新疆哈勒哈特铜锑矿床地质特征及成因浅析

李永辉，郝艺佳，孙 浩，张长城，魏四华，郝仁红，黎方云，张 众，艾智龙

(1.武汉地质工程勘察院，湖北 武汉 430051; 2.湖北省地质调查院，湖北 武汉 430034)

哈勒哈特铜锑矿床位于新疆维吾尔自治区和静县西部，南天山额尔宾山中段，为一个受控于哈勒哈特短轴背斜核部次级断裂和芒奇提花岗岩体的小型石英脉型矿床。该矿床由2006—2008年实施的1∶5万区域地质矿产调查项目所发现(1)新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第三地质大队，1∶5万浩然达坂幅、乌力宰特希力幅、科库乌苏尼·诺尔幅区域地质矿产报告，2008。，目前还未见该矿床的相关报道。本文将所掌握的第一手地质资料进行整理，总结该矿床地质特征，浅析矿床成因，为该区域地质找矿工作提供一些依据。

1 区域地质背景

哈勒哈特铜锑矿床处于塔里木板块北缘活动带之萨阿尔明晚古生代残余盆地北部，那拉提—红柳河缝合带南侧[1](图1)，位于伊犁成矿区萨阿尔明—库米什Au-Cu-Pb-Zn-Fe-Mn Ⅲ级成矿带中[2]。区域矿产分布严格受构造单元控制，其中萨阿尔明晚古生代残余盆地在早泥盆世末期受构造作用影响抬升固结成陆，在中—晚泥盆世处于开阔陆表海环境，沉积形成了较厚的碎屑岩夹火山岩建造和台地相碳酸盐岩建造，控制了区内铜、银、金、锑等内生金属矿产的分布[3-4]。区域地层属塔里木—南疆地层大区库鲁克塔格地层小区和萨阿尔明地层小区(2)新疆维吾尔自治区地质矿产局，新疆维吾尔自治区区域地质志，1993。，其中库鲁克塔格地层小区仅出露古元古代兴地塔格岩群(Pt1X)片麻岩岩组和片岩岩组；萨阿尔明地层小区出露有早泥盆世阿尔彼什麦布拉克组(D1a)砂岩、千枚岩，中泥盆世萨阿尔明组(D2s)碎屑岩夹碳酸盐岩，晚泥盆世哈孜尔布拉克组(D3h)生物碎屑灰岩，早石炭世野云沟组(C1yn)砂岩、钙质粉砂岩，晚石炭世卡拉达坂组(C2k)砂岩、泥岩夹灰岩，以及中新世桃树园组(N1t)和第四系(Q)冰碛层、残坡积层、洪冲积层。萨阿尔明组为主要赋矿层位。区域岩浆岩主要为华力西中期第二次黑云母二长花岗岩体(γ42b)，呈岩基、岩株及少量岩脉产出，岩体外接触带为成矿有利部位。区内存在区域变质岩、接触变质岩、动力变质岩和低—中压过渡型变质岩，其中与碰撞造山有关的区域动力变质作用和岩浆期后交代变质作用与成矿有关。

矿区位于1∶5万地面高精度磁法测量圈定的浩然达坂低缓负磁场区的局部磁异常中心，该异常呈椭圆形展布(图1)，推测为铜锑矿化蚀变带和岩体外接触带矽卡岩化蚀变带导致磁性减弱所致。由于蚀变导致岩石退磁明显，加上矿区南侧为具极弱磁性的酸性花岗岩，从而形成相对负磁异常。

矿区位于1∶5万水系沉积物测量圈定的浩然达坂异常范围内，该异常面积约19.71 km2,呈近EW向条带状分布(图1)，形态与萨阿尔明组上段(D2s2)糜棱岩化大理岩分布范围基本一致。异常组合以Sb、Pb、Zn为主，主要成矿元素Sb异常规模较大，具有明显的浓集中心和二级浓度分带；元素间相互套合较好，主要异常元素极大值含量分别为:Sb 6.43×10-6;Pb 30.00×10-6;Zn 506.97×10-6，并伴有弱Cu异常。

