新疆巴里坤县索尔巴斯陶金矿床地质特征及矿床成因探讨

，，

(新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第二区域地质调查大队，新疆 昌吉 831100)

新疆巴里坤索尔巴斯陶金(银)矿床位于巴里坤县城以西约67km处,由新疆地矿局第二区调大队于1991～1992年开展1∶5万区调时发现(吕东梅等，2006)。作为博格达晚古生代裂陷盆地铜金多金属成矿带内的一个典型矿床，其矿床成因一直存在争议。2006年新疆有色金属工业(集团)有限责任公司编制的生产地质报告，认为该矿属低温火山热液型金矿床；党艳霞等(2010)认为该矿属受火山机构控制的岩浆隐蔽爆破角砾岩筒型及受断裂破碎带控制的带状金矿床；李平等(2014)认为该矿床属低硫型浅成低温热液型金矿床；翟裕生等(2011)将浅成低温热液矿床归为与陆相火山气液作用有关的矿床。索尔巴斯陶金(银)矿床火山岩形成于海相环境，矿区无浅成低温热液矿床典型的矿物组合，成矿热液为二叠纪并非石炭纪成岩时的火山热液。因此，开展对索尔巴斯陶金(银)矿床成因及成矿机制的研究，将进一步丰富对该矿床成因的认识，为博格达晚古生代弧后裂陷盆地中找矿工作提供借鉴与方向。

1 矿床地质概况

索尔巴斯陶金(银)矿床位于准噶尔-吐哈地块之博格达晚古生代弧后裂陷盆地东南缘，东端与哈尔里克古生代复合岛弧带相连。博格达晚古生代弧后裂陷盆地早石炭世处于拉张阶段，区域上形成大量海相玄武岩。例如，七角井组、柳树沟组；二叠纪处于挤压应力回返阶段，形成系列走向与构造线方向近一致，切层侵入的基性岩脉(王彦军，2006)。矿床赋矿地层为下石炭统七角井组第二段(C1q2)，岩性主要为灰绿色凝灰质火山角砾岩、灰绿色蚀变玄武安山岩夹凝灰质角砾岩、角砾凝灰岩、含(角)砾凝灰岩、凝灰岩、沉凝灰岩及钙质、凝灰质中细粒砾岩夹凝灰质粉砂岩和凝灰质不等粒砂岩等(图1)。其中，角砾凝灰岩、含(角)砾凝灰岩、凝灰质角砾岩是主要的含矿岩石，含矿段岩石角砾具碎裂现象，胶结物成分较杂，为岩浆隐爆的产物，含矿岩石与围岩均为早石炭世拉张阶段火山爆发相、溢流相的产物。矿区浅成侵入岩有12处，其中辉长辉绿岩体8处，辉绿辉长岩体4处，均为沿地质体走向切层产出的岩墙出露，为中二叠世应力回返阶段的产物。矿区火山岩以玄武安山岩为主，次为玄武岩和安山岩，火山岩普遍遭受了强烈的绿泥石化、绢云母化、高岭土化、硅化等，与该期火山岩有关的浅成低温热液活动与金银矿化密切相关。矿区的短轴背斜核部位于矿区中部，轴向(长轴方向)北东—南西向，转折端位于西南部，背斜北翼向西及北西方向倾斜，倾角较缓；南翼向南(局部向北)倾斜，产状近于直立，两翼与核部为断层接触，矿体均赋存于短轴背斜(火山穹窿)近核部。矿区主要导矿构造为北西向断裂(F1、F8)；断裂两侧的岩石普遍发生强烈的褐铁矿化、绢云母化、高岭土化，局部可见孔雀石化；导矿构造及局部段兼有容矿作用的断层为近南北向弧形断裂(F2)，属压扭性断层；容矿构造为北东—南西向放射状断裂(F3、F4、F5、F6、F7)及其派生的小构造，矿体均分布于F3和F4这2条断裂带之间的蚀变体中。

