新疆西南天山哈拉峻地區(qū)富堿花崗巖稀有金屬含礦性研究
——以巴什蘇洪巖體為例

肖昱，李順庭，任經(jīng)武，葉雷，余子昌，楊艷緒，劉志強(qiáng)，張磊

（1.有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，北京 100012；2.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100012）

0 引言

稀有金屬礦產(chǎn)歷來被世界大國和主要經(jīng)濟(jì)體視作戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，尤其是在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)競爭高度劇烈的背景下，稀有金屬更是制約世界大國高科技發(fā)展重要礦種，在我國現(xiàn)代化高科技發(fā)展中更是不可或缺。擁有大量稀有金屬礦產(chǎn)，將會(huì)為國家現(xiàn)代化發(fā)展提供戰(zhàn)略支撐。稀有金屬礦產(chǎn)大多與堿性花崗巖和碳酸巖關(guān)系密切（范宏瑞等，2020；王汝成等，2020）。堿性花崗巖多為A型花崗巖，多產(chǎn)于大陸裂谷或大陸邊緣地帶。碰撞后或造山后的板內(nèi)拉張背景也是堿性花崗巖重要產(chǎn)生場所（葉天竺等，2017；謝明材等，2020）。稀有金屬成礦作用與超級大陸匯聚與裂解背景有著密不可分的成因關(guān)系全球稀有金屬花崗偉晶巖的形成年齡集中在以下時(shí)期：太古代3.0～2.6 Ga、古元古代1.8 Ga、新元古代1.0～0.9 Ga、古生代450～400 Ma、早中生代250～200 Ma、晚中生代160～130 Ma和新生代中新世35～10 Ma。稀有金屬成礦作用與超大陸演化重大事件具有密切的成因關(guān)系（王汝成等，2021）。

研究表明，西南天山在石炭紀(jì)末300～290 Ma南天山洋閉合，后完成碰撞造山，至二疊紀(jì)進(jìn)入后造山演化階段（劉楚雄等，2004；朱笑青等，2006；張招崇等，2009；朱志新等，2009；羅金海等，2012；董連慧等，2018；李洪輝等，2020）。二疊紀(jì)后造山運(yùn)動(dòng)，二疊紀(jì)巖漿沿烏恰斷裂侵入，以具有深源性堿性花崗巖侵入為主，少量基性—超基性巖漿侵入（普昌輝綠輝長巖、瓦吉里塔格基性超基性巖體等），普遍含有稀有、稀土礦化，局部達(dá)到一定規(guī)模（劉春花等，2014；董連慧等，2018；李順庭等，2018），如波孜果爾大型鈮鉭礦、普昌含鈮鉭釩鈦磁鐵礦、巴什蘇洪鈮鉭礦等，還有一些鎢錫、銅鉬礦等。顯示一定規(guī)模和有利的稀有金屬礦產(chǎn)的成礦條件（董連慧等，2018；謝明材等，2020）。

從普昌到哈拉峻一帶的西南天山，是塔里木北緣堿性巖帶的西段，通過近幾年的研究及在前人的工作基礎(chǔ)上，特別是對巴什蘇洪堿性花崗巖的進(jìn)行了研究和稀有礦產(chǎn)的初步勘查工作，總結(jié)了研究和勘查成果。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

西南天山哈拉峻地區(qū)堿性花崗巖帶在構(gòu)造巖漿帶上劃為南天山構(gòu)造巖漿巖帶（董連慧等，2018），該巖漿巖帶位于塔里木北緣，中天山巖漿巖帶南側(cè)（圖1），東西長1550 km，南北寬40～90 km。巖體主要分布于南天山帶中—東段，西段巖體很少，也較小。巖性主要為堿性輝長巖，正長花崗巖，堿長花崗巖，堿性花崗巖，二長巖，正長巖、堿性正長巖，碳酸巖，以花崗巖類為主。巖體已侵入下二疊統(tǒng)，為中生界地層不整合覆蓋，時(shí)代應(yīng)為二疊紀(jì)，生成年齡270～295 Ma；構(gòu)造環(huán)境屬板內(nèi)上地幔熱點(diǎn)環(huán)境或地幔柱環(huán)境（董連慧等，2018）。

