新疆西天山阿吾拉勒山铜铁矿床地质特征及成因探讨

新疆西天山阿吾拉勒山铜铁矿床地质特征及成因探讨

阿珠拉尔山是新疆西天山的重要铜铁成矿带。它北临伊犁河支流喀什河,南依伊犁河上游的巩乃斯河,在山体东西长250km,南北宽约25km的狭长范围内,出露地层主要有石炭系、二叠系等,区内有铜铁矿床(点)百余处。1岩石学和矿物学特征阿吾拉勒山位于西天山造山系中部,属于阿吾拉勒山晚古生代中晚期裂谷构造区,是石炭-二迭纪的一条火山活动带,经历了较复杂的火山活动演化过程,地质构造非常复杂。石炭纪的火山杂岩体以碱性、钙碱性玄武系列为主,多属岛弧钙碱性岩石,次为大洋拉斑玄武岩类岩石,二叠纪的陆相火山岩具双模式特征,不断更替、迁移的火山活动形成了大量的火山机构。成矿主导因素与火山作用关系密切,在石炭纪-二叠纪火山活动多以裂隙式、中心式形式出现,矿床直接受火山盆地、火山断陷盆地内的火山穹隆、火山洼地、火山机构的制约。矿种以铜、铜银、铁铜为主。其矿床类型具有系列演化的配套特征,由火山-沉积型连续过渡。围岩多为火山熔岩、火山碎屑岩、凝灰岩、层凝灰岩。铁铜矿与细碧角斑岩系和碧玉-重晶石有关,陆相双峰式火山岩与铜(银)矿紧密相伴。本区出露地层主要有石炭系中、上统和二叠系,岩石类型复杂,海陆相兼备,以高碱富钠为特征,是区内主要的铜、铁(铜)矿含矿层位。中上石炭统分布于阿吾拉勒山的南北两侧,组成巩乃斯复向斜两翼,岩性为海相一海陆交互相中酸性火山岩系。二叠系分布广泛,为一套陆相火山-碎屑岩建造,从下往上由乌朗组(P1w)、塔尔德套组(P2t)、晓山萨依组(P2x)、克孜勒巴斯陶组(P2k)、塔姆其萨依组(P2t)和巴斯尔干组(P2b)组成,是以湖泊相、河流相的沉积和陆相火山喷发为特点。主要出露在阿吾拉勒山的中部,组成巩乃斯复向斜核部,是阿吾拉勒地区铜矿化的容矿主岩。由东向西火山活动时代不断更新,古地理环境由海相渐变为陆相。铁木里克以东早、中石炭世火山活动为海相火山岩,以西主要是二迭纪陆相火山岩,这些火山活动与铜铁的成矿关系密切。侵入岩多为一些浅成-超浅成相的小侵入岩及岩脉,以华力西晚期为主,可分为三个侵入期次,除中段未见第三侵入次的岩体外其它地段三个侵入次的岩体均有发育。华力西中期侵入岩仅限于西段,铜含量在石英钠长斑岩、辉石闪长岩及斜长花岗斑岩中增高,其它岩类均低,而华力西晚期侵入岩又较中期侵入岩铜含量高,因此,华力西晚期中-中酸性侵入岩对铜矿形成有利。地球化学分区:区域化探资料成果显示西段以Cu、Ag、Au、As、Zn、Sr等元素组合为特征,为Cu、Ag地球化学子区,综合异常范围比较大,与局部磁异常范围和形态基本吻合。该区铜矿化普遍,主要与陆相火山岩、次火山岩和砂砾岩有关,以中-低温热液型为主,元素组合较单一,但前缘元素不甚发育;东段为Fe、Cu、As、Sb地球化学子区,为Cu、Ag、Sb、Hg、As、Au、Bi、W、Pb、Ba元素组合。异常规模较大,强度高,元素组合复杂,远程元素(Ag、Hg、Sb、Ba),中程元素(Pb、Zn、Ag)和近程元素(Cu)等均发育。以预须开普台铁(铜)矿床为代表,铁矿体已达中型规模,某些钻孔见含铜黄铁矿体厚达十多米。2分布特征2.1基性火山岩型西段矿产以与陆相火山岩有关的铜、铜(银)矿为主,铜矿化面广、点多,是西天山铜矿点密度最高的地区。