图1 区域地质简图(底图据参考文献[5])

2 矿床地质特征

2.1 矿区地质特征

矿区出露地层主要为萨阿尔明组上段(图2)，为一套浅海碳酸盐岩台地相沉积[6]。该段地层可分为四个岩性段，由下而上分别为：第一岩性段(D2s2-1)深灰色厚层状白云质大理岩、薄层状生物屑灰岩夹少量粉砂质、砂质千枚岩、片岩等，厚432.5 m；第二岩性段(D2s2-2)灰白色块状白云质大理岩，厚506.2 m；第三岩性段(D2s2-3)浅灰色薄层状灰岩，厚89.3 m；第四岩性段(D2s2-4)灰白色厚层状白云岩夹含生物屑白云岩，厚>1 000 m。萨阿尔明组上段第一岩性段为矿区主要赋矿层位。

矿区构造线以NWW向为主(图2)，构造类型主要为哈勒哈特短轴背斜及其轴部的次级断裂。哈勒哈特短轴背斜呈NW向贯穿矿区，核部由萨阿尔明组上段第一岩性段大理岩组成，地层产状较缓，倾角为18°左右；两翼由萨阿尔明组上段第一—第四岩性段构成，北冀产状为8°～35°∠40°～80°，南冀产状为185°～230°∠40°～70°，两冀基本对称。断裂主要呈左行雁行式排列，控制铜锑矿(化)体的分布范围及形态，局部存在韧性变形(糜棱化)。F1断裂为高角度逆冲断层，其NWW走向与矿区褶皱构造线方向一致，断层面产状变化较大，但总体倾向S；沿断裂常形成较宽的糜棱化褐铁矿化蚀变带，最宽可达20～40 m，断裂带裂隙中可见孔雀石化石英细脉。F2、F3断裂也为高角度的逆冲断层，与F1断裂近于平行产出，但规模较小，为矿区的直接控矿断裂；断层面倾向S，倾角70°～80°；沿断裂发育有孔雀石化、蓝铜矿化、绿泥石化、硅化等蚀变。

图2 哈勒哈特矿区地质简图

矿区南部发育花岗岩岩基，岩性为华力西中期第二次黑云母二长花岗岩，亦称芒奇提花岗岩，为造山期异地型地壳重熔花岗岩[7]。岩体侵入萨阿尔明组上段地层中，形成接触带构造，外接触带宽1～5 m，发育角岩化、矽卡岩化、硅化，其次为绿帘石化、绢云母化；内接触带断续发育，一般宽几米—十几米不等，总的特征是岩石颗粒较细，具混染现象或因交代造成暗色矿物增多现象，极个别具冷凝边。围岩残留体或捕虏体较多，且沿岩体中心向外呈弧形或不规则的环形分布(流面构造也具呈此特征)。此外区内还有伟晶岩脉、细晶岩脉及花岗岩脉产出。

2.2 矿体地质特征

通过探槽揭露和取样分析，圈定了2个矿(化)体，编号分别为Ⅰ和Ⅱ，均赋存于NWW向断裂破碎带中。矿化主要表现为含锑、铜硫化物呈不规则细脉浸染状分布于石英脉裂隙中，在地表这些含锑、铜矿物氧化为孔雀石和铜蓝，呈薄膜状填充于岩石板理面、节理及裂隙中。

Ⅰ矿化体为含锑铜矿化体，呈脉状产于F2断裂破碎带中，顶底板围岩为灰色大理岩。矿化体在走向上呈向北凸出的弧形，略倾向N，产状为10°～25°∠70°～85°；断续出露长约620 m，厚1.0～1.5 m，平均厚1.25 m。矿化不均匀，Cu品位为0.18%～0.38%，平均为0.26%；Sb品位为0.12%～0.36%，平均为0.27%。