區(qū)域成礦帶劃分為闊克沙勒嶺Pb-Zn-Cu-Fe-REE-U-鋁土礦礦帶（董連慧等，2010），礦產(chǎn)以鉛、鋅、銅、金、錫、鋁土礦、鐵、錳、稀有、稀土、銻、鈾、螢石等為主。其中鉛鋅礦以層控砂頁巖型為主，如霍什布拉克中型鉛鋅礦床；銅礦多為沉積型，如伽師銅礦；金礦為破碎蝕變巖型，如布隆金礦；有與堿性花崗巖類有關(guān)的稀有稀土礦，如波孜果爾稀土礦；與超基性巖有關(guān)的稀土礦，如瓦基里塔格稀土礦；與基性巖有關(guān)的釩鈦磁鐵礦，如普昌釩鈦磁鐵礦等。

2 研究區(qū)堿性花崗巖及礦化特征

2.1 堿性花崗巖體特征

哈拉峻地區(qū)堿性巖的分布在西南天山對接帶和塔里木北緣柯坪前陸盆地帶，屬于板內(nèi)巖漿熱點(diǎn)侵入，具有一定幔源物質(zhì)混入。本地區(qū)的堿性花崗巖不受構(gòu)造單元的控制，而是分布于整個(gè)大陸板內(nèi)；但這些巖漿作用要弱，都是一些巖株或獨(dú)立分布；巖性有超基性—基性堿性巖類、中酸性堿性巖類及酸性富堿性巖類，有些已經(jīng)組成復(fù)式雜巖體，表現(xiàn)出一套由基性—酸性的巖石組合，部分巖體被晚期輝綠巖脈的侵入穿插。

研究區(qū)內(nèi)富堿性侵入巖的分布主要受區(qū)域深大斷裂控制，從東到西主要分布有波孜果爾、普昌、霍什布拉克、塔木、喀拉多維、巴什蘇洪等巖體。主要為堿性輝長巖-堿性花崗巖-正長巖-碳酸巖組合類型。巖體侵入下二疊統(tǒng)，為中生界不整合覆蓋（圖1），形成時(shí)代252～278 Ma（楊富全等，2001；黃河等，2010，2011；楊林春等，2016）。其中霍什布拉克巖體-塔木巖體-喀拉多維巖體-克孜爾托巖體-巴什蘇洪巖體主要沿北東-南西向分布，且?guī)r體本身也大體呈北東-南西向展布，受到近東西向塔里木北緣斷裂帶控制；普昌巖體、古爾拉勒巖體、克孜勒克孜塔格巖體主要沿南北向分布，且?guī)r體自身也呈南北向展布，受到皮羌斷裂的控制。

圖1 西南天山大地構(gòu)造位置（a）及研究區(qū)富堿性侵入巖分布圖（b）（據(jù)劉春花，2014修改）

各巖體特征及礦化見表1。

表1 哈拉峻地區(qū)堿性巖體特征及礦化一覽表

2.2 研究區(qū)礦化特征

2.2.1 富堿侵入體的區(qū)域宏觀成礦特征

（1）具有獨(dú)特的巖體成礦專屬性，該堿性巖帶巖體成礦以錫、鉬、鉍、鎢、稀有、稀土、稀散、金、鋅、銅、鐵礦產(chǎn)為主，并具有成礦長期性和連續(xù)性（高溫—低溫元素共存一體）特征。

