西天山二叠纪陆相火山岩铜银矿床地质特征及成因

西天山二叠纪陆相火山岩铜银矿床地质特征及成因

河床模型是对河床形成条件和特征的总结和概括。这是河床形成理论的形成之一。矿床模式通常采用图解的、文字的或表格的形式表达,将一组类似矿床的复杂成矿过程、成矿作用之间的相互关系进行概括,具有深刻的矿床成因意义,对区域矿产资源评价和普查找矿具有实际意义。西天山隶属中亚构造成矿域一部分,该区及其毗邻国家陆续发现了石炭纪陆相火山岩型金矿、二叠纪陆相火山岩型铜矿,打破了唯环太平洋成矿域陆相火山岩成矿的看法。中亚成矿域陆相构造—火山岩浆成矿作用是其矿产资源来源的一部分,找矿工作不容忽视。西天山二叠纪陆相火山岩铜银矿床,据刘德权1(2001)统计,中型矿床1处,小型3处,矿点11处。本文在前人工作的基础上,提出西天山二叠纪陆相长英质火山岩铜银矿矿床模式,以飨读者。1成矿构造背景1.1上二叠统对比这类矿床类型在古亚洲成矿域主要分布在西天山阿吾拉勒山一带,石炭纪中晚期,全区碰撞造山隆起成陆,二叠系形成于陆内由挤压向伸展转换期的构造环境,并以地堑式上叠于石炭纪裂谷沉积盆地之上。阿吾拉勒山一带二叠系下二叠统塔尔德套组,由中基性、酸性熔岩、凝灰岩及沉积岩组成,厚度>6000m,上二叠统与下二叠统呈平行不整合接触,上二叠统分3个岩组:依次为晓山萨依组(P12X2X1)、铁木里克组(Pt21~21~22)、哈密斯特组(P22h2h2)。哈密斯特组上部为砂砾岩沉积,下部为玄武岩、安山岩、流纹岩、火山沉积岩组成,厚度约3600m,晓山萨依组、铁木里克组以砂岩、粉砂岩、砂砾岩沉积为主。二叠纪火山岩为陆相双峰式火山岩,次火山相火山岩为钠长斑岩和石英钠长斑岩。二叠纪末期,有辉绿岩、正长斑岩、细晶辉长岩的侵入,对前期矿化具有叠加和富集作用。二叠纪以后,局部沉积有中下侏罗统和白垩纪砂砾岩。1.2地球化学特征与成矿关系密切的长英质火山岩(石英钠长斑岩、英安岩等)具有SiO2>56%、Al2O3>15%、Na2O/K2O>1、Sr>300×10-6、Y≤16×10-6、Yb<1.9×10-6和强烈亏损HREE、Sr/Y>40、La/Yb>20,地球化学特征属埃达克岩型中、酸性火山岩。岩石锶、钕同位素相对较低(143Nd/144Nd)=0.51236～0.51248和εNd(t)=+0.79～+3.11及相对较高(87Sr/86Sr)i=0.7052～0.7054,表明成矿母岩属新底侵玄武岩下地壳熔融成因类型。底侵作用通常发生在造山带演化的后碰撞造山阶段,此阶段增厚的岩石圈地幔因密度大而发生拆沉,热的软流圈地幔物质上涌,因减压发生部分熔融,产生的地幔岩浆上升到壳幔界面和下地壳中,发生底侵作用。新底侵玄武岩在下地壳榴辉岩相条件下,形成埃达克岩熔体,在伸展构造动力学背景下,侵位形成埃达克岩型石英钠长斑岩体。1.3哈萨克斯坦-准噶尔板块内的次级单元西天山位于哈萨克斯坦-准噶尔板块的伊犁微板块中,属哈萨克斯坦-准噶尔板块中的次级单元。在区域构造成矿区带中,属天山成矿带中的阿吾拉勒铜、铁、银、铀成矿亚带(刘德权等,2001)。2产地质环境2.1石英钠长斑岩断裂带矿床控制在二叠纪陆相火山岩地堑盆地中,受北西西向基底断裂控制。北西西向断裂与次级断裂的复合控制着石英钠长斑岩的侵位,呈火山穹隆构造。火山穹隆放射状或环状断裂,控制热液矿床矿体的分布,也有石英钠长斑岩体本身的矿化(斑岩型)形成矿体。2.2岩石及矿质矿体围岩主要是二叠纪沉积岩和火山岩,容矿岩石主要有:石英钠长斑岩、辉绿玢岩、玄武岩、砾岩、砂砾岩、砂岩、粉砂岩、碳质页岩、凝灰砂岩、角砾岩等,矿体的分布不受岩性的控制。2.3石英钠长斑岩基性火山岩的碱玄岩40Ar/39Ar法坪年龄为260.80Ma±5.22Ma,玄武岩40Ar/39Ar年龄为274.68Ma±5.49Ma。石英钠长斑岩Rb-Sr等时线年龄为247.8Ma±5Ma,结合植物化石定年,成岩时代为二叠纪。莫斯早特矿石斑铜矿、黄铁矿、辉铜矿混合矿物,Sm-Nd等时线法进行年龄测定,为242.6Ma±14.4Ma,其成矿时代为早三叠世(印支期),成矿作用在时间和空间上与形成年龄为247Ma的石英钠长斑岩有关。2.4共铸矿类型与陆相火山岩铜银矿床共生的矿床种类除二叠纪沉积岩系中铀矿以外,晚二叠世顶部出现含煤建造。