新疆哈勒尕提矽卡岩型铁铜矿的地质特征及找矿意义

2015-03-14章幼惠贺元凯李旭成王新利王葳葳

地质与勘探 2015年4期

章幼惠，贺元凯，许杨，李旭成，王新利，王葳葳，冯溢

(1. 中国冶金地质总局中南地质勘查院，湖北武汉 430081;2. 中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 100025；3. 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083；4. 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院，湖北武汉 430074)

章幼惠1，贺元凯2，许杨1，李旭成1，王新利3，王葳葳4，冯溢1

哈勒尕提铁铜床矿位于西天山博罗科努Au、Pb、Zn、Cu、Mo异常带中，矿区发现矽卡岩型铁铜和铅锌矿体15个。铜矿、铁矿已达中型，通过深部工程控制，初步查明全区(331+332+333)类资源量：铜金属量15.2959万t，铁矿石量1321.83万t，铅金属量2341 t，锌金属量12905 t；平均品位Cu 1.09%、TFe 25.55%、Pb 1.03%、Zn 5.70%。伴生组分金属量：金2.64 t、银223 t、锌7.31万t。主矿体Ⅳ、Ⅵ体在空间上分布与大理岩小残留体的形态、产状有关，同时也是化探异常浓集中心、物探低缓磁异常分布交汇的部位以及矽卡岩最为发育的地段。主矿体赋存有明显的规律性。这些成矿的地质、物化探标志性特征，对该区寻找矽卡岩型矿床有重要指导意义。

化探异常低缓磁异常矽卡岩找矿标志哈勒尕提新疆

Zhang You-hui, He Yuan-kai, Xu Yang, Li Xu-cheng, Wang Xin-li, Wang Wei-wei. Feng Yi. Geological characteristics of the Halegati skarn iron-copper deposit in Xinjiang and their implications for prospecting [J]. Geology and Exploration, 2015，51(4):0610-0618.

哈勒尕提铁铜矿位于新疆西天山博罗霍洛金、铜、铅、锌、钼成矿带中西段(图1)，该区分布大面积上奥陶统呼独克达坂组碳酸盐岩，围绕岩浆岩与大理岩接触带的有利部位，分布矽卡岩型多金属矿床及矿点。通过对哈勒尕提矽卡岩型铁铜矿床的化探异常、磁异常特征的总结以及控矿地质条件的分析，为今后找矿工作提供地质、物化探依据。

1 区域地质背景

矿区位于博罗霍洛早古生代岛弧-弧后带，已知有金、铜、钼、铅、锌、铁、锰、稀有金属矿化等①。矿区岩浆岩主要为大瓦布拉克岩体-二长花岗岩。岩体呈不规则岩珠状产出，出露面积约30km2。岩体北界与下石炭统大哈拉军山组(C1d)呈断层接触。上奥陶统呼独克达坂组(O3h)呈残留体漂浮于岩体之上。岩体南界均侵入于上志留统库茹尔组(S3k)和博罗霍洛山组(S3b)中，侵入界线清楚，并呈不规则状弯曲。

2 矿区地质特征

矿区出露地层为上奥陶统大理岩、上志留统细砂岩、下石炭统大哈拉军山组火山岩和碎屑岩及二叠系粗碎屑岩①。岩浆岩主要为二长花岗岩、花岗闪长岩、钾长花岗岩。

含矿有利地层为上奥陶统大理岩②。本区二长花岗岩通过侵入和吞蚀灰岩形成大小不一的大理岩残留体漂浮在岩体上的现象。矿区有10个大理岩残留体，每个大理岩残留体都有矿体存在，主矿体产于⑧号和⑨号大理岩残留体中，呈楔状(“U”字型)突入到岩体的大理岩残留体与岩体接触部位，成矿较好。

