楊建坤， 趙澤南， 魏民

（河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院，河北 廊坊 065000）

斑巖銅礦是全球最為重要的銅礦類型，具有儲量大，礦化均勻，埋藏淺，品位低，易開采，選礦回收率高等特點(diǎn)，多數(shù)大型-超大型銅礦床屬于此類型，我國土屋斑巖銅礦便是其中之一.

土屋斑巖銅礦位于哈密市區(qū)西南約120 km處，礦石品位以0.5×10-2為邊界，預(yù)測銅礦石量28 080萬t，平均品位0.75×10-2，金屬量210萬t；伴生金平均品位0.34×10-2，金屬量 95 t；伴生銀平均品位 4.3×10-2，金屬量1 207 t[1].前人對成礦構(gòu)造背景、礦床地質(zhì)特征、容礦巖石、成巖成礦時代、成礦物質(zhì)來源、巖石地球化學(xué)以及流體包裹體等方面進(jìn)行了大量的研究工作[2-13].文中對前人的工作進(jìn)行了總結(jié)，提出了土屋銅礦的成礦特征以及找礦標(biāo)志，希望對我國尋找斑巖銅礦提供資料.

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)域地質(zhì)簡圖見圖1.

1.1 構(gòu)造概況

土屋銅礦位于準(zhǔn)噶爾與塔里木兩個板塊與碰撞對接縫合帶的北側(cè)[14]，康古爾塔格深大斷裂與大草灘斷裂分別從研究區(qū)的南北兩側(cè)通過[3].其中康古爾塔格深大斷裂將塔里木板塊與哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊分割，北側(cè)為準(zhǔn)噶爾板塊南緣哈爾里克古生代島弧帶；南側(cè)為塔里木板塊北緣覺羅塔格晚古生代島弧帶.斷裂走向近東西，延伸較長，寬100～300 m，整體產(chǎn)狀為180°∠70°，具韌性-脆性復(fù)合的性質(zhì).斷裂帶內(nèi)見有強(qiáng)烈的糜棱巖化，并見有較大規(guī)模綠泥石化、綠簾石化礦化蝕變，另構(gòu)造帶內(nèi)有構(gòu)造角礫巖、石英脈、花崗細(xì)晶巖脈等沿?cái)嗔寻l(fā)育.變質(zhì)分異條帶、石香腸、片理等韌性變形標(biāo)志發(fā)育.

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖（據(jù)新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局第一區(qū)域地質(zhì)大隊(duì)，2002年修編）Fig.1 Regional geological map of the research area

大草灘斷裂，整體走向約 280°，南傾，傾角 50°～80°，延伸長，寬30～100 m，為多期活動壓性斷裂[15].斷裂內(nèi)石英脈、細(xì)晶巖脈、構(gòu)造角礫巖等廣泛發(fā)育.

1.2 地層概況

地層出露復(fù)雜，主要集中于晚古生代-中新生代，出露地層由老到新依次為泥盆統(tǒng)大南湖組，石炭統(tǒng)的干墩巖組、企鵝山群、土屋組，侏羅統(tǒng)西山窯組，以及第四系等.泥盆統(tǒng)地層主要分布在北西部，巖石組合為一套碎屑巖和中酸性火山巖組合，石炭統(tǒng)地層分布較廣，巖石組合為一套陸源碎屑巖、火山碎屑巖組合.侏羅統(tǒng)地層分布較為零星，巖石組合為一套陸源碎屑巖.第四系全新統(tǒng)第四系堆積物，主要為松散堆積物.

1.3 侵入巖概況

區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，以中酸性為主.巖石類型為閃長玢巖、斜長花崗巖斑巖為主，夾雜少量的花崗閃長巖和二長花崗巖，巖石成因類型復(fù)雜，多呈巖脈或巖株產(chǎn)出，巖體整體為北東展布方向.

