新疆伊吾县下马崖东山铜(金)矿床地质地球化学特征

朱西奎，孙韶栋，路通，邢伟伟，曾华栋，郑媛媛

(1.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第六地质大队，新疆 哈密 839000；2.河北省区域地质调查研究所，河北 廊坊 065000)

东山铜(金)矿位于伊吾县东北，与伊吾县直距80 km，成矿区带划分属古亚洲成矿域-准噶尔成矿区-哈尔里克铜成矿带。近些年，前人在该成矿带和周边地区陆续发现了金、铜、镍、钼、锂辉石等矿床，如：乌吉台888铜矿、小铺铜矿、峡沟钼矿、小泉口铜矿等。对区带内小铺铜矿进行了初步研究，认为其矿床成因类型为斑岩型铜矿[1]。邻区大南湖晚古生代岛弧带内土屋-延东大型斑岩型铜矿及东准谢米斯台-野马泉-琼河坝古生代岩浆岛弧带内的哈拉苏、蒙西、琼河坝、和尔赛、铜华岭等斑岩铜矿的研究程度较高[2-5]，东山铜金矿所在的哈尔里克岛弧带内至今未发现成型斑岩型铜矿。前人通过研究认为中亚造山带斑岩型铜矿成矿岩体多为埃达克岩，尤其是新疆北部已发现的多个斑岩型铜矿均与埃达克岩有关[6]。因此，东山铜金矿床地质特征及含矿岩体地球化学特征的研究对确定其矿床成因类型具重要意义，能够为成矿带内同类型矿床的勘查工作提供理论依据。

1 地质背景

东山铜(金)矿大地构造位置位于准噶尔-哈萨克斯坦板块，准噶尔微板块，哈尔里克古生代复合岛弧带的东段(图1)，北部毗邻唐巴勒-卡拉麦里古生代复合沟弧带，南部与中亚地区重要的斑岩型铜金成矿带大南湖晚古生代岛弧带相接[7]。区内出露地层主要为中—上奥陶统大柳沟组、下泥盆统大南湖组和中泥盆统头苏泉组，下石炭统黑山头组，下石炭统姜巴斯套组。带内构造和岩浆活动强烈，侵入岩体规模较大，岩体受构造控制明显，空间形态以复式岩基为主，少数呈岩株状或脉状产出，岩性主要有闪长岩、花岗闪长岩、正长花岗岩和闪长玢岩等。区内火山喷发频繁，具多期次、多类型的特点。断裂活动有NE、NW向断裂，规模较大的断裂有阔托尕依东断裂、博尔尕苏断裂和额勒斯拉断裂。不同方向断裂局部地段交错出现，断裂带内岩石破碎，沿断裂蚀变较强，发育褐铁矿化、黄钾铁矾化、绿帘石化、绿泥石化、碳酸盐化、高岭土化等。

2 矿区地质特征

东山铜(金)矿区内出露下石炭统姜巴斯套组第一岩性段，主要岩性组合为砾岩、含砾砂岩、细砂岩、粉砂岩，以粉砂岩和细砂岩地层为主，少见砾岩及含砾砂岩夹层(图2)。地层走向与其南部NE向断层大体一致，走向为300°～320°，倾角为50°～70°，岩体南北两侧地层倾向不同，推测矿区内存在褶皱构造。受构造活动影响，矿区内地层多发生片理化。

图1 东山铜金矿区域地质图Fig.1 The regional geological map of the Dongshan Cu(Au)deposit

矿区内岩浆岩主要为花岗闪长岩和闪长玢岩，可见少量花岗斑岩及钾长花岗岩岩株、岩脉出露，花岗闪长岩岩体全岩发生蚀变，矿体主要赋存于花岗斑岩与蚀变花岗闪长岩接触带附近及闪长玢岩等斑岩体附近的蚀变花岗闪长岩体内。蚀变花岗闪长岩体呈楔状，EW走向，总体向NE侧伏，出露长3 km，宽700～900 m，岩体主要受其南部NW向断裂控制，岩体内节理发育(图3-A)，岩石破碎强烈，岩体蚀变、矿化发育。矿体呈条带状(图3-B)、脉状(图3-C)、网脉状和透镜体状产于斑岩体附近花岗闪长岩节理裂隙中，而花岗闪长岩南北两侧地层中斑岩体附近地层节理裂隙未见矿化，说明花岗闪长岩为主要成矿岩体。矿石中金属矿物主要有黄铜矿(图3-H)、黄铁矿(图3-I)、磁铁矿、赤铁矿等，伴生有金、银等有益组分，脉石矿物主要有石英、长石、绢云母、方解石、绿泥石等。次生氧化矿物主要有孔雀石、褐铁矿和铜蓝等。矿石主要为半自形-它形粒状结构，矿石构造主要有含矿溶液沿节理、裂隙充填贯入形成的细脉状构造及交代作用形成的浸染状构造(图3-D)。岩体中硅化网脉发育(图3-G)，围岩蚀变主要以花岗斑岩体内外的钾长石化(图3-E)，以及含矿岩体花岗闪长岩内的硅化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化和碳酸盐化(图3-F)为主，与典型斑岩型铜矿类似。

