新疆北山红柳河一带区域成矿规律与资源潜力分析

刘超　李涛　田江涛　王君良　陈晔　代俊英　关伟

摘   要：红柳河断裂是中天山与北山的构造缝合线，构造十分复杂。沿红柳河一带发现有铅锌、金、钨、银、铜、镍、钼、铁、锰钴、磷钒、铀、石墨、白云石大理岩等多种金属、非金属矿产。引用成矿系列概念，结合区域构造发展史，对研究区地质、矿产成果进行分析总结，划分出8个矿床成矿系列（3个矿床成矿亚系列），并建立空间成矿演化模型，提出磁海-中坡山与幔源岩浆活动作用有关的镍、铜（金）、钴、铁、钒、钛矿床成矿系列、磁海-大水与印支期含矿流体作用有关的金矿床成矿系列是新一轮找矿突破行动重点部署方向。

关键词：资源潜力；成矿系列；找矿突破行动；红柳河；北山

红柳河一带位于甘新交界，以产出红柳河蛇绿岩著称[1-6]，是磁海-中坡山成矿带与那拉提-卡瓦布拉克-星星峡成矿带的连接处[7]。西南起于若羌县罗布泊，东至哈密市，向北东延入甘肃省。20世纪70—90年代全面开展区域地质调查工作，发现铁矿、金矿、磷、钒、锰矿等多个矿种和多个矿产地。如磁海、M1033等中型铁矿床，红十井、八一泉、222等小型金矿床，平台山、大水等小型磷钒矿床，花坪小型锰矿床等[8-13]。“七五”期间发现中坡山基性-超基性岩铜镍矿带。21世纪对中坡山基性-超基性岩铜镍矿带进行深入勘查工作，发现评价了坡一超大型镍矿床及罗东、坡北及红石山等大型铜镍矿床，取得铜镍矿重大找矿突破[14-17]。此外，还勘查评价了矛头山金矿、三峰山铜金、大青山铜矿、磁海西1398高点钨钼矿、清白山铅锌矿等矿产地[18]。本文通过对以往资料的分析研究，总结红柳河一带区域成矿规律，分析资源潜力，提出进一步找矿方向，助力新一轮找矿突破行动。

1  区域地质背景

北山地区由于地质构造十分复杂，长期以来，众多学者在该区做了大量研究，对北山地区归宿争论颇大[19-24]。红柳河一带岩浆活动、沉积作用复杂多样，成就了沿板块边缘成矿的成矿期长，成矿作用多样，往往呈体系的多矿种规律分布的特征[25-26]。红柳河断裂历经了两次拉张[27-31]，其中早寒武世拉张形成了北山洋盆[2]，复杂的构造活动和多源的物质来源与多期次岩浆活动为红柳河地区各类矿床的形成提供了良好的成矿地质条件。

红柳河一带由前寒武系基底和古生代坳陷盆地、裂谷组成。基底由古硐井岩群、平头山岩组组成[32]，早古生代为寒武—奥陶纪坳陷盆地及红柳河裂谷扩张形成有限洋盆，晚古生代为石炭—二叠纪裂谷系，总体呈前寒武系隆起与古生代坳陷盆地、裂谷相间的构造格局。

2  成矿系列特征

矿床成矿系列是时空域中基本的矿床组合自然体。是在特定的四维时、空域中，由特定地质成矿作用形成有成因联系的矿床组合[32-34]。据红柳河构造演化及矿床在空间、时间的分布及物质组成特征，划分出8个矿床成矿系列（3个矿床成矿亚系列）。按成矿旋回，呈近似正态分布，从元古代至晚古生代，成矿作用渐强，中生代、新生代渐弱。按成矿作用类型可划分为岩浆、变质、含矿流体及沉积成矿作用，以岩浆成矿作用为主（表1）。

2.1  元古代矿床成矿系列

元古代矿床成矿系列主要以变质成矿作用为主，主要形成区域变质型铁矿、石墨矿，划分为2个矿床成矿系列。

2.1.1  与古元古代构造旋回流体成矿作用有关的铅锌铁矿床成矿系列

产于长城系古硐井岩群中灰-褐灰色白云石大理岩中，以清白山铅锌矿为代表，矿体似层状产出，锌品位0.5%～3.5%（最高8%），铅品位0.3%～1.5%。受后期构造影响，岩石普遍发生层间褶皱、碎裂岩化、糜棱岩化。矿床主要分布于线性断裂带的碳酸盐岩一侧。矿体明显受地层控制，主要产于白云岩及与之渗透率差异较大的围岩之间。

