新疆烏拉根鉛鋅礦床成礦流體研究及成因探討

李世恒，董磊磊，趙路通，黃行凱

(1. 北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，北京 100012； 2. 內(nèi)蒙古物華天寶礦物資源有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

0 前 言

目前，砂礫巖型鉛鋅礦床是塔西地區(qū)最重要的鉛鋅礦床類型，主要有江結(jié)爾鉛鋅礦和烏拉根鉛鋅礦。其中，烏拉根鉛鋅礦位于西南天山造山帶與塔里木地塊之間的過渡帶的喀什凹陷，已探明333+334級(jí)鉛鋅資源量為500萬(wàn)t，預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景資源量在1 000萬(wàn)t以上，為超大型鉛鋅礦床，在塔西地區(qū)具有十分特殊的位置，學(xué)術(shù)研究與經(jīng)濟(jì)價(jià)值極大。對(duì)于此礦床的成因，前人提出以下幾種觀點(diǎn)：低溫?zé)猁u水充填成礦[1]；與區(qū)域性盆地流體有關(guān)的砂巖型鉛鋅礦[2]；海底噴流沉積型鉛鋅礦床[3]。本文所接受的成因觀點(diǎn)為第2種，認(rèn)為礦床形成是盆地內(nèi)富含Pb、Zn等成礦物質(zhì)的氧化性流體，在構(gòu)造動(dòng)力的作用下，沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移，運(yùn)移過程中，流體淋慮萃取巖石中的成礦物質(zhì)與地層內(nèi)的還原性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在孔隙度和滲透性相對(duì)良好的砂礫巖層內(nèi)沉淀富集成礦。

在任何礦床形成的過程中，都離不開流體的參與。成礦流體在礦床成因研究中具有十分重要的地位，包裹體研究是成礦流體的基本手段和途徑之一[4]。目前，烏拉根鉛鋅礦床在成礦流體方面的研究較為薄弱，因此，本文通過對(duì)烏拉根鉛鋅礦的石英脈、方解石脈中包裹體的研究，在觀察劃分包裹體類型的基礎(chǔ)上，測(cè)定了成礦流體均一溫度與鹽度，進(jìn)一步探討了成礦流體形成、演化，并分析了礦床成因，期望對(duì)塔西地區(qū)尋找相似類型的鉛鋅礦床起到指示作用。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

烏拉根鉛鋅礦夾持于塔里木盆地西南緣與南天山造山帶之間，該地區(qū)具有造山帶與盆地邊緣過渡的特征，塔里木盆地邊緣主要構(gòu)造形式為坳陷和隆起，喀什坳陷盆地是塔里木盆地西南凹陷的一個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，為烏拉根鉛鋅礦床的容礦盆地(圖1)[5]。坳陷盆地具有典型的二元結(jié)構(gòu)，下部為基底地層，為一套高Cu、Pb及Zn等金屬背景值的長(zhǎng)城系阿克蘇群變質(zhì)巖；上部為蓋層，為一套中、新生代地層，巖性主要為礫巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥巖，部分區(qū)域見有石膏、煤和生物碎屑灰?guī)r。烏恰—烏帕爾一線以東地層層序全、整體厚度大；烏恰—烏帕爾一線以西，蓋層普遍缺失古生界地層，整體厚度小[6]。

Ⅰ 喀什深洼陷；Ⅱ 南天山山前褶皺—沖斷帶；Ⅲ 庫(kù)孜貢蘇晚三疊—中侏羅世斷陷；Ⅳ 西昆侖山前褶皺—沖斷帶；F1 烏赤別里山口斷裂；F2 烏恰斷裂；F3 塔拉斯—費(fèi)爾干納巨型走滑斷裂帶

