新疆和靜縣巴音銅礦區地質特征礦床成因及成礦模式

王啟宴，王玉杰

(山東省第六地質礦產勘查院，山東 威海 264209)

那拉提銅、鎳、金成礦帶全長400km左右，區域內除有巴音銅礦外，勝利銅礦和眾多礦點、礦化點構成查崗諾爾、巴音塔拉、巧洛托、烏蘭烏蘇等幾個銅礦化集中區。巴音銅礦是20世紀70年代初開展1∶20萬區域地質礦產調查時發現的，但當時未進行系統評價工作，80年代中后期，民營礦業進入該礦區進行試探性采礦，發現近地表處有富銅礦存在，采礦經濟效益較好，因而進入該區采礦者越來越多，致使地表礦化體得以充分揭露，從而顯現出該區具有較好的找礦前景，21世紀以來先后進行過普查、詳查工作，基本查明了區內地層、構造、巖漿巖的分布特征及蝕變礦化特征和礦化分布范圍，明確了區內存在3種成因類型不同、礦化特征不同的礦化帶。該文通過對區域構造、成礦特征、礦床成因及控礦因素的分析研究，希望對今后在該區或鄰區的地質找礦工作起到拋磚引玉之作用。

1 區域成礦背景

礦區位于那拉提銅、鎳、金成礦帶中段。區內出露地層有古元古代那拉提群，晚志留世巴音布魯克組、早石炭世恰可布組、牙曼蘇組，石炭系中統、二疊系下統、侏羅系、新近系及第四系等。巖石類型主要有片巖、片麻巖、大理巖、混合巖、板巖、千枚巖、砂巖、礫巖等，局部夾中酸性火山角礫巖、凝灰巖等。巖漿巖有閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖、花崗巖、正長斑巖脈等侵入巖和一套玄武巖-安山巖-流紋巖組合的火山巖。多次火山活動和強烈巖漿侵入活動，不僅為該區成礦提供了豐富的礦源，而且提供了充足的熱源，加之多次構造活動，又為礦質活化、遷移、聚集提供了有利條件和場所，從而形成了已知的那拉提銅、鎳、金成礦帶[1]。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區出露地層主要為晚志留世巴音布魯克組、早石炭世牙曼蘇組，零星分布的二疊系下統及沿溝谷分布的第四系。

晚志留世巴音布魯克組為區內出露的主要地層，也是主要賦礦層位，分布于礦區中部及南部，巖性主要為灰—灰綠色安山玢巖、粗安質、粗面質熔巖及火山碎屑巖、玄武巖，該組內不僅局部賦存有順層產出的銅礦化體，而且是后期熱液脈型礦化的主要容礦層位之一。

早石炭世牙曼蘇組在區內僅出露灰色厚層狀—塊狀灰巖，二疊系下統僅見灰褐色礫巖，二者出露范圍均較小，且與該區成礦無關。

2.2 構造

2.2.1 褶皺構造

礦區褶皺構造主要為一個脊線有起伏、局部為倒轉的復式向斜，軸向總體呈近EW向，該向斜西段其軸面向S或向N傾斜，成為倒轉同斜向斜，而東段則為兩翼基本對稱的較寬緩向斜[2]。

2.2.2 斷裂構造

區內斷裂構造十分發育，按走向大致可分為近EW向、近SN向、NE向、NW向4組：近EW向斷裂是該區最重要的斷裂，代表了該區基本的構造線方向，并控制了該區地層展布和礦化的分布。

近SN向斷裂多表現為SN向平直溝谷，性質為以張性為主兼具扭性，斷裂面多向N陡傾。NE向斷裂規模較大，次級斷裂較發育，沿斷裂帶局部有正長巖脈侵入，斷裂性質為壓扭性，以左行扭動為主。NW向斷裂在礦區西部較發育，斷裂面傾向SW或NE，傾角中等到陡，斷裂性質為張扭性，左行或右行扭動，平面斷距一般不大。

該區斷裂構造對成礦有明顯的控制作用。近EW向大斷裂是導巖、導礦構造，與其平行的次級斷裂則是最重要的容礦構造，與近EW向斷裂配套的NE向、近SN向斷裂為次要容礦構造，NW向斷裂的控礦作用不明顯。另一方面，斷裂的多次活動對礦體的連續性又有一定的破壞作用(圖1)。

