新疆克峡希地区地质、地球化学特征与金铜成矿分析

2015-12-17雒凤娥杨延平陈黎昀

西部探矿工程 2015年1期

关键词：斑岩矿化矿石

雒凤娥，杨延平，陈黎昀

（核工业二一六大队，新疆乌鲁木齐830011）

新疆克峡希地区地质、地球化学特征与金铜成矿分析

雒凤娥*，杨延平，陈黎昀

（核工业二一六大队，新疆乌鲁木齐830011）

克峡希金铜矿是近年来在博罗科努山脉赛里木湖地块以南发现的斑岩型金铜矿床，矿化赋存于华力西中晚期侵入的角闪辉长岩、闪长岩及花岗闪长岩岩体中，以及岩体与青白口系开塔尔斯群上亚群的大理岩接触带，矿化类型为斑岩型伴生矽卡岩型。矿区内Au、Cu、W、As、Sb、等元素丰度显著偏高，Au、Cu、Ag等元素的高背景值、不均匀分布和高浓集使得克峡希地区有较好的铜、金成矿条件。同时成矿与区内的特征地球化学环境密切相关，有利的地球化学环境使克峡希地区具有较好找矿前景。

克峡希地区；地球化学特征；铜金成矿分析

克峡希金铜矿床［1］位于西天山博罗科努金、铜、钼、铅、锌成矿带的中段，博罗科努山脉的中段南坡，矿床以南紧邻吐拉苏火山盆地，区域上在研究区以西南、以西约12km、10km分别发现了大型的阿希金矿和景西金矿，最近几年在研究区内发现的克峡希金铜矿床外围开展了各种方法的地质找矿工作，取得了较好的找矿成果，对矿区内地层、构造、岩浆岩、矿化与蚀变等成矿地质特征及成矿规律进行了较全面的总结。吐拉苏盆地一带已发现的矿床大多与大哈拉军山组火山岩有关，并且有大量的地质文献资料进行了论述，但与侵入岩有关的矿床很少发现，文中的克峡希金铜斑岩矿床尚属首次。本文通过对矿区地质特征的分析研究，以进一步分析矿床的成因，希望能对该地区的找矿工作有一定指导作用。

1 成矿地质背景

研究区北侧与科古琴地体毗邻，南侧以伊犁北缘断裂为界与伊犁地体分开，位于吐拉苏火山盆地北缘，在构造上处于博罗科努早古生代岛弧之中。在前寒武纪形成的基底之上，晚古生代早期，吐拉苏地区处于松弛拉张的构造环境，在大陆裂谷发展过程中，强烈的构造作用导致火山喷发和岩浆侵入，形成了广布伊犁盆地北缘的下石炭统大哈拉军山组火山岩，晚古生代中期裂谷闭合隆起形成吐拉苏火山断陷盆地［3］。期后的地质构造活动以隆起造山及剥蚀为主，对原有构造形态进行了改造，盆地南北发育北西西向的一系列规模较大的断裂及交错的次级断裂，早期的钙碱性火山喷发和岩浆侵入奠定了盆地一带的铜金多金属成矿的基础，后期的断裂构造为成矿物质活化、迁移和流体活动提供了有利的成矿条件。截至目前已在吐拉苏盆地一带发现了一系列大中型金、铜、铅锌矿，为新疆重要的多金属矿产地（图1）。

2 矿区地质特征

2.1 地质特征

研究区内主要地层由青白口系的开尔塔斯群上亚群大理岩、震旦系凯拉克提群下亚群冰水碎屑岩、下石炭统大哈拉军山组的中酸性火山岩及上新统组成。

区内构造复杂，北西西向大断裂和北北东向次级断裂构造形成了矿区的基本构造轮廓，北西西向断裂控制了矿区侵入岩体的分布。北东东向断裂控制了岩体中矿化的产出。

出露的岩浆岩为华力西中晚期第一侵入次的辉长岩类、闪长岩类和第二侵入次的花岗岩类，以及一些规模较小的酸性脉岩，岩体为规模不太大的岩株或岩枝产出。同一期次的岩浆岩体可细分为不同的岩相分带，辉长岩侵入体可分为辉长岩、角闪辉长岩等。闪长岩侵入体又可划分为辉石闪长岩、闪长玢岩、闪长斑岩、中—细粒闪长岩等，花岗岩侵入体可分为石英闪长（斑）岩、花岗闪长（斑）岩、黑云母花岗岩、二长花岗岩等。

图1 吐拉苏一带地质构造矿产略图

蚀变主要为钾化、硅化、绢云母化、碳酸盐化及青盤岩化，具有较典型的斑岩型矿化蚀变特征，同时矽卡岩化作用在灰岩成分的围岩与岩体接触带也很明显，围岩中常发生角岩化、大理岩化，碳酸盐化伴随各矿化阶段。

