伊犁晚古生代裂谷陆相火山岩型铜银矿成矿规律

伊犁晚古生代裂谷陆相火山岩型铜银矿成矿规律

伊普拉是一个独立的陆块。从这个角度来看，它是塔里木板块的一个分支。这是一个三角形扰动，由北nww和南nee控制，以支持南中天山北断裂。西部撒开，进入楚河盆地和伊塞克湖（吉尔吉斯斯坦），东部与巴音布鲁克山盆地相连，总面积近10万公里。原始陆壳基底为长城系和蓟县系,以断块形式出露于巩乃斯河中游和特克斯河中下游。下古生界为陆壳盖层,分布于博罗霍洛南坡和哈尔克山北坡。晚古生代时,地壳构造发展进入裂谷阶段:晚泥盆世—早石炭世沉积形成海相—亚陆相地层建造;晚石炭世—早二叠世裂谷进入激烈期,火山岩与火山沉积岩厚度逾万米;晚二叠世裂谷封闭,火山碎屑沉积厚度超过6000m。该区的陆相火山岩铜(银)矿集中区多以火山构造为成矿基础,与晚古生代裂谷构造的发育与演化关系密切。因此,探讨该裂谷的地层、构造及其陆相火山岩的特征,研究裂谷陆相火山岩中的矿产、类型及其矿化特征,从中总结成矿规律,对于重新启动该区铜(银)矿的地质勘查具有重要意义。1石炭系和二叠纪地层裂谷地层主要为石炭系和二叠系。石炭系下统:分为大哈拉军山组和阿克沙克组,前者岩性以中酸性熔岩及其碎屑岩为主,在吐哈苏盆地被划分为5个岩组,厚度为1068～1514m;后者岩性主体为大理岩夹中酸性火山岩及其碎屑岩。石炭系中统:为阿克吐别组,由下而上岩性似有安山岩—英安岩-流纹岩渐次演化过渡之趋势。石炭系上统:为朔拉克组,根据沉积间断,分为上、下两亚组。(1)石炭系上统下亚组海相火山岩,由玄武岩、安山岩、英安斑岩和流纹岩构成,总厚度约为3000m。(2)石炭系上统上亚组陆相火山岩,分为上、下两岩段,下段为中基性熔岩段,上段为酸性火山碎屑岩段。石炭系上统上、下亚组之间为平行不整合关系。二叠系为一套陆相火山沉积建造,与上石炭统呈角度不整合,总厚度为17229m。二叠系下统:下部为乌朗群,由两个喷发小旋回构成,即沉凝灰岩—中基性熔岩—酸性凝灰岩—玄武安山玢岩。上部为塔拉得套组,不整合于乌郎群之上,岩性以厚层状砾岩为主夹基性酸性火山岩,火山岩规律性更替达五次。二叠系上统:它毫无例外地分布于阿吾拉勒次级火山向斜中,以其与地层接触关系和岩石建造而划分四个组,由老至新分别是:(1)二叠系上统晓山萨依组岩性为粗细相间的陆相沉积碎屑岩,平行不整合于塔拉套组之上。(2)二叠系上统克孜勒巴斯套组岩性为安山质晶屑凝灰岩及其相应的火山角砾岩、集块岩。以喷发不整合于晓山萨依组之上。(3)二叠系上统塔姆基萨依组下部为陆相碎屑岩建造,上部为含煤碎屑岩建造。(4)二叠系上统巴斯尔干组岩性为河流相、湖泊相的各类泥质砂岩、砂砾岩。上述资料说明,伊犁亚板块的发育历史是遵循着原始基底(长城系—蓟县系)—沉积盖层(寒武纪—志留纪)—裂谷构造建造(晚泥盆统—二叠系)三个构造发展分阶段完成的。而裂谷本身又是由晚泥盆世—早中石炭世裂陷槽(海相—亚陆相)而演变为晚石炭世—早二叠世裂谷(亚陆相—陆相),直至晚二叠世封闭为陆相磨拉石建造,最终裂谷封闭。2陆相火山矿产伊犁晚古生代裂谷构造中的次级构造发育,自北而南可厘定为:(1)以博罗霍洛南侧石炭纪上叠盆地——吐拉苏—也列莫墩火山断陷盆地为代表的沉降带。其地层主体为下石炭统大哈拉军山组和阿克沙克组,为海相—亚陆相火山熔岩—碎屑岩建造,盛产浅成低温热液金矿。