新疆东天山黑包山锌矿区地球化学特征及找矿潜力分析

任燕，杨刚刚，胡尊平

(1.新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆 乌鲁木齐 830000；2.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆 乌鲁木齐 830000)

新疆鄯善县黑包山地区位于阿齐山-雅满苏-沙泉子(裂陷槽)Fe-Mn-Co-V-Ti-Au-Cu-石膏-煤-硫铁矿矿带，该矿带是新疆重要的铁、铜、镍、金等多金属成矿带。该地区的工作程度较高，已发现百灵山铁矿、红云滩铁矿、彩霞山铅锌矿、维权银矿以及阿奇山铅锌矿等矿床。2014年新疆地质调查院在东天山中段开展1∶5万化探及异常查证等工作，先后在黑包山地区开展了1∶1万化探、1∶1万地质草测及1∶1万激电测量等工作，并在查证工作中发现了黑包山锌矿，实现了该地区的找矿突破[1-7]。

1 区域成矿背景

研究区位于环百灵山岩体晚古生代铜银多金属矿远景区西端，大地构造处于觉罗塔格裂谷带，南以阿奇克库都克-沙泉子大断裂为界与卡瓦布拉克-星星峡地块相临。区内矿产丰富，以铁、金为主，铜铅锌等矿种成型矿床少(图1)。

1.1 地层

以阿奇克库都克-沙泉子大断裂为界，北部主要有下石炭统雅满苏组，以酸(中酸性)火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩、碳酸盐岩为特征的(中)酸性火山-沉积岩系，正常火山碎屑岩自下而上逐渐减少；上石炭统吐古土布拉克组下部为灰色砾岩、砂岩；中部为流纹质凝灰岩、英安质凝灰岩、安山质凝细岩、安山岩；上部为杏仁状玄武岩、杏仁状安山岩、流纹岩夹流纹质熔结凝灰岩，不整合于雅满苏组之上，该套层位是区内最重要的铁矿赋矿层位。南部主要为长城系星星峡岩群黑云母斜长片麻岩、浅粒岩、大理岩及黑云母石英片岩、斜长角闪岩等岩石，变质程度达高绿片岩相-低角闪岩相；蓟县系卡瓦布拉克组，碳酸盐岩及浅变质砂岩，与长城系星星峡岩群呈断层接触。

1.2 侵入岩

区内侵入岩出露面积较广泛，主要分布于东部及南部，多呈岩基、岩株状产出，岩性以石英闪长岩为主，岩体接触带矽卡岩化发育，时代为石炭纪。此外，区内浅成岩也较发育，主要分布于西北部及东部，多呈不规则脉状侵入于上石炭统，岩性主要为石英斑岩、石英钠长斑岩、霏细岩、霏细斑岩等。

1.3 构造

区内有NWW-WE走向的阿奇克库都克-沙泉子深大断裂贯穿全区，是准噶尔板块与塔里木板块的分界线，受多期构造活动影响，次级断裂发育。

2 研究区地球化学特征

2.1 1∶5万地球化探特征

图1 新疆东天山中段地质矿产及大地构造简图Fig.1 Diagram of Geology and mineral resources and Geotectonic map

2013年根据1∶5万化探成果在研究区圈定了黑包山综合异常。该综合异常面积约14.3 km2，呈带状近EW向展布，黑包山锌矿位于异常区西部，为Mo，As，Bi，Cu，Ag，Zn异常叠加区。总体上黑包山异常具有面积大，异常强度较高、成矿地质条件好等特点(图2)。

黑包山异常元素组合为Mo-As-Bi-Au-Cu-Ag-Zn，以Mo，Cu为主，Mo，Cu异常规模较大，但仅部分重叠，两者重叠面积约5 km2。异常内Mo，As，Bi，Au，Cu(部分)元素高值点均落于二叠纪正长花岗岩中，Ag，Zn，Cu(部分)元素高值点则落于上石炭统吐古土布拉克组中。

从主要元素组合及地质特征来看，该异常具有典型的斑岩型Mo-Cu-Au组合特征，其中，Mo异常呈带状近EW向展布，异常面积为7.3 km2，平均值为6.4×10-6，最大值为97.8×10-6，而在该综合异常内，Zn仅为伴生元素出现，Zn异常呈椭圆状近EW向展布，异常面积为0.6 km2，最大值为868×10-6。

