新疆西天山吐拉蘇金礦集區(qū)北部原恰爾巴特特斑巖型銅礦化的發(fā)現(xiàn)及其地質意義

新疆西天山吐拉蘇金礦集區(qū)北部原恰爾巴特特斑巖型銅礦化的發(fā)現(xiàn)及其地質意義

蒙古發(fā)現(xiàn)伊洛戈i發(fā)出的主管銅黃金礦床以來，新疆北部的斑巖銅礦床發(fā)生沖突。在東天山土屋、延東、東哈拉蘇和西準噶爾包古圖之間發(fā)現(xiàn)了重要的銅金礦床。然而，新疆西天山斑巖銅金礦床的挖掘需要突破。吐拉蘇地區(qū)是西天山晚泥盆世—早石炭世重要淺成低溫熱液金礦集區(qū),產有京希、伊爾曼德等高硫型和阿希、塔烏爾別克等低硫型淺成低溫熱液型金礦床(圖1)。在環(huán)太平洋、尤其西南太平洋多島洋地區(qū),礦化從深部到淺部,依次出現(xiàn)斑巖型銅金礦、高硫型-中硫型-低硫型淺成低溫熱液金礦,構成典型的斑巖銅金成礦系統(tǒng),往往在淺表早先發(fā)現(xiàn)的淺成低溫熱液型金礦深邊部位勘探出重要斑巖型銅金礦床[11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21],紫金山類似的“上金下銅”現(xiàn)象也十分清楚。西天山晚古生代被研究認為具有“西南太平洋型”地質環(huán)境,那么,吐拉蘇地區(qū)是否也發(fā)育斑巖-淺成低溫熱液銅金成礦系統(tǒng)?能否實現(xiàn)斑巖銅金礦找礦突破?在吐拉蘇地區(qū)克峽希曾發(fā)現(xiàn)與恰爾巴赫特巖株相關脈狀銅礦化點(圖1),但地表評價無果而終(1)。筆者最近通過野外地質填圖、剖面實測和巖石學研究,從該巖株中解體出輝石閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖、閃長玢巖等不同類型巖株、巖枝和巖脈,使原單一花崗巖株呈現(xiàn)出多幕多相小巖體成群出露特點(圖2),并引導企業(yè)開展深部評價,已發(fā)現(xiàn)重要銅礦化。本文報道了針對小巖體群的野外地質、銅礦化、巖相學、元素地球化學和年代學研究結果,旨在為實現(xiàn)新疆西天山斑巖銅礦找礦突破提供有益參考。1下古生界蓋層結構吐拉蘇礦集區(qū)位于北天山北緣,是古生代北天山洋殼向南向哈薩克斯坦—伊犁板塊之下俯沖形成的博羅霍洛晚古生代島弧帶上的一個火山斷陷盆地,主體NWW向展布(圖1),北以科古琴山南坡斷裂與賽里木地塊相鄰,南以伊犁盆地北緣斷裂與伊犁盆地相望。區(qū)域地層具有基底和雙蓋層結構,前寒武紀基底為中元古界薊縣系庫松木切克群大理巖、變質砂巖和新元古界青白口系開爾塔斯群片巖及大理巖,基底不整合面之上為蓋層。下古生界由老到新依次為中奧陶統(tǒng)奈楞格勒達坂組灰?guī)r夾硅質巖、上奧陶統(tǒng)呼獨克達坂組厚層灰?guī)r夾粉砂巖、下志留統(tǒng)尼勒克河組中酸性火山碎屑巖和碎屑巖夾碳酸鹽巖;上泥盆統(tǒng)托斯庫爾塔吾組為安山巖和碎屑巖,它們共同構成蓋層下部。泥盆系碎屑巖不整合面之上堆積了蓋層上部,即下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組陸相鈣堿性安山巖、玄武安山巖及相關火山碎屑巖和阿恰勒河組礫巖-泥巖-生物灰?guī)r組合。吐拉蘇礦集區(qū)外圍分別在西、東北和東南部各出露一個較大面積的花崗巖類侵入體(圖1),其中未發(fā)現(xiàn)銅或金礦化顯示?？