哈密長城山地區(qū)地質(zhì)地球化學特征及找礦前景分析

楊剛剛，任燕

(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆 烏魯木齊 830000)

新疆哈密市城南鉛鋅礦所處大地構(gòu)造位于哈薩克斯坦-準噶爾板塊與塔里木板塊碰撞結(jié)合部位南側(cè)長城山地區(qū)(圖1)，屬卡瓦布拉克-星星峽(地塊)Fe-Pb-Zn-Ag-Cu-Ni-Cr礦帶北亞帶，具較好的成礦地質(zhì)構(gòu)造背景[1-5]。前人在長城山地區(qū)開展了不同比例尺的地質(zhì)、物探、化探工作，并投入了探槽和鉆探工作，發(fā)現(xiàn)了黃龍山金(鉛)礦和吉源銅銀多金屬礦兩個小型礦床及多個銅(銀)、錳礦化點。2015年新疆地質(zhì)調(diào)查院在長城山一帶開展1∶5萬化探及異常查證，發(fā)現(xiàn)了城南鉛鋅礦。在同構(gòu)造帶上西有彩霞山鉛鋅礦[6]，東有吉源多金屬礦(圖1)，預示該區(qū)域可能是一個新的鉛鋅基地。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)域上地層沿阿其克庫都克斷裂分布，南側(cè)出露中元古界長城系星星峽巖群，北側(cè)出露石炭系、二疊系、新近系和第四系。星星峽巖群總體為一套淺變質(zhì)陸源碎屑巖和碳酸鹽巖，據(jù)侵入該套巖層的片麻狀花崗巖的單顆粒鋯石SHRIMP U-Pb年齡發(fā)現(xiàn)，該套地層形成年代早于1 453 Ma[7]；古生界最為發(fā)育，包括下石炭統(tǒng)南北大溝組和雅滿蘇組、上石炭統(tǒng)土古土布拉克組及二疊系阿其克布拉克組，主要為一套陸、濱淺海相火山-沉積地層。新生界陸相碎屑沉積見于區(qū)內(nèi)一些低洼處[1,8-9]?楊在峰,王君良,葛夢春.新疆哈密市路白山一帶1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查,2005.。

圖1 新疆東天山大地構(gòu)造略圖Fig 1 Tectonic sketch of the East tianshan area in Xinjiang

圖2 城南鉛鋅礦1∶1萬地質(zhì)草圖Fig.2 1∶10 000 scale geological sketch of the Chengnan lead-zinc ore

構(gòu)造主要為近EW向阿其克庫都克深大斷裂，該斷裂帶被認為是在古生代晚期發(fā)育的走滑并疊加向北俯沖的斷裂帶[9]，前人研究表明，右行走滑剪切運動發(fā)生在(350±7)Ma之后[10]。該斷裂帶的性質(zhì)為壓性，總體南傾，傾角65°～85°，局部直立，斷面上擦痕構(gòu)造顯示該斷層帶運動方向為由南向北俯沖。

區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，多分布于阿其克庫都克斷裂帶及南部中天山地塊內(nèi)，基性巖、中性巖、酸性花崗巖類均有出露，中元古代、晚元古代、早泥盆世、晚石炭世巖體均有發(fā)育，多呈巖基、巖株、巖滴、巖脈產(chǎn)出，具發(fā)育歷史長、多期次、多成因的特點。其中，中元古代侵入巖侵入星星峽巖群中，以片麻狀花崗巖、花崗閃長巖為主。晚元古代侵入巖主要為花崗閃長巖和斜長花崗巖，侵入星星峽巖群和中元古代侵入巖中，發(fā)育不同程度片麻理，分布面積較大，以巖株、巖基形態(tài)存在。早泥盆世花崗巖是本區(qū)最發(fā)育的巖體，呈大型巖基或巖株產(chǎn)出?；◢弾r中發(fā)育大量輝綠巖脈，呈NE、NW向兩組共軛分布。早石炭世侵入巖分布規(guī)模較小，巖性主要為花崗巖和花崗斑巖，暗色礦物較少，含大量白云母。晚石炭世花崗巖可分為兩套巖性組合：①I型花崗巖組合。由石英二長閃長巖、黑云母二長花崗巖、鉀長花崗巖組成；②A型花崗巖組合。由石英二長巖、石英正長巖、石英正長巖斑巖、黑云母鉀長花崗巖組成[1]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