1—第四系；2—礫巖；3—砂巖；4—玄武巖；5—安山巖；6—礦體及編號圖1 和靜縣巴音銅礦區地質圖

2.3 巖漿巖

該區火山活動主要發生在晚志留世，形成一套厚度較大的中基性火山巖系，構成了巴音布魯克組主體[3]。

區內巖漿侵入作用不強烈，侵入巖不甚發育，主要有一個角閃花崗巖體和幾種脈巖。脈巖主要為花崗巖、正長巖、正長斑巖、閃長巖、輝綠巖等。

其中，正長斑巖與銅礦成礦關系密切，呈規模不大的脈狀、透鏡狀產出，巖石為淺肉紅色，與圍巖界線多不甚清楚，系晚志留世火山活動末期殘余巖漿沿構造薄弱帶聚積、侵位形成。

正長斑巖中常見有多少不等的金屬礦物，呈細脈狀、少量浸染狀、乳滴狀、團塊狀，有的已構成銅礦體。

2.4 圍巖蝕變與礦化

該區區域變質作用微弱，巴音布魯克組為低綠片巖相[4]，其巖石一般為板巖，僅局部在斷裂帶中因受構造作用而出現片巖。

區域變質作用與該區成礦無關。

區內斷裂構造發育，與其相伴的動力變質巖較常見，但變質程度一般較低，主要為碎裂巖、構造角礫巖，原巖特征清晰，僅局部受較強烈擠壓而出現少量構造片巖。動力變質作用對礦(化)體有一定的控制作用。

區內侵入巖不甚發育，且規模不大，圍巖熱液蝕變主要有硅化、碳酸鹽化、綠泥石化、綠簾石化、絹云母(白云母)化、其次為黑云母化、重晶石化、鉀長石化、少量葡萄石化、螢石化及較普遍的鏡鐵(赤鐵)礦化。熱液蝕變與成礦關系較密切[5]。

3 礦床地質特征

3.1 蝕變礦化帶地質特征

礦區范圍內的構造蝕變帶數量較多，規模大小不等，形態多樣，近EW向構造蝕變帶是該區最重要的含礦蝕變帶，帶內以碎裂巖、構造角礫巖為主，其分布明顯受斷裂構造控制。銅礦化主要發育在斷裂帶內及兩側火山巖內的次級斷裂裂隙中。區內共發現蝕變帶167條，最具代表性的是①號蝕變帶，為該區主要含礦蝕變帶之一，位于礦區西部，沿安山巖(安山巖南側為混雜巖，具混合巖化，推測角閃花崗巖體位于其南側覆蓋區)與玄武巖接觸帶展布，其上盤為玄武巖，下盤為安山巖，①-1號礦體即賦存于該蝕變帶內。

3.2 礦體地質特征

區內通過詳查共圈定礦體71個，礦體的分布、形態、規模和產狀嚴格受斷裂蝕變帶控制(圖2)。

1—砂巖；2—玄武巖；3—安山巖；4—構造角礫巖；5—礦體位置及編號圖2 巴音礦區41號勘探線剖面圖

①號礦體為區內主要礦體之一，礦體總體產狀與①號斷裂蝕變帶一致，嚴格受①號斷裂蝕變帶控制，主要賦存于主裂面兩側的碎裂巖或構造角礫巖中硅化、鉀長石化較強的部位，區內地表出露長370m，單工程最大厚度為8.75m，最小厚度為0.68m，平均厚度1.23m，鉆孔揭露垂深267m，斜深298m，深部未封閉。

礦體最高品位銅為3.29×10-2，伴生銀為32.36×10-6；最低品位銅為0.68×10-2，伴生銀為4.53×10-6；平均品位銅為2.12×10-2，伴生銀為21.24×10-6。

礦化形式主要為黃銅礦、輝銅礦(少量斑銅礦、黝銅礦)，呈星點狀、浸染狀、細脈狀及團塊狀，次為細脈浸染狀和網脈狀。

3.3 礦石特征

3.3.1 礦石礦物成分

區內有3種類型銅礦化，不同類型礦化的礦石在化學成分和礦物成分方面有一定差別，按主要有用礦物劃分，則產于中基性火山巖中以輝銅礦為主的銅礦石稱為火山巖型或輝銅礦型礦石；產于石英脈中以黃銅礦為主的礦石稱熱液脈型礦石；產于正長斑巖脈中的礦石為黃銅礦、輝銅礦，含量近于相等，稱為脈巖型(或細脈-浸染型)礦石。不同礦石類別的礦物成分，特別是脈石成分有一定差別。但其嵌布關系大體一致。