(2)阿吾拉勒地堑式复向斜。它界于喀什河与巩乃斯河两个断裂之间,复向斜两侧为上石炭统,翼部主体地层为二叠系。向斜轴部出现二叠系、白垩系,本次论述的陆相火山矿产主要是指该区的。(3)伊什基里克地垒式复背斜。它界于伊犁河—巩乃斯河断裂与特克斯河断裂之间,地层主体为大哈拉军山组与阿克沙克组,其上不整合着铁木里克组(相当于晓山萨依组),矿产以铜、银、金、铅、锌为主;大哈拉军山前寒武纪(长城系与蓟县系)地块以断块形式出现在特克斯县以东、特克斯河以南的科克苏—恰西地段。(4)哈尔克山北坡早石炭世上叠盆地。它分布于特克斯以南,西起国境经卡茵卡拉苏—夏特—阿克苏—阿格牙孜—萨尔科布—科克铁列克—科克苏—到恰西河,长约200km,矿产以海相沉积锰矿、铅锌矿为主,并有金矿。从上述裂谷的次级构造可以看出,伊什基里克复背斜带在裂谷发展中起到了“中脊作用”,使裂谷发展具有层次性,因而形成在空间上南浅北深、时间上南早北晚、早期为海相、晚期为陆相的时空古地理演化格局。3阿吾拉勒火山岩形成的地质背景裂谷内的陆相火山岩沉积厚度大且与矿产的关系密切,其主要特征如下:(1)火山岩具有多旋回性。鉴于裂谷的陆内裂谷性质,裂谷发育初期,即强烈地具有带状陆相火山岩的喷发沉积特征。早石炭世的亚陆相和二叠纪的陆相建造占据了裂谷期岩石的大部分,较明显的喷发旋回有三期:即早石炭世海相—亚陆相喷发旋回、中晚石炭世亚陆相—海相喷发旋回及早二叠世和晚二叠世喷发旋回。其中,早二叠世火山喷发最强烈,次数最多,厚度最大,并构成阿吾拉勒陆相火山岩带的主体。每个喷发旋回都有基性、中性、酸性火山岩及其相应成分的次火山岩,且从基性或中性火山岩开始,到中性或酸性火山岩喷发结束,最后为次火山岩或浅成侵入体侵入。(2)火山岩由单峰式向双峰式演化。根据十余个地层剖面统计,每个地层组、段基本都有基性和酸性火山岩分布。火山岩演化的总趋势是:喷发早期(C2-C3)以中性安山岩类火山岩为主(单峰式火山岩),岩石特征反映其构造处于裂陷发展期;喷发中期以流纹岩为主;喷发晚期则以玄武岩为主,其二叠纪火山岩具双峰式火山岩特征。可以认为,本区二叠纪时,地壳演化已达到裂谷阶段。(3)火山岩属富碱性火山岩。阿吾拉勒的玄武岩与安山岩几乎全部属于碱性,根据TiO2—K2O—P2O5判别结果,95%碱性玄武岩样品均投入大陆玄武岩区。阿吾拉勒火山岩是一套钠质火山岩系列组合,西起托开东到铁木里克。其Na2O含量较高,为4.58×10-2～8.50×10-2(表1)。(4)稀土元素特征类型为轻稀土轻微富集型。钠质火山岩的稀土总量较低值,为56.42×10-6～85.08×10-6,LREE/HREE≈4.15～4.16,与大陆岛弧火山岩相似。87Rb/86Sr初始比值为0.70512。4矿点特征概况伊犁晚古生代陆内裂谷陆相火山岩矿产的总特点是:区域上具有层控性的矿床多就位于下二叠统上部,紧紧依赋喷发旋回,产出具有层次性,在上、下二叠统之间以多层次产出;矿种以铜(银)为主,成矿显示单一性;矿床类型呈现配套型,以准斑岩型、火山沉积型、火山热液型序列出现;火山构造(火山穹隆、火山洼地、火山机构)控制矿田并制约矿床,具有清晰的构造控矿性。就时限而论,裂谷矿产显示早期为海相、亚陆相矿产,如:北侧的浅成低温热液金矿(阿希、京希)、南侧的锰-铅-锌矿(昭苏北木扎特),晚期为陆相火山岩中的铜(银)矿。