1.全新统第四系残坡积； 2.下石炭统七角井组第二段； 3.凝灰质砾岩夹凝灰质不等粒砂岩； 4.凝灰质砾岩沉凝灰岩互层； 5.凝灰质沉积砾岩夹不等粒砂岩；6.凝灰质砾岩；7.凝灰质砂岩、含砾不等粒凝灰质砂岩；8.凝灰岩；9.岩屑凝灰岩；10.凝灰质角砾岩；11.沉凝灰岩；12.硅质岩；13.泥晶灰岩；14.辉长辉绿岩；15.辉绿辉长岩；16.肉红色花岗岩；17.暗灰绿色玄武岩；18.(含)杏仁状玄武安山岩；19.斑状、杏仁状玄武安山岩；20.安山岩；21.火山角砾岩(含集块)；22.火山角砾岩；23.岩层产状；24.压扭性断裂及产状；25.实测平推断裂；26.性质不明断裂；27.次生石英石化；28.硅化；29.绢云母化；30.高岭土化；31.绢英岩化；32.绿泥石化；33.褐铁矿化；34.黄铁矿化；35.含矿地层；36.金矿体图1 索尔巴斯陶金(银)矿矿区地质简图Fig.1 Diggings generalized geologic map of the Suoerbasitao gold(silver) deposit

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

矿区内有6个矿体(图2)，其中Ⅰ号矿体为主矿体，除Ⅰ、Ⅰ1号矿体达到工业品位外，其余均为边界品位矿化体。矿区各矿体特征见表1。

1.下石炭统七角井组第二段；2.灰紫、灰绿色火山角砾岩夹灰绿色玄武质安山岩；3.岩层产状；4.压扭性断裂及产状；5.实测平推断裂；6.性质不明断裂；7.硅化；8.绢云母化；9.高岭土化；10.绢英岩化；11.绿泥石化；12.褐铁矿化；13.黄铁矿化；14.含矿地层；15.金矿体图2 索尔巴斯陶金(银)矿床矿体分布图Fig.2 Geological map of the Suoerbasitao gold(silver) deposit

表1 其余矿化体特征一览表Tab.1 The characteristic of the rest mineralization bodies

2.2 矿石特征

2.2.1 矿石类型

次生石英岩型：原岩为火山角砾岩，因强烈硅化而变成次生石英岩，呈青灰色、灰色，风化面及裂隙面呈褐红色、褐黄色。矿石中黄铁矿含量较高，一般为5%～10%，最高达15%，均已褐铁矿化和黄钾铁钒化，该类矿石一般含Au品位较高，可见明金。

黄铁绢云岩型：矿石风化面及裂隙面呈褐红色、浅灰色，新鲜面呈浅灰色、灰黑色，原岩为火山角砾岩，因强烈硅化、绢云母化及黄铁矿化蚀变而成黄铁绢英岩。矿石中赤铁矿、褐铁矿及黄钾铁钒含量为5%～10%，矿石强烈破碎，其间有少量的石英细脉分布。该类矿石品位一般较低，为1×10-6～2×10-6。

蚀变熔结凝灰岩型：矿石呈暗灰色、灰黑色，松散破碎，黄铁矿多在褐铁矿化后淋滤成为空洞，黄钾铁钒化呈鳞片状单体和集合体分布于矿石中。该类矿石一般含Au品位较低，多为1×10-6～2×10-6，但当局部地段黄钾铁钒化和硅化明显增强时，矿石品位相对增高，可达3×10-6～6×10-6。该类矿石根据蚀变类型及蚀变程度可进一步划分为黄铁矿绢云母化熔结凝灰岩型和高岭土化、绢云母化熔结凝灰岩型。

黄铁矿绢云母次生石英岩化火山角砾岩型：矿石新鲜面呈青灰色、浅灰色，风化面呈褐红色，黄钾铁钒含量达10%～15%，绢云母为25%～30%，石英为25%～30%。该类矿石一般含Au较低，为1×10-6～2×10-6。

2.2.2 矿石物质组分

常见的金属矿物有自然金、黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、黄钾铁矾、褐铁矿、自然铅、白铅矿、孔雀石、黄铜矿、蓝铜矿、辉钼矿、软锰矿、钛铁矿、方铅矿、钛矿等；非金属矿物有斜长石、石英、绿泥石、绿帘石、绢云母、高岭石、毒砂、天青石、榍石、重晶石、磷灰石、锆石、刚玉、金红石、角闪石、尖晶石、白钛石及少量的黄玉等。

