新疆東準噶爾托吐喀臘銅鎳礦的發現及地質意義

王君良 ,趙玉京 ,肖艷東 ,孟貴祥 ,湯賀軍 ,鄧震 ,范僥

（1.新疆維吾爾自治區地質調查院，新疆 烏魯木齊 830000；2.中國地質科學院，北京 100037）

世界上已發現的超大型巖漿硫化物礦床多產于大火成巖省或大陸裂谷中，但在全球若干造山帶中也發現了大量中大型巖漿硫化物礦床。我國天山造山帶北部發現的黃山-鏡兒泉成礦帶及東昆侖造山帶發現的夏日哈木超大型鎳礦，指示造山帶也是巖漿型銅鎳硫化礦床形成的有利構造背景[1,2]。新疆天山北部晚古生代造山帶分布兩個重要的基性-超基性雜巖體帶，分別是土墩-黃山-鏡兒泉-圖拉爾根鎂鐵質雜巖帶、科克別克提-喀拉通克-錫泊渡鐵鎂質雜巖帶。前者已發現黃山、黃山東、土墩、香山等多個大中型銅鎳礦，后者僅有喀拉通克大型銅鎳礦[3]。近年來，在喀拉通克一帶相繼發現默色克奧依、科克別克提[4]、庫拉比也銅鎳礦點,但找礦效果并不理想。托吐喀臘銅鎳礦位于東準噶爾北塔山一帶，礦化產于中基性雜巖體中，具早期巖漿熔離分異、后期熱液疊加兩期成礦作用，顯示較好的銅鎳成礦潛力。本文詳細介紹了托吐喀臘銅鎳礦床地質特征，初步探討該礦的發現及地質意義，為準噶爾東北緣銅鎳勘查工作提供新的思路。

1 區域大地構造背景

東準噶爾位于新疆東北部，北部為阿爾曼太蛇綠混雜帶，南部為卡拉麥里復合俯沖增生雜巖帶（圖1）。屬賽米斯臺-三塘湖復合島弧帶三級構造單元[5]。在構造上包括了額爾齊斯-瑪因鄂博大斷裂以南的準噶爾東北緣褶皺帶，阿爾曼泰斷裂以南，卡拉麥里-塔克扎勒縫合帶以北的島弧區古洋殼。

圖1 東準噶爾北緣地質簡圖Fig.1 Geological sketch map of the northern margin of East Junggar

區域內褶皺、斷裂構造發育，構造線總體為NW向展布，北部受阿爾曼太深大斷裂控制，區內加里東期、海西期構造活動強烈；南部發育庫布蘇斷裂、清水-蘇吉泉斷裂及卡拉麥里等深大斷裂，為一個構造背景極為復雜、巖漿活動極為強烈的地區。區域地層以晚古生代地層為主，早古生代地層在北部和中部少量分布，由老到新有志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、侏羅系、古近—新近系及第四系。區域巖漿活動強烈，包括與板塊俯沖有關的島弧鈣堿性系列中酸性侵入巖、后碰撞伸展階段形成的鎂鐵-超鎂鐵雜巖及后造山階段形成的堿性侵入巖。以中酸性侵入巖分布范圍最廣，侵入時代以石炭紀和二疊紀為主。

2 礦區地質特征

2.1 地層建造及構造

托吐喀臘銅鎳礦在成礦單元上屬古亞洲成礦域，屬北塔山Au-Cu-Fe-石墨礦帶。出露地層主要為上志留統紅柳溝組第二巖性段，為一套淺變質火山巖、碎屑巖建造，出露巖性主要為變質砂巖夾凝灰質砂巖、粉砂巖、凝灰巖、玄武巖等（圖2）。巖石普遍具弱變質現象，與侵入巖接觸部位具角巖化。區內地層產狀總體傾向為NW向，傾角55°～78°，地層產狀受后期構造、巖漿活動影響較強，地層傾向既有NW向也有SE向。

圖2 托吐喀臘礦區地質圖Fig.2 Geological map of Tuotukala deposit

區內主要發育斷裂構造，按走向分為NW 向、NE 向、近EW 向斷裂。其中NW 向斷裂為庫普區域性深大斷裂，分布于礦區南部，沿庫普斷裂帶北側相繼發現野馬泉金礦、托吐喀臘銅鎳礦、阿克塔斯闊臘金礦。NE 向斷裂為區內控巖、控礦斷裂，表現為中基性雜巖體、礦體沿NE 向分布，沿斷裂帶發育EW向褐鐵礦化蝕變帶。近EW向斷裂為區域斷裂派生的次級斷裂，區內表現為大量分布的近EW 向中酸性脈巖。另外，區內廣泛發育NW向劈理，含礦巖石中磁黃鐵礦多呈透鏡狀，揭示剪切應力作用于成巖成礦過程。

