新疆托克遜縣鄭州銅鉛鋅多金屬礦床地質(zhì)特征及成因分析

新疆托克遜縣鄭州銅鉛鋅多金屬礦床地質(zhì)特征及成因分析

0異常檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題2002年，在托克森縣銅華山-彩華區(qū)進(jìn)行了1500萬(wàn)化勘探異常調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)了彩虹銅礦床。至今采用了大比例尺地質(zhì)填圖、物探激電、重力、TEM及鉆探工程等手段對(duì)銅礦化蝕變帶進(jìn)行了系統(tǒng)的工作,鉆探控制礦體的深度已達(dá)601m。1巖石學(xué)和礦物特征礦區(qū)位于塔里木北緣活動(dòng)帶南天山晚古生代陸緣盆地—淺?；鹕綐?gòu)造盆地,礦床產(chǎn)于庫(kù)米什東背斜南翼(圖1)。區(qū)域內(nèi)出露地層主要為元古界星星峽組的片巖、大理巖及長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖、混合巖等一套變質(zhì)巖;中下志留統(tǒng)烏勇布拉克組灰綠色片巖、凝灰質(zhì)砂巖夾礫巖、砂巖、灰?guī)r;泥盆系下統(tǒng)阿爾彼什麥布拉克組鈣質(zhì)片巖、黑云母石英片巖、綠泥石石英片巖、大理巖等,原巖為火山巖及火山碎屑巖夾正常沉積巖組合;泥盆系中統(tǒng)阿拉塔格組絹云母鈣質(zhì)千枚巖、灰?guī)r、生物灰?guī)r、綠泥石石英片巖、變余砂巖、礫巖等;石炭系下統(tǒng)雅滿蘇組及中統(tǒng)桑樹(shù)園組下亞組的火山巖與火山碎屑巖互層的淺海相沉積巖。侵入巖廣泛發(fā)育,為華力西早、中期侵入形成,主要為中性及酸性侵入巖。巖體的頂部及邊部常有矽卡巖化,強(qiáng)烈的交代作用形成鎢錫元素的局部富集成礦。區(qū)域構(gòu)造線呈北西西向展布,大斷裂有三條,均為逆掩斷裂,在重力場(chǎng)上顯示明顯的梯級(jí)帶,區(qū)內(nèi)的次級(jí)斷裂為近東西向、北東向,具張性及走滑斷裂特征,控礦作用明顯。褶皺為庫(kù)米什東背斜,形成于華力西早期。礦床及礦點(diǎn)多分布于褶皺核部、轉(zhuǎn)折端一帶,且多與次級(jí)斷裂及層間破碎帶關(guān)系密切。區(qū)域內(nèi)金、銅、鉛、鋅、鐵、錳、鹽類礦產(chǎn)豐富,礦床點(diǎn)密集分布,且礦種及成因類型繁多,成礦作用復(fù)雜。2礦區(qū)地質(zhì)特征2.1蝕變巖石及礦巖成分特征礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為下泥盆統(tǒng)阿爾彼什麥布拉克組(D1a)及第四系沖洪積物(圖2)。下泥盆統(tǒng)阿爾彼什麥布拉克組(D1a)是礦區(qū)主要地層,為一套淺變質(zhì)的海相碎屑巖、碳酸鹽巖及酸性火山巖。可劃分為2個(gè)亞組、4個(gè)主要巖性段,彼此整合接觸。中亞組(D1ab)主要出現(xiàn)在礦區(qū)中部及以北地段,區(qū)域上該套巖性是庫(kù)米什背斜核部一帶的主體巖性段。主要巖性為深灰色絹云母石英片巖、絹云母黑云母石英片巖、褐色大理巖及絹英巖化蝕變巖。該層中的絹英巖化霏細(xì)巖是彩虹銅多金屬礦床的主要賦礦巖石。在該組中分布有四個(gè)規(guī)模不同的銅礦化蝕變帶,地表有強(qiáng)弱不一的孔雀石化。規(guī)模較大的為Ⅲ號(hào)和Ⅳ號(hào)蝕變帶。Ⅲ號(hào)和Ⅳ號(hào)礦化蝕變帶在深部見(jiàn)有較好的銅鉛鋅多金屬礦化。主要巖石絹云母石英片巖呈深灰色,鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造。礦物成分以石英(50%～60%)、絹云母(25%～30%)為主,次為方解石(10%～15%)及少量金紅石、電氣石及鱗灰石等,礦物粒徑0.02～0.5mm。絹英巖呈淺黃色,變余霏細(xì)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,較輕微的碎裂,主要成分為長(zhǎng)英質(zhì)礦物,含量60%左右。