K/Na、K/Ca比值在黄土坡一带铜锌多金属矿找矿中的指示意义

李磊

(新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第六地质大队 哈密 839000)

1 区域地质背景

东天山位于中亚增生型造山带的南缘，是中亚成矿域的重要组成部分，区域构造格局复杂。古生代以来，东天山经历了长期而复杂的增生造山过程，形成了沟－弧－盆俯冲带体系，同时成矿作用也非常发育。工作区位于东天山头苏泉-大南湖古生代增生岛弧带的北段，是一个与古生代海相火山岩建造有关的铜锌金(银)成矿带。大南湖－头苏泉岛弧带位于康古尔断裂以北、恰特卡尔断裂（或称吐哈盆地南缘断裂）以南。区域构造和成矿研究显示头苏泉-大南湖岛弧带由北向南增生（Xiaoetal.,2004），其成矿作用也有向南增生成矿的表现（王京彬等，2006），形成了丰富的矿产。该区褶皱及断裂构造发育，构造形式以褶皱为主，断裂多为褶皱的伴生产物，后期活动性比较强（图1）。

图1 新疆哈密市黄土坡地区构造略图

区域上出露地层自志留系至第四系均有分布，其中矿区主要赋存于下泥盆统卡拉塔格组（D1K）中，该组为一套巨厚的海相火山岩建造，以喷溢相为主，火山活动连续且强烈，以中酸性火山岩最为发育。出露主要岩性为凝灰岩、火山角砾岩、玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩，与近洋一侧的岛弧火山岩组合类型相似。地层Cu元素的平均含量为75.179ppm，均方差107.527，变异系数1.43，其中黄铁绢英岩化的岩石中Cu的含量可达450ppm，玄武岩中Cu的含量为150～300ppm。表明Cu元素在该地层中呈高背景分布，元素活动强烈，特别是在黄铁绢英岩化的岩石有富集的趋势。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露地层主要为下泥盆统卡拉塔格组（D1k)，宏观上呈北东向展布，出露岩性为凝灰岩、火山角砾岩、熔结火山角砾岩、安山岩、英安岩等。根据区内岩性组合分为下部火山碎屑岩段、上部火山熔岩段，两者界限截然。

下部火山碎屑岩段：下部以凝灰岩为主，层理清楚，夹角砾凝灰岩、火山角砾岩，钻孔未见底，厚度不详；上部以熔结火山角砾岩和火山角砾岩为主，夹有角砾熔接凝灰岩、凝灰岩集块岩。铜锌矿赋存于凝灰岩与熔结火山角砾岩、火山角砾岩之间，在火山角砾岩中局部也有矿体分布。

上部火山熔岩段：分布在矿区中部和北东部，不规则状分布，长1800余米、平均宽400余米，整合于下部火山碎屑岩段。主要岩性有暗灰绿色英安岩和灰黑色安山岩。

2.2 构造

矿区位于卡拉塔格火山穹窿的西南侧，地层呈北西-南东向展布，倾向北东，倾角10°～30°，局部具有褶皱弯曲变形。

区内断层构造发育，根据断层的走向分为北北西向（F6）、北西西向（F1）、北东东向（F2、F3）三组断层，其中北北西向、北西西向为主干断层，北东东向断层为次级断层。其中F6断层长度为1200m，走向320°～330°，倾向130°～140°。

2.3 火山岩

矿区火山岩较发育，出露一套海相下泥盆统卡拉塔格组（D1k），下部以强烈的火山喷发为主，上部以溢流-喷发为主。下部为火山碎屑岩，出露岩性为凝灰岩夹角砾凝灰岩、火山角砾岩；上部为火山熔岩，出露岩性为暗灰绿色英安岩和灰黑色安山岩。火山岩在地表有黄铁矿化、硅化、绢云母化蚀变，野外工作统称为黄铁绢英岩。

