東天山帕爾塔格西銅礦床地質(zhì)特征及找礦方向

馮京 李建軍 徐仕琪 趙恒樂 王哲 胡可美 連政 馬海軍

摘? ?要：東天山帕爾塔格西銅礦是近年新疆地礦局繼土屋銅礦之后在該礦帶深化找礦認識中實現(xiàn)的又一重大突破。其處于東天山古生代造山帶小熱泉子石炭紀島弧帶，產(chǎn)于晚石炭世花崗閃長巖和閃長玢巖中，呈細脈浸染狀礦化，與土屋銅礦特征類似，屬斑巖型銅礦。通過初步勘查及資料分析研究，總結(jié)了礦床產(chǎn)出的地質(zhì)環(huán)境、控礦要素、礦體特征、找礦標(biāo)志，探討了礦床成因，指出今后進一步擴大礦床規(guī)模及找礦方向。

關(guān)鍵詞：斑巖銅礦;島弧;控礦要素;找礦模型;找礦方向

斑巖銅礦是世界銅礦床中一種重要礦床類型，占世界銅資源量總量的77%[1-3]。在我國占有非常重要地位，尤其是西藏斑巖銅礦找礦的重大突破，使中國銅礦資源儲量大幅增長[4-6]。自1997年新疆發(fā)現(xiàn)第一個大型斑巖銅礦（土屋-延?xùn)|）后[7-8]，先后在西準(zhǔn)包古圖、北準(zhǔn)杜熱、東準(zhǔn)烏倫布拉克、東天山三岔口和玉海等地發(fā)現(xiàn)中小型規(guī)模斑巖銅礦[9-15]。2015年以來新疆地礦局利用礦產(chǎn)資源潛力評價資料、礦產(chǎn)勘查、深地開采國家重點研發(fā)項目等研究成果，重新審視研究了全疆斑巖銅礦的成礦規(guī)律及找礦方向[16-20]?，選定土屋銅礦北西延長帶上的銅鉬異常為主攻靶區(qū)。本文重點介紹帕爾塔格西銅礦成礦條件、控礦要素、礦體特征、礦床成因、找礦模型及找礦方向。

1? 成礦地質(zhì)背景

帕爾塔格西銅礦位于東天山古生代造山帶小熱泉子石炭紀島弧帶，屬康古爾-土屋-黃山Cu-Ni-Au-Mo礦帶[21-22]，帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)玉海、靈龍、土屋-延?xùn)|等斑巖型礦產(chǎn)（圖1）。區(qū)域上，地質(zhì)演化經(jīng)歷了奧陶—志留紀大陸邊緣碰撞增生演化階段、泥盆紀—早石炭世活動大陸邊緣演化階段、石炭紀板塊消減俯沖造山演化階段、二疊紀板塊局部拉伸演化階段、中—新生代構(gòu)造運動演化階段等5個大的構(gòu)造演化階段[23]。石炭紀板塊消減俯沖造山階段形成小熱泉子島弧中-酸性火山巖，巖石組合為安山巖、英安巖、流紋巖、霏細巖[24]。小熱泉子島弧中富含銅、鉬等金屬元素的巖漿熱液在板塊消減俯沖過程中富集成礦[25]，帕爾塔格西銅礦形成于此階段。

帕爾塔格西銅礦床與土屋-延?xùn)|斑巖銅礦處于區(qū)域布格重力場高值異常區(qū)，區(qū)域航磁位于哈密-山口-梧桐窩子異常段西部，正磁異常兩側(cè)為負磁異常。區(qū)域地球化學(xué)顯示，該礦床處于Cu，Mo地球化學(xué)元素高背景區(qū)，Cu元素含量45×10-6，富集系數(shù)0.97，極大值1 128×10-6;Mo元素含量1.3×10-6，富集系數(shù)1.03，極大值37.74×10-6。Cu，Mo元素富集區(qū)有3處，均對應(yīng)花崗閃長巖，與地表孔雀石化帶吻合。