2.1.2  与中元古代沉积变质作用有关的铁、石墨矿床成矿系列

铁矿层主要赋存于碎屑沉积向碳酸盐沉积的过渡层中[40]，沉积环境相对稳定，矿体呈层状、似层状、凸镜状，矿体产状与围岩一致，矿石颗粒细小，具明显的条带状构造。矿体与围岩呈渐变过渡关系。矿石物质组分简单，主要为磁铁矿。石墨主要产于含石墨石英岩、含石墨大理岩中，为塔里木成矿期区域中高温变质作用的产物。

2.2  早古生代矿床成矿系列

早古生代矿床成矿系列主要以沉积成矿作用和变质成矿作用为主，主要形成海相化学沉积型磷、锰、钒、铀等矿床。据成矿作用类型划分为2个矿床成矿系列。

2.2.1  磁海-大水与寒武纪沉积成矿作用有关的锰、钴、铁、磷、钒（铀、铂族）矿床成矿系列

主要产出于大水、平台山一带，主要矿床类型为海相化学沉积及古淋滤沉积型，发育锰、钴、铁、磷、钒（铀、铂族）矿化。锰钴矿主体产于下寒武统双鹰山组一套含碳质泥质板岩中，次为下寒武统双鹰山组与蓟县系平头山岩组的不整合面上（后期风化淋滤形成）。代表性矿床有花坪锰钴矿、大水锰钴矿等，锰主要以氧化物形式出现，最高含量47.16%，Mn品位15%～30%。

磷钒矿主要赋存于下寒武统双鹰山组一套碳硅泥质-碎屑岩建造，受背斜构造控制，产出于背斜核部，代表矿床有平台山磷钒矿、大水西钒矿等。矿体顶板主要为炭质板岩，底板为炭质板岩，矿体V2O5平均品位为1.11％。含钒矿物有含钒绢云母、含钒白云母、钡钒云母、钒电气石、褐铁矿、钒榴石。矿石类型为炭质板岩型矿石，构造主要为层状构造，次有斑点状构造、瘤状构造，受后期热液改造，使其富含U，Mo，Zn及铂族元素。

2.2.2  磁海-大水与寒武纪变质成矿作用有关的铁、石墨矿床成矿系列

该期成矿作用分布范围与磷、钒、锰基本一致，由于变质成矿作用的差异而形成不同的矿化类型。主要发育沉积变质型铁矿和变成型石墨，以M1 033为代表，产于下寒武统双鹰山組一套含铁、磷、钒岩系的碎屑岩和碳酸盐岩中，主要岩石组合为黑云母石英角岩、角闪石石英角岩、磁铁矿化角闪石石英角岩。TFe品位为23.00％～52.64％。石墨富存于中—上寒武统西双鹰山组，岩性为含锰硅质岩-石墨硅质岩-含钴硅质岩％含铁炭质硅质岩。研究认为早期火山作用带来的热能和矿物质为原始藻类生长提供了有利环境，沉积了含磷钒的黑色岩系地层，为后期的石墨提供了碳质。

2.3  晚古生代矿床成矿系列

晚古生代矿床成矿系列主要以岩浆成矿作用为主，据矿化类型的差异可分为2个矿床成矿系列和4个矿床成矿亚系列。研究区内以该期成矿系列成矿作用最强烈，矿床规模最大。

2.3.1  与石炭纪后碰撞花岗岩成矿作用有关的Cu，Au矿床成矿亚系列

主要分布于大红山一带，以大红山斑岩型铜矿为代表，围岩地层为古元古代古硐井岩群，石英细脉极为发育。大红山铜矿从矿体至外侧围岩依次可划分为青磐岩化带、钾化带 、硅化带、云母化带。Cu平均品位2.13%，Au品位0.11～0.24 g/t，矿石矿物为黄铜矿、黑铜矿、氯铜矿、孔雀石等。在新一轮找矿突破行动中建议重点针对该类型矿床开展区块优选评价工作。

2.3.2  磁海与二叠纪上叠裂谷陆相火山-潜火山岩建造有关的铁、铜、钴、磷、钒矿床成矿亚系列

该矿床成矿系列产出于二叠纪火山-潜火山建造中，以磁海铁矿床为代表，EW向断裂控制含矿岩系空间展布。磁海铁矿床含矿辉绿岩体是与区内早二叠世火山活动有关的次火山岩体，形成时代为早二叠世末期。辉绿岩Rb-Sr等时线年龄值为268 Ma[8]。磁海铁矿与辉绿岩相伴出现，并与大理岩关系较密切。成矿铁质来源：①岩浆分异演化形成的铁质矿浆；②火山-潜火山活动的气液与围岩（主要为辉绿岩）发生交代作用形成磁铁矿化。成矿方式为辉绿岩入侵→气液上升交代围岩→矿浆充填→残余气液活动的连续过程，构造控制了矿带和矿体的形态及产状。