2.2 巖體地質特征

托吐喀臘銅鎳礦區中基性雜巖體分布于庫普深大斷裂北側，由于基巖多未出露，風化面顏色與地層相似，以往1∶5 萬區域地質調查工作未識別出雜巖體。雜巖體受NE向斷裂控制，呈NE向展布，侵位于晚志留統紅柳溝組角巖化凝灰巖、砂巖中，巖體具一定巖相分帶，主要巖石類型有閃長巖、角閃輝長巖、輝長巖、橄欖輝長巖、角閃石巖。其中輝長巖、橄欖輝長巖、角閃石巖是區內含礦巖體，總體分布于雜巖體下部、邊部。巖體在面積約0.3 km2的范圍內密集出露，地表形態呈橢圓狀，長軸走向229°，剖面形態呈漏斗狀，地表出露寬60～150 m，長350 m。巖體出露地區呈現明顯負地形，總體破碎、蝕變發育。

閃長巖為灰黑色，中細粒結構，塊狀構造。主要分布在礦區西部及雜巖體外側，由斜長石（70%±）、角閃石（20%±），少量黑云母（5%±），微量金屬礦物組成（圖3-e,f）。斜長石呈自形板狀，具強泥化，局部絹云母化。角閃石多已蝕變，呈殘留狀分布。

輝長巖為灰黑色，半自形中細粒粒狀結構，塊狀構造。主要由斜長石（45%±）、輝石（35%±）、白云母（5%±）、碳酸鹽（10%±）及少量金屬礦物（小于3%）組成（圖3-c,d）。其中斜長石呈半自形板狀，聚片雙晶發育，簾石化輕度，碳酸鹽化發育。輝石為褐黃色，柱狀，均勻分布于斜長石間。

圖3 礦區典型巖石正交偏光、單偏光顯微特征Fig.3 Microscopic characteristics of crossed polars and monopolarization of typical rocks in mining area

角閃石巖為灰色，他形-半自形粒狀結構，塊狀構造。主要分布在礦區中部、西南部，主要由角閃石（99%）、少量金屬礦物組成。角閃石呈他形粒狀、柱狀雜亂分布，纖閃石化發育。地表透閃石化、絹云母化、碳酸鹽化、褐鐵礦化、滑石化發育，破碎強烈，巖石受構造作用影響，具明顯定向拉伸現象，揭示成巖成礦后受構造改造作用。

橄欖輝長巖為灰黑色，中粗粒結構，為隱伏巖體，是區內主要含礦巖體，主要分布在輝長巖下部。主要由輝石（35%±）、斜長石（50%±）、橄欖石（10%±）及少量金屬礦物（小于5%）組成（圖3-a,b）。其中輝石綠泥石化、滑石化發育。

3 礦體地質特征

3.1 礦體特征

托吐喀臘銅鎳礦區共圈定3條礦體。

Ⅰ-1 礦體分布在雜巖體南部，含礦巖石為強蝕變角閃石巖，控制長約100 m，厚2.0 m，礦體呈透鏡狀，NW向分布，傾向SW 向。礦體中Ni 品位0.40%～0.56%，平均品位0.48% ；Co品位0.03%～0.05%，平均品位0.04%。

Ⅰ-2-1、Ⅰ-2-2銅鎳礦體分布在雜巖體東北部，含礦巖石為輝長巖、橄欖輝長巖。由Ⅰ-TC24、Ⅰ-ZK1601、Ⅰ-ZK2402控制，目前控制礦體長約300 m，礦體總體走向276°，傾向SW向。Ni 品位0.20%～0.33%，Cu 品位0.20%～1.54%，伴生Co品位0.01%～0.03%。

3.2 礦石結構構造

礦石結構主要為他形粒狀結構。礦石構造主要為浸染狀、團斑狀、塊狀構造，局部為細脈狀構造。

團斑狀礦石在ZK2402鉆孔淺部輝長巖中發育，礦石以富硫化物為特征，硫化物含量大于15%。硫化物以含孔洞黃鐵礦為主（圖4-a,b），其次為黃銅礦，鎳黃鐵礦較少。

浸染狀礦石為區內主要礦石類型，主要發育于巖體下部的橄欖輝長巖中（圖4-c），金屬硫化物呈不等粒集合體分布于硅酸鹽礦物之間，粒度、含量變化較大，主要金屬硫化物有磁黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦等。

塊狀礦石近期施工的ZK1201鉆孔在橄欖輝長巖中發現厚度約25 cm的塊狀礦石（圖4-d）。硫化物含量大于50%，以磁黃鐵礦、鎳黃鐵、黃銅礦、黃鐵礦為主，為貫入式成礦作用形成。

圖4 鉆孔礦石照片Fig.4 Borehole ore photos

細脈狀礦石少量，地表見孔雀石、鎳華等沿巖石節理或裂隙分布。鉆孔內分布細脈浸染狀銅鎳硫化物。

3.3 礦石礦物組成

據巖礦鑒定及礦物成分微區分析（圖5，6，表1），礦石主要金屬礦物為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦，次要金屬礦物為黃鐵礦、含鎳輝砷鈷礦、鐵閃鋅礦、磁鐵礦等。非金屬礦物為孔雀石、鎳華、纖閃石、透閃石、滑石等蝕變礦物。

