新疆東準(zhǔn)噶爾托吐喀臘銅鎳礦礦床地質(zhì)特征及成礦作用初探

趙玉京，陳夢婷，肖艷東，王君良，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.新疆大學(xué)，新疆烏魯木齊 830000）

中亞造山帶是世界上典型的增生型造山帶，出露有大量的鎂鐵—超鎂鐵巖體。在我國東天山造山帶和東準(zhǔn)噶爾造山帶，分布黃山—鏡兒泉—圖拉爾根、東準(zhǔn)噶爾喀拉通克銅鎳礦為代表的一批中大型銅鎳礦床，是中小型鎂鐵—超鎂鐵巖體成銅鎳礦的代表[1]。東準(zhǔn)噶爾造山帶是中亞造山帶的重要組成部分，自古生代以來，經(jīng)歷了大洋擴張、板塊俯沖、碰撞和后碰撞等構(gòu)造演化歷史[2]，形成以巖漿型銅鎳礦、斑巖型銅鉬礦、構(gòu)造蝕變巖型金礦為產(chǎn)物的構(gòu)造—巖漿帶。東準(zhǔn)噶爾地區(qū)自喀拉通克銅鎳礦發(fā)現(xiàn)以來，在錫伯渡—喀拉通克—科克別克提鐵鎂質(zhì)雜巖帶中繞巖漿型銅鎳礦成礦作用與調(diào)查評價開展了大量工作[3-6]。托吐喀臘銅鎳礦位于東準(zhǔn)噶爾造山帶北塔山地區(qū)，是近年來東準(zhǔn)噶爾地區(qū)巖漿型銅鎳礦勘查的最新突破，總結(jié)礦床地質(zhì)特征，探討成礦作用，對進一步開展礦床評價和區(qū)域銅鎳勘查工作具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

東準(zhǔn)噶爾地區(qū)位于天山興蒙造山系、東—西準(zhǔn)噶爾弧盆系，賽米斯臺—三塘湖復(fù)合島弧帶中；其北側(cè)為阿爾曼太蛇綠混雜帶，南側(cè)為卡拉麥里復(fù)合俯沖增生雜巖帶。屬于賽米斯臺—三塘湖復(fù)合島弧帶三級構(gòu)造單元，依構(gòu)造位置可進一步劃分為三塘湖復(fù)合島弧帶四級構(gòu)造單元。

區(qū)域出露地層以晚古生代地層為主，零星分布有少量早古生代地層，新生代地層廣泛發(fā)育于戈壁灘及山前地帶。由老到新有志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、侏羅系、第三系及第四系。

區(qū)域巖漿活動強烈，侵入巖發(fā)育，巖石類型齊全，超基性—中酸性均有出露?？傮w以中酸性侵入巖分布范圍最廣，巖體侵入時代集中在晚古生代，以石炭紀和二疊紀侵入巖為主。空間上石炭紀侵入巖主要分布在阿爾曼太以南—庫普斷裂以北和庫普斷裂以南—清水?dāng)嗔岩员?；區(qū)內(nèi)二疊紀侵入巖出露范圍較小，主要分布在喀斯開爾索克坎斷裂以南，庫普斷裂以北的也布山及喀臘薩依一帶。華力西晚期殼源島弧型超淺成酸性侵入巖和次火山巖對金、銀、銅等礦產(chǎn)起著一定的控制作用；板塊碰撞后拉張環(huán)境富鎂、富堿、貧鈣，低硅、鋁的幔源玄武巖漿或類似侵入巖對漿熔離型鐵、銅、鎳、鈷等礦產(chǎn)起著絕對的控制作用；殼源島弧型淺成中酸性侵入巖對斑巖型銅、鉬礦化起著絕對的控制作用。工作區(qū)周邊華力西晚期各類侵入巖較發(fā)育。其中基性—超基性巖多與銅鎳礦、蛇紋巖礦及鉻鐵礦等礦產(chǎn)密切相關(guān)，如工作區(qū)托吐喀臘一帶銅鎳礦；酸性侵入巖與金礦產(chǎn)有一定聯(lián)系；堿性—偏堿性花崗巖多與金、錫礦產(chǎn)密切相關(guān)。

