新疆乌什北山金矿成矿地质特征

柳献军 马华东 王威 杜晓飞 张雅芳

摘   要：乌什北山金矿产于下石炭统干草湖组砂岩、二叠系小堤坎力克组火山岩中。通过工程揭露发现1条金矿化蚀变带，长约1 520 m，宽5～20 m，走向近NS向，主要矿化蚀变为强褐铁矿化、黄钾铁矾化、硅化等。综合分析矿区地质和矿化特征，初步认为乌什北山金矿为浅成低温热液型矿床，与二叠纪火山活动密切相关。

关键词：乌什北山金矿;综合异常;成矿地质特征

乌什北山金矿位于新疆乌什县城北约50 km，西南天山与塔里木盆地接合部位，处于世界著名的金-汞-锑-稀有金属成矿带上[1-2]。金矿主要类型为韧性剪切带型（主要为造山型金矿，少量属黑色岩系型），主要含矿围岩为石炭—二叠系。目前已发现1处大型矿床，4处小型矿床及多个矿化点[3]。国内学者在西南天山大地构造格局、区域地质特征及演化历史、构造-热事件序列及成矿、区域成矿带和成矿区、矿床成矿系列、成矿条件、金矿床类型、金成矿规律等方面进行了研究[1，4-11]，为工作区金矿勘查部署提供理论支撑。本次工作新发现的乌什北山金矿成矿作用不但与断裂构造活动有关，还与二叠纪汇聚阶段火山活动密切相关，为该成矿带研究微弱岩浆活动与地层、构造成矿作用耦合关系提供了实例。

1  成矿地质背景

乌什北山金矿位于西南天山与塔里木盆地接合部位，属南天山华力西碰撞造山带[1，12-17]。地层分区隶属西南天山地层小区，乌什北山金矿体主要位于下石炭统干草湖组、早二叠世小堤坎力克组中性火山岩中。下石炭统干草湖组为一套碳酸盐岩台地盆地边缘沉积环境的陆表海砂岩组合，与上覆地层野云沟组整合接触，古地理环境为陆源碎屑障壁陆表海。早二叠世小堤坎力克组为一套爆发-溢流相火山岩，具5个喷发韵律，反映了早二叠世火山连续喷发的火山活动方式。从乌什北山金矿赋矿岩石组合特征分析认为，早二叠世南天山残余洋闭合过程中，应力场南、北向挤压造成的断裂发育，火山活动局部强烈，对乌什北山金矿的形成产生至关重要的影响。

2  区域地球化学特征

乌什北山金矿所处西南天山元素地球化学背景与地壳相比，造岩元素CaO、MgO、Al2O3、K2O、SiO2、Li相对富集，低温元素As（k=2.011）地球化学富集、Sb（k=1.5）表现为区域性地球化学富集，其它多表现为相对分散或贫化。西南天山元素地球化学背景与新疆北部相比，成矿元素Au（k=1.02）为区域性背景，Hg（k=1.33）为弱富集。Au元素背景较新疆北部地区和西天山地区略高，Cu，Ag与阿尔金地区和西昆仑地区相近或略高，其它元素较低，特别是与岩浆活动有关的元素Cr，Co，Ni等富集系数更小，基本处于极度贫化状态（表1）。

西南天山具不同于新疆其它地区的地球化学背景。众多微量元素偏低及与岩浆活动有关元素的极度贫化，反映了西南天山地区岩浆热液活动较弱，分异作用不强。As，Sb元素强烈富集，反映了推覆造山作用中构造-热液活动相对强烈的地球化学特点。这种大区域性微量元素相对贫化，表明成矿前景不乐观。虽Au，Cu，Pb，Zn元素背景较低，但变化系数、标准离差较大，因此具较好的成矿地球化学条件。

为更好反映乌什北山金矿主要成矿元素空间分布特征，笔者收集了K-44-ⅩⅩ（协合拉幅）与K-44-ⅩⅨ1∶20万区域水系沉积物地球化学数据，编制了协合拉-别迭里一带金、银、砷、锑、汞、铜、铅、三氧化二铝地球化学图。从Au元素地球化学图上看出（图1），沿协合拉-别迭里一带，受NE向断裂构造严格控制的金、砷、锑、汞、铜等元素具NE-NNE向分布特征，表明该地区具一定成矿潜力，金、锑元素成矿潜力巨大，汞、铜元素次之。