圖5 礦石顯微照片Fig.5 Ore micrograph

磁黃鐵礦為礦石中主要金屬硫化物，具磁性，在角閃石巖、橄欖輝長巖、輝長巖中均見發育。礦物主要呈他型粒狀集合體，粒徑0.1～30 mm，具明顯定向拉伸特征，呈透鏡體平行分布，顯示韌性剪切構造改造特征。據礦物能譜分析結果（表1），磁黃鐵礦中Fe原子百分比為44.08%～46.02%，屬單斜磁黃鐵礦低溫相[6]。

表1 礦物成分微區分析測試結果Table 1 Microanalysis and test results of mineral composition 單位：%

黃銅礦為礦石中主要金屬硫化物，為主要含銅礦物，多與磁黃鐵礦連晶狀分布。主要在橄欖輝長巖和輝長巖中發育，在角閃石巖中少量發育。礦石中分布不均，局部富集呈團塊狀，粒徑0.02～40 mm，通常呈不規則集合體，局部呈脈狀分布。

鎳黃鐵礦為礦石中主要含鎳礦物，在橄欖輝長巖、輝長巖、角閃石巖中發育。礦石中含量一般，多與磁黃鐵礦共生，沿磁黃鐵礦裂隙呈碎裂脈狀、粒狀發育。

黃鐵礦為礦石中主要硫化物。在輝長巖、角閃石巖中發育，與黃銅礦共生。ZK2402鉆孔內黃鐵礦發育較為特殊的氣孔構造。

輝砷鈷礦為礦石中主要含鈷礦物。礦石中含量較少，與磁黃鐵礦共生，呈粒狀分布。鏡下可見典型的五角十二面體晶型，銀灰色，亮度明顯高于其他硫化物。

礦石中除巖漿硫化物礦床常見的磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦外，還發現了輝砷鈷礦、鐵閃鋅礦，且改造礦巖體受后期韌性剪切變形明顯，可能存在晚期剪切作用的疊加成礦。ZK2402 中出現較罕見的含氣孔構造黃鐵礦，可能為深部含礦巖漿沿斷裂通道快速上涌，溫壓急劇下降條件下形成。

4 礦床成因及意義

托吐喀臘一帶中基性雜巖體由幔源巖漿演化形成，受斷裂構造控制明顯，呈小巖體產出，出露面積小。雜巖體主要由角閃石巖、橄欖輝長巖、輝長巖、角閃輝長巖、閃長巖構成。礦（化）體主要賦存在雜巖體中下部位的輝長巖、橄欖輝長巖相內。礦化具有兩類形式：①稀疏浸染狀、星點狀、團斑狀，為熔離分異成因，銅鎳礦化品位為0.2%～0.5%；②塊狀、細脈狀，12 線新發現塊狀礦石，證實礦區存在貫入式成礦作用，這一成礦作用可能形成特富礦體。初步研究認為，托吐喀臘銅鎳礦屬巖漿型銅鎳硫化物礦床。銅鎳成礦作用包括早期分異作用和后期熱液疊加作用，前者形成硫化物組合為磁黃鐵礦+鎳黃鐵礦+黃銅礦，后者形成硫化物組合為含孔洞黃鐵礦+黃銅礦+鎳黃鐵礦。

圖6 礦物掃描電鏡能譜圖Fig.6 Energy spectrum of mineral scanning electron microscope

2017 年1∶5 萬地球化學異常查證工作中首次發現托吐喀臘一帶中基性雜巖體，2018—2020年在雜巖體中先后發現多處銅鎳礦化線索，2021年開展系統的評價工作。通過初步工作，明確了雜巖體為幔源巖漿活動形成，經巖漿熔離分異作用及后期含礦熱液疊加，在雜巖體下部橄欖輝長巖、輝長巖中形成銅鎳礦體。目前礦區發現的雜巖體總體沿區域性NW 向深大斷裂北側分布，具體展布形態受NE向次級斷裂控制，成巖成礦過程受剪切應力作用控制，局部巖石、硫化物變形強烈，呈透鏡狀定向排列。

托吐喀臘銅鎳礦的發現是繼喀拉通克銅鎳礦發現之后，準噶爾東北緣巖漿型銅鎳礦的找礦新突破。這一發現增加了北塔山Cu-Au 成礦帶成礦類型，揭示了自喀拉通克至北塔山一帶，仍有基性-超基性巖型銅鎳找礦潛力。NW向、NE向深大斷裂附近，中基性雜巖體疊加Cu-Ni-Co地球化學異常區域是找礦的有利地段。

5 結論

（1）托吐喀臘銅鎳礦產于NW 向、NE 向斷裂構造控制的中基性雜巖帶內，金屬礦物為磁黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦、黃鐵礦、輝砷鈷礦。賦礦巖石為橄欖輝長巖、輝長巖、角閃石巖。成礦類型以巖漿熔離分異作用為主，疊加有貫入式礦體。

（2）托吐喀臘銅鎳礦的發現，增加了北塔山成礦帶成礦類型，拓展了準噶爾東北緣巖漿型銅鎳硫化物礦床找礦空間。