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1.1 地層特征

石炭系企鵝山群是研究區(qū)內(nèi)主要的地層單位，并且與成礦密切聯(lián)系，為一套火山-沉積巖系.包括3個巖性組：第1巖性組沿康古爾塔格斷裂展布，為海相碎屑巖建造，巖性主要為長石巖屑砂巖、沉凝灰?guī)r、砂礫巖，局部夾生物灰?guī)r及砂礫巖等，碎屑巖中產(chǎn)有Linoproductus sp.（線紋長身貝，未定種）、Buxtonia sp.（波斯通貝，未定種）等早石炭世化石[8]；第2巖性組為海相中基性火山巖系，主要為杏仁狀橄欖玄武巖、安山巖等鈣堿性火山巖,夾火山角礫巖以及少量復(fù)成分礫巖和砂巖[3]；第3巖性組以灰-灰綠色砂巖、粉砂巖為主，含少量火山巖以及火山碎屑巖，如火山角礫巖、玄武巖等，局部粉砂巖含晚石炭世早期植物化石Zalessky（小羊齒型準(zhǔn)安加拉羊齒）[8].地層靠近研究區(qū)北側(cè)的大草灘斷裂，走向整體為北東東向，傾向南東，傾角 43°～63°，構(gòu)造片理化較發(fā)育（圖 2）.

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡圖和第7勘探線剖面圖（據(jù)新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局第一區(qū)域地質(zhì)大隊(duì)，2001修改）Fig.2 Geological map and the seventh exploration section of the reseach area

2.1.2 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，以中酸性斑巖體為主，多成巖基狀.共23個斑巖體，面積最大者0.03 km2，最小者不足10 m2[3].巖性主要為石炭世閃長玢巖和斜長花崗斑巖.其中閃長玢巖為礦體重要圍巖，斜長花崗斑巖為成礦母巖，二者侵入企鵝山群第二組中.

區(qū)內(nèi)花崗巖類分布廣泛，華力西期花崗巖最為發(fā)育.在覺羅塔格地區(qū)，花崗巖成因類型復(fù)雜，各類型花崗巖均有出露.鎂鐵質(zhì)－超鎂鐵質(zhì)雜巖主要分布于康古爾塔格－黃山初性剪切帶內(nèi).區(qū)內(nèi)火山巖發(fā)育，包括大南湖組、企鵝山群、梧桐窩子組和土屋組火山巖，火山巖之間為斷層接觸.巖性主要為玄武巖、玄武安山巖、安山巖、英安巖，與板塊活動關(guān)系密切.

2.2 礦體特征

土屋銅礦由3個礦體組成，自東向西依次為Ⅰ-Ⅲ號，總體構(gòu)成軸向近東西的右行斜列式產(chǎn)出（圖2）.礦體呈厚板狀及似層狀，與圍巖界線不明顯.其中Ⅰ號礦體主要賦存于斜長花崗巖中，邊界Cu品位為0.2%，礦體長約1 300 m，寬8.0～87.1 m，平均厚度為38.94 m.銅地表品味平均0.3%，鉆孔平均品位0.35%；Ⅱ號礦體主要賦存于企鵝山群第2組、閃長玢巖和斜長花崗斑巖內(nèi)，邊界品位為Cu 0.2%，礦體長1 400 m，寬7.6～125 m，控制礦體延伸＞600 m，礦體最高品位2.87%，平均品位1.03%；Ⅲ號礦體呈透鏡狀、紡錘狀，走向 92°，傾向南，傾角 73°，礦體長 380 m，寬7.2～54 m，單樣Cu品位0.2%～0.7%，最高值為1.69%[16].

2.3 礦石特征

礦石礦物組合較為簡單，原生礦石金屬礦物主要為黃銅礦，斑銅礦和黃鐵礦較少，輝銅礦、藍(lán)銅礦微量；氧化礦物主要為氯銅礦和孔雀石.脈石礦物包括石英、絹云母、長石和綠泥石等.礦石礦物構(gòu)造以稀疏浸染狀、細(xì)脈浸染狀為主，結(jié)構(gòu)主要呈半自形-他形粒狀（圖 3[17]）.

2.4 礦化特征

礦體圍巖蝕變強(qiáng)烈，蝕變明顯分帶.自礦體中心向圍巖出現(xiàn)對稱的蝕變分帶，巖體中心為強(qiáng)硅化帶、向外依次為黑云母化帶、黃鐵絹英巖化帶、泥化帶、青磐巖化帶等.Cu礦化主要賦存于黑云母化帶和黃鐵絹英巖化帶中，青磐巖化主要位于圍巖中.

