东天山卡拉塔格地区玉带铜矿床地质特征及成因.pdf

396第31卷第3期2023 年 6 月Vol.31 No.3Jun.，2023Gold Science and Technology东天山卡拉塔格地区玉带铜矿床地质特征及成因陈磊1，2，段宝福1，吕道1，曾建朋1，张朔1，曾兴富1，黄美俊3*1.东华理工大学地球科学学院，江西 南昌 330013；2.中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室，湖南 长沙 410083；3.江西省地质调查勘查院矿产勘查所，江西 南昌 330038摘 要：玉带铜矿床位于东天山大南湖头苏泉岛弧带北缘的卡拉塔格地区，为近年来发现的中型铜矿床。通过野外地质调查和室内研究，对该矿床地质特征及成因进行探讨，发现矿床含矿地质建造为一套火山岩火山碎屑岩，成矿地质体为石英闪长玢岩，矿体产于石英闪长玢岩体及其与围岩接触带，受断裂控制，主要呈脉状和透镜状。矿石类型以浸染状和细脉状为主，矿石组构以粒状结构，浸染状和细脉状构造为主，金属矿物主要为黄铜矿和黄铁矿，脉石矿物主要为石英，其次为绿泥石和绢云母。成矿过程可划分为石英磁铁矿、钾长石石英黄铁矿、石英黄铁矿黄铜矿辉钼矿和石英碳酸盐石膏4个阶段。矿区普遍发育钾化、硅化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化和碳酸盐化等蚀变，具带状分布特征，水平方向上由石英闪长玢岩中心向外可划分为钾化硅化带、硅化绢云母化带、泥化带和绿泥石绿帘石化碳酸盐化带；垂向上由石英闪长玢岩中心向外可划分为钾化硅化带、硅化绢云母化黄铁矿化带和绿泥石绿帘石化碳酸盐化带。玉带铜矿床的成矿地质条件、矿体特征及围岩蚀变特征均与大南湖头苏泉岛弧带斑岩型矿床一致，属于斑岩型铜矿床。关键词：斑岩型铜矿床；地质特征；矿床成因；玉带铜矿床；卡拉塔格地区；东天山中图分类号：P618.41 文献标志码：A 文章编号：1005-2518（2023）03-0396-12 DOI：10.11872/j.issn.1005-2518.2023.03.134引用格式：CHEN Lei，DUAN Baofu，LV Dao，et al.Geological Characteristics and Genesis of Yudai Copper Deposit in Kalatag District，Eastern Tianshan J.Gold Science and Technology，2023，31（3）：396-407.陈磊，段宝福，吕道，等.东天山卡拉塔格地区玉带铜矿床地质特征及成因 J.黄金科学技术，2023，31（3）：396-407.东天山位于新疆东部，西起小热泉子，东至甘新交界，面积约为6104 km2，是我国重要的铜、金、铁、铅、锌等大型矿集区，其中大南湖头苏泉岛弧带是东天山最重要的成矿区域。该岛弧带位于吐哈盆地南缘，呈EW向展布于康古尔塔格断裂带北缘（庞博宸等，2020），自西向东分布有延西（张达玉等，2010）、土屋延东（Tan et al.，2021）、灵龙（Sun et al.，2020）、赤湖（刘仲存等，2020）、玉海（张照伟等，2016）、三岔口（王超等，2015；Wang et al.，2022）和白山（涂其军等，2019）等一系列斑岩型矿床。目前，许多学者对大南湖头苏泉岛弧带上的斑岩型铜矿进行了大量研究，包括构造背景（王超等，2015；Mao et al.，2022；何西恒等，2023）、矿床地质地球化学特征（Chen et al.，2017）、成岩成矿年代学（刘彬等，2016；张照伟等，2016）、岩石学和矿物学（王超等，2015）以及成矿规律（张连昌等，2021）等，收稿日期：2022-10-08；修订日期：2023-02-20基金项目：国家自然科学基金项目“东天山卡拉塔格铜矿床成矿条件和矿床成因研究”（编号：41572077）、有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室（中南大学）开放基金资助项目“卡拉塔格玉带斑岩铜矿成矿作用研究”（编号：2019YSJS09）、江西省教育厅科学技术研究项目“东天山卡拉塔格玉带斑岩铜矿成矿机制研究”（编号：GJJ2200760）和东华理工大学博士科研启动基金项目“东天山卡拉塔格西二区铁铜矿成矿作用研究”（编号：DHBK2019007）联合资助作者简介：陈磊（1988-），男，湖南郴州人，讲师，从事成矿规律与成矿预测研究工作。