城南鉛鋅礦緊鄰阿其克庫都克斷裂帶，位于其南側(cè)。礦區(qū)主要出露中元古界長城系星星峽巖群的青灰色灰?guī)r(圖2)。該單元主要巖性為含陸源碎屑粉晶-細晶灰?guī)r、粉砂巖、泥巖、泥質(zhì)石英砂巖等。受區(qū)內(nèi)侵入巖影響，在巖體接觸帶附近灰?guī)r發(fā)育不同程度的大理巖化、矽卡巖化。東北部出露小面積上石炭統(tǒng)土古土布拉克組第二巖性段紫紅色安山巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r等火山巖地層，該段與中元古界長城系星星峽巖群呈角度不整合接觸。礦區(qū)地層以灰?guī)r為主體，砂巖以夾層的形式出現(xiàn)?；?guī)r粒度普遍較細，一般為粉-細晶結(jié)構(gòu)，中薄層構(gòu)造。地層產(chǎn)狀較穩(wěn)定，為南傾單斜構(gòu)造，受后期巖體侵入和構(gòu)造活動影響，產(chǎn)狀較陡，傾角為60°～80°，傾向156°～220°。

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，以礦體為中心，在其周邊均有侵入巖產(chǎn)出。西部及西南部發(fā)育早泥盆世鉀長花崗巖及晚元古代閃長巖，巖體分布面積較大，呈巖株、巖基產(chǎn)出。西部花崗巖兩側(cè)發(fā)育兩條NWW向閃斜煌斑巖脈，寬2～120 m，與花崗巖走向一致，二者呈侵入接觸關(guān)系。其他區(qū)域發(fā)育大量閃長巖脈，多成帶狀、透鏡狀、脈狀NWW向、近EW向產(chǎn)出，少量呈NE向、NW向展布。閃長巖脈與礦化關(guān)系密切，以灰綠色、黑綠色細粒閃長巖為主，可見少量輝石閃長玢巖。礦區(qū)脈狀、透鏡狀閃長巖脈多達35條，走向主要為270°～290°，與地層主體走向基本一致，脈寬1～100 m，脈長100～1 000 m，巖脈規(guī)模差異大。

區(qū)內(nèi)熱接觸變質(zhì)巖發(fā)育，均位于侵入巖與灰?guī)r接觸帶附近，包括大理巖、大理巖化白云巖、矽卡巖、透輝石矽卡巖、石榴石矽卡巖、透閃石矽卡巖、綠簾石黝簾石巖?？傮w來看，礦區(qū)變質(zhì)巖以矽卡巖、大理巖類為主，且與礦化關(guān)系密切，其中矽卡巖、綠簾石黝簾石巖、大理巖化泥灰?guī)r為主要的含礦巖性。全區(qū)共圈定不同規(guī)模矽卡巖帶10條，帶寬5～100 m，帶長30～1 500 m，以NW向、NWW向分布為主，與礦區(qū)地層及閃長巖脈走向基本一致。