區(qū)域內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造均十分發(fā)育，構(gòu)造線總體方向為北西—南東向展布，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)造活動特別強烈；南部主要發(fā)育庫布蘇斷裂、清水—蘇吉泉斷裂及卡拉麥里等深大斷裂，是一個構(gòu)造背景極為復(fù)雜、巖漿活動極其強烈的地區(qū)。區(qū)域性深大斷裂對區(qū)域礦產(chǎn)分布有明顯的控制作用，在古生代地層中重要的礦床均分布在大斷裂附近，并受大斷裂旁側(cè)的次級斷裂構(gòu)造控制，如分布在卡拉先格爾、北塔山、庫普等大斷裂周邊的哈臘蘇銅礦、烏倫布拉克銅礦、阿克塔斯闊拉金礦等。盡管分布的礦床種類和成因類型有所不同，但所處的成礦構(gòu)造環(huán)境是基本相同的，在區(qū)域上形成成礦亞帶或礦化集中區(qū)。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

托吐喀臘銅鎳礦位于阿爾曼太蛇綠巖帶南緣，處于為北塔山（復(fù)合溝弧帶）Au-Cu-Fe-Sn-煤—膨潤土礦帶。

2.1 地層

礦區(qū)出露上志留統(tǒng)紅柳溝組淺變質(zhì)碎屑巖建造、中志留統(tǒng)白山包組變質(zhì)巖和少量中泥盆統(tǒng)蘊都卡拉組（圖1）。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)圖

紅柳溝組為一套淺變質(zhì)火山巖碎屑巖、碎屑巖建造，出露巖性主要有凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、板巖、角巖等，區(qū)內(nèi)最大出露厚度大于4770.59m，與南側(cè)蘊都卡拉組和北側(cè)白山包組均為斷層接觸。紅柳溝組產(chǎn)狀總體為北西向，傾角55°～78°，受后期構(gòu)造、侵入巖改造較強，巖層走向為北東向，地層既有北西傾又有南東傾，傾角50°～70°之間變化。巖石與侵入巖接觸部位普遍具角巖化。

白山包組僅在礦區(qū)北東部呈北西向條帶狀展布，出露面積較小，巖石遭受綠片巖相變質(zhì)，普遍變形較強，出露巖性主要有角閃片巖、變粒巖為主，與南側(cè)紅柳溝組為斷層接觸。該組產(chǎn)狀總體為北西向，傾角45°～63°。

蘊都卡拉組在礦區(qū)南部出露，為一套海相含火山碎屑的陸源碎屑巖建造，巖性主要為凝灰?guī)r、巖屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、硅化硅質(zhì)巖等，局部巖石片理化較強。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)發(fā)育北西向、北東向和近東西向三組斷裂。北西向斷裂位于礦區(qū)南側(cè)，屬區(qū)域性深大斷裂，為一具有長期活動性的高角度逆斷層。該斷裂為區(qū)域性大斷裂，走向288°，傾向北東，傾角60°～75°，北西向延伸達百余千米。沿斷裂帶分布北側(cè)依次分布三處中基性雜巖體。北東向斷裂：初步認為是控巖控礦斷裂，延伸幾千米至幾十千米，呈平行狀展布長約6～50km，走向32°～40°，傾向北西，傾角近于直立，性質(zhì)為正斷層，沿此類斷裂，巖石褐鐵礦化、絹云母化、碳酸鹽化等蝕變較強。近東西向斷裂：分布于普查區(qū)東南部，近東西向平行展布的，產(chǎn)狀不清，性質(zhì)不明。Ⅰ號雜巖體東側(cè)發(fā)育該類斷裂，在F5-F6斷裂間發(fā)育北西向、近東西向中基性脈巖。在礦區(qū)可見巖體、地層中發(fā)育310°走向劈理，為區(qū)域性北東向擠壓應(yīng)力的反映。

2.3 侵入巖

區(qū)內(nèi)共圈定中基性雜巖體4處，除Ⅳ區(qū)外，其余3處發(fā)育銅鎳礦化?？傮w上看，礦區(qū)基性—超基性巖漿巖規(guī)模較小，基性程度不高。從巖體間接觸關(guān)系看，各巖體接觸界線截然，初步判斷屬于不同期次侵入的復(fù)式雜巖體。巖體第一侵入階段：閃長巖相；第二侵入階段：輝長巖相；第三侵入階段：橄欖輝長巖相。深部工程驗證表明，隨著巖體基性程度變高，礦化強度變強。各雜巖體特征見表1。

