新疆鄯善縣鹽灘銅礦地球化學特征及找礦前景

任燕，楊剛剛

(新疆維吾爾自治區地質調查院，新疆 烏魯木齊 830000)

新疆鄯善縣鹽灘銅礦位于東天山覺羅塔格成礦帶，該成礦帶長期以來都是地質勘查和科學研究的重點地區，它以有色金屬、鐵、金礦為主，資源豐富，成礦作用多樣，在不長的地質演化史中發育眾多礦床系列及類型，成礦規律極具特色[1]。2015年新疆地質調查院在百靈山一帶開展1∶5萬化探及異常查證工作時發現了鹽灘銅礦。

1 區域地質背景

區域上以阿其克庫都克斷裂為界，以南主要出露長城系星星峽巖群、薊縣系卡瓦布拉克巖群和青白口系庫什臺群，為中淺變質巖系。北側以下石炭統苦水組、下石炭統阿齊山組、下石炭統雅滿蘇組、上石炭統吐古土布拉克組、下侏羅統三工河組、新近系和第四系為主。石炭系總體為一套濱、淺海相火山-沉積巖系，但分屬不同的構造沉積相區，康古爾塔格韌性剪切帶內的石炭系普遍經歷了強烈的構造變形；侏羅系在區內零星出露，主要發育一套陸相碎屑含煤巖系；新近—第四系總體為一套陸相碎屑沉積，廣布于區內一些低洼地帶[2-6]。從出露面積上看，區域分布最廣的是石炭系(圖1)。

構造主要為近EW向阿其克庫都克深大斷裂，該斷裂帶被認為是在古生代晚期發育的走滑并疊加向北俯沖的斷裂帶[7]。前人研究表明，右行走滑剪切運動發生在(350±7)Ma之后[8]。該斷裂帶為壓性，總體南傾，傾角65°～85°，局部直立，斷面上擦痕構造顯示該斷層帶運動方向為由南向北俯沖。

侵入巖漿活動強烈，侵入巖發育，巖石類型齊全，超基性、基性、中酸性均有出露，以中酸性侵入巖分布范圍最廣，從侵入巖分布的空間范圍來看，上元古代侵入巖主要分布在阿其克庫都克斷裂以南，晚古生代巖體廣泛出露。巖體侵入時代從中元古代到三疊紀均有，以晚古生代泥盆紀、石炭紀和二疊紀侵入巖分布范圍最廣。其中石炭紀侵入巖漿活動較強，分布面積最大，侵入到下石炭統雅滿蘇組、苦水組、阿奇山組、干墩組和上石炭統吐古土布拉克組中，圍巖局部發生角巖化。出露巖性較全，超基性、基性及中酸性均有發育，以中酸性巖體為主，超基性、基性出露較少。

2 礦區地質特征

礦區處于南部基巖區與北部山間盆地過渡帶，地質條件簡單(圖2)。出露地層為上石炭統吐古土布拉克組晶屑玻屑熔結凝灰巖、玻屑晶屑熔結凝灰巖、含角礫凝灰巖、晶屑巖屑凝灰巖、晶屑凝灰巖、巖屑凝灰巖、火山灰塵凝灰巖、火山角礫巖、凝灰質砂巖、長石巖屑砂巖、硅質巖等，分布于礦區南部和中北部第四系中呈孤立露頭。整體來看礦區以凝灰巖為主，發育部分火山角礫巖，并夾部分長石巖屑砂巖、凝灰質砂巖。含角礫凝灰巖、火山角礫巖、晶屑玻屑熔結凝灰巖為主要的含礦巖性。礦區地層受后期熱液影響，蝕變發育，且種類多、強度高。

由硅質體組成的石英巖是區內一大特色，主要分布于礦區中、北部，主要露頭有6個，因其抗風化形成正地形的硅質巖孤包(或梁)，規模長50～180 m不等，寬20～40 m，巖石中空洞和褐鐵礦化均非常普遍，硅質巖有孔雀石化石英巖、褐鐵礦石英巖、孔雀石化褐鐵礦化次生石英巖、含鐵綠泥石英蝕變巖、碎粒狀硅化硅質巖、褐鐵礦化硅質巖等，與之相伴的蝕變巖有含鐵高嶺石巖、地開石巖、孔雀石化地開石巖、赤鐵礦地開石巖等蝕變巖。