圖1烏拉根鉛鋅礦位置及喀什凹陷構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/p>

區(qū)域內(nèi)構(gòu)造以斷裂主，有北東向和北西向兩組斷裂，北東向斷裂為西昆侖山前斷裂，烏恰斷裂和塔拉斯—費(fèi)爾干納走滑斷裂，北西向斷裂多為次級(jí)斷裂。烏拉根鉛鋅礦主要受控于北北東向發(fā)育的昆侖山前斷裂和南部的烏恰斷裂，次級(jí)斷裂較為發(fā)育，多呈北北西向，在空間上兩者構(gòu)成了棋盤狀的構(gòu)造，礦床形成過程中為成礦物質(zhì)的運(yùn)移、富集及沉淀提供了有利條件[7]。區(qū)域上托云盆地西北部可見大面積火成巖出露，主要為基性巖漿巖，火山噴發(fā)方式以脈沖式為主。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

烏拉根鉛鋅礦位于喀什凹陷西南側(cè)烏拉根向斜內(nèi)，礦區(qū)出露地層主要為元古界長(zhǎng)城系(Chak)；下侏羅統(tǒng)康蘇組(J1k)、中侏羅統(tǒng)揚(yáng)葉組(J2y)和塔爾尕組(J2t)、上侏羅統(tǒng)庫(kù)孜貢蘇組(J3k)；下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群(K1kz)；古近系—新近系阿爾塔什組(E1a)、齊姆根組(E1-2q)、卡拉塔爾組(E2k)、烏拉根組(E2w)、巴什布拉克組(E2-3b)和克孜洛依組(E3-N1)k、中新統(tǒng)安居安組(N1a)、帕卡布拉克組(N1p)。Chak與上覆K1kz及K1kz與E1a之間為角度或平行不整合接觸關(guān)系外，其余各地層單元之間均為整合接觸關(guān)系，其中，白堊系克孜勒蘇群第5巖性段(K1kz5)是烏拉根鉛鋅礦主要的賦礦地層，巖性為灰白色含礫砂巖和砂巖，還有少量的角礫巖(圖2)[7]。

1 第四系；2 帕卡布拉克組；3 安居安組；4 克孜洛依組；5 巴什布拉克組；6 烏拉根組；7 卡拉塔爾組；8 齊姆根組；9 阿爾塔什組(賦礦層位)；10 克孜勒蘇群第五巖性段(賦礦層位)；11 克孜勒蘇群第四巖性段；12 克孜勒蘇群第三巖性段；13 克孜勒蘇群第二巖性段；14 克孜勒蘇群第一巖性段；15 庫(kù)孜貢蘇組；16 楊葉組和塔爾尕組泥巖；17 康蘇組；18 長(zhǎng)城系；19 斷層；20 地層界線；21 不整合界限；22 產(chǎn)狀；23 向斜軸；24 鉛鋅礦體

圖2塔西烏拉根鉛鋅礦礦區(qū)地質(zhì)圖

烏拉根鉛鋅礦區(qū)的構(gòu)造以褶皺構(gòu)造與斷裂構(gòu)造為主。褶皺構(gòu)造有烏拉根向斜和康蘇背斜，其中烏拉根向斜為鉛鋅礦體的容礦構(gòu)造，礦體呈層狀、似層狀及透鏡體。礦區(qū)斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，可劃分為北東向和北西向兩組斷裂，區(qū)域性斷裂主要呈北東向，有克孜勒蘇斷裂、塔拉斯—費(fèi)爾干納走滑斷裂；北西向斷裂主要為次級(jí)斷裂，主要有位于礦區(qū)的南部的烏拉根斷裂和位于烏拉根向斜的北翼吾合沙魯斷裂，其中，吾合沙魯斷裂切穿烏拉根向斜北翼，局部造成下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群(K1kz)與上覆阿爾塔什組(E1a)之間斷層接觸關(guān)系，并在褶皺、斷裂構(gòu)造疊加的部位，形成透鏡狀富鉛鋅礦體。礦區(qū)內(nèi)未見巖漿巖出露。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

