塔吉克斯坦上库马尔克金矿床地质地球物理特征及找矿方向

李久明，周可法，袁新民，杨寅静，吴艳爽，刘 璇

(1.中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐 830011；2.特变电工股份有限公司，新疆 昌吉 831100)



李久明1，2，周可法1，袁新民2，杨寅静2，吴艳爽1，刘 璇2

(1.中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐 830011；2.特变电工股份有限公司，新疆 昌吉 831100)

中塔吉克斯坦贵金属矿床大多与古生代浅变质沉积岩系关系密切，矿化富集多产于不同岩性层间的裂隙、滑动带及破碎带等部位，具有较明显的层控特征。上库马尔克金矿床位于中塔吉克斯坦贵金属成矿带中，从矿床成矿控矿地质条件和地球物理特征来看，金矿体与花岗质脉岩紧密伴生，矿床成因与晚古生代黑色岩系沉积变形、变质及热液萃取改造作用有关，含碳浅变质碎屑岩带尤其是碳质-黏土片岩层的金含量相对较高，属于含碳浅变质碎屑岩型金矿床。矿床激电异常特征显示，高极化率、相对低电阻的物探异常是金矿化蚀变带的反映，该套组合异常往往是矿区寻找金矿或相关地质体的重要地球物理标志。

上库马尔克金矿床；地质-地球物理特征；找矿方向；塔吉克斯坦

0 引言

塔吉克斯坦上库马尔克金矿床地处塔吉克斯坦中部的泽拉夫尚河流域，区域上位于南天山褶皱系的西段，属含碳浅变质碎屑岩型(与早古生代黑色岩系沉积变形、变质改造作用有关)金矿床，主要赋矿矿物为黄铁矿和毒砂[1-4]。该矿床发现于20世纪30年代，后经一系列勘查工作，尤其是60—80年代进行的预普查工作[5-10]，基本查明了赋矿地层、构造、岩浆岩和蚀变等特征，但对矿床成因和控矿地质条件等方面的研究还不够深入。本文拟从矿体的地质特征、空间分布规律等信息入手，结合矿区地球物理的磁、电异常特征，研究矿床成矿控矿条件，以期为矿床深边部的找矿勘探工作提供指导和借鉴。

1 成矿地质背景

上库马尔克金矿床是塔吉克斯坦多金属、贵金属成矿省中乔列矿田内的4个金矿床之一[11]，地处南天山褶皱系西延部分的泽拉夫尚—突厥斯坦活动带中，该活动带北与泽拉夫尚—阿尔泰相邻，南侧受吉斯萨尔深断裂的制约[12-14]。

区域地层主要由下古生界沉积-浅变质的具复层理的沉积岩系组成，具有明显的3层构造模式：底部为海陆交互相长石砂岩、石英砂岩，少量的酸性火山岩、碳酸盐岩和硅质岩；中部构造层为库普鲁克岩系和哈夫扎克碳酸盐岩，岩性为白云岩和石灰岩，分布广泛，组成整个泽拉夫尚推覆体的主体部分；上部构造层以绿片岩相的马尔古佐尔岩系砂岩、粉砂岩、碳质片岩为主，是主要的赋矿岩系[5,14]。

矿床位于泽拉夫尚—吉斯萨尔复背斜的边缘，边界与科什度特—乌尔米坦断陷带(地向斜的边缘坳陷)衔接。泽拉夫尚推覆体形态复杂，表面呈相对平缓的茶碟状，由一系列连续的相互推动的地质构造岩块(主要为中古生界碳酸盐岩)组成；纵剖面上推覆体呈纺缍体状。推覆体与下伏的陆源生成物(马尔古佐尔岩系)中褶皱、断裂的区别在于，在推覆体褶皱错位时，下伏的陆源岩系中发育等斜-片状构造，形成不同类型的劈理和楔状构造。

图1 上库马尔克金矿床地质略图Fig.1 Geological sketch of Shangkumaerke gold deposit1.第四系残坡积砂、砾石等；2.下石炭统马尔古佐尔岩系；3.下石炭统安山岩、英安岩；4.上志留统—下泥盆统库普鲁克和哈夫扎克联合岩系灰岩、白云石化灰岩；5.花岗闪长(斑)岩脉；6.断裂；7.推测断裂；8.逆掩断层；9.金矿体