图2 东山铜(金)矿床地质图Fig.2 Geological map of the Dongshan Cu(Au)deposit

图3 东山铜(金)矿床矿石特征照片及镜下照片Fig.3 Mineral characteristics photographs and microphotographs of the Dongshan Cu(Au)deposit

3 含矿岩体岩石地球化学特征

矿区含矿岩体主要为花岗闪长岩，矿区含矿岩体岩石化学分析见表1。在深成岩系统TAS分类图上，样点落入了亚碱性系列花岗闪长岩区域(图4)；在K2O-SiO2图解上，花岗闪长岩落入了低钾(拉斑)系列区域(图5)[8,9]，向钙碱性系列过渡。花岗闪长岩Al2O3含量16.41%～16.87%，平均16.58%，CaO含量2.97%～3.40%，平均3.13%，铝饱和指数A/CNK为0.99～1.04，属准铝质-弱过铝质岩石。分异指数DI为75.14～76.79，表明母岩浆经历了一定的分异或同化作用。

表1 花岗闪长岩主量元素化学分析结果表Table 1 Major element results of the granite-diorite

图4 闪长岩TAS分类图解Fig.4 TAS diagram for the diorite

含矿岩体稀土总量较低，ΣREE为23.27×10-6～36.17×10-6。LREE/HREE为4.43～4.86，轻稀土相对富集，重稀土相对亏损(表2)。(La/Yb)N比值为3.63～5.30，轻重稀土分馏不明显，(La/Sm)N比值变化于2.28～2.58，说明轻稀土具一定的分馏，重稀土的分馏则相对较弱，(Gd/Yb)N比值仅为1.18～1.57。δEu为1.11～1.89，具微弱的正Eu异常，可能与斜长石的堆晶作用有关。

微量元素原始地幔标准化蛛网图中，矿区花岗闪长岩大离子亲石元素Rb，Ba，U，K等元素相对富集，高场强元素Nb，Ta，Zr等相对亏损，明显的Nb，Ta，Ti负异常特征表明样品具岛弧岩浆岩特征，与土屋-延东及琼河坝矿区含矿岩体微量元素分布特征类似(图 6)[10,11]。利用 Rb-(Y+Nb)及 Rb-(Yb+Ta)图解进一步判别，3个矿区样品均落入火山弧(岛弧)花岗岩区域，结合区域地质背景分析及岩石微量元素地球化学特征认为，东山矿区花岗闪长岩具岛弧岩浆岩特征，形成于火山弧(岛弧)环境(图7)。

图5 K2O-SiO2图解Fig.5 K2O-SiO2diagram

东山铜金矿区含矿岩体具有与埃达克岩相似的地球化学特征，在Sr/Y-Y判别图解中，含矿岩体花岗闪长岩落入了埃达克岩区域，土屋-延东及琼河坝矿区含矿岩体也落入了埃达克岩区域(图8)。埃达克岩是指由俯冲板片部分熔融形成的一套富Na的中酸性火成岩，其主要地球化学特征为：SiO2含量大于等于56%，Al2O3含量大于等于15%，MgO小于3%，Y和HREE含量低于正常岛弧火山岩，但具较高的Sr及Sr/Y，La/Yb值[13,14]。东山矿区含矿岩体SiO2含量64.3%～68.15%，平均66.93%，Al2O3含量为15.6%～16.6%，平均16.25%，MgO含量1.29%～1.69%，岩体Sr含量较高(624×10-6～871×10-6)，Y，Yb含量较低(表 3)，分别为 6.90×10-6～2.30×10-6、0.58×10-6～0.92×10-6，Sr/Y比值为64.47～122.68，Y和Yb含量低但具较高Sr值，具埃达克岩特征。同时，东山含矿岩体花岗闪长岩具明显的富铝富钠贫钾特征(Al2O3含量15.6%～16.6%，Na2O/K2O为5.18～19.42)，与俯冲洋壳熔融形成的埃达克岩一致[13]，表明东山铜金矿含矿岩体为岛弧岩浆岩，具埃达克岩特征，源区主要来自于俯冲洋壳的部分熔融。

