新疆斑巖銅礦床地質(zhì)特征及成礦環(huán)境分析

新疆斑巖銅礦床地質(zhì)特征及成礦環(huán)境分析

新疆位于歐亞大陸的中心，橫跨中亞和特提斯，地質(zhì)構(gòu)造復雜，地殼幔具有強烈的作用，形成了大量的金屬礦床。這是中國金、銅、銅、鋯和鋯的主要發(fā)育地區(qū)。近年來，新疆斑巖銅礦的勘探取得了重大成就。先后發(fā)現(xiàn)了東天山土屋-延東、白山、東戈壁-準噶爾、卡拉塔格、哈拉蘇、瓊河水庫、蒙西、河社、西準噶爾、蘇云河、哈切加能、西天山的松柏溝、北達巴、萊歷斯卡哈、哈萊加蒂等斑巖銅（鉬和金）礦床，使新疆成為中國重要的斑巖銅礦床。許多礦床專家致力于該地區(qū)的研究，取得了重要成果[1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14]。作者參與了“大型斑巖銅礦（鉬和金）礦床評價及目標區(qū)域評估的新課題?！逼渲?，一些銅礦床和礦床，如謝思臺、卡拉如木、卡其其、科克塞、俞繼科等。進行了典型的礦質(zhì)勘探，促進了新疆斑巖銅礦的理論研究取得了一些重要成果（見本報告）。1型銅抗氧化金礦成礦帶新疆斑巖型銅礦床主要集中在新疆北部,芮宗瑤等對全國斑巖銅礦成礦帶進行了劃分,將新疆劃分為額爾齊斯河斑巖銅礦成礦帶、北天山斑巖銅鉬礦成礦帶、北山斑巖銅礦成礦帶、祁連走廊斑巖銅多金屬礦成礦帶等4個成礦帶.2005年新疆地礦局將新疆北部斑巖型銅(鉬、金等)礦帶劃分為13個:扎兒瑪-薩吾爾-南蒙Cu,Ni,Au多金屬成礦帶、成吉斯-塔爾巴哈臺-阿爾曼太多金屬成礦帶、西準噶爾巴爾魯克Au,Cu,Sn成礦帶、達拉布特-克拉麥里Cu,Au成礦帶、準噶爾阿拉套W,Sn成礦帶、賽里木Pb,Zn,Cu成礦帶、依連哈比爾尕Cu,Au成礦帶、博格達Cu,Au成礦帶、博羅科努Cu,Pb,Zn,Au成礦帶、哈爾里克Cu,Au成礦帶、大南湖Cu成礦帶、覺羅塔格Cu,Au成礦帶、阿吾拉勒-烏孫山Cu,Au,Pb,Zn,Ag成礦帶近年,新疆準噶爾北緣及東西準噶爾、東西天山和西昆侖等地發(fā)現(xiàn)一批斑巖型銅(鉬、金)礦床,使新疆成為我國又一個斑巖型銅礦床集中分布區(qū).這些礦床在天山北部區(qū)域,主要圍繞準噶爾周遍呈面狀環(huán)狀分布在西昆侖以南區(qū)域,沿康西瓦斷裂呈帶狀分布(圖1).1.1斑巖型銅礦床新疆北部斑巖型銅礦床主要分布于以下幾個地區(qū):①準噶爾北緣薩吾爾-二臺一帶,包括額爾齊斯斷裂以南、薩吾爾-阿爾曼太斷裂以北地區(qū),是哈薩克斯坦扎爾瑪-薩吾爾成礦帶的東延部分,發(fā)育玉勒肯哈臘蘇、哈臘蘇、卡拉先格爾、索爾庫都克、希勒庫都克等斑巖型銅(金)礦床和罕哲尕能、西亞克斯套等斑巖型銅金礦點.②準噶爾盆地西北緣塔爾巴哈臺-謝米斯臺一帶,包括薩吾爾斷裂以南、巴音布拉克斷裂以北地區(qū),向西與哈薩克斯坦成吉思-塔爾巴哈臺成礦帶相連,發(fā)育謝米斯臺銅礦和洪古勒楞銅礦等.③準噶爾盆地西緣巴爾魯克-達爾布特一帶,包括塔城盆地及和什托洛蓋盆地以南、準噶爾盆地西北地區(qū),發(fā)育加曼鐵列克德等斑巖型銅礦點、蘇云河斑巖型鎢鉬礦點、包古圖斑巖型銅-鉬-金礦床.