图1 哈勒尕提区域地质简图Fig.1 Sketch geological map of the Halegati area in Xinjiang1-下二叠统乌郎组；2-中石炭统东图津河组；3-下石炭统阿克萨克组；4-下石炭统大哈拉军山组；5-中泥盆统汗吉尕组；6-上志留统博罗霍洛山组；7-上志留统库如尔组；8-下志留统尼勒克组；9-上奥陶统呼独克达坂组；10-二长花岗岩；11-花岗闪长岩；12-钾长花岗岩；13-逆断层；14-正断层；15-不明断层；16-地质界线；17-不整合界线；18-铁铜矿；19-钼矿；20-多金属矿1-lower Permian Wulang Fm.；2-middle Carboniferous Dongtujinhe Fm.；3-lower Carboniferous Akesake Fm.；4-lower Carboniferous Dahalajunshan Fm.；5-middle Devonina Hanjiga Fm.；6-upper Silurian Boluohuoluoshan Fm.；7-upper Silurian Kuru Fm.；8-lower Silurian Nileke Fm.；9-upper Ordovician Hudukedaban Fm.；10-monzonitic granite；11-granodiorite；12-K-feldspar granite；13-reverse fault；14-normal fault；15-unknown fault；16-geologic boundary；17-unconformity；18-iron and copper deposit；19-mo lybdenum deposit；20-polymetallic deposit

区内褶皱构造较强烈，位于博罗科努岛弧带内，褶皱轴向为北西西向，与区域构造线一致。

3 矿区物化探特征

3.1 1∶20万区域地球化学特征

在1∶20万区域地球化学异常图①中，哈勒尕提位于Cu、Zn多元素地球化学异常带中(图2a,b)，以Cu、Zn为主，伴有Cr、Co、Pb、Ni等多元异常。其中Cu、Zn元属异常强度高，规模大，具有明显的浓集中心和浓度分带特征。分布于上奥陶统呼独克达坂组地层附近的异常，Cu、Zn单元属异常分别具有二级或三级浓度分带，Cu异常极大值193×10-6，Zn极大值334×10-6。异常浓集中心与目前发现的铁铜主矿体基本对应。

3.2 1∶2.5万土壤地球化学特征

主成矿元素Cu异常主要分布于上奥陶统呼独克达坂组地层与二长花岗岩岩体接触带附近(图3)，为Ag、As、Au、Bi、Cu、Mo、Pb、Sb、Sn、Zn组合异常。浓集中心明显，其中Cu元素最大值>1000×10-6的异常有两处，编号为H-12、H-13异常(图2b)。单个异常长700～1000m，宽400～500m，铜的高值点即为地表铜矿体出露地段。H-12综合异常Au、Cu元素最大值分别为>300×10-9、>1000×10-6。H-13综合异常Au、Cu 、Pb、Zn元素最大值分别为59.8×10-9、>1000×10-6，>1000×10-6，>1000×10-6。

3.3 矿区物探磁异常特征

目前发现的Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ号矿体分布在Ⅴ号磁异常带中(图4)。Ⅴ号磁异常带分布于103—13—48线之间，以100nT等值线圈定的Ⅴ号异常带长约3500m，由五个局部正负磁异常和一个强度大的宽缓磁异常组成，异常特征如下：

图2 哈勒尕提的区域地球化学异常图(a、b)及地质简图(c)①Fig. 2 Regional geochemical anomaly maps (a, b) and simplified geological map (c) of the Halegati area①1-下二叠统乌郎组；2-中石炭统东图津河组；3-下石炭统大哈拉军山组；4-上志留统博罗霍洛山组；5-上志留统库茹尔组；6-上奥陶统呼独克达坂组；7-二长花岗岩；8-地质界线；9-不整合界限；10-平移断层；11-逆断层；12-铁铜矿；13-铜钼矿；14-铜矿1-lower Permian Wulang Fm.；2-middle Carboniferous Dongtujinhe Fm.；3-lower Carboniferous Dahalajunshan Fm.；4-upper Silurian Boluohuoluoshan Fm.；5-upper Silurian Kuru Fm.；6-upper Ordovician Hudukedaban Fm.；7-monzonitic granite；8-geologic boundary；9-unconformity；10-strike slip fault；11- reverse fault；12-iron and copper deposit；13-copper molybdenum deposit；14-copper deposit

