東天山圖拉爾根巖漿銅鎳礦床巖漿通道及深邊部成礦潛力分析

陳壽波 孫海微 吳林楠 王虎強 賴宗婷

摘? ?要：東天山圖拉爾根銅鎳礦床開采十余年來，深部巖體及礦體形態(tài)更具體化、形象化。其通道式成礦特征明顯，但深邊部探礦找礦方向不明。通過研究礦山生產(chǎn)探礦資料，建立三維巖體-礦體模型，從礦床地質(zhì)特征、巖相特征、礦體特征等方面入手，結(jié)合物探磁法資料、成巖成礦規(guī)律對圖拉爾根銅鎳巖漿通道位置進行探討，運用通道式成礦模型預(yù)測圖拉爾根含礦巖體沿走向或傾向繼續(xù)延伸，具尋找第三個“臺階聚礦”的潛力。

關(guān)鍵詞：東天山;圖拉爾根銅鎳礦;巖漿通道;深邊部成礦潛力

東天山康古爾-黃山-圖拉爾根銅鎳成礦帶是我國重要的銅鎳金多金屬成礦帶之一[1]。近年來，該成礦帶西段白鑫灘、路北、云海、月牙灣銅鎳礦床的相繼發(fā)現(xiàn)及初步探明系新疆銅鎳找礦的重大進展[2-3]。圖拉爾根銅鎳礦床位于該成礦帶東段，從含礦巖體產(chǎn)出形態(tài)認為，其“通道”式成礦特征明顯，巖漿通道成礦認識是建立在世界典型礦床加拿大Voiesy’s Bay和俄羅斯Noril’sk等礦床最新研究成果基礎(chǔ)之上的[4-5]。圖拉爾根巖漿通道研究顯示，含礦鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)雜巖體中各巖相為同一巖漿系列演化[6];礦石中珠滴拉伸方向為巖漿運移方向[7];巖漿通道呈近水平方向開放，沿地層間的水平薄弱面運移熔離成礦[8]。筆者據(jù)礦區(qū)地質(zhì)特征、巖相特征、礦體特征，結(jié)合深部探礦資料，構(gòu)建該礦床的三維地質(zhì)-礦體模型，總結(jié)成礦控制因素，運用巖漿通道式成礦模型預(yù)測深部巖漿房位置，分析深邊部找礦潛力。

1? 成礦地質(zhì)背景

圖拉爾根銅鎳礦大地構(gòu)造位置上處于哈薩克斯坦-準噶爾板塊與塔里木板塊聚合形成的覺羅塔格構(gòu)造-巖漿帶東段（圖1），區(qū)域變質(zhì)作用、混合巖化作用和韌性剪切活動強烈[9-10]。區(qū)域構(gòu)造主要包括3條近NEE向斷裂帶，分別為北部康古爾-黃山斷裂、中部雅滿蘇斷裂與南部阿其克庫都克斷裂。沿康古爾-黃山斷裂及其次級斷裂自西向東分布有路北、白鑫灘、月牙灣、土墩、香山、碧玉山、黃山、黃山南、黃山東、葫蘆、圖拉爾根、圪塔山口等含銅鎳鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)雜巖體。經(jīng)勘探，黃山、黃山南、黃山東、圖拉爾根銅鎳礦礦床規(guī)模已達大型，成礦時代與成巖時間相近，不同方法獲得的年齡為300～269 Ma[11-13]，表明該類礦床為早二疊世造山后碰撞伸展階段產(chǎn)物，深部熔離-多期貫入為主要成礦方式。

2? 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)范圍已發(fā)現(xiàn)3個鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)雜巖體（圖1），分別為Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號巖體，平面形態(tài)呈巖墻狀、透鏡狀產(chǎn)出，其中Ⅰ號巖體為圖拉爾根銅鎳礦主成礦巖體，成礦年齡為300 Ma[13]，巖相由角閃橄欖巖、輝石橄欖巖、輝石巖、輝長巖組成，巖體分異較好。Ⅱ號和Ⅲ號巖體經(jīng)勘查尚未發(fā)現(xiàn)工業(yè)礦體，兩個巖體巖相以輝長巖為主，巖相單一，分異程度較低。Ⅲ號巖體年齡為357 Ma[13-14]，與Ⅰ號巖體為不同期次巖漿活動產(chǎn)物。為更直觀掌握巖體空間形態(tài)變化、巖體與礦體的關(guān)系，收集了圖拉爾根生產(chǎn)開采的鉆孔、坑道資料，建立數(shù)據(jù)庫，利用3DMine軟件創(chuàng)建了Ⅰ號巖體和礦體的三維模型（圖2），進一步探討巖漿通道和找礦前景。

