新疆阿克陶縣沙曼-吐根曼蘇銅金礦成礦特征及成因分析

李泰德 閆亞男 郭剛 尉兵 依力哈木

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局地球物理探礦隊 烏魯木齊 830011）

0 引言

世界上許多著名的超大型礦床和礦集區(qū)都分布于造山帶或大陸邊緣（陳衍景等，1992；翟裕生等，1999，2003），加拿大Abitibi 地區(qū)和澳大利亞Golden Mile地區(qū)綠巖帶內(nèi)的太古宙金礦也被認為是造山帶作用的結(jié)果（Groves et al.，1998；Goldfard et al.，2001）。Govers 將綠巖型金礦、破碎蝕變巖型金礦、石英脈型金礦、韌性剪切帶型金礦、濁積巖型金礦成礦作用和構(gòu)造背景結(jié)合起來統(tǒng)稱為“造山型金礦床”（于曉飛，2010）。該類礦床自太古代變質(zhì)巖基底至中新生代造山帶內(nèi)均有產(chǎn)出。

西昆侖地區(qū)自上世紀九十年代以來，先后發(fā)現(xiàn)了木吉、阿然保泰、帕西木、葉爾羌河、塔西克西、依買克等多處金礦床(點)。上述礦床（點）的發(fā)現(xiàn)，表明西昆侖是重要的巖金成礦區(qū)。2015～2019 年，筆者等在西昆侖塔木銅、鉛、鋅、金及煤炭成礦亞帶沙曼-吐根曼蘇一帶工作時新發(fā)現(xiàn)了沙曼-吐根曼蘇銅金礦，圈出2個礦帶，Ⅰ號帶以銅礦為主，銅礦體受構(gòu)造控制，Ⅱ號帶以金礦為主，礦體表現(xiàn)出長脈狀、高品位的特征，找礦潛力大，該礦的發(fā)現(xiàn)填補了塔木銅、鉛、鋅、金及煤炭成礦亞帶在金礦找礦上的空白。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

沙曼-吐根曼蘇銅金礦位于阿克陶縣南60 千米處，區(qū)域上位于秦祁昆地層與塔里木地層交界位置的北東部，總體位于塔里木盆地西南緣塔木晚古生代早期陸緣盆地內(nèi)，屬鐵克里克地層分區(qū)，出露地層主要為古生界的中-晚泥盆世地層；該銅金礦處于逆沖推覆前鋒帶上，構(gòu)造極為發(fā)育，構(gòu)造帶具復(fù)雜的變質(zhì)變形特征，并呈現(xiàn)出多層次、多樣式、多機制、多階段復(fù)雜構(gòu)造變形的特點，其物質(zhì)組成和構(gòu)造樣式具明顯的空間分帶性。在多期次構(gòu)造的作用下，在礦區(qū)局部地帶應(yīng)力釋放形成脆-韌性剪切帶。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)地層單元主要為中-晚泥盆世淺海相-濱淺海相、扇三角洲相的碎屑巖建造，出露地層為中泥盆統(tǒng)阿克巴西麻扎爾組(D2a)、克孜勒陶組(D2kz)及上泥盆統(tǒng)奇自拉夫組(D3q)，巖性主要為灰綠色石英細砂巖、褐黃色巖屑石英砂巖，在構(gòu)造強烈地段，該碎屑巖變質(zhì)為碎裂巖、千枚巖、絹云母石英片巖等。

2.2 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，只有脈巖出露，主要為輝綠巖脈、石英脈。

輝綠巖脈產(chǎn)于侏羅晚期，為陸內(nèi)伸展作用上涌形成的巖墻，屬階段性松弛或局部形成拉張環(huán)境下的產(chǎn)物，脈寬1～2米，斜切地層發(fā)育。

石英脈主要有兩期，早期石英脈為白云石石英脈，在全區(qū)均有發(fā)育，與地層走向一致，局部與地層走向小角度相交，為區(qū)內(nèi)銅礦化的主要賦礦巖石；晚期為針鐵礦化石英脈，與地層走向呈10°～20°夾角，受剪切作用影響，單個脈體連續(xù)性差，該期次石英脈多發(fā)育于早期石英脈裂隙間，且在脈體邊部多形成褐鐵礦化蝕變，局部可見硫磺發(fā)育，此蝕變巖連同硫磺及其個別的針鐵礦化石英脈是區(qū)內(nèi)金礦化的主要賦存地帶，金礦化富集于富含硫磺的地段。

2.3 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡按先后順序可分為三期。

第一期以北西-南東向褶皺為主，形成于華力西中期晚古生代裂陷槽俯沖、閉合時期，并伴隨有后期南北向持續(xù)擠壓形成的疊加特征，鐵熱克其克背斜便形成此期，在該背斜形成過程中，其兩翼產(chǎn)生張性節(jié)理及層間擠壓破碎帶，同時有大量的硅質(zhì)熱液侵入，熱液不斷交換萃取地層中的含銅有機質(zhì)沉積體，使銅質(zhì)在石英脈體中富集形成銅礦體(Ⅰ號帶的銅礦體主要形成于該期構(gòu)造作用)；