藣{希巖株位于礦集區(qū)北部,區(qū)域地質調查報告中將其命名為“恰爾巴赫特”巖體,出露面積約4.5km2,認為它與區(qū)域內其他巖基同屬花崗巖(1),本文依此為對象開展野外調查和室內研究。2希小巖群巖漿侵入順序克峽希巖株出露在吐拉蘇礦集區(qū)北部(圖1),為揭示巖體地質特征,開展踏勘、地質剖面實測和地質路線調查,完成12km×3.5km地質填圖(圖2)。從現(xiàn)今出露情況看,克峽希巖株并非文獻中論述的單一花崗巖,而是由輝石閃長巖、閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖和閃長玢巖等中性和中酸性不同類型巖石構成的小巖體群。其中輝石閃長巖和花崗閃長巖出露面積較大,呈巖株狀侵入于地層;閃長巖、石英閃長巖和閃長玢巖出露面積較小,呈巖脈或巖枝狀侵入于地層或輝石閃長巖體中(圖2)。在花崗閃長巖和石英閃長巖中多見閃長巖包體(捕虜體,圖3d)。(1)根據實測地質剖面和地質填圖中觀察(圖2),輝石閃長巖呈巖株狀大面積出露,其余巖體呈巖脈狀侵入其內,可以確定輝石閃長巖最早侵入;閃長玢巖沿輝石閃長巖和石英閃長巖或閃長巖交界面侵入,可以確定其最晚侵入。又因為在花崗閃長巖和石英閃長巖之中都發(fā)現(xiàn)了閃長巖包體(捕虜體),可以判定花崗閃長巖和石英閃長巖不早于閃長巖侵入。所以,克峽希小巖體群中巖漿侵入的先后順序大致為輝石閃長巖、閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖、閃長玢巖,明顯表現(xiàn)出中性和中酸性巖漿多幕活動和多相侵入的特點?？藣{希小巖體群侵入的圍巖為青白口系開爾塔斯群灰白-淺灰色中厚層灰?guī)r、燧石條帶大理巖、白云質灰?guī)r和震旦系凱拉克提群厚層塊狀冰磧礫巖、砂巖、粉砂巖、硅質巖、沉凝灰?guī)r(圖2)。碎屑巖圍巖普遍發(fā)生角巖化,碳酸鹽巖與巖體接觸帶見銅礦化夕卡巖。輝石閃長巖分布在修測區(qū)中南部(圖2),呈灰黑色,主要由斜長石(60%,An=45~50)、角閃石(15%)、單斜輝石(15%)、黑云母(5%)等礦物組成,粗晶結構,塊狀構造(圖3a)。斜長石自形-半自形晶長柱狀,聚片雙晶發(fā)育,單斜輝石和角閃石半自形晶鑲嵌于斜長石粒間(圖3e)。閃長巖呈灰-深灰色,主要由斜長石(55%~60%,An=40~50)、角閃石(25%~30%)、黑云母(約5%)等礦物組成,細晶結構,塊狀構造(圖3b)。斜長石呈半自形長柱狀,角閃石呈它形鑲嵌其中(圖3f)。石英閃長巖分布在修測區(qū)中部和東北部,呈巖枝或巖脈狀侵入于輝石閃長巖或震旦系凱拉克提群粉砂巖地層中(圖2)。巖石呈灰色,主要由斜長石(60%~70%,An=30~35)、角閃石(約10%)、石英(10%~20%)等礦物組成,中-細晶結構,塊狀構造(圖3c)。斜長石和角閃石中-細粒半自形晶,石英呈它形(圖3g)。花崗閃長巖分布于修測區(qū)中西部,出露面積約2.0km2(圖2)。巖石呈灰色,塊狀構造,其中常見閃長巖包體(圖3d)。主要由斜長石(40%~50%,An=25~30)、石英(20%~30%)、黑云母(約10%)、角閃石(約10%)等礦物組成,斜長石半自形板狀,石英呈它形,粒狀分布于斜長石粒間,中-粗晶結構(圖3h)。