2.1? 巖體特征

Ⅰ號巖體受控于區(qū)域性黃山-鏡兒泉北斷裂之次級斷裂，呈巖墻狀侵入圍巖裂隙中，直接圍巖為中泥盆統(tǒng)大南湖組片理化、糜棱巖化的含角礫凝灰?guī)r，接觸巖石多碎裂直至土狀，外接觸帶具熱液接觸的強硅化。雜巖體呈NE向翹起，SW向側(cè)伏的半隱伏巖體，總體沿走向呈近垂直彎曲的“S形彎管狀”（圖2左）。以9線為界，北東段為地表出露地段，長740余米，寬30～50 m，出露地表面積約0.035 m2。沿65°走向呈脈狀延伸，南傾，傾角自東向西逐漸變陡，即18線傾角45°逐漸過渡為5線傾角74°，深部控制厚31～88 m，延深至250 m以下。南西段為隱伏段，長度大于700 m。以17線為起伏拐點，該勘探線巖體最大控制深度600 m，頂板控制深度115 m，向北東急劇上升至9線出露地表，側(cè)伏角度近于直立。向南西呈近于水平的管狀（直徑120～210 m）延伸至37線，向西未控制。Ⅰ號巖體總體地表+隱伏總長大于1 440 m，沿走向和傾向具明顯膨大狹縮特征，厚度變化較大。

Ⅰ號巖體剖面及平面均表現(xiàn)為環(huán)帶狀雜巖體特征，由中心向外依次為角閃橄欖巖相→角閃輝橄巖相→角閃輝長巖相。各巖相均見銅鎳礦化，角閃橄欖巖相為礦體主要含礦巖相，發(fā)育典型的海綿隕鐵結(jié)構(gòu)、稠密浸染狀富鎳礦體;角閃輝橄巖相發(fā)育稀疏浸染狀礦化，形成次海綿隕鐵狀貧鎳礦體;輝長巖相以星點狀、稀疏浸染狀金屬硫化物，具全巖礦化特征[15]。超鎂鐵質(zhì)巖相在整個巖體中占比大于70%，巖相間漸變、突變接觸關(guān)系均有出現(xiàn)。從巖相接觸關(guān)系來看，Ⅰ號巖體可分為4個侵入期次，第一期侵位形成角閃輝長巖相;第二期侵位形成角閃輝橄巖相，與第一期呈突變接觸，該巖相中可見殘留角閃輝長巖;第三期侵位形成角閃橄欖巖相;第四期侵位為金屬硫化物礦漿貫入。同成礦帶的黃山、黃山東和圖拉爾根含礦巖體的元素和同位素地球化學(xué)表明，巖體原始巖漿來源于巖石圈地幔和地幔楔，為同期經(jīng)碰撞造山后伸展軟流圈上涌結(jié)晶分異形成[16-17]?；谶@種認識，巖相中超基性巖比例大小與巖體剝蝕和保存相關(guān)，超基性巖比例越大，剝蝕程度越高，反之，中-基性巖相比例越大，巖體保存較完好，剝蝕程度低。相較同成礦帶香山、黃山銅鎳礦，Ⅰ號巖體中閃長巖相不發(fā)育，輝長巖相占比30%，可能與該雜巖體遭較強風(fēng)化、剝蝕有關(guān)。

2.2? 礦體特征

礦區(qū)目前圈定主礦體1個，產(chǎn)于Ⅰ號雜巖體中（圖2右）。空間形態(tài)多呈脈狀、囊狀、透鏡狀等，隨巖體空間形態(tài)變化，呈膨大狹縮、分枝復(fù)合現(xiàn)象，反映含礦巖體具同構(gòu)造性。據(jù)巖體空間形態(tài)特點，9線以東礦體出露地表，以西為隱伏礦段，隱伏礦段以17線為分界，9～17線為整個礦床的礦化富集中心，資源量占整個礦床的80%。17線以西至37線礦體隨管狀水平巖體延續(xù)，向西未控制。

9線以東銅鎳礦體產(chǎn)于巖體底部或中下部，長740余米，平均厚21.5 m。厚度自東向西逐漸變厚，總體以低品位礦石為主，西部品位較東部稍富。12線巖體底部見有典型礦漿貫入塊狀礦石。9～17線隱伏礦段礦體沿走向長250 m，沿傾向延伸達500 m，厚2～129 m。受巖體邊部形態(tài)制約，產(chǎn)狀基本與角閃橄欖巖相一致，向南東陡傾，呈脈狀、透鏡體狀產(chǎn)出，沿傾向具膨大狹縮、分支復(fù)合特征。巖體剖面形態(tài)呈SE向陡傾的“葫蘆狀”（圖3左），礦體產(chǎn)于“葫蘆狀”上下膨大部位之上部，呈橢球狀。膨大部位產(chǎn)狀近于水平，形成走向和傾向上的“臺階”?！芭_階”處往往形成礦化富集中心，圖拉爾根銅鎳礦富礦、特富礦均集中于此?！昂J狀”頸部礦體規(guī)模大幅狹縮呈樹杈狀。該段礦石類型以海綿隕鐵狀、貫入型塊狀為主，即以熔離-貫入成礦作用為主。17～37線巖體總體呈近于水平產(chǎn)出的“管狀”，礦體產(chǎn)于“管狀”巖體中上部角閃橄欖巖相中（圖3右），為上懸式礦體，呈囊狀、脈狀、樹杈狀產(chǎn)出，沿走向具分支復(fù)合特征，長大于450 m，厚4～30 m，礦石結(jié)構(gòu)以稀疏浸染狀、次海綿隕鐵狀為主，以低品位為主。