2.2 矿化特征

矿区按空间分布可划分为北南矿化带和西矿化带，岩体中规模较小的断裂构造及构造破碎带控制着石英细脉的分布广泛，矿化也与之密切相关。矿床的矿化类型主要为斑岩型矿化、伴生矽卡岩型矿化。在岩体与围岩接触带伴生岩体侵入过程中的矽卡岩矿化，斑岩型矿化主要产于与围岩接触的斑岩体内接触带，接触带的围岩中常见岩浆侵入过程中形成的隐爆角砾岩。矽卡岩矿化主要产在侵入斑岩体与主要含碳酸盐成分的围岩地层的接触带中。

矿床具典型的斑岩型矿化特征，矿化产出以脉状、细脉—浸染状为特征，铜矿化品位一般为0.2%～1.5%,金品位一般为（0.2～2.0）×10-6，铜品位还与石英脉的发育程度和规模有关，石英脉较大和密集的矿石中，则铜的品位较高。浸染状的矿石铜、金品位均较低，铜金具有明显的共生特征，另外铜与金的矿化向深部也有差异，金主要与铜矿共生于岩体的浅表250m以内，而铜矿化向深部的延伸大得多。赋矿岩石为克峡希金铜矿床内的全部类型侵入岩。部分矿化产于与岩体接触的大哈拉军山组的凝灰岩、凝灰质粉砂岩中，与矿化直接有关的岩石主要为中酸性的闪长岩类、花岗岩类的斑岩体，也是斑岩矿化最原始的岩石类型，岩性控矿明显。后期叠加的构造—热液作用对该矿床矿化的进一步富集有很重要的影响。这种叠加矿化在矿床中每一个断裂构造（或破碎带内）表现很明显。

2.3 矿石特征

矿石类型：按矿石构造分为脉型、细脉—浸染状和星点浸染状3种类型，并以脉状、细脉—浸染状为主要类型。按矿物组合分为黄铜矿矿石、黄铁矿—黄铜矿矿石、黄铜矿—斑铜矿矿石、褐铁矿化—黄铜矿矿石等，以黄铁矿—黄铜矿矿石为主。按矿石含矿岩性可分为辉长—闪长岩（斑）型铜矿石、花岗闪长（斑）岩型铜矿石等，蛇纹石化纯橄榄岩型铜矿石。

矿石结构：原生矿石常见半自形—他形粒状结构，少部分为自形粒状结构；主要特点是黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿等呈半自形、他形中—细粒状，黄铁矿、磁铁矿、钛铁矿呈自形、半自形粒状。

矿石矿物特征：矿石中铜元素主要以原生硫化铜、次生硫化铜、结合氧化铜、自由氧化铜、自然铜、硫酸铜等形式存在，原生硫化铜位于矿床的深部。从地表和深部矿体中的矿石和岩石的光、薄片鉴定结果看，矿石矿物组合较简单，主要有黄铜矿、黄铁矿、孔雀石、少量斑铜矿、辉铜矿，金矿物一部分为自然金且与石英连生，另一部分金存在于毒砂中，磁铁矿、钛铁矿以副矿物形式存在。脉石矿物主要有石英、方解石及绢云母等。

矿石光片分析发现黄铁矿常被黄铜矿、斑铜矿、蓝铜矿、褐铁矿等交代，又发现黄铜矿交代黄铁矿、方铅矿、磁黄铁等。

2.4 成矿期次划分

根据矿石中矿物的产出形式和岩矿石光、薄片观察的矿物嵌布特征，矿床铜金矿化的形成基本上可以划分为3个阶段。

岩浆结晶分异成矿期：在这个阶段，侵位的岩浆在冷凝结晶过程中形成斑岩体，岩浆热液中成矿物质相对聚合形成浸染状、星点状分散的黄铁矿、黄铜矿、铅锌矿、磁黄铁矿、闪锌矿等原始硫化矿物，此时为初始斑岩矿化过程，此阶段矿石的品位较低。

构造—热液叠加成矿期：此阶段含矿斑岩体及早前形成的侵入岩体受构造作用形成线性的断裂构造或破碎带，断裂构造或破碎带多形成裂隙空间，中心部位裂隙密集，向两侧裂隙变稀疏甚至没有，裂隙构造为成矿形成了容矿空间，来自深部的热液流体在迁移过程中活化了斑岩体或围岩地层中的成矿元素，并沿构造裂隙贯入，与斑岩体中的矿物发生热液交代作用，形成硅化、绢云母化、绿帘石化、绿泥石化，早先形成的硫化矿物被黄铜矿交代，同时也有新的黄铁矿形成。这个过程形成粗细不等的石英脉，并形成脉状、细脉—浸染状的黄铜矿、斑铜矿，金元素也沉淀伴生在铜矿物中，部分以自然金产于石英脉中。通过这个阶段的叠加成矿，矿石的品位得到显著提高。

