西天山二疊紀(jì)陸相火山巖銅銀礦床地質(zhì)特征及成因

西天山二疊紀(jì)陸相火山巖銅銀礦床地質(zhì)特征及成因

河床模型是對(duì)河床形成條件和特征的總結(jié)和概括。這是河床形成理論的形成之一。礦床模式通常采用圖解的、文字的或表格的形式表達(dá),將一組類似礦床的復(fù)雜成礦過程、成礦作用之間的相互關(guān)系進(jìn)行概括,具有深刻的礦床成因意義,對(duì)區(qū)域礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)和普查找礦具有實(shí)際意義。西天山隸屬中亞構(gòu)造成礦域一部分,該區(qū)及其毗鄰國家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了石炭紀(jì)陸相火山巖型金礦、二疊紀(jì)陸相火山巖型銅礦,打破了唯環(huán)太平洋成礦域陸相火山巖成礦的看法。中亞成礦域陸相構(gòu)造—火山巖漿成礦作用是其礦產(chǎn)資源來源的一部分,找礦工作不容忽視。西天山二疊紀(jì)陸相火山巖銅銀礦床,據(jù)劉德權(quán)1(2001)統(tǒng)計(jì),中型礦床1處,小型3處,礦點(diǎn)11處。本文在前人工作的基礎(chǔ)上,提出西天山二疊紀(jì)陸相長英質(zhì)火山巖銅銀礦礦床模式,以饗讀者。1成礦構(gòu)造背景1.1上二疊統(tǒng)對(duì)比這類礦床類型在古亞洲成礦域主要分布在西天山阿吾拉勒山一帶,石炭紀(jì)中晚期,全區(qū)碰撞造山隆起成陸,二疊系形成于陸內(nèi)由擠壓向伸展轉(zhuǎn)換期的構(gòu)造環(huán)境,并以地塹式上疊于石炭紀(jì)裂谷沉積盆地之上。阿吾拉勒山一帶二疊系下二疊統(tǒng)塔爾德套組,由中基性、酸性熔巖、凝灰?guī)r及沉積巖組成,厚度>6000m,上二疊統(tǒng)與下二疊統(tǒng)呈平行不整合接觸,上二疊統(tǒng)分3個(gè)巖組:依次為曉山薩依組(P12X2X1)、鐵木里克組(Pt21~21~22)、哈密斯特組(P22h2h2)。哈密斯特組上部為砂礫巖沉積,下部為玄武巖、安山巖、流紋巖、火山沉積巖組成,厚度約3600m,曉山薩依組、鐵木里克組以砂巖、粉砂巖、砂礫巖沉積為主。二疊紀(jì)火山巖為陸相雙峰式火山巖,次火山相火山巖為鈉長斑巖和石英鈉長斑巖。二疊紀(jì)末期,有輝綠巖、正長斑巖、細(xì)晶輝長巖的侵入,對(duì)前期礦化具有疊加和富集作用。二疊紀(jì)以后,局部沉積有中下侏羅統(tǒng)和白堊紀(jì)砂礫巖。1.2地球化學(xué)特征與成礦關(guān)系密切的長英質(zhì)火山巖(石英鈉長斑巖、英安巖等)具有SiO2>56%、Al2O3>15%、Na2O/K2O>1、Sr>300×10-6、Y≤16×10-6、Yb<1.9×10-6和強(qiáng)烈虧損HREE、Sr/Y>40、La/Yb>20,地球化學(xué)特征屬埃達(dá)克巖型中、酸性火山巖。巖石鍶、釹同位素相對(duì)較低(143Nd/144Nd)=0.51236～0.51248和εNd(t)=+0.79～+3.11及相對(duì)較高(87Sr/86Sr)i=0.7052～0.7054,表明成礦母巖屬新底侵玄武巖下地殼熔融成因類型。底侵作用通常發(fā)生在造山帶演化的后碰撞造山階段,此階段增厚的巖石圈地幔因密度大而發(fā)生拆沉,熱的軟流圈地幔物質(zhì)上涌,因減壓發(fā)生部分熔融,產(chǎn)生的地幔巖漿上升到殼幔界面和下地殼中,發(fā)生底侵作用。