東天山銅溝銅多金屬礦床地質特征與成因研究

吳夢增，董 朔，韓廣金，涂順松

（新疆大學地質與礦業工程學院，新疆 烏魯木齊 830047）

東天山位于中亞造山帶南緣，是哈薩克斯坦-準噶爾板塊和塔里木板塊的聚合部位，自二十世紀八十年代以來在東天山成礦帶內發現了十余個大型多金屬礦床，是我國重要的銅多金屬成礦帶（韓春明等,2018）[1]。東天山成礦帶內斑巖型銅鉬礦床多產于覺羅塔格構造帶內，包括延東、土屋、上屋東、靈龍、東戈壁等，其中土屋、延東、東戈壁等礦床規模已達到大型以上。

近年來，東天山博格達造山帶達坂城礦集區內找礦勘查工作有所突破，發現了銅溝、廟爾溝、葦草溝等一系列銅多金屬礦床（點）。銅溝銅多金屬礦床以脈狀銅礦化為主，并伴有鉛鋅礦化。礦區內發育大量的黃銅礦-綠簾石-綠泥石-石英脈，礦體圍巖主要表現為青磐巖化蝕變，在礦物組合、蝕變特征上與“斑巖成礦系統邊緣”脈型多金屬礦化特征相似（Catchpole et al.,2015）[2]。

目前，對于達坂城礦集區內銅多金屬礦化地質特征尚不清楚，且銅多金屬礦化成因類型尚存在爭議（李平等，2015）[3]。

因此，筆者通過總結礦集區內典型礦床的地質特征，探討達坂城地區銅多金屬礦化的成因類型。本次研究不僅為東天山地區尋找該類型礦床提供理論依據，同時對豐富斑巖成礦系統理論研究具有重要意義。

1 礦床地質特征

東天山自北向南可以劃分為四個亞帶：即博格達-哈爾里克島弧帶、覺羅塔格構造帶、中天山島弧帶以及北山地體（Zheng et al.,2018）[4]。近年來，東天山博格達造山帶內找礦勘查工作有所突破，發現了銅溝、葦草溝、廟爾溝等銅多金屬礦床。這些礦床分布在花崗閃長巖體邊緣（圖1），成礦特征與“斑巖成礦系統邊緣”發育的脈型多金屬礦化特征相似。銅溝礦床位于烏魯木齊市南東44公里處，行政區劃隸屬于達坂城區。銅溝礦床礦化以銅礦化為主、并伴有鉛鋅礦化。

1.1 礦區地質特征

礦區內地層主要為下石炭統七角井組（圖1；李平等，2015）[3]。

根據巖性特征可劃分為上、中、下三段：七角井組上段為一套基性-中基性火山巖、火山碎屑巖和沉積巖，巖性包括玄武巖、安山質火山角礫巖、安山質巖屑晶屑凝灰巖、凝灰質砂巖、以及鈣質礫巖，出露在礦區內銅溝向斜的兩翼；七角井組中段巖性主要為細砂巖、粉砂巖，分布于礦區中部，為礦區內主要的賦礦地層；七角井組上段主要位于礦區內銅溝向斜核部，巖性主要為細砂巖夾粉砂巖。銅溝礦區內斷裂和褶皺發育，其中褶皺構造為近EW向銅溝向斜，斷裂構造主要呈近EW向展布，銅溝礦床銅多金屬礦體多賦存于近EW向斷裂中。礦區露出的巖漿巖主要為礦區北部花崗閃長巖。此外，礦區內廣泛發育輝綠巖脈。

1.2 礦體及礦石特征

銅溝礦床銅多金屬礦體形態、規模嚴格受斷裂控制。銅多金屬礦體以層狀、似層狀、透鏡狀及脈狀產于下石炭統七角井組。銅溝礦床以銅礦化為主，并伴有鉛鋅礦化，其中銅儲量已達到中型以上。