礦區(qū)為一南傾的單斜地層,為庫(kù)米什東背斜南翼的組成部分。地層傾向173°～180°,傾角47°～75°。區(qū)內(nèi)主要斷裂有13條,小的長(zhǎng)僅百米,較大的有上千米。以壓扭性為主,張性斷裂及平移斷裂次之。主要控礦斷裂呈近東西向。巖漿巖主要為分布于礦區(qū)西部及西北部的華力西早期形成的淺肉紅色二云母斜長(zhǎng)花崗巖以及花崗細(xì)晶巖脈、輝綠巖及閃長(zhǎng)巖脈。礦區(qū)內(nèi)存在區(qū)域變質(zhì)作用及近礦圍巖蝕變。區(qū)域變質(zhì)作用的重要變質(zhì)巖有黑云母石英片巖、絹云母石英片巖、綠泥石石英片巖、變質(zhì)砂巖等。近礦圍巖蝕變最主要的有絹英巖化、綠泥石化及硅化。蝕變由邊部向中心呈現(xiàn)出綠泥石化、絹英巖化、硅化的演化趨勢(shì)。2.2蝕變帶與地表礦化蝕變的特征礦區(qū)內(nèi)在主要的礦化蝕變帶上均有較好的激電異常顯示。礦區(qū)內(nèi)圈定出17個(gè)激電異常。主要異常ηa-5號(hào)異?？煞譃閮蓚€(gè)子異常,分別為ηa-5-1和ηa-5-2。兩處異常分布于測(cè)區(qū)中部,呈長(zhǎng)條形展布,相距100m,基本對(duì)應(yīng)于Ⅲ和Ⅳ號(hào)蝕變帶。異常東西走向,長(zhǎng)800m,寬100m,視極化率6%～7.1%,視電阻率300～600Ω·m左右,基本屬于高極化、中高阻異常。激電異常與地表銅礦化蝕變帶有著良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系(圖3),反映了礦化蝕變帶的基本形態(tài)。經(jīng)鉆探驗(yàn)證,在1～7線均見(jiàn)很好的銅鉛鋅礦體。3礦床的地質(zhì)特征3.1層控蝕變帶及特征礦床賦存于下泥盆統(tǒng)阿爾彼什麥布拉克組的灰黃色蝕變巖中。蝕變巖地表呈黃灰色,深部為灰色,硅化強(qiáng)烈,并伴有絹英巖化蝕變,具霏細(xì)結(jié)構(gòu)或蝕變凝灰或砂質(zhì)凝灰結(jié)構(gòu),主要成分以石英為主,斜長(zhǎng)石少見(jiàn)。含礦巖層頂?shù)装鍑鷰r為絹云母石英片巖、黑云母絹云母石英片巖。含礦蝕變帶總體呈北東向斜列等距分布,單條含礦蝕變帶呈東西向分布,以似層狀、透鏡狀或條帶狀分布于絹云母石英片巖、絹英巖和大理巖中,與圍巖產(chǎn)狀基本一致。早期礦化與迷霧狀硅化、絹英巖化關(guān)系密切。同時(shí)晚期熱液充填形成的脈狀礦體也較多,與地層產(chǎn)狀不一致,明顯受后期斷裂構(gòu)造控制,硅化強(qiáng)烈,礦化強(qiáng)度也較大。早期礦體的產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致,顯示了層控的特征。礦區(qū)自北而南分布有4條含礦蝕變帶,Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)規(guī)模較小,礦化相對(duì)弱。Ⅲ和Ⅳ號(hào)蝕變帶是目前礦區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的蝕變帶,控制著31條銅礦體。礦體具層控特征。礦化蝕變帶內(nèi)的主要蝕變作用為絹英巖化、硅化及地表的孔雀石化?？兹甘乇硌刈呦虿贿B續(xù)分布,但其富集地段與深部礦體對(duì)應(yīng)較好。Ⅲ號(hào)蝕變帶為礦區(qū)的主要含礦蝕變帶,巖性為絹英巖化霏細(xì)巖,頂?shù)装鍑鷰r為絹云母石英片巖。長(zhǎng)680m,出露寬度20～110m,內(nèi)有21條銅鉛鋅礦體。蝕變帶西部膨大,寬度可達(dá)110m;東部呈似層狀,較為穩(wěn)定,但被F8號(hào)斷裂錯(cuò)斷,西部南移,東部北移,斷距5～10m。礦體長(zhǎng)23～180m,厚0.61～11.21m,礦體平均品位0.40%～2.72%。礦體控制深度達(dá)601.68m。