卡拉牙斯卡克多金屬礦床控礦構造及成礦模式探討

李福疆

（新疆有色冶金設計研究院有限公司 烏魯木齊 830000）

卡拉牙斯卡克Pb-Zn-Cu多金屬礦床屬于西昆侖塔木-卡蘭古鉛鋅成礦帶的重要組成部分[1]，前人針對成礦帶內(nèi)的塔木、卡蘭古等礦床開展了地質(zhì)[2]、地球化學[3]、同位素[4]和流體包裹體[5]等方面的研究，提出礦床成因類型為MVT型[6]、或中低溫熱液脈型[7]、或海相熱水沉積型[8]等，意見不一?？ɡ浪箍说V床與大型塔木鉛鋅礦床水平直線距離約6.5 km，成礦地質(zhì)條件良好，找礦潛力巨大（目前已控制可采礦石量10萬t以上），但至今未進行過專門研究，嚴重制約了礦山探礦工作的開展。本文試圖從構造的角度出發(fā)，輔以礦床地球化學研究，深度剖析控礦因素，進而來闡述礦床成因，并在此基礎之上總結(jié)成礦模式，并為礦山下一步探礦工程的布設提供一定幫助。

1 成礦地質(zhì)背景

卡拉牙斯卡克Pb-Zn-Cu多金屬礦床位于塔里木板塊與羌塘地體的結(jié)合部位，奧依塔克-庫爾良晚古生代裂陷槽內(nèi)，后期受印度大陸俯沖作用影響[9]。

區(qū)域內(nèi)出露的地層以石炭系和中上泥盆統(tǒng)為主。石炭系分布在中部地區(qū)，巖性為碳酸鹽巖夾泥質(zhì)粉砂巖；中上泥盆統(tǒng)大多位于石炭系西部，巖性主要為中細粒碎屑巖夾生物碎屑灰?guī)r—兩組地層為本區(qū)主要含礦層[10]。

區(qū)域內(nèi)大面積巖漿活動均在克孜勒陶-庫斯拉甫斷裂帶（F5）以西，巖性主要為中酸性巖漿巖。成礦區(qū)內(nèi)巖漿活動較弱，僅在卡拉牙斯卡克、塔木和卡蘭古礦區(qū)內(nèi)出露有不同規(guī)模的基性-超基性巖脈。

2 區(qū)域構造及控礦

卡拉牙斯卡克Pb-Zn-Cu多金屬礦床所在塔木-卡蘭古成礦帶位于塔里木與羌塘兩個構造單元之間，地質(zhì)歷史時期運動頻繁[11],構造發(fā)育（圖1）。區(qū)域內(nèi)，與成礦關系密切的構造運動主要發(fā)生在古-中生代。古生代，特別是晚古生代，隨著古特提斯洋的裂解，塔木-卡蘭古地區(qū)發(fā)展成為近東西向裂谷性盆地，盆地內(nèi)發(fā)育的深大斷裂可將深部成礦物質(zhì)運移至地表；中晚二疊世古特提斯洋閉合，本地區(qū)裂谷性盆地也隨之閉合[12]；中生代開始,本區(qū)進入以斷塊上升運動為主的活動階段,此時西昆侖山體向北(北東)推覆,西南天山山體向南(南西)推擠[13],形成疊瓦式構造疊置—構造運動產(chǎn)生的熱可促使成礦物質(zhì)活化和轉(zhuǎn)移，且上述疊置關系可為成礦提供有利空間[14]；始新世末，帕米爾塊體向北東擠入西昆侖山脈，使包括塔木-卡蘭古在內(nèi)的西昆侖各地質(zhì)單元走向由近東西轉(zhuǎn)變?yōu)楸蔽?北北西，在山脈北東坡至盆地邊緣形成一系列逆沖推覆構造，部分地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)。

圖1 新疆塔木-卡蘭古成礦帶區(qū)域構造圖

3 礦區(qū)構造及控礦

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為上泥盆統(tǒng)奇自拉夫組第二巖性段（D3q2）和下石炭統(tǒng)卡拉巴西塔克組第一以及第二巖性段（C1kl1-2）。前者為厚-薄互層狀紫紅色中細粒石英砂巖，夾薄層狀青灰色泥質(zhì)石英粉砂巖，局部片理化發(fā)育；后者下部為青灰色或者淺灰色中細粒石英（含礫）砂巖與黑灰色薄層狀灰?guī)r互層，其中夾一紫紅色底礫巖層，上部主要為厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r夾少量厚層狀灰黑色灰?guī)r（圖2）。