3 矿床特征

矿床赋矿地层为下泥盆统卡拉塔格组（D1k)海相火山岩。通过历年来的工作，共圈定铜锌矿体1条，

铜矿体104条、锌矿体6条。根据矿体的形态和分布特征，又进一步划分出东（Ⅰ）、西（Ⅱ）两个矿群。

3.1 东（Ⅰ）矿群

Ⅰ矿群分布于矿区东部，圈出铜锌矿体1条，铜矿体32条、锌矿体6条，均为隐伏矿体。其中Ⅰ-01号铜锌矿体、Ⅰ-02号铜矿体规模较大，Ⅰ-01号铜锌矿体为矿区主矿体。铜矿体一般直径约50～300m，最大可达840m；锌矿体规模较小，直径约50～100m，平均真厚度1～7m，最大平均厚度15.53m，最大单工程厚度52.74m；矿体厚度变化系数0.22～0.64（较稳定），最大1.07。锌矿体真厚度1.22～3.35m。矿体倾向67.36°，倾角21.42°。铜矿体平均品位1.16%，锌矿体平均品位1.68%。含矿岩石及围岩多为凝灰岩、火山角砾岩，少量为英安岩。

3.2 西（Ⅱ）矿群

Ⅱ矿群位于Ⅰ矿群西部，共圈出铜矿体50条。铜矿体规模总体较小，一般在水平投影图上直径约50～100m，最大可达420m，平均真厚度0.74～9.36m，矿体厚度变化系数0.17～10.1；平均品位Cu0.25%～1.94%，最高品位4.76%，矿体倾向67.36°，倾角21.42°，含矿岩石及围岩多为凝灰岩、火山角砾岩，少量为英安岩。

4 矿床岩石地球化学特征

笔者针对矿区内的Yk04钻孔岩心采取了全分析样品，该孔除地表见少量第四系覆盖外，全孔均为火山角砾岩，50m以下为黄铜、黄铁矿矿（化）层。从表1可知，地表至 54.2m（YK04-01），K 元素含量从0.3×10-2逐渐增加至 3.30×10-2，Na元素含量则在54.2m处突然降低至0.2%，Ca元素从3.03×10-2逐渐降低至0.3×10-2；而在54.02m以下，K元素基本上稳定在2.4×10-2左右，Na元素稳定在0.17×10-2左右，Ca元素稳定在0.44×10-2左右；从元素对比值看，K/Na、K/Ca比值在该处均突然明显升高，K/Na从0.25～2.15水平陡增至20.88，K/Ca从0.11～1.71水平增至9.82。由此表明在矿化层明显富集K，而Ca、Na元素亏损，即在成矿过程中，有K元素的大量带入，Ca、Na元素带出，显示了海水热液大量参与了成矿的过程（Perce，1976）。

表1 Yk04钻孔测定结果表

续表1Yk04钻孔测定结果表

5 结论

⑴黄土坡一带位于大南湖(复合岛弧带)Cu-Zn-Au-U-Ni-钠硝石-膨润土-沸石矿带(Ⅳ-6-④)的西部，是寻找铜多金属矿的有利地区。根据近年来矿产评价和综合研究的成果资料，本区主要有海相火山岩建造中的VMS铜锌多金属矿床、次火山岩中的细脉浸染状铜多金属矿床（高硫型浅成低温热液矿床）、海/陆相火山岩建造中的热液脉状铜多金属矿床三种类型，在该区以寻找VMS铜锌多金属矿床及热液脉状铜多金属矿床为主，同时应注意寻找斑岩型铜金矿床。

⑵根据本次岩石地球化学分析成果表明，在矿体接触截面上存在一个明显的K/Na、K/Ca比值的突变特征，K元素与铜锌矿化具有明显的正相关特征，而Ca、Na元素明显亏损，推测该界面为海水与地表的一个接触面，该接触面既是一个明显的地球化学障，同时也是一个地球物理障，为矿物质的沉淀起到了关键作用。这与国内外大量VMS型矿床研究成果相同，证明了黄土坡一带铜锌多金属矿的成矿机制与海相火山建造密切相关，其K/Na、K/Ca比值的变化特征可作为该地区寻找该类型矿床的重要指示标志。