該蝕變帶對(duì)應(yīng)于物探激電ηa-5-2號(hào)和ηa-7異常。激電異常形態(tài)呈板狀體,傾向南,視極化率5%～7.62%、電阻率250～300Ω·m,具有明顯的高極化率、低電阻率特征。Ⅳ號(hào)蝕變帶長(zhǎng)600m,向東變窄尖滅,寬25～80m,內(nèi)有10條銅鉛鋅礦體。礦體長(zhǎng)23～324m,礦體平均品位0.33%～2.45%?？刂频V體的深度566.83m。該蝕變帶對(duì)應(yīng)于物探激電ηa-5-1號(hào)和ηa-5-1異常,其形態(tài)呈一板狀體,傾向南。激電異常視極化率5%～7.31%、電阻率150～200Ω·m,具有明顯的高極化率、低電阻率特征。3.2主、排除礦石在地表的蝕變帶中見(jiàn)有少量的孔雀石及褐鐵礦等次生氧化礦物。原生礦石中的礦物成分有17種。礦石礦物有黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、輝銅礦、斑銅礦、方鉛礦、磁鐵礦、銅藍(lán)、黝銅礦;脈石礦物有石英、絹云母、長(zhǎng)石、綠泥石、黝簾石、重晶石、方解石、石膏。黃銅礦(Cp)呈銅黃色,他形粒狀,粒徑0.037～0.001mm,含量81.39%;次為中粒,粒徑0.074～0.037mm,含量12.55%,顯微粒徑<0.001mm,含量6.06%。因此,黃銅礦在礦石中主要以中細(xì)粒狀態(tài)出現(xiàn)。黃銅礦明顯交代溶蝕黃鐵礦,但又被閃鋅礦、方鉛礦交代并穿過(guò)。在礦石中主要以獨(dú)立礦物聚晶狀或以微細(xì)粒單晶與閃鋅礦、方鉛礦充填于黃鐵礦聚晶體中。閃鋅礦(Sph)呈鋼灰色,他形粒狀,主要嵌布于黃鐵礦晶隙中,呈細(xì)粒狀,粒徑0.001～0.037mm。在金屬礦物中閃鋅礦形成最晚。方鉛礦(Gn)在礦石中不均勻分布。呈他形填隙狀,粒徑0.01～0.7mm,含量1%～5%。黃鐵礦(Py)是礦石中的主要成分。呈自形—半自形和他形粒狀,呈聚晶團(tuán)塊狀較均勻分布,部分聚晶體之微裂隙充填有黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦微粒,并交代溶蝕黃鐵礦,致使黃鐵礦出現(xiàn)明顯的溶蝕特征。黃鐵礦粒晶多為0.01～0.12mm,部分粒度為0.20～0.25mm。其次還有輝銅礦、斑銅礦、黝銅礦,在礦石中含量較少。出現(xiàn)于火山—熱液的細(xì)脈或條帶狀的銅礦石中。礦石結(jié)構(gòu)主要有三種類型,他形粒狀結(jié)構(gòu)(圖4)、自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)和包含結(jié)構(gòu)(圖5)。他形粒狀結(jié)構(gòu)在礦石中最為普遍,見(jiàn)于黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等硫化物存在的礦石中。自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)主要見(jiàn)于黃鐵礦分布的礦石中,硫化物以黃鐵礦為主,含少量的黃銅礦和閃鋅礦,此類結(jié)構(gòu)在礦石中少見(jiàn)。包含結(jié)構(gòu)在礦石中常見(jiàn)形式有三種,閃鋅礦包含黃銅礦,黃鐵礦包含黃銅礦,黝銅礦包含黃銅礦,其中閃鋅礦包含黃銅礦的結(jié)構(gòu)類型最為常見(jiàn)。礦石構(gòu)造以浸染狀構(gòu)造為主,次為脈狀構(gòu)造,在浸染狀構(gòu)造中常見(jiàn)的有星散浸染狀、稀疏浸染狀和中等浸染狀構(gòu)造,局部可達(dá)稠密浸染狀構(gòu)造,金屬礦物含量和分布變化較大。脈狀構(gòu)造多由黃銅礦或方鉛礦形成,在空間上也呈浸染狀分布。主要礦石類型可分為黃鐵礦型礦石、黃銅礦型礦石、鉛鋅礦石、石英銅鉛鋅多金屬礦石及云母—石英硫化物型礦石五大類。4礦山生產(chǎn)階段的分類和階段劃分該礦床可劃分為內(nèi)生成礦期和表生成礦期兩個(gè)成礦期、三個(gè)礦化階段,不同成礦期及礦化階段礦體的形態(tài)及礦物組合均有較大差異。