2? 礦區(qū)地質(zhì)條件

帕爾塔格西銅礦位于小熱泉子石炭紀島弧帶[26-27]，距鄯善縣東南約50 km。礦區(qū)出露地層為下石炭統(tǒng)小熱泉子組的一套海相火山巖、火山碎屑巖建造（圖2），巖性主要為英安巖、安山巖、巖屑凝灰?guī)r等，呈殘留體狀分布。地貌為戈壁山丘，基巖整體出露較差，接觸關(guān)系模糊。區(qū)內(nèi)構(gòu)造線總體呈NW向展布，為NE向傾斜的單斜構(gòu)造。主要見有帕爾塔格西和與康古爾區(qū)域斷裂平行的次級斷裂。NE向為帕爾塔格西斷裂，呈NW方向舒緩波狀延伸，傾向NE，傾角65°。斷裂兩側(cè)巖層發(fā)生明顯右行錯位，碎裂巖化、褐鐵礦化、簾石化、綠泥石化較發(fā)育;南部斷裂沿76°方向延伸，斷裂西段被第四系覆蓋，向東延出礦區(qū)。沿斷裂帶巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，見有大量石英脈充填其中。SW向為與康古爾區(qū)域斷裂平行的次級康古爾北斷裂，呈近EW向展布。礦區(qū)巖漿活動強烈，火山巖和侵入巖發(fā)育?；鹕綆r主要為早石炭世中酸性火山巖建造。

侵入巖巖石類型主要為花崗閃長巖、花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長斑巖、閃長玢巖[27-28]，呈不規(guī)則橢圓狀，以巖基、巖株、巖枝狀產(chǎn)出，侵入于下石炭統(tǒng)小熱泉子組，侵入界線相對清晰，呈NW向展布，向西南被第四系掩蓋?；◢忛W長斑巖與閃長玢巖是銅礦主要含礦巖體，出露面積較大。區(qū)內(nèi)侵入巖節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石較破碎。常見綠簾石化、綠泥石化、褐鐵礦化沿裂隙面分布。脈巖發(fā)育，見有石英脈、霏細斑巖脈、花崗巖脈、安山玢巖脈、閃長玢巖脈等，脈巖走向?qū)?yīng)構(gòu)造行跡明顯。前人在土屋一帶開展了同位素測年研究，劉德權(quán)等、陳富文等、郭謙謙等獲得土屋-延?xùn)|銅礦床含礦英云閃長巖成巖年代為340～330 Ma;李少貞等獲得克孜爾塔格花崗閃長巖體鋯石U-Pb定年年齡為（317.6±2.8） Ma;王銀宏等采用SIMS鋯石U-Pb定年[29-33]，認為土屋含礦巖體年齡為335 Ma。結(jié)合本次野外地質(zhì)工作及巖體與地層穿插關(guān)系，認為含礦花崗閃長巖成巖年代為340～330 Ma，屬晚石炭世。

礦區(qū)圍巖蝕變發(fā)育，平面上自中心向兩側(cè)依次為絹云母硅化帶-黃鐵絹英巖化帶-青磐巖化帶。絹云母硅化帶分布范圍廣，銅鉬礦化與絹云母-硅化帶關(guān)系密切，帶內(nèi)孔雀石化及黑銅礦化發(fā)育。黃鐵絹英巖化帶分布于礦區(qū)南部閃長玢巖中，為全巖礦化蝕變，帶內(nèi)見有赤銅礦化、黑銅礦化、孔雀石化等。青磐巖化帶位于絹云母硅化帶、黃鐵絹英巖化帶兩側(cè)，蝕變類型主要為綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化、高嶺土化等。垂向蝕變分帶近地表為泥化、弱絹云母化，局部見有輕微鉀化。深部以絹云母硅化為主，富礦部位絹云母-硅化十分發(fā)育，已施工鉆孔見絹云母硅化帶。

2.1? 巖石地球化學(xué)

