K/Na、K/Ca比值在黃土坡一帶銅鋅多金屬礦找礦中的指示意義

李磊

(新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第六地質大隊 哈密 839000)

1 區域地質背景

東天山位于中亞增生型造山帶的南緣，是中亞成礦域的重要組成部分，區域構造格局復雜。古生代以來，東天山經歷了長期而復雜的增生造山過程，形成了溝－弧－盆俯沖帶體系，同時成礦作用也非常發育。工作區位于東天山頭蘇泉-大南湖古生代增生島弧帶的北段，是一個與古生代海相火山巖建造有關的銅鋅金(銀)成礦帶。大南湖－頭蘇泉島弧帶位于康古爾斷裂以北、恰特卡爾斷裂（或稱吐哈盆地南緣斷裂）以南。區域構造和成礦研究顯示頭蘇泉-大南湖島弧帶由北向南增生（Xiaoetal.,2004），其成礦作用也有向南增生成礦的表現（王京彬等，2006），形成了豐富的礦產。該區褶皺及斷裂構造發育，構造形式以褶皺為主，斷裂多為褶皺的伴生產物，后期活動性比較強（圖1）。

圖1 新疆哈密市黃土坡地區構造略圖

區域上出露地層自志留系至第四系均有分布，其中礦區主要賦存于下泥盆統卡拉塔格組（D1K）中，該組為一套巨厚的海相火山巖建造，以噴溢相為主，火山活動連續且強烈，以中酸性火山巖最為發育。出露主要巖性為凝灰巖、火山角礫巖、玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖，與近洋一側的島弧火山巖組合類型相似。地層Cu元素的平均含量為75.179ppm，均方差107.527，變異系數1.43，其中黃鐵絹英巖化的巖石中Cu的含量可達450ppm，玄武巖中Cu的含量為150～300ppm。表明Cu元素在該地層中呈高背景分布，元素活動強烈，特別是在黃鐵絹英巖化的巖石有富集的趨勢。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區內出露地層主要為下泥盆統卡拉塔格組（D1k)，宏觀上呈北東向展布，出露巖性為凝灰巖、火山角礫巖、熔結火山角礫巖、安山巖、英安巖等。根據區內巖性組合分為下部火山碎屑巖段、上部火山熔巖段，兩者界限截然。

下部火山碎屑巖段：下部以凝灰巖為主，層理清楚，夾角礫凝灰巖、火山角礫巖，鉆孔未見底，厚度不詳；上部以熔結火山角礫巖和火山角礫巖為主，夾有角礫熔接凝灰巖、凝灰巖集塊巖。銅鋅礦賦存于凝灰巖與熔結火山角礫巖、火山角礫巖之間，在火山角礫巖中局部也有礦體分布。

上部火山熔巖段：分布在礦區中部和北東部，不規則狀分布，長1800余米、平均寬400余米，整合于下部火山碎屑巖段。主要巖性有暗灰綠色英安巖和灰黑色安山巖。

2.2 構造

礦區位于卡拉塔格火山穹窿的西南側，地層呈北西-南東向展布，傾向北東，傾角10°～30°，局部具有褶皺彎曲變形。

區內斷層構造發育，根據斷層的走向分為北北西向（F6）、北西西向（F1）、北東東向（F2、F3）三組斷層，其中北北西向、北西西向為主干斷層，北東東向斷層為次級斷層。其中F6斷層長度為1200m，走向320°～330°，傾向130°～140°。

2.3 火山巖

礦區火山巖較發育，出露一套海相下泥盆統卡拉塔格組（D1k），下部以強烈的火山噴發為主，上部以溢流-噴發為主。下部為火山碎屑巖，出露巖性為凝灰巖夾角礫凝灰巖、火山角礫巖；上部為火山熔巖，出露巖性為暗灰綠色英安巖和灰黑色安山巖。火山巖在地表有黃鐵礦化、硅化、絹云母化蝕變，野外工作統稱為黃鐵絹英巖。