2.5 地球物理、地球化學(xué)特征

礦區(qū)位于康古爾塔格重力異常帶中，具西高東低，北高南低特點(diǎn).礦區(qū)處于正負(fù)磁場交替變換區(qū)域[4].

礦區(qū)位于多元素高背景帶上，元素為Cu、Ni、Cr、Co、Ti、V、Au、Sr、Mo、Fe2O3，Cu 背景值為 30×10-6，組合異常面積為60 km2[18].礦床巖石Cu含量平均值為63×10-6，企鵝山群第2組Cu含量平均值達(dá)91×10-6;斜長花崗斑巖和閃長玢巖分別高于615×10-6，60.18×10-6，組成銅的高背景區(qū).石炭系樣品銅變化系數(shù)大，表明在后期地質(zhì)作用過程中銅具有明顯的活化、遷移和富集特征[3].

圖3 特征礦石礦物及鏡下照片[17]Fig.3 The typical characteristics of ore minerals and microscopic photos

3 巖石學(xué)及巖石地球化學(xué)特征

3.1 企鵝山群第二組拉斑玄武巖

玄武巖呈灰綠色，具拉斑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由拉長石、輝石等礦物組成，含少量磁鐵礦.拉長石呈細(xì)板條狀，雜亂分布，普通輝石呈半自形粒狀結(jié)構(gòu)，多被陽起石交代，磁鐵礦呈半自形粒狀結(jié)構(gòu)，分布于輝石間（圖 4[19]）.具高 Al、Ca，低 Mg 特征，屬鈉質(zhì)亞堿性系列巖石；稀土總量低，稀土配分曲線呈整體右傾，輕稀土富集，重稀土相對虧損；大離子親石元素富集，高場強(qiáng)元素相對虧損，Ta、Nb、Ti明顯呈現(xiàn)負(fù)異常，形成于活動陸緣環(huán)境，是大洋俯沖階段的產(chǎn)物[19].

圖4 玄武巖顯微照片[19]Fig.4 Microphotographs of the basalt

3.2 閃長玢巖

巖石呈灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶約占5%，自形程度較高，多成自形狀.以斜長石為主，少量角閃石，其中斜長石成灰白色，偶見聚片雙晶，角閃石為綠灰色，針狀.基質(zhì)為隱晶質(zhì)，具絹云母化和碳酸鹽化蝕變（圖 5[16]）.

圖5 閃長玢巖顯微照片[16]Fig.5 Microphotographs of diorite porphyrite

閃長玢巖為鈉質(zhì)亞堿性系列，稀土總量較低，輕稀土富集，配分曲線呈整體右傾，微量元素蛛網(wǎng)圖右傾，Nb、Ta負(fù)異常明顯，具活動陸緣環(huán)境的特點(diǎn)[16].

3.3 斜長花崗斑巖

巖石呈灰白色，具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造.斑晶約占20%，粒徑約為2～6 mm，以斜長石、石英為主，礦物多呈自形-半自形狀結(jié)構(gòu).基質(zhì)為隱晶質(zhì)，具絹云母化蝕變（圖 6[12]）.

圖6 斜長花崗斑巖顯微照片[12]Fig.6 Microphotographs of plagiogranite porphyry

斜長花崗斑巖為高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)亞堿性巖石，輕稀土富集，重稀土虧損，稀土配分模式為低緩右傾型，大離子親石元素富集，高場強(qiáng)元素相對虧損，具Nb、Ta、Ti負(fù)異常，具活動陸緣環(huán)境的特點(diǎn)[12].

4 礦床成因及找礦預(yù)測

4.1 成巖成礦時代

研究區(qū)中的早石炭世企鵝山群與斑巖銅礦的形成密切相關(guān)，企鵝山群共分為3個巖性組，斑巖銅礦主要賦存于第2巖組中.

為了研究其形成時代，前人進(jìn)行了多次測年的工作.其中安山巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為336.5±6.6 Ma；玄武巖中透輝石、斜長石和全巖Sm-Nd內(nèi)部等時線年齡為334±36 Ma[10]；測斜長花崗斑巖鋯石 SHRIMP U-Pb 年齡為 333±2 Ma[20]、334±3Ma（95%置信度）[9].以上資料均表明土屋斑巖銅礦形成于早石炭世晚期.

