新疆東準(zhǔn)噶爾托吐喀臘銅鎳礦的發(fā)現(xiàn)及地質(zhì)意義

王君良 ,趙玉京 ,肖艷東 ,孟貴祥 ,湯賀軍 ,鄧震 ,范僥

（1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆 烏魯木齊 830000；2.中國地質(zhì)科學(xué)院，北京 100037）

世界上已發(fā)現(xiàn)的超大型巖漿硫化物礦床多產(chǎn)于大火成巖省或大陸裂谷中，但在全球若干造山帶中也發(fā)現(xiàn)了大量中大型巖漿硫化物礦床。我國天山造山帶北部發(fā)現(xiàn)的黃山-鏡兒泉成礦帶及東昆侖造山帶發(fā)現(xiàn)的夏日哈木超大型鎳礦，指示造山帶也是巖漿型銅鎳硫化礦床形成的有利構(gòu)造背景[1,2]。新疆天山北部晚古生代造山帶分布兩個(gè)重要的基性-超基性雜巖體帶，分別是土墩-黃山-鏡兒泉-圖拉爾根鎂鐵質(zhì)雜巖帶、科克別克提-喀拉通克-錫泊渡鐵鎂質(zhì)雜巖帶。前者已發(fā)現(xiàn)黃山、黃山東、土墩、香山等多個(gè)大中型銅鎳礦，后者僅有喀拉通克大型銅鎳礦[3]。近年來，在喀拉通克一帶相繼發(fā)現(xiàn)默色克奧依、科克別克提[4]、庫拉比也銅鎳礦點(diǎn),但找礦效果并不理想。托吐喀臘銅鎳礦位于東準(zhǔn)噶爾北塔山一帶，礦化產(chǎn)于中基性雜巖體中，具早期巖漿熔離分異、后期熱液疊加兩期成礦作用，顯示較好的銅鎳成礦潛力。本文詳細(xì)介紹了托吐喀臘銅鎳礦床地質(zhì)特征，初步探討該礦的發(fā)現(xiàn)及地質(zhì)意義，為準(zhǔn)噶爾東北緣銅鎳勘查工作提供新的思路。

1 區(qū)域大地構(gòu)造背景

東準(zhǔn)噶爾位于新疆東北部，北部為阿爾曼太蛇綠混雜帶，南部為卡拉麥里復(fù)合俯沖增生雜巖帶（圖1）。屬賽米斯臺(tái)-三塘湖復(fù)合島弧帶三級(jí)構(gòu)造單元[5]。在構(gòu)造上包括了額爾齊斯-瑪因鄂博大斷裂以南的準(zhǔn)噶爾東北緣褶皺帶，阿爾曼泰斷裂以南，卡拉麥里-塔克扎勒縫合帶以北的島弧區(qū)古洋殼。

圖1 東準(zhǔn)噶爾北緣地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological sketch map of the northern margin of East Junggar

區(qū)域內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造線總體為NW向展布，北部受阿爾曼太深大斷裂控制，區(qū)內(nèi)加里東期、海西期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈；南部發(fā)育庫布蘇斷裂、清水-蘇吉泉斷裂及卡拉麥里等深大斷裂，為一個(gè)構(gòu)造背景極為復(fù)雜、巖漿活動(dòng)極為強(qiáng)烈的地區(qū)。區(qū)域地層以晚古生代地層為主，早古生代地層在北部和中部少量分布，由老到新有志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、侏羅系、古近—新近系及第四系。區(qū)域巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，包括與板塊俯沖有關(guān)的島弧鈣堿性系列中酸性侵入巖、后碰撞伸展階段形成的鎂鐵-超鎂鐵雜巖及后造山階段形成的堿性侵入巖。以中酸性侵入巖分布范圍最廣，侵入時(shí)代以石炭紀(jì)和二疊紀(jì)為主。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層建造及構(gòu)造

托吐喀臘銅鎳礦在成礦單元上屬古亞洲成礦域，屬北塔山Au-Cu-Fe-石墨礦帶。出露地層主要為上志留統(tǒng)紅柳溝組第二巖性段，為一套淺變質(zhì)火山巖、碎屑巖建造，出露巖性主要為變質(zhì)砂巖夾凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖、凝灰?guī)r、玄武巖等（圖2）。巖石普遍具弱變質(zhì)現(xiàn)象，與侵入巖接觸部位具角巖化。區(qū)內(nèi)地層產(chǎn)狀總體傾向?yàn)镹W向，傾角55°～78°，地層產(chǎn)狀受后期構(gòu)造、巖漿活動(dòng)影響較強(qiáng)，地層傾向既有NW向也有SE向。