新底侵玄武巖在下地殼榴輝巖相條件下,形成埃達(dá)克巖熔體,在伸展構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景下,侵位形成埃達(dá)克巖型石英鈉長斑巖體。1.3哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊內(nèi)的次級(jí)單元西天山位于哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊的伊犁微板塊中,屬哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊中的次級(jí)單元。在區(qū)域構(gòu)造成礦區(qū)帶中,屬天山成礦帶中的阿吾拉勒銅、鐵、銀、鈾成礦亞帶(劉德權(quán)等,2001)。2產(chǎn)地質(zhì)環(huán)境2.1石英鈉長斑巖斷裂帶礦床控制在二疊紀(jì)陸相火山巖地塹盆地中,受北西西向基底斷裂控制。北西西向斷裂與次級(jí)斷裂的復(fù)合控制著石英鈉長斑巖的侵位,呈火山穹隆構(gòu)造?；鹕今仿》派錉罨颦h(huán)狀斷裂,控制熱液礦床礦體的分布,也有石英鈉長斑巖體本身的礦化(斑巖型)形成礦體。2.2巖石及礦質(zhì)礦體圍巖主要是二疊紀(jì)沉積巖和火山巖,容礦巖石主要有:石英鈉長斑巖、輝綠玢巖、玄武巖、礫巖、砂礫巖、砂巖、粉砂巖、碳質(zhì)頁巖、凝灰砂巖、角礫巖等,礦體的分布不受巖性的控制。2.3石英鈉長斑巖基性火山巖的堿玄巖40Ar/39Ar法坪年齡為260.80Ma±5.22Ma,玄武巖40Ar/39Ar年齡為274.68Ma±5.49Ma。石英鈉長斑巖Rb-Sr等時(shí)線年齡為247.8Ma±5Ma,結(jié)合植物化石定年,成巖時(shí)代為二疊紀(jì)。莫斯早特礦石斑銅礦、黃鐵礦、輝銅礦混合礦物,Sm-Nd等時(shí)線法進(jìn)行年齡測(cè)定,為242.6Ma±14.4Ma,其成礦時(shí)代為早三疊世(印支期),成礦作用在時(shí)間和空間上與形成年齡為247Ma的石英鈉長斑巖有關(guān)。2.4共鑄礦類型與陸相火山巖銅銀礦床共生的礦床種類除二疊紀(jì)沉積巖系中鈾礦以外,晚二疊世頂部出現(xiàn)含煤建造。3礦床的地質(zhì)特征3.1熱液型礦床成礦礦體一般產(chǎn)于石英鈉長斑巖體內(nèi)或外接觸帶,形成斑巖型礦床或石英鈉長斑巖體充填于火山錐中,礦體產(chǎn)于火山機(jī)構(gòu)的放射狀與環(huán)狀斷裂中,以脈狀礦體產(chǎn)出,形成熱液型礦床。3.2礦體近都分布礦體成群、成帶分布明顯。不同空間的石英鈉長斑巖體中或石英鈉長斑巖體附近都有礦體分布。礦體形態(tài)為脈狀,分為大脈、中脈、小脈型,礦體有分枝復(fù)合、膨脹收縮現(xiàn)象,礦體長度在10～400m不等,寬度0.5～400m不等,石英鈉長斑巖體內(nèi)的礦化體,礦體形態(tài)受石英鈉長斑巖體形態(tài)的控制。3.3、方鉛、閃鋅礦、膠黃鐵礦、自然銅和銀礦原生金屬礦物主要是輝銅礦、斑銅礦、藍(lán)輝銅礦、黃鐵礦;其次為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、膠黃鐵礦、膠閃鋅礦、白鐵礦、自然銅以及銀的獨(dú)立礦物,伴生有磁鐵礦和赤鐵礦;脈石礦物主要是碳酸鹽、重晶石、石英以及沸石類礦物;表生礦物為孔雀石、白鉛礦、黃鉀鐵礬、褐鐵礦及少量藍(lán)銅礦。3.4和斑銅礦膠凝礦石普遍具有半自形-他形半粒狀結(jié)構(gòu),輝銅礦和斑銅礦常為混熔連生體,嵌布在黃鐵礦、方鉛礦和白鐵礦粒間。