东天山帕尔塔格西铜矿床地质特征及找矿方向

冯京 李建军 徐仕琪 赵恒乐 王哲 胡可美 连政 马海军

摘   要：东天山帕尔塔格西铜矿是近年新疆地矿局继土屋铜矿之后在该矿带深化找矿认识中实现的又一重大突破。其处于东天山古生代造山带小热泉子石炭纪岛弧带，产于晚石炭世花岗闪长岩和闪长玢岩中，呈细脉浸染状矿化，与土屋铜矿特征类似，属斑岩型铜矿。通过初步勘查及资料分析研究，总结了矿床产出的地质环境、控矿要素、矿体特征、找矿标志，探讨了矿床成因，指出今后进一步扩大矿床规模及找矿方向。

关键词：斑岩铜矿;岛弧;控矿要素;找矿模型;找矿方向

斑岩铜矿是世界铜矿床中一种重要矿床类型，占世界铜资源量总量的77%[1-3]。在我国占有非常重要地位，尤其是西藏斑岩铜矿找矿的重大突破，使中国铜矿资源储量大幅增长[4-6]。自1997年新疆发现第一个大型斑岩铜矿（土屋-延东）后[7-8]，先后在西准包古图、北准杜热、东准乌伦布拉克、东天山三岔口和玉海等地发现中小型规模斑岩铜矿[9-15]。2015年以来新疆地矿局利用矿产资源潜力评价资料、矿产勘查、深地开采国家重点研发项目等研究成果，重新审视研究了全疆斑岩铜矿的成矿规律及找矿方向[16-20]❶，选定土屋铜矿北西延长带上的铜钼异常为主攻靶区。本文重点介绍帕尔塔格西铜矿成矿条件、控矿要素、矿体特征、矿床成因、找矿模型及找矿方向。

1  成矿地质背景

帕尔塔格西铜矿位于东天山古生代造山带小热泉子石炭纪岛弧带，属康古尔-土屋-黄山Cu-Ni-Au-Mo矿带[21-22]，带内已发现玉海、灵龙、土屋-延东等斑岩型矿产（图1）。区域上，地质演化经历了奥陶—志留纪大陆边缘碰撞增生演化阶段、泥盆纪—早石炭世活动大陆边缘演化阶段、石炭纪板块消减俯冲造山演化阶段、二叠纪板块局部拉伸演化阶段、中—新生代构造运动演化阶段等5个大的构造演化阶段[23]。石炭纪板块消减俯冲造山阶段形成小热泉子岛弧中-酸性火山岩，岩石组合为安山岩、英安岩、流纹岩、霏细岩[24]。小热泉子岛弧中富含铜、钼等金属元素的岩浆热液在板块消减俯冲过程中富集成矿[25]，帕尔塔格西铜矿形成于此阶段。

帕尔塔格西铜矿床与土屋-延东斑岩铜矿处于区域布格重力场高值异常区，区域航磁位于哈密-山口-梧桐窝子异常段西部，正磁异常两侧为负磁异常。区域地球化学显示，该矿床处于Cu，Mo地球化学元素高背景区，Cu元素含量45×10-6，富集系数0.97，极大值1 128×10-6;Mo元素含量1.3×10-6，富集系数1.03，极大值37.74×10-6。Cu，Mo元素富集区有3处，均对应花岗闪长岩，与地表孔雀石化带吻合。

2  矿区地质条件

帕尔塔格西铜矿位于小热泉子石炭纪岛弧带[26-27]，距鄯善县东南约50 km。矿区出露地层为下石炭统小热泉子组的一套海相火山岩、火山碎屑岩建造（图2），岩性主要为英安岩、安山岩、岩屑凝灰岩等，呈残留体状分布。地貌为戈壁山丘，基岩整体出露较差，接触关系模糊。区内构造线总体呈NW向展布，为NE向倾斜的单斜构造。主要见有帕尔塔格西和与康古尔区域断裂平行的次级断裂。NE向为帕尔塔格西断裂，呈NW方向舒缓波状延伸，倾向NE，倾角65°。断裂两侧岩层发生明显右行错位，碎裂岩化、褐铁矿化、帘石化、绿泥石化较发育;南部断裂沿76°方向延伸，断裂西段被第四系覆盖，向东延出矿区。沿断裂带岩石节理裂隙发育，见有大量石英脉充填其中。SW向为与康古尔区域断裂平行的次级康古尔北断裂，呈近EW向展布。矿区岩浆活动强烈，火山岩和侵入岩发育。火山岩主要为早石炭世中酸性火山岩建造。