第二期以逆沖斷層為代表，其形成于晚古生代裂陷槽俯沖閉合后，該期構(gòu)造作用使得早期地層發(fā)生了不同程度的碎裂作用，對區(qū)內(nèi)早期形成的銅礦體進行了破壞；

第三期以右型剪切帶為代表，其形成于俯沖擠壓后期松弛階段。該期構(gòu)造為第二期構(gòu)造的走滑階段，具明顯的右型剪切特征，在區(qū)內(nèi)鐵熱克其克背斜南翼應(yīng)力釋放形成了明顯的脆-韌性剪切帶，隨著剪切帶的發(fā)育，次級硅質(zhì)熱液再次侵入，不僅使原地層中的物質(zhì)發(fā)生了交換，而且使得早期的銅礦體變形、不連續(xù)，與此同時，金元素隨著熱液作用而富集成礦。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

沙曼-吐根曼蘇銅金礦區(qū)分布有2 個礦帶，Ⅰ號帶以銅礦為主，Ⅱ號帶以金礦為主。

表1 沙曼-吐根曼蘇礦區(qū)Ⅰ號銅礦帶主要銅礦體一覽表

Ⅰ號銅礦帶位于鐵熱克其克背斜北翼，長3200余米，寬30～100米，走向120°～135°，礦石礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦、藍銅礦和孔雀石，主要賦存于早期石英脈中，圈出銅礦體14 個，礦體形態(tài)呈脈狀，基本平行集中產(chǎn)出，其中具有工業(yè)意義的礦體產(chǎn)狀、品位、規(guī)模形態(tài)見表1。

以上礦體主要見于石英脈中，除此之外，銅礦化在圍巖的裂隙面也有少量分布，圍巖具硅化、褐鐵礦化，硅化愈強礦化愈富集，礦化處具明顯的褪色現(xiàn)象，與地層走向基本一致，為熱液脈型銅礦化。

Ⅱ號銅金礦帶位于鐵熱克其克背斜南翼，處于脆-韌性剪切帶內(nèi)，礦帶長2700米，寬40～200米，走向100°～115°，礦石礦物主要為黃鐵礦、針鐵礦、褐鐵礦、黃銅礦和孔雀石，主要賦存于針鐵礦化石英脈及其邊部的蝕變巖中，圈出銅礦體2 個、銅金礦體3個、金礦體6 個，礦體形態(tài)呈透鏡狀、脈狀、豆莢狀展布，含礦層位較穩(wěn)定，其中具有工業(yè)意義的礦體產(chǎn)狀、品位、規(guī)模形態(tài)見表2。

以上礦體受構(gòu)造控制明顯，含礦圍巖不盡相同，但均與針鐵礦化石英脈有關(guān)，該帶圍巖具強變形、弱變質(zhì)特征，帶內(nèi)多見鞘褶皺、次級小斷裂，多見石香腸構(gòu)造、眼球構(gòu)造及右型剪切構(gòu)造行跡，圍巖主要為變質(zhì)砂巖、千枚巖、絹云母石英片巖，具不同程度的硅化、絹云母化及褐鐵礦化。

該帶金礦石主要分布在針鐵礦化石英脈引起的褐鐵礦化蝕變巖內(nèi)，因蝕變強弱不同致使金含量在同一條礦體上有較大的差異，特別是硫磺富集地段金礦體品位達171克/噸，因此，針鐵礦化石英脈連同其邊部的褐鐵礦化蝕變巖是礦區(qū)的找金標志，富硫磺地段是該帶金富集的主要原因(硫磺的參與提高了金的溶解度，而溶解度對金的活化、遷移和富集至關(guān)重要，在一些個案中，如果有硫磺存在，金在沉積物中的含量會提高8倍——摘自《科技日報》)。

表2 沙曼-吐根曼蘇礦區(qū)Ⅱ號銅金礦帶主要礦體一覽表

3.2 礦石特征

⑴礦石自然類型：Ⅰ號銅礦帶主要為銅礦石，該帶礦石自然類型可分為原生硫化礦石和氧化礦石兩類，地表主要為氧化礦石，深部(30 米以下)為原生硫化礦石；Ⅱ號銅金礦帶主要為金礦石，且金礦化多與硫化物有關(guān)，金礦石在地表為氧化礦石，表現(xiàn)為自然金、碳酸鹽包裹金及硫化物包裹金，深部(30 米以下)為原生礦石，表現(xiàn)為硫化物包裹金。