成矿主要与早二迭世一套由中、基性和酸性火山岩呈互层产出的陆相韵律式火山岩系及其相伴产出的华力西晚期次火山岩体有关。铜矿一般受制于古火山机构、喷发旋回,体现出火山建造控矿和层位控矿特征。该区域上有3个含矿层位:①上石炭统-下二叠统:由火山岩、火山熔岩向火山碎屑岩转换,即由海陆交互相环境向陆相沉积环境转变而沉积的一组铜矿,如克孜克藏-克斯布拉克、黑山头-木斯等铜矿;②下二叠统乌郎群-塔尔得套组:岩性由中酸性火山岩向基性火山岩转变,主要是群吉、托斯巴、克牙克特铜矿,形成火山沉积型-次火山岩型矿床;③上二叠统陆相火山岩内,由角砾岩、集块岩构成的克孜勒巴斯陶组向以流纹岩、玄武玢岩组成的塔姆其萨依组转换,产有穷布拉克铜矿。目前已知规模较大的是群吉铜矿床、穷布拉克铜矿床(已控制储量小型,具中-大型远景)、木斯早特铜矿床、黑山头铜矿床等。它们都产于二叠纪火山岩-次火山岩分布区。矿床类型主要有:⑴陆相次火山-热液型(或称斑岩型):与华力西晚期侵入的次火山岩(斑岩)有关,矿化产于酸性或基性侵入岩(脉)内外接触带或断裂破碎带中。根据其容矿岩石可分为二类:一类为闪长岩、辉长石-辉绿岩型,如克孜库拉和克亚克等矿床(点);另一类为中酸-酸性岩类的石英闪长斑岩、斜长花岗斑岩、石英钠长斑岩等,如“109”、莫斯特等。⑵火山-热液型:赋矿围岩为下二叠统塔尔得套组第5岩性段和上二叠统陆相火山岩,其由角砾岩、集块岩构成的克孜勒巴斯陶组向以流纹岩、玄武玢岩组成的塔姆其萨依组转换层位上,如穷布拉克、克斯布拉克等铜矿床(点)。⑶中低温热液脉型:一般产于构造岩浆穹隆边部火山碎屑岩内的构造破碎带中,如奴拉赛、克孜克藏南铜矿点等。⑷沉积砂、砾岩型:一般产于下二叠统乌郎群-塔尔得套组由中基性火山岩向沉积岩转变层位,如穷布拉克1号矿体和托斯巴矿点等。铜矿物以辉铜矿、斑铜矿及自然铜为主,高硫铜矿物(黄铜矿)及其伴生的黄铁矿少,说明本区处于一个高氧低硫的地球化学环境。铜矿化多与中、基性火山岩有关,尤其与安山岩、安山玢岩关系最密切,结合构造特征,矿化多在构造多次活动的火山岩分布区,如黑山头、塔尔得套南、群吉萨依中游、乌吐别克和尼勒克县城南,这些地区火山岩发育,矿化又较集中,同时又是构造活动带。2.2海底喷气沉积型矿床成矿模式阿吾拉勒东段以铁铜矿为主,处于成矿主导因素与火山作用有关的矿集区,该段主要发育与中石炭世海相火山变质岩(细碧角斑岩建造)有关的火山-沉积型铁铜矿,代表矿床如中石炭统的火山变质岩区内铁铜矿,在火山活动的不同阶段,出现矿浆型铁矿(沙拉穹库尔),近火山沉积型铁铜矿(预须开普台),远火山沉积铁矿(和统哈拉盖)以及与火山热液有关的阿合公盖、铁木里克铁矿等。此外还有一些火山热液和热液脉型铜矿点,如托豆布拉克等,是该区最具工业前景的矿集区。海相火山热水沉积矿床在空间上依赋于活动大陆边缘火山岛弧带,在区域上和矿床本身具有矿种转化、类型转换、配套与分带特征。矿石类型由块状氧化物、块状碳酸盐和块状硫化物转换序次来看,属海底喷气沉积矿床中以火山岩为容矿岩的海相部分,它产于与同构造运动期不稳定的深海盆地,表现为成矿通道相的交切状矿体和海底喷流沉积层状、似层状矿体,它们按照化学沉积规律,从火山喷溢通道由近而远、依次向外出现,金属硫化物-二氧化硅-硅酸盐-碳酸盐-硫酸盐的分带。