶外緣的斷裂破碎帶相互作用的結(jié)果，巖體可能提供了成礦所需的流體、熱源和部分成礦物質(zhì)，地層可能提供了少量成礦物質(zhì)，斷裂破碎帶則提供了成礦所需的構(gòu)造空間。