Ⅱ矿体为含锑铜矿体，呈脉状产于F3断裂破碎带中，顶底板围岩为灰色大理岩。矿体走向NWW，略北倾，产状为15°～20°∠65°～85°；出露长度为436 m，厚度为1.2～3.4 m,平均厚1.96 m。Cu品位主要介于0.25%～1.24%，最高为2.17%，平均为0.94%；Sb品位介于0.17%～0.96%，平均为0.50%。

2.3 矿石特征

矿石类型以石英脉型、石英网脉型为主。矿石结构有交代结构、粒状结构、斑状结构等。矿石构造有浸染状构造、细脉浸染状构造、角砾状构造、斑点状构造、星点状构造等。

矿石中矿石矿物主要有蓝铜矿、孔雀石、黝铜矿、黄铜矿、辉锑矿、黄铁矿、方铅矿、铜蓝等，脉石矿物主要为石英、白云石、方解石、绢云母等。矿石矿物主要呈细脉状、团块状沿岩石裂隙不均匀分布(图3-a、图3-b)，常见孔雀石与铜蓝相互伴生(图3-c)，孔雀石、铜蓝交代斑铜矿、黝铜矿(图3-d)。

图3 野外及镜下矿化特征

2.4 围岩蚀变

矿区围岩蚀变十分发育，主要有矽卡岩化(透辉石—阳起石—石榴石矽卡岩)、褐铁矿化、硅化、孔雀石化，其次为绿帘石化、绢云母化、绿泥石化等，其中硅化、矽卡岩化与铜锑矿成矿关系密切。围岩蚀变主要分布于岩体外接触带，在构造裂隙发育地段蚀变强度也较高，常见各类蚀变矿物沿岩石裂隙呈稀疏浸染状分布。

3 矿床成因浅析

3.1 围岩与成矿的关系

为探讨地层与铜锑多金属矿化的关系，测量了全矿区各地层岩石的Cu、Sb、Pb、Zn等元素含量(表1)。由表1可以看出，全矿区多数元素丰度高于地壳丰度，但富集并不明显；Cu、As、Sb、Bi、Pb、Sn、Ag、Mo、Au变化系数较大。萨阿尔明组上段岩性主要为碳酸盐岩，大多数元素的平均含量低于地壳丰度，仅有As、Sb、Ag含量略高于地壳丰度，因此仅靠地层本身所含元素丰度，是难以形成矿(化)体的。萨阿尔明组上段地层中Cu、Zn、As、Sb、Ag变异系数较大，尤其是Cu、Sb、As，变异系数分别为13.62、6.32、6.32，表明元素含量分布极不均匀，属强分异型，可能是由后期区域变质、岩浆热液、构造活动造成的。综合分析认为，矿区内的地层不是形成铜锑多金属矿化的关键要素，成矿还是主要与后期的变质作用、岩浆热液和构造活动有关，这些活动带来局部强富集作用才会导致成矿。

表1 哈勒哈特矿区萨阿尔明组上段地层元素特征表

3.2 侵入岩与成矿的关系

区内最主要的侵入体为芒奇提岩体，该岩体由两次侵入序列组成，第一次为(斜斑)黑云二长花岗岩，第二次为(钾斑)黑云二长花岗岩，岩石类型较简单，由闪长岩、石英闪长岩过渡到二长花岗岩(3)新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第三地质大队，1∶5万浩然达坂幅、乌力宰特希力幅、科库乌苏尼·诺尔幅区域地质矿产报告，2008。。区域上铜多金属矿大多分布于该岩体外接触带，表明岩体与围岩接触带为成矿提供了良好的空间条件。根据区域磁异常分布特征(4)青海省地球物理勘查队，1∶50万伊宁幅、焉耆幅地球化学图说明书，1989。，推断该区可能存在隐伏花岗岩，矿体中出现的部分晚阶段石英脉可能与隐伏花岗岩体的期后热液有关。王志良等[7]对具有相似成矿地质背景的乔霍特铜矿床开展了流体包裹体、测年、稀土元素和氢氧同位素研究，认为该矿床成矿与晚石炭世—早二叠世花岗岩浆作用有关，成矿流体为岩浆来源。本矿区的芒奇提岩体与乔霍特铜矿区岩浆岩为同期产物，岩性也相同，可以近似认为芒奇提岩体与哈勒哈特铜锑矿床成矿有关，可能提供了成矿流体和部分成矿物质。

