新疆谢米斯台地区首次发现自然铜矿化

王居里, 王建其, 安 芳, 杨 猛, 宋子升, 令伟伟

大陆动力学国家重点实验室, 西北大学地质学系, 陕西西安 710069

自然界铜主要以硫化物、氧化物形式产出, 以自然铜形式产出者较少。我国的自然铜主要产于玄武岩/火山碎屑岩和砂岩中, 是两种具有工业价值的自然铜矿化类型。前人报道了在我国新疆境内发现的两例产于晚古生代基性-中性火山岩/火山碎屑岩中的自然铜矿(化), 对其矿化特征和成因进行了较深入的研究。一例是位于西天山尼勒克县境内的木斯自然铜矿(刘义学, 1995), 另一例是位于东天山鄯善县境内的长城山和十里坡自然铜矿化(董连慧等,2003; 崔彬等, 2006; 袁峰等, 2006)。申萍等(2010)在新疆西准噶尔地区发现谢米斯台铜矿(后称莫阿特铜矿), 主要是发育于中酸性火山岩中的强烈孔雀石化, 原生金属矿物很少, 主要为黄铜矿、黄铁矿和闪锌矿。笔者在承担“十二五”国家科技支撑计划项目过程中, 首次在新疆和布克赛尔县谢米斯台地区发现较强烈的自然铜矿化, 伴生自然银, 同时发现黄铜矿、斑铜矿等矿化。新发现的自然铜矿化, 是谢米斯台地区, 乃至西准噶尔地区一种新的铜矿化类型, 表明谢米斯台地区可能发育多种铜矿化类型,对于总结区内成矿规律、拓宽找矿思路、取得谢米斯台地区铜矿找矿评价新突破具有重要的意义。本文初步报道所发现的铜矿化的特征, 探讨谢米斯台地区铜矿找矿前景。

1 矿化区地质概况

矿化发育于谢米斯台中东部(图1)。区内出露的地层主要为前人所划的中泥盆统呼吉尔斯特组(新疆地矿局区域地质调查大队, 1980, 1986), 为一套基性—中基性—中性—中酸性—酸性火山岩、火山碎屑岩组合, 总体为一套岛弧火山岩组合。这些火山岩和火山碎屑岩常被华力西中期中-酸性侵入体侵入。研究区南侧出露少量下石炭统和布克河组钙质粉砂岩、粉砂质灰岩、泥灰岩等。区内构造以脆性断裂为主, 主要呈近东西向展布, 其次为北西向和北东向。其中近东西向断裂规模最大, 以谢米斯台南坡断裂和谢米斯台北坡断裂为代表, 控制着区内地层的展布方向。在谢米斯台南坡断裂和谢米斯台北坡断裂之间分布有古火山机构。区内侵入岩主要为石英闪长(玢)岩、花岗闪长(斑)岩、二长花岗岩、(斑状)钾长花岗岩、花岗斑岩等, 深成、浅成相均有,深成相呈岩基产出, 浅成相多呈小的岩株、岩脉状产出。

2 矿化特征

所发现的铜矿化分布在长约 8.7 km、宽约6.5 km的范围内。在垂直构造线方向上较为连续出露的宽度约1700 m, 在此宽度范围内共发现铜矿点10处, 其中两处连续性较好, 出露宽度分别为80 m(36个样品控制)和14 m(7个样品控制)。原生铜矿化主要为自然铜(伴生自然银)矿化, 局部为黄铜矿、斑铜矿矿化。地表以强烈孔雀石化构成明显的找矿标志。在 65件连续拣块样品的化验结果中,Cu品位＞0.1%的样品43件, Cu品位＞0.3%的样品35件, Cu品位＞1%的样品8件, 最高品位为1.98%。

自然铜矿化主要发育于蚀变玄武岩及其中的晚期热液脉中。矿化玄武岩发生强烈的绿帘石化、碳酸盐化、葡萄石化、沸石化、硅化等, 局部形成葡萄石脉、绿帘石碳酸盐葡萄石脉、绿帘石葡萄石石英碳酸盐脉和绿帘石石英沸石脉、石英绿帘石脉等,脉体呈单脉或网脉状产出, 宽几毫米至十几厘米不等, 延伸几米至十几米不等。蚀变玄武岩和晚期热液脉中均发育强烈的自然铜矿化, 并伴生自然银矿化(图2), 在玄武岩杏仁体中也见星点状自然铜。矿石中除了原生铜矿物外, 见次生铜矿物赤铜矿和孔雀石, 少量蓝铜矿。自然铜主要呈他形粒状或不规则状, 浸染状或细脉浸染状分布, 粒度 0.05～4 mm,常见粒度 0.1～2.5 mm, 被赤铜矿不同程度交代(图2e, f, g, h, i, j), 交代强烈时被赤铜矿完全替代, 或仅见少量自然铜残存于赤铜矿中; 伴生的微细粒自然银可与自然铜共生, 或产于自然铜外围的赤铜矿中, 或单独产出。矿石主要呈他形粒状结构、交代结构, 浸染状构造、细脉浸染状构造。