礦區(qū)北部1.8 km處是新疆重要的阿其克庫都克大斷裂，兩側(cè)發(fā)育多條NE向、NW向、近EW向次級斷裂。受構(gòu)造活動影響礦區(qū)地層碎裂巖化、片理化發(fā)育。巖石中可見大量規(guī)模不等的裂隙，沿裂隙填充較多石英、方解石、褐鐵礦等細脈。在構(gòu)造擠壓作用影響下，矽卡巖中石榴石常具異常光性，石榴石表面多裂紋；石英多具波狀消光，部分被搓碎呈粉末狀；大理巖中部分方解石則受構(gòu)造擠壓粒度明顯變細。礦體西北部發(fā)育小面積條帶狀構(gòu)造角礫巖，呈近EW向帶狀分布，寬5～20 m，長約250 m，且矽卡巖化特征明顯。

3 礦化蝕變特征

方鉛礦肉眼可見，礦化強度高，零星可見閃鋅礦。大理巖化泥灰?guī)r中未見明顯的金屬礦物。

區(qū)內(nèi)初步圈定礦體3條，均位于閃長巖脈與灰?guī)r接觸帶中。控制礦體長38～200 m，視厚度為2～14 m。Ⅰ、Ⅱ號礦體鉛、鋅相伴生，Ⅲ號礦體僅含鉛，且礦化強度相對弱。Ⅰ、Ⅱ號礦體的含礦巖性主要為矽卡巖、綠簾石黝簾石巖，變質(zhì)程度較高，礦化強度高，屬矽卡巖型。Ⅲ號礦體含礦巖性為大理巖化泥灰?guī)r，變質(zhì)作用相對變?nèi)?。礦化與碳酸鹽巖關(guān)系密切。

4 地球化學特征

礦區(qū)蝕變現(xiàn)象較普遍，主要有矽卡巖化、大理巖化、硅化、褐鐵礦化、碳酸鹽化、綠簾石化等，其中，矽卡巖化、大理巖化最為發(fā)育，次為褐鐵礦化、硅化。矽卡巖礦物、石英、方解石、褐鐵礦常沿巖石層理面及裂隙發(fā)育。

礦石中可見方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦，其中，方鉛礦、閃鋅礦為主要的礦石礦物，均呈它形微晶粒狀，不規(guī)則條帶狀、稀疏浸染狀、稀疏浸染條帶狀分布，黃鐵礦、黃銅礦呈他形粒狀相對聚集狀分布在以方鉛礦為主的條帶中，微量的方鉛礦呈塵點狀局部分布于透明礦物之間或透明礦物中。礦石構(gòu)造主要為稀疏浸染狀、似紋層狀、脈狀。含礦巖性主要為矽卡巖、綠簾石黝簾石巖、大理巖化泥灰?guī)r。其中，矽卡巖、綠簾石黝簾石巖礦化最明顯，

4.1 1:5萬土壤測量

城南鉛鋅礦是通過檢查長城山地區(qū)1∶5萬土壤測量圈定的CHT-10號綜合異常發(fā)現(xiàn)的(圖3)，該異常元素組合為Pb-Zn-Ag-As-Sb-Hg-Mo-Au-W，綜合異常面積11.0 km2，呈近EW向帶狀分布，是典型的高、大、全異常。

圖3 長城山地區(qū)CHT-10異常剖析圖Fig.3 CHT-10 profile chart in the Chang Chengshan area

Pb，Zn，As，Sb 4種元素含量高、連續(xù)性好、濃集趨勢明顯，且元素之間相關(guān)性最好，是異常主要元素。區(qū)域上構(gòu)成該綜合異常的Pb，Zn，Sb異常，都是單元素異常排序名列第一的異常。Pb異常面積9.52 km2，平均值262.1×10-6，最大值5 326×10-6，異常襯值高達8.74，具三級濃度帶，有4個明顯的濃集中心；Zn異常面積6.28 km2，平均值334.9×10-6，最大值2 822×10-6，襯度3.99，具三級濃度帶；As異常面積6.94 km2，平均值96.86×10-6，最大值500×10-6，具三級濃度帶；Sb異常面積9.12 km2，平均值7.47×10-6，最大值83.8×10-6，異常襯值為4.09，具三級濃度帶。Zn，As，Sb 3個元素異常主體，在空間上與Pb異常高度疊加。與Pb，Zn，As，Sb相比，Ag，Hg，Mo，Au異常范圍較少，但主體均疊加于Pb異常上，有較高含量，最大值分別為1 130×10-9、138×10-6、49.4×10-6、26.9×10-9。僅W異常較零星，最大值為7.2×10-6。城南鉛鋅礦產(chǎn)于異常中偏西部的濃集區(qū)。

