新疆烏拉根鉛鋅礦床成礦流體研究及成因探討

李世恒，董磊磊，趙路通，黃行凱

(1. 北京礦產地質研究院，北京 100012； 2. 內蒙古物華天寶礦物資源有限公司，內蒙古 赤峰 024000)

0 前 言

目前，砂礫巖型鉛鋅礦床是塔西地區最重要的鉛鋅礦床類型，主要有江結爾鉛鋅礦和烏拉根鉛鋅礦。其中，烏拉根鉛鋅礦位于西南天山造山帶與塔里木地塊之間的過渡帶的喀什凹陷，已探明333+334級鉛鋅資源量為500萬t，預測遠景資源量在1 000萬t以上，為超大型鉛鋅礦床，在塔西地區具有十分特殊的位置，學術研究與經濟價值極大。對于此礦床的成因，前人提出以下幾種觀點：低溫熱鹵水充填成礦[1]；與區域性盆地流體有關的砂巖型鉛鋅礦[2]；海底噴流沉積型鉛鋅礦床[3]。本文所接受的成因觀點為第2種，認為礦床形成是盆地內富含Pb、Zn等成礦物質的氧化性流體，在構造動力的作用下，沿斷裂向上運移，運移過程中，流體淋慮萃取巖石中的成礦物質與地層內的還原性物質發生氧化還原反應，在孔隙度和滲透性相對良好的砂礫巖層內沉淀富集成礦。

在任何礦床形成的過程中，都離不開流體的參與。成礦流體在礦床成因研究中具有十分重要的地位，包裹體研究是成礦流體的基本手段和途徑之一[4]。目前，烏拉根鉛鋅礦床在成礦流體方面的研究較為薄弱，因此，本文通過對烏拉根鉛鋅礦的石英脈、方解石脈中包裹體的研究，在觀察劃分包裹體類型的基礎上，測定了成礦流體均一溫度與鹽度，進一步探討了成礦流體形成、演化，并分析了礦床成因，期望對塔西地區尋找相似類型的鉛鋅礦床起到指示作用。

1 區域地質背景

烏拉根鉛鋅礦夾持于塔里木盆地西南緣與南天山造山帶之間，該地區具有造山帶與盆地邊緣過渡的特征，塔里木盆地邊緣主要構造形式為坳陷和隆起，喀什坳陷盆地是塔里木盆地西南凹陷的一個二級構造單元，為烏拉根鉛鋅礦床的容礦盆地(圖1)[5]。坳陷盆地具有典型的二元結構，下部為基底地層，為一套高Cu、Pb及Zn等金屬背景值的長城系阿克蘇群變質巖；上部為蓋層，為一套中、新生代地層，巖性主要為礫巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖及泥巖，部分區域見有石膏、煤和生物碎屑灰巖。烏恰—烏帕爾一線以東地層層序全、整體厚度大；烏恰—烏帕爾一線以西，蓋層普遍缺失古生界地層，整體厚度小[6]。

Ⅰ 喀什深洼陷；Ⅱ 南天山山前褶皺—沖斷帶；Ⅲ 庫孜貢蘇晚三疊—中侏羅世斷陷；Ⅳ 西昆侖山前褶皺—沖斷帶；F1 烏赤別里山口斷裂；F2 烏恰斷裂；F3 塔拉斯—費爾干納巨型走滑斷裂帶

圖1烏拉根鉛鋅礦位置及喀什凹陷構造單元劃分

區域內構造以斷裂主，有北東向和北西向兩組斷裂，北東向斷裂為西昆侖山前斷裂，烏恰斷裂和塔拉斯—費爾干納走滑斷裂，北西向斷裂多為次級斷裂。烏拉根鉛鋅礦主要受控于北北東向發育的昆侖山前斷裂和南部的烏恰斷裂，次級斷裂較為發育，多呈北北西向，在空間上兩者構成了棋盤狀的構造，礦床形成過程中為成礦物質的運移、富集及沉淀提供了有利條件[7]。區域上托云盆地西北部可見大面積火成巖出露，主要為基性巖漿巖，火山噴發方式以脈沖式為主。

