新疆准噶尔盆地清水泉金矿床地质特征及成因分析

新疆准噶尔盆地清水泉金矿床地质特征及成因分析

清水泉金矿床位于清水-向吉泉断裂带（大面积断裂变形带）的南部（图1）。清水—苏吉泉大断裂呈宽阔的负地形斜穿全区,带内岩石发生强烈变形变质作用,发育劈理化、片理化和碎裂岩化;地层出露金丰度值较高的中石炭统浅变质岩系。区内金矿床(点)星罗棋布,形成沿EW向主构造线呈似等间距分布的密集矿点(脉)群,并有望成为东准地区继双泉之后的又一大型矿集区。本次研究工作旨在揭示清水泉金矿矿体的赋存延伸规律,为加速勘查评价、拓展矿集区规模及成矿预测提供裨益。1成矿系统的潜在矿源层清水泉金矿床位于新疆东准噶尔地区卡拉麦里成矿带西段,构造位置属西伯利亚板块与哈萨克斯坦—准噶尔板块的缝合带———卡拉麦里—达尔布特蛇绿岩带东段卡拉麦里强应变构造带内。卡拉麦里构造带是卡拉麦里泥盆—石炭系残余海盆经洋陆体系转换、陆陆碰撞造山演化形成的,该区于中泥盆世后期准噶尔洋壳开始消减,洋槽基本闭合,开始出现陆缘—火山碎屑沉积相,在洋壳俯冲和洋盆闭合阶段陆缘火山岩浆弧、残余海盆和俯冲带上形成的含碳质陆源—火山碎屑岩建造及混杂蛇绿岩块是金丰度较高的地质体,构成了成矿系统潜在的矿源层(体)。强烈的碰撞挤压作用始于中石炭世,晚石炭世达到高潮,在这一时期,东准噶尔地区的各地块在近SN向挤压应力作用下发生强烈碰撞,并沿原来的俯冲—缝合带及岛弧的深断裂产生由北而南的大规模推覆、叠瓦式逆冲断裂。卡拉麦里一带偏碱性花岗岩及基性—超基性岩的大面积侵入形成以中酸性为主的大陆边缘火山岩带和蛇绿岩带。矿床的成矿作用主要发生在晚石炭世—二叠纪,与碰撞造山作用的时间一致且空间上吻合,卡拉麦里强应变构造带经过多次脆—韧性变形和岩浆侵入活动,不仅为金矿化提供了物源条件,同时也为区内深源分散Au元素活化、迁移和富集提供了岩石强烈变形变质和金活化的热源条件,矿床主要集中分布在碰撞造山带内部碰撞造山作用或陆内俯冲作用较强烈的地带———卡拉麦里强应变构造带内,该强应变构造带控制着东准噶尔地区金、铜、铅、锌、锡等内生金属矿床的形成和分布,构成了该区最重要的金成矿系统。2矿区地质特征2.1充积相控矿因素清水泉金矿床位于清水—苏吉泉断裂带南侧,矿床就位于该断裂之次级NE、NEE向次级构造和张裂隙组中,矿床就位地层为一套浅海相及陆源火山碎屑岩地层,岩性为凝灰质砂岩、角砾岩和沉凝灰岩,受强烈构造挤压破碎发育较强片理化和千枚岩化;区内岩浆活动频繁,历经多期构造旋回,深成超基性岩和中酸性花岗岩体沿区内主构造线广泛分布;清水—苏吉泉断裂及其次级断裂构成良好的导矿及赋矿空间。区内地层主要为中石炭统清水组,为一套火山碎屑—沉积岩,岩性主要为灰绿—绿色凝灰质砂岩、粉砂岩、层凝灰岩、晶屑凝灰岩、凝灰角砾岩和火山角砾岩等火山碎屑岩。其中北部出露清水组第一段,为一套灰—深灰色夹少量灰绿色凝灰质中—细粒砂岩、晶屑凝灰岩、凝灰质砾岩及凝灰岩,并以凝灰质中—细粒砂岩为主体;东南部出露清水组第二段,由一套深灰—灰黑色夹少量灰绿色细玻屑凝灰岩、细凝灰质砾岩、砂岩和片理化粉砂岩组成,与第一段呈整合接触关系,构成成矿的母岩层(图2)。区内构造十分发育,以断裂为主。