（2）以巖體為中心具有水平及垂向成礦分帶性。巖體區(qū)為①巖漿巖型：（堿性輝長巖）釩、鈦磁鐵礦、稀土（如普昌含鈮鉭釩鈦磁鐵礦）；②堿性花崗巖型、碳酸巖型：鈮、鉭、稀土、稀有、稀散元素（如卡拉多維鈮鈰稀有礦、巴什蘇洪鈮鉭礦）。巖體接觸帶為角巖型-矽卡巖型：鐵、鉬、錫、鉍、鋅、金（如賽色布拉克鋅金鉍礦、塔木錫鉛鋅礦、卡拉丘別鉬礦）。巖體外圍為脈型的金多金屬（如艾西買金礦、開奇布拉克銅金礦）。

2.2.2 礦物學(xué)特征

人工重砂和電子探針工作成果顯示，西南天山地區(qū)稀土元素賦存礦物包括褐簾石、硅鈦鈰礦、鈰硅磷灰石、氟碳鈣鈰礦、獨(dú)居石、褐釔鈮礦等；稀有元素賦存礦物包括鈮鐵礦、金紅石、鋯石、氟磷灰石、燒綠石、褐釔鈮礦、細(xì)晶石等，其中含鈮的稀有金屬礦物中，以鈮鐵礦占主導(dǎo)。

3 巴什蘇洪巖體特征及含礦性特征

3.1 巖體特征

巴什蘇洪雜巖體出露面積近20 km2，分布在研究區(qū)的中部，整體呈近東西向展布，與區(qū)域構(gòu)造方向基本一致（圖2）。雜巖體大致可劃分為3期，第一期為含磁鐵礦中粒橄欖輝長巖體，第二期為巖體主體的中粗粒霓石正長巖體，第三期為中細(xì)粒堿性花崗巖體。雜巖體各期次相互之間呈侵入接觸關(guān)系；而雜巖體侵入到下二疊統(tǒng)巴立克立克組碎屑巖和碳酸鹽巖中，并引發(fā)不同程度的角巖化和蝕變。雜巖體內(nèi)除了目前已經(jīng)甄別出來的上述三期巖漿巖，中間還穿插有2組輝綠巖脈，一組為近東西向，另一組為近南北向，且成巖時(shí)間都明顯晚于雜巖體，與成礦關(guān)系不密切。

圖2 巴什蘇洪雜巖體地質(zhì)圖（據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，2014①修編）

3.1.1 含磁鐵礦中細(xì)粒橄欖輝長巖體

含磁鐵礦中細(xì)粒橄欖輝長巖體位于巖體的南東部，呈近東西向展布，與區(qū)域構(gòu)造線一致。由東西2個(gè)侵入體組成，分別侵入到下二疊統(tǒng)巴立克立克組第一段淺灰綠色薄層狀?yuàn)A灰?guī)r條帶泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖中，并引發(fā)碎屑巖巖石角巖化。同時(shí)，作為雜巖體最早的一期，其又被霓石正長巖所侵入，并在中細(xì)粒橄欖輝長巖體西部的侵入接觸帶發(fā)現(xiàn)大量的被霓石正長巖捕獲的中細(xì)粒橄欖輝長巖巖石包體，這與以往中細(xì)粒橄欖輝長巖（（273.95±0.85）Ma）、霓石正長巖（（268.9±1.0）Ma）年代學(xué)成果一致（楊林春，2016）。

3.1.2 中粗粒霓石正長巖

正長巖作為雜巖體的主體，是巴什蘇洪雜巖體出露面積最大的一期，整體呈橢圓狀產(chǎn)出，其長軸方向?yàn)榻鼥|西向，與區(qū)域構(gòu)造線一致。其北東部侵入到二疊紀(jì)下統(tǒng)巴立克立克組第三段深灰色厚層狀微粉晶灰?guī)r、細(xì)晶灰?guī)r中，并在接觸帶引發(fā)小范圍的硅化角巖化和矽卡巖化；北西部侵入到下二疊統(tǒng)巴立克立克組第一段淺灰綠色薄層狀?yuàn)A灰?guī)r條帶泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖中，并引發(fā)碎屑巖巖石角巖化，未見明顯矽卡巖化。正長巖中北部可見呈東西走向的堿性花崗巖巖脈穿插其中，巖脈一般寬約2～3 m，在北東部與大理巖接觸部位尤為密集，局部可達(dá)10～20 m/條；堿性花崗巖巖脈穿插在正長巖的兩側(cè)常可見鈉長石、霓石-霓輝石偉晶巖化。