*通信作者：黄美俊（1990-），男，湖南娄底人，工程师，从事矿产勘查工作。取得了丰硕成果。卡拉塔格地区位于东天山大南湖头苏泉岛弧带的北部，近年来该区内相继发现红石梅岭热液型脉状铜矿床（于明杰，2016；王鑫等，2021）、红海 VMS 型铜锌矿床（毛启贵，2014）、玉带铜矿床（Chen et al.，2017）、西二区矽卡岩型铁铜矿床（陈磊等，2018）和月牙湾铜镍硫化物矿床（Mao et al.，2021）等。玉带铜矿床于2011年发现，探明铜金属量超过 30104 t，铜平均品位为 0.38%。目前玉带铜矿床地质勘查程度相对较低，相关研究仅限于年代学、地球化学和矿床地质特征（Chen et al.，2017），缺乏对矿床成矿期次、围岩蚀变和控矿因素的系统研究，不利于矿床的勘查工作和成因研究。为此，本文在前人研究成果的基础上，通过详细的野外地质调查以及系统的岩相学和矿相学研究，开展了玉带铜矿床地质特征、成矿期次和围岩蚀变等研究工作，以期为矿床地质勘查和成因研究提供参考。1 区域地质背景东天山造山带由北向南被 EW 向克拉麦里断裂和阿其克库都克断裂划分为3个构造成矿单元，即博格达哈尔里克带、觉罗塔格带和中天山地块，每个成矿单元的地层、构造、岩石和矿床类型均存在较大差异（Qin et al.，2011）（图 1）。觉罗塔格带发育有古生代火山岩和沉积岩，产出众多铜、铁、金矿床，由北向南被EW向康古尔断裂和雅满苏断裂划分为3个构造成矿亚单元，即大南湖头苏泉岛弧带、康古尔黄山韧性剪切带和雅满苏岛弧带（Qin et al.，2011）（图 1）。卡拉塔格位于大南湖头苏泉岛弧带，北缘与吐哈盆地相邻。卡拉塔格地区出露地层有奥陶系大柳沟组、志留系红柳峡组、泥盆系大南湖组、石炭系脐山组和二叠系阿尔巴萨依组（图2）。其中，大柳沟组多出露于该地区中部，构成卡拉塔格复式背斜核部，为海相安山岩（450 Ma）、凝灰岩（450440 Ma）和英安岩（440420 Ma）（陈磊等，2018）；红柳峡组由海相火山碎屑岩和沉积碎屑岩组成，不整合叠加于大柳沟组之上；大南湖组系一套海相火山碎屑岩、碎屑沉积岩夹中基性火山熔岩与碳酸盐岩建造，与下伏红柳峡组呈不整合接触；脐山组出露岩性为基性中酸性火山碎屑岩夹中基性火山熔岩；阿尔巴萨依组分布于卡拉塔格南北两侧，为一套陆相火山熔岩夹少量火山碎屑岩建造。卡拉塔格地区褶皱和断裂发育，与区域构造方向一致。褶皱以近EW向宽缓褶皱为主，断裂可划分为NW、NNW和NEE向3组（图2）。其中，NW向断裂是区内控制火山作用和成矿作用的主干断裂，显示多阶段演化和多性质转换特征；NNW向断裂系 NW 向断裂的次级断裂，仅出露于火山岩地层中；NEE向断裂错断NNW向断裂和晚期花岗岩类，系左行走滑断裂（陈磊等，2018）。卡拉塔格地区主要出露加里东期和华力西期侵入岩。其中，加里东期侵入体岩性有英云闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩等，Deng et al.（2017）测得其SIMS锆石U-Pb年龄为（430.01.7）Ma。华力西期侵入体主要产于泥盆纪，在卡拉塔格地区广泛发育，但侵入体规模相对较小，主要为中酸性脉岩或次火山岩。卡拉塔格地区成矿时代跨度较大，从奥陶纪到石炭纪再到二叠纪均有成矿作用，且主要集中在450430 Ma、400380 Ma和300280 Ma 3个阶段。成岩成矿时代由老到新，矿床成因类型具有一定的规律，具体表现为VMS型（奥陶纪志留纪）斑岩型（志留纪）矽卡岩型（泥盆纪）浅成低温热液型（志留纪、石炭纪）岩浆熔离型（二叠纪），对应区域构造背景从俯冲（奥陶泥盆纪）碰撞（石炭纪），到后碰撞板内（二叠纪）环境的演化过程。