閃長玢巖呈脈狀侵入于輝石閃長巖和震旦系凱拉克提群粉砂巖、沉凝灰?guī)r地層中,呈灰色,塊狀構造(圖3c),主要由斜長石和角閃石組成,斑狀結構,斑晶為中粒自形-半自形角閃石(約10%)和斜長石(15%~20%,An=30~40)組成,基質為微晶角閃石和斜長石組成(圖3i)。本區(qū)巖體的蝕變作用較強,花崗閃長巖普遍還發(fā)育硅化和鉀化,其他巖石除硅化和鉀化外,還出現(xiàn)綠泥石化、綠簾石化、絹云母化和碳酸鹽化等?？藣{希小巖體群中銅礦化明顯,并伴生金和鉬礦化。銅礦化主要發(fā)生于石英閃長巖、閃長巖中,在花崗閃長巖與青白口系開爾塔斯群灰?guī)r接觸帶見少量夕卡巖型銅礦化(圖3j),在鉆孔巖心中還見石英閃長巖內的細脈狀輝鉬礦化。出現(xiàn)黃銅礦-石英脈和細脈浸染狀銅(鉬)兩類礦石。黃銅礦-石英脈(圖3k)一般長幾米,最長到200m,傾向SSE,傾角50°~70°;細脈浸染狀銅(鉬)礦化體地表長10~50m,巖體深部全巖發(fā)生礦化。主要的金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦(圖3l)、斑銅礦、輝鉬礦等,次生礦物有孔雀石、藍銅礦等,脈石礦物有石英、斜長石、鉀長石、黑云母、綠泥石、絹云母和方解石等。3分析方法及過程對克峽希小巖體群中主要類型巖石開展了元素組成分析和鋯石U-Pb法測年。元素組成分析樣品26件采自修測區(qū)探槽和沿新開簡易路的實測剖面(圖2),樣品新鮮,沒有風化,未蝕變或蝕變較弱,未礦化。鋯石U-Pb法測年樣品采自4個小巖體(圖2),它們分別是輝石閃長巖(KXX23)、石英閃長巖(KXX11)、花崗閃長巖(KXX33)和閃長玢巖(KXX14)。所有樣品的采樣范圍在44°19′54″~44°20′10″N和81°42′7″~81°42′39″E。元素組成分析在核工業(yè)北京地質研究院分析測試研究中心完成。巖石樣品用蒸餾水洗凈自然干燥后粉碎至200目。主量元素分析依據《GB/T14506.28—93硅酸鹽巖石化學分析方法》使用PhilipsPW2404型XRF完成;微量元素分析依據《DZ/T0223—2001電感耦合等離子體質譜方法通則》使用Element-Ⅰ型ICP-MS完成。分析結果見表1。鋯石U-Pb法測年樣品粉碎至粒徑300μm,經過磁選、重選、淘洗和實體顯微鏡下逐粒挑選,獲得鋯石單礦物樣品。用環(huán)氧樹脂將鋯石單礦物樣品及標樣(TEM)一起固定在樣品靶上,并將靶面研磨拋光至鋯石露出中部截面。顯微鏡下觀察鋯石,在中國地質科學院地質研究所完成CL照相(圖4b、d、f、h)。鋯石U-Pb測年在北京離子探針中心通過SHRIMP遠程共享控制系統(tǒng)(SROS)操作位于澳大利亞Curtin理工大學SHRIMP-Ⅱ型分析儀完成,分析結果見表2,給出204Pb普通鉛校正的年齡結果,單個數據點的誤差均為1σ,采用206Pb/238U年齡的加權平均年齡值,其誤差為2σ;數據處理及U-Pb諧和曲線繪制采用isoplot4.15程序,結果見圖4a、c、e、g。4巖漿成因特征克峽希小巖體群中輝石閃長巖、閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖和閃長玢巖從中性到中酸性,成分質量分數范圍為:SiO250.98%~66.17%,K2O+Na2O3.74%~7.18%(K2O/Na2O=0.26~0.79),TiO20.42%~2.2%,Al2O314.47%~18.85%(表1)。