表2 花岗闪长岩稀土元素含量分析结果表Table 2 REE analytical results of the granite-diorite

图6 东山铜(金)矿区花岗闪长岩微量元素原始地幔标准化蛛网图Fig.6 Primitive normalized patterns of trace elements of granite-diorite from the Dongshan Cu(Au)deposit

图 7 Rb-(Y+Nb)和 Rb-(Yb+Ta)图解Fig.7 Rb-(Y+Nb)and Rb-(Yb+Ta)diagram

图8 Sr/Y-Y判别图解Fig.8 Sr/Y-Y diagram

表3 花岗闪长岩微量元素含量分析结果表Table 3 Rare elements’results of the granite-diorite

表4 东山铜金矿与新疆北部斑岩型铜矿和典型斑岩型铜矿特征对比表Table 4 Characteristics of Dongshan Cu(Au)deposits、porphyry copper deposits in northern Xinjiang and typical porphyry copper deposits

4 成矿潜力分析

许茗涵通过研究新疆北部4个典型的斑岩型铜矿(土屋-延东、包古图、琼河坝和哈腊苏)，指出新疆北部斑岩型铜矿在成矿时代、构造背景、成矿斑岩特征、矿体特征、围岩蚀变和成矿流体特征方面有其专属性：①成矿时代：古生代的早泥盆世、晚泥盆世、早石炭世和晚石炭世；②构造背景：俯冲岛弧环境；③成矿岩体主要为埃达克岩，源区主要来自于俯冲洋壳的部分熔融；④矿化类型主要以细脉浸染状、浸染状和网脉状分布于成矿斑岩中[10]。通过对比东山铜金矿与新疆北部斑岩型铜矿和典型斑岩型铜矿的成矿特征可知(表4)[10]，东山铜金矿与新疆北部斑岩型铜矿特征相似，成矿构造背景均为俯冲岛弧环境，含矿岩体均为埃达克岩，含矿岩体具相似的岩石地球化学特征，表明该区具斑岩型铜矿的成矿潜力，东山铜金矿的矿床成因类型应为斑岩型铜金矿床。

5 结论

通过对东山铜金矿区矿床地质特征、含矿岩体地球化学特征等方面的分析，得出以下认识：

(1)矿体主要产于花岗斑岩及闪长玢岩与花岗闪长岩接触带附近，花岗闪长岩为主要含矿岩体，矿体呈条带状、脉状、网脉状产于节理裂隙中，与斑岩型铜矿化类型相似。

(2)矿区花岗闪长岩SiO2含量64.3%～68.15%，平均66.93%，Al2O3含量15.6%～16.6%，平均16.25%，为亚碱性低钾(拉斑)系列，属准铝质-弱过铝质岩石。岩石Sr含量较高(624×10-6～871×10-6)，Y，Yb含量较低，分别为 6.90×10-6～12.30×10-6、0.58×10-6～0.92×10-6，Sr/Y比值为64.47～122.68，Y和HREE含量低但具较高Sr值，矿区花岗闪长岩具有埃达克岩特征。

(3)花岗闪长岩大离子亲石元素Rb，Ba，U，K等元素相对富集，高场强元素Nb，Ta，Zr等相对亏损，明显的Nb，Ta，Ti负异常特征表明样品具有岛弧岩浆岩特征，与土屋延东及琼河坝含矿岩体微量元素特征类似。结合区域地质背景分析及岩石微量元素地球化学特征认为，本区花岗闪长岩形成于火山弧(岛弧)环境，源区来自于俯冲洋壳的部分熔融。

(4)通过与新疆北部斑岩型铜矿和典型斑岩型铜矿的成矿特征及构造环境对比可知，东山铜(金)矿与二者成矿特征及成矿环境相似，表明区内具斑岩型铜矿的成矿潜力，东山铜(金)矿的矿床成因类型应为斑岩型铜金矿床。

致谢：在论文写作过程中得到了新疆地矿局第六地质大队总工邓刚、副总贾红旭以及中国地质调查局西安地质调查中心刘月高博士的指导和帮助，在此表示感谢！