圖1 東天山鹽灘一帶地質礦產圖Fig.1 Geological and mineral maps of the Yantan area in East Tianshan

圖2 鹽灘銅礦1∶1萬地質草圖Fig.2 1∶10 000 scale geological sketch of the Yantan copper mine

第四系洪積物位于礦區中北部，主要受洪水沖刷搬運堆積而成，厚度一般大于0.5 m。

礦區中部槽探揭露到輝石閃長玢巖脈一條，因處于第四系中，具體規模形態無法判斷。巖石斑晶由輝石(2%)、斜長石(10%)組成，基質為輝石(20%)、斜長石(66%)、褐鐵礦(2%)。在輝石閃長玢巖脈北部，淺坑揭露到電氣石化霏細巖，巖石由斑晶(3%)和基質(97%)構成；斑晶為單一石英，有重結晶現象；基質由霏細狀、微晶質長英質組成；電氣石(30%)呈針柱狀放射集合體斑點分布于長英質中。銅礦體東南的凝灰巖中，有石英脈一條，走向NW，長約180 m，無明顯礦化。

礦區北部2 km處為百靈山巖體，東南和西南有不規則灰白色、淡紅色、紫紅色石英斑巖、石英鈉長斑巖、霏細巖、霏細斑巖出露，在其與凝灰巖、凝灰質粉砂巖的接觸部位，具較強的角巖化、硅化、褐鐵礦化、鏡鐵礦、絹云母化等。其中，石英斑巖強富集Ag，顯著富集Cu，Mo，Zn，Bi，Co，相對富集Sn，推測其為鹽灘銅礦和東部3 km處的斑巖嶺銅銀礦及鉬特高值點的成礦母巖。

地表未觀察到明顯的斷層證據，探槽中可見明顯的斷層裂隙面，斷層產狀為215°∠65°，與礦體延伸方向基本一致，礦體受斷裂構造控制的特征明顯。礦區周邊NE向、NW向及近EW向延伸的斷裂發育，地貌上構成沿上述方向的溝谷。南部6 km處為近EW向延伸的阿其克庫都克深大斷裂。因此，礦區周邊構造巖漿活動極強烈。

3 礦化蝕變特征

礦區礦化蝕變極普遍，地表出露地質體均有不同程度蝕變。主要蝕變有硅化、泥化(高嶺土化)、絹云母化、黃鉀鐵礬化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化等，基本為中-低溫熱液蝕變作用的產物。本區泥化以高嶺土為主，絹云母為輔，常伴生綠泥石化。在巖石中長石(斜長石、鉀長石)、巖屑、玻屑、火山灰塵、膠結物中均可見泥化，是該區域較普遍的蝕變，但強度差異明顯，以中-強泥化為主。

主要礦化有自然銅礦化、赤銅礦化、藍銅礦化、孔雀石化、黃鐵礦化、赤鐵礦化、褐鐵礦化。

自然銅礦化、赤銅礦化、藍銅礦化僅存在于探槽中高品位礦石中，分布范圍較窄。地表礦化與探槽中礦化類型存在差異。地表可見部分紫紅色團塊狀強礦化蝕變巖碎塊，直徑在5～30 cm，其中可見孔雀石化、赤銅礦化、自然銅礦化，且以自然銅礦化為主。自然銅以稠密浸染狀、浸染狀分布，孔雀石在巖石表面呈薄膜狀，赤銅礦與自然銅伴生，為自然銅氧化后產物，含量較少，星點狀分布。探槽中可見強礦化含角礫凝灰巖，礦石礦物有孔雀石、藍銅礦、赤銅礦化、自然銅礦化，以赤銅礦化、自然銅礦化為主，孔雀石呈暗綠色，以薄膜狀、細脈狀分布在巖石表面及裂隙中，使巖石風化面整體呈暗綠色；赤銅礦與自然銅相伴生，僅在巖石新鮮面中可見，以集合體斑塊狀、浸染狀、稠密浸染狀分布。