4.2 成礦物質(zhì)來源

含礦石英脈中流體包裹體均一溫度為125～363℃，集中于 140～200 ℃，鹽度為 0.18%～58.28%NaCl，集中于2%～10%.氣相成分主要為H2O和CO2，液相成分以 Ca2+、Na+、SO42-、Cl-為主.δDv-SMOW值為-70 ‰～-66‰，δ18Ov-SMOW值為 9.4‰～12.3‰，δ18O水為-5.1‰～-1.2‰.表明成礦流體可能主要來源于巖漿水和大氣降水[13].

礦石中金屬硫化物的硫同位素δ34SV-CDT的平均值為0.15‰，變化范圍較小，推測為單一來源，表明成礦物質(zhì)為幔源[12].

4.3 成礦動力學(xué)背景

同位素年代學(xué)及生物化石資料表明：企鵝山群地層、閃長玢巖及斜長花崗斑巖為早石炭世產(chǎn)物，礦床形成于早石炭世晚期.

巖石地球化學(xué)特征表明巖石形成于活動陸緣環(huán)境.石炭紀(jì)時期，在北天山洋向北俯沖的地球動力學(xué)背景下，大洋板片低角度俯沖，由于脫水作用產(chǎn)生的大量流體對板片之上的地幔楔發(fā)生交代，并導(dǎo)致地幔楔部分熔融，形成企鵝山群島弧火山巖.由于北天山洋板片俯沖至角閃巖相與榴輝巖相轉(zhuǎn)變界面的附近，使得角閃石分解并釋放出大量H2O，因此導(dǎo)致了MORB固相線溫度大幅度下降，故而引發(fā)洋殼部分熔融，生成富礦元素和揮發(fā)分的埃達(dá)克質(zhì)巖漿.在洋殼熔融過程中，富含成礦元素的埃達(dá)克質(zhì)巖漿上升，與地幔橄欖巖發(fā)生交代作用，最終在巖體頂部富集成礦（圖 7[21]）.

圖7 東天山地球動力學(xué)背景模式圖[21]Fig.7 Schematic diagram showing the geodynamic setting in the eastern Tianshan

4.4 區(qū)域找礦標(biāo)志

1）石炭世斜長花崗斑巖是斑巖型銅礦帶上的成礦母巖，閃長玢巖是重要的賦礦圍巖，二者皆為是斑巖型銅礦成礦的巖體標(biāo)志[22－23].

2）康古爾塔格斷裂、大草灘斷裂及其次級斷裂控制區(qū)域上成礦斑巖體的分布特征，是重要的構(gòu)造標(biāo)志.

3）石炭系企鵝山群第二組為一套海相中基性火山巖建造，巖石組合為玄武巖、玄武安山巖、安山巖等，成礦母巖多侵入于該地層中，該組地層也是重要的賦礦圍巖，是重要的地層找礦標(biāo)志.

4）礦體圍巖礦化蝕變異常強(qiáng)烈，主要為青磐巖化、絹云母化以及鉀化等；蝕變強(qiáng)度差異較大，規(guī)模不等.絹云母化蝕變帶發(fā)育大量的銅礦化以及廣泛分布的青磐巖化是重要的蝕變標(biāo)志.

5）礦石多氧化為黃鉀鐵礬、氯銅礦、孔雀石等，是重要的地表識別標(biāo)志.

5結(jié) 論

土屋斑巖銅礦帶位于準(zhǔn)噶爾板塊活動陸緣，成礦母巖為斜長花崗斑巖，賦礦圍巖主要為閃長玢巖.侵入巖與企鵝山群均具活動陸緣巖石特點(diǎn)，巖體及礦床形成于早石炭世末期，成礦物質(zhì)來源于幔源，礦床形成于活動陸緣環(huán)境.

同時具企鵝山群第二組、深大斷裂及其次級斷裂、斜長花崗斑巖、圍巖蝕變及黃鉀鐵礬、氯銅礦等特征的綜合異常區(qū)具有重大尋找斑巖銅礦的廣闊前景.