该类矿床典型的代表,为火山岩块状硫化物矿床和条带状铁矿。该类矿床所依托的构造环境是以岛弧盆地、边缘海-裂陷槽-裂谷。矿物组合以黄铁矿或磁黄铁矿为主,铜锌铅硫化物次之。矿石构造以块状为主,条带状、条纹状、角砾状为次,其空间分布:块状矿石居中,条纹状、条带状矿石分布于四周。含矿火山岩以钙碱性和拉斑质为特征,火山旋回下部为基性火山岩、上部为中酸性-碱质火山岩,产于基性-超基性火山岩中的块状硫化物多富铜,而产于中酸性火山岩中的块状硫化物相对富铅锌。在成矿时代上没有相对集中的生长期和明显的时代选择性,该类型矿床常伴有化学沉积岩,如燧石岩、碧玉岩、重晶石岩、碳酸盐等。在空间分布上是近渊火山热水沉积盆地,淀积元素显现出时间更替性、垂向分带性,具有浅部块状氧化物一块状碳酸盐向深部过渡为块状硫化物的演变条件,如预须开普台铁矿位于伊犁晚古生代裂谷中部的铁木里克-坎苏断隆上,属中石炭世富钾细碧角斑岩建造。矿石为赤铁矿,脉石为红碧玉、重晶石,矿层直接围岩为绢云石英片岩、含铁凝灰岩、绿泥片岩,围岩中含大量黄铁矿,矿层中见黄铁矿、黄铜矿,地表孔雀石发育。通过深部钻探得知,西矿体群和东矿体群的深部硫化物增多,特别是东矿体群,钻孔中见块状硫化物与赤铁矿层交叉过渡,甚或有赤铁矿层尖灭完全被块状硫化物代替(S26.6%、Cu98%)的现象。该矿床为海相火山热水沉积矿床,是由块状氧化物型向块状硫化物型矿床过渡的典型例证。矿床类型主要有:①海底喷流-沉积型铁铜矿:矿体与火山间歇期的火山-沉积岩密切相关,赋存于中石炭统则克台组浅变质千枚岩、板岩、火山碎屑岩中,如预须开普台、沙拉穹库尔铁矿等。②矿浆喷溢型含铜磁铁矿:矿体赋存于中石炭统则克台组中基性熔岩、火山角砾岩胶结物中,如铁木里克铁矿。3矿床特征分析阿吾拉勒山成矿带铜矿成矿富有特色,矿床在空间分布、时间演化和物质组成上受到大地构造环境、区域构造、岩浆作用和沉积作用等因素制约,并表现出规律性。3.1中石炭世岩浆矿床组合区域性深大断裂及火山机构控制区内岩浆岩和矿产的分布。本区岩浆岩具有高碱(富钠、富钾)特点,认为侵入岩、火山岩和成矿物质是源于深部地壳同一岩源在不同构造环境下岩浆分异演化的产物,形成不同类型的矿床组合。中石炭世本区处于岛弧环境,在岛间(后)盆地形成海底喷流-沉积型铁铜共生矿床;早二叠世演化为陆内裂谷环境,形成陆相火山-次火山热液型铜矿床;晚二叠世裂谷封闭或消亡,发育一些斑岩(次火山岩)型和火山热液型铜矿床,于山间沉积盆地砂砾岩中则形成沉积-改造型铜矿床。3.2主、副火山热液型阿吾拉勒山成矿带在区域上分布不均匀性明显,表现为东铁(铜)西铜,而且矿床之间具成带展布成群集中的规律,它们的分布与区域构造线方向相一致,如西段穷布拉克-克孜布拉克-阿克吐别克-莫斯早特等组成北矿带,以火山热液型铜矿为主;巴斯尔干-黑山头-卡拉困盖-“109”-种养场北-木斯等组成南矿带,为火山热液型和次火山热液型铜矿并存为特征;莫斯早特-圆头山-群吉-群吉萨依-克孜库拉-“109”等组成南北铜矿带,主要为次火山热液型铜矿。东段预须开普台-吐尔拱-则克台-铁木里克等北西西向矿带,为海相火山岩型铁铜矿床。3.3海相火山岩地区、铁矿从中石炭世-二叠纪,矿物共生组合有如下的变化规律:黄铜矿、黄铁矿→赤