清水—苏吉泉大断裂在矿区北侧呈近EW向贯穿全区,地貌上呈被第四系覆盖的负地形,区内延伸长18km,宽100~300m,走向275~290°,倾向以NE为主,局部反倾(SW),倾角70~85°,为高角度逆冲压性断层。断裂带内岩石变形强烈,发育蚀变绢云母千枚岩带和蚀变碎裂岩。区域构造分析研究表明,该断裂带局限于卡拉麦里强应变带内,以强烈挤压破碎、塑性变形而显示较明显的脆性挤压冲断性质及韧—脆性变形特征,发育糜棱岩化岩石和构造片岩系列,是一条具强烈挤压片理化和糜棱岩化为特征的强韧—脆性剪切变形带,并历经多次活动叠加后期脆性变形性质,其次级断裂亦较发育(表1)。该组断层对超基性岩和含金石英脉起着直接控制作用,构成了成矿流体上升和赋存的有利空间,是重要的控矿断裂和容矿部位。区内岩浆活动较发育,侵入和喷出次数频繁,并具有较明显的旋回性,从超基性到碱性岩均有出露,以侵入岩为主,喷出岩次之。侵入岩主要分布于清水—苏吉泉大断裂北侧,主要为区内北部的老鸦泉岩体,岩性为斜长花岗岩、黑云母花岗岩和石英闪长岩等,呈岩基及大小不等的岩株状产出,为华力西中期的产物,并与该区晚古生代发生的俯冲碰撞造山作用密切相关;其次为分布于矿区北部呈带状产出的超基性岩,构成蛇绿混杂岩带的重要组成部分。喷出岩在清水—苏吉泉大断裂南北侧均有出露,以沉积一套火山碎屑岩和火山角砾岩为特征,多已发生区域变质,发育低绿片岩相和葡萄石相。2.2-9出露中石炭统思想变化矿区为低山丘陵区,地形切割不大,基岩多裸露,植被稀少,水系不发育。气候属大陆性干旱气候,昼夜温差大。岩石以物理风化为主,成壤作用甚弱,局部残积覆盖区表层以散落的残积岩石为主。该种景观特征经采用1∶2.5万岩屑地球化学测量,以金品位2×10-9为下限圈定出一个长约4km、宽约1km的Au、Sb、Ni综合异常(图2),异常强度较高(元素最高值:Au为179.6×10-9、Sb为412×10-6、Ni为195×10-6),包含Au2和Au3单元素异常,各异常浓集中心明显,具浓度分带,异常特征见表2。异常区主要出露中石炭统清水组,异常分布显示出受线性构造控制的特点,并与2、3号脉及清水金矿分布高度吻合,为典型的与金矿化有关的低温热液元素异常,且Au元素就其均值、标准离差均表现出较高特点,表明Au元素沿热液流体、构造发育部位相对比较活泼,具较强的活化迁移富集能力,易于在局部成矿有利部位集中。这一点与本区构造破碎带、石英脉与金矿化关系密切的事实相吻合,其对应的成矿类型为构造碎变破蚀岩型或石英脉型金矿,其异常规模和展布特征显示出较大的成矿潜力。3号脉矿化特征目前,清水泉金矿区共发现13号3条含金矿脉,呈近平行或相交分布(图2),矿床赋存地层为中石炭统清水组,并受近EW向清水—苏吉泉断裂之次级断裂(NEE及NE向)控制且赋存于其中,2号脉赋存于F5构造带,3号脉赋存于F2构造带内,脉体延伸较稳定。矿脉类型可分为2种:北侧1、2号脉为石英脉型,石英脉呈细脉状或透镜体状、条带状分布;南侧3号脉为破碎蚀变岩夹石英脉型,矿脉与围岩呈过渡接触,二者矿化均具黄铁矿化和褐铁矿化,地表铁帽显著,蚀变为硅化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化和高岭土化等,属低—中温热液蚀变组合。