此外,還發(fā)育一系列斑巖型銅礦(點),如包古圖II號、吐克吐克和蘇武勒等.④準噶爾盆地東北緣北塔山-三塘湖一帶,包括阿爾曼太斷裂以南、卡拉麥里斷裂以北地區(qū),發(fā)育瓊河壩、蒙西、和爾賽等斑巖型銅鉬礦床和綠石溝等矽卡巖銅礦床.⑤準噶爾盆地西南部賽里木-博羅科努一帶,賽里木地區(qū)發(fā)育喇嘛蘇斑巖-矽卡巖銅(鋅)礦床.該礦床是海西早期花崗斑巖侵入中元古界灰?guī)r所致,博羅科努一帶發(fā)育有斑巖型(萊歷思高爾鉬礦床、3571銅鉬礦床、肯登高爾銅鉬礦床)、矽卡巖斑巖型(哈爾尕提銅鐵礦)和矽卡巖型(東都津等多金屬礦床)3類礦床.⑥伊犁盆地中南部地區(qū)阿吾拉勒-伊什基里克一帶,發(fā)育松樹溝和蘇阿蘇庫姆斯薩依等斑巖型銅礦床.⑦準噶爾盆地東南部覺羅塔格一帶,包括吐魯番-哈密盆地南、阿其克庫都克斷裂以北地區(qū),發(fā)育新疆第一大斑巖銅礦床,即土屋-延東大型斑巖銅礦床.此外,還發(fā)育有卡拉塔格、靈龍、赤湖等斑巖型銅(鉬、金)礦床、三岔口、白山等斑巖型銅(鉬、錸)礦床等.從上述各地區(qū)斑巖型銅礦床分布情況,認為新疆北部地區(qū)斑巖型銅礦床具環(huán)繞準噶爾盆地呈面狀環(huán)狀分布特點(圖1).1.2喀拉果銅礦在昆侖山山前斷裂以西地區(qū),集中在塔什庫爾干一帶,發(fā)育塔爾銅礦、小同鉬礦、喀依孜鉬礦、喀拉果如木斑巖銅礦、赫勒瓦特斑巖銅礦、干鄉(xiāng)吉列銅礦等.這些礦床沿著康西瓦斷裂兩側(cè)呈帶狀分布,在恰爾隆-布侖木莎一帶分布著塔爾銅礦、小同鉬礦、喀依孜鉬礦等,在阿然保泰-西若一帶,分布有喀拉果如木斑巖銅礦、赫勒瓦特斑巖銅礦、干鄉(xiāng)吉列銅礦等(圖1).2成巖和成礦作用在前人研究基礎上,結(jié)合本課題最新研究成果,認為新疆斑巖型銅礦床的成巖和成礦年齡跨度較大,從晚志留紀到三疊紀,集中在泥盆—二疊紀(圖2).準噶爾北緣發(fā)育晚古生代斑巖銅金礦床,成巖年齡為393~265Ma,成礦年齡為378~269Ma[18,19,20,21,22,23,24,25,26,27],有中生代成巖和成礦的疊加,如哈臘蘇斑巖型銅礦床.東西準噶爾發(fā)育早古生代斑巖銅鉬礦床,成巖年齡為418~427Ma,成礦年齡為411Ma,有晚古生代成巖和成礦作用疊加.此外,東西準噶爾發(fā)育晚古生代斑巖銅鉬礦床,成巖年齡為309~332Ma,成礦年齡為310~316Ma[32,33,34,35,36,37].西天山和東天山主要發(fā)育晚古生代斑巖銅鉬礦床,成巖年齡為390~298Ma,成礦年齡為359~286Ma[38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48],有少量中生代斑巖銅鉬礦床,成礦年齡為224~225Ma.西昆侖發(fā)育早古生代斑巖鉬礦床和中生代斑巖銅鉬礦床,前者成巖年齡為467Ma,成礦年齡為461~477Ma,后者成巖年齡為194Ma(王核,通信告知).