3 礦床特征

礦床賦礦地層為下泥盆統卡拉塔格組（D1k)海相火山巖。通過歷年來的工作，共圈定銅鋅礦體1條，

銅礦體104條、鋅礦體6條。根據礦體的形態和分布特征，又進一步劃分出東（Ⅰ）、西（Ⅱ）兩個礦群。

3.1 東（Ⅰ）礦群

Ⅰ礦群分布于礦區東部，圈出銅鋅礦體1條，銅礦體32條、鋅礦體6條，均為隱伏礦體。其中Ⅰ-01號銅鋅礦體、Ⅰ-02號銅礦體規模較大，Ⅰ-01號銅鋅礦體為礦區主礦體。銅礦體一般直徑約50～300m，最大可達840m；鋅礦體規模較小，直徑約50～100m，平均真厚度1～7m，最大平均厚度15.53m，最大單工程厚度52.74m；礦體厚度變化系數0.22～0.64（較穩定），最大1.07。鋅礦體真厚度1.22～3.35m。礦體傾向67.36°，傾角21.42°。銅礦體平均品位1.16%，鋅礦體平均品位1.68%。含礦巖石及圍巖多為凝灰巖、火山角礫巖，少量為英安巖。

3.2 西（Ⅱ）礦群

Ⅱ礦群位于Ⅰ礦群西部，共圈出銅礦體50條。銅礦體規模總體較小，一般在水平投影圖上直徑約50～100m，最大可達420m，平均真厚度0.74～9.36m，礦體厚度變化系數0.17～10.1；平均品位Cu0.25%～1.94%，最高品位4.76%，礦體傾向67.36°，傾角21.42°，含礦巖石及圍巖多為凝灰巖、火山角礫巖，少量為英安巖。

4 礦床巖石地球化學特征

筆者針對礦區內的Yk04鉆孔巖心采取了全分析樣品，該孔除地表見少量第四系覆蓋外，全孔均為火山角礫巖，50m以下為黃銅、黃鐵礦礦（化）層。從表1可知，地表至 54.2m（YK04-01），K 元素含量從0.3×10-2逐漸增加至 3.30×10-2，Na元素含量則在54.2m處突然降低至0.2%，Ca元素從3.03×10-2逐漸降低至0.3×10-2；而在54.02m以下，K元素基本上穩定在2.4×10-2左右，Na元素穩定在0.17×10-2左右，Ca元素穩定在0.44×10-2左右；從元素對比值看，K/Na、K/Ca比值在該處均突然明顯升高，K/Na從0.25～2.15水平陡增至20.88，K/Ca從0.11～1.71水平增至9.82。由此表明在礦化層明顯富集K，而Ca、Na元素虧損，即在成礦過程中，有K元素的大量帶入，Ca、Na元素帶出，顯示了海水熱液大量參與了成礦的過程（Perce，1976）。

表1 Yk04鉆孔測定結果表

續表1Yk04鉆孔測定結果表

5 結論

⑴黃土坡一帶位于大南湖(復合島弧帶)Cu-Zn-Au-U-Ni-鈉硝石-膨潤土-沸石礦帶(Ⅳ-6-④)的西部，是尋找銅多金屬礦的有利地區。根據近年來礦產評價和綜合研究的成果資料，本區主要有海相火山巖建造中的VMS銅鋅多金屬礦床、次火山巖中的細脈浸染狀銅多金屬礦床（高硫型淺成低溫熱液礦床）、海/陸相火山巖建造中的熱液脈狀銅多金屬礦床三種類型，在該區以尋找VMS銅鋅多金屬礦床及熱液脈狀銅多金屬礦床為主，同時應注意尋找斑巖型銅金礦床。

⑵根據本次巖石地球化學分析成果表明，在礦體接觸截面上存在一個明顯的K/Na、K/Ca比值的突變特征，K元素與銅鋅礦化具有明顯的正相關特征，而Ca、Na元素明顯虧損，推測該界面為海水與地表的一個接觸面，該接觸面既是一個明顯的地球化學障，同時也是一個地球物理障，為礦物質的沉淀起到了關鍵作用。這與國內外大量VMS型礦床研究成果相同，證明了黃土坡一帶銅鋅多金屬礦的成礦機制與海相火山建造密切相關，其K/Na、K/Ca比值的變化特征可作為該地區尋找該類型礦床的重要指示標志。