从槽探地表揭露显示,地表金矿化富集不均匀,2号脉于东段、中部见到工业矿体,3号脉东段见厚度、品位稳定的工业矿体(清水金矿揭露),其余具矿化显示(表3)。矿石中金属矿物主要为金、黄铁矿和褐铁矿,含少量毒砂和赤铁矿。金的赋存状态主要为分布于矿物颗粒之间的粒间金,其次为沿脉石矿物微裂隙分布的裂隙金,粒径为0.003~0.750mm,属细粒—微细粒金;黄铁矿(1%~3%)呈细粒—微细浸染状、薄膜状和立方体状产出;褐铁矿(2%~5%)呈薄膜状、团块状和蜂窝状产出;含有少量毒砂(0.3%~3.5%)。脉石矿物主要为方解石、绢云母、石英、绿泥石和斜长石,含少量高岭土和磷灰石等。矿石结构为粒状、碎裂、糜棱、交代残余和半自形—他形等,构造为块状、浸染状、薄膜状、条带状、千枚状、塑性流动和拖尾等,其中以半自形—他形粒状、碎裂结构以及千枚状、块状构造较常见。矿石矿物组合类型有石英—黄铁矿、石英—毒砂和石英—黄铁矿—毒砂。4控制因素4.1金矿床脉结构特征清水泉金矿床产于特定的地层层位———中石炭统清水组第一岩性段中,与清水金矿赋存层位相同。根据矿区及其附近6条地球化学剖面测定结果,整个中石炭统清水组第一岩性段火山—沉积岩系(绿色凝灰质砂岩、粉砂岩、晶屑凝灰岩和凝灰质砾岩等火山碎屑岩)中金具有较高的丰度值和较大的变异系数,金丰度值达4.38×10-9,高于本区地层平均值(2.32×10-9),变异系数达758.6%(表4),表明本区Au元素属强富集和强分异型,活化富集非常显著,易形成局部富集的高值区及金异常集中区,直接为金成矿提供物质来源。在后期的构造活动和岩浆作用改造中,易形成金的工业矿体,控制了金矿床(脉)的富集层位。此外,金矿的富集与沉积相—岩性层有一定的关系,多富集于火山岩相—凝灰质砾岩和晶屑凝灰岩中。4.2构造对成矿的控制清水泉金矿床产于卡拉麦里成矿带西段由卡拉麦里深断裂与清水—苏吉泉大断裂所构成的强应变构造带内,受强应变构造带影响,区内形成由不同期次和不同方向低序次构造互相叠加而成的构造网络。矿区主断裂构成导矿构造,矿体定位于与主断裂相交的NE、NEE向断裂、裂隙、羽状剪切带和层间小型滑脱带中,属其次级、更次级断裂系统,构造对矿体起定位作用,从而形成富工业矿体。如2号脉东段CK06处,在NEE向次级断裂叠加近SN向构造带,经由硫化物石英脉充填,构成了矿体富集地段,矿石品位达5×10-6~34×10-6。大量资料表明,构造序次发育程度是决定矿体定位赋存的关键因素,矿体往往定位于主构造带内(及附近)低序次构造体系中,构成导矿—容矿构造控矿系统。该区主断裂为清水—苏吉泉大断裂,其在区内长约90km,宽100~300m,为右旋压剪性断裂,是一条具强烈挤压片理化、劈理化和糜棱岩化的韧—脆性剪切变形带,由其内构造闭合、扩容程度(构造挤压的强压区、低压区)控制了区内金矿点呈等间距分段集中特征(由西向东分布清水矿点群、金水泉矿点群、双泉矿点群和苏吉泉东矿点群)。