(1) 主矿体分布于强度大的低缓磁异常中

M6号异常为本异常带范围最大、异常强度较高的磁异常。该异常长约1500m，宽约1000m，分布于41—13—24线一带，是主矿体Ⅳ、Ⅵ号铁铜矿资源量集中的地段。正负磁异常等值线分带明显，异常ΔTmax=4957nT，ΔTmin=-9193nT，在正负异常间，异常等值线梯度较陡。

M6强度大的低缓磁异常中，叠加五处规模小、正负伴生的局部异常，与地表出露的铜铁矿相对应。因此，认为M6磁异常中低缓异常为深部铜铁矿引起；局部高值异常主要为近地表铜铁矿引起。

(2) 正负相伴规模小的磁异常

如分布53—103线之间，单个异常范围200m×120m～300m×150m，ΔT极大值为308nT～2525nT，ΔT极小值为-283nT～-4971nT，为中浅部的磁性体引起。矿体规模小，矿体倾向延伸一般为13～170m，厚0.26～3.63m。

(3) 分布岩体中磁异常

正磁异常ΔT极大值一般200nT～450nT，负磁异常不发育，或ΔT极小值为-100nT～-200nT。异常为岩体中含少量磁铁矿物所引起。

4 矿体特征

区内共由15个铁铜、铅锌矿体组成。矿体均赋存于二长花岗岩或花岗闪长岩与大理岩接触带中的矽卡岩中，基本上矽卡岩体即为铁铜矿体或铅锌矿体。大小不等的铁铜矿体或铅锌矿，围绕着大理岩残留体呈环带状或带状分布。

Ⅳ号铁铜矿体：主矿段分布于13～49线，呈“U”形态(图5)，环绕⑧号大理岩残留体呈环带状分布。矿体走向长900m，矿体倾向延伸为332～730m。矿体厚0.52～38.08m，平均厚6.17m。平均品位Cu1.22%、TFe26.14%、mFe13.15%。(331+332+333)资源量：铜金属量11.6665万吨，铁矿石量943.31万吨。其中13～37线，矽卡岩倾向延伸360～983m，平均厚度4.74～17.69m，矽卡岩含矿率61%。37～49线矽卡岩倾向延伸579～582m，矿体延伸20～120m，矽卡岩厚2.00～3.90m，矿体厚0.56～2.26m，矽卡岩含矿率9.8%。说明矽卡岩厚度和规模与矿体大小规模成正比，有利于成矿的矽卡岩平均厚度约10m以上。

图3 哈勒尕提铁铜矿区地质矿产简图(a)及1∶2.5万土壤地球化学异常图(b、c、d、e)② Fig. 3 Map of geology and mineral resources (a) and 1∶25000 geochemical anomaly maps (b, c, d, e) of the Halegati iron-copper deposit② 1-下二叠统乌郎组；2-上志留统博罗霍洛山组；3-上奥陶统呼独克达坂组；4-二长花岗岩；5-钾长花岗岩；6-铁铜矿；7-勘探线号；8-矿体编号；9-化探异常及编号1-lower Permian Wulang Fm.； 2-upper Silurian Boluohuoluoshan Fm.；3-upper Ordovician Hudukedaban Fm.；4-monzonitic granite； 5-moyite；6-iron and copper ore；7-exploration line number； 8-ore body number；9-geochemical anomalies and number

Ⅴ号铁铜矿：分布于13～0～48线的大理岩北缘接触带之间，长1260 m，倾向延伸30～320 m，厚度0.07～7.57m，平均厚2.87m。Cu品位在0.20%～6.17%之间，平均品位Cu 0.73%、TFe 23.26%。(332+333)资源量：铜金属量1.2687万t，铁矿石量99.65万t。矿石类型主要为含铜石榴石矽卡岩，含铜磁赤铁矿。

Ⅵ号铁铜矿：分布在21～1线之间，矿体走向长500m，倾向延伸86～425m。厚度0.08～19.82m，平均厚2.27m。铜品位在0.20%～21.44%之间，铜矿品位变化系数Vc为171.43%。矿石类型主要含铜矽卡岩，次为含铜磁赤铁矿。(333)资源量：铜金属量2.1436万吨，锌金属量9600 t，铁矿石量231.67万t，平均品位Cu 0.85%、TFe 21.29%、Zn 6.47%。