這些小巖體的里特曼指數σ=1.46~3.23,在SiO2-K2O關系圖解中顯示其為鈣堿性系列(圖5a);全鋁飽和指數A/CNK=0.75~1.04(表1),屬準鋁質(圖5b)?？藣{希小巖體群中輝石閃長巖、閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖和閃長玢巖的∑REE彼此接近(表1),不同類型小巖體的球粒隕石標準化REE配分曲線近乎一致,平緩右傾,Eu異常不明(圖6a)。不同類型小巖體的微量元素組成相近,原始地幔標準化的微量元素蛛網圖中它們表現(xiàn)出明顯的一致性,富集大離子元素Rb、Ba,虧損高場強元素Nb、Ta、Ti等(圖6b)。這些可能指示小巖體群中不同侵入體具有相同或相似的巖漿源區(qū)。將小巖體群中巖石與本地區(qū)下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組火山巖(安山巖、玄武安山巖)比較不難發(fā)現(xiàn),它們與后者具有極為相似的微量元素組成特征(圖6),很可能與吐拉蘇地區(qū)早石炭世火山巖具有同源巖漿演化特點。在Yb-Ta和Y+Yb-Ta圖解中,克峽希小巖體群中不同類型侵入巖具有明顯一致的火山弧花崗巖特征,不具板內、洋中脊、同碰撞等其他性質花崗巖特點(圖7a、b)。在La/Nb-Ba/Nb圖解中,克峽希小巖體群中不同類型侵入巖表現(xiàn)出弧火山巖特點,而與大洋中脊和洋島火山巖及原始地幔存在顯著差別(圖7c)。在不相容元素Yb標準化的Th-Nb圖解中,輝石閃長巖和閃長巖樣品處在大陸弧和大洋島弧重疊區(qū),而石英閃長巖、花崗閃長巖及大部分閃長玢巖樣品落入大陸弧火山巖范圍內(圖7d),可能反映巖漿侵入不同階段,區(qū)域構造環(huán)境的某種變化,如從大洋島弧向大陸弧轉變。輝石閃長巖中鋯石晶體較大,長約150~260μm,寬約100~130μm,長寬比為1.3∶1~2.1∶1,呈自形長柱狀或板狀,部分可以見扇形環(huán)帶(圖4b)。鋯石U含量為(376~1502)×10-6,Th含量為(237~1745)×10-6,Th/U=0.43~1.72(表2),反映巖漿成因特征。從18個鋯石分析樣品中剔除(KXX23-1和KXX23-4)兩個異常樣品后,其余16個鋯石顆粒的測年結果在諧和圖上組成密集的一簇(圖4a),206Pb/238U加權平均年齡為(357.2±3.0)Ma(MSWD=1.5),能代表輝石閃長巖成巖年齡。石英閃長巖中鋯石晶體長約130~170μm,寬約60~90μm,長寬比為1.8∶1~3.0∶1,多長柱狀自形晶,具明顯振蕩環(huán)帶和扇形環(huán)帶(圖4d)。鋯石U含量為(83~277)×10-6,Th含量為(38~134)×10-6,Th/U=0.45~0.61(表2),清楚指示巖漿成因特征。從15個分析樣品剔除(KXX11-10和KXX11-15)兩個異常樣品后,其余13個鋯石顆粒的測年結果近一致(圖4c),206Pb/238U加權平均年齡為(356.4±2.2)Ma(MSWD=1.19),代表石英閃長巖成巖年齡。花崗閃長巖中鋯石晶體長約120~180μm,寬約60~100μm,長寬比為1.4∶1~3.1∶1,多長柱狀自形晶,具明顯振蕩環(huán)帶和扇形環(huán)帶(圖4f)。鋯石U含量為(56~207)×10-6,Th含量為(22~114)×10-6,Th/U=0.40~0.63(表2),反映巖漿成因特征。