礦石以塊狀和浸染狀構(gòu)造為主,其次出現(xiàn)少見的角礫狀構(gòu)造、破裂構(gòu)造和膠狀構(gòu)造。3.5圍巖侵蝕圍巖蝕度微弱,分帶不明顯,有硅化、鈉化、絹云母綠泥石化、重晶石化及碳酸鹽化,玄武巖容礦巖見青盤巖化和少見的黃銅礦化。3.6礦床空間分類礦體成群產(chǎn)出,受制于石英鈉長斑巖體以及容礦構(gòu)造。金屬礦物分帶規(guī)律不明顯。4床型描述4.1晚石炭世火山巖漿侵位中亞成礦域經(jīng)歷了前寒武紀(jì)陸核的增生、拉張和拼合,古生代的洋殼出現(xiàn)和俯沖-碰撞造山,于中石炭紀(jì)古亞洲洋消失,晚石炭世則全面回返隆起成陸,二疊紀(jì)則進(jìn)入陸內(nèi)后碰撞擠壓-伸展構(gòu)造環(huán)境,發(fā)生陸內(nèi)陸相雙峰式火山巖漿的噴發(fā)和次火山相的石英鈉長斑巖的侵位,巖體內(nèi)和巖體外圍不同方位的斷裂系統(tǒng)成為礦體的就位空間(圖1)。后期侵位的輝綠巖體有疊加富化作用。4.2成礦地球化學(xué)特征西天山阿吾拉勒二疊紀(jì)陸相火山巖具雙模式火山巖套。中基性火山巖(安山巖、玄武巖)的143Nd/144Nd為0.5124～0.5126,87Sr/86Sr為0.7041～0.7054,206Pb/204Pb為18.1～18.5(趙振華1,2000),接近Weaver(1991)提出的EMⅡ富集源區(qū),即中基性火山巖來自富集型地幔源。酸性火山巖可能屬下地殼新底侵玄武巖熔融形成。與成礦有關(guān)的礦床地球化學(xué)和成礦物理化學(xué)條件為:①206Pb/204Pb為18.007～18.056,207Pb/204Pb為15.459～15.487,208Pb/204Pb為37.664～37.890。②硫同位素:δ34S變化在-1.5‰～+4.2‰。③氫氧同位素:δDH2O(SMOW)為-75.2‰～-68.9‰,δ18OH2O為-2.5‰～-8.11‰。④成礦流體屬Ca2+-Mg2+-SO2?442--Cl-型,(CO+H2+CH4)/CO2平均0.04,屬弱還原環(huán)境。⑤成礦溫度、流體鹽度、密度和成礦壓力:不同方法對(duì)礦石礦物和脈石礦物測(cè)定結(jié)果是方解石108～198oC(均一法),輝銅礦186～245oC(爆裂法),黃鐵礦300～450oC,均368.75oC(爆裂法),流體鹽度平均7.6NaCl%,流體密度0.70～0.97g/cm3;成礦壓力約在220×101.3kPa。⑥pH、Eh、fo2、fs2估算:從熱力學(xué)推導(dǎo)計(jì)算pH值,在250oC,400×10-5Pa條件下,黃鐵礦pH值為4.21～4.55,輝銅礦3.64;Eh值在250oC時(shí)為0.1502;氧逸度(lgfo2)為-42.61～-35.75;硫逸度(lgfs2)為-16.56～-13.46。成礦流體的水來自大氣降水和巖漿水的混合源,硫?qū)籴Ｔ戳?金屬來源與石英鈉長斑巖體有關(guān)并提供熱源。5worm模式的應(yīng)用5.1巖控礦構(gòu)造因素后碰撞造山階段由擠壓向伸展構(gòu)造轉(zhuǎn)化期是二疊紀(jì)陸相火山巖噴發(fā)控巖控礦構(gòu)造因素,北西西向深源斷裂活動(dòng)控制著二疊紀(jì)火山地塹盆地的空間展布,火山巖漿活動(dòng)表現(xiàn)為雙峰式特征,次火山相石英鈉長斑巖的侵位控制著礦體的空間分布,并以穹隆狀或短軸背斜構(gòu)造出現(xiàn)。5.2主要的勘探標(biāo)志①地表