2.2.3 矿石结构构造

矿石结构为隐晶质结构、鳞片粒状变晶结构、破碎结构、隐晶质他形粒状结构、填隙结构等；矿石构造为块状构造、角砾构造、浸染状构造、细脉-网脉状构造、蜂窝状构造。

2.3 围岩蚀变

矿区各类岩石均经历了不同程度的蚀变，蚀变矿化多集中在矿区中部(褶皱核部)，根据蚀变类型及蚀变程度以及空间分布关系，自内向外可分为3个蚀变带：黄铁绢云母化-强硅化-次生石英岩化带(内带)、绢云母化-高岭土化-黄铁矿化-硅化带(中带)、绿泥石化-碳酸岩化-绢云母化(外带)。

黄铁绢云母化-强硅化-次生石英岩化带产于火山机构的中心部位，构成火山穹窿；绢云母化-高岭土化-黄铁矿化-硅化带，空间上分布较为广泛，在断裂构造处发育，与金矿化关系较为紧密；绿泥石化-碳酸岩化-绢云母化带分布在蚀变体边部，常与绢云母伴生，含Au品位较低。

各蚀变带之间为渐变过渡关系，没有明显的蚀变界线，其中次生石英岩化带与金矿化关系密切，尤其在近矿脉处更加强烈，次生石英岩化发育地段，其矿化也较好，形成较富的矿体。

3 矿床类型讨论

矿床位于博格达石炭纪裂陷盆地南部边缘(董莲慧等，2008)，区域上博格达一带石炭纪火山岩以海相为主，矿区玄武岩中枕状构造发育，为海相火山岩 ，与典型的陆相火山岩差异较大。矿体均赋存于短轴背斜(火山穹窿)近核部，金(银)矿化与短轴背斜相关的断裂构造具有密切的空间分布关系，且明显受矿区断裂构造控制(李华芹等，2004)，控矿构造、控矿岩层等特征与典型浅成低温热液型金-银矿床特征一致。该矿床成矿流体冰点温度的变化范围为-0.2～-6.5℃，盐度w(NaCleqv)为0.35%～9.86%，平均值为3.01%，完全均一温度集中在129～23℃，流体密度为0.86～0.98 g/cm3,成矿深度小于1 200 m(李平等，2014)。该矿床成矿温度低、成矿深度浅、含盐度整体小于5%的特征与典型浅成低温热液型金-银矿床成矿温度、深度、含盐度等特征一致。该矿床的含金次生石英包裹体氢氧同位素组成(δD值为-80‰，δ18O值为12.8‰)特征显示，成矿热液以大气水与岩浆水的混和为主，原生岩浆水来自深部，自身为含矿热液，另有大气降水沿断裂、岩石裂隙等渗入基岩中进行热循环对流，对矿源体中Au进行活化、迁移，形成含矿热液(张鸿，2002)。此外，矿石中蜂窝状构造发育，表明成矿热液富含大量气体，同时也显示矿石经历了风化淋滤，成矿流体以大气水与岩浆水混和为主的特征与典型浅成低温热液型金-银矿床的流体特征大致相似。该矿床含金次生石英脉具多期性、相互穿切，成矿方式以充填式和交代作用为主，与热液矿床特征相似。该矿床不存在陆相火山岩典型的蚀变矿物，如低硫型中的冰长石、重晶石、萤石等，高硫型中的明矾石、高岭石、迪开石等，故无法从矿物蚀变特征来区分是否为低硫型与高硫浅成低温热液金-银矿。

该矿床矿体切穿围岩，矿石的构造主要为浸染状、脉状等，表明其成矿作用明显晚于围岩地层。李华芹等(2004)在矿区Ⅰ号矿体含金石英脉石英内的流体包裹体中获得Rb-Sr等时线年龄为(268±8.3)Ma，与矿区蚀变熔结凝灰岩的蚀变年龄[全岩Rb-Sr等时线年龄(265.0±6.7)Ma]相一致，均代表了金银矿床的成矿年龄(李华芹等，2004)。准噶尔板块与塔里木板块碰撞造山晚期或造山后期，在中二叠世晚期后陆拉张环境下，上地壳部分熔融形成了一系列与区域构造线一致的辉长岩、辉绿岩类。该期岩浆活动与李华芹等(2004)获得Rb-Sr等时线成矿年龄(268±8.3 Ma)近一致，与王彦军(2015)确定的达坂城一带辉长岩、辉绿岩类侵入时限(中二叠世)一致。以上特征表明该矿床成矿明显晚于围岩，成矿时代为中二叠世，而非石炭纪，成岩与成矿时代跨度大，且成矿热液非成岩时的火山热液，这些特征与典型浅成低温热液矿床成矿与成岩时代相近的特征明显不一致。

