新疆哈密长水钨钼矿床地质特征及找矿潜力分析

苏振新

东天山是天山造山带的东延部分，横亘于塔里木和准噶尔盆地之间，是中亚造山带的重要组成部分。目前已发现有铜铅锌银、铁、钨锡矿等多金属矿产资源（丁建华等，2016），与岩浆热液交代作用有关的矽卡岩型钨矿便是其优势矿产中的一种。应用“三位一体”找矿预测地质模型理论，构建成矿地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志的模型，进而为勘查区的找矿预测工作提供指导和依据（叶天竺等，2014）。长水钨钼矿是一处典型的矽卡岩型矿床，周边有多处矿矽卡岩型矿床（点），前期研究多集中于矿床地质特征方面，对其成矿规律及找矿预测等的研究很少，本文通过对成矿地质体及矽卡岩带进行了详细的野外地质观察和室内化学分析测试，初步建立“三位一体”找矿预测模型，对其找矿潜力进行了分析，为今后进一步研究区域内矽卡岩型钨钼矿床成矿规律与找矿预测提供新的资料。

1 成矿地质背景

长水钨钼矿位于中天山地块，其北部为准噶尔哈萨克斯坦板块，南部为塔里木板块。中天山地块为一呈近东西向延伸的由前寒武纪变质岩系组成的构造单元（周海，2014）。其北以沙泉子大断裂为界，其南以红柳河大断裂为界，原来可能为塔里木地块的一部分，寒武纪末与其分离成为中间地块。古生代以来该地块长期处于不均衡的隆起状态，主要由中元古界的长城系—星星峡群及蓟县系—卡瓦布拉克群深变质—中深变质的片麻岩、混合岩、结晶片岩、石英岩、大理岩、白云岩及变质火山岩等组成。中天山地块（东天山）的岩浆活动时间跨度较大，从元古代到中生代都有发育（徐胜利等，2011）。其中华力西期和印支期岩浆活动与成矿作用关系密切，主要表现在对铜镍、钨锡、铅锌等多金属的控制和影响上。

长水钨钼矿成矿单元划属卡瓦布拉克-星星峡Fe-Pb-Zn-Au-Ag-Cu-Ni-Cr矿带之中马庄山Fe-Cu-Ni-Pb-Zn-Au-Ag-W-Sn成矿远景区内的天宇Fe-Cu-Ni-Pb-Zn-W-Sn-Au-Ag综合预测区（董连慧等，2010）。矿带内已发现的钨钼矿床有小白石头钨钼矿、沙东铷钨矿、金山钨矿、姜山钨矿、红尖兵山钨矿、白云山、忠宝钨矿等。矿床类型主要为矽卡岩型（如小白石头、小白石头东、长水、忠宝、白云山等），和石英脉型（如沙东矿区），成矿作用与岩浆岩有成因联系（李宁，2020）。

区域侵入岩发育，岩浆活动期次有：元古代、志留纪、石炭纪、二叠纪，多呈大的岩基状产出，多数岩体呈不规则状，分别侵位于晚太古-古元古代的老变质岩、长城纪、蓟县纪和石炭纪地层中；总体排布方向北东-北东东向，岩体长轴方向与区域构造线方向一致。主要岩石类型有：闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩，以中-酸性岩为主，与之配套脉岩很发育，大多为基性、酸性岩类，少部分为中-基性岩类。与钨钼矿床关系密切的岩浆活动主要为晚石炭世侵入于蓟县系卡瓦布拉克岩群的中酸性侵入体，岩性以花岗闪长岩与闪长岩为主，岩体多具有高硅、富碱、贫镁、缺钙和钾大于钠的特征。