据2016年1∶5万水系沉积物测量成果，乌什北山金矿位于以Au元素为主的Hs-2号综合异常内，该异常以中-低温硫化物Au，Sb元素组合为主，Co，Cr元素富集与中基性火山岩相关。该元素组合分布特征与区域断裂构造破碎带、中基性火山岩分布密切相关。从该综合异常剖析图看（图2），主成矿元素Au大致呈NNE向，与区域化探分布特征一致。

Hs-2号综合异常Au元素地球化学浓集中心明显，异常范围大，强度高，具二级浓度分带。异常面积25.87 km2，Au均值2.44×10-9，极大值7.2×10-9，受断裂构造和火山岩控制明显。主成矿元素Sb呈NE向展布，Sb元素均值为14.44×10-6，极大值79.28×10-6，主要分布于F1断层两侧，受断裂构造控制作用明显。受构造运动影响，高值区岩石均发生强烈挤压变形，具较强的黄铁矿化、绿帘石化、绿泥石化及少量黄钾铁矾化。

3  矿区地质特征

地层  矿区出露地层主要为下石炭统干草湖组，岩性主要为灰黑、深灰色中薄层细粒砂岩、粉砂岩，局部夹灰、深灰色薄层灰岩，为一套碎屑岩建造沉积。

构造  矿区位于津丹苏区域深大断裂F1及次级断裂F2两侧。津丹苏断裂为一北倾逆断层，倾向310°，倾角40°。区域上为高角度断裂，同时具逆掩性质，沿断裂带发育有200余米宽的断层角砾岩。该断裂局部有闪长岩脉及集束状石英细脉沿破碎带侵入。断裂活动于晚石炭世阿依里河期以后，为矿区主控矿断裂。受断裂构造影响，矿区岩石破劈理化发育，劈理斜交层理（图3）。

火山岩  矿区火山岩为二叠纪小堤坎力克组火山岩，主要岩性为爆发-溢流相安山岩、火山角砾岩，为碰撞造山后期火山岩类型，喷发不整合于下石炭统干草湖组之上。光谱分析结果表明，该组火山岩类Au主要成矿元素最高含量远大于地壳元素丰度值。安山岩、凝灰岩中主要成礦元素含量相对偏高，Au最大值1 908.00×10-9、As最大值234 505.9×10-6、Sb最大值104.1×10-6，含量高的原因与火山喷发、构造活动形成的含矿热液活动有关。

脉岩  灰绿色强蚀变辉绿玢岩脉。该类脉岩在矿区托库孜康木切附近出露2条，分布于下石炭系甘草湖组和二叠系小堤坎力克组火山岩中，呈NE向展布，与区域构造线方向一致，宽0.5～2 m，长50～80 m。岩石具斑状结构，块状构造。沿断裂构造方向分布有石英脉，石英脉局部褐铁矿化强烈。

4  矿（化）体特征

目前在乌什北山金矿区，以Au≥0.2×10-6为边界，圈定1条金矿化蚀变带，长约1 520 m，宽5～20 m，走向近NS向。Au品位为0.2×10-6～1.13×10-6，平均0.36×10-6。金矿化蚀变带延伸方向与断裂构造及火山岩类岩石展布方向基本一致（图4）。以Au≥1×10-6为边界，由南向北圈定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号3条Au矿化体。Ⅰ、Ⅱ号Au矿化体分布于安山岩、火山角砾岩及断裂破碎带中。Au平均品位分别为1.13×10-6、1.01×10-6，长166 m、156 m，平均宽1.8m、1.6m，矿体表面呈红褐、黄褐色，野外宏观特征明显;Ⅲ号金矿化体分布于下石炭统干草湖组砂岩、粉砂岩及断裂破碎带中，长146 m，平均宽1.4 m。矿体表面呈红褐、黄绿色，破碎强烈，Au品位1.04×10-6。矿体围岩蚀变强烈，类型较多，主要为强褐铁矿化、黄钾铁矾化、硅化、绿帘石化、绿泥石化、绢云母化、碳酸盐化等（图5）。