区域分布有岩浆喷出岩和侵入岩，自西向东分为4个岩浆岩分布区：早石炭世火山岩、中-晚石炭世泽拉夫尚—吉斯萨尔花岗质杂岩、晚石炭世马吉安—申格煌斑岩和早-中三叠世吉斯萨尔—卡拉杰金玄武岩。其中，泽拉夫尚—吉斯萨尔花岗岩体呈岩床、岩脉和规模不大的岩株状，由粗晶浅色花岗岩、暗色黑云母花岗岩、细粒斑状花岗岩组成，长十余米至1 200 m，厚十几厘米至约30 m，侵入岩在矿带附近呈近乎平行状延展，大多分布于含矿带的底部，向深部尖灭。此类岩脉、岩株在矿带内较多，有时呈容矿岩石，对局部成矿具有一定控制作用[15-17]。

2 矿区地质特征

上库马尔克金矿区出露地层为上志留统—下泥盆统库普鲁克和哈夫扎克联合岩系、下石炭统马尔古佐尔岩系、第四系(图1)。①库普鲁克和哈夫扎克联合岩系：分布于矿区的南部及西南部，岩性为石灰岩，上部局部夹有块状黏土岩和白云石化角砾岩，该岩系与周围地层呈推覆、断层及不整合接触关系；②下石炭统马尔古佐岩系：分布广泛，主要有2个岩性层，即云母-石英粉砂岩和碳质-黏土片岩，二者无规律交替出现，碳质-黏土片岩为金的主要赋存层位，主要岩性为含(石墨)碳、碳酸盐岩化的变质杂砂岩、细砾岩、粉砂岩、硅化页岩[18]；③第四系：分布广泛，以残坡积黏土、砂砾为主，次为大块转石、漂砾等。

矿区褶皱主要分布于区内中部和东部，由下石炭统马尔古佐尔岩系组成向斜。核部呈NW走向，南西翼出露较全，宽度较大，北东翼出露宽度较小。南西翼地层倾角一般为35°～60°，北东翼地层倾角地表为30°～55°，向下变陡，金矿体位于向斜的北东翼。矿区内主要断裂为泽拉夫尚大型逆冲推覆断裂，次为NW向和NNE向断裂。泽拉夫尚断裂主要分布于矿区南部，上志留统—下泥盆统库普鲁克和哈夫扎克联合岩系被推覆到下石炭统马尔古佐岩系之上，形成“飞来峰”构造，断裂倾角20°～45°，推覆体厚度为几米到十几米；在矿区南东部，推覆体宽度一般为300～400 m，最大可达1 km。矿区断裂多为NW走向，沿断裂带发育较强的糜棱岩化，形成糜棱岩化岩石、千糜岩、构造片岩、构造角砾岩等。

图2 上库马尔克金矿矿石显微照片Fig.2 Microscopic photo of ore of Shangkumaerke gold deposita.毒砂与黄铁矿连生嵌布，自然金嵌布于毒砂粒间；b.自然金嵌布于脉石颗粒间；c.毒砂包于黄铁矿中；d.细粒黄铜矿包于闪锌矿中

矿区岩浆岩不甚发育，以中-酸性喷出岩和酸性—基性侵入脉岩为主。喷出岩的形成时代为早石炭世，产于下石炭统马尔古佐岩系中，岩性为安山岩、英安岩、玄武岩及流纹岩。矿区脉岩发育，集中分布于矿区的西南部，岩性有辉绿玢岩、煌斑岩、花岗闪长岩、石英钠长斑岩、花岗岩等。花岗斑岩脉、石英闪长玢岩脉常成群、成带分布，穿插于马尔古佐尔岩系中(图1)，长< 200 m，厚0.5～5 m，走向NW，近乎直立，岩脉与围岩多有接触变质现象，岩脉与金的成矿关系密切。

矿区地层普遍发生区域低温变质作用，原岩(黏土页岩、粉砂岩、砂岩建造夹少量火山岩)的沉积结构、构造基本保存下来。岩石中的矿物以绢云母+绿泥石+石英+钠长石组合为特征，形成含碳钙质片岩、千枚岩、片理化变质砂岩、变质粉砂岩、绿泥石英片岩、黑云绿泥片岩等岩石类型。

3 矿体地质特征

上库马尔克金矿的主矿体是矿区东北部的分水岭矿带(图1)。其中，Ⅰ号主矿体走向NW，倾向205°～275°，倾角30°～80°，呈上缓下陡趋势，为陡倾斜矿体，金平均品位为2.77×10-6，品位变化系数39.34%；单工程矿体厚度为0.60～17.38 m，平均6.69 m，厚度变化系数63.22%，属厚度稳定、金组分分布均匀型矿体。