⑵礦石物質(zhì)成分：礦石的物質(zhì)成份較多，金屬礦物有自然銅、黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、輝銅礦、黝銅礦、閃鋅礦、銅藍、孔雀石、藍銅礦、針鐵礦、自然金等；脈石礦物主要為石英。

銅的工業(yè)礦物主要為黃銅礦，一般呈細脈狀、條帶狀分布于石英脈裂隙間；自然金為微細粒金，其主要載體為黃鐵礦、黃銅礦。

⑶礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：主要為半自形-它形不等粒狀結(jié)構(gòu)、不規(guī)則狀結(jié)構(gòu)；主要為條帶狀構(gòu)造、細脈狀構(gòu)造、微細網(wǎng)脈狀構(gòu)造等。

4 礦床成因

沙曼-吐根曼蘇銅金礦出露地層為晚泥盆世奇自拉夫組第二段，位于區(qū)域推覆構(gòu)造的前鋒帶上。根據(jù)礦床的產(chǎn)出特征，以及銅、金礦體的時空分布關(guān)系，認為該礦床的成因與熱液密切相關(guān)。

4.1 礦床具有明顯的熱液特征

Ⅰ號銅礦帶規(guī)模較大，分布于褪色蝕變帶內(nèi)，帶內(nèi)礦體多但規(guī)模較小，銅礦石以細脈狀、細脈浸染狀為主，含礦巖石為石英脈，圍巖為細粒巖屑石英砂巖，多具硅化、褐鐵礦化，且多見黃鐵礦呈粒狀浸染其中，礦石及圍巖多見細小裂隙，金屬礦物沿這些裂隙形成細脈狀、細脈浸染狀礦石。所以，該礦帶主要是受早期構(gòu)造及晚期含礦熱液活動的控制，礦化類型為熱液脈型銅礦。

Ⅱ號銅金礦帶位于區(qū)域推覆構(gòu)造與鐵熱克其克斷裂間的脆-韌性剪切帶內(nèi)，該帶經(jīng)歷了多期次構(gòu)造作用，伴隨著后期剪切作用的增強，次級硅質(zhì)熱液不斷侵入，金元素隨著熱液作用而富集成礦，該帶內(nèi)的針鐵礦化石英脈及其邊部的褐鐵礦化蝕變巖是熱液作用的明顯標志。

4.2 成礦熱液的來源

礦區(qū)內(nèi)兩條礦帶均受熱液不同程度的影響，而礦區(qū)附近又無巖體出露，區(qū)內(nèi)分布的輝綠巖脈規(guī)模不大，不足以提供如此多的熱源，但輝綠巖脈可能是塔里木板塊和西昆侖后碰撞造山伸展的物質(zhì)記錄（王利偉等，2018），代表著一期構(gòu)造運動，此期構(gòu)造使得幔源拉斑玄武質(zhì)巖漿沿裂隙上升，與殼源巖石混染并分異(巖漿主要靠巖墻擴張機制侵位)。

礦區(qū)內(nèi)1∶5 萬化探工作表明：工作區(qū)內(nèi)Au、As、Sb、Bi 為強富集且極不均勻分布元素，且Au、Bi 元素相關(guān)性較好，在相關(guān)系數(shù)0.89左右聚合為一類，與熱液活動有關(guān)，Bi元素代表的是一種近礦元素，進一步佐證了該區(qū)深部存在有隱伏巖體。

4.3 成礦物質(zhì)來源

Ⅱ號銅金礦帶多處見有硫磺分布，且硫磺分布處金含量奇高，說明金與硫磺呈正相關(guān)。加拿大里納教授在安大略省克爾克蘭地區(qū)對該區(qū)金礦開展了相關(guān)研究，認為富含金的巖漿在地表深處形成時，含有大量的硫磺，這一特征與礦區(qū)內(nèi)金礦特征十分吻合。

礦區(qū)處于逆沖推覆構(gòu)造前鋒帶上，構(gòu)造極為發(fā)育，深部的含礦熱液沿深斷裂及其次級斷裂向上運移至地表或近地表，在后期剪切作用下富集成礦。

5 結(jié)論

沙曼-吐根曼蘇銅金礦主要產(chǎn)于鐵熱克其克背斜形成的過程中，而后受逆沖推覆構(gòu)造的破壞作用，對早期形成的銅礦體進行了破壞，在逆沖推覆構(gòu)造的后期(應(yīng)力釋放階段)，在特定位置發(fā)生了一系列的右型剪切作用，使得區(qū)內(nèi)地層發(fā)生了強烈的變形變質(zhì)作用，形成了一系列多個高品位金礦體，而且規(guī)模較大，此類型金礦在整個西昆侖來看都不同于以往發(fā)現(xiàn)的金礦化特征，為該區(qū)首次發(fā)現(xiàn)，特別是硫磺的參與，更顯示出該區(qū)極大的找礦潛力。