表1 托吐喀臘銅鎳礦區(qū)雜巖體特征

角閃石巖：灰色，他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石主要角閃石、少量榍石和金屬礦物組成。巖石受擠壓應(yīng)力作用，發(fā)育強烈片理化。角閃石有纖閃石化，有少部分的保留褐色角閃石。角閃石呈他形粒狀、柱狀雜亂分布，粒徑最大1.6mm。榍石呈微板狀分布到角閃石中，磁黃鐵礦呈他形板狀分布在角閃石之間，粒徑0.03～0.28mm，偶見黃銅礦。

輝長巖：深灰色，半自形中細粒粒狀結(jié)構(gòu)，定向構(gòu)造，巖石由斜長石、蝕變暗色礦物組成，片理化定向。主要由斜長石、暗色礦物及少量磷灰石、金屬礦物組成。其中斜長石呈半自形細粒，粒徑0.16～0.8mm，可見聚片雙晶、環(huán)帶構(gòu)造，簾石化輕度，平行分布。暗色礦物，大多全部蝕變?yōu)槔w閃石、透閃石集合體，平行定向，殘留少數(shù)角閃石，褐黃色，柱狀，粒徑1.2mm×（0.4～0.5mm)，均勻分布于斜長石之間。磷灰石呈柱狀，粒徑0.1～0.02mm。含鈦磁鐵礦2%，粒徑0.8～0.13mm板條狀，菱形十二面體晶形，浸染狀分布于暗色礦物之間，巖漿結(jié)晶形成。磁黃鐵礦小于1%，粒徑0.05～0.38mm粒狀，浸染狀伴隨磁鐵礦分布，共生，呈他形板狀分布在角閃石之間。黃銅礦粒徑小于0.26mm,局部被磁黃鐵礦包繞。

閃長巖：灰白色，自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石主要由斜長石少量角閃石（15%）、輝石（5%）組成。斜長石呈自形板狀，具強泥化，輕到中度絹云母化。有的被陽起石交代。輝石呈半自形到自形柱狀，多和角閃石共生狀分布或包在角閃石中，有的具淺閃石化。角閃石大部分已陽起石化，呈殘留狀分布陽起石中。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

目前，經(jīng)初步評價，礦區(qū)共圈定6條礦體。其中Ⅰ區(qū)Ⅰ-2-1、Ⅰ-2-1號礦體控制規(guī)模最大。

Ⅰ-2-1號銅鎳礦體分布在Ⅰ號雜巖體東北部，由Ⅰ-TC24、Ⅰ-ZK1201、Ⅰ-ZK1601、Ⅰ-ZK1602、Ⅰ-ZK2401、Ⅰ-ZK2402控制，控制礦體長均為400m。Ⅰ-2-1礦體單工程厚度1.96～4.69m，鎳品位0.20%～0.25%，平均品位0.22%，銅品位0.10%～0.79%，平均品位0.57%，鈷品位0.01%～0.02%，平均品位0.012%。含礦巖性為輝長巖。

Ⅰ-2-2礦體單工程厚度2.52～21.77m，平均厚度16.7m，鎳品位0.27%～0.33%，平均品位0.32%，銅品位0.10%～0.18%，平均品位0.12%，鈷品位0.01%～0.16%，平均品位0.017%。含礦巖性為輝長巖、橄欖輝長巖。

3.2 礦石特征

區(qū)內(nèi)礦石主要為他形粒狀結(jié)構(gòu)，團斑狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造。

團斑狀礦石：本類礦石分布廣泛，主要在巖體中下部的輝長巖中。金屬硫化物呈不等粒集合體分布于硅酸鹽礦物之間，硫化物含量差異大（圖2a、圖2b），粒度較粗。團斑狀礦石有兩類，一類以富鎳貧銅為特征，見于Ⅰ-ZK1601中，金屬硫化物以磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦為主，少量黃銅礦。另一類為富銅貧鎳為特征，見于Ⅰ-ZK2402鉆孔中，金屬硫化物以黃鐵礦、黃銅礦為主，少量鎳黃鐵礦，幾乎不含磁黃鐵礦。