2 礦區地質特征

烏拉根鉛鋅礦位于喀什凹陷西南側烏拉根向斜內，礦區出露地層主要為元古界長城系(Chak)；下侏羅統康蘇組(J1k)、中侏羅統揚葉組(J2y)和塔爾尕組(J2t)、上侏羅統庫孜貢蘇組(J3k)；下白堊統克孜勒蘇群(K1kz)；古近系—新近系阿爾塔什組(E1a)、齊姆根組(E1-2q)、卡拉塔爾組(E2k)、烏拉根組(E2w)、巴什布拉克組(E2-3b)和克孜洛依組(E3-N1)k、中新統安居安組(N1a)、帕卡布拉克組(N1p)。Chak與上覆K1kz及K1kz與E1a之間為角度或平行不整合接觸關系外，其余各地層單元之間均為整合接觸關系，其中，白堊系克孜勒蘇群第5巖性段(K1kz5)是烏拉根鉛鋅礦主要的賦礦地層，巖性為灰白色含礫砂巖和砂巖，還有少量的角礫巖(圖2)[7]。

1 第四系；2 帕卡布拉克組；3 安居安組；4 克孜洛依組；5 巴什布拉克組；6 烏拉根組；7 卡拉塔爾組；8 齊姆根組；9 阿爾塔什組(賦礦層位)；10 克孜勒蘇群第五巖性段(賦礦層位)；11 克孜勒蘇群第四巖性段；12 克孜勒蘇群第三巖性段；13 克孜勒蘇群第二巖性段；14 克孜勒蘇群第一巖性段；15 庫孜貢蘇組；16 楊葉組和塔爾尕組泥巖；17 康蘇組；18 長城系；19 斷層；20 地層界線；21 不整合界限；22 產狀；23 向斜軸；24 鉛鋅礦體

圖2塔西烏拉根鉛鋅礦礦區地質圖

烏拉根鉛鋅礦區的構造以褶皺構造與斷裂構造為主。褶皺構造有烏拉根向斜和康蘇背斜，其中烏拉根向斜為鉛鋅礦體的容礦構造，礦體呈層狀、似層狀及透鏡體。礦區斷裂構造極為發育，可劃分為北東向和北西向兩組斷裂，區域性斷裂主要呈北東向，有克孜勒蘇斷裂、塔拉斯—費爾干納走滑斷裂；北西向斷裂主要為次級斷裂，主要有位于礦區的南部的烏拉根斷裂和位于烏拉根向斜的北翼吾合沙魯斷裂，其中，吾合沙魯斷裂切穿烏拉根向斜北翼，局部造成下白堊統克孜勒蘇群(K1kz)與上覆阿爾塔什組(E1a)之間斷層接觸關系，并在褶皺、斷裂構造疊加的部位，形成透鏡狀富鉛鋅礦體。礦區內未見巖漿巖出露。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

烏拉根鉛鋅礦受控于礦區向斜構造，鉛鋅礦體對稱產出于向斜兩翼，主要呈層狀、似層狀，局部構造疊加部位呈透鏡狀(圖3)。以向斜軸線為界，將其劃分為南礦帶和北礦帶。南礦帶西段礦化富集區段位于47～24線間，長約1 800 m；東段位于48～76線間，長度大于800 m。礦體主要產于下白堊統克孜勒蘇群第5巖性段(K1kz5)頂部的灰白色砂礫巖和砂巖，平均水平厚8.23 m，鉛平均品位0.70×10-2，鋅平均品位3.06×10-2，鉛鋅合量3.76×10-2。北礦帶礦體延伸長，連續穩定，延伸超過15 km，單個礦體延伸長度可達幾百米，厚度達幾十米。主要產在下白堊統克孜勒蘇群頂部(K1kz5)的灰白色砂巖、砂礫巖、含礫砂巖和泥質白云巖。底板巖性為紫紅色的砂巖與泥巖互層，頂板巖性為綠色的泥灰巖和紫紅色的膏泥巖，頂底板均為不透水層，中間為砂巖、礫巖等碎屑巖，整個系統為含礦熱液運移提供了良好的通道，共圈定4個礦體，Pb平均品位是0.45%，礦床Zn平均品位是 2.74%，Zn/Pb = 6[8-10]。北礦帶發育坍塌角礫巖，鉛鋅礦化強烈，礦體呈塊狀、脈狀，鉛品位最高可達27.55×10-2，平均品味為5.48×10-2，鋅品位最高可達26.23×10-2，平均品位為8.45×10-2。

圖3 烏拉根鉛鋅礦床地質剖面圖(據新疆鑫匯礦業有限責任公司修繪，2013)

