新疆伊吾縣下馬崖東山銅(金)礦床地質地球化學特征

朱西奎，孫韶棟，路通，邢偉偉，曾華棟，鄭媛媛

(1.新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第六地質大隊，新疆 哈密 839000；2.河北省區域地質調查研究所，河北 廊坊 065000)

東山銅(金)礦位于伊吾縣東北，與伊吾縣直距80 km，成礦區帶劃分屬古亞洲成礦域-準噶爾成礦區-哈爾里克銅成礦帶。近些年，前人在該成礦帶和周邊地區陸續發現了金、銅、鎳、鉬、鋰輝石等礦床，如：烏吉臺888銅礦、小鋪銅礦、峽溝鉬礦、小泉口銅礦等。對區帶內小鋪銅礦進行了初步研究，認為其礦床成因類型為斑巖型銅礦[1]。鄰區大南湖晚古生代島弧帶內土屋-延東大型斑巖型銅礦及東準謝米斯臺-野馬泉-瓊河壩古生代巖漿島弧帶內的哈拉蘇、蒙西、瓊河壩、和爾賽、銅華嶺等斑巖銅礦的研究程度較高[2-5]，東山銅金礦所在的哈爾里克島弧帶內至今未發現成型斑巖型銅礦。前人通過研究認為中亞造山帶斑巖型銅礦成礦巖體多為埃達克巖，尤其是新疆北部已發現的多個斑巖型銅礦均與埃達克巖有關[6]。因此，東山銅金礦床地質特征及含礦巖體地球化學特征的研究對確定其礦床成因類型具重要意義，能夠為成礦帶內同類型礦床的勘查工作提供理論依據。

1 地質背景

東山銅(金)礦大地構造位置位于準噶爾-哈薩克斯坦板塊，準噶爾微板塊，哈爾里克古生代復合島弧帶的東段(圖1)，北部毗鄰唐巴勒-卡拉麥里古生代復合溝弧帶，南部與中亞地區重要的斑巖型銅金成礦帶大南湖晚古生代島弧帶相接[7]。區內出露地層主要為中—上奧陶統大柳溝組、下泥盆統大南湖組和中泥盆統頭蘇泉組，下石炭統黑山頭組，下石炭統姜巴斯套組。帶內構造和巖漿活動強烈，侵入巖體規模較大，巖體受構造控制明顯，空間形態以復式巖基為主，少數呈巖株狀或脈狀產出，巖性主要有閃長巖、花崗閃長巖、正長花崗巖和閃長玢巖等。區內火山噴發頻繁，具多期次、多類型的特點。斷裂活動有NE、NW向斷裂，規模較大的斷裂有闊托尕依東斷裂、博爾尕蘇斷裂和額勒斯拉斷裂。不同方向斷裂局部地段交錯出現，斷裂帶內巖石破碎，沿斷裂蝕變較強，發育褐鐵礦化、黃鉀鐵礬化、綠簾石化、綠泥石化、碳酸鹽化、高嶺土化等。

2 礦區地質特征

東山銅(金)礦區內出露下石炭統姜巴斯套組第一巖性段，主要巖性組合為礫巖、含礫砂巖、細砂巖、粉砂巖，以粉砂巖和細砂巖地層為主，少見礫巖及含礫砂巖夾層(圖2)。地層走向與其南部NE向斷層大體一致，走向為300°～320°，傾角為50°～70°，巖體南北兩側地層傾向不同，推測礦區內存在褶皺構造。受構造活動影響，礦區內地層多發生片理化。

圖1 東山銅金礦區域地質圖Fig.1 The regional geological map of the Dongshan Cu(Au)deposit

礦區內巖漿巖主要為花崗閃長巖和閃長玢巖，可見少量花崗斑巖及鉀長花崗巖巖株、巖脈出露，花崗閃長巖巖體全巖發生蝕變，礦體主要賦存于花崗斑巖與蝕變花崗閃長巖接觸帶附近及閃長玢巖等斑巖體附近的蝕變花崗閃長巖體內。蝕變花崗閃長巖體呈楔狀，EW走向，總體向NE側伏，出露長3 km，寬700～900 m，巖體主要受其南部NW向斷裂控制，巖體內節理發育(圖3-A)，巖石破碎強烈，巖體蝕變、礦化發育。礦體呈條帶狀(圖3-B)、脈狀(圖3-C)、網脈狀和透鏡體狀產于斑巖體附近花崗閃長巖節理裂隙中，而花崗閃長巖南北兩側地層中斑巖體附近地層節理裂隙未見礦化，說明花崗閃長巖為主要成礦巖體。礦石中金屬礦物主要有黃銅礦(圖3-H)、黃鐵礦(圖3-I)、磁鐵礦、赤鐵礦等，伴生有金、銀等有益組分，脈石礦物主要有石英、長石、絹云母、方解石、綠泥石等。次生氧化礦物主要有孔雀石、褐鐵礦和銅藍等。礦石主要為半自形-它形粒狀結構，礦石構造主要有含礦溶液沿節理、裂隙充填貫入形成的細脈狀構造及交代作用形成的浸染狀構造(圖3-D)。巖體中硅化網脈發育(圖3-G)，圍巖蝕變主要以花崗斑巖體內外的鉀長石化(圖3-E)，以及含礦巖體花崗閃長巖內的硅化、絹云母化、綠泥石化、綠簾石化和碳酸鹽化(圖3-F)為主，與典型斑巖型銅礦類似。