表生氧化及次生硫化阶段：矿床形成后由于地表的岩石、矿石遭受风化剥蚀作用，原生硫化物氧化为各种氧化矿物，黄铜矿氧化为孔雀石、蓝铜矿及褐铁矿等，黄铁矿被褐铁矿交代，同时在一定深度内，铜的氧化矿物又被还原为辉铜矿、铜兰等。

2.5 矿体特征

矿床北矿化带面积较小，矿体在空间上呈柱状、枝状，空间上与岩脉形态一致。南矿化带长约600m,宽约200m，矿化较集中，矿体在地表呈长条带状、脉状，长100～300m不等，明显具线性构造控制特征，倾向上呈板状、似层状，西矿化带矿体较分散，地表呈脉状和团块状，部分脉状矿体也具有线性构造控制的特征，团块状矿体多为侵入岩体与围岩接触带矽卡岩化形成。

3 土壤地球化学特征

2010～2011年，在克峡希矿区一带15km2范围内进行了1∶10000的土壤地球化学测量，范围内出露的地层有震旦系凯拉克提群，青白口系开尔塔斯群大哈拉军山组出露面积小，出露的侵入岩为华力西中晚期的辉长岩类、闪长岩类、花岗岩类等，圈定了Cu、Au、Pb、Zn、As等元素综合异常6处，该矿区主成矿元素为Cu、Au、Ag、W、Mo等，目前发现的具有工业意义的成矿元素为Cu、Au、Ag。

3.1 元素丰度及浓集特征

克峡希铜矿床的形成与分布除由地层、岩浆、构造等综合地质因素决定外，地球化学因素是矿床形成中重要的决定因素，克峡希地区成矿元素的分布、富集反映在地球化学的异常特征上，元素丰度的高低和元素浓集系数大小，反映了元素的成矿能力大小。

元素背景值分布特征：利用GeoIPAS V1.6软件对3936件土壤样品的12种元素原始数据进行统计分析，使用循环法剔除大于或小于3倍标准方差的异常件数据，求得本地区Ba、Ag、Cu、Pb、Zn等12种元素丰度背景值（C0）、标准离差（S0）和变化系数（CV）。并与西天山的区域背景值（RC0）相比，求得该地区各元素的区域浓集系数（K0）（表1）。

由表1可知，各元素的变化系数（CV）一般在0.13～0.54之间，所计算出的平均值具有较好的代表性，可以作为这些元素在该地区的局部背景值（C0）。

从地区该各元素背景值（C0）特征来看，各元素背景值（C0）比区域背景（RC0）明显偏大，特别是As、Sb元素，其值大于区域背景值4倍以上，区域浓集系数远大于1.2，处于明显富集分布状态。

表1 克峡希一带土壤测量元素背景特征一览表

各地质体中的元素含量及分布特征：将研究区各主要地质单元中化探样品的原始数据（不剔除异常值）在GeoIPAS V1.6软件系统下，分别求得12种元素的平均含量值（X），利用其与研究区各元素背景值（C0）及区域背景值（RC0）的比值求得研究区内不同背景条件下各元素的浓集系数（K1）、（K2）及不同地质单元中各元素的浓集系数（K1）（表2）。

亲铜元素As、Sb为中低温状态下铜、金矿物成矿的指示元素。在研究区内处于富集状态，其K1、K2值均较高。Au、As、Sb、Cu元素具迁移富集能力强，从区域和研究区地质特征及成矿背景分析，克峡希一带以金、铜成矿为主，不同地质单元中以侵入岩体中的Au、Cu、W的浓集系数最高，Au、Cu、W、As元素处于高背景分布（浓集系数K1值≥1.2），Au、Sb、Cu元素变化系数大于1.2处于不均匀分布，Au、Cu元素的富集和不均匀分布特征与区内铜、金成矿密切相关，2种元素含量的高值分布区位置非常吻合，铜、金共生特征非常明显。

表2 克峡希一带土壤地球化学参数统计表

另外在表1中，Zn、Mo两种元素的浓集系数K1大于1.2，表明在克峡希地区除Cu、Au外，Zn、Mo也具有进一步成矿的能力，这通过在研究区东部的地化剖面查证，其结果也是非常吻合。

3.2 元素组合特征

元素在自然界中的组合，是元素在某种地质环境中是否有相似活动性的一种表现。通过对研究区12种元素进行R型点群聚类统计分析的结果，总体特征为由2个正相关的元素组（图2）。

第一组由Au、As、Cu、Sb、Co、W、等6元素组成（图2），Cu、Au元素相关性好，相关系数0.88为最高。在0.42相关系数水平上增加了W元素，0.27相关系数水平上增加了As、Co元素。该元素组合为高中低温元素分布,As元素为金成矿的指示性元素，从元素分布上看，一方面反映了区内铜金成矿与构造及侵入岩分布有关；另一方面也反映了期后岩浆热液活动。