圖2 卡拉牙斯卡克礦區(qū)地質(zhì)構造圖

3.1 礦區(qū)褶皺及控礦

塔木-別萊斯背斜（B2）從礦區(qū)中部經(jīng)過，發(fā)育在泥盆系碳酸鹽巖地層中，褶皺軸走向近南北，并向北傾伏。該背斜為等厚褶皺，翼間角＞120°，軸面近直立。礦體位于背斜轉(zhuǎn)折段—轉(zhuǎn)折端可為成礦提供有利空間，上部地層現(xiàn)已剝蝕，背斜形態(tài)破壞殆盡，較難識別，但礦體南部、北部背斜形態(tài)清晰可見。

3.2 礦區(qū)斷裂及控礦

⑴ f1位于礦體東部，距礦體100～150 m（圖3），斷層面傾向北西西，傾角10°～35°，走向延伸數(shù)公里。斷層下盤為上泥盆統(tǒng)奇自拉夫組中細粒石英砂巖，上盤為下石炭統(tǒng)卡拉巴西塔克組白云質(zhì)灰?guī)r與灰質(zhì)白云巖互層，底部出露中細粒石英砂巖、含礫砂巖以及底礫巖層。斷層面上，發(fā)育5～10 m厚的斷層破碎蝕變帶，具明顯方鉛礦化—表明該破碎帶與成礦關系密切。

⑵ f2西距礦體10～50 m（圖3），為高角度逆沖斷層，走向近于南北，傾向西，傾角有較大變化（2940中段60°～70°，2890中段50°～60°，2815中段30°～40°—隨著水平的降低傾角逐漸變小），走向延伸超過500 m。斷層上下盤巖性為碎屑巖與碳酸鹽巖互層，順層現(xiàn)象不明顯，局部出現(xiàn)分支小斷層。斷層面上斷層泥發(fā)育，厚度20～30 cm。目前發(fā)現(xiàn)的可采礦體均位于該斷層西側(cè)10～50 m范圍內(nèi)的次級節(jié)理裂隙中，且在2890中段沿該斷層面向南施工的探礦平硐中持續(xù)可見鉛鋅礦化；在2815中段該斷層面附近方鉛、閃鋅、鈷華，以及硫鐵的氧化物發(fā)育—表明該斷層面曾經(jīng)可能為含礦熱液流經(jīng)的通道。

⑶f3位于礦體中南部，走向近東西，橫切礦體，產(chǎn)狀近直立，判斷應為成礦后的破礦構造。

圖3 卡拉牙斯卡克礦床剖面圖

⑷次級節(jié)理裂隙位于f2西側(cè)10～50 m范圍內(nèi)，地表表現(xiàn)為巖石風化、破碎，巷道中則發(fā)育眾多不規(guī)則細小裂隙，并有方解石、白云石以及石英細小脈體穿插。此組節(jié)理裂隙應為逆沖過程中受力的作用所形成，特別是與f2斷層的形成密切相關。礦區(qū)內(nèi)可采礦體均產(chǎn)自該組節(jié)理裂隙中，為成礦提供了儲礦空間。

4 礦床地質(zhì)地球化學

4.1 礦床地質(zhì)

礦體產(chǎn)于f2高角度逆沖斷層西側(cè)10～50 m范圍內(nèi)的次級節(jié)理裂隙中，賦礦圍巖主要為下石炭統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r與灰質(zhì)白云巖互層，底部出露細碎屑巖夾底礫巖層。目前工程控制下共揭露兩條礦體：Ⅰ號銅鉛礦體，位于礦區(qū)東側(cè)，產(chǎn)于下石炭統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r中，似層狀，地表走向近南北，傾向西，傾角75°，長度大于120 m，厚度5～8 m，見礦平均水平厚度5.33 m，平均品位鉛2.55%、銅0.51%、鋅0.31%，見礦標高2975，目前已控制到2815水平，但有變小趨勢；Ⅱ號鋅鉛礦體，地質(zhì)特征與Ⅰ號礦體相似，僅規(guī)模較小、礦石礦物不同—地表走向長度約65 m，平均水平厚度4.21 m，平均品位鋅3.11%、鉛0.51%、銅微量。

礦床礦石礦物主要為方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦和黃銅礦，次生礦物有孔雀石、銅藍、藍銅礦、鈷華和鐵錳氧化物等。

圍巖蝕變主要有方解石化、白云石化、硅化、重晶石化，一般為團塊狀、浸染狀及細脈狀，蝕變體內(nèi)有少量的方鉛礦、閃鋅礦產(chǎn)出。

4.2 礦床地球化學

4.2.1 硫同位素

前人對成礦帶內(nèi)的硫同位素進行測試[15，16]，發(fā)現(xiàn)主要集中在兩個區(qū)間，認為硫應具備兩個以上來源。其中涉及卡拉牙斯卡克礦床的樣品共6件，δ34S值范圍為-5.3‰～-17.7‰和-26.8‰～-32.6‰（表1）。