阿吾拉勒次一级构造分三段(西段阿克秋别克向斜、中段铁木里克—坎苏断隆、东段巩乃斯旋卷构造),陆相火山岩矿产主要集中在西段,地域上北界喀什河,南界巩乃斯河,西起托开,东至铁木里克,已知20余个矿点、矿化点沿向斜翼部呈环形分布,构成一个清晰的区域性铜(银)矿产闭合环。现以矿产的控矿构造为分类基础,将矿点分类归并如表2。典型矿点简介:(1)准斑岩型群吉萨依铜(银)矿产于托斯巴火山穹隆西端放射状断裂内的次闪长—辉绿玢岩岩脉中,全岩矿化,脉长270m,走向为EW,倾向为N,倾角为55°。围岩为凝灰砂砾岩,围岩蚀变主要有绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、钠长石化。矿石金属矿物有辉铜矿、黄铜矿、黄铁矿,有时见斑铜矿、方铅矿,地表为孔雀石、褐铁矿。矿石以细脉状、浸染状居多,岩脉上下接触带均有近2m宽的浸染状矿化体。矿脉平均铜品位为0.87×10-2,并含银。(2)火山沉积型穷布拉克铜(银)矿位于阿吾拉勒西南部的阿克秋别克向斜西部翘起端,处在一个次级背斜南翼,矿区构造走向为EW,为一单斜岩层,它的地层时代是北老(下二叠统)而南新(上二叠统),两者都具角度不整合关系。下二叠统塔拉得套组第五岩性段为玄武安山岩,上二叠统塔姆其组第一岩性段为褐色砂砾岩夹灰岩,共同构成矿区含矿岩系。主矿层产于下二叠统上部,矿化范围东西长度为4km,南北宽度为1km,由8个矿体组成,以一号矿体规模最大。铜品位为1.05×10-2～2.7×10-2;银品位为20×10-6～30×10-6。银多产于辉铜矿、斑铜矿中,Cu与Ag含量呈正相关关系。估算铜储量约10万t,银近300t。(3)火山热液型奴拉赛铜(银)矿产于莫斯早次火山岩体西部,即原莫斯早火山穹窿西部的NW向放射状张性断裂内,上部围岩为晓山萨依组紫红色钙质砂砾岩,下部变为塔拉德套组玄武岩,矿体在地表多条平行排列,1号脉最大,地表长度为300m,宽度为0.2～2m,向深部变宽,最宽达6m,走向为NW,倾向为NE,倾角为55°。矿体呈脉状、似块状、微脉状、浸染状出现在构造带中。矿石金属矿物浅部有孔雀石、兰铜矿、褐铁矿、辉铜矿、铜兰,深部变为黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿,脉石矿物为方解石和重晶石。矿石铜品位一般为1.6×10-2～9.7×10-2,最高达48.27×10-2;银品位一般为53.3×10-6,最高达1584.43×10-6;铅品位一般为0.01×10-2～1.6×10-2,铅最高品位为5.65×10-2;锌品位一般为0.26×10-2～2.4×10-2,锌最高品位为10.49×10-2。5成矿法(1)含矿层位及其含矿层位的性质正如前述,阿吾拉勒陆相火山岩矿产在区域上是沿着阿克秋克复向斜南北两翼及东西翘起端并呈封闭环状分布,考其含矿层位,乃是上、下二叠统中的某些过渡层位,即塔拉德套组(P1t)与晓山萨依组(P2x)、塔姆其组(P2t)的过渡层位。下二叠统内多为准斑岩型和火山热液型铜(银)矿,而上二叠统火山沉积型铜(银)矿分布较多。这里的铜(银)矿出现在一定层位上,具有明显的区域性层控特点。