长水矿区周边钨钼矿床以矽卡岩型为主，主要是中酸性侵入体与蓟县系卡瓦布拉克岩群的碳酸盐岩接触形成，矿床具复杂性和多成因性，实际上包括了一大套不同成因类型的矿床（翟裕生等，1983），包括在一个较大温度范围内高温（气）水热液在（铝）硅酸盐岩与钙（镁）质岩间界面反应作用的循环演化过程，具有多源同位（即矽卡岩体）成矿特点。

2 矿区地质

矿区出露地层主要为蓟县系卡瓦布拉克岩群，岩层整体走向呈近东西向，出露厚度1.8km～2.4km。岩性主要为灰白色白云岩、灰黑色粉晶灰岩、灰白色白云石大理岩、浅灰-灰白色大理岩、灰黑色含炭质白云石大理岩。因受星星峡大断裂的影响，区内次级断裂发育，走向为近东西向，岩层受其构造作用影响而多呈东西向展布。矿区内北部出露地层均为单斜地层，各岩层接触界线清楚，走向多为近东西向。侵入岩主要以石炭纪中酸性侵入岩为主，且均为大面积岩体。分布于矿区南侧，岩性为灰绿色黑云母花岗闪长岩，与北边粉晶灰岩呈侵入接触，倾向为北倾，接触界线多呈“S”型。倾角为35°～70°。矿体主要产于花岗闪长岩体北侧接触带的石榴子石矽卡岩带内（孙海微等，2020）。

矽卡岩带产于黑云母花岗闪长岩与粉晶灰岩接触部位，岩石类型主要为石榴石矽卡岩，是本矿区的主要含矿目标体，该矽卡岩带严格受黑云母花岗闪长岩与粉晶灰岩的接触部位控制，长约1.7km，宽0.1m～3m，西端走向近东西，东端走向约150°，地表出露较连续，多呈港湾状、透镜状、豆荚状。矽卡岩带主要有以下三个特征：第一，整体西宽东窄，呈向北弯曲的弧形，地表界线多呈波浪状形态，局部见有分枝复合现象。第二，东部地势整体较低，多为负地形，高程在2092m左右；西部地势较高，高程在2111m左右，东西落差在20m左右。第三，矽卡岩带东西产状变化较大，3线以西缓倾，倾角35°～55°，3线以东陡倾，倾角多大于65°。综上分析，认为西部地形抬升大，受剥蚀程度较深，东部地形凹陷，地表覆盖较深，剥蚀程度较浅，所以形成上述三个特点，具此推测东端深部矽卡岩带应具有一定的规模，有形成富矿的可能。

矿区内蚀变主要分布于岩体与地层接触带附近，自岩体至围岩依次分为正常岩体→蚀变岩体→矽卡岩带→粉晶灰岩。蚀变依次为正常岩体→绿帘石化、硅化、褐铁矿化、绢英岩化（蚀变岩体）→矽卡岩化、硅化、碳酸盐化（矽卡岩带）→碳酸盐化、矽卡岩化（粉晶灰岩）。

黑云母花岗闪长岩体由中心向外蚀变依次为绿帘石化→硅化、褐铁矿化→绢英岩化。绿帘石化带主要分布于距矽卡岩接触带300m以内。绿帘石化主要分两种：第一种常呈细脉状，脉宽0.5cm～10cm，最长可达10m，主要沿岩石解理面充填，且解理产状多为250°∠82°，该绿帘石化细脉是由于后期热液沿岩体解理裂隙面蚀变形成；第二种常呈薄膜状或团块状分布于岩石表面，形成原因主要是由于原岩中的角闪石等蚀变而来。硅化、褐铁矿化带主要产于主要产于距矽卡岩接触带90m以内，其中硅化多呈细脉状分布，脉宽约1cm，走向多为110°～130°，硅化脉地表延伸不稳定；褐铁矿化带呈现出东强西弱的特点，地表岩石呈碎块状或颗粒状分布，褐铁矿化多以薄膜状或浸染状为主，分布于岩石表面或裂隙面中。绢英岩化产于矽卡岩接触带1m内，主要分布于岩体中。石榴石矽卡岩带中蚀变主要以细脉状或团块状硅化、团块状碳酸盐化为主，矿化主要为星点状白钨矿、星点状或薄膜状辉钼矿。外接触带粉晶灰岩中蚀变主要为矽卡岩化和碳酸盐化，矽卡岩化主要产于距矽卡岩接触带20m内，主要以透镜体和细脉状形态产出，几乎不含矿化。