3? 地球物理特征

礦區(qū)物探激電、磁法測量顯示，Ⅰ號巖體地表及隱伏的厚大礦體顯示高磁+高激化+低阻物探異常[18]。17線以西巖體埋深500～700 m，大功率激電和CSAMT、TEM測深顯示以西為大面積低阻，與圍巖地層中普遍發(fā)育硫化物有關(guān)，無法有效識別出巖體側(cè)伏方向。磁法測量顯示，地表Ⅰ號巖體9～20線對應(yīng)高磁異常，異常值為500～1 397 nT，整體磁異常等值線向南發(fā)散且等值線值較高。17線以西磁異常向南西寬緩發(fā)散，至41線異常衰弱至50 nT，走向上略向北偏移。向西隨著巖體埋深增大，磁異常值呈梯度減小，至51線減小至20 nT，61線減小至10 nT。降低異常幅值以10 nT重新圈定異常，異常兩側(cè)均為負磁異常。沿巖體走向51線施工的鉆孔證實，深部未見含礦基性、超基性巖相，但在760 m以下見有基性閃長巖。推斷異常在37～41線向北偏移，呈近EW向，向東側(cè)伏，可能與北側(cè)Ⅲ號深部相連，具較好找礦潛力。

4? 巖體、礦體就位機制

康古爾深大斷裂帶多期次活動，使由于結(jié)晶分異和硫化物熔離作用的巖漿房上覆應(yīng)力釋放，巖漿房中巖漿選擇弱應(yīng)力變形帶，如康古爾深大斷裂帶之次級層間構(gòu)造破碎帶侵入[19]。巖漿房中貧硫化物巖漿由于密度小，上升速度較快，可能先期噴出地表形成火山巖。隨后按含硫化物巖漿、富硫化物和橄欖石巖漿、硫化物礦漿順序沿同一通道先后分批侵位于圖拉爾根礦床現(xiàn)今位置。上侵過程分為垂向上垂直上侵和水平方向上側(cè)向侵位兩種方式。

I號巖體P-9～P-17線區(qū)段有可能為圖拉爾根銅鎳礦含礦巖漿借助層間構(gòu)造破碎帶上侵的通道位置。在該通道相對封閉的空間內(nèi)，垂向重力分異起主導(dǎo)作用下的巖漿在沒有進一步外部構(gòu)造應(yīng)力的條件下，基本形成自上至下含硫化物的巖漿、富硫化物和橄欖石的巖漿、硫化物礦漿的大致正常分層格局。隨著層間構(gòu)造破碎帶的進一步活動（康古爾斷裂具多期、多階段活動性），相對封閉的通道趨于開放，上層含硫化物巖漿首先向應(yīng)力釋放的空間上侵[20-22]。由于通道頂部、周圍或兩側(cè)圍巖狀況及中斷裂構(gòu)造發(fā)育程度和應(yīng)力強弱不同，含硫化物巖漿在垂向上侵的同時，也可側(cè)向上侵至地表（P-9～P-17線以東地表礦段）或近地表（P-9～P-17線以西大于500 m深度隱伏礦化地段）就位，形成貧礦體。而原有通道內(nèi)，隨著應(yīng)力條件的改變，富硫化物和橄欖石巖漿、硫化物礦漿在揮發(fā)分作用下，由于其比重大，加上應(yīng)力減弱，只能在有限范圍內(nèi)選擇先期上侵就位的巖漿裂隙貫入成礦，形成礦區(qū)P-9～P-17線區(qū)段內(nèi)貧礦、富礦、特富礦共存現(xiàn)象。

5? 巖漿通道位置探討

構(gòu)造作用是巖漿通道控制的主要因素，區(qū)域深大斷裂為幔源巖漿上升提供了良好通道，深大斷裂具規(guī)模大、活動期次多，長可延綿數(shù)百千米至數(shù)千千米，切割地殼直至上地幔。其次一級斷裂或張性裂隙為儲巖儲礦斷裂，常產(chǎn)于主斷裂旁側(cè)，與主斷裂呈20～45°夾角。伴隨深大斷裂多期次活動，次一級斷裂也具有多期次活動特點。次一級構(gòu)造控制著巖體空間形態(tài)，呈漏斗狀、盆狀、脈狀、巖管狀。