表1 卡拉牙斯卡克礦床硫同位素組成

一般認為，硫有4種不同來源[17,18]：①地幔硫，δ34S接近于0，變化范圍為 0±3‰；②現(xiàn)代海水硫，δ34S約為+20‰，但有較大變化；③巖漿硫，δ34S主要為正值；④還原（沉積）硫，或稱生物硫，以負值δ34S為特征。在天然物質(zhì)硫同位素組成圖上[19]，樣品投點范圍與生物成因黃鐵礦最接近（圖4），而且在礦石礦物中可見具球狀、同心圓或皮殼狀等生物成因特征的膠狀黃鐵礦，故可推得，該礦床硫物質(zhì)來源與生物作用關系密切，應為生物作用下還原地層中硫酸鹽而來。

圖4 卡拉牙斯卡克礦床硫物質(zhì)來源

4.2.2 鉛同位素

前人對本成礦帶內(nèi)的礦石鉛進行了測試分析[15]，發(fā)現(xiàn)主要集中于造山帶環(huán)境,少部分落在幔源區(qū)和上部地殼。涉及卡拉牙斯卡克礦床的樣品共8件，測試結(jié)果206Pb/204Pb變化于17.712～18.082，207Pb/204Pb從15.358變化到15.664，208Pb/204Pb則從37.513～38.399均有分布，變化范圍較大（表2）。將測試結(jié)果投于鉛構造模式圖上，其中在206Pb/204Pb-207Pb/204Pb上（圖5a），大部分樣品點落于地幔附近，少部分落于下地殼附近，顯示了鉛深部來源的特性；在206Pb/204Pb-208Pb/204Pb上（圖5b），所有樣品點均落于造山帶附近，顯示了鉛的多來源性。對礦區(qū)內(nèi)的主要含礦層奇自拉夫組和卡拉巴西塔克組進行鉛同位素測試分析，發(fā)現(xiàn)兩含礦層的鉛同位素與礦床中鉛同位素組成相似，顯示了極強的親緣關系，表明其可源層。

4.2.3 H-O同位素

前人對塔木-卡蘭古成礦帶內(nèi)（包括卡拉牙斯卡克）的一系列鉛鋅礦床進行了系統(tǒng)取樣，重點研究了成礦流體來源。研究發(fā)現(xiàn)，σDSMOW-σ18OSMOW圖解顯示，成礦帶內(nèi)的成礦流體遠離巖漿水和變質(zhì)水，而落在了大氣降水附近，表明成礦帶內(nèi)的成礦流體與大氣降水密切相關。

表2 卡拉牙斯卡克礦床鉛同位素組成

5 礦床成因及成礦模式

從礦床的控礦構造條件出發(fā)，并結(jié)合礦床地球化學研究，可知該地區(qū)泥盆-石炭紀時期，伴隨著古特提斯洋的裂解，有富含成礦物質(zhì)的深部流體沿著深大斷裂上涌至地表，與同期碎屑物質(zhì)共同沉積，形成礦源層。區(qū)域資料顯示，礦區(qū)范圍內(nèi)成礦元素Cu、Pb、Zn、Sn、Mo等濃度系數(shù)均大于1，其中Pb 為16.9、Zn為4.14、Cu為3.18—論證了上述推斷。礦源層形成以后，以大氣降水為主要成分的流體下滲到礦源層，在構造或者其它力的作用下，不斷循環(huán)萃取其中的成礦物質(zhì)形成含礦熱液（萃取地層中的膏鹽形成熱鹵水之后其萃取金屬成礦物質(zhì)的能力將大大增強）。后期，礦區(qū)范圍內(nèi)的低角度逆掩斷層f1作為導礦構造將富含成礦物質(zhì)的流體引至地表，并與生物還原硫在高角度逆沖斷層及其派生的次級節(jié)理裂隙中相混合，最終富集成礦。根據(jù)礦床成因的研究，可得卡拉牙斯卡克礦床的成礦模式（圖6）。

圖5 卡拉牙斯卡克礦床鉛構造模式圖解

圖6 卡拉牙斯卡克礦床成礦模式圖

6 結(jié)論

（1）礦床成因類型為沉積改造型；

（2）區(qū)域構造控制形成礦源層，礦區(qū)構造控制形成礦體；

（3）逆沖斷層附近，特別是其與逆掩斷層的交匯部位是極有利的找礦空間。

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