帕爾塔格西銅礦床主要侵入巖常量元素、稀土、微量元素分析成果見表1。侵入巖SiO2含量65.64%～70.24%，Al2O3含量13.41%～15.43%，里特曼指數(shù)（σ）為1.32～2.60，為鈣堿性系列中-強太平洋型巖石，SiO2過飽和系列，屬I型花崗巖類。稀土總量變化較大，為60.08×10-6～218.07×10-6，平均124.9×10-6。δEu值為0.56～0.97，為銪虧損型，分布曲線呈右傾的不對稱曲線簇（圖3），左半部分右傾率較大，右半部分右傾率小，近于平直，反映輕稀土分餾明顯，重稀土分餾不明顯。分布曲線具殼?；旌显椿◢弾r特點，（La/Yb）N值為2.53～8.06，小于20，形成環(huán)境與島弧相似。前述SiO2-Al2O3特征表明，源巖為地殼成熟度較低的下地殼巖石或起源于大洋俯沖板片的低鉀、高鈉、高鋁物質(zhì)。Rb/Sr=0.04～0.37，介于地幔平均值（0.025）與陸殼平均值（0.44）之間，具混源特征。在Yb+Nb-Rb圖解中（圖4），所有樣品落在火山弧區(qū)域（VAG）。在Sr，Rb，Ba等元素巖石地球化學(xué)特征上，該礦區(qū)礦石圍巖Sr含量159.0×10-6～609.1×10-6，平均398.9×10-6，Rb含量15.8×10-6～74.5×10-6，平均39.2×10-6，Ba含量212.1×10-6～553.1×10-6，平均424.5×10-6。與李秋根對斑巖型銅礦研究結(jié)果基本一致[34]。該區(qū)Rb含量偏高，高Rb含量是斑巖型鉬礦的特征，高Ba含量具斑巖型鉬+銅礦特征，處于俯沖型大地構(gòu)造環(huán)境。Sr含量明顯偏低，高的Sr含量具斑巖型銅+金礦特征。說明該區(qū)域具尋找斑巖型銅鉬礦床潛力。

綜上所述，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化特征分析，帕爾塔格西銅礦巖體為晚石炭世富含Cu，Mo等元素的洋殼板片或下地殼物質(zhì)重熔形成的鈣堿性巖漿，伴隨區(qū)域上東天山地區(qū)晚石炭世板塊匯聚，消減俯沖造山階段，巖漿沿構(gòu)造裂隙侵位形成的巖體。

3? 礦床地質(zhì)

3.1? 礦體特征

銅礦體賦存于花崗閃長巖中，隱伏于地表30 m以下，呈NW向條帶狀展布。圈定4個礦體，其中M1、M2規(guī)模最大。M1銅礦體走向與斑巖體展布一致，走向工程控制長2 750 m，斜深103～188 m，厚1.95～219.69 m，Cu品位含量0.2%～0.52%，伴生Mo品位0.011%～0.051%。M2銅礦與M1平行，走向控制長3 150 m，斜深269～334 m，厚1.92～52.6 m，Cu品位0.2%～0.58%，伴生Mo品位0.014%～0.052%。沿走向具分支復(fù)合特征（圖5）。

3.2? 礦石礦物

礦石金屬礦物以黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦為主，次為磁黃鐵礦、磁鐵礦、閃鋅礦、輝銅礦、赤銅礦、方鉛礦;氧化物主要為孔雀石、黑銅礦、黃鉀鐵礬、褐鐵礦;脈石礦物主要為綠泥石、絹云母、綠簾石、黑云母、白云母、石英、斜長石、鉀長石等。礦石結(jié)構(gòu)為他形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形粒狀結(jié)構(gòu);礦石構(gòu)造多見細脈狀、浸染狀構(gòu)造，部分具團斑狀和脈塊狀構(gòu)造（圖6）。

3.3? 典型礦床對比

覺羅塔格構(gòu)造-巖漿帶目前已發(fā)現(xiàn)多處斑巖型銅礦床，自西向東依次為延西、延?xùn)|、土屋-土屋東、靈龍、赤湖、玉海、三岔口和白山等[17]。對比西藏玉龍（超大型）、江西德興（超大型）、準(zhǔn)噶爾、東天山典型斑巖型銅礦（表2）[35-37]，認為帕爾塔格西銅礦與已知的斑巖型銅礦大地構(gòu)造背景相似，控礦因素、礦床類型、礦種組合相近，圍巖蝕變與斑巖型銅礦蝕變組合分帶特征類似，因此帕爾塔格西銅礦有理由成為斑巖銅礦找礦目標(biāo)區(qū)。