孔雀石化較普遍，在礦體及圍巖中均有發育。在銅礦體及以北，南北長1 000 m、東西寬約400 m的范圍內，均可見強度不一的孔雀石化，主要呈星點狀、薄膜狀分布，局部礦化較強地段可見沿巖石裂隙分布的細脈狀孔雀石。

4 地球化學特征

4.1 1∶5萬土壤測量

鹽灘銅礦是通過檢查百靈山地區1∶5萬土壤測量圈定的綜合異常時發現(圖3)。該異常元素組合為Cu-W-Ag-Pb-Zn，綜合異常面積15.7 km2，呈近NNE向帶狀分布。Cu，W，Ag 3種元素含量高、連續性好、濃集趨勢明顯，且元素之間相關性最好，是異常主要元素。區域上構成該綜合異常的W，Ag異常，分別是百靈山地區單元素異常排序第二和第四的異常。Cu異常面積13 km2，平均值549×10-6，最大值3 050×10-6，異常襯值高達6.45，具三級濃度帶，有兩個明顯的濃集中心；W異常面積14 km2，平均值10.2×10-6，最大值89.6×10-6，異常襯值5.08，具三級濃度帶，有4個明顯的濃集中心；Ag異常面積12.3 km2，平均值343×10-9，最大值2 320×10-9，襯度2.86，具三級濃度帶。Cu，W，Ag 3個元素異常主體，在空間上與Pb，Zn異常高度疊加。與Cu，W，Ag相比，Pb，Zn異常范圍較少，但主體均疊加于Cu異常上，有較高含量，最大值為192×10-6、896×10-6。鹽灘銅礦產于異常最大值偏北部的濃集區。

圖3 鹽灘綜合異常剖析圖Fig.3 Profile chart in the Yantan area

表1 鹽灘礦區1∶1萬土壤樣品測試元素主要參數Table 1 1∶10 000 scale Geochemical Parameter statistics of the Yantan copper mine area

4.2 1∶1萬土壤測量

4.2.1 地球化學參數特征

由于鹽灘礦區第四系覆蓋發育，根據具體情況，在該區采用非正規1∶1萬土壤測量的方法，采集土壤樣161件，分析Cu，Pb，Zn，Ag，Au，As，W，Mo，Bi 9種元素。

非正規指采樣區形態不完整、采樣點不連續，能采巖石樣的采巖石樣、不能采巖石樣的采土壤樣、土壤樣也采集不到則舍棄。

對礦區土壤樣品原始數據進行參數統計，分析結果顯示鹽灘查證區及外圍，銅、銀含量普遍較高，出現特高含量且高含量相對集中?? 新疆地質調查院.新疆東天山成礦帶中段1∶5萬區域地質綜合調查報告,2014-2016.。土壤樣中Cu含量大于800×10-6的樣品有20件，最高值2 835×10-6；Ag含量大于1 200×10-9的樣品有19件，最高值大于5 000×10-9；巖石樣品中Cu含量大于800×10-6的樣品有8件，最高值為2 437×10-6；Ag含量大于1 200×10-9的樣品有21件，最高值大于10 000×10-9。

鹽灘地區1∶1萬土壤樣品地球化學參數見表1?？梢姡齈b，Au外，區內元素含量普遍較高，濃集克拉克值都在2以上，主要元素Cu為8.93，Ag為9.11，屬高度富集元素。變化系數都在1以上，表明元素含量極不均勻，屬強分異元素。不僅如此，除Pb，Au以外的其它元素均出現特高含量，分別為Cu：2 835×10-6、Ag：5 000×10-9、Zn：1 628×10-6、As：558×10-6、W：56.6×10-6、Mo：48×10-6、Bi：440×10-6。各元素最大值與最小值之差為66～10 999倍，其中Cu為435倍，Ag為207倍，Bi最大為10 999倍。這種高背景(平均值)、強分異、高級差的元素含量特征，正是礦化區域的地球化學典型特征，區內礦化普遍的事實也說明這點。