上述成巖和成礦年代學研究結(jié)果表明,新疆斑巖銅礦床成巖和成礦形成順序:奧陶紀集中在西昆侖恰爾隆-布侖木莎一帶,晚志留—早泥盆世集中在西準噶爾謝米斯臺和東準噶爾北塔山-瓊河壩一帶,早石炭世集中在薩吾爾-二臺和覺羅塔格一帶,晚石炭世集中在西準噶爾巴爾魯克-達拉布特一帶和賽里木-博羅科努一帶,二疊紀集中在阿吾拉勒-伊什基里克一帶,西昆侖的阿然保泰-西若一帶和東天山白山一帶發(fā)育中生代成巖成礦作用.新疆斑巖銅礦床成礦有3個高峰期,分別為380Ma、320Ma和200Ma,不同礦床具不同成礦時代.有些礦床有多期構(gòu)造-巖漿-熱液礦化疊加,如位于準噶爾北緣的哈臘蘇斑巖銅礦床,經(jīng)歷了古生代中期的洋-陸俯沖、古生代晚期的陸-陸碰撞及其后的陸內(nèi)活化等地質(zhì)過程.3新疆斑巖銅礦床的成礦特征3.1成礦動力學基礎3.2含礦巖石的起源和定位3.3元素和成礦系統(tǒng)的組合3.4斑巖銅礦床成礦作用含礦巖漿的氧化還原性國內(nèi)外斑巖型銅礦床的含礦斑巖,多數(shù)具高fO2、高硫和高揮發(fā)相演化特征,新疆大多數(shù)斑巖銅礦床具類似演化特征,少數(shù)斑巖銅礦床含礦斑巖具有其獨特性.如西準噶爾包古圖斑巖銅礦床的巖漿-熱液系統(tǒng)為富甲烷低fO2流體,晚巖漿階段和鉀化階段成礦流體為NaCl-H2O-CH4體系,形成銅金礦化,絹英巖化階段成礦流體為NaCl-H2O-CH4-CO2體系,形成銅鉬礦化.4晚古生代大陸地區(qū)晚古生代大陸地區(qū)晚古生代斑巖型礦床成礦作用新疆斑巖型銅礦床的分布、時代及成礦具如下特點:(1)新疆南部塔什庫爾干地區(qū)斑巖型銅礦床的確立,表明西南三江斑巖銅礦帶向西可能延伸到新疆境內(nèi);(2)新疆斑巖型銅礦床在天山以北區(qū)域主要圍繞準噶爾周邊分布.在西昆侖以南區(qū)域沿著康西瓦斷裂呈帶狀分布;(3)含礦巖體和成礦作用時代漫長,從奧陶紀到三疊紀均有發(fā)育,集中于泥盆—二疊紀;(4)成礦動力學背景多樣,包括板塊俯沖形成的島弧和陸緣弧及后碰撞板內(nèi)環(huán)境;(5)含礦巖漿主要為幔源巖漿,具有低Sr初始比值和高εNd(t)值特點;(6)絕大多數(shù)含礦斑巖具有高fO2、高硫和高揮發(fā)相演化特征,少量具富甲烷低fO2演化特征;(7)金屬元素組合復雜,主要為Cu-Au、Cu-Mo和Cu-Mo-Au組合;(8)發(fā)育斑巖型-淺成低溫熱液型和斑巖型-矽卡巖型成礦系統(tǒng);(9)與世界大多數(shù)斑巖銅礦相比,新疆斑巖銅礦床成礦溫度偏低,為中低溫條件成礦.新疆北部準噶爾北緣發(fā)育薩吾爾-二臺晚古生代島弧,并有后碰撞疊加.該區(qū)晚古生代斑巖型銅金礦床形成于晚古生代齋桑洋俯沖階段,斑巖型銅鉬礦床形成于后碰撞階段,具與青藏高原碰撞造山帶中玉龍斑巖銅礦帶相似的構(gòu)造背景.準噶爾西北緣發(fā)育塔爾巴哈臺-謝米斯臺古生代復合島弧,謝米斯臺山發(fā)育晚志留世中酸性火山巖和晚志留—早泥盆紀花崗巖,向東與沙爾布提山奧陶—志留紀中基性火山巖帶相連.該火山巖帶可能是鄰區(qū)哈薩克斯坦的波謝庫爾-成吉思早古生代火山巖帶的東延部分.謝米斯臺火山巖具高鉀鈣堿性特點,指示其為成熟島弧環(huán)境.準噶爾西北緣有晚古生代巖漿活動,構(gòu)成塔爾巴哈臺-謝米斯臺古生代復合島弧.