侵入岩岩石类型主要为花岗闪长岩、花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长斑岩、闪长玢岩[27-28]，呈不规则椭圆状，以岩基、岩株、岩枝状产出，侵入于下石炭统小热泉子组，侵入界线相对清晰，呈NW向展布，向西南被第四系掩盖。花岗闪长斑岩与闪长玢岩是铜矿主要含矿岩体，出露面积较大。区内侵入岩节理裂隙发育，岩石较破碎。常见绿帘石化、绿泥石化、褐铁矿化沿裂隙面分布。脉岩发育，见有石英脉、霏细斑岩脉、花岗岩脉、安山玢岩脉、闪长玢岩脉等，脉岩走向对应构造行迹明显。前人在土屋一带开展了同位素测年研究，刘德权等、陈富文等、郭谦谦等获得土屋-延东铜矿床含矿英云闪长岩成岩年代为340～330 Ma;李少贞等获得克孜尔塔格花岗闪长岩体锆石U-Pb定年年龄为（317.6±2.8） Ma;王银宏等采用SIMS锆石U-Pb定年[29-33]，认为土屋含矿岩体年龄为335 Ma。结合本次野外地质工作及岩体与地层穿插关系，认为含矿花岗闪长岩成岩年代为340～330 Ma，属晚石炭世。

矿区围岩蚀变发育，平面上自中心向两侧依次为绢云母硅化带-黄铁绢英岩化带-青磐岩化带。绢云母硅化带分布范围广，铜钼矿化与绢云母-硅化带关系密切，带内孔雀石化及黑铜矿化发育。黄铁绢英岩化带分布于矿区南部闪长玢岩中，为全岩矿化蚀变，带内见有赤铜矿化、黑铜矿化、孔雀石化等。青磐岩化带位于绢云母硅化带、黄铁绢英岩化带两侧，蚀变类型主要为绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、高岭土化等。垂向蚀变分带近地表为泥化、弱绢云母化，局部见有轻微钾化。深部以绢云母硅化为主，富矿部位绢云母-硅化十分发育，已施工钻孔见绢云母硅化带。

2.1  岩石地球化学

帕尔塔格西铜矿床主要侵入岩常量元素、稀土、微量元素分析成果见表1。侵入岩SiO2含量65.64%～70.24%，Al2O3含量13.41%～15.43%，里特曼指数（σ）为1.32～2.60，为钙碱性系列中-强太平洋型岩石，SiO2过饱和系列，属I型花岗岩类。稀土总量变化较大，为60.08×10-6～218.07×10-6，平均124.9×10-6。δEu值为0.56～0.97，为铕亏损型，分布曲线呈右倾的不对称曲线簇（图3），左半部分右倾率较大，右半部分右倾率小，近于平直，反映轻稀土分馏明显，重稀土分馏不明显。分布曲线具壳幔混合源花岗岩特点，（La/Yb）N值为2.53～8.06，小于20，形成环境与岛弧相似。前述SiO2-Al2O3特征表明，源岩为地壳成熟度较低的下地壳岩石或起源于大洋俯冲板片的低钾、高钠、高铝物质。Rb/Sr=0.04～0.37，介于地幔平均值（0.025）与陆壳平均值（0.44）之间，具混源特征。在Yb+Nb-Rb图解中（图4），所有样品落在火山弧区域（VAG）。在Sr，Rb，Ba等元素岩石地球化学特征上，该矿区矿石围岩Sr含量159.0×10-6～609.1×10-6，平均398.9×10-6，Rb含量15.8×10-6～74.5×10-6，平均39.2×10-6，Ba含量212.1×10-6～553.1×10-6，平均424.5×10-6。与李秋根对斑岩型铜矿研究结果基本一致[34]。该区Rb含量偏高，高Rb含量是斑岩型钼矿的特征，高Ba含量具斑岩型钼+铜礦特征，处于俯冲型大地构造环境。Sr含量明显偏低，高的Sr含量具斑岩型铜+金矿特征。说明该区域具寻找斑岩型铜钼矿床潜力。

综上所述，结合区域构造演化特征分析，帕尔塔格西铜矿岩体为晚石炭世富含Cu，Mo等元素的洋壳板片或下地壳物质重熔形成的钙碱性岩浆，伴随区域上东天山地区晚石炭世板块汇聚，消减俯冲造山阶段，岩浆沿构造裂隙侵位形成的岩体。