4.2.2 元素組合特征

對礦區內土壤樣品原始數據進行相關分析，結果顯示，主成礦元素Cu與伴生元素Pb，Zn，Au，Ag，As，W，Mo，Bi呈正相關關系，其中Au，Ag，As，Mo，W相關性最高，Cu與Pb，Zn相關性較高(表2)。以上特征在R型聚類分析圖上更明顯(圖4)，取0.3的相似水平，可將礦區9種元素分為3組：①Au，Ag，As，Mo，W；②Cu，Pb，Zn；③Bi。從主成礦元素來看，Cu首先與伴生元素Pb，Zn聚類，再與Au，Ag，As，Mo，W聚類，其次與Pb相關性好，其他6種元素與Cu相關性均較差。綜合以上分析，認為Cu，Zn，Pb是礦區重要的成礦及指示元素，可作為異常組合來圈定靶區，進行隱伏礦體的定點預測。

表2 鹽灘銅礦區元素相關系數矩陣Table 2 Matrix of element Correlation coefficient of the Yantan copper mine area

圖4 鹽灘銅礦區元素R聚類分析圖Fig.4 Pedigree chart of R-type cluster analysis of the Yantan copper mine area

4.3 巖石地球化學參數

在鹽灘礦區共采集巖石樣70件，地球化學參數見表3，圖5。與土壤樣類似，除Pb，Zn外，區內元素含量普遍較高，富集系數都在2以上，主要元素Cu為9.94，Ag高達27.42，屬高度富集元素。變化系數都在1以上，表明元素含量極不均勻，屬強分異元素。不僅如此，除Pb，Zn以外的其它元素均出現特高含量，分別為Cu：2 437×10-6、Ag：5 700×10-9、Au：318×10-9、As：245×10-6、W：109×10-6、Mo：82.5×10-6、Bi：178×10-6。各元素最大值與最小值之差為64～2 119倍，其中Cu為79倍，Ag為64倍，Au最大為2 114倍，總體差異小于土壤樣。

表3 鹽灘地區巖石地球化學參數表Table 3 Petrogeochemistry parameter table of the Yantan copper mine area

圖5 鹽灘銅礦區巖石地球化學變化系數排序Fig.5 The sorting diagram of petrogeochemistry variation coefficient of the Yantan copper mine area

4.4 礦區地球化學參數對比

與土壤樣相比，元素組合存在明顯差異，主要表現在Zn，Au。Zn在巖石樣中含量低，濃集克拉克值僅為0.65，屬顯著貧化元素。Au在土壤樣中含量低，濃集克拉克值僅為0.59，屬顯著貧化元素。如不考慮采樣部位的差異，則可認為Zn在表生環境(土壤中)相對富集，而Au則相反。

對比礦區巖石樣和土壤樣，不難看出無論平均值還是中位數，Cu，Ag，Pb，Au，As，W，Mo，Bi均是巖石樣大于土壤樣，平均值差異11%～441%，最小的為Cu，最大為Au，Ag為201%，按差異由大到小排序為Au＞Ag＞Mo＞Bi＞As＞Pb＞W＞Cu；中位數差異在2%～244%之間，最小為Mo，最大為W，Cu為55%，Ag為163%，按差異由大到小排序為Mo＞Au＞Ag＞Bi＞Pb＞As＞Cu＞W，W的中位數在兩種介質中差異不大。兩種介質中各元素的排序位置大體一致，估計是元素地球化學行為所致。

由此，可認為Cu，Ag，Pb，Au，As，Mo，Bi 7個元素，其含量在巖石樣中大于在土壤樣中，即表生環境下，Cu，Ag，Pb，Au，As，Mo，Bi貧化。Zn則相反，W較穩定，含量基本無差異。

按集中程度，大體可分為中部、南部、北部和西南富集區，以中部富集區高含量點密集程度最高，北部富集區高含量點較稀疏，南部集中規模較小，西南介于中部與北部之間。

銅、銀高含量集中區域大體一致但強度、集中程度存在差異，這種差異以中部最明顯，銅只有幾個高值點，銀高度集中，不大的范圍集中了一半以上大于1 200×10-9的高值點，銅以北部和南部較重要。二者共同指示礦區北部地球化學條件更有利。