3.3.2 礦石化學成分

根據該區礦石的化學全分析和光譜定量分析結果，該區有益元素成分主要為Cu，各礦石類別普遍伴生有Ag，熱液脈型銅礦石中共、伴生有Au；火山巖型礦石中Au含量一般很低。

關于造渣成分，熱液脈型和脈巖型礦石以SiO2為主，Al2O3，CaO，MgO，TFe較低，火山巖型礦石SiO2較低，而Al2O3，Fe2O3，TFe，MgO，CaO較高。

3.3.3 礦石結構構造

各類別礦石的結構相似，只礦物成分有一定差異，主要有粒狀結構、交代殘余結構、包含結構，其次有鑲邊結構、共結(共邊)結構，偶見固溶體分離結構、交代環斑結構以及草莓結構。

全區礦石構造基本相同，主要有浸染狀構造、細脈—浸染狀構造、細脈狀構造，其次有斑團狀構造、碎裂狀構造、多孔狀-蜂窩狀構造、結核狀構造等，局部見有塊狀構造[注]山東省第六地質礦產勘查院，新疆和靜縣巴音礦區銅礦詳查報告，2011年。。

4 礦床成因

4.1 成礦物質來源

(1)銅源。通過對該區成礦地質背景和地球化學特征的分析，認為該區主成礦元素銅主要來源于與晚志留世中基性火山巖同源的深部安山玄武質巖漿，少部分來源于華力西早期花崗質巖漿[6]。

該區最主要的礦化類型為產于中基性火山巖中的輝銅礦礦化，在宏觀上沿一定層位產出，礦(化)體產狀與地層產狀基本一致，說明銅(礦物)是作為巖漿中的組成部分與含礦巖石同時形成的，礦化與火山巖同時成巖-成礦，即銅是來自與火山巖漿同源的安山-玄武質巖漿。

對產于正長斑巖脈中的礦化，由于斑巖脈本身系中基性巖漿分異演化末期的產物，其礦化特征與中基性火山巖中的礦化有某些相似性，因此其銅質無疑也是來自深部安山-玄武質巖漿。

對于熱液脈型礦化之銅質來源，分析認為一部分來自巴音布魯克組火山巖，因為華力西早期花崗質巖漿侵入活動過程中至少對巴音布魯克組部分火山巖有明顯的改造作用[7]，當然也會萃取其中的銅質進入巖漿系統，最后以花崗質巖漿熱液形式成礦；另有一部分銅質則來自于花崗質巖漿本身。

(2)硫源。據硫同位素測定結果分析，初步認為該區成礦的硫源有初始的安山-玄武巖漿硫和花崗巖漿硫。

(3)水源及成礦流體成分特征。根據氫、氧同位素組成測定結果，認為該區熱液脈型礦化的水源主要來自深部巖漿源，并受到后期花崗質巖漿水的影響[8]。

4.2 成礦物理化學環境

根據對樣品的測溫結果，所有樣品的均一溫度變化范圍為93～235℃，樣品平均變化范圍為110～182℃，屬中低溫范疇。測溫結果與該區圍巖蝕變主要為中低溫蝕變類型是一致的。

關于成礦壓力，推測其壓力為中低—小。

根據區內圍巖熱液蝕變主要為硅化、碳酸鹽化、綠泥石化、綠簾石化、絹云母化等，推測成礦介質為弱酸性。由于與礦石礦物共生的赤鐵礦、磁鐵礦普遍，而且圍巖中鏡鐵礦化發育，說明成礦流體氧逸度較高。

4.3 礦床成因類型及成礦模式梗概

前已述及，該區礦化分為火山-火山熱液型、脈巖型和熱液脈型3種類型，但就成礦機理而言，這3種礦化的形成有著密切的內在聯系，在本質上都與該區晚志留世火山活動密切相關。換言之，該區晚志留世中基性火山活動為區內各種礦化類型的形成提供了全部或主要的礦源、水源和熱源，即或熱液脈型礦化系經后來花崗質巖漿活動疊加、改造后才最終形成，但與晚志留世火山活動有關的特征仍有清楚的顯現[9]。結合區內各種礦化所占的比重和形成時間的先后順序，其成因類型可概括為：巴音銅礦為以晚志留世海相火山-火山熱液型礦化為主，伴有晚期脈巖礦化，局部受華力西早期花崗質巖漿熱液疊加、改造的中—低溫銅礦床。其成礦機理及成礦模式可初步概括為：

