新疆阿克陶縣沙曼-吐根曼蘇銅金礦成礦特征及成因分析

李泰德 閆亞男 郭剛 尉兵 依力哈木

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局地球物理探礦隊(duì) 烏魯木齊 830011）

0 引言

世界上許多著名的超大型礦床和礦集區(qū)都分布于造山帶或大陸邊緣（陳衍景等，1992；翟裕生等，1999，2003），加拿大Abitibi 地區(qū)和澳大利亞Golden Mile地區(qū)綠巖帶內(nèi)的太古宙金礦也被認(rèn)為是造山帶作用的結(jié)果（Groves et al.，1998；Goldfard et al.，2001）。Govers 將綠巖型金礦、破碎蝕變巖型金礦、石英脈型金礦、韌性剪切帶型金礦、濁積巖型金礦成礦作用和構(gòu)造背景結(jié)合起來統(tǒng)稱為“造山型金礦床”（于曉飛，2010）。該類礦床自太古代變質(zhì)巖基底至中新生代造山帶內(nèi)均有產(chǎn)出。

西昆侖地區(qū)自上世紀(jì)九十年代以來，先后發(fā)現(xiàn)了木吉、阿然保泰、帕西木、葉爾羌河、塔西克西、依買克等多處金礦床(點(diǎn))。上述礦床（點(diǎn)）的發(fā)現(xiàn)，表明西昆侖是重要的巖金成礦區(qū)。2015～2019 年，筆者等在西昆侖塔木銅、鉛、鋅、金及煤炭成礦亞帶沙曼-吐根曼蘇一帶工作時(shí)新發(fā)現(xiàn)了沙曼-吐根曼蘇銅金礦，圈出2個(gè)礦帶，Ⅰ號(hào)帶以銅礦為主，銅礦體受構(gòu)造控制，Ⅱ號(hào)帶以金礦為主，礦體表現(xiàn)出長脈狀、高品位的特征，找礦潛力大，該礦的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了塔木銅、鉛、鋅、金及煤炭成礦亞帶在金礦找礦上的空白。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

沙曼-吐根曼蘇銅金礦位于阿克陶縣南60 千米處，區(qū)域上位于秦祁昆地層與塔里木地層交界位置的北東部，總體位于塔里木盆地西南緣塔木晚古生代早期陸緣盆地內(nèi)，屬鐵克里克地層分區(qū)，出露地層主要為古生界的中-晚泥盆世地層；該銅金礦處于逆沖推覆前鋒帶上，構(gòu)造極為發(fā)育，構(gòu)造帶具復(fù)雜的變質(zhì)變形特征，并呈現(xiàn)出多層次、多樣式、多機(jī)制、多階段復(fù)雜構(gòu)造變形的特點(diǎn)，其物質(zhì)組成和構(gòu)造樣式具明顯的空間分帶性。在多期次構(gòu)造的作用下，在礦區(qū)局部地帶應(yīng)力釋放形成脆-韌性剪切帶。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)地層單元主要為中-晚泥盆世淺海相-濱淺海相、扇三角洲相的碎屑巖建造，出露地層為中泥盆統(tǒng)阿克巴西麻扎爾組(D2a)、克孜勒陶組(D2kz)及上泥盆統(tǒng)奇自拉夫組(D3q)，巖性主要為灰綠色石英細(xì)砂巖、褐黃色巖屑石英砂巖，在構(gòu)造強(qiáng)烈地段，該碎屑巖變質(zhì)為碎裂巖、千枚巖、絹云母石英片巖等。

2.2 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，只有脈巖出露，主要為輝綠巖脈、石英脈。

輝綠巖脈產(chǎn)于侏羅晚期，為陸內(nèi)伸展作用上涌形成的巖墻，屬階段性松弛或局部形成拉張環(huán)境下的產(chǎn)物，脈寬1～2米，斜切地層發(fā)育。

石英脈主要有兩期，早期石英脈為白云石石英脈，在全區(qū)均有發(fā)育，與地層走向一致，局部與地層走向小角度相交，為區(qū)內(nèi)銅礦化的主要賦礦巖石；晚期為針鐵礦化石英脈，與地層走向呈10°～20°夾角，受剪切作用影響，單個(gè)脈體連續(xù)性差，該期次石英脈多發(fā)育于早期石英脈裂隙間，且在脈體邊部多形成褐鐵礦化蝕變，局部可見硫磺發(fā)育，此蝕變巖連同硫磺及其個(gè)別的針鐵礦化石英脈是區(qū)內(nèi)金礦化的主要賦存地帶，金礦化富集于富含硫磺的地段。

2.3 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡按先后順序可分為三期。

第一期以北西-南東向褶皺為主，形成于華力西中期晚古生代裂陷槽俯沖、閉合時(shí)期，并伴隨有后期南北向持續(xù)擠壓形成的疊加特征，鐵熱克其克背斜便形成此期，在該背斜形成過程中，其兩翼產(chǎn)生張性節(jié)理及層間擠壓破碎帶，同時(shí)有大量的硅質(zhì)熱液侵入，熱液不斷交換萃取地層中的含銅有機(jī)質(zhì)沉積體，使銅質(zhì)在石英脈體中富集形成銅礦體(Ⅰ號(hào)帶的銅礦體主要形成于該期構(gòu)造作用)；