5 找礦遠景分析

鹽灘銅礦北部已發現彩珠、玉西、十里坡、木馬山、百合等多處銅礦(化)點，均產于吐古土布拉克組中。礦區西部已發現鐵嶺銅鉬礦，東部已發現多頭山銅鉬礦，兩者均產于斑巖體中。

礦區內含礦巖性主要為上石炭統吐古土布拉克組第三巖性段含角礫凝灰巖、火山角礫巖、晶屑玻屑熔結凝灰巖，探槽中可見礦體明顯受斷裂破碎帶控制，但在已知礦體北部南北1 000 m范圍內，孔雀石化在凝灰巖、砂巖、硅質巖中均有分布，礦化與地表地質體各種熱液蝕變現象發育，以硅化、泥化(高嶺土、地開石)、絹云母、綠泥石化、褐鐵礦化最具特色，且呈面型分布，延伸到東部3 km的斑巖嶺。

根據1∶5萬化探成果，礦區東南部的石英斑巖顯著富集Ag，Cu，Mo，Zn，Bi，Co，礦化地段巖石富集元素呈現Cu-Ag-Au-As-Hg-Sb-W-Mo-Bi-Pb-Zn組合。就目前圈定的礦體來看，應屬熱液成因和表生富集的共同結果，大范圍的孔雀石化也是表生作用的產物。

因此，從礦區及周邊斑巖體的分布、面型蝕變、蝕變類型及規模、富集元素組合、局部銅、銀(斑巖嶺)強礦化、鉬特高值點的存在及東、西已發現的多頭山、鐵嶺銅鉬礦等來看，該區(包括東部的斑巖嶺)具有尋找斑巖銅、銀、鉬礦的潛力。

6 找礦標志

根據鹽灘銅礦地質、地球化學特征，總結以下幾點找礦標志：①斑巖體分布區。含巖體內及周邊巖體影響區，是成礦有利區，包括石英斑巖、鈉長斑巖、流紋斑巖和霏細斑巖；②硅質巖分布區。包括石英巖、褐鐵礦石英巖、褐鐵礦化次生石英巖、含鐵綠泥石英蝕變巖、碎粒狀硅化硅質巖、褐鐵礦化硅質巖等，地表多呈正地形，地表易于識別；③硅化、泥化(高嶺土、地開石)、絹云母、綠泥石化、褐鐵礦化蝕變發育區；④地表孔雀石化、褐鐵礦化普遍，預示著地質體中銅元素較富集，孔雀石化、黃鐵礦化，是直接找礦標志，強褐鐵礦也可視為直接找礦標志；⑤以Cu，Ag為主的化探異常區或Cu，Ag高值點，區內已有Cu高值點(大于800×10-6)28個、Ag高值點(大于1 200×10-9)40個，其它元素高值點也應重視。

7 結論

(1)鹽灘銅礦位于百靈山巖體以南2 km處，阿其克庫都克斷裂附近，具優越的成礦地質構造環境。礦區主要出露上石炭統吐古土布拉克組，含礦巖性主要為強蝕變凝灰巖。

(2)區內發育明顯的Cu-W-Ag-Pb-Zn綜合異常，元素組合多，套合性好。各元素異常強度高、面積大、發育多個明顯的濃集中心，且均有特高值出現，屬于典型的礦致異常。異常分布范圍及延伸方向與上石炭統吐古土布拉克組、以及礦區內與阿其克庫都克深大斷裂相關的構造巖漿活動有明顯的相關性。

(3)通過地質、化探綜合分析研究，建立了鹽灘地區尋找銅礦的找礦標志，包括以地質、礦化蝕變、地球化學特征為主的5個找礦標志。

(4)前人在鹽灘銅礦南部地區已開展了大量的、不同比例尺的地質、物探、化探工作，并投入了一定的探槽和鉆探工作，未能圈定礦體。鹽灘銅礦的發現，實現了該區由礦化向礦體的轉變，面型蝕變和面型孔雀石化的確立，高溫、中溫、低溫完整熱液成礦元素組合及斑巖體的存在，為下一步該區地質找礦突破指明了方向。