新疆西南天山哈拉峻地区富碱花岗岩稀有金属含矿性研究——以巴什苏洪岩体为例

肖昱，李顺庭，任经武，叶雷，余子昌，杨艳绪，刘志强，张磊

（1.有色金属矿产地质调查中心，北京 100012；2.北京矿产地质研究院有限责任公司，北京 100012）

0 引言

稀有金属矿产历来被世界大国和主要经济体视作战略性矿产资源，尤其是在当今科学技术竞争高度剧烈的背景下，稀有金属更是制约世界大国高科技发展重要矿种，在我国现代化高科技发展中更是不可或缺。拥有大量稀有金属矿产，将会为国家现代化发展提供战略支撑。稀有金属矿产大多与碱性花岗岩和碳酸岩关系密切（范宏瑞等，2020；王汝成等，2020）。碱性花岗岩多为A型花岗岩，多产于大陆裂谷或大陆边缘地带。碰撞后或造山后的板内拉张背景也是碱性花岗岩重要产生场所（叶天竺等，2017；谢明材等，2020）。稀有金属成矿作用与超级大陆汇聚与裂解背景有着密不可分的成因关系全球稀有金属花岗伟晶岩的形成年龄集中在以下时期：太古代3.0～2.6 Ga、古元古代1.8 Ga、新元古代1.0～0.9 Ga、古生代450～400 Ma、早中生代250～200 Ma、晚中生代160～130 Ma和新生代中新世35～10 Ma。稀有金属成矿作用与超大陆演化重大事件具有密切的成因关系（王汝成等，2021）。

研究表明，西南天山在石炭纪末300～290 Ma南天山洋闭合，后完成碰撞造山，至二叠纪进入后造山演化阶段（刘楚雄等，2004；朱笑青等，2006；张招崇等，2009；朱志新等，2009；罗金海等，2012；董连慧等，2018；李洪辉等，2020）。二叠纪后造山运动，二叠纪岩浆沿乌恰断裂侵入，以具有深源性碱性花岗岩侵入为主，少量基性—超基性岩浆侵入（普昌辉绿辉长岩、瓦吉里塔格基性超基性岩体等），普遍含有稀有、稀土矿化，局部达到一定规模（刘春花等，2014；董连慧等，2018；李顺庭等，2018），如波孜果尔大型铌钽矿、普昌含铌钽钒钛磁铁矿、巴什苏洪铌钽矿等，还有一些钨锡、铜钼矿等。显示一定规模和有利的稀有金属矿产的成矿条件（董连慧等，2018；谢明材等，2020）。

从普昌到哈拉峻一带的西南天山，是塔里木北缘碱性岩带的西段，通过近几年的研究及在前人的工作基础上，特别是对巴什苏洪碱性花岗岩的进行了研究和稀有矿产的初步勘查工作，总结了研究和勘查成果。

1 区域地质背景

西南天山哈拉峻地区碱性花岗岩带在构造岩浆带上划为南天山构造岩浆岩带（董连慧等，2018），该岩浆岩带位于塔里木北缘，中天山岩浆岩带南侧（图1），东西长1550 km，南北宽40～90 km。岩体主要分布于南天山带中—东段，西段岩体很少，也较小。岩性主要为碱性辉长岩，正长花岗岩，碱长花岗岩，碱性花岗岩，二长岩，正长岩、碱性正长岩，碳酸岩，以花岗岩类为主。岩体已侵入下二叠统，为中生界地层不整合覆盖，时代应为二叠纪，生成年龄270～295 Ma；构造环境属板内上地幔热点环境或地幔柱环境（董连慧等，2018）。

区域成矿带划分为阔克沙勒岭Pb-Zn-Cu-Fe-REE-U-铝土矿矿带（董连慧等，2010），矿产以铅、锌、铜、金、锡、铝土矿、铁、锰、稀有、稀土、锑、铀、萤石等为主。其中铅锌矿以层控砂页岩型为主，如霍什布拉克中型铅锌矿床；铜矿多为沉积型，如伽师铜矿；金矿为破碎蚀变岩型，如布隆金矿；有与碱性花岗岩类有关的稀有稀土矿，如波孜果尔稀土矿；与超基性岩有关的稀土矿，如瓦基里塔格稀土矿；与基性岩有关的钒钛磁铁矿，如普昌钒钛磁铁矿等。