烏拉根鉛鋅礦受控于礦區(qū)向斜構(gòu)造，鉛鋅礦體對(duì)稱產(chǎn)出于向斜兩翼，主要呈層狀、似層狀，局部構(gòu)造疊加部位呈透鏡狀(圖3)。以向斜軸線為界，將其劃分為南礦帶和北礦帶。南礦帶西段礦化富集區(qū)段位于47～24線間，長(zhǎng)約1 800 m；東段位于48～76線間，長(zhǎng)度大于800 m。礦體主要產(chǎn)于下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群第5巖性段(K1kz5)頂部的灰白色砂礫巖和砂巖，平均水平厚8.23 m，鉛平均品位0.70×10-2，鋅平均品位3.06×10-2，鉛鋅合量3.76×10-2。北礦帶礦體延伸長(zhǎng)，連續(xù)穩(wěn)定，延伸超過15 km，單個(gè)礦體延伸長(zhǎng)度可達(dá)幾百米，厚度達(dá)幾十米。主要產(chǎn)在下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群頂部(K1kz5)的灰白色砂巖、砂礫巖、含礫砂巖和泥質(zhì)白云巖。底板巖性為紫紅色的砂巖與泥巖互層，頂板巖性為綠色的泥灰?guī)r和紫紅色的膏泥巖，頂?shù)装寰鶠椴煌杆畬?，中間為砂巖、礫巖等碎屑巖，整個(gè)系統(tǒng)為含礦熱液運(yùn)移提供了良好的通道，共圈定4個(gè)礦體，Pb平均品位是0.45%，礦床Zn平均品位是 2.74%，Zn/Pb = 6[8-10]。北礦帶發(fā)育坍塌角礫巖，鉛鋅礦化強(qiáng)烈，礦體呈塊狀、脈狀，鉛品位最高可達(dá)27.55×10-2，平均品味為5.48×10-2，鋅品位最高可達(dá)26.23×10-2，平均品位為8.45×10-2。

圖3 烏拉根鉛鋅礦床地質(zhì)剖面圖(據(jù)新疆鑫匯礦業(yè)有限責(zé)任公司修繪，2013)

3.2 礦石特征

烏拉根鉛鋅礦的礦石類型主要有含礫砂巖型和脈狀礦石。其中砂礫巖型礦石位于下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群第5巖性段(K1kz5)灰白色砂礫巖中，脈狀礦石位于接觸界面或斷裂破碎帶中(圖4)，礦床礦物組合類型均較簡(jiǎn)單，兩種類型礦石的礦物組合基本一致，金屬礦物主要為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦及白鐵礦等，脈石礦物為石膏、方解石及白云石，偶見少量綠泥石。最常見灰色砂礫巖和含礫砂巖中的浸染狀、條帶狀、細(xì)脈狀等硫化物礦石構(gòu)造，少量在泥灰?guī)r中的礦石見塊狀構(gòu)造。浸染狀礦石中的閃鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦多為微晶他形膠結(jié)石英等碎屑顆粒，細(xì)脈狀礦石多為方鉛礦閃鋅礦脈。

圖4 烏拉根礦區(qū)礦物礦石類型及礦石礦物組成

常見結(jié)構(gòu)有晶粒結(jié)構(gòu)、纖維狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、殘骸結(jié)構(gòu)、同心環(huán)結(jié)構(gòu)及莓球結(jié)構(gòu)。

3.3 圍巖蝕變

鉛鋅礦體的圍巖蝕變普遍較弱且類型簡(jiǎn)單，主要有石膏化、方解石化、白云石化、天青石化、黃鐵礦化等，此外區(qū)域性的褪色蝕變現(xiàn)象廣泛發(fā)育于下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群(K1kz)砂礫巖中。