4.1成礦期與成礦時(shí)代火山噴發(fā)—沉積作用成礦期。含銅黃鐵礦呈層狀似層狀或透鏡體賦存于絹英巖化霏細(xì)巖中。此階段形成稠密浸染狀、塊狀的含銅黃鐵礦礦石。礦化與圍巖界線較清晰?；鹕綗嵋鹤饔贸傻V期。該成礦期形成條帶狀或細(xì)脈狀的黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等聚晶,分布于稠密浸染狀礦體的底部或外圍,礦化與圍巖呈漸變過(guò)渡關(guān)系。事實(shí)上,火山熱液循環(huán)作用貫穿于火山作用的全過(guò)程,但主要火山熱液成礦期,是指火山噴發(fā)—沉積作用結(jié)束后的期后熱液成礦作用,是火山噴發(fā)—沉積成礦作用的延續(xù)。4.2表土礦化階段火山作用形成的含銅黃鐵礦礦體,在剝蝕到地表后,在干燥條件下受氧化分解后形成了以黃鉀鐵礬為主的硫化物氧化帶。表生成礦期的銅礦化主要為孔雀石化。礦石中的礦物生成順序?yàn)辄S鐵礦、輝銅礦→黝銅礦、斑銅礦、黃銅礦→方鉛礦、閃鋅礦→黃鉀鐵礬、褐鐵礦、孔雀石、銅藍(lán)。5鉆床材料5.1礦石礦物組成該礦床的近礦圍巖蝕變主要表現(xiàn)為由中心向兩側(cè)依次出現(xiàn)絹英巖化—黃銅礦化、黃鐵礦化、鉛鋅礦化、硅化—綠泥石化、絹云母化—高嶺土化。礦石中的主要礦物為黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、輝銅礦、斑銅礦、重晶石、方解石、孔雀石及褐鐵礦、黃鉀鐵礬等。礦床的蝕變作用組合及礦物組合顯示礦床由早期成礦的中溫環(huán)境向晚期低溫環(huán)境成礦的轉(zhuǎn)變過(guò)程。因此,礦床的成礦溫度應(yīng)在300～100℃左右。5.2s14變化范圍礦床礦石中黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦硫穩(wěn)定同位素測(cè)定結(jié)果顯示,礦石中的δS34變化范圍在-4.37‰～+3.35‰之間,集中在0～+2.50‰之間,平均+0.81‰,接近隕石硫,表明硫化物中的硫來(lái)自地殼深部巖漿。因此礦床成礦物質(zhì)來(lái)源于深部熔漿的火山噴發(fā)—噴溢或后期火山熱液活動(dòng)。5.3worm生產(chǎn)5.3.1早期成礦環(huán)境彩虹地區(qū)火山巖為高鉀鈣堿性島弧區(qū)火山巖,為俯沖環(huán)境下的活動(dòng)大陸邊緣產(chǎn)物,這一構(gòu)造環(huán)境與南天山洋在晚志留—早泥盆世向北俯沖的構(gòu)造事件對(duì)應(yīng),早期成礦環(huán)境為親弧裂谷環(huán)境。其可能的構(gòu)造模式如下:在南天山洋盆向北俯沖過(guò)程中,深源(上地?；蛳虏康貧?部分熔融的鎂鐵質(zhì)巖漿,在拉張減壓構(gòu)造條件下快速向上運(yùn)移,上升到海底,導(dǎo)致島弧鈣堿性長(zhǎng)英質(zhì)巖漿房的破裂和噴發(fā)。伴隨地殼碎裂和下沉形成火山沉積盆地,有用的含礦流體沿此通道上升循環(huán)和沉積。早期火山噴發(fā)堆積成礦后,礦體明顯又受到了后期構(gòu)造—熱液活動(dòng)的改造,這表明彩虹銅多金屬礦是多階段—多成因的。5.3.2熱液礦床成礦作用彩虹銅礦體除層狀、似層狀產(chǎn)出外,還有以脈狀、網(wǎng)脈狀及團(tuán)塊狀產(chǎn)出,硅化強(qiáng)烈。硅化礦體未發(fā)生后期變形。由于火山期后熱液作用與火山噴發(fā)堆積作用為同期礦化,由火山期后熱液作用形成的石英脈必會(huì)受到區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)影響而發(fā)生形變。由于彩虹礦區(qū)周邊存在侵入巖活動(dòng),少數(shù)石英脈用熒光燈照射可見(jiàn)藍(lán)色熒光,可能為巖漿熱液作用所形成的白鎢礦。彩虹銅礦床屬于與中酸性火山巖有關(guān)的中低溫火山熱液礦床,并受后期熱液疊加改造而形成的多成因礦床。礦床即顯示出層