2 研究区碱性花岗岩及矿化特征

2.1 碱性花岗岩体特征

哈拉峻地区碱性岩的分布在西南天山对接带和塔里木北缘柯坪前陆盆地带，属于板内岩浆热点侵入，具有一定幔源物质混入。本地区的碱性花岗岩不受构造单元的控制，而是分布于整个大陆板内；但这些岩浆作用要弱，都是一些岩株或独立分布；岩性有超基性—基性碱性岩类、中酸性碱性岩类及酸性富碱性岩类，有些已经组成复式杂岩体，表现出一套由基性—酸性的岩石组合，部分岩体被晚期辉绿岩脉的侵入穿插。

研究区内富碱性侵入岩的分布主要受区域深大断裂控制，从东到西主要分布有波孜果尔、普昌、霍什布拉克、塔木、喀拉多维、巴什苏洪等岩体。主要为碱性辉长岩-碱性花岗岩-正长岩-碳酸岩组合类型。岩体侵入下二叠统，为中生界不整合覆盖（图1），形成时代252～278 Ma（杨富全等，2001；黄河等，2010，2011；杨林春等，2016）。其中霍什布拉克岩体-塔木岩体-喀拉多维岩体-克孜尔托岩体-巴什苏洪岩体主要沿北东-南西向分布，且岩体本身也大体呈北东-南西向展布，受到近东西向塔里木北缘断裂带控制；普昌岩体、古尔拉勒岩体、克孜勒克孜塔格岩体主要沿南北向分布，且岩体自身也呈南北向展布，受到皮羌断裂的控制。

图1 西南天山大地构造位置（a）及研究区富碱性侵入岩分布图（b）（据刘春花，2014修改）

各岩体特征及矿化见表1。

表1 哈拉峻地区碱性岩体特征及矿化一览表

2.2 研究区矿化特征

2.2.1 富碱侵入体的区域宏观成矿特征

（1）具有独特的岩体成矿专属性，该碱性岩带岩体成矿以锡、钼、铋、钨、稀有、稀土、稀散、金、锌、铜、铁矿产为主，并具有成矿长期性和连续性（高温—低温元素共存一体）特征。

（2）以岩体为中心具有水平及垂向成矿分带性。岩体区为①岩浆岩型：（碱性辉长岩）钒、钛磁铁矿、稀土（如普昌含铌钽钒钛磁铁矿）；②碱性花岗岩型、碳酸岩型：铌、钽、稀土、稀有、稀散元素（如卡拉多维铌铈稀有矿、巴什苏洪铌钽矿）。岩体接触带为角岩型-矽卡岩型：铁、钼、锡、铋、锌、金（如赛色布拉克锌金铋矿、塔木锡铅锌矿、卡拉丘别钼矿）。岩体外围为脉型的金多金属（如艾西买金矿、开奇布拉克铜金矿）。

2.2.2 矿物学特征

人工重砂和电子探针工作成果显示，西南天山地区稀土元素赋存矿物包括褐帘石、硅钛铈矿、铈硅磷灰石、氟碳钙铈矿、独居石、褐钇铌矿等；稀有元素赋存矿物包括铌铁矿、金红石、锆石、氟磷灰石、烧绿石、褐钇铌矿、细晶石等，其中含铌的稀有金属矿物中，以铌铁矿占主导。

3 巴什苏洪岩体特征及含矿性特征

3.1 岩体特征

巴什苏洪杂岩体出露面积近20 km2，分布在研究区的中部，整体呈近东西向展布，与区域构造方向基本一致（图2）。杂岩体大致可划分为3期，第一期为含磁铁矿中粒橄榄辉长岩体，第二期为岩体主体的中粗粒霓石正长岩体，第三期为中细粒碱性花岗岩体。杂岩体各期次相互之间呈侵入接触关系；而杂岩体侵入到下二叠统巴立克立克组碎屑岩和碳酸盐岩中，并引发不同程度的角岩化和蚀变。杂岩体内除了目前已经甄别出来的上述三期岩浆岩，中间还穿插有2组辉绿岩脉，一组为近东西向，另一组为近南北向，且成岩时间都明显晚于杂岩体，与成矿关系不密切。