黄铜矿、斑铜矿矿化发育于区内蚀变酸性次火山岩中。黄铜矿、斑铜矿呈微细粒他形粒状、浸染状分布, 矿化岩石发育强烈的绿帘石化、碳酸盐化、粘土化等蚀变。

3 发现意义

自然铜产出较少, 是各种地质作用中还原条件下的产物(王濮等, 1982; 陈武等, 1985; 潘兆橹等,1994), 有原生和次生两种成因。区内自然铜主要产于蚀变玄武岩及其中的葡萄石脉、绿帘石碳酸盐葡萄石脉、绿帘石葡萄石石英碳酸盐脉、绿帘石石英沸石脉、石英绿帘石脉中, 在杏仁体中也见有星点状自然铜产出; 自然铜的形态多呈他形不规则粒状,多数颗粒边缘遭受后期交代作用被赤铜矿不同程度交代; 在已发现的铜矿物中, 尚未发现自然铜与其它铜的硫化物之间存在接触关系。在发育黄铜矿和斑铜矿矿化的次火山岩中, 也未见到自然铜和自然银。表明区内自然铜的形成与火山热液作用有关,而非次生成因。区内自然银既有单独产出、与自然铜共生, 也有产于自然铜氧化形成的赤铜矿中, 电子探针分析结果显示其中普遍含铜较高, 因此, 区内自然银的形成与自然铜相同, 也应该与火山热液作用有关, 但不排除遭受氧化形成赤铜矿过程中自然铜中的分散状银重新聚集形成的可能性(次生)。黄铜矿、斑铜矿化应属与斑岩(次火山岩)有关的铜矿化。

图1 谢米斯台铜矿化区地质略图(据新疆1:20万和布克赛尔幅和乌尔禾幅地质图修编)Fig.1 Geological sketch map of copper mineralization area in Xiemisitai (modified after 1:200000 Geological Map of Hebukesaier Sheet and Wuerhe Sheet)

区内自然铜、自然银和黄铜矿、斑铜矿等原生矿化的发现, 表明谢米斯台地区至少发育两种类型的铜矿化, 一种是与玄武岩有关的火山岩型自然铜(银)矿化, 另一种是与次火山岩、浅成侵入体有关的斑岩型铜矿化。该发现对于谢米斯台地区地质演化和成矿特征研究以及找矿评价具有重要的理论意义和实际价值。

谢米斯台位于东哈萨克斯坦—准噶尔成矿省中的成吉斯—塔尔巴哈台—阿尔曼太—麦钦乌拉早古生代 Cu、Au、W、Mo、多金属成矿带(杨富全等, 2010)内。初步研究表明, 谢米斯台地区岩浆活动强烈, 活动期次、旋回多, 岩石类型复杂; 断裂构造发育; 岩石蚀变强烈, 石英闪长(玢)岩、花岗闪长(斑)岩等侵入体以及次火山岩中绿帘石化、绿泥石化、粘土化等普遍较强烈, 玄武岩中绿帘石化强烈, 局部葡萄石化、沸石化、碳酸盐化、硅化强烈, 英安岩中绿帘石化、碳酸盐化、硅化强烈; 火山岩、侵入岩含Cu、Ag普遍较高, 94件化探(原生晕)样品Cu平均含量为 61.84×10-6(最高 968×10-6)、Ag平均含量为74.88×10-9(最高 328×10-9), 明显高于它们在中国陆壳中的含量(黎彤, 1994)。表明谢米斯台地区具备有利的铜矿成矿构造环境和成矿岩浆条件, 有利的成矿构造条件和流体、物源条件, 具有良好的成矿地质条件和铜矿找矿前景。在后续工作中应拓宽找矿思路, 注意在基性火山岩中寻找自然铜、自然银矿化, 在中酸性浅成斑岩体、次火山岩中寻找斑岩型矿化, 以期取得区内铜矿找矿评价的新突破。

图2 谢米斯台地区的自然铜和自然银Fig.2 Native copper and silver from Xiemisitai area, Xinjiang

区内自然铜矿化与西天山木斯自然铜矿(刘义学, 1995)和东天山长城山、十里坡自然铜矿化(董连慧等, 2003; 袁峰等, 2010)的特征、构造背景以及岩浆活动时代等具有明显的差异。进一步研究尚在进行之中。

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