3.4? 成因探討

從大地構(gòu)造環(huán)境看，礦床處于東天山古生代造山帶小熱泉子石炭紀島弧帶，其成礦與晚石炭世早期匯聚階段鈣堿性火山-深成巖建造有關(guān)[38]。賦礦巖石類型主要為花崗閃長斑巖、花崗閃長巖，成礦斑巖體具多期次、高侵位特征。巖體出露面積不大，剝蝕程度相對較低。具疊加改造特征，常在深部形成矽卡巖型銅礦化[39]。淺部低溫?zé)嵋好}狀銅金礦化，圍巖中火山-沉積型層狀銅礦化。礦石類型以Cu-Mo型為主，次為Cu-Au、Cu-S型，均伴有不同程度的Mo，Au和Ag礦化。從高溫到低溫，圍繞巖體向外呈環(huán)狀分布。早期形成鉀化帶和黑云母帶，及鉀質(zhì)角巖帶、矽卡巖化帶;中期生成絹云母帶-黃鐵絹云巖帶和青磐巖帶;晚期形成低溫蝕變的泥化帶、濁沸石-碳酸巖化帶。成礦多與早、中期有關(guān)[40]。礦體主要為脈狀、似層狀、透鏡狀，展布嚴格受巖體控制。礦石礦物主要為黃鐵礦和黃銅礦，少量斑銅礦、輝鉬礦、輝銅礦等，呈星散狀、浸染狀、細脈浸染狀、條帶狀不均勻分布。礦石結(jié)構(gòu)以自形-半自形粒狀為主，次為他形粒狀。礦石構(gòu)造以浸染狀、細脈狀為主，少量條帶狀、致密塊狀。芮宗瑤等獲得土屋-延?xùn)|銅礦床323 Ma的輝鉬礦Re-Os年齡[41];秦克章等測得土屋-延?xùn)|礦區(qū)內(nèi)蝕變絹云母K-Ar年齡為341 Ma[42];張連昌等測得延?xùn)|礦區(qū)細脈浸染狀的輝鉬礦Re-Os年齡為343 Ma[43];張達玉等測得延西銅礦床輝鉬礦Re-Os年齡為326 Ma[44]。從已有同位素年代學(xué)數(shù)據(jù)可見，土屋-延?xùn)|銅礦床成礦年代在340～320 Ma 左右，土屋礦床成礦時代與成巖時代基本一致或略晚?？傮w上，礦區(qū)成巖成礦構(gòu)造環(huán)境為晚石炭世島弧。礦床嚴格受一套花崗質(zhì)火山雜巖所控制，礦化集中產(chǎn)于巖體內(nèi)部及邊緣接觸帶中。表明銅礦化與巖體具密切的親緣關(guān)系。礦床成因為早石炭世晚期島弧邊緣環(huán)境下形成的斑巖銅礦床。

4? 找礦模型

通過總結(jié)帕爾塔格西銅礦地質(zhì)成礦條件和標(biāo)志，包括構(gòu)造環(huán)境、含礦地層、含礦巖系和圍巖、成礦構(gòu)造、成礦侵入巖、圍巖蝕變、礦體產(chǎn)狀和特征、礦石特征、地球物理標(biāo)志、地球化學(xué)標(biāo)志，認為控制該礦床形成的主要因素為：早石炭世淺成侵入花崗閃長巖、NW向與近EW向斷裂交匯部位及強絹云母化-硅化蝕變帶。找礦標(biāo)志為：孔雀石化、Cu-Mo地球化學(xué)元素異常、中極化-中低電阻-磁異常梯度帶、負地形。據(jù)此，建立帕爾塔格西銅礦找礦模型（表3，圖7）。