圖2 東山銅(金)礦床地質圖Fig.2 Geological map of the Dongshan Cu(Au)deposit

圖3 東山銅(金)礦床礦石特征照片及鏡下照片Fig.3 Mineral characteristics photographs and microphotographs of the Dongshan Cu(Au)deposit

3 含礦巖體巖石地球化學特征

礦區含礦巖體主要為花崗閃長巖，礦區含礦巖體巖石化學分析見表1。在深成巖系統TAS分類圖上，樣點落入了亞堿性系列花崗閃長巖區域(圖4)；在K2O-SiO2圖解上，花崗閃長巖落入了低鉀(拉斑)系列區域(圖5)[8,9]，向鈣堿性系列過渡。花崗閃長巖Al2O3含量16.41%～16.87%，平均16.58%，CaO含量2.97%～3.40%，平均3.13%，鋁飽和指數A/CNK為0.99～1.04，屬準鋁質-弱過鋁質巖石。分異指數DI為75.14～76.79，表明母巖漿經歷了一定的分異或同化作用。

表1 花崗閃長巖主量元素化學分析結果表Table 1 Major element results of the granite-diorite

圖4 閃長巖TAS分類圖解Fig.4 TAS diagram for the diorite

含礦巖體稀土總量較低，ΣREE為23.27×10-6～36.17×10-6。LREE/HREE為4.43～4.86，輕稀土相對富集，重稀土相對虧損(表2)。(La/Yb)N比值為3.63～5.30，輕重稀土分餾不明顯，(La/Sm)N比值變化于2.28～2.58，說明輕稀土具一定的分餾，重稀土的分餾則相對較弱，(Gd/Yb)N比值僅為1.18～1.57。δEu為1.11～1.89，具微弱的正Eu異常，可能與斜長石的堆晶作用有關。

微量元素原始地幔標準化蛛網圖中，礦區花崗閃長巖大離子親石元素Rb，Ba，U，K等元素相對富集，高場強元素Nb，Ta，Zr等相對虧損，明顯的Nb，Ta，Ti負異常特征表明樣品具島弧巖漿巖特征，與土屋-延東及瓊河壩礦區含礦巖體微量元素分布特征類似(圖 6)[10,11]。利用 Rb-(Y+Nb)及 Rb-(Yb+Ta)圖解進一步判別，3個礦區樣品均落入火山弧(島弧)花崗巖區域，結合區域地質背景分析及巖石微量元素地球化學特征認為，東山礦區花崗閃長巖具島弧巖漿巖特征，形成于火山弧(島弧)環境(圖7)。

圖5 K2O-SiO2圖解Fig.5 K2O-SiO2diagram

東山銅金礦區含礦巖體具有與埃達克巖相似的地球化學特征，在Sr/Y-Y判別圖解中，含礦巖體花崗閃長巖落入了埃達克巖區域，土屋-延東及瓊河壩礦區含礦巖體也落入了埃達克巖區域(圖8)。埃達克巖是指由俯沖板片部分熔融形成的一套富Na的中酸性火成巖，其主要地球化學特征為：SiO2含量大于等于56%，Al2O3含量大于等于15%，MgO小于3%，Y和HREE含量低于正常島弧火山巖，但具較高的Sr及Sr/Y，La/Yb值[13,14]。東山礦區含礦巖體SiO2含量64.3%～68.15%，平均66.93%，Al2O3含量為15.6%～16.6%，平均16.25%，MgO含量1.29%～1.69%，巖體Sr含量較高(624×10-6～871×10-6)，Y，Yb含量較低(表 3)，分別為 6.90×10-6～2.30×10-6、0.58×10-6～0.92×10-6，Sr/Y比值為64.47～122.68，Y和Yb含量低但具較高Sr值，具埃達克巖特征。同時，東山含礦巖體花崗閃長巖具明顯的富鋁富鈉貧鉀特征(Al2O3含量15.6%～16.6%，Na2O/K2O為5.18～19.42)，與俯沖洋殼熔融形成的埃達克巖一致[13]，表明東山銅金礦含礦巖體為島弧巖漿巖，具埃達克巖特征，源區主要來自于俯沖洋殼的部分熔融。