2.3.3  与二叠纪地幔柱形成的镁铁-超镁铁岩建造有关铜-镍（钒钛）-辉长岩矿床成矿亚系列

该矿床成矿亚系列主要与区域发育的二叠纪地幔柱形成的大量镁铁-超镁铁岩有关，以坡十铜镍矿为典型，产于镁铁-超镁铁杂岩体。岩相有橄榄辉长岩相、角闪辉长岩相、橄榄岩相、辉橄岩相；重力场峰值达-71.8×10-5 m/s2，最低为-83.6×10-5 m/s2；磁场为局部高磁异常与局部低磁异常相嵌伴生。钒钛磁铁矿床以沙河湾为代表，产于笔架山基性-超基性岩带东部，赋存于层状辉长岩中，为典型岩浆分异熔离型钛磁铁矿床。在地球物理特征上表现为磁异常与地表钛磁铁矿体分布一致。據沙河湾钛磁铁矿岩体含矿率，预测区域钒钛磁铁矿远景资源量24.3×108 t[41]。

3.2  中生代矿床成矿系列

中生代矿床成矿系列以发育岩浆成矿作用为主，以金窝子金矿为代表。该系列形成于三叠纪大陆碰撞造山体制下，岩浆活动强烈，伴随有多种金属矿床的形成。该系列金矿体以含金石英脉形式集中分布于花岗闪长岩岩体内的构造破碎带中，部分以含金石英网脉散布于岩体围岩破碎带中。同位素地质年代学研究表明，花岗闪长岩体定位时间为早石炭世，含金石英流体包裹体Rb-Sr等时线年龄为228 Ma和230 Ma[39]，研究结果显示，该系列成矿作用主要受控于中生代区域造山过程。

3  区域构造演化及成矿

研究区地质演化从早至晚可划分为新太古代—青白口纪基底演化阶段、南华纪-古生代板块构造演化阶段及中新生代陆内演化阶段。每个构造演化阶段控制着不同的成矿作用。

3.1  新太古—元古代构造演化与成矿

该阶段可进一步划分为中新太古代陆核形成、新太古—古元古代古陆核裂解增生（结晶基底形成）和中—晚元古代变质过渡基底演化（图2）。

长城纪早期的硬基底在部分地段进入活动阶段。中天山及北山一带，出现陆内活动盆地，沉积一套碎屑岩-富镁碳酸岩建造，发育赋存于碳酸盐岩中的Pb、Zn成矿系列，形成清白山铅锌矿床。蓟县纪时，进入稳定的陆内盆地发展，广泛的海侵事件在靠近红柳河一带沉积了石英岩屑砂岩-石英岩-含镁碳酸盐岩组合，为区内重要的含石墨层位。

3.2  早古生代构造演化与成矿

震旦纪末—寒武纪—早—中奥陶世：吐哈、中天山、北山、库鲁塔格均发育同时代裂谷式火山岩及特有冰碛岩，可能为同一大陆。研究区在寒武—奥陶纪中早期沉积了以下寒武统双鹰山组（锰钴、磷钒矿）、中—上寒武统西双鹰山组为代表的硅质岩建造，发育与寒武纪Mn，Co，磷，V，U，Pt族沉积有关的成矿系列及与寒武纪变质岩系中Fe、石墨矿床有关的成矿系列，分别形成花坪锰钴矿床、大水磷钒多金属矿床、M1 033铁矿床（图2）。早—中奥陶世，红柳河有限洋盆继续扩张，直至奥陶纪晚期—志留纪早期开始向北侧中天山地块及南侧北山地块双向俯冲，沿红柳河一带出现志留纪中晚期火山弧（中—上志留统公婆泉群）及志留纪中酸性侵入岩。

3.3  晚古生代构造演化与成矿

志留纪晚期—泥盆纪红柳河洋盆消亡阶段。在该期间洋壳转为主要向南大规模俯冲，在研究区塔水、方山口、北山一带发育晚志留世—泥盆纪弧型-同碰撞型中酸性侵入岩为该事件代表（该时期大面积的侵入岩改变了区域地球化学特征，使地层中Au，Ag，Cu，Pb，Zn等得到一定富集），说明在泥盆纪早期洋盆已经闭合，形成红柳河洋蛇绿混杂岩（沿红柳河锰钴矿就位）；北山地区中泥盆统三个井不整合于寒武—奥陶系之上，代表早古生代红柳河洋盆演化的结束和陆内演化的开始[42]。该时期大规模俯冲及大规模岩体侵位促使石墨形成（图3）。