圖拉爾根含礦巖體空間形態(tài)呈NE向翹起（圖4），SW向側(cè)伏的“S型彎管狀”。巖漿上侵通道自南西上侵，有3種通道的可能。一種是9～17線為巖漿上侵通道，目前勘探顯示，巖體向深部基本已尖滅。由于控制程度有限，深部仍有可能存在第三個膨大體，經(jīng)某個狹窄部位上侵，以9～17線為中心，沿NEE向構(gòu)造向東西兩側(cè)侵位，向兩側(cè)品位和厚度逐漸減小;第二種是南西側(cè)伏端為巖漿上侵通道，37線以西巖體延伸未控制。目前沿走向向西51線施工鉆孔ZK501，在深731 m以下見厚大于150 m的閃長巖、輝長閃長巖體。井中三分量磁測顯示，該巖體南側(cè)有磁異常體，認為37線以西存在第三個臺階為巖漿通道，也是今后找礦的重點區(qū)段;第三種是Ⅰ、Ⅲ號巖體深部相連沿同一巖漿通道上侵，Ⅲ號巖體成巖年齡雖較Ⅰ號巖體早近57 Ma，從構(gòu)造角度認為，Ⅲ號巖體原上侵通道也是構(gòu)造薄弱部位，晚期Ⅰ號巖體巖漿沿原通道上侵就位形成復(fù)式巖體。礦區(qū)磁法按20 nT圈定高磁異常，異常在37～41線逐漸向北偏移，呈近EW向與Ⅲ號巖體對應(yīng)的高磁異常相連。礦山2021年實施37線坑道鉆證實巖體向北偏移，故今后Ⅰ、Ⅲ號巖體之間找礦突破的可能性較大。

6? 深邊部成礦前景分析及勘查建議

圖拉爾根銅鎳礦巖（礦）體空間形態(tài)呈“S型彎管狀”，反映了礦區(qū)成礦模式為典型的“通道式”成礦，未見金川Ⅱ號巖體、黃山、黃山東、喀拉通克、葫蘆含礦巖體呈典型的先“通道式”，后“漏斗狀、巖盆狀”成礦模式。本礦區(qū)巖體超鎂鐵巖相占比較大，鎂鐵質(zhì)巖相多分布于巖體的邊部。9線以東巖體呈脈狀，地表氧化礦體中心部位也有富礦。某種程度上，巖體剖面形態(tài)可視為“巖盆式”成礦（圖4），說明該雜巖體剝蝕程度較高，東部“巖盆式”巖體已剝蝕成現(xiàn)有形態(tài)。

巖漿通道位置的明晰能解釋巖礦體時空分布、相互關(guān)系，指示巖漿來源與上侵方向，對礦床成礦機制具重要指示作用[16]。礦區(qū)Ⅰ號巖體受NEE向韌性剪切應(yīng)力作用影響，沿走向和傾向均有膨大狹縮特征。形態(tài)呈透鏡體、扁豆狀，成礦在膨大部位呈“臺階聚礦”特點。從巖體形態(tài)和巖漿上侵方向看，9～17線沿傾向可能存在第三個膨大體。沿走向19線以西呈近于水平的管狀。按地表出露巖體長740 m開始側(cè)伏，19線至37線已控制巖體長大于500 m。據(jù)剪切應(yīng)力等距規(guī)律，推斷沿走向向西至45線可能出現(xiàn)第三個“臺階”。結(jié)合磁異常在37～41線向北偏移，推斷Ⅰ號巖體與Ⅲ號巖體深部相連共用一個通道，具多期上侵分異成礦的可能。以上3個巖漿通道位置，還需結(jié)合巖相、各類礦化體的水平與垂向變化、地球物理勘探、鉆探等方面綜合分析和考量，以期盡快查明圖拉爾根深部找礦空間和成礦潛力。

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Abstract：The Tulaergen magmatic Cu-Ni orefield in East Tianshan has been mined for more than ten years， The shapes of deep rock masses and ore bodies are also more specific and visualized， Channel mineralization characteristics are obvious， The direction of prospecting in the deep and marginal areas is unknown. This paper establishes a three-dimensional rock-ore body model by studying the production prospecting data of mines， starting with the geological characteristics，lithofacies characteristics， and ore body characteristics of the deposit， combined with geophysical and magnetic data， diagenesis and diagenesis. The ore law discusses the location of the Tulaergen copper-nickel magma channel， and uses the channel-type metallogenic model to predict the extension of the Tulaergen ore-bearing rock mass along the strike or inclination， which has the potential to find the third "step accumulation".

Key words： Eastern Tianshan; Tulaergen Cu-Ni deposit; Magma conduit; Deep edge mineralization potential