圖2 托吐喀臘礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of Tuotukala deposit

區(qū)內(nèi)主要發(fā)育斷裂構(gòu)造，按走向分為NW 向、NE 向、近EW 向斷裂。其中NW 向斷裂為庫普區(qū)域性深大斷裂，分布于礦區(qū)南部，沿庫普斷裂帶北側(cè)相繼發(fā)現(xiàn)野馬泉金礦、托吐喀臘銅鎳礦、阿克塔斯闊臘金礦。NE 向斷裂為區(qū)內(nèi)控巖、控礦斷裂，表現(xiàn)為中基性雜巖體、礦體沿NE 向分布，沿?cái)嗔褞Оl(fā)育EW向褐鐵礦化蝕變帶。近EW向斷裂為區(qū)域斷裂派生的次級(jí)斷裂，區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為大量分布的近EW 向中酸性脈巖。另外，區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育NW向劈理，含礦巖石中磁黃鐵礦多呈透鏡狀，揭示剪切應(yīng)力作用于成巖成礦過程。

2.2 巖體地質(zhì)特征

托吐喀臘銅鎳礦區(qū)中基性雜巖體分布于庫普深大斷裂北側(cè)，由于基巖多未出露，風(fēng)化面顏色與地層相似，以往1∶5 萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作未識(shí)別出雜巖體。雜巖體受NE向斷裂控制，呈NE向展布，侵位于晚志留統(tǒng)紅柳溝組角巖化凝灰?guī)r、砂巖中，巖體具一定巖相分帶，主要巖石類型有閃長巖、角閃輝長巖、輝長巖、橄欖輝長巖、角閃石巖。其中輝長巖、橄欖輝長巖、角閃石巖是區(qū)內(nèi)含礦巖體，總體分布于雜巖體下部、邊部。巖體在面積約0.3 km2的范圍內(nèi)密集出露，地表形態(tài)呈橢圓狀，長軸走向229°，剖面形態(tài)呈漏斗狀，地表出露寬60～150 m，長350 m。巖體出露地區(qū)呈現(xiàn)明顯負(fù)地形，總體破碎、蝕變發(fā)育。

閃長巖為灰黑色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要分布在礦區(qū)西部及雜巖體外側(cè)，由斜長石（70%±）、角閃石（20%±），少量黑云母（5%±），微量金屬礦物組成（圖3-e,f）。斜長石呈自形板狀，具強(qiáng)泥化，局部絹云母化。角閃石多已蝕變，呈殘留狀分布。

輝長巖為灰黑色，半自形中細(xì)粒粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由斜長石（45%±）、輝石（35%±）、白云母（5%±）、碳酸鹽（10%±）及少量金屬礦物（小于3%）組成（圖3-c,d）。其中斜長石呈半自形板狀，聚片雙晶發(fā)育，簾石化輕度，碳酸鹽化發(fā)育。輝石為褐黃色，柱狀，均勻分布于斜長石間。

圖3 礦區(qū)典型巖石正交偏光、單偏光顯微特征Fig.3 Microscopic characteristics of crossed polars and monopolarization of typical rocks in mining area

角閃石巖為灰色，他形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要分布在礦區(qū)中部、西南部，主要由角閃石（99%）、少量金屬礦物組成。角閃石呈他形粒狀、柱狀雜亂分布，纖閃石化發(fā)育。地表透閃石化、絹云母化、碳酸鹽化、褐鐵礦化、滑石化發(fā)育，破碎強(qiáng)烈，巖石受構(gòu)造作用影響，具明顯定向拉伸現(xiàn)象，揭示成巖成礦后受構(gòu)造改造作用。

橄欖輝長巖為灰黑色，中粗粒結(jié)構(gòu)，為隱伏巖體，是區(qū)內(nèi)主要含礦巖體，主要分布在輝長巖下部。主要由輝石（35%±）、斜長石（50%±）、橄欖石（10%±）及少量金屬礦物（小于5%）組成（圖3-a,b）。其中輝石綠泥石化、滑石化發(fā)育。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