矿石中的矿物成分复杂，金属矿物和非金属矿物近50种[5]。主要矿物组分见表1。

金矿物在矿石中呈胶态分散状、粒状与硫化物共生或呈游离金赋存于脉石矿物中[19]，粒度为12 μm～4 mm③(图2a，图2b)。黄铁矿是分布最广的载金矿物，呈浸染状、立方体、半自形或不规则颗粒，局部呈块状集合体，与铁白云石-钾长石-钠长石-石英组合相关，粒度为0.5～1 mm。砷黄铁矿(毒砂)晶体形态接近等轴晶系(八面体、菱形十二面体)，呈半自行或不规则状与黄铁矿连生(图2c，图2d)。其他金属矿物有黄铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿、白铁矿、辉铋矿、辉锑矿。

矿石呈粒状、交代、固溶体分离和压碎等结构。黄铁矿、砷黄铁矿等金属矿物呈自形-他形晶粒状结构；毒砂多沿其他硫化物的边缘或裂隙交代，呈交代结构(图2c)；闪锌矿中常见乳滴状黄铜矿(图2d)，呈固溶体分离结构；早期形成的金属硫化物由于构造作用而破碎，呈压碎结构。矿石中浸染状构造最为发育，金属硫化物呈星点状散布；局部可见网脉状构造，系构造裂隙或风化裂隙被硫化物、胶状石英脉充填所致。

表1 上库马尔克金矿矿石中的矿物组分Table 1 Mineralogy of ore of Shangkumaerke gold deposit

矿石中非金属矿物主要有石英、铁白云石、白云石、钠长石、绢云母、绿泥石、钾长石、重晶石、方解石。石英、长石、方解石在矿石中分布最广，呈碎裂状定向排列并发育微弱蚀变边；白云母、石墨、角闪石、绿帘石分布较少，石墨和绢云母多呈糜棱状定向排列①。

矿石工业类型可分为2种，即与中低温岩浆热液有关的含黄铁矿硅化蚀变碎裂岩型和含碳浅变质碎屑岩型，局部见有蚀变花岗斑岩型矿石类型。

矿区成矿控矿地质条件为：①含碳浅变质碎屑岩带，尤其是含碳-黏土质粉砂岩层，金的含量相对较高，是重要的赋矿层位；②蚀变(如石英化、钠长石化、方解石化、黄铁绢英岩化)带中往往含金较高；③黄铁绢英岩化花岗闪长岩脉和岩株附近的变质碎裂岩带是金成矿的重要构造标志。

4 矿床地球物理特征

4.1 岩(矿)石电磁参数特征

采集新鲜岩(矿)石物性标本，岩石包括砂岩、灰岩、碳质板岩、石墨化灰岩、花岗岩和花岗闪长斑岩等；矿石为黄铁矿化、石墨化片岩。

各类岩石标本为无磁性或弱磁性(表2，图3)，矿石因其磁性矿物含量极少表现为弱磁性(磁化率平均值一般<30×10-64π SI)，岩矿石均以感磁为主。花岗闪长斑岩磁性最强，其磁化率最大值为128×10-64π SI，常见值近60×10-64π SI。斑岩体埋藏较浅且具一定规模时可引起一定的正磁异常[20-21]。各类岩石电化学性较弱，极化率(η)值普遍偏低，平均值一般为0.6%～1.2%，为中等导电率，电阻率(ρ)平均值多为1 000～4 000 Ω·m。灰岩、白云质灰岩具有低极化率、高电阻率的电性特征，其极化率常见值均<1.0%，视电阻率常见值>8 000 Ω·m；侵入岩较灰岩具有相对高的极化率，常见值为1.2%，亦具有较高的视电阻率；板岩和砂岩为相对中高极化率和低电阻率；而随着含碳物质的增多，其电化学性随之增强；含碳较高的黄铁矿化、石墨化片岩(矿石)和石墨化灰岩，其极化率最大值>10%，可引起较高的激电异常；花岗岩具有中等极化率和电阻率。

表2 岩(矿)石标本物性参数统计②Table 2 Statistics of the rock (ore) specimen physical parameter

图3 岩(矿)石标本物性参数统计直方图②Fig.3 Statistical histogram of the rock (ore) specimen physical parameter 标本名称：1.碳质板岩；2.白云质灰岩；3.砂岩；4.构造蚀变岩；5.花岗闪长斑岩；6.石墨化片岩(矿石)；7.石墨化灰岩；8.灰岩；9.花岗岩

图4 高精度磁测ΔT化极等值线平面图(局部)②Fig.4 Reduction to pole isogram plan of high-precision magnetic ΔT