这种主构造与次级构造之间存在温度和压力梯度,主构造中的流体来源较深,温度和压力较高,不利于金从流体中沉淀出来,当流体进入到次一级或更次一级的构造中,随流体温度和压力降低,金等成矿物质沉淀下来,使得矿床(体)形态、产状、规模与其控矿空间、变形程度相吻合。4.3岩浆及蛇绿岩区内岩浆活动频繁,以侵入岩为主,沿清水—苏吉泉大断裂北侧分布有老鸦泉岩体,并分布有大量海相火山岩地层。首先,尽管区内金矿床赋矿围岩各有不同,但均直接产于火山岩中,显示与岩浆活动有关;其次,根据前述区域构造演化背景,本区成矿时代大约在晚石炭世—二叠纪,前人对区内北部斜长花岗岩体的测年结果显示,其侵入时代大概为373Ma,是晚泥盆世和早石炭世构造—热事件的产物,代表该区花岗岩及蛇绿岩的侵入年龄,事件发生时间在该区发生大规模碰撞造山、构造推覆及成矿之前。岩浆岩的上侵定位与后续构造演化相连续,使得构造扩展,成矿过程的持续演化,显示金矿床的成矿时代与岩浆岩上侵定位的相关性及华力西中期岩浆活动对金矿形成的控制作用。5金矿床成矿标志(1)矿化石英脉、矿化破碎蚀变岩夹石英脉。石英为烟灰—灰白色,呈砂糖状,格子状和树枝状裂隙发育,沿裂隙充填硫化物,为含金石英脉的重要标志。(2)矿化体标志。主要有自然金、黄铁矿化和黄铜矿化,其次为赤铁矿化、褐铁矿化、磁铁矿化和黄钾铁钒等。(3)围岩蚀变标志。该类型金矿床热液蚀变强烈,矿体及围岩发育较强的黄铁矿化、褐铁矿化、绢云母化、硅化、碳酸盐化和绿泥石化,偶见毒砂化,其深部“红化”、硅化尤其是示矿标志。(4)地层标志。矿脉产出地层主要为中石炭统清水组,该套地层既是赋矿地层又是矿源层,当具有利于成矿的岩性组合(凝灰岩、凝灰质砂岩、凝灰质角砾岩、变粉砂岩、绢云千枚岩和粉砂质千枚岩等)时含矿性明显。(5)构造标志。清水—苏吉泉大断裂与次级断裂是本区金矿的导矿和容矿构造,矿体主要赋存在主断裂下盘NE、NEE向次级断裂及其分支断裂中,与断裂相伴的韧性剪切带、羽状裂隙带和密集片理化带,不同体系断裂交会及劈理、小皱褶、塑性变形等微构造发育部位是最有利于成矿的构造环境。(6)变形标志。金矿床发育部位石英透镜体具较强剪切变形,发育剪节理、线理和石香肠等韧—脆性变形形迹,随着剪切变形的增强,金富集程度提高。(7)岩浆岩标志。位于区内北侧的老鸦泉岩体边部、接触带(尤其是外接触带)、岩株、脉岩分布区、带状超基性岩侵入部位及其附近的断裂带与蚀变带、地层的内外接触带、不同岩相接触部位,是成矿的有利部位。(8)地球化学标志。经元素地球化学测量证明,区内沿石英脉、蚀变岩部位均具有与其分布相吻合的线状异常,Au与As具明显相关性,Au、As单元素异常分布区和Au、As元素组合异常分布区对于指示金异常及金矿体具有明显的地球化学意义。(9)矿物标志。黄铁矿化和毒砂化是找金的矿物标志,地表则形成明显的氧化铁帽,深部发育强烈的“红化”,黄铁矿呈细粒状和浸染状,自形程度愈低、晶粒愈细小且破碎程度愈严重,相对金含量则愈高。6矿床地质特征东准噶尔地区作为新疆重要的金及多金属成矿区域,其构造及地层演化经历了长期而复杂的历史。区内成矿作用主要发生于晚石炭世—二叠纪碰撞造山阶段,火山喷发形成的火山岩构成成矿的母岩层,强烈构造破碎和韧—脆性剪切提供了矿质迁移富集的动力,在深部热源