铁铜矿矿物组成：金属矿物主要为磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿、斑铜矿，少量闪锌矿、黄铁矿、褐铁矿、假象赤铁矿、铜蓝、辉铜矿、黝铜矿等;脉石矿物主要有石榴石、透辉石、石英、方解石等，及少量绿泥石、绿帘石、榍石、金红石、磷灰石等。

5 大理岩残留体特征

矿区内出露有10个大理岩残留体(表1)，大理岩漂浮残留在花岗闪长岩或二长花岗岩内。大理岩大小不一，最大的为④号大理岩，长2000 m，宽1500 m，出露面积2.50 km2；最小的为⑨号大理岩，长430 m，宽20～70 m，出露面积0.03 km2。其大理岩产状特征见表1。其中小残留体⑧号大理岩处的Ⅳ号矿体、⑨号大理岩处的Ⅵ号矿体，铜资源量合计13.81万t，铁矿石量1174.98万t，占全区总量铜90.29%，铁矿88.89%。说明小型大理岩残留体有利于富集成矿。

6 矿床控矿因素

本区矽卡岩型铁铜矿，矿体的形态、产状、空间分布及变化特征严格受二长花岗岩(花岗闪长岩)、围岩岩性、矽卡岩带及地质构造的控制。

图4 哈勒尕提铁铜矿磁异常综合图② Fig. 4 Composite map showing magnetic anomalies in the Halegati iron-copper deposit② 1-下二叠统乌郎组；2-下石炭统阿克萨克组；3-上志留统博罗霍洛山组；4-上奥陶统呼独克达坂组；5-钾长花岗岩；6-二长花岗岩；7-花岗闪长岩；8-物探推断断层及编号；9-岩相渐变线；10-勘探线及编号；11-地层产状；12-矿体及编号；13-大理岩俘虏体及编号；14-负磁异常等值线(nT)；15-正磁异常等值线(nT)；16-零磁异常等值线(nT)1-lower Permian Wulang Fm.；2-lower Carboniferous Akesake Fm.；3-upper Silurian Boluohuoluoshan Fm.；4-upper Ordovician Hudukedaban Fm.；5-moyite； 6-monzonitic granite；7-granodiorite；8- fault inferred by geophysical prospecting and its number；9-gradual change line of lithofacies；10-exploration line and its number；11-attitude of stratum；12-ore body and its nember；13-marble xenolith and its number；14-negtive magnetic anomaly isoline；15-positive magnetic anomaly isoline；16-zero magnetic anomaly isoline

6.1 侵入接触构造

伴随着二长花岗岩岩浆的侵入，在强大的压力、热力作用下，对围岩特别是碳酸盐岩石产生了巨大的挤压，并发生了同化作用，由于物理化学条件的差异，部分围岩被破坏，交代吞没形成体积变小，体重加大，孔隙度增加的交代岩——矽卡岩，有利于矿液的运移和沉积储存。沿着不同岩石界面易于分开，成为矿移运行的通道，成为有利成矿的场所。在侵入岩侵入时，由于受到周围岩性、构造、地层产状、不同压力相互作用的影响，形成了大小不等的大理岩残留体，漂浮在岩体中半封闭接触构造，大理岩呈半岛状(楔形)突入岩体中，易形成厚大的矽卡岩体，上升的矿液在不利成矿和透水性二长花岗岩(花岗闪长岩)顶盖的阻挡下，易形成厚大铁铜矿体。特别是呈波状、锯齿状，大理岩呈半岛状突出到岩体中的接触构造，是最有利的储矿场所。