3矿床的地质特征3.1热液型矿床成矿矿体一般产于石英钠长斑岩体内或外接触带,形成斑岩型矿床或石英钠长斑岩体充填于火山锥中,矿体产于火山机构的放射状与环状断裂中,以脉状矿体产出,形成热液型矿床。3.2矿体近都分布矿体成群、成带分布明显。不同空间的石英钠长斑岩体中或石英钠长斑岩体附近都有矿体分布。矿体形态为脉状,分为大脉、中脉、小脉型,矿体有分枝复合、膨胀收缩现象,矿体长度在10～400m不等,宽度0.5～400m不等,石英钠长斑岩体内的矿化体,矿体形态受石英钠长斑岩体形态的控制。3.3、方铅、闪锌矿、胶黄铁矿、自然铜和银矿原生金属矿物主要是辉铜矿、斑铜矿、蓝辉铜矿、黄铁矿;其次为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、胶黄铁矿、胶闪锌矿、白铁矿、自然铜以及银的独立矿物,伴生有磁铁矿和赤铁矿;脉石矿物主要是碳酸盐、重晶石、石英以及沸石类矿物;表生矿物为孔雀石、白铅矿、黄钾铁矾、褐铁矿及少量蓝铜矿。3.4和斑铜矿胶凝矿石普遍具有半自形-他形半粒状结构,辉铜矿和斑铜矿常为混熔连生体,嵌布在黄铁矿、方铅矿和白铁矿粒间。矿石以块状和浸染状构造为主,其次出现少见的角砾状构造、破裂构造和胶状构造。3.5围岩侵蚀围岩蚀度微弱,分带不明显,有硅化、钠化、绢云母绿泥石化、重晶石化及碳酸盐化,玄武岩容矿岩见青盘岩化和少见的黄铜矿化。3.6矿床空间分类矿体成群产出,受制于石英钠长斑岩体以及容矿构造。金属矿物分带规律不明显。4床型描述4.1晚石炭世火山岩浆侵位中亚成矿域经历了前寒武纪陆核的增生、拉张和拼合,古生代的洋壳出现和俯冲-碰撞造山,于中石炭纪古亚洲洋消失,晚石炭世则全面回返隆起成陆,二叠纪则进入陆内后碰撞挤压-伸展构造环境,发生陆内陆相双峰式火山岩浆的喷发和次火山相的石英钠长斑岩的侵位,岩体内和岩体外围不同方位的断裂系统成为矿体的就位空间(图1)。后期侵位的辉绿岩体有叠加富化作用。4.2成矿地球化学特征西天山阿吾拉勒二叠纪陆相火山岩具双模式火山岩套。中基性火山岩(安山岩、玄武岩)的143Nd/144Nd为0.5124～0.5126,87Sr/86Sr为0.7041～0.7054,206Pb/204Pb为18.1～18.5(赵振华1,2000),接近Weaver(1991)提出的EMⅡ富集源区,即中基性火山岩来自富集型地幔源。酸性火山岩可能属下地壳新底侵玄武岩熔融形成。与成矿有关的矿床地球化学和成矿物理化学条件为:①206Pb/204Pb为18.007～18.056,207Pb/204Pb为15.459～15.487,208Pb/204Pb为37.664～37.890。②硫同位素:δ34S变化在-1.5‰～+4.2‰。③氢氧同位素:δDH2O(SMOW)为-75.2‰～-68.9‰,δ18OH2O为-2.5‰～-8.11‰。④成矿流体属Ca2+-Mg2+-SO2−442--Cl-型,(CO+H2+CH4)/CO2平均0.04,属弱还原环境。⑤成矿温度、流体盐度、密度和成矿压力:不同方法对矿石矿物和脉石矿物测定结果是方解石108～198oC(均一法),辉铜矿186～245oC(爆裂法),黄铁矿300～450oC,均368.75oC(爆裂法),流体盐度平均7.6NaCl%,流体密度0.70～0.97g/cm3;成矿压力约在220×101.3kPa。⑥pH、Eh、fo2、fs2估算:从热力学推导计算pH值,在250oC,400×10-5Pa条件下,黄铁矿pH值为4.21～4.55,辉铜矿3.64;Eh值在250oC时为0.1502;氧逸度(lgfo2)为-42.61～-35.75;硫逸度(lgfs2)为-16.56～-13.46。成矿流体的水来自大气降水和岩浆水的混合源,硫属幔源硫,金属来源与石英钠长斑岩体有关并提供热源。5worm模式的应用5.1岩控矿构造因素后碰撞造山阶段由挤压向伸展构造转化期是二叠纪陆相火山岩喷发控岩控矿构造因素,北西西向深源断裂活动控制着二叠纪火山地堑盆地的空间展布,火山岩浆活动表现为双峰式特征,次火山相石英钠长斑岩的侵位控制着矿体的空间分布,并以穹隆状或短轴背斜构造出现。5.2主要的勘探标志①地表