表2 花崗閃長巖稀土元素含量分析結果表Table 2 REE analytical results of the granite-diorite

圖6 東山銅(金)礦區花崗閃長巖微量元素原始地幔標準化蛛網圖Fig.6 Primitive normalized patterns of trace elements of granite-diorite from the Dongshan Cu(Au)deposit

圖 7 Rb-(Y+Nb)和 Rb-(Yb+Ta)圖解Fig.7 Rb-(Y+Nb)and Rb-(Yb+Ta)diagram

圖8 Sr/Y-Y判別圖解Fig.8 Sr/Y-Y diagram

表3 花崗閃長巖微量元素含量分析結果表Table 3 Rare elements’results of the granite-diorite

表4 東山銅金礦與新疆北部斑巖型銅礦和典型斑巖型銅礦特征對比表Table 4 Characteristics of Dongshan Cu(Au)deposits、porphyry copper deposits in northern Xinjiang and typical porphyry copper deposits

4 成礦潛力分析

許茗涵通過研究新疆北部4個典型的斑巖型銅礦(土屋-延東、包古圖、瓊河壩和哈臘蘇)，指出新疆北部斑巖型銅礦在成礦時代、構造背景、成礦斑巖特征、礦體特征、圍巖蝕變和成礦流體特征方面有其專屬性：①成礦時代：古生代的早泥盆世、晚泥盆世、早石炭世和晚石炭世；②構造背景：俯沖島弧環境；③成礦巖體主要為埃達克巖，源區主要來自于俯沖洋殼的部分熔融；④礦化類型主要以細脈浸染狀、浸染狀和網脈狀分布于成礦斑巖中[10]。通過對比東山銅金礦與新疆北部斑巖型銅礦和典型斑巖型銅礦的成礦特征可知(表4)[10]，東山銅金礦與新疆北部斑巖型銅礦特征相似，成礦構造背景均為俯沖島弧環境，含礦巖體均為埃達克巖，含礦巖體具相似的巖石地球化學特征，表明該區具斑巖型銅礦的成礦潛力，東山銅金礦的礦床成因類型應為斑巖型銅金礦床。

5 結論

通過對東山銅金礦區礦床地質特征、含礦巖體地球化學特征等方面的分析，得出以下認識：

(1)礦體主要產于花崗斑巖及閃長玢巖與花崗閃長巖接觸帶附近，花崗閃長巖為主要含礦巖體，礦體呈條帶狀、脈狀、網脈狀產于節理裂隙中，與斑巖型銅礦化類型相似。

(2)礦區花崗閃長巖SiO2含量64.3%～68.15%，平均66.93%，Al2O3含量15.6%～16.6%，平均16.25%，為亞堿性低鉀(拉斑)系列，屬準鋁質-弱過鋁質巖石。巖石Sr含量較高(624×10-6～871×10-6)，Y，Yb含量較低，分別為 6.90×10-6～12.30×10-6、0.58×10-6～0.92×10-6，Sr/Y比值為64.47～122.68，Y和HREE含量低但具較高Sr值，礦區花崗閃長巖具有埃達克巖特征。

(3)花崗閃長巖大離子親石元素Rb，Ba，U，K等元素相對富集，高場強元素Nb，Ta，Zr等相對虧損，明顯的Nb，Ta，Ti負異常特征表明樣品具有島弧巖漿巖特征，與土屋延東及瓊河壩含礦巖體微量元素特征類似。結合區域地質背景分析及巖石微量元素地球化學特征認為，本區花崗閃長巖形成于火山弧(島弧)環境，源區來自于俯沖洋殼的部分熔融。

(4)通過與新疆北部斑巖型銅礦和典型斑巖型銅礦的成礦特征及構造環境對比可知，東山銅(金)礦與二者成礦特征及成礦環境相似，表明區內具斑巖型銅礦的成礦潛力，東山銅(金)礦的礦床成因類型應為斑巖型銅金礦床。

致謝：在論文寫作過程中得到了新疆地礦局第六地質大隊總工鄧剛、副總賈紅旭以及中國地質調查局西安地質調查中心劉月高博士的指導和幫助，在此表示感謝！