(2)阿吐菲尔德、黑山头两矿点地质特征上述铜(银)矿床(点)的定位受控于火山构造(火山穹隆、次火山岩体、火山机构及其配套构造系统),除文中提及的阿克吐别克、黑山头两矿点受南北两断裂控矿之外,区内80%矿点、矿化点主要受火山演化及火山构造制约,如表2所示。(3)旋回火山岩岩石特征其总规律体现为旋回性,区内火山岩可分为三个火山喷发旋回,其中海相-亚陆相火山喷发旋回火山岩具单峰式岩石特征;而两个陆相火山喷发旋回为双峰式富碱火山岩,具强碱性。与火山活动同步匹配的矿产则有海相地层中的沉积锰矿(铅锌矿),亚陆相地层中的浅成低温热液金矿,以及陆相地层中的准斑岩型、火山沉积型、火山热液型类型配套的铜(银)矿。(4)火山地层对银矿的定位火山穹隆(火山背斜、次火山岩体)火山机构控制着准斑岩型铜(银)矿的定位;火山洼地(火山向斜、火山断陷)制约着火山沉积型铜(银)矿的定位;(火山穹隆、火山机构)及其派生断裂系(环状、放射状断裂)控制着火山热液型铜(银)矿的定位。(5)铜与铜的关系通过表3可以清晰地看出,银主要存在于辉铜矿与斑铜矿中。一般而言,银与铜是正相关关系,尤其在辉铜矿中。这具体反映出银、铜产出条件一致,构造环境雷同,岩石地球化学条件相当等成矿特点。6控矿规律类控矿规律伊犁盆地中陆相火山岩型铜(银)矿是新疆探采历史最早的矿产区域之一,目前基本处在停顿状态,特别是探矿。本文仅就该区成矿资料作一简单总结,提出控矿规律,想以此唤起矿业界对该区找矿前景的重新认识。要加强对阿吾拉勒、伊什基里克、昭-特盆地、巩乃斯河谷的二叠纪地层含矿性的研究,弄清规律,抓住本质,优选靶区,从而实施综合勘查,再次启动伊犁盆地陆相火山岩中铜(银)矿的地质勘查与研究工作。(1)莫斯早火山h托斯巴火山穹窿核部地层为早二叠世下统下部的乌朗群,其外围地层相当于早二叠世下统上部的塔拉德套组,它表现为一EW走向的短轴背斜构造,该短轴背斜的中心区有克牙克特次闪长-辉绿岩体(含矿性资料缺失),其矿点均为火山热液型,它们沿着火山穹隆所诱发的环形、放射状断裂发育,如受环状断裂控制的托北含矿石英钠长斑岩脉、托南含矿次闪长-辉绿岩脉、克孜库拉和托斯巴辉铜矿脉,以及受放射状断裂控制的群吉萨依含铜(银)次闪长-辉绿岩脉和受环形放射状断裂双重制约的无名沟铜(银)矿点等(见图1)。在莫斯早火山穹隆,其轴部几乎全部被次火山岩充填,但成矿与托斯巴火山穹隆很相像(如图2)。通过两个火山穹隆控矿条件的比较,研究认为,托斯巴地区找矿前景优于莫斯早地区,基于配套成矿的差异,本区应以塔拉德套组为地层基础,火山穹隆构造的主要派生断裂及岩脉为线索,火山成矿理论为导向,实施面积性、系列性、配套性、综合性的地质勘查,寻找最佳构造部位、含矿地段,以期扩大该区的铜(银)矿产规模和找矿前景。(2)克吐克向斜轴部地质特征克斯拉克铜(银)矿产于下二叠统塔尔德套组内粗面凝灰岩、凝灰砂砾岩顶部,矿区由南部恩古勒古拉短轴背斜和阿克吐别克向斜构成。上世纪50年代,在该短轴背斜区已投入地质勘查,发现了一小而富的层控矿床,而北部向斜区一直被搁置。基于该向斜处在短轴背斜北翼,含矿层连续,地表还有小而富的铜(银)矿体出露,有固定层位,具层控特点等因素。因此,推测阿克吐别克向斜具有良好的找矿前景,尤其是向斜轴部。如该区找矿获得突破,对于昭苏盆地的巩乃斯河上游上二叠统中的砂岩铜矿也要引起注意(如铁木里克组中的马克西姆矿点等)。(3)次闪长-辉绿岩类据统计,与次火山岩成矿