3.1.3 中細(xì)粒堿性花崗巖

中細(xì)粒堿性花崗巖主要呈巖脈狀狀侵入在正長巖中，時(shí)代晚于正長巖；巖脈的走向?yàn)榻鼥|西向，和區(qū)域構(gòu)造線方向一致。常在堿性花崗巖與正長巖的侵入接觸界面處引發(fā)以霓長巖化（霓石-霓輝石、鈉長石）為主的偉晶巖化，其中的鈉長石、霓輝石常能達(dá)到巨晶的程度。這些都與稀有稀土礦化有關(guān)，也是稀有稀土礦的找礦識(shí)別標(biāo)志。

3.2 年代學(xué)特征

前人對巴什蘇洪堿性雜巖體的進(jìn)行了測年，結(jié)果如下：輝長巖LA-ICP-MS定年的結(jié)果為（273.95±0.85）Ma（楊林春等，2016）；正長巖經(jīng)LA-ICP-MS定年結(jié)果為（268.9±1.0）Ma，（楊林春等，2016）；堿長花崗巖SHRIMP U-Pb定年結(jié)果為：（277.0±2.1）Ma，（鄒思遠(yuǎn)，2016）。

3.3 稀土元素特征

巴什蘇洪堿性雜巖體各巖性的稀土元素總量也有較大的差別（表2），輝長巖稀土元素總量（不含Pm）較低，∑REE為19.73×10-6～98.09×10-6；正長巖的總稀土元素含量（不含Pm）較高，∑REE變化范圍為100.00×10-6～1879.68×10-6；堿性花崗巖中的稀土總量（不含Pm）較高，∑REE變化范圍為571.22×10-6～1234.78×10-6。輕稀土元素相對于重稀土元素富集。LREE/HREE（2.16～3.64）比值變化不大，并且輝長巖的（La/Yb）N（5.81～8.07）比值變化不大，Eu表現(xiàn)出正異常。正長巖和堿性花崗巖的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解均表現(xiàn)為平緩、輕微右傾的海鷗式分布模式，輕稀土元素相對于重稀土元素輕微富集。正長巖的LREE/HREE比值變化范圍為1.46～5.59，（La/Yb）N比值均變化范圍為2.07～19.25；堿性花崗巖的LREE/HREE比值變化范圍為0.92～5.50，（La/Yb）N比值均變化范圍為2.52～21.68，二者均具有明顯的負(fù)Eu異常。從堿性花崗巖→正長巖→輝長巖，表現(xiàn)出負(fù)Eu異常逐漸減弱的特點(diǎn)（圖3、圖4、圖5）。

圖3 巴什蘇洪輝長巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解

圖4 巴什蘇洪正長巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解

圖5 巴什蘇洪堿長花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解

表2 巴什蘇洪巖體中各巖石稀有稀土元素含量表/10-6

3.4 巴什蘇洪礦化特征

巴什蘇洪巖體中主要稀有金屬礦化表現(xiàn)為Nb、Ta礦化。地表主要產(chǎn)于堿性花崗巖脈中及兩側(cè)偉晶巖化蝕變帶中。堿性花崗巖脈以灰白色和脈狀區(qū)分其他巖體，易于識(shí)別。初步圈出礦化帶，長4000 m，寬1000 m，圈出礦化體21條（圖6），Nb2O5平均品位0.018%。巴什蘇洪鈮稀有礦賦礦巖體為堿長花崗巖脈，其侵入在霓石正長巖，呈脈狀厚度多為1～15 m，單礦脈厚度變化不大。產(chǎn)狀往北陡傾，傾角多為55°～70°