根据该综合异常特征，最初确定以Mo，Cu为主要找矿目标，并在综合异常元素重叠区开展了1∶1万地球化学测量。

2.2 1∶1万地球化学特征

为验证黑包山异常和进一步找矿，2014年在黑包山综合异常核心区开展1∶1万化探工作，采样网度为200 m×40 m，采用-4～+20目岩屑测量，共采集土壤样616件，测试分析11种元素，分别为Ag，As，Sb，Cu，Pb，Zn，W，Mo，Sn，Bi，Hg。根据1∶1万化探分析结果，黑包山地区的找矿目标由最初的寻找Mo，Cu转变为Zn。

2.2.1 地球化学参数特征

成果显示黑包山地区Zn，Pb，Sb，Ag，As，Mo，Hg，Cu 8种元素全区最高值和显著浓集区基本出现在前期工作所圈定的矿化地段及东部地区。其中，Zn元素出现特高值12 148×10-6、Pb最高值为410×10-6、Sb最高值为32.6×10-6、Ag最高值为3 050×10-6、As最高值为968×10-6、Mo最高值为63.2×10-6(全区第二高值)、Hg最高值为 36.2×10-9、Cu最高值为1 274×10-6(全区第二高值)。

图2 黑包山综合异常剖析图Fig.2 Synthetic anomaly analysis chart of Heibaoshan

由表1可见，黑包山地区Zn变化系数(Cv)为4，富集系数更高达2.19，元素含量变化大，分布极不均匀、富集程度高，富集成矿可能性较大。

2.2.2 组合异常特征

根据1∶1万化探成果在黑包山锌矿区圈定了Zn-Pb-Mo-Cu-Ag-As-Sb-Hg组合异常。由图3可见，组合异常内元素组合关系复杂，Pb，Ag，Sb，Hg，As元素的异常与主元素Zn异常在空间上高度吻合；Cu，Mo两元素异常除与Zn异常区重叠外，还向北延伸至Zn异常区外。

与矿区1∶1万地质草测图进行对比，发现矿区内最初圈定的矿化蚀变范围与Zn异常的浓集中心基本一致，且对应为上石炭统吐古土布拉克组火山碎屑岩及火山岩。Mo异常的浓集中心更靠近矿区北部花岗岩与围岩的外接触带，其成因与岩浆热液有密切关系。Cu，Pb，As 3元素除与Zn异常区重叠外，均向北延伸至Zn异常区外，其成因与岩浆热液有密切关系。

综上所述，认为黑包山锌矿区内元素组合以Zn-Pb-Mo-Cu-Ag-As-Sb-Hg较明显，反映出矿区以中-低温热液活动为主的地球化学特征，与矿区地质对比，认为异常的形成与区内出露的上石炭统吐古土布拉克组熔结凝灰岩、晶屑玻屑凝灰岩、含角砾英安岩及英安斑岩等密切相关。

3 研究区地球物理特征

3.1 激电中梯

由极化率平面等值线图可见，ηs以3.31%大致圈闭，可划分出1个圈闭的极化率异常(图4)。异常形态为椭圆状，走向近EW，向东向西圈闭，极化率极值7%，异常衬度明显。异常对应电阻率值-32～121 Ω·m的梯度变化带，具低阻高极化异常特征。

根据地质成矿特征，推断异常由局部硫化物含量增高所引起，对于寻找铅锌等金属矿极为有利。

3.2 激电测深

测深点主要针对异常布置，3号线共布置11个测深点。从3号线激电测深断面图上看(图5)：

剖面17～22号点间，AB/2在120～650 m出现高极化率低阻异常，异常呈椭圆状圈闭，中心在160 m处，ηa值大于7%，最大达9.86%。异常位于低电阻率异常带上。

表1 黑包山地区1∶1万土壤测量参数统计表Table 1 Geochemical parameter statistics of Heibaoshan area

图3 黑包山地区1:1万地球化学组合异常图Fig.3 Geochemical anomaly map of Heibaoshan area

测深成果验证了中梯异常的存在。结合电性参数、磁性参数综合分析认为，异常由金属硫化物引起，从异常形态分析，异常可能由球体或有限延深柱体所引起，引起异常的物性体埋深约45 m，中心位置160 m。