6.2 侵入岩与成矿关系

大瓦布拉克二长花岗岩主侵入体为本矿区成矿母岩，与成矿有密切关系。

(1) 矽卡岩型铁铜主要矿体环绕岩体与大理岩接触带呈环带状分布，在空间上紧密相关，表明岩体与成矿有直接成因关系。

图5 Ⅳ号铁铜矿13-49号勘探线联合剖面图②Fig.5 Composite profile of iron-copper orebody Ⅳ along exploration line 13-49②1-上奥陶统呼独克达坂组；2-花岗闪长岩；3-二长花岗岩；4-磁铁矿铜矿；5-钼矿；6-矽卡岩1-upper Ordovician Hudukedaban Fm.；2-granodiorite；3-monzonitic granite；4-iron and copper ore；5-molybdenum ore；6-skarn表1 哈勒尕提铁铜矿区大理岩残留体特征②Table 1 Marble residual characteristics of the Halegati iron-copper deposit ②

大理岩编号长度(m)宽度(m)延伸(m)产状出露面积(m2)产出矿体号资源量①mb100050～450200～30080°0.18Ⅹ、Ⅵ②mb400220～29080～23040°～75°0.11Ⅺ、ⅫⅪ+Ⅻ铅2341t、锌3305t、铜117t③mb93040～120未控制>80°0.12ⅩⅢ、ⅩⅣ、ⅩⅤ④mb20001500100～15040°～60°2.50Ⅰ、ⅩⅦ铜730t⑤mb1000380未控制0.31Ⅱ⑥mb800250未控制0.15Ⅲ⑦mb115040～100200～35040°～50°0.03Ⅳ铜1324t、铁矿石量47.20万t⑧mb90020～80200～440>80°0.05Ⅳ铜116665t、铁矿石量943.31万t⑨mb43020～70100～55070°～85°0.03Ⅵ铜21436t、锌9600t、铁矿石量231.67万t⑩mb1600200～520100～620>70°0.44Ⅴ、Ⅶ铜12687t、铁矿石量99.65万t

(2) 围岩蚀变及金属矿物围绕主岩体具明显的分带现象，反映出由高温到低温的分布特点：辉钼矿→磁铁矿、赤铁矿→黄铜矿→铅锌矿，表明成矿受岩体控制。

(3) 后期含矿热液成矿作用是岩浆作用残余溶液活动的继续。二长花岗岩(花岗闪长岩)与铁铜成矿是不同时期的产物，它们紧密相关地产于同一地质构造部位，表明在成因上、时间上有密切关系。

(4) 大瓦布拉克主岩体中有较高的铜锌含量，与本区形成以铜锌为主的矿床元素一致。表明两者有成因关系。

6.3 围岩与成矿关系

通过侵入和吞蚀灰岩，本区二长花岗岩形成大小不一的大理岩残留体漂浮在岩体上现象。上奥陶统呼独克达坂组灰岩的岩石化学性较活泼，热稳定性差，性脆易破裂，容易被交代有利成矿。通常大理岩埋藏深(220～440m)，出露不宽(一般20～60m)，有一定长度(400～900m)，产状陡倾，出露面积小于0.1km2，该种大理岩残留体与岩体接触部位成矿好，特别是呈半岛状(楔状)突入到岩体的部分。

6.4 矽卡岩与成矿关系

矽卡岩是接触带时期的产物，它的形成略早于铁铜成矿，是作为成矿有利围岩出现的，直接控制了铁铜矿体的空间分布、形态、产状及矿化强度。其主要原因是：

(1) 高温高压条件下形成的矽卡岩体，在温度压力降低时，物理化学条件改变，使之不稳定，易于分解产生裂隙，被充填交代。

(2) 在接触变质过程中，新形成的矿物总是朝着体积减少、比重加大的方向发展，新形成的矿物集合体——矽卡岩为了充满原来岩石占据的空间，只有加大矿物间的距离才能办到。由于矿物间距增大，空隙度及渗透性提高，有利于矿液运移、渗透、充填、沉积、形成良好的储矿场所。本区磁铁矿、黄铜矿、斑铜矿主要沿矽卡岩矿物之间排列分布就是例证。