準噶爾東北緣發(fā)育北塔山-三塘湖(也稱為阿爾曼太)古生代復合島弧.北塔山出露晚志留世火山巖,其它地區(qū)廣泛發(fā)育晚古生代火山巖,構(gòu)成古生代復合島弧,產(chǎn)出的斑巖型銅鉬礦床形成于俯沖形成的島弧環(huán)境.西準噶爾南部發(fā)育巴爾魯克島弧和達爾布特不成熟島弧,在達爾布特不成熟島弧還伴有石炭—二疊紀洋中脊俯沖,產(chǎn)出的斑巖型銅礦床形成于晚古生代準噶爾洋俯沖形成的不成熟島弧環(huán)境.東天山吐魯番-哈密盆地南,以大草灘斷裂為界,斷裂以北發(fā)育古生代哈爾里克復合島弧,斷裂以南發(fā)育覺羅塔格晚古生代島弧(目前也有人認為是裂陷槽),產(chǎn)出的斑巖型銅(鉬、金)礦床形成于晚古生代俯沖形成的島弧環(huán)境(或裂陷槽環(huán)境).西天山伊犁盆地東北緣,發(fā)育賽里木中間地塊和別珍套-科古琴晚古生代陸緣弧,斑巖型銅鉬礦床形成于晚古生代陸緣弧環(huán)境.伊犁盆地中南部地區(qū),發(fā)育伊寧地塊及石炭紀陸緣弧,斑巖型銅礦床形成于陸緣弧環(huán)境.新疆南部昆侖造山帶橫亙于青藏高原北緣,是特提斯構(gòu)造域與古亞洲構(gòu)造域結(jié)合部位,西昆侖斑巖型礦床成礦條件備受關注.西昆侖塔什庫爾干地區(qū)康西瓦斷裂以北區(qū)域,發(fā)育恰爾隆-布侖木莎早古生代陸緣弧,并有晚古生代巖漿活動疊加,斑巖型銅礦床形成于早古生代和晚古生代俯沖形成的陸緣弧環(huán)境.在康西瓦斷裂以南區(qū)域,發(fā)育燕山期阿然保泰-西若陸緣弧,斑巖型銅礦床形成于中生代俯沖形成的陸緣弧環(huán)境.可見,新疆斑巖銅礦床成礦動力學背景在南北區(qū)域有差別,這是由于古亞洲洋和特提斯洋具不同構(gòu)造演化所致.新疆北部斑巖銅礦床成礦作用與準噶爾和天山洋盆演化及后碰撞有關,新疆南部斑巖銅礦床的成礦作用與特提斯洋俯沖和碰撞有關.新疆的成礦動力學背景包括大洋島弧、活動大陸邊緣弧及后碰撞的板內(nèi)環(huán)境等.地幔巖漿對斑巖型銅礦床成礦的制約新疆斑巖銅礦床含礦巖漿主要為鈣堿性、中酸性-中性幔源巖漿,具低Sr初始比值和正εNd(t)值及類似MORB的Pb同位素組成等特點.如準噶爾北緣哈臘蘇銅礦床含礦巖石為花崗閃長斑巖、石英閃長斑巖、石英二長斑巖和斑狀花崗巖,巖石87Sr/86Sr=0.70383~0.70410,εNd(t)=+7.3~+8.5.西準噶爾包古圖斑巖銅礦床含礦巖石為埃達克質(zhì)閃長巖,87Sr/86Sr=0.70316~0.70378,εNd(t)=+5.0~+9.4,鉛同位素指示含礦巖石來源于地幔.東天山土屋-延東斑巖銅礦床礦化主要產(chǎn)于閃長玢巖(80%)和斜長花崗斑巖(20%)中,斜長花崗斑巖的87Sr/86Sr=0.70316~0.70378,εNd(t)=+5.0~+9.4,鉛同位素指示巖石主要來源于地幔.含礦巖漿的構(gòu)造定位新疆斑巖銅礦床控制含礦巖漿就位的構(gòu)造包括區(qū)域復式背斜、復式向斜、區(qū)域斷裂構(gòu)造、火山機構(gòu)斷裂系等,或這些構(gòu)造中的幾個聯(lián)合控礦:①區(qū)域褶皺與區(qū)域斷裂構(gòu)造疊加控礦;②區(qū)域幾組斷裂的交匯處控礦;③區(qū)域斷裂構(gòu)造與火山機構(gòu)斷裂系疊加控礦等.