3  矿床地质

3.1  矿体特征

铜矿体赋存于花岗闪长岩中，隐伏于地表30 m以下，呈NW向条带状展布。圈定4个矿体，其中M1、M2规模最大。M1铜矿体走向与斑岩体展布一致，走向工程控制长2 750 m，斜深103～188 m，厚1.95～219.69 m，Cu品位含量0.2%～0.52%，伴生Mo品位0.011%～0.051%。M2铜矿与M1平行，走向控制长3 150 m，斜深269～334 m，厚1.92～52.6 m，Cu品位0.2%～0.58%，伴生Mo品位0.014%～0.052%。沿走向具分支复合特征（图5）。

3.2  矿石矿物

矿石金属矿物以黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿为主，次为磁黄铁矿、磁铁矿、闪锌矿、辉铜矿、赤铜矿、方铅矿;氧化物主要为孔雀石、黑铜矿、黄钾铁矾、褐铁矿;脉石矿物主要为绿泥石、绢云母、绿帘石、黑云母、白云母、石英、斜长石、钾长石等。矿石结构为他形粒状结构、半自形粒状结构;矿石构造多见细脉状、浸染状构造，部分具团斑状和脉块状构造（图6）。

3.3  典型矿床对比

觉罗塔格构造-岩浆带目前已发现多处斑岩型铜矿床，自西向东依次为延西、延东、土屋-土屋东、灵龙、赤湖、玉海、三岔口和白山等[17]。对比西藏玉龙（超大型）、江西德兴（超大型）、准噶尔、东天山典型斑岩型铜矿（表2）[35-37]，认为帕尔塔格西铜矿与已知的斑岩型铜矿大地构造背景相似，控矿因素、矿床类型、矿种组合相近，围岩蚀变与斑岩型铜矿蚀变组合分带特征类似，因此帕尔塔格西铜矿有理由成为斑岩铜矿找矿目标区。

3.4  成因探讨

从大地构造环境看，矿床处于东天山古生代造山带小热泉子石炭纪岛弧带，其成矿与晚石炭世早期汇聚阶段钙碱性火山-深成岩建造有关[38]。赋矿岩石类型主要为花岗闪长斑岩、花岗闪长岩，成矿斑岩体具多期次、高侵位特征。岩体出露面积不大，剥蚀程度相对较低。具叠加改造特征，常在深部形成矽卡岩型铜矿化[39]。浅部低温热液脉状铜金矿化，围岩中火山-沉积型层状铜矿化。矿石类型以Cu-Mo型为主，次为Cu-Au、Cu-S型，均伴有不同程度的Mo，Au和Ag矿化。从高温到低温，围绕岩体向外呈环状分布。早期形成钾化带和黑云母带，及钾质角岩带、矽卡岩化带;中期生成绢云母带-黄铁绢云岩带和青磐岩带;晚期形成低温蚀变的泥化带、浊沸石-碳酸岩化带。成矿多与早、中期有关[40]。矿体主要为脉状、似层状、透镜状，展布严格受岩体控制。矿石矿物主要为黄铁矿和黄铜矿，少量斑铜矿、辉钼矿、辉铜矿等，呈星散状、浸染状、细脉浸染状、条带状不均匀分布。矿石结构以自形-半自形粒状为主，次为他形粒状。矿石构造以浸染状、细脉状为主，少量条带状、致密块状。芮宗瑶等获得土屋-延东铜矿床323 Ma的辉钼矿Re-Os年龄[41];秦克章等测得土屋-延东矿区内蚀变绢云母K-Ar年龄为341 Ma[42];张连昌等测得延东矿区细脉浸染状的辉钼矿Re-Os年龄为343 Ma[43];张达玉等测得延西铜矿床辉钼矿Re-Os年龄为326 Ma[44]。从已有同位素年代学数据可见，土屋-延东铜矿床成矿年代在340～320 Ma 左右，土屋矿床成矿时代与成岩时代基本一致或略晚。总体上，矿区成岩成矿构造环境为晚石炭世岛弧。矿床严格受一套花岗质火山杂岩所控制，矿化集中产于岩体内部及边缘接触带中。表明铜矿化与岩体具密切的親缘关系。矿床成因为早石炭世晚期岛弧边缘环境下形成的斑岩铜矿床。