4.2 1∶1萬土壤測量

對長城山地區(qū)CHT-10號綜合異常包括城南鉛鋅礦在內(nèi)的核心區(qū)開展1∶1萬土壤測量工作(圖3)，面積8 km2，采樣1 046件，分析Pb，Zn，Ag，Cu，As，Sb，Mo，Bi等8種元素。

4.2.1 地球化學參數(shù)特征

對礦區(qū)土壤樣品原始數(shù)據(jù)進行參數(shù)統(tǒng)計，分析結(jié)果顯示Pb，Zn，Ag，Cu，As，Sb，Mo，Bi，含量變化大，均有特高含量出現(xiàn)(表1)?新疆地質(zhì)調(diào)查院.新疆東天山成礦帶中段1∶5萬區(qū)域地質(zhì)綜合調(diào)查報告，2014-2016.。元素變化系數(shù)均大于1，為1.36～8.24，主成礦元素Pb變化系數(shù)為5.77，屬分布極不均勻元素。且8種元素富集系數(shù)均明顯大于1，為1.21～8.81，成礦元素Pb高達7.51。以上參數(shù)表明，城南鉛鋅礦區(qū)成礦及伴生元素含量變化大、分布極不均勻、富集程度高，有利于礦產(chǎn)形成。

表1 城南鉛鋅礦區(qū)化探參數(shù)統(tǒng)計表Table 1 Geochemical Parameter statistics of the Chengnan lead-zinc ore area

4.2.2 元素組合特征

對礦區(qū)內(nèi)土壤樣品原始數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析，結(jié)果顯示，主成礦元素Pb與伴生元素Zn，Ag，Cu，As，Sb，Mo，Bi均呈正相關(guān)關(guān)系，其中Zn，As，Sb與Pb相關(guān)性較高，Pb與Zn相關(guān)性最大為0.488(表2)。以上特征在R型聚類分析圖上更為明顯(圖4)，取0.4的相似水平，可將礦區(qū)8種元素分為4組：①Pb，Zn，As，Sb；②Cu，Ag；③Mo；④Bi。從主成礦元素來看，Pb首先與伴生元素Zn聚類，再與As，Sb聚類，Zn與Pb相關(guān)性最好，其他4種元素與Pb相關(guān)性均較差。綜合以上分析，認為Pb，Zn，As，Sb是礦區(qū)重要的成礦及指示元素，可作為異常組合來圈定靶區(qū)，進行隱伏礦體的定點預測。

表2 城南鉛鋅礦區(qū)元素相關(guān)系數(shù)矩陣Table 2 Matrix of element Correlation coefficient of the Chengnan lead-zinc ore area

4.2.3 組合異常特征

選擇Pb，Zn，As，Sb 4種元素繪制組合異常圖，其中，主成礦元素Pb采用三級濃度帶并用面色表示，其他元素按異常下限圈定，用線表示，并用不同顏色區(qū)分(圖5)。從圖中可見，組合異常呈近EW向，且向南突出的弧形帶狀分布，元素套合性較好，組合特征明顯。組合異常分布范圍與CHT-10異常范圍基本一致，但異常強度明顯增強，出現(xiàn)多個特高值區(qū)，其中鉛含量在2 000×10-9以上的樣品有11件，僅1件(5 332×10-6)位于Ⅲ號礦體附近，最大值(14 398×10-6)樣品位于Ⅲ號礦體NW向延伸部位，異常顯示礦化發(fā)育較為穩(wěn)定，礦體長度至少可增加300 m。Ⅲ號礦體上發(fā)育大面積Pb，Zn，As，Sb異常，異常強度高、元素套合性好，延伸方向與礦體基本一致；Ⅰ、Ⅱ號礦體上僅發(fā)育Pb，Zn異常，且異常強度明顯降低，異常僅發(fā)育在礦化矽卡巖附近，異常面積較小，且迅速圈閉，無延伸。