矿区金矿体多赋存于含碳程度较高的碳质片岩、碳质板岩中，其高极化率、低电阻率的电性特征为利用激电手段在矿区寻找、圈定金矿床提供了物性前提。

4.2 矿区磁异常特征

图5 矿床激电实验剖面图②Fig.5 IP profile of the deposit

图6 矿区激电剖面视极化率(ηs)和视电阻率(ρs)平面剖面图②Fig.6 Plan-profile map of apparent polarizability (ηs) and apparent resistivity (ρs) of the deposit

矿区磁场表现为低弱值、平稳简单、东高西低、北高南低的场态特征(图4)。场值为-10～50 nT，磁场梯度缓、变化小，应与海相沉积层较厚有关。区内磁异常主要呈NW向带状分布于平稳低缓的正背景场上。在空间上多与区内发育的花岗闪长斑岩脉或矿化蚀变带相对应，利用区内局部磁异常，可圈定出具有一定磁性的侵入岩体(花岗闪长岩脉)。

受区域构造作用的影响，矿区内各地质单元(地层、岩体和构造等)的延长方向多为NW向。对磁异常进行水平方向导数变换，提取构造信息[22-23]，共解译推断出3条线性断裂(F1，F2，F3)，均位于近NW走向的正磁异常附近，异常平面图上为异常梯级带或异常等值线变异带，一阶水平导数模图中反映较清晰，为NW走向的梯级带。高精度磁测ΔT等值线平面图上，F1断裂表现为NW走向的负磁异常带，断裂带两侧磁场分界明显，为构造破碎带的磁场特征，该组构造破碎带内存在多条走向相同的金矿体或金矿化带；F2断裂为一弧形断裂带，长约1.2 km，与地层发育特征吻合，也是正负磁异常的梯级带(图4)。

4.3 矿区激电异常特征

从勘探线激电综合实验剖面图(图5)可见，激电视极化率背景值为2%左右，极化率最大值近10%，存在多处激电异常区段，在矿体上方激电异常反映为高极化率(大于背景值的2～3倍)，表现为相对低电阻率。出露岩性为下石炭统马尔古佐尔岩系，宏观电场特征由岩系内的不同岩性引起，局部叠加矿体、矿化蚀变带。在测点110—120处，视极化率异常值高出背景值3倍，视极化率峰值处为视电阻率相对低值段，表现为高极化、相对低电阻的激电异常特征，该异常与已知矿体对应。同时，在该剖面的已知矿体部位均有激电异常反映，激电异常特征与上述基本相同，在矿体的边部即极化率高值旁往往伴生明显的高电阻异常，认为是由矿体围岩硅化蚀变带引起的电阻率高值异常。

对矿区的岩石化学测量异常区布设了12条物探剖面，剖面方向60°，总长度20 km(图6)。矿区宏观激电背景场表现为形态相对较平稳的低阻低极化率特征，总体走向呈NW向，视极化率一般为0.5%～1.2%，视电阻率为500～1 200 Ω·m，基本上反映了矿区以砂岩、灰岩为主的地层和其构造特征。视极化率异常主要出现在测区的中部，呈NW向展布于平稳低缓的背景场上。视电阻率高值异常主要出现在测区的东部和西部，对应视极化率低值区，主要由库普卢克和哈夫扎克联合岩系的石灰岩、黏土质白云岩引起。异常均位于石炭系马尔古佐尔岩系石灰岩和NW向断裂的产出部位，激电异常与Au异常带的空间位置和形态走向大体一致。3处激电异常多表现为高极化率、相对低电阻率且伴有高阻曲线的特征。分析认为，该区异常是与金矿化有关的多金属硫化物富集和有关碳质地层的综合反映。

5 讨论与结论

上库马尔克金矿床矿体主要分布于浅变质沉积岩中，赋矿岩石以粉砂岩、砂岩、泥质岩为主，多含碳质、泥质成分，矿化富集多见于不同岩性的层间裂隙、层间滑动带和层间破碎带等部位，具有较明显的层控性。矿床的另一显著特点是，矿体的产出空间与花岗闪长斑岩脉关系密切，从控矿地质特征来看，矿体与花岗闪长质脉岩紧密伴生，有些脉岩本身已经发生金矿化，成为赋矿岩石。