在晚志留世末，該區大陸殼開始裂解，隨之發生了較強烈的中基性火山活動，火山活動早期，因裂解深度相對較小，形成了一套安山巖、粗安巖及少量流紋巖的火山巖組合，當時火山活動環境為陸相或海陸交互相，巖漿所攜帶的以銅為主的礦質在其堆積物中形成了初始富集，并可在局部形成小規模銅礦(化)體。經過短暫間歇，大陸殼裂解深度進一步加大，該區出現海相環境，并發生了大規模以偏堿性基性火山巖為主的脈動式海相噴溢活動，同樣來自深部巖漿房的礦質，一部分在較早階段于內、外部條件有利部位與巖漿物質一起成巖-成礦，于是出現了該區第一次礦化高潮，形成了該區最主要的礦化類型——火山巖中的輝銅礦礦化的雛形。在火山活動后期或成巖期，富含銅金屬的殘余熱液沿著火山巖的裂隙帶或構造薄弱帶活動，導致火山巖自變質或熱液蝕變并伴隨礦化，對已有礦化進行改造或部分疊加，并最終形成了目前所見的火山-火山熱液型礦化；上旋回火山活動末期，聚集了大量銅金屬的堿性殘余巖漿在局部富集并形成規模不等的正長斑巖脈，其殘余熱液在有利部位(常在巖脈膨大部位)形成了正長斑巖脈中的細脈—浸染狀礦化。至此，該區晚志留世的成礦作用宣告結束。

早華力西末期，該區發生了中等規模的構造-巖漿活動，形成了礦區西南部近EW向展布的角閃花崗巖體，在其侵入活動過程中，對巴音布魯克組部分火山巖進行改造并萃取了其中的礦質，與花崗巖漿本身所攜帶的少量礦質一起形成含礦熱液并沿近接觸帶的構造薄弱帶活動，形成了以硅化為主的熱液脈型礦化。

礦床形成以后，經長期風化、淋濾，地表有一定貧化，而在局部地段距地表數米至幾十米間可出現小規模次生富集的小礦囊。

5 控礦因素

5.1 控礦因素

(1)火山巖型礦化的控礦因素主要為火山活動形式、活動階段及巖性，同時斷裂構造也有一定的控制作用。火山活動形式的控礦作用主要表現在礦化集中在以溢流為主的巖性段中，這可能因為相對寧靜活動形式對礦液的聚集和沉淀較為有利；活動階段的控制作用表現為較好礦化集中于上、下旋回的早期階段，即主要賦存于各個旋回形成的下部層位中；巖性控制主要表現在除少數礦體產于粗面巖中外，絕大部分都產于安山巖和玄武巖中，在玄武巖中又往往以氣孔-杏仁狀玄武巖中礦化最好，這可能是因為氣孔-杏仁狀玄武巖一般在一個韻律層的頂部最發育，它的出現標志著一次噴溢活動的結束和下一次噴溢活動的開始，這兩次噴溢之間的短暫寧靜期是礦液富集、沉淀的最有利時機，但又并非所有氣孔-杏仁狀玄武巖中都有強烈礦化，而只是在含礦層位的氣孔-杏仁狀玄武巖中，這又反證了礦化還受到活動階段即層位的控制。

斷裂構造對火山巖型礦化的控制作用，主要表現在這種礦(化)體的分布都有一定方向性，除了層位、巖性控制外，在一定程度上受斷裂構造的控制也是一個原因，如部分礦體的產狀與地層產狀并不完全一致，就是受原生斷裂裂隙帶控制的結果；另外，有的礦體沿走向明顯穿層，但又無火山后期與成礦有關的斷裂存在的跡象，因此認為這些礦(化)體系沿同生斷裂或沿同生構造裂隙帶充填交代而成，進而可以認為，這種同生斷裂或同生構造裂隙帶在區內具有一定的普遍性，并有一定的控礦意義，因為含礦熱液易于沿其遷移、沉淀，一方面可能疊加于已有礦化之上，使礦化強度增強，另一方面可能局部改變礦(化)體的產狀[10]。

(2)脈巖型礦化系受巖性和脈體本身(出露部位和規模)的控制，即火山活動末期的正長斑巖脈，一般都可見到礦化現象，但礦化的發育程度和礦(化)體規模還和脈巖本身的規模有關，即較好礦化一般出現于脈巖規模(特別是厚度)較大者中，或脈巖的局部膨大部位，即脈巖本身的位置和規模直接控制著有一定意義礦化的產出部位和規模。