综上所述，该矿床具浅成低温热液矿床的特征，但成岩处于海相环境，成岩与成矿时代跨度大，成矿热液来源不明确，可能为中二叠世晚期后陆拉张环境下岩浆活动的热液，也可能是中二叠世晚期浅成侵入体活动的热液，这些热液均非石炭纪成岩期的火山热液。只是这些低温热液充填了早期的海相火山机构，形成了浅成低温热液矿床的假象。故笔者将该矿床类型归为类浅成低温热液型金(银)矿床。

4 成矿机制

早石炭世末随着古亚洲洋的消失，塔里木板块开始高角度俯冲于准噶尔板块之下(马瑞士等，1993)，在博格达东段一带产生较大的近南北向引张力，使矿区所在的博格达东段一带发生拉张减薄，形成拉张的近东西向陆缘裂谷，于早石炭世形成了裂谷环境下的下石炭统七角井组火山岩。在火山活动中晚期，七角井组第二段形成了火山穹窿、爆破角砾岩及伴生的断裂构造。

中二叠世末期为准噶尔板块与塔里木板块碰撞造山后期应力回返阶段，整体为后陆拉张环境，在该环境下上地壳部分熔融形成了一系列岩浆活动，该期岩浆活动沿早期火山机构及断裂构造被动侵入，在岩浆活动晚期富集的大量气液，沿火山穹窿及同期断裂活动上升，部分富含气液的岩浆在浅部多次脉动“隐爆”，形成火山角砾岩分布于潜火山机构中心。在火山口附近，天水沿早期或同期火山口边缘断裂下渗，在深部侵入体热源加热驱动下循环上升，萃取火山岩及基底岩石的成矿物质，并与围岩发生水-岩反映，导致近矿围岩蚀变。由于火山活动处于穹窿的相对封闭状态，其热能难于快速扩散，加之岩石破碎，致使热液与围岩交代彻底，造成矿区的蚀变强烈且具分带现象，形成了索尔巴斯陶类浅成低温热液型金(银)矿床(图3)。

5 结论

(1)矿体与围岩的交切关系及含金石英脉中石英内的流体包裹体Rb-Sr等时线年龄表明，该矿床成矿时代明显晚于成岩时代(成矿时代为中二叠世，成岩时代为早石炭世)。

(2)区域地质背景、矿床特征、成矿流体特征、含金次生石英包裹体氢氧同位素特征表明，索尔巴斯陶金(银)矿床受火山机构、短轴背斜(火山穹窿)及断裂构造控制，具成矿温度低、深度浅、含盐度小、成矿流体以大气水与岩浆水混和为主的浅成低温热液矿床特征，但是矿区无浅成低温热液矿床典型的矿物组合、成矿热液并非成岩时的火山热液、成矿时代晚于成岩时代等特征与浅成低温热液矿床不符，表明该矿床类型为类浅成低温热液型金(银)矿床。

1.凝灰质砾岩；2.凝灰质角砾岩；3.石英闪长岩；4.玄武岩；5.安山岩；6.火山角砾岩；7.断层；8.次生石英岩化/硅化；9.绢云母化/高岭土化；10.褐铁矿化/绿泥石化；11.金矿体图3 索尔巴斯陶类浅成低温热液型金(银)矿床成矿模式图Fig.3 Ore-forming model of ore deposits of the Suoerbasitao epithermal deposit-like gold(silver) deposit

(3)博格达晚古生代弧后裂陷盆地在中二叠世应力回返阶段发育大量后陆拉张环境下上地壳部分熔融形成的岩浆活动，与区域成矿关系密切。因此，在博格达晚古生代弧后裂陷盆地中进行找矿，既要注意与石炭纪岩浆活动有关矿产的寻找，又要注意与中二叠世岩浆活动有关的矿产的寻找。

致谢：感谢新疆地矿局第二区调大队吴新忠同志在论文资料收集过程中给予的帮助。

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