圖4 城南鉛鋅礦區(qū)元素R聚類分析圖Fig.4 Pedigree chart of R-type cluster analysis of the Chengnan lead-zinc ore area

綜合以上特點，認為城南兩種不同類型鉛鋅礦體表現(xiàn)出不同的地質(zhì)地球化學特征，Ⅰ、Ⅱ號礦體變質(zhì)強度高、礦化強，但異常強度低、面積小、元素組合少，礦化規(guī)模??；Ⅲ號礦體變質(zhì)強度相對低、礦化弱，但異常強度高、面積大、元素組合多，礦化規(guī)模大，是下一步主要找礦目標。

根據(jù)組合異常分布特征及地質(zhì)特征，在城南地區(qū)劃分4個找礦靶區(qū)(圖5)，其中1、2、4號靶區(qū)位于長城系星星峽巖群中，異常的形成與區(qū)內(nèi)灰?guī)r、閃長巖脈間成礦作用有關(guān)；3號靶區(qū)主體位于石炭系土古土布拉克組第二巖性段安山巖、凝灰?guī)r中，異常分布形態(tài)和范圍受區(qū)內(nèi)石英脈、花崗巖及閃長巖脈控制。1、2號靶區(qū)找礦前景最好，對1號靶區(qū)中Pb最大值點開展工程驗證工作，可以擴大礦體規(guī)模；2號靶區(qū)為城南地區(qū)Pb高值-特高值點集中區(qū)，大于2 000×10-9以上的樣品有6件，大于4 000×10-9以上的有3件，對該靶區(qū)開展找礦評價工作，有望發(fā)現(xiàn)新的礦體。

圖5 城南礦區(qū)鉛鋅砷銻組合異常圖Fig.5 Association anomaly of Pb-Zn-As-Sb in the Chengnan lead-zinc ore area

5 找礦遠景分析

城南鉛鋅礦西部78 km處即為大型彩霞山鉛鋅礦，二者均位于卡瓦布拉克-星星峽(地塊)，阿其克庫都克大斷裂南側(cè)，長城系星星峽巖群中，主要出露碎屑巖、碳酸鹽，礦化與碳酸鹽巖關(guān)系較密切；區(qū)內(nèi)中-酸性侵入巖體發(fā)育，外接觸帶均為礦化的主要部位；地球化學方面，礦體均處于Pb，Zn，Ag，As，Sb，Hg多元素富集帶，元素組合特征基本一致，展布方向基本與構(gòu)造線方向吻合。且長城山地區(qū)以鉛、鋅為主的1∶5萬綜合異常強度更高、規(guī)模更大。沿阿其克庫都克斷裂南側(cè)長城山星星峽巖群，仍有多個鉛鋅綜合異常發(fā)育?？傮w來看，城南鉛鋅礦與彩霞山鉛鋅礦具有類似的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境和地球化學特征，而且卡瓦布拉克-星星峽中天山地區(qū)是新疆一條重要的鉛鋅成礦帶，長城山地區(qū)也具有尋找大-中型鉛鋅礦的潛力。

礦區(qū)1∶1萬地球化學異常顯示，礦體及周邊地質(zhì)體中發(fā)育較好的Pb，Zn，As，Sb組合異常，圈定的4個找靶區(qū)中有多個Pb特高值點有待進一步查證。1號靶區(qū)中Ⅲ號礦體未完全控制，礦體向西應有較遠延伸。對4個找礦靶區(qū)投入進一步查證和驗證工作，有望擴大城南鉛鋅礦規(guī)模并發(fā)現(xiàn)新礦體。