5? 找礦前景

5.1? 已知礦體走向延伸及深部

帕爾塔格西銅礦床位于康古爾韌性剪切帶影響范圍內(nèi)。據(jù)國家科技攻關(guān)項目研究階段性成果，該帶自南向北區(qū)域隆升、剝蝕程度依次降低[45-47]，即土屋-赤湖中酸性侵入體剝蝕程度高，地表出現(xiàn)氧化礦體。帕爾塔格西巖體剝蝕程度相對較低，礦體未出露地表，淺隱伏于地下。目前勘查程度僅限于勘查區(qū)西北部。EW向閃長玢巖分布范圍及NS向花崗閃長巖延長方向為進一步擴大礦床規(guī)模有利地段。地表未見氧化礦體，零星可見薄膜狀孔雀石化，鉆探工程控制的礦體賦存于地表以下50 m。深部具尋找厚大礦體和疊加在斑巖礦化之上的富礦體前景。

5.2? 土屋銅礦帶

區(qū)域上看，土屋延?xùn)|銅礦帶分布于泥盆系與石炭系火山巖、火山碎屑巖接觸帶中。沿該帶分布有眾多石炭紀中酸性淺成侵入體，這些地段是今后尋找新的斑巖銅礦有利地段，應(yīng)按“三位一體”找礦模型[48]，加大這些有利地段檢查評價。重新審視新疆東天山各地質(zhì)單元演化過程及相互關(guān)系，深入研究特定區(qū)域、特定時間段的成礦條件，是當(dāng)前尋找斑巖銅礦的重要戰(zhàn)略方向。

6? 結(jié)論

（1） 帕爾塔格西銅礦床位于東天山古生代造山帶小熱泉子石炭紀島弧帶，屬康古爾-土屋-黃山Cu-Ni-Au-Mo礦帶。銅礦賦存于下石炭統(tǒng)小熱泉子組海相火山巖、火山碎屑巖建造中的晚石炭世花崗閃長巖中。銅礦化呈細脈浸染狀分布，品位低，厚度大。地表無氧化礦體、原生礦體隱伏于地下，反映了區(qū)內(nèi)含礦地質(zhì)體剝蝕不深。礦區(qū)主要控礦斷裂呈NW向延伸。

（2） 帕爾塔格西銅礦床與土屋銅礦床特征類似。同國內(nèi)典型礦床對比研究認為，該礦床屬斑巖型銅礦，成巖、成礦時代為晚石炭世。

（3） 據(jù)建立的帕爾塔格西銅礦找礦模型，認為晚石炭世淺成侵入花崗閃長巖、NW向與近EW向斷裂交匯部位及強絹云母化-硅化蝕變帶是主要控礦要素;孔雀石化、Cu-Mo地球化學(xué)元素異常、中極化-中低電阻-磁異常梯度帶、負地形是主要地表找礦標(biāo)志。提出區(qū)域閃長玢巖的EW向延伸部位、花崗閃長巖NW向延伸部位是進一步擴大礦床規(guī)模的潛力地區(qū)。

致謝：野外地質(zhì)調(diào)查得到新疆地礦局第二區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊、新疆地質(zhì)調(diào)查院大力支持，成文過程中得到匿名審稿人給予本文寶貴的修改意見與建議，在此一并致謝！

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Abstract：After the discovery of Tuwu copper deposit， the paltagexi copper deposit is another major breakthrough in deepening the understanding of ore prospecting in this ore belt.It is located in the Carboniferous island arc belt of Xiao Re Quan Zi in the Paleozoic orogenic belt of East Tianshan， and occurs in the Late Carboniferous granodiorite and diorite porphyrite. It is a porphyry copper deposit with veinlet disseminated mineralization similar to Tuwu copper deposit.Based on preliminary exploration and data analysis， this paper summarizes the geological environment， ore controlling factors， ore body characteristics and prospecting criteria of the deposit， discusses the genesis of the deposit， and points out the prospecting direction for further expanding the scale of the deposit in the future.

Key words：Porphyry copper deposit; Island arc; Geological characteristics; Ore controlling factors; Prospecting direction.