第二期以逆沖斷層為代表，其形成于晚古生代裂陷槽俯沖閉合后，該期構(gòu)造作用使得早期地層發(fā)生了不同程度的碎裂作用，對(duì)區(qū)內(nèi)早期形成的銅礦體進(jìn)行了破壞；

第三期以右型剪切帶為代表，其形成于俯沖擠壓后期松弛階段。該期構(gòu)造為第二期構(gòu)造的走滑階段，具明顯的右型剪切特征，在區(qū)內(nèi)鐵熱克其克背斜南翼應(yīng)力釋放形成了明顯的脆-韌性剪切帶，隨著剪切帶的發(fā)育，次級(jí)硅質(zhì)熱液再次侵入，不僅使原地層中的物質(zhì)發(fā)生了交換，而且使得早期的銅礦體變形、不連續(xù)，與此同時(shí)，金元素隨著熱液作用而富集成礦。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

沙曼-吐根曼蘇銅金礦區(qū)分布有2 個(gè)礦帶，Ⅰ號(hào)帶以銅礦為主，Ⅱ號(hào)帶以金礦為主。

表1 沙曼-吐根曼蘇礦區(qū)Ⅰ號(hào)銅礦帶主要銅礦體一覽表

Ⅰ號(hào)銅礦帶位于鐵熱克其克背斜北翼，長3200余米，寬30～100米，走向120°～135°，礦石礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦、藍(lán)銅礦和孔雀石，主要賦存于早期石英脈中，圈出銅礦體14 個(gè)，礦體形態(tài)呈脈狀，基本平行集中產(chǎn)出，其中具有工業(yè)意義的礦體產(chǎn)狀、品位、規(guī)模形態(tài)見表1。

以上礦體主要見于石英脈中，除此之外，銅礦化在圍巖的裂隙面也有少量分布，圍巖具硅化、褐鐵礦化，硅化愈強(qiáng)礦化愈富集，礦化處具明顯的褪色現(xiàn)象，與地層走向基本一致，為熱液脈型銅礦化。

Ⅱ號(hào)銅金礦帶位于鐵熱克其克背斜南翼，處于脆-韌性剪切帶內(nèi)，礦帶長2700米，寬40～200米，走向100°～115°，礦石礦物主要為黃鐵礦、針鐵礦、褐鐵礦、黃銅礦和孔雀石，主要賦存于針鐵礦化石英脈及其邊部的蝕變巖中，圈出銅礦體2 個(gè)、銅金礦體3個(gè)、金礦體6 個(gè)，礦體形態(tài)呈透鏡狀、脈狀、豆莢狀展布，含礦層位較穩(wěn)定，其中具有工業(yè)意義的礦體產(chǎn)狀、品位、規(guī)模形態(tài)見表2。

以上礦體受構(gòu)造控制明顯，含礦圍巖不盡相同，但均與針鐵礦化石英脈有關(guān)，該帶圍巖具強(qiáng)變形、弱變質(zhì)特征，帶內(nèi)多見鞘褶皺、次級(jí)小斷裂，多見石香腸構(gòu)造、眼球構(gòu)造及右型剪切構(gòu)造行跡，圍巖主要為變質(zhì)砂巖、千枚巖、絹云母石英片巖，具不同程度的硅化、絹云母化及褐鐵礦化。

該帶金礦石主要分布在針鐵礦化石英脈引起的褐鐵礦化蝕變巖內(nèi)，因蝕變強(qiáng)弱不同致使金含量在同一條礦體上有較大的差異，特別是硫磺富集地段金礦體品位達(dá)171克/噸，因此，針鐵礦化石英脈連同其邊部的褐鐵礦化蝕變巖是礦區(qū)的找金標(biāo)志，富硫磺地段是該帶金富集的主要原因(硫磺的參與提高了金的溶解度，而溶解度對(duì)金的活化、遷移和富集至關(guān)重要，在一些個(gè)案中，如果有硫磺存在，金在沉積物中的含量會(huì)提高8倍——摘自《科技日報(bào)》)。

表2 沙曼-吐根曼蘇礦區(qū)Ⅱ號(hào)銅金礦帶主要礦體一覽表

3.2 礦石特征

⑴礦石自然類型：Ⅰ號(hào)銅礦帶主要為銅礦石，該帶礦石自然類型可分為原生硫化礦石和氧化礦石兩類，地表主要為氧化礦石，深部(30 米以下)為原生硫化礦石；Ⅱ號(hào)銅金礦帶主要為金礦石，且金礦化多與硫化物有關(guān)，金礦石在地表為氧化礦石，表現(xiàn)為自然金、碳酸鹽包裹金及硫化物包裹金，深部(30 米以下)為原生礦石，表現(xiàn)為硫化物包裹金。