在泥盆纪晚期—石炭纪早期，碰撞造山期发育有拉斑玄武质中基性侵入岩、钙碱性花岗岩，形成以大红山为代表的与石炭纪后碰撞花岗岩成矿作用有关的Cu，Au矿床成矿亚系列。

早二叠世初期北山地区开始裂解，发育海相进积序列火山岩，裂谷中晚期出现了红海型小洋盆（与地幔柱相关的铜镍硫化物矿床）。

3.4  中生代构造演化与成矿

三叠纪时期发育递进的收缩体制，表现为SN向挤压下波及到二叠系的宽缓褶皱。该时期发育大量近EW向韧性剪切带，在其主断裂的次级断裂带内发育有以金窝子、清白山东金矿点为典型的Au，Ag矿化点（图3）。

4  资源潜力分析

研究区所处大地构造位置、地层和侵入岩发育状况及变质作用等对成矿十分有利，具备得天独厚的元素富集成矿先决条件，广布于区内的铜、铁、金、锰、磷钒、芒硝食盐矿和石墨等50多处矿床（点）已形成完整的成矿系列演化模式。地壳中各种类型矿床的出现总有规律可循[43]，红柳河一带矿床（点）具明显分带性。北部以锰（钴）矿、钒（磷）矿为主，南部以铁、铅锌、金、铜、镍为主。石墨矿主要为区域变质型，主体沿红柳河均有分布。从时间上来看，红柳河地区形成以寒武纪、二叠纪、长城纪为高峰的“偏正态”不对称分布规律。这与大地构造演化的两个重要裂解时期相吻合，二叠纪（与岩浆热液活动相关的矿床式）虽然已知矿产较少，但在规模和质量上均具有巨大找矿前景。

5  结论

（1） 红柳河一带主要优势矿种为铜、镍、铁、钒、钛、金等，主要成矿时代为二叠纪，次为三叠纪；重要的成矿类型有基性-超基性岩型铜镍-铁钒钛矿床、陆相火山岩型铁（钴）矿床、斑岩型铜金矿矿床，造山型金礦床，为区内最具找矿潜力和经济价值的矿床。

（2） 红柳河一带划分出8个矿床成矿系列（3个矿床成矿亚系列），按成矿旋回呈近似正态分布，从元古代至晚古生代成矿作用渐强，中生代、新生代渐弱。磁海-中坡山与幔源岩浆活动作用有关的镍、铜（金）、钴、铁、钒、钛矿床成矿系列、磁海-大水与印支期含矿流体作用有关的金矿床成矿系列是新一轮找矿突破行动重点部署方向。

（3） 不同矿床成矿系列之间仍有一定成因联系，不同成矿系列可彼此复合，作为彼此的找矿标志；寒武纪时期发育的磷、钒、铁、石墨等矿化受控于同一沉积建造不同的层位和岩石组合中构成一个完整的矿床成矿系列，某种矿种的线索可作为寻找其他矿种的重要找矿标志。

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The Analysis of Regional Metallogenetic Regularity and Resource Potential

in the Hongliu River of Beishan Area， Xinjiang

Liu Chao， Li Tao， Tian Jiangtao， Wang Junliang， Chen Ye， Dai Junying， Guan Wei

（Geological Surve Insititute in Xinjiang Autonomous Region，Urumqi，Xinjiang，83000，China）

Abstract： along the Hongliu river Fault which is complex structural suture line， the diverse metal and nonmetal deposit has been found， whish is lead-zinc， gold， tungsten， silver， copper， nickel， molybdenum， iron， manganese cobalt， phosphorus vanadium， uranium， graphite， dolomite marble， etc. Abiding metallogenic series and quoting structural developing history， the paper which analyses and summarizes geological conditions in this region has divided the metallogenic series of 8 metal deposit （3 kind of sub- metallogenic series） and established spacial metallogenic evolving model. Meanwhile， according to metallogenic series being related to the Nickel， copper （gold）， cobalt， iron， vanadium， titanium deposits of mantle-derived magmatic activity in Cihai-zhongPo mountain， and metallogenic series of gold ore bearing on ore-bearing fluid effect of indo-china period， this aeras is the direction of project deployed primarily for the new round of prospecting breakthroughs.

Key words： Resource potential; Metallogenic series; Prospecting breakthroughs; Hongliuhe area; Beishan area

項目资助：中-巴经济走廊铜稀有等战略性矿产资源成矿预测与潜力评价（2022A03010-4）、喀喇昆仑地区幔原岩浆活动动力学过程及其成矿效应（2022D01A289）、和田县鱼尾山一带铁锡矿调查评价（XGMB202320）、新疆和田县银石山-胜利河一带银铜多金属矿普查（K22-3-XJ008）联合资助

收稿日期：2023-11-17；修订日期：2023-12-29

第一作者简介：刘超（1988-），男，新疆乌鲁木齐人，地质矿产高级工程师，硕士，2020年毕业于中国地质大学（北京）地质工程专业，现从事地质勘查及研究工作；E-mail： 280983252@qq.com