托吐喀臘銅鎳礦區(qū)共圈定3條礦體。

Ⅰ-1 礦體分布在雜巖體南部，含礦巖石為強(qiáng)蝕變角閃石巖，控制長約100 m，厚2.0 m，礦體呈透鏡狀，NW向分布，傾向SW 向。礦體中Ni 品位0.40%～0.56%，平均品位0.48% ；Co品位0.03%～0.05%，平均品位0.04%。

Ⅰ-2-1、Ⅰ-2-2銅鎳礦體分布在雜巖體東北部，含礦巖石為輝長巖、橄欖輝長巖。由Ⅰ-TC24、Ⅰ-ZK1601、Ⅰ-ZK2402控制，目前控制礦體長約300 m，礦體總體走向276°，傾向SW向。Ni 品位0.20%～0.33%，Cu 品位0.20%～1.54%，伴生Co品位0.01%～0.03%。

3.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為他形粒狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為浸染狀、團(tuán)斑狀、塊狀構(gòu)造，局部為細(xì)脈狀構(gòu)造。

團(tuán)斑狀礦石在ZK2402鉆孔淺部輝長巖中發(fā)育，礦石以富硫化物為特征，硫化物含量大于15%。硫化物以含孔洞黃鐵礦為主（圖4-a,b），其次為黃銅礦，鎳黃鐵礦較少。

浸染狀礦石為區(qū)內(nèi)主要礦石類型，主要發(fā)育于巖體下部的橄欖輝長巖中（圖4-c），金屬硫化物呈不等粒集合體分布于硅酸鹽礦物之間，粒度、含量變化較大，主要金屬硫化物有磁黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦等。

塊狀礦石近期施工的ZK1201鉆孔在橄欖輝長巖中發(fā)現(xiàn)厚度約25 cm的塊狀礦石（圖4-d）。硫化物含量大于50%，以磁黃鐵礦、鎳黃鐵、黃銅礦、黃鐵礦為主，為貫入式成礦作用形成。

圖4 鉆孔礦石照片F(xiàn)ig.4 Borehole ore photos

細(xì)脈狀礦石少量，地表見孔雀石、鎳華等沿巖石節(jié)理或裂隙分布。鉆孔內(nèi)分布細(xì)脈浸染狀銅鎳硫化物。

3.3 礦石礦物組成

據(jù)巖礦鑒定及礦物成分微區(qū)分析（圖5，6，表1），礦石主要金屬礦物為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦，次要金屬礦物為黃鐵礦、含鎳輝砷鈷礦、鐵閃鋅礦、磁鐵礦等。非金屬礦物為孔雀石、鎳華、纖閃石、透閃石、滑石等蝕變礦物。

圖5 礦石顯微照片F(xiàn)ig.5 Ore micrograph

磁黃鐵礦為礦石中主要金屬硫化物，具磁性，在角閃石巖、橄欖輝長巖、輝長巖中均見發(fā)育。礦物主要呈他型粒狀集合體，粒徑0.1～30 mm，具明顯定向拉伸特征，呈透鏡體平行分布，顯示韌性剪切構(gòu)造改造特征。據(jù)礦物能譜分析結(jié)果（表1），磁黃鐵礦中Fe原子百分比為44.08%～46.02%，屬單斜磁黃鐵礦低溫相[6]。

表1 礦物成分微區(qū)分析測(cè)試結(jié)果Table 1 Microanalysis and test results of mineral composition 單位：%

黃銅礦為礦石中主要金屬硫化物，為主要含銅礦物，多與磁黃鐵礦連晶狀分布。主要在橄欖輝長巖和輝長巖中發(fā)育，在角閃石巖中少量發(fā)育。礦石中分布不均，局部富集呈團(tuán)塊狀，粒徑0.02～40 mm，通常呈不規(guī)則集合體，局部呈脈狀分布。