石炭纪早期，由于沉积物中的碳质对金具有较好的吸附、浓集的作用，使得含碳岩石中的金得到初始富集；尽管这时的金依然呈分散状态，并未形成工业意义上的金矿化，但从整个层位上看，含碳岩石金的丰度已经高于其他层位的岩石，成为金的矿源层。石炭纪中晚期，区域发生了大规模的造山运动，伴随着中酸性岩浆的侵入活动，在岩浆演化后期，大量气水溶液沿断裂上升并在围岩中扩散，同时活化、萃取地层中的金进入溶液，在侵入岩与围岩的接触带及其附近的断裂、破碎带中发生接触交代作用，溶液中的金质富集成矿，形成中低温热液矿床。上库马尔克金矿的成因类型为含碳浅变质碎屑岩型金矿，与古生代黑色岩系沉积-变质及热液萃取改造富集作用有关。

根据研究，建立了本区金矿的找矿标志：

(1)含碳浅变质碎屑岩带是重要的赋矿层位标志。碳质-黏土质岩层的金含量相对较高，是找矿的标志层。

(2)围岩蚀变和矿物学标志。石英化、钠长石化、方解石化、黄铁绢英岩化均为近矿的围岩蚀变类型，特别是黄铁矿、砷黄铁矿分布较多的地段；若黄铁矿晶形除五角十二面体外还有立方晶系，黄铁矿呈亮黄色光泽且晶体边部有明显的“晕色”，往往含金量较高，是一种重要的矿物学标志。

(3)含矿断裂标志。金矿化多产于碳质-黏土质岩层不同岩性的层间裂隙、层间滑动带和层间破碎带中，这些层位中的断裂是金成矿的构造标志；在中酸性岩脉(岩株)附近出现的构造破碎带也是找矿的构造标志。

(4)地表矿体氧化带标志。地表出现褐黄色的氧化带，尤其出现强烈褐铁矿化和黄钾铁钒等氧化矿物时，是金矿体的直接标志；黄铁绢英岩化的花岗闪长岩脉、岩株附近的碎裂岩带是间接找矿标志。

(5)地球物理找矿标志。在平稳的磁场背景下，方向性明显的串珠状磁异常、磁力等值线呈线性延展和变化的部位可能是构造破碎带、中酸性岩脉和蚀变矿化带的反映，具有上述物性特点的部位可作为找矿的磁场标志；具有高极化率、相对低阻的激电异常多为金矿化蚀变带的反映，特别是在极化率高值旁侧伴有高电阻异常，则是很好的矿致激电异常组合，这套组合异常是金矿体或相关地质体的激电标志。

注释：

① 特变电工股份有限公司. 塔吉克斯坦上库马尔克矿区金矿普查报告. 2013.

② 特变电工股份有限公司. 塔吉克斯坦东杜奥巴—上库马尔克金矿外围预查报告. 2014.

③ 特变电工股份有限公司. 塔吉克斯坦东杜奥巴金矿含金矿石选矿试验研究报告. 2014.

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Geological-geophysical characteristics and ore prospecting direction in Tadjkistan Shangkumaerke gold deposit

LI Jiuming1，2, ZHOU Kefa1, YUAN Xinming2, YANG Yinjing2,WU Yanshuang1, LIU Xuan2

(1.XinjiangInstituteofEcologyandGeographyCAS,Wulumuqi830011,China；2.TebianElectricApparatusStockCo.Ltd.,Changji831100,Xinjiang,China)

In the middle Tadjkistan noble metal ore deposits are mostly related to the Palaeozoic shallow metamorphic sedimentary rock series and mineralization generally occur in fractures, slip and cataclastic zones between different lithologic layers thus are characteristic of stratabound. Shangkumaerke gold deposit is located in the middle Tadjkistan noble metal ore belt. Its metallogenic and ore-control conditions and geophysical characteristics show that ore bodies are closely related to granitic dykes and the gold deposit is genetically related to sedimentation deformation, metamorphism and hydrothermal fluid rework and extraction and the deposit is a one C-bearing shallow metamorphic clastic rock-hosted gold deposit. Au content is higher in C-bearing shallow clastyic rock, especially in the carbonaceous-argillaceous slate. IP anomly of the deposit show that the mineralization-alteration zones are characterized by high polarization-relative low resistance anomly. In general the anomly is geophysical mark for gold ore body and related geological bodies.

Shangkumaerke golddeposit; geological-geophysical characteristics; prospecting direction; Tadjkistan

2015-08-12； 责任编辑： 赵庆

国家自然科学基金项目“基于高精度成像高光谱的矿物蚀变信息识别新方法研究”(编号：U1129302)资助。

李久明(1972—)，男，高级工程师，博士，从事矿产地质勘查及矿床地质、地球化学研究工作。通信地址：新疆昌吉市北京南路189号，特变电工总部商务区17楼进出口公司；邮政编码：831100；E-mail: 578121399@qq.com

10. 6053/j. issn.1001-1412. 2016. 03. 015

P631；P618.51

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