图2 巴什苏洪杂岩体地质图（据新疆维吾尔自治区地质调查院，2014①修编）

3.1.1 含磁铁矿中细粒橄榄辉长岩体

含磁铁矿中细粒橄榄辉长岩体位于岩体的南东部，呈近东西向展布，与区域构造线一致。由东西2个侵入体组成，分别侵入到下二叠统巴立克立克组第一段浅灰绿色薄层状夹灰岩条带泥质粉砂岩、细砂岩中，并引发碎屑岩岩石角岩化。同时，作为杂岩体最早的一期，其又被霓石正长岩所侵入，并在中细粒橄榄辉长岩体西部的侵入接触带发现大量的被霓石正长岩捕获的中细粒橄榄辉长岩岩石包体，这与以往中细粒橄榄辉长岩（（273.95±0.85）Ma）、霓石正长岩（（268.9±1.0）Ma）年代学成果一致（杨林春，2016）。

3.1.2 中粗粒霓石正长岩

正长岩作为杂岩体的主体，是巴什苏洪杂岩体出露面积最大的一期，整体呈椭圆状产出，其长轴方向为近东西向，与区域构造线一致。其北东部侵入到二叠纪下统巴立克立克组第三段深灰色厚层状微粉晶灰岩、细晶灰岩中，并在接触带引发小范围的硅化角岩化和矽卡岩化；北西部侵入到下二叠统巴立克立克组第一段浅灰绿色薄层状夹灰岩条带泥质粉砂岩、细砂岩中，并引发碎屑岩岩石角岩化，未见明显矽卡岩化。正长岩中北部可见呈东西走向的碱性花岗岩岩脉穿插其中，岩脉一般宽约2～3 m，在北东部与大理岩接触部位尤为密集，局部可达10～20 m/条；碱性花岗岩岩脉穿插在正长岩的两侧常可见钠长石、霓石-霓辉石伟晶岩化。

3.1.3 中细粒碱性花岗岩

中细粒碱性花岗岩主要呈岩脉状状侵入在正长岩中，时代晚于正长岩；岩脉的走向为近东西向，和区域构造线方向一致。常在碱性花岗岩与正长岩的侵入接触界面处引发以霓长岩化（霓石-霓辉石、钠长石）为主的伟晶岩化，其中的钠长石、霓辉石常能达到巨晶的程度。这些都与稀有稀土矿化有关，也是稀有稀土矿的找矿识别标志。

3.2 年代学特征

前人对巴什苏洪碱性杂岩体的进行了测年，结果如下：辉长岩LA-ICP-MS定年的结果为（273.95±0.85）Ma（杨林春等，2016）；正长岩经LA-ICP-MS定年结果为（268.9±1.0）Ma，（杨林春等，2016）；碱长花岗岩SHRIMP U-Pb定年结果为：（277.0±2.1）Ma，（邹思远，2016）。

3.3 稀土元素特征

巴什苏洪碱性杂岩体各岩性的稀土元素总量也有较大的差别（表2），辉长岩稀土元素总量（不含Pm）较低，∑REE为19.73×10-6～98.09×10-6；正长岩的总稀土元素含量（不含Pm）较高，∑REE变化范围为100.00×10-6～1879.68×10-6；碱性花岗岩中的稀土总量（不含Pm）较高，∑REE变化范围为571.22×10-6～1234.78×10-6。轻稀土元素相对于重稀土元素富集。LREE/HREE（2.16～3.64）比值变化不大，并且辉长岩的（La/Yb）N（5.81～8.07）比值变化不大，Eu表现出正异常。正长岩和碱性花岗岩的稀土元素球粒陨石标准化图解均表现为平缓、轻微右倾的海鸥式分布模式，轻稀土元素相对于重稀土元素轻微富集。正长岩的LREE/HREE比值变化范围为1.46～5.59，（La/Yb）N比值均变化范围为2.07～19.25；碱性花岗岩的LREE/HREE比值变化范围为0.92～5.50，（La/Yb）N比值均变化范围为2.52～21.68，二者均具有明显的负Eu异常。从碱性花岗岩→正长岩→辉长岩，表现出负Eu异常逐渐减弱的特点（图3、图4、图5）。