準噶爾北緣哈臘蘇銅礦床含礦巖體產(chǎn)于倒轉(zhuǎn)背斜南東翼,受區(qū)域NW向和NNW向兩組斷裂控制.希勒庫都克礦床位于沙爾布拉克復向斜北翼,區(qū)域NWW-NW向斷裂控制著含礦斑巖體(脈)的展布,并受火山機構(gòu)控制.西準噶爾包古圖銅礦含礦巖體產(chǎn)于希背庫拉斯復式向斜東翼,區(qū)域NS向和NE向斷裂構(gòu)造交匯處.西天山的喇嘛蘇斑巖-矽卡巖銅礦礦區(qū)發(fā)育復式背斜,區(qū)域EW和NS向斷裂控制著巖體和礦體的分布.恰合博火山機構(gòu)區(qū)淺成低溫熱液型金礦與斑巖型銅(鉬金)礦受火山機構(gòu)和區(qū)域近WE向斷裂控制.達巴特斑巖銅礦床產(chǎn)于NEE向逆沖斷層和火山機構(gòu)斷裂系中.東天山土屋-延東銅鉬礦區(qū)位于南傾單斜構(gòu)造中,近EW向斷裂構(gòu)造控制中基性火山巖、花崗閃長斑巖和礦體的分布.白山斑巖型鉬錸礦床受康古爾-黃山大斷裂和干墩大斷裂的次級斷裂控制.卡拉塔格斑巖銅金礦產(chǎn)于WE向和NE向兩組深大斷裂和火山機構(gòu)斷裂系中.金屬元素組合新疆斑巖型銅礦床金屬元素組合主要是Cu-Au、Cu-Mo、Cu-Mo-Au、Cu-Zn、Cu-Fe、Mo-Cu、Mo-Re、W-Mo等,以Cu-Au和Cu-Mo組合為主.這些元素組合與成礦動力學背景和巖漿成分有關.島弧環(huán)境發(fā)育的中性-中酸性巖形成Cu-Au組合,陸緣弧環(huán)境發(fā)育的中酸性-酸性巖形成Cu-Mo組合等.如薩吾爾-二臺晚古生代島弧帶產(chǎn)出的中性和中酸性含礦巖體,發(fā)育Cu-Au組合,包括罕哲尕能、西亞克斯套、玉勒肯哈臘蘇、哈臘蘇、索爾庫都克等斑巖型銅金礦床等.北塔山-三塘湖古生代巖漿弧產(chǎn)出的中酸性-酸性含礦巖體,發(fā)育Cu-Mo組合,包括瓊河壩、蒙西、和爾賽等斑巖型銅鉬礦床.巴爾魯克-達爾布特晚古生代島弧帶產(chǎn)出的中性-中酸性含礦巖體,發(fā)育Cu-Au、Cu-Mo-Au、W-Mo組合,包括加曼鐵列克德斑巖型銅礦點、蘇云河斑巖型鎢鉬礦點和包古圖斑巖型銅-鉬-金礦床.別珍套-科古琴晚古生代陸緣弧產(chǎn)出的中酸性-酸性含礦巖體,發(fā)育Cu-Mo組合,包括萊歷思高爾鉬礦、3571銅鉬礦、肯登高爾銅鉬礦等.大南湖-頭蘇泉晚古生代島弧產(chǎn)出的酸性-酸性含礦巖體,發(fā)育Cu-(Mo,Au,Re)組合,包括土屋-延東、靈龍、赤湖等斑巖型銅(鉬、金)礦床,三岔口、白山、東戈壁等斑巖型銅鉬和鉬礦床.塔什庫爾干一帶為古生代陸緣弧和中生代陸緣弧,含礦巖體為中酸性巖-酸性巖,發(fā)育Cu-Mo組合,如喀依孜鉬礦、塔爾銅礦、小同鉬礦、喀拉果如木銅礦、赫勒瓦特銅礦等.成礦系統(tǒng)斑巖型銅礦床成礦系統(tǒng)是指以侵入巖體為中心的熱液演化系統(tǒng),包括斑巖型-矽卡巖型和斑巖型-淺成低溫熱液型成礦系統(tǒng),前者以哈薩克斯坦的薩亞克(Sayak)斑巖型-矽卡巖型銅礦床為