全部15個鋯石樣品測年結果均落在一致曲線附近(圖4e),206Pb/238U加權平均年齡為(350.8±3.8)Ma(MSWD=0.72),可代表花崗閃長巖成巖年齡。閃長玢巖中鋯石晶體較小,長約60~110μm,寬約40~70μm,長寬比為1.4∶1~2.2∶1,多短柱狀自形晶,具有明顯振蕩環(huán)帶和韻律結構(圖4h)。鋯石U含量為(89~228)×10-6,Th含量為(48~124)×10-6,Th/U比值0.46~0.70(表2),同樣具有巖漿成因特征。從15個鋯石顆粒中剔除(KXX14-11)一個異常測點后,其余14個鋯石顆粒的測年結果在諧和圖上較集中(圖4g),206Pb/238U加權平均年齡為(348.0±2.2)Ma(MSWD=1.4),能代表閃長玢巖成巖年齡?？梢?克峽希小巖體群形成于(357.2±3.0)~(348.0±2.2)Ma,反映在大約10Ma期間發(fā)生了4~5次同源巖漿侵入活動。從鋯石U-Pb法測年結果和前文巖體侵入關系判斷,它們從早到晚可能依次為輝石閃長巖((357.2±3.0)Ma)、石英閃長巖((356.4±2.2)Ma)、花崗閃長巖((350.8±3.8)Ma)、閃長玢巖((348.0±2.2)Ma)。在同一處地殼位置多幕巖漿侵入,這對于斑巖型銅(鉬金)礦而言,這無疑是很好的成礦條件。通過化石地層學和區(qū)域地層對比,確定西天山吐拉蘇地區(qū)大哈拉軍山組火山巖屬于下石炭統(tǒng)(1)。近年圍繞這些火山巖,鋯石U-Pb法測得:京希流紋巖年齡(386±9.3)Ma、阿希安山巖年齡(363.2±5.7)Ma、塔烏爾別克安山巖年齡(347.2±1.6)Ma。這些調查和研究成果反映吐拉蘇地區(qū)大哈拉軍山組火山巖集中噴發(fā)于晚泥盆世—早石炭世?？藣{希小巖體群侵位于(357.2±3.0)~(348.0±2.2)Ma,屬晚泥盆世—早石炭世,與吐拉蘇地區(qū)大哈拉軍山組火山巖處在同一個時代。結合上文述及克峽希小巖體群具有與吐拉蘇地區(qū)大哈拉軍山組火山巖明顯相似的微量元素組成特征及它們的同源巖漿性質,可以推測大哈拉軍山組火山巖與克峽希小巖體群應屬同源巖漿晚泥盆世—早石炭世噴出-侵入的統(tǒng)一巖漿序列。西天山處在中亞造山帶的西南部,吐拉蘇地區(qū)位于北天山北部,屬于哈薩克斯坦—伊犁板塊東北部邊緣,是晚古生代北天山洋向南向哈薩克斯坦—伊犁板塊之下俯沖形成的島弧環(huán)境。吐拉蘇地區(qū)大哈拉軍山組火山巖代表北天山洋向伊犁板塊俯沖過程中形成的火山弧,弧火山巖的巖漿源區(qū)是受俯沖帶流體交代的地幔楔,這種火山弧背景和俯沖帶流體交代地幔楔起源的巖漿對斑巖型銅礦的形成十分有利。中外學者研究表明,古亞洲洋演化導致西天山晚古生代出現(xiàn)“西南太平洋型”多島洋環(huán)境[12,14,15,18,19,21,23,24,25,26,27]。在“西南太平洋”地區(qū),斑巖銅成礦系統(tǒng)(porphyrycoppersystem)最為發(fā)育,例如:菲律賓呂宋島中央科迪勒拉島弧帶的Mankayan礦集區(qū)面積約30km2,產有FarSoutheast、Guinaoang超大型斑巖銅金礦床、Lepanto超大型高硫型淺成低溫熱液金礦床、Victoria中硫型淺成低溫熱液金銀礦床、Teresa低硫型淺成低溫熱液金銀礦床,構成新生代世界級斑巖-高硫-中硫-低硫淺成低溫熱液銅金銀多金屬成礦系統(tǒng)。在Mankayan西100km的Ba