3.3 变质作用与成矿的关系

区内与成矿有关的变质作用主要为碰撞造山引起的区域动力变质作用和岩浆期后交代变质作用。变质作用使原岩中水、挥发分等在一定的温压条件下从岩石和矿物中析出，并从岩石中淋滤萃取成矿物质形成含矿变质热液，运移至适宜的部位发生沉淀。此外，变质作用形成的透入性板劈理为成矿提供了良好的构造条件，一方面板劈理作为应力相对集中的强变形带使岩石中的成矿组分溶解、活化，另一方面板劈理作为透入性较好的构造类型可以连通深部的成矿热液，为含矿变质热液的聚集提供了空间条件。区域动力变质温压条件足以形成变质热液，矿区背斜轴部断裂带中的铜锑矿化石英脉的形成应与此有关。

3.4 构造与成矿的关系

矿区所在的南天山地区经历了早泥盆世那拉提岛弧与南侧塔里木板块的软碰撞，强烈挤压、冲断和变形造成强烈的造山隆起[8]，伴随产生一系列断裂、褶皱和大规模的岩浆侵入活动，为区域成矿提供了大量的成矿流体、热源、物源和导矿容矿空间[9-10]。可以注意到，区域上的热液型矿床(点)多数分布于NWW-NW向断裂中或断裂附近(图1)，断裂与成矿的关系是不言而喻的。哈勒哈特铜锑矿床的矿(化)体所赋存的F2、F3断裂是直接的容矿构造，表明成矿必须有断裂构造作用的参与。

3.5 矿床成因浅析

哈勒哈特铜锑矿床的成矿与区域地质构造演化紧密相联[8]。早泥盆世，南天山南缘洋盆向北俯冲进入岩石圈深部发生熔融，产生的钙碱性岩浆除了提供大量幔源和壳源的成矿物质外，所携带的岩浆热液还对围岩产生广泛的交代，使围岩中成矿物质活化、迁移和聚集在岩石中形成初始矿源层。晚石炭世末—早二叠世，塔里木微板块与哈萨克斯坦—准噶尔板块碰撞、对接，形成壳源序列碰撞型花岗岩，提供了成矿所需的热液；同时碰撞期区域变质作用亦为成矿提供了变质热液；碰撞造山形成大量褶皱、断裂、剪切带等变形构造，特别是在褶皱核部一带，岩石普遍变质并形成了一系列张性断裂、裂隙，从而为含矿热液的运移、沉积和富集提供了良好的构造条件。随后，区域上发生了广泛的铜多金属矿化作用，来源于花岗质岩浆的成矿流体、成矿物质，来源于变质作用形成的成矿流体以及围岩中的少量成矿物质，在F2、F3断裂破碎带中聚集，在适宜的物理化学条件下成矿，形成哈勒哈特石英脉型铜锑多金属矿化。到了挽近时期，在近地表环境下，矿(化)体普遍发生氧化与淋滤改造，形成孔雀石、铜蓝等次生铜矿化。综上分析认为，哈勒哈特矿床为石英脉型铜锑硫化物矿床，岩体可能提供了成矿所需的流体、热源和部分成矿物质，地层可能提供了少量成矿物质，断裂破碎带则提供了成矿所需的构造空间。

4 结论

哈勒哈特铜锑矿床为小型石英脉型矿床，矿体呈脉状赋存于芒奇提花岗岩体与萨阿尔明组地层接触带外缘的断裂破碎带中。该矿床是芒奇提花岗岩体、萨阿尔明组地层和接触带外缘的断裂破碎带相互作用的结果，岩体可能提供了成矿所需的流体、热源和部分成矿物质，地层可能提供了少量成矿物质，断裂破碎带则提供了成矿所需的构造空间。