圖1a 博格達造山帶地質簡圖（王京彬等，2006）[5]；圖1b 達坂城礦集區地質圖（據新疆冶金局地質勘探公司704隊資料）

目前，銅溝礦床已圈定36條礦體，其中規模最大的礦體為3號礦體。3號礦體走向近東西，傾向北，傾角在45°～50°之間，厚度在1m～4m，在深部礦體延長約550m，寬度9.0m左右。礦體圍巖主要為七角井組中段的粉砂巖和細砂巖。

銅溝礦床礦石以脈狀，浸染狀和細脈浸染狀構造為主（圖2）。礦區內發育的金屬礦物包括黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦、磁鐵礦以及少量的毒砂、磁黃鐵礦、斑銅礦和方鉛礦（圖2）。脈石礦物包括石英、方解石、綠泥石和綠簾石等。

1.3 圍巖蝕變特征

銅溝礦床圍巖蝕變包括硅化、綠簾石化、綠泥石化和碳酸鹽化，蝕變組合與斑巖型礦床青磐巖化蝕變相似，其中硅化、碳酸鹽化、綠簾石化與銅多金屬礦化密切相關。根據礦物組合和礦脈穿插關系，可以將熱液成礦階段分為三個階段：磁鐵礦-黃鐵礦-毒砂階段（第1階段），該階段黃鐵礦大多呈自形-半自形粒狀結構，磁鐵礦多呈針狀、葉片狀結構；多金屬硫化物-綠簾石-石英（第2階段），該階段為銅礦化的主成礦階段，以形成大量黃銅礦±閃鋅礦±黃鐵礦±綠簾石±石英脈為特征，黃銅礦多為半自形-他形粒狀結構，黃鐵礦呈半自形結構；晚期黃鐵礦-方解石階段（第3階段）。該階段除了形成細脈狀黃鐵礦外，還形成大量碳酸鹽巖脈，穿切早期形成的黃銅礦±黃鐵礦±綠簾石±石英脈。

圖2 銅溝礦床礦石手標本與鏡下照片

2 礦床成因

銅溝銅多金屬礦體主要呈脈狀、似層狀、層狀以及透鏡狀產于斷層中，礦體形態與規模嚴格受斷層控制。礦區內銅多金屬礦化以發育黃銅礦-綠簾石-綠泥石-石英脈為特征，圍巖蝕變主要為綠簾石化、綠泥石化以及碳酸鹽化蝕變，蝕變礦物組合與“斑巖成礦系統”邊緣的青磐巖化蝕變相似（Catchpole et al.,2015）[2]。再者，銅多金屬礦化早期普遍發育磁鐵礦礦物，揭示銅多金屬礦化形成于氧化環境，這與典型的斑巖銅礦化系統成礦條件相似（Sillitoe 2010）[6]。此外，礦集區內花崗閃長巖體鋯石U-Pb年齡為302Ma，而銅溝銅多金屬礦床黃銅礦Re-Os年齡為303Ma（Zhang et al.2019）[7]，成巖成礦時代較為一致且均為晚石炭世巖漿活動的產物。銅多金屬礦體分布于花崗閃長巖外圍相距1.5-4km處，而典型的“斑巖成礦系統”通常由礦化中心（斑巖型）輻射至邊緣（淺成低溫熱液）距離通常可達4km（Singer et al.,2008）[8]。綜上所述，東天山銅溝銅多金屬礦床的硫化物礦物組合、圍巖蝕變以及礦體的空間分布特征與“斑巖成礦系統”邊緣或淺部的脈型多金屬礦床成礦礦化特征極為相似（Sillitoe,2010）[6]。因此，在達坂城礦集區銅多金屬礦體深部具有斑巖型銅礦化的潛力。

3 結論

綜上所述，達坂城礦集區銅溝、廟爾溝等脈型銅多金屬礦床在礦物組合、蝕變特征等方面與“斑巖成礦系統”邊緣或淺部的脈型多金屬礦床成礦特征相似。區內已探明的銅多金屬礦體延伸較遠，且深部具有斑巖型銅礦化的潛力，找礦前景較好。