在空间上，卡拉塔格地区矿产由南向北可划分为4个成矿带或系列：（1）南部海相火山岩型块状硫化物矿床（VMS）成矿带；（2）中部热液型脉状矿成矿带；（3）西北部斑岩型矽卡岩型铜多金属矿成矿带；（4）北部铜镍硫化物成矿带。2 矿床地质特征玉带铜矿床位于卡拉塔格地区西部，矿区出露地层为奥陶系大柳沟组和泥盆系大南湖组，均为一套海相火山岩建造（图3）。其中，奥陶系大柳沟组主体出露于矿区中南部，大致呈NW-SE向展布，为一套巨厚的海相中基性火山岩建造，岩性以灰绿色安山岩为主，矿区西部见椭圆状和不规则状玄武岩2023 年 6 月 第 31 卷 第 3 期397陈磊等：东天山卡拉塔格地区玉带铜矿床地质特征及成因取得了丰硕成果。卡拉塔格地区位于东天山大南湖头苏泉岛弧带的北部，近年来该区内相继发现红石梅岭热液型脉状铜矿床（于明杰，2016；王鑫等，2021）、红海 VMS 型铜锌矿床（毛启贵，2014）、玉带铜矿床（Chen et al.，2017）、西二区矽卡岩型铁铜矿床（陈磊等，2018）和月牙湾铜镍硫化物矿床（Mao et al.，2021）等。玉带铜矿床于2011年发现，探明铜金属量超过 30104 t，铜平均品位为 0.38%。目前玉带铜矿床地质勘查程度相对较低，相关研究仅限于年代学、地球化学和矿床地质特征（Chen et al.，2017），缺乏对矿床成矿期次、围岩蚀变和控矿因素的系统研究，不利于矿床的勘查工作和成因研究。为此，本文在前人研究成果的基础上，通过详细的野外地质调查以及系统的岩相学和矿相学研究，开展了玉带铜矿床地质特征、成矿期次和围岩蚀变等研究工作，以期为矿床地质勘查和成因研究提供参考。1 区域地质背景东天山造山带由北向南被 EW 向克拉麦里断裂和阿其克库都克断裂划分为3个构造成矿单元，即博格达哈尔里克带、觉罗塔格带和中天山地块，每个成矿单元的地层、构造、岩石和矿床类型均存在较大差异（Qin et al.，2011）（图 1）。觉罗塔格带发育有古生代火山岩和沉积岩，产出众多铜、铁、金矿床，由北向南被EW向康古尔断裂和雅满苏断裂划分为3个构造成矿亚单元，即大南湖头苏泉岛弧带、康古尔黄山韧性剪切带和雅满苏岛弧带（Qin et al.，2011）（图 1）。卡拉塔格位于大南湖头苏泉岛弧带，北缘与吐哈盆地相邻。卡拉塔格地区出露地层有奥陶系大柳沟组、志留系红柳峡组、泥盆系大南湖组、石炭系脐山组和二叠系阿尔巴萨依组（图2）。其中，大柳沟组多出露于该地区中部，构成卡拉塔格复式背斜核部，为海相安山岩（450 Ma）、凝灰岩（450440 Ma）和英安岩（440420 Ma）（陈磊等，2018）；红柳峡组由海相火山碎屑岩和沉积碎屑岩组成，不整合叠加于大柳沟组之上；大南湖组系一套海相火山碎屑岩、碎屑沉积岩夹中基性火山熔岩与碳酸盐岩建造，与下伏红柳峡组呈不整合接触；脐山组出露岩性为基性中酸性火山碎屑岩夹中基性火山熔岩；阿尔巴萨依组分布于卡拉塔格南北两侧，为一套陆相火山熔岩夹少量火山碎屑岩建造。卡拉塔格地区褶皱和断裂发育，与区域构造方向一致。褶皱以近EW向宽缓褶皱为主，断裂可划分为NW、NNW和NEE向3组（图2）。其中，NW向断裂是区内控制火山作用和成矿作用的主干断裂，显示多阶段演化和多性质转换特征；NNW向断裂系 NW 向断裂的次级断裂，仅出露于火山岩地层中；NEE向断裂错断NNW向断裂和晚期花岗岩类，系左行走滑断裂（陈磊等，2018）。卡拉塔格地区主要出露加里东期和华力西期侵入岩。其中，加里东期侵入体岩性有英云闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩等，Deng et al.（2017）测得其SIMS锆石U-Pb年龄为（430.01.7）Ma。华力西期侵入体主要产于泥盆纪，在卡拉塔格地区广泛发育，但侵入体规模相对较小，主要为中酸性脉岩或次火山岩。卡拉塔格地区成矿时代跨度较大，从奥陶纪到石炭纪再到二叠纪均有成矿作用，且主要集中在450430 Ma、400380 Ma和300280 Ma