图3 巴什苏洪辉长岩稀土元素球粒陨石标准化图解

图4 巴什苏洪正长岩稀土元素球粒陨石标准化图解

图5 巴什苏洪碱长花岗岩稀土元素球粒陨石标准化图解

表2 巴什苏洪岩体中各岩石稀有稀土元素含量表/10-6

3.4 巴什苏洪矿化特征

巴什苏洪岩体中主要稀有金属矿化表现为Nb、Ta矿化。地表主要产于碱性花岗岩脉中及两侧伟晶岩化蚀变带中。碱性花岗岩脉以灰白色和脉状区分其他岩体，易于识别。初步圈出矿化带，长4000 m，宽1000 m，圈出矿化体21条（图6），Nb2O5平均品位0.018%。巴什苏洪铌稀有矿赋矿岩体为碱长花岗岩脉，其侵入在霓石正长岩，呈脉状厚度多为1～15 m，单矿脉厚度变化不大。产状往北陡倾，倾角多为55°～70°

图6 巴什苏洪矿区地质图

深部矿化总体上比地表矿化强度高，并且厚度变大。其中ZK0001孔中仅对上部244 m范围内进行初步采样工作，得到8条矿体，其中部分矿（化）没有封闭。视厚度1～10 m不等，品位Nb2O5一般在0.021%～0.025%，最高可达0.059%。

巴什苏洪杂岩体的重砂分析结果来看，其赋矿矿物以铌铁矿-铌钽铁矿、褐钇铌矿、易解石、烧绿石、铌铁金红石为主，并有大量的独居石。

4 讨论

在欧亚大陆汇聚的背景下，塔里木板块与西伯利亚板块在二叠纪末完成碰撞造山，并在碰撞后的拉张环境下，塔里木北部形成了一条长1550 km的碱性岩带。并普遍发育稀有金属矿，如东段的波孜果尔超大型铌钽矿、西段瓦基里塔格稀有金属矿、巴什苏洪铌钽稀有金属矿、卡拉多维稀有金属矿等。在全球成矿地质背景和成矿条件下，西南天山是具有形成规模的稀有稀土金属矿带的巨大潜力，但是由于这些年来，对这些已发现的稀有金属矿的勘查程度相对较低，勘探程度不高，在以后勘查工作应当加大勘查力度，定能够实现找矿突破，找到一大批的中大型以上规模的稀有稀土矿床，为国家的战略资源储备上增加资源量。

地幔热点或地幔柱是碱性花岗岩形成稀有金属矿产的重要条件。这些岩体的成矿时代均在270～280 Ma，成因上与塔里木北缘的地幔热点活动关系密切（张招崇等，2009；王克卓等，2017；董连慧等，2018；黄河等，2011）。哈拉峻地区诸多碱性花岗岩或多或少都含有稀有金属矿化及钨锡钼铅锌金等多金属矿化，反映出矿化类型、矿种的多样性，但一般规模小、点散不集中，结合岩体的分散性、盖层较厚，可能反映出了剥蚀程度低，含矿有利聚集部位隐藏在深部的可能性，如巴什苏洪和卡拉多维等深部矿化要明显好于浅部也是佐证之一。

5 结论

（1）西南天山碱性岩带是南天山碱性带的西段，具有形成稀有稀土元素矿产重要条件以及稀有稀土矿产的重要成矿带；

（2）巴什苏洪碱性杂岩体各岩性中辉长岩稀土元素总量较低，∑REE 为19.73×10-6～98.09×10-6；正长岩的总稀土元素含量较高，∑REE变化范围为100.00×10-6～1879.68×10-6；碱性花岗岩中的稀土总量较高，∑REE变化范围为571.22×10-6～1234.78×10-6。轻稀土元素相对于重稀土元素富集。从碱性花岗岩→正长岩→辉长岩，表现出负Eu异常逐渐减弱的特点。

（3）巴什苏洪富碱花岗岩具有形成大型稀有稀土矿床的背景和条件，尤其是深部的找矿潜力巨大，具有寻找大型矿床的潜力。

（4）与富碱花岗岩有关的稀有稀土矿产在西南天山是重要的找矿方向，特别要重视深部的找矿探索。

注 释

①新疆维吾尔自治区地质调查院.2014.新疆维吾尔自治区阿克塔拉幅、库铁热克幅、哈拉峻幅、库鲁木都克村幅、托斯莫幅1∶5万区域地质调查报告[R].