⑵礦石物質(zhì)成分：礦石的物質(zhì)成份較多，金屬礦物有自然銅、黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、輝銅礦、黝銅礦、閃鋅礦、銅藍(lán)、孔雀石、藍(lán)銅礦、針鐵礦、自然金等；脈石礦物主要為石英。

銅的工業(yè)礦物主要為黃銅礦，一般呈細(xì)脈狀、條帶狀分布于石英脈裂隙間；自然金為微細(xì)粒金，其主要載體為黃鐵礦、黃銅礦。

⑶礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：主要為半自形-它形不等粒狀結(jié)構(gòu)、不規(guī)則狀結(jié)構(gòu)；主要為條帶狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造、微細(xì)網(wǎng)脈狀構(gòu)造等。

4 礦床成因

沙曼-吐根曼蘇銅金礦出露地層為晚泥盆世奇自拉夫組第二段，位于區(qū)域推覆構(gòu)造的前鋒帶上。根據(jù)礦床的產(chǎn)出特征，以及銅、金礦體的時(shí)空分布關(guān)系，認(rèn)為該礦床的成因與熱液密切相關(guān)。

4.1 礦床具有明顯的熱液特征

Ⅰ號(hào)銅礦帶規(guī)模較大，分布于褪色蝕變帶內(nèi)，帶內(nèi)礦體多但規(guī)模較小，銅礦石以細(xì)脈狀、細(xì)脈浸染狀為主，含礦巖石為石英脈，圍巖為細(xì)粒巖屑石英砂巖，多具硅化、褐鐵礦化，且多見黃鐵礦呈粒狀浸染其中，礦石及圍巖多見細(xì)小裂隙，金屬礦物沿這些裂隙形成細(xì)脈狀、細(xì)脈浸染狀礦石。所以，該礦帶主要是受早期構(gòu)造及晚期含礦熱液活動(dòng)的控制，礦化類型為熱液脈型銅礦。

Ⅱ號(hào)銅金礦帶位于區(qū)域推覆構(gòu)造與鐵熱克其克斷裂間的脆-韌性剪切帶內(nèi)，該帶經(jīng)歷了多期次構(gòu)造作用，伴隨著后期剪切作用的增強(qiáng)，次級(jí)硅質(zhì)熱液不斷侵入，金元素隨著熱液作用而富集成礦，該帶內(nèi)的針鐵礦化石英脈及其邊部的褐鐵礦化蝕變巖是熱液作用的明顯標(biāo)志。

4.2 成礦熱液的來源

礦區(qū)內(nèi)兩條礦帶均受熱液不同程度的影響，而礦區(qū)附近又無巖體出露，區(qū)內(nèi)分布的輝綠巖脈規(guī)模不大，不足以提供如此多的熱源，但輝綠巖脈可能是塔里木板塊和西昆侖后碰撞造山伸展的物質(zhì)記錄（王利偉等，2018），代表著一期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，此期構(gòu)造使得幔源拉斑玄武質(zhì)巖漿沿裂隙上升，與殼源巖石混染并分異(巖漿主要靠巖墻擴(kuò)張機(jī)制侵位)。

礦區(qū)內(nèi)1∶5 萬化探工作表明：工作區(qū)內(nèi)Au、As、Sb、Bi 為強(qiáng)富集且極不均勻分布元素，且Au、Bi 元素相關(guān)性較好，在相關(guān)系數(shù)0.89左右聚合為一類，與熱液活動(dòng)有關(guān)，Bi元素代表的是一種近礦元素，進(jìn)一步佐證了該區(qū)深部存在有隱伏巖體。

4.3 成礦物質(zhì)來源

Ⅱ號(hào)銅金礦帶多處見有硫磺分布，且硫磺分布處金含量奇高，說明金與硫磺呈正相關(guān)。加拿大里納教授在安大略省克爾克蘭地區(qū)對(duì)該區(qū)金礦開展了相關(guān)研究，認(rèn)為富含金的巖漿在地表深處形成時(shí)，含有大量的硫磺，這一特征與礦區(qū)內(nèi)金礦特征十分吻合。

礦區(qū)處于逆沖推覆構(gòu)造前鋒帶上，構(gòu)造極為發(fā)育，深部的含礦熱液沿深斷裂及其次級(jí)斷裂向上運(yùn)移至地表或近地表，在后期剪切作用下富集成礦。

5 結(jié)論

沙曼-吐根曼蘇銅金礦主要產(chǎn)于鐵熱克其克背斜形成的過程中，而后受逆沖推覆構(gòu)造的破壞作用，對(duì)早期形成的銅礦體進(jìn)行了破壞，在逆沖推覆構(gòu)造的后期(應(yīng)力釋放階段)，在特定位置發(fā)生了一系列的右型剪切作用，使得區(qū)內(nèi)地層發(fā)生了強(qiáng)烈的變形變質(zhì)作用，形成了一系列多個(gè)高品位金礦體，而且規(guī)模較大，此類型金礦在整個(gè)西昆侖來看都不同于以往發(fā)現(xiàn)的金礦化特征，為該區(qū)首次發(fā)現(xiàn)，特別是硫磺的參與，更顯示出該區(qū)極大的找礦潛力。