圖6 巴什蘇洪礦區(qū)地質(zhì)圖

深部礦化總體上比地表礦化強(qiáng)度高，并且厚度變大。其中ZK0001孔中僅對上部244 m范圍內(nèi)進(jìn)行初步采樣工作，得到8條礦體，其中部分礦（化）沒有封閉。視厚度1～10 m不等，品位Nb2O5一般在0.021%～0.025%，最高可達(dá)0.059%。

巴什蘇洪雜巖體的重砂分析結(jié)果來看，其賦礦礦物以鈮鐵礦-鈮鉭鐵礦、褐釔鈮礦、易解石、燒綠石、鈮鐵金紅石為主，并有大量的獨(dú)居石。

4 討論

在歐亞大陸匯聚的背景下，塔里木板塊與西伯利亞板塊在二疊紀(jì)末完成碰撞造山，并在碰撞后的拉張環(huán)境下，塔里木北部形成了一條長1550 km的堿性巖帶。并普遍發(fā)育稀有金屬礦，如東段的波孜果爾超大型鈮鉭礦、西段瓦基里塔格稀有金屬礦、巴什蘇洪鈮鉭稀有金屬礦、卡拉多維稀有金屬礦等。在全球成礦地質(zhì)背景和成礦條件下，西南天山是具有形成規(guī)模的稀有稀土金屬礦帶的巨大潛力，但是由于這些年來，對這些已發(fā)現(xiàn)的稀有金屬礦的勘查程度相對較低，勘探程度不高，在以后勘查工作應(yīng)當(dāng)加大勘查力度，定能夠?qū)崿F(xiàn)找礦突破，找到一大批的中大型以上規(guī)模的稀有稀土礦床，為國家的戰(zhàn)略資源儲(chǔ)備上增加資源量。

地幔熱點(diǎn)或地幔柱是堿性花崗巖形成稀有金屬礦產(chǎn)的重要條件。這些巖體的成礦時(shí)代均在270～280 Ma，成因上與塔里木北緣的地幔熱點(diǎn)活動(dòng)關(guān)系密切（張招崇等，2009；王克卓等，2017；董連慧等，2018；黃河等，2011）。哈拉峻地區(qū)諸多堿性花崗巖或多或少都含有稀有金屬礦化及鎢錫鉬鉛鋅金等多金屬礦化，反映出礦化類型、礦種的多樣性，但一般規(guī)模小、點(diǎn)散不集中，結(jié)合巖體的分散性、蓋層較厚，可能反映出了剝蝕程度低，含礦有利聚集部位隱藏在深部的可能性，如巴什蘇洪和卡拉多維等深部礦化要明顯好于淺部也是佐證之一。

5 結(jié)論

（1）西南天山堿性巖帶是南天山堿性帶的西段，具有形成稀有稀土元素礦產(chǎn)重要條件以及稀有稀土礦產(chǎn)的重要成礦帶；

（2）巴什蘇洪堿性雜巖體各巖性中輝長巖稀土元素總量較低，∑REE 為19.73×10-6～98.09×10-6；正長巖的總稀土元素含量較高，∑REE變化范圍為100.00×10-6～1879.68×10-6；堿性花崗巖中的稀土總量較高，∑REE變化范圍為571.22×10-6～1234.78×10-6。輕稀土元素相對于重稀土元素富集。從堿性花崗巖→正長巖→輝長巖，表現(xiàn)出負(fù)Eu異常逐漸減弱的特點(diǎn)。

（3）巴什蘇洪富堿花崗巖具有形成大型稀有稀土礦床的背景和條件，尤其是深部的找礦潛力巨大，具有尋找大型礦床的潛力。

（4）與富堿花崗巖有關(guān)的稀有稀土礦產(chǎn)在西南天山是重要的找礦方向，特別要重視深部的找礦探索。

注 釋

①新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院.2014.新疆維吾爾自治區(qū)阿克塔拉幅、庫鐵熱克幅、哈拉峻幅、庫魯木都克村幅、托斯莫幅1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].