4  找矿模型

通过总结帕尔塔格西铜矿地质成矿条件和标志，包括构造环境、含矿地层、含矿岩系和围岩、成矿构造、成矿侵入岩、围岩蚀变、矿体产状和特征、矿石特征、地球物理标志、地球化学标志，认为控制该矿床形成的主要因素为：早石炭世浅成侵入花岗闪长岩、NW向与近EW向断裂交汇部位及强绢云母化-硅化蚀变带。找矿标志为：孔雀石化、Cu-Mo地球化学元素异常、中极化-中低电阻-磁异常梯度带、负地形。据此，建立帕尔塔格西铜矿找矿模型（表3，图7）。

5  找矿前景

5.1  已知矿体走向延伸及深部

帕尔塔格西铜矿床位于康古尔韧性剪切带影响范围内。据国家科技攻关项目研究阶段性成果，该带自南向北区域隆升、剥蚀程度依次降低[45-47]，即土屋-赤湖中酸性侵入体剥蚀程度高，地表出现氧化矿体。帕尔塔格西岩体剥蚀程度相对较低，矿体未出露地表，浅隐伏于地下。目前勘查程度仅限于勘查区西北部。EW向闪长玢岩分布范围及NS向花岗闪长岩延长方向为进一步扩大矿床规模有利地段。地表未见氧化矿体，零星可见薄膜状孔雀石化，钻探工程控制的矿体赋存于地表以下50 m。深部具寻找厚大矿体和叠加在斑岩矿化之上的富矿体前景。

5.2  土屋铜矿带

区域上看，土屋延东铜矿带分布于泥盆系与石炭系火山岩、火山碎屑岩接触带中。沿该带分布有众多石炭纪中酸性浅成侵入体，这些地段是今后寻找新的斑岩铜矿有利地段，应按“三位一体”找矿模型[48]，加大这些有利地段检查评价。重新审视新疆东天山各地质单元演化过程及相互关系，深入研究特定区域、特定时间段的成矿条件，是当前寻找斑岩铜矿的重要战略方向。

6  结论

（1） 帕尔塔格西铜矿床位于东天山古生代造山带小热泉子石炭纪岛弧带，属康古尔-土屋-黄山Cu-Ni-Au-Mo矿带。铜矿赋存于下石炭统小热泉子组海相火山岩、火山碎屑岩建造中的晚石炭世花岗闪长岩中。铜矿化呈细脉浸染状分布，品位低，厚度大。地表无氧化矿体、原生矿体隐伏于地下，反映了区内含矿地质体剥蚀不深。矿区主要控矿断裂呈NW向延伸。

（2） 帕尔塔格西铜矿床与土屋铜矿床特征类似。同国内典型矿床对比研究认为，该矿床属斑岩型铜矿，成岩、成矿时代为晚石炭世。

（3） 据建立的帕尔塔格西铜矿找矿模型，认为晚石炭世浅成侵入花岗闪长岩、NW向与近EW向断裂交汇部位及强绢云母化-硅化蚀变带是主要控矿要素;孔雀石化、Cu-Mo地球化学元素异常、中极化-中低电阻-磁异常梯度带、负地形是主要地表找矿标志。提出区域闪长玢岩的EW向延伸部位、花岗闪长岩NW向延伸部位是进一步扩大矿床规模的潜力地区。

致谢：野外地质调查得到新疆地矿局第二区域地质调查大队、新疆地质调查院大力支持，成文过程中得到匿名审稿人给予本文宝贵的修改意见与建议，在此一并致谢！

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Abstract：After the discovery of Tuwu copper deposit， the paltagexi copper deposit is another major breakthrough in deepening the understanding of ore prospecting in this ore belt.It is located in the Carboniferous island arc belt of Xiao Re Quan Zi in the Paleozoic orogenic belt of East Tianshan， and occurs in the Late Carboniferous granodiorite and diorite porphyrite. It is a porphyry copper deposit with veinlet disseminated mineralization similar to Tuwu copper deposit.Based on preliminary exploration and data analysis， this paper summarizes the geological environment， ore controlling factors， ore body characteristics and prospecting criteria of the deposit， discusses the genesis of the deposit， and points out the prospecting direction for further expanding the scale of the deposit in the future.

Key words：Porphyry copper deposit; Island arc; Geological characteristics; Ore controlling factors; Prospecting direction.