4 黑包山锌矿矿产特征

4.1 地质特征

矿区出露地层主要为上石炭统土古土布拉克组，岩性主要为晶屑玻屑凝灰岩、火山灰凝灰岩、熔结凝灰岩、火山角砾岩等，其中含矿岩石主要为熔结凝灰岩、晶屑玻屑凝灰岩。

矿区内侵入岩较发育，主要有花岗岩、石英二长闪长玢岩及石英斑岩，与围岩均为侵入接触关系。火山岩主要为英安斑岩、含角砾安山岩等，均为酸性喷出岩。

矿区内构造不发育，地层主要为北倾单斜构造，推测在矿区西部第一岩性段与第二岩性段间存在一条断层，由于覆盖发育等原因未找到确切的断层证据。此外矿区内未发现有明显的断裂构造。

4.2 矿化蚀变特征

根据探槽揭露后的岩石地表特征，可知该矿区矿化主要为闪锌矿化，蚀变主要为硅化、高岭土化、脱玻化、阳起石化、褐铁矿化、黄铁矿化、赤铁矿化、黄钾铁矾化、绿泥石化、绢云母化等。

4.3 矿体特征

在黑包山矿区施工探槽一条，长313 m，采集化学样52件，有15件样品锌含量大于0.3%，其中13件大于0.5%，达到边界品位，其中最高含量达1.16%。根据化学样分析成果，初步圈定了5个地表矿体。矿体走向推测为东西，视宽2～30 m，矿体主要分布在矿化带中部。

图4 黑包山查证区激电极化率（左）、电阻率（右）平面图Fig.4 IPpolarization(left)and resistivity(right)plane view in Heibaoshan area

图5 黑包山靶区激电测深极化率（左）、电阻率（右）拟断面图Fig.5 Polarization(left)and resistivity(right)pseudo cross section of IPsounding in Heibaoshan area

4.4 矿石特征

矿物组成 矿石中金属矿物以闪锌矿和黄铁矿为主，推测两者为共生关系。闪锌矿、黄铁矿具碎裂化，碎裂隙中分布透明矿物。

矿石结构构造 矿石结构主要有微晶粒状结构、他形粒状结构等。构造为斑点状及脉状构造。

5 找矿潜力分析

(1)研究区处于新疆重要的成矿带，是寻找铁、铜、镍、金等多金属矿产的有利地段。

(2)1∶5万化探成果圈定的黑包山综合异常，异常元素组合为Cu-Mo-Au-Bi-As-(Ag-Zn)，异常具有面积大，异常强度较高、成矿地质条件好等特点，根据异常特征初步确定Cu，Mo为主要找矿目标。

(3)根据1∶1万土壤测量结果，进一步圈定了以Zn为主的综合异常，面积约0.6 km2，异常元素组合为Zn-Ag-Sb-Hg-As-Pb-Cu-Mo-Bi。该异常元素组合关系复杂，各元素浓集趋势明显，套合好，成矿及伴生元素均有明显的浓集中心，梯度变化大，并出现异常特高值点。

(4)黑包山地区地球物理特征显示为低阻高极化率的激电异常，推断异常由局部硫化物含量增高所引起，对于寻找铅锌等金属矿极为有利。据激电测深结果可知，异常在深部仍有一定延伸。

(5)通过进一步的地表探槽工程的揭露，在黑包山地区初步圈定了5个锌矿体，锌平均品位0.5%～1.11%。工程揭露的矿体位于多元素浓集区西部，也处于激电异常中心区的西部。

6 结论及建议

黑包山地区1∶5万地球化学特征具较好的Cu-Mo-Au-Bi-As-(Ag-Zn)综合异常，指明该地区具寻找Cu、Mo矿的潜力；据该地区1∶1万土壤测量成果，进一步圈定了多元素浓集区，呈Zn-Ag-Sb-Hg-Cu-Pb-As-Mo-Bi组合，除Mo、Bi向NE偏移外，其它元素浓集区重叠程度高，甚至完全重叠；地球物理特征总体特征为高极化率低阻异常，且具一定深部延伸。

综合认为，研究区处于十分有利的构造部位，找矿潜力巨大。可在黑包山地区进进行全面检查与评价，整个异常区查证程度满足详查要求，找矿目标除已发现的锌之外，还应将重点放在钼矿化线索的寻找上。

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