浸染狀礦石：本類礦石分布廣泛，多為稀疏浸染狀。僅在ZK1201孔內(nèi)橄欖輝長巖中見稠密浸染狀礦石(圖2f)，粒度細，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。

脈狀礦石：本類礦石少量，在ZK1201鉆孔見黃銅礦沿巖石裂隙充填，形成脈狀結(jié)構(gòu)，此類礦石以富銅貧鎳為特征（圖2c）。

塊狀礦石：本類礦石少量，在ZK1201孔下部橄欖輝長巖中(圖2d、圖2e)，見少量后期礦漿貫入疊加熱液改造作用形成的塊狀礦石。此類礦石形成特富鎳礦,鎳品位最高達4.62%，銅品位僅為0.5%。

圖2 礦區(qū)典型礦石照片

4 成礦作用討論

4.1 成礦時代

晚石炭世—早二疊世，準(zhǔn)噶爾東北緣地區(qū)步入后碰撞拉張階段，幔源鎂鐵質(zhì)巖漿及富堿花崗質(zhì)巖漿上升侵位[7]，形成源自地幔的基性超基性雜巖體和巖漿硫化物銅鎳礦床（喀拉通克）[8]。已有的資料表明，新疆北部的鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體多形成于晚古生代，喀拉通克巖體為287Ma[9]，黃山東巖體為274Ma[10]，白石泉巖體為286Ma[11]。托吐喀臘銅鎳礦區(qū)Ⅱ號雜巖體中輝石閃長巖獲得U-Pb鋯石諧和年齡為307.1Ma±1.4Ma（未發(fā)表數(shù)據(jù)），形成時代歸屬于晚石炭世末期，輝長巖、橄欖輝長巖侵入及銅鎳硫化物成礦時代應(yīng)為晚石炭世—早二疊世。

4.2 成礦作用

根據(jù)鉆孔巖芯特征，初步認為礦區(qū)存在不同期次成礦作用形成的多種類型礦石。第一類為融離作用形成的團斑狀鎳礦石，此類礦石構(gòu)成低品位鎳礦石的主體，礦石組成以磁黃鐵礦為主，少量鎳黃鐵礦、極少量黃銅礦。第二類為融離作用疊加熱液改造形成的銅鎳礦石。此類礦石以含孔洞黃鐵礦為特征，硫化物組合以黃鐵礦、黃銅礦為主，少量鎳黃鐵礦，不含磁黃鐵礦，此類礦石較為常見，其形成與富含黃鐵礦、黃銅礦的流體疊加有關(guān)。第三類為融離作用+礦漿貫入+熱液疊加型銅鎳礦石，此類礦石以高品位、特高品位鎳為特征，可見貫入型金屬硫化物包裹早期熔離型礦石，形成包含結(jié)構(gòu)，并見后期熱液硫化物脈貫穿塊狀礦石和熔離型團斑狀礦石，此類礦石較少。

托吐喀臘銅鎳礦成礦作用符合湯中立[12]總結(jié)的深部融離—貫入成礦機制。具體是指母巖漿侵入現(xiàn)存空間之前，在深部就發(fā)生了融離作用和結(jié)晶分異作用，使巖漿分離為不含礦巖漿、含礦巖漿、富礦巖漿、礦漿幾部分，然后對現(xiàn)存空間一次或多次上侵貫入成礦。因此，可將托吐喀臘銅鎳礦成礦作用概括為巖漿融離作用為主，疊加礦漿貫入及熱液改造作用。

5 結(jié)論

（1）托吐喀臘銅鎳礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)4處中基性雜巖體，其中3處發(fā)現(xiàn)銅鎳礦化。雜巖體符合多期次侵入特征，為復(fù)式巖體。

（2）礦區(qū)已圈定銅鎳礦體6條，礦石礦物主要為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦。成礦作用主要為早期巖漿融離作用形成的團斑狀、浸染狀礦石，中期礦漿貫入形成的塊狀礦石，最晚期熱液疊加作用形成的脈狀礦石。