矿石结构  主要为他形粒状结构、半自形-自形粒状结构、交代假象结构、包含结构。

矿石构造  主要为侵染状构造，据硫化物密集程度，分为星点状构造和侵染状构造。

矿物组分和主要矿物特征  金属矿物主要为褐铁矿、黄铁矿、毒砂、白钛石及自然金。脉石矿物由石英、绢云母、方解石等组成。该类矿石原生矿物出现在残留原生矿石团块中。

金赋存形态  主要赋存在矿物颗粒连生部位与包裹体中，连生金占54.83%，包裹金占45.17%。包裹金见于褐铁矿中，占36%左右，粒间金产于褐铁矿与绢云母、石英之间，占63%左右。

矿石中有益组分  除金外，伴生少量银，含量为0.1×10-6～0.5×10-6，少量矿体局部含量达1×10-6～2×10-6。有害组分砷、硫，含量分别为0.63%、0.21%。

金矿形成温度  由矿石物组合特征看，金属矿物为黄铁矿、毒砂及白钛石等，脉石矿物为石英、绢云母、方解石等。矿物颗粒细小，为典型低温热液作用下形成，金成矿温度以低温为主。

5  矿床成因初步探讨

乌什北山金矿床位于津丹苏深大断裂附近，该断裂向东西两侧与南天山山前断裂相接，属南天山山前断裂系，具活动时间长、规模大、切割深等特点。沿该组断裂系发育与基性岩浆活动有关的火山岩和和基性岩脉，火山岩和和基性岩脉形成时代为海西晚期。矿区次级断裂发育，为热液运移和储矿提供通道和空间。矿区热液活动和火山活动带来的成矿物质，为金成矿奠定了物质基础。

通过对矿区成矿期内发育的二叠纪火山岩岩石组合分析，该火山活动可划分为1个喷发旋回，5个喷发韵律，为爆发-溢流相火山喷发韵律，反映了该区早二叠世为火山连续喷发的火山活动方式。二叠纪火山岩自身含Au主成矿元素远大于地壳元素丰度值，尤其是安山岩、凝灰岩中主要成矿元素含量相对更高。这种小而集中的火山活动不但为后期成矿作用提供物质来源，同时为成矿流体循环提供了动能。区域化探特征表明，西南天山地区Au为背景特征，Hg为弱富集特征。Au，Hg元素富集成矿，需外部环境的改变，矿区断裂构造及岩浆活动产生的巨大热能驱动地层中的建造水，并混合岩浆活动带来的地幔成矿物质，改变了原有的成矿环境，形成对流循环成矿系统，进一步活化和萃取地层中的金等成矿元素。含矿热卤水沿断裂向上运移，当运移到近地表层间破碎带、断裂带时，由于温度下降，岩浆固结成岩，一部分成矿物质封存在岩浆内部，另一部分成矿物质赋存于碎屑岩中，后经多次构造运动叠加，成矿气热液反复萃取，在断裂构造的成矿有利部位富集成矿，最终矿床表现出浅成低温热液型矿床特征，严格受火山岩和构造断裂控制。

6  结论

南天山成矿带分布的造山型金矿区内岩浆活动微弱，金成矿可能与岩浆活动关系重大。赋矿构造多发育在区域内大型韧-脆性剪切带内，矿区岩浆活动大多微弱，如萨瓦亚尔顿金矿受阿热克托如克和依尔克什坦两条断裂之间的韧性剪切带控制。大山口、萨恨托亥金矿受大山口断裂和可肯达坂断裂两个断裂所夹持的乌兰赛尔-大山口韧性剪切带控制。乌什北山金矿的发现说明石炭—二叠纪早期曾有一次与火山活动有关的金成矿热液活动，南天山二叠纪碰撞后期的火山活动，与热液型-热液充填型金矿床的形成密切相关。

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Abstract：The Wushi Beishan gold deposit is hosted in the sandstone of the Lower Carboniferous Gancaohu Formation and the volcanic rocks of the Permian Xiaodi Kanlik Formation. By trenchingexploration，a gold mineralization alteration zone， with 1520 meters in length and 5-20 meters in width， was identified. Themain mineralization alteration broadly stridesin north-south， include strong limonite mineralization， jarosite， silicification， etc.Comprehensive analysis of the geological and mineralization characteristics of the mining area，it is preliminarily considered that the Wushi Beishan gold deposit is a epithermal type and itwasgenetically related to Permian volcanic activity.

Key words：Wushi;Beishan gold deposits; Comprehensive geochemical anomaly; Geological characteristics of mineralization