(3)熱液脈型礦化主要受角閃花崗巖體及其接觸帶控制，局部還受到后期斷裂破碎帶控制，如石英脈型礦化，主要賦存于角閃花崗巖體外接觸帶，礦化體的展布方向和產狀與接觸帶產狀基本一致；隨著遠離接觸帶，礦化迅速減弱，并出現重晶石化，表明除了熱源和礦源與角閃花崗巖的侵入活動有關外，礦體的形態和產狀主要受構造斷裂破碎帶控制，礦體沿斷裂破碎帶充填而成。

5.2 找礦標志

由于不同礦化類型的特征和主要控礦因素不同，其找礦標志也不一樣。

(1)地質標志。火山巖型礦化主要找礦標志為地層層位、巖石類型和圍巖熱液蝕變以及同生斷裂構造。即這種礦化主要發育于巴音布魯克組層位中，特別是下部層位，容礦巖石以氣孔-杏仁狀玄武巖為主，塊狀玄武巖為次，并有硅化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化等熱液蝕變組合，其蝕變越強烈，蝕變礦物組合越復雜礦化越好。同生斷裂(裂隙帶)在追索礦(化)體延伸(走向和傾向)時也應予以注意。脈巖型礦化必須有正長斑巖脈的存在，而且其規模相對較大，或延長較大的脈巖的局部膨大部位，有硅化、碳酸鹽化、褐鐵礦化(一般較弱)；熱液脈型礦化的找礦標志明顯，即角閃花崗巖體外接觸帶(混染巖帶靠近地層一側)的強硅化體或石英脈，當重晶石化(脈)較發育時，預示著可能有主礦化帶存在且還有一定距離，應向靠巖體一側追索。

孔雀石等氧化銅礦物及輝銅礦、黃銅礦的存在則是各種礦化類型找礦的直接標志。

(2)地球物理標志。該區巖、礦石極化率參數具有單一的特征，即礦化巖石具有較高的極化率，大致為各類巖石平均值的3倍以上。電阻率參數也有一定差異，相對低電阻帶中的低緩激電異常是礦化體的標志。磁化率與巖礦石中鐵磁性物質的含量有關，角閃花崗巖體總體表現為負值或低正值，而其他火山巖則為高正值。根據二者磁場特征的差異可大致確定角閃花崗巖體與地層接觸帶的大致位置，且低正值梯度帶靠近高磁力區一側的相對低磁帶則是蝕變礦化帶的反映。

(3)地球化學標志。根據地球化學剖面資料，礦化元素Cu，Ag，Au的高含量是直接找礦的地球化學標志，Zn，As，Sb的高含量可作為間接地球化學標志，且Zn的分布范圍較Cu礦化體分布范圍要大。

(4)其他標志。通過對該區衛片進行處理后，在礦區南部出現一個近EW向展布的熱異常帶，在該熱異常帶中出現幾個呈串珠狀分布的熱中心，形似海島，故稱熱島[11]。已知礦段中的喬西礦段和大西溝礦段西段礦化集中部位分別與1#、2#熱島位置吻合，八一礦段和大河沿-大東溝一帶已知礦化密集地段則分布于4#、5#熱島北側，這種空間關系表明“熱島”與礦化之間有一定內在聯系，因而“熱島”可作為一種間接找礦標志。而且在4#、5#“熱島”中已見有零星礦化或稀疏礦體，這可能預示著在這些部位的深部或其南側覆蓋區可能存在較好礦化[12]。

6 結語

區內銅礦化普遍，分布范圍廣泛，共有3種礦化成因類型，即火山-火山熱液型、脈巖型和熱液脈型，其中尤以晚志留世海相火山-火山熱液型礦化最為重要，主要分布于礦區中部的氣孔-杏仁狀玄武巖中，呈近EW向展布，在一定程度上受斷裂構造的控制；脈巖型礦化分布比較零散，規模大小不等，產狀不定，且普遍可見銅礦化，區內大量礦化正長斑巖脈的出現，表明巖漿噴出地表在礦區形成巴音布魯克組中基性火山巖后，巖漿又一次大規模侵位，在中基性火山巖淺部形成正長斑巖脈，推斷在礦區出露的正長斑巖脈下部可能有較大的含銅正長斑巖體，因此，在巴音銅礦區尋找斑巖型銅礦前景較大；熱液脈型礦化分布于礦區西南角，受角閃花崗巖體及其接觸帶控制，局部還受到后期斷裂破碎帶控制，礦化體的展布方向和產狀與接觸帶產狀基本一致，尋找和查明角閃花崗巖體與地層的接觸帶，有望發現具有工業價值的熱液脈型新礦體。

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