6 找礦標志

據(jù)城南鉛鋅礦地質(zhì)、地球化學特征，總結(jié)出以下幾點找礦標志：①區(qū)域上礦床產(chǎn)于阿其克庫都克南部，中天山地塊長城系星星峽巖群淺變質(zhì)巖地層中，地表灰?guī)r、砂巖發(fā)育；②區(qū)內(nèi)巖體、巖脈極為發(fā)育，且具有多期次、多成因的特點，外接觸帶是找礦的有利位置；③地表發(fā)育有以矽卡巖化、碳酸鹽化、硅化、褐鐵礦化為主的蝕變現(xiàn)象，矽卡巖化、大理巖化帶是找礦的重要位置；④矽卡巖、大理巖化泥灰?guī)r是主要的含礦巖性；⑤含方鉛礦、閃鋅礦化、孔雀石化矽卡巖是找礦的直接標志；⑥地球化學方面：化探普查顯示礦區(qū)具有明顯的Pb，Zn，Ag，As，Sb，Hg組合異常，屬于一套典型的中-低溫元素組合，元素異常強度高、面積大、套合性好。其中Zn，As，Sb為主成礦元素Pb最重要的指示元素。

7 結(jié)論

(1)城南鉛鋅礦位于阿其克庫都克斷裂附近，卡瓦布拉克-星星峽地塊中，具有優(yōu)越的成礦地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境。礦區(qū)主要出露長城系星星峽巖群灰?guī)r、砂巖，地層中發(fā)育35條以NW向為主的閃長巖脈，灰?guī)r及閃長巖接觸帶附近矽卡巖化、大理巖化帶為主要的礦化區(qū)域，矽卡巖及大理巖化灰?guī)r為主要的含礦巖性。

(2)礦區(qū)發(fā)育明顯的Pb，Zn，Ag，As，Sb，Au，Hg綜合異常，元素組合多，套合性好，具有典型鉛鋅礦床的元素組合特征。各元素異常強度高、面積大、發(fā)育多個明顯的濃集中心，且均有特高值出現(xiàn)，屬于典型礦致異常。異常分布范圍及延伸方向與長城系星星峽巖群及阿其克庫都克大斷裂具有明顯的相關(guān)性。

(3)城南鉛鋅礦中發(fā)育兩種不同類型鉛鋅礦，二者表現(xiàn)出明顯不同的地質(zhì)、地球化學特征，其中Ⅰ、Ⅱ號礦體含礦巖性為矽卡巖、綠簾石黝簾石巖，變質(zhì)程度高、礦化強，但異常強度低、面積小，礦化規(guī)模?。虎筇柕V體含礦巖性為大理巖化泥灰?guī)r，變質(zhì)程度低、礦化強度相對小，但異常強度高、面積大，礦化規(guī)模大，是下一步主要找礦目標。

(4)根據(jù)礦區(qū)1∶1萬地質(zhì)和鉛鋅砷銻組合異常特征，圈定4個找礦靶區(qū)，1、2、4號靶區(qū)位于長城系星星峽巖群中，3號靶區(qū)位于土古土布拉克組第二巖性段中。其中1、2號找礦靶區(qū)找礦前景最好，具有擴大礦體規(guī)模和發(fā)現(xiàn)新礦體的潛力。

(5)通過地質(zhì)、化探綜合分析研究，建立了長城山地區(qū)尋找鉛鋅礦的找礦標志，包括以地質(zhì)、礦化蝕變、地球化學特征為主的6個找礦標志。

(6)城南鉛鋅礦與彩霞山鉛鋅礦具有類似的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境和地球化學特征，且長城山地區(qū)以鉛鋅為主的綜合異常強度和規(guī)模更大，因此，長城山地區(qū)也具有尋找大-中型鉛鋅礦的潛力。

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