4 成礦流體特征

結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，根據(jù)烏拉根鉛鋅礦床的礦物組合、形態(tài)、產(chǎn)出位置及相互穿插關(guān)系可將烏拉根鉛鋅礦床分為成礦熱液期和表生氧化期。

4.1 樣品采集及測(cè)試

本次研究樣品主要采自于礦體中含礦方解脈，共計(jì)5件，樣品純凈度高，與成礦關(guān)系密切，能夠良好的反映成礦流體的特征。

流體包裹體顯微測(cè)溫所用儀器LinkamTHMSG600 型冷熱臺(tái)，測(cè)試工作主要在北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院流體包裹體實(shí)驗(yàn)室完成，溫度控制范圍為-196～600℃，在-120～-70℃溫度區(qū)間的測(cè)定精度為±0.5°，-70～100℃區(qū)間的測(cè)定精度為±0.2(°)，100～500℃區(qū)間的測(cè)定精度為±2(°)。測(cè)試過程中，升(降)溫速率為0.5～10℃/min，相變點(diǎn)附近速率降為0.1～0.5℃/min，測(cè)溫結(jié)果見表1。

表1 烏拉根鉛鋅礦流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果

4.2 包裹體特征

本次對(duì)礦體中含礦方解石脈流體包裹體研究顯

示，方解石中流體包裹體不發(fā)育，其包裹體類型主要為氣液兩相包裹體(W型)(圖5)。

圖5 烏拉根礦區(qū)方解石中流體包裹體特征

測(cè)溫結(jié)果顯示方解石中包裹體均一溫度為84～187℃，集中于120～150℃區(qū)間，鹽度為10.36%～23.37% NaCl，成礦流體為低溫中高鹽度的流體(圖6)。

圖6 烏拉根礦區(qū)方解石溫度直方圖及溫度—鹽度散點(diǎn)圖

5 成因探討

烏拉根礦體主要賦存于下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群頂部(K1kz5)的灰白色砂巖、砂礫巖、含礫砂巖和坍塌角礫巖，礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及產(chǎn)出形式均顯示出后生成礦的特征，因此可以推斷礦床的主體形成晚于賦礦地層，為后生礦床。

結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，盆地流體在該地區(qū)成礦過程中具有重要的作用，烏拉根礦床礦石組構(gòu)特征和產(chǎn)出形態(tài)揭示該礦床成礦以充填作用為主，成礦流體為低溫中高鹽度的流體。區(qū)域上，出露大面積元古界、古生界高金屬背景值地層，富含Pb、Zn、Cu、U等金屬元素，可以提供成礦物質(zhì)來源，長(zhǎng)期被大面積風(fēng)化剝蝕，喀什坳陷接受沉降，形成高金屬背景值中新生代地層，喜山期由于造山運(yùn)動(dòng)，區(qū)域性盆地流體向過渡帶運(yùn)移，坳陷內(nèi)的流體沿?cái)嗔严到y(tǒng)運(yùn)移，不斷循環(huán)淋慮萃取巖層中的成礦物質(zhì)，形成高金屬含量的盆地鹵水，流體運(yùn)移到相對(duì)還原的環(huán)境，在孔隙度和滲透率相對(duì)較高的砂巖、砂礫巖及坍塌角礫巖或者構(gòu)造發(fā)育的部位，造成大量金屬硫化物的沉淀富集，形成層狀、似層狀的鉛鋅礦體，構(gòu)造疊加的部位，形成透鏡狀礦體，品位較高。因此，烏拉根鉛鋅礦為后生礦床，成因與盆地流體密切相關(guān)。

6 結(jié) 論

1)烏拉根鉛鋅礦床分為成礦熱液期和表生氧化期，成礦流體為低溫中高鹽度的流體，均一溫度84～187℃，集中于120～150℃區(qū)間，鹽度10.36%～23.37% NaCl。

2)烏拉根鉛鋅礦為與區(qū)域性盆地流體有關(guān)的砂巖型鉛鋅礦床。