图2 土壤测量Pb、Zn、As等12种元素R型聚类分析谱系图

第二组由Zn、Mo、Ag、Ba、Sn、Pb等6元素组成，该组Zn、Mo两个元素相关性好，相关系数为0.68,在0.53相关系数水平上增加了Ag元素，0.48相关系数水平上增加了Sb元素,0.45水平上增加了Ba元素,0.4、0.39水平上增加了Sn、Pb元素。该元素组合为高中低温元素，表明金属成矿受多期次热液作用活动影响,如岩浆热液交代作用（矽卡岩化作用）及岩浆期后热液或构造热液等。该元素组合具亲硫性，易进入硫化物相高度富集成矿，形成中低温热液类型矿床。

4 铜、金地球化学异常特征

研究区铜金成矿表现在铜金元素的高含量值及较强的异常强度，2种元素含量的高值分布区及异常位置相吻合，反映了铜金共生特征明显（图3）。

Cu元素的主异常分布于研究区的中部，在东部和西南分散规模较小的异常，主异常呈南北向较集中分布，异常强度较高、分布集中。研究区的地表工程和钻孔中，从矿化赋存的岩性看，矿化岩石主要为闪长（玢）岩、石英闪长（斑岩）岩、花岗闪长（斑）岩及凝灰质岩等，因此Cu元素异常受闪长岩体、花岗岩体及下石炭统大哈拉军山组的控制非常明显。

Au的主异常分布于研究区的中部靠西南，异常为2个较大的范围，中部的主异常较集中，西南部的异常形态较分散，形态杂乱，主异常强度大，矿化异常明显，具有明显的分带性，异常中央强度高，西南的异常也有分带性，但异常强度明显低于主异常，由于研究区已发现的地表矿化体及钻孔工程中的矿体矿化情况看，铜金元素在空间分布上是高度一致。因此Au元素异常也明显地与闪长岩、花岗岩侵入体及大哈拉军山组有关。

5 铜、金成矿分析

前面分析了研究区Cu、Au元素的背景值、变化系数和浓集系数，以及异常的分布特征，克峡希铜矿床Cu、Au元素背景值为40.58×10-6和1.62×10-9，高于区域背景值，浓集系数大于1.2，表明研究区铜金具有成矿的基础物质条件，整个矿床已控制矿体的矿化品位铜一般为0.05%～2.50%，最高可达6.7%，金一般为（0.05～3.50）×10-6，最高可达61×10-6,平均铜、金矿化品位分别为0.48%、0.66×10-6,显然从元素的背景值富集到矿体的矿化品位，用平均矿化品位与其背景值之比作为富集系数（也即富集的倍数）来衡量矿化元素的富集程度，经计算矿床的Cu、Au元素富集系数分别为118和407。

矿床的形成是成矿元素经过多种地质因素综合影响和控制的结果，这些因素有地层岩性、岩浆岩、断裂构造、热液活动、地球化学环境等，地层岩性和岩浆岩中成矿元素的丰度值是成矿的先决物质条件，断裂构造和破碎带是成矿的赋矿空间场所和热液的上升运移通道，热液是成矿元素活化迁移的载体和介质条件，成矿围岩中还原物质、EH值、pH值等方面的条件，为成矿元素还原沉淀富集提供有利的地球化学环境条件。

矿床铜金矿化从大的构造定位来看与北东向的断裂及构造破碎带有关，南矿化带与西矿化带的脉型矿化在平面上的走向一致，均由破碎带控制，矿化体呈脉状。从细微的构造定位看，北矿化带的矿化主要赋存于岩体的石英细脉填充的节理裂隙中，南矿化带、西矿化带在岩体深部矿化产出由脉状向细脉—浸染状转化。

图3 克峡希地区土壤测量Au、As、Cu、Sb、Co、W元素异常图

从矿床的矿化分布空间特征看，斑岩型矿化存在于闪长岩、花岗斑岩体的构造破碎带内，呈石英细脉填充在裂隙中，矽卡岩型矿化存在于岩体与灰岩成分围岩的接触带，具有岩浆热液的充填作用和交代作用成矿特征。

6 找矿方向预测

根据前面对研究区内地球化学特征及成矿特征分析，本区的找矿工作主要针对侵入岩体，及岩体与围岩的接触带，由于大面积第四系覆盖，要追索侵入岩的分布范围，寻找与研究区主岩体同期次形成的小岩脉，对地表有孔雀石化铜异常的分散小岩脉应引起注意，可能在深部就是一个斑岩矿化体，这样的铜异常点在进行1∶2000地质测量中发现很多。应加大投入予以查证。另外在已控制矿化的岩体中，沿矿体走向及倾向进行追索，注意与矿化相关的蚀变。