3.2 礦石特征

烏拉根鉛鋅礦的礦石類型主要有含礫砂巖型和脈狀礦石。其中砂礫巖型礦石位于下白堊統克孜勒蘇群第5巖性段(K1kz5)灰白色砂礫巖中，脈狀礦石位于接觸界面或斷裂破碎帶中(圖4)，礦床礦物組合類型均較簡單，兩種類型礦石的礦物組合基本一致，金屬礦物主要為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦及白鐵礦等，脈石礦物為石膏、方解石及白云石，偶見少量綠泥石。最常見灰色砂礫巖和含礫砂巖中的浸染狀、條帶狀、細脈狀等硫化物礦石構造，少量在泥灰巖中的礦石見塊狀構造。浸染狀礦石中的閃鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦多為微晶他形膠結石英等碎屑顆粒，細脈狀礦石多為方鉛礦閃鋅礦脈。

圖4 烏拉根礦區礦物礦石類型及礦石礦物組成

常見結構有晶粒結構、纖維狀結構、交代結構、殘骸結構、同心環結構及莓球結構。

3.3 圍巖蝕變

鉛鋅礦體的圍巖蝕變普遍較弱且類型簡單，主要有石膏化、方解石化、白云石化、天青石化、黃鐵礦化等，此外區域性的褪色蝕變現象廣泛發育于下白堊統克孜勒蘇群(K1kz)砂礫巖中。

4 成礦流體特征

結合區域地質背景，根據烏拉根鉛鋅礦床的礦物組合、形態、產出位置及相互穿插關系可將烏拉根鉛鋅礦床分為成礦熱液期和表生氧化期。

4.1 樣品采集及測試

本次研究樣品主要采自于礦體中含礦方解脈，共計5件，樣品純凈度高，與成礦關系密切，能夠良好的反映成礦流體的特征。

流體包裹體顯微測溫所用儀器LinkamTHMSG600 型冷熱臺，測試工作主要在北京礦產地質研究院流體包裹體實驗室完成，溫度控制范圍為-196～600℃，在-120～-70℃溫度區間的測定精度為±0.5°，-70～100℃區間的測定精度為±0.2(°)，100～500℃區間的測定精度為±2(°)。測試過程中，升(降)溫速率為0.5～10℃/min，相變點附近速率降為0.1～0.5℃/min，測溫結果見表1。

表1 烏拉根鉛鋅礦流體包裹體顯微測溫結果

4.2 包裹體特征

本次對礦體中含礦方解石脈流體包裹體研究顯

示，方解石中流體包裹體不發育，其包裹體類型主要為氣液兩相包裹體(W型)(圖5)。

圖5 烏拉根礦區方解石中流體包裹體特征

測溫結果顯示方解石中包裹體均一溫度為84～187℃，集中于120～150℃區間，鹽度為10.36%～23.37% NaCl，成礦流體為低溫中高鹽度的流體(圖6)。

圖6 烏拉根礦區方解石溫度直方圖及溫度—鹽度散點圖

5 成因探討

烏拉根礦體主要賦存于下白堊統克孜勒蘇群頂部(K1kz5)的灰白色砂巖、砂礫巖、含礫砂巖和坍塌角礫巖，礦石的結構、構造及產出形式均顯示出后生成礦的特征，因此可以推斷礦床的主體形成晚于賦礦地層，為后生礦床。

結合區域地質背景，盆地流體在該地區成礦過程中具有重要的作用，烏拉根礦床礦石組構特征和產出形態揭示該礦床成礦以充填作用為主，成礦流體為低溫中高鹽度的流體。區域上，出露大面積元古界、古生界高金屬背景值地層，富含Pb、Zn、Cu、U等金屬元素，可以提供成礦物質來源，長期被大面積風化剝蝕，喀什坳陷接受沉降，形成高金屬背景值中新生代地層，喜山期由于造山運動，區域性盆地流體向過渡帶運移，坳陷內的流體沿斷裂系統運移，不斷循環淋慮萃取巖層中的成礦物質，形成高金屬含量的盆地鹵水，流體運移到相對還原的環境，在孔隙度和滲透率相對較高的砂巖、砂礫巖及坍塌角礫巖或者構造發育的部位，造成大量金屬硫化物的沉淀富集，形成層狀、似層狀的鉛鋅礦體，構造疊加的部位，形成透鏡狀礦體，品位較高。因此，烏拉根鉛鋅礦為后生礦床，成因與盆地流體密切相關。

6 結 論

1)烏拉根鉛鋅礦床分為成礦熱液期和表生氧化期，成礦流體為低溫中高鹽度的流體，均一溫度84～187℃，集中于120～150℃區間，鹽度10.36%～23.37% NaCl。

2)烏拉根鉛鋅礦為與區域性盆地流體有關的砂巖型鉛鋅礦床。