(3) 在新的物理条件下，沿矽卡岩矿物之间的软弱面易于分离开，有利于储矿。因此矽卡岩带是矿体重要的储矿构造。

7 找矿标志

7.1 地表出露的含矿滚石

矿区地表铁铜矿滚石发育，沿滚石可追踪到地表矿体露头，是找矿最直接的标志。

7.2 化探标志

1∶20万化探异常显示，主成矿元属Cu具有二级以上浓度分带，浓集中心明显。Cu浓集中心异常极大值≥100×10-6，可作为找矿靶区选择依据。

1∶2.5万土壤化探异常，Cu具有三级以上浓度分带，浓集中心明显。Cu最大值>1000×10-6，铜的高值点位置即为地表铜矿体出露地段。

7.3 物探磁异常

低缓磁异常，出露面积大于1 km2，磁异常强度大，正负磁异常等值线分带明显，异常ΔT正负极值均在4000以上，该类低缓异常反映由深部磁性矿体引起，是寻找大中型铁矿床重要依据。

7.4 大理岩小残留体

有利于形成大中型矽卡岩型铁铜矿的大理岩残留体，一般为小型规模，即地表出露不宽，大理岩宽度一般在20～60m，埋深大，延伸220～500m，长度大于400～900m，且大理岩俘虏体与岩体的接触面产状陡倾。

7.5 矽卡岩

矽卡岩发育的大理岩小残留体，是铁铜矿富集的有利场所。如分布于13～49线Ⅳ铁铜矿，矽卡岩平均厚度4.74～17.69m，倾向延伸360～983m，铜金属量占全区铜资源量76.27%，说明矽卡岩发育的地段是主矿体的重要赋存部位。

8 结论

矽卡岩型铁铜矿，化探异常、主成矿元属浓度分带明显，是选择找矿靶区重要条件。强度高的低缓磁异常，异常ΔT正负极值在n×103以上，反应矿体埋藏深。矽卡岩发育的大理岩小残留体是矿体富集的有利地段。

[注释]

① 新疆地质矿产局第一区调大队五分队. 1991. 阿拉尔幅1∶20万区域地质调查报告[R].

② 章幼惠，许杨，李旭成等. 2012. 新疆精河县—尼勒克县哈勒尕提矿铁铜多金属矿详查报告[R].

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Geological Characteristics of the Halegati Ckarn iron-copper deposit in Xinjiang and their Implications for Prospecting

ZHANG You-hui1, HE Yuan-kai2, XU Yang1, LI Xu-cheng1, WANG Xin-li3, WANG Wei-wei4, FENG Yi1

(1.ChinaMetallurgicalGeologyBureauCentralSouthGeologicalExplorationInstitute,Wuhan,Hubei430081;2.InstituteofMineralResourcesResearch,ChinaMetallurgyGeologyBureau,Beijing100025;3.SchoolofEarthSciencesandResources，ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083;4.InstituteofGeophysicsandGeomatics，ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074)

The Halegati iron-copper deposit is located in the geochemical anomaly zone of Au, Pb, Zn, Cu and Mo elements, Boluokenu, West Tian Shan, where 15 skarn-type iron-copper and lead-zinc ore bodies have been found. The copper and iron ores are proven medium-sized, respectively. By deep engineering control, 331 + 332 + 333 types of resources of the whole district are ascertained, which are 152959 tons of metal quantity of copper, 13.2183 million tons of iron ore quantity, 2341 tons of metal quantity of lead, and 12905 tons of zinc metal quantity. The average grades of Cu, TFe, Pb and Zn are 1.09%, 25.55%, 1.03% and 5.70 %, respectively. And the metal quantity of associated metal components, including gold, silver and zinc, is respectively 2.64 tons, 223 tons and 73100 tons. The spatial distribution of the main orebodies Ⅳand Ⅵ is related with the morphology and occurrence of small marble residuals. The main orebodies Ⅳand Ⅵ are the concentration centers of geochemical anomalies, conjunction areas of low and gentle magnetic anomaly distributions, as well as the loci with the most developed skarn. The occurrence of the main orebodies has obvious regularities. These geological, geophysical and the geochemical characteristics can guide further search for skarn-type deposits in this area.

Halegati, geochemical anomaly, low and gentle magnetic anomaly, skarn, prospecting indicator