鎳黃鐵礦為礦石中主要含鎳礦物，在橄欖輝長巖、輝長巖、角閃石巖中發(fā)育。礦石中含量一般，多與磁黃鐵礦共生，沿磁黃鐵礦裂隙呈碎裂脈狀、粒狀發(fā)育。

黃鐵礦為礦石中主要硫化物。在輝長巖、角閃石巖中發(fā)育，與黃銅礦共生。ZK2402鉆孔內(nèi)黃鐵礦發(fā)育較為特殊的氣孔構(gòu)造。

輝砷鈷礦為礦石中主要含鈷礦物。礦石中含量較少，與磁黃鐵礦共生，呈粒狀分布。鏡下可見典型的五角十二面體晶型，銀灰色，亮度明顯高于其他硫化物。

礦石中除巖漿硫化物礦床常見的磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦外，還發(fā)現(xiàn)了輝砷鈷礦、鐵閃鋅礦，且改造礦巖體受后期韌性剪切變形明顯，可能存在晚期剪切作用的疊加成礦。ZK2402 中出現(xiàn)較罕見的含氣孔構(gòu)造黃鐵礦，可能為深部含礦巖漿沿?cái)嗔淹ǖ揽焖偕嫌浚瑴貕杭眲∠陆禇l件下形成。

4 礦床成因及意義

托吐喀臘一帶中基性雜巖體由幔源巖漿演化形成，受斷裂構(gòu)造控制明顯，呈小巖體產(chǎn)出，出露面積小。雜巖體主要由角閃石巖、橄欖輝長巖、輝長巖、角閃輝長巖、閃長巖構(gòu)成。礦（化）體主要賦存在雜巖體中下部位的輝長巖、橄欖輝長巖相內(nèi)。礦化具有兩類形式：①稀疏浸染狀、星點(diǎn)狀、團(tuán)斑狀，為熔離分異成因，銅鎳礦化品位為0.2%～0.5%；②塊狀、細(xì)脈狀，12 線新發(fā)現(xiàn)塊狀礦石，證實(shí)礦區(qū)存在貫入式成礦作用，這一成礦作用可能形成特富礦體。初步研究認(rèn)為，托吐喀臘銅鎳礦屬巖漿型銅鎳硫化物礦床。銅鎳成礦作用包括早期分異作用和后期熱液疊加作用，前者形成硫化物組合為磁黃鐵礦+鎳黃鐵礦+黃銅礦，后者形成硫化物組合為含孔洞黃鐵礦+黃銅礦+鎳黃鐵礦。

圖6 礦物掃描電鏡能譜圖Fig.6 Energy spectrum of mineral scanning electron microscope

2017 年1∶5 萬地球化學(xué)異常查證工作中首次發(fā)現(xiàn)托吐喀臘一帶中基性雜巖體，2018—2020年在雜巖體中先后發(fā)現(xiàn)多處銅鎳礦化線索，2021年開展系統(tǒng)的評(píng)價(jià)工作。通過初步工作，明確了雜巖體為幔源巖漿活動(dòng)形成，經(jīng)巖漿熔離分異作用及后期含礦熱液疊加，在雜巖體下部橄欖輝長巖、輝長巖中形成銅鎳礦體。目前礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的雜巖體總體沿區(qū)域性NW 向深大斷裂北側(cè)分布，具體展布形態(tài)受NE向次級(jí)斷裂控制，成巖成礦過程受剪切應(yīng)力作用控制，局部巖石、硫化物變形強(qiáng)烈，呈透鏡狀定向排列。

托吐喀臘銅鎳礦的發(fā)現(xiàn)是繼喀拉通克銅鎳礦發(fā)現(xiàn)之后，準(zhǔn)噶爾東北緣巖漿型銅鎳礦的找礦新突破。這一發(fā)現(xiàn)增加了北塔山Cu-Au 成礦帶成礦類型，揭示了自喀拉通克至北塔山一帶，仍有基性-超基性巖型銅鎳找礦潛力。NW向、NE向深大斷裂附近，中基性雜巖體疊加Cu-Ni-Co地球化學(xué)異常區(qū)域是找礦的有利地段。

5 結(jié)論

（1）托吐喀臘銅鎳礦產(chǎn)于NW 向、NE 向斷裂構(gòu)造控制的中基性雜巖帶內(nèi)，金屬礦物為磁黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦、黃鐵礦、輝砷鈷礦。賦礦巖石為橄欖輝長巖、輝長巖、角閃石巖。成礦類型以巖漿熔離分異作用為主，疊加有貫入式礦體。

（2）托吐喀臘銅鎳礦的發(fā)現(xiàn)，增加了北塔山成礦帶成礦類型，拓展了準(zhǔn)噶爾東北緣巖漿型銅鎳硫化物礦床找礦空間。