3 矿床地球物理特征

长水钨钼矿体产于黑云母花岗闪长岩外接触部位的石榴子石矽卡岩带内，严格受其控制，矿体呈透镜状、似层状产出，为典型的矽卡岩型矿床。通过相邻矿床调查研究和试验剖面的开展，确立了本次工作区的工作方法及技术条件，分析综合物探与地层、岩体、构造、矿化等的关系，总结了钨钼矿的成矿特征及成矿规律，初步建立找矿模型，指导本区找矿工作。

长水钨钼矿磁、电综合物探剖面工作显示：中-酸性岩体表现为低缓上升的弱磁异常，地层及构造蚀变带表现为低磁-负磁异常，在与成矿相关的黑云母花岗闪长岩出会出现局部的高磁异常。视电阻率相对低阻异常带对应断裂构造。视电阻率低阻异常带对应断裂构造，激电测深及AMT断面图上对次一级断裂构造亦有明显低阻异常反应。一般含矿糜棱岩化带（含矿构造蚀变带）对应的视电阻率异常为2个低阻所加持的一个相对高阻带（视电阻率400Ω·M～600Ω·M），对视极化率为中低极化或极化率快速下降梯度带。

通过长水钨钼矿（全覆盖区）进行的综合物探试验，磁法显示矿化地段整体为无磁或低磁带；激电对应中-低电阻，中-低极化率，在AMT断面图及激电测深断面图上矿化对应位置显示电阻率快速下降或处于视电阻率转折带。

通过1：1万磁法剖面，初步总结了测区磁法异常特征。本区磁测ΔT平均值为-32.352nT，离差为27.59，异常值在-160.657nT～55.92nT。从磁测ΔT剖面平面图看，在测区东南部可圈定2个正磁异常，编号分别为C1、C2，测区北部为成片的低磁区域。

C1高磁异常位于矿区东南部边缘，异常一般值在-40nT以上，异常长1200m，向东未闭合，宽600m左右，异常走向约80°，其中0/0号点ΔT极大值为55.92nT，相对较高，从异常规模形态看，磁性岩体引起的可能性较大。

C2高磁异常位于矿区以南，异常长3000m，向东西两侧均未闭合，宽约1000m左右，异常一般值在-40nT以上，其中960/20号点ΔT极大值为2.8nT，相对较高。

结合激电剖面视极化率异常和视电阻率异常，C2高磁异常与激电高视极化率异常IP19和IP22存在较好的对应关系，高磁异常中心位于R3高电阻率异常的北梯度下降带位置，与R3高视电阻率异常存在对应关系，根据C2磁异常为高电阻率高极化特征，推断该异常为弱高磁性的岩体或岩脉所引起。

通过工作区东部1：1万激电剖面工作，初步总结了矿区区东部激电异常特征：视极化率异常特征：本区极化率0.275%～3.796%，平均值1.642%，标准离差0.481，结合极化率平面等值线图，确定极化率异常下限为2.0%。从视极化率ηa平面等值线图看，测区中部存在一个视极化率值较高异常区，南北视极化率相对较低，有比较小的高极化率异常成群成带分布，规模从130m×200m～1300m×5400m。经过与电阻率平面图对比分析，初步圈出6个高极化异常带，异常带呈北东向带状分布，初步认为矽卡岩及矿化异常引起。

通过激电测深工作，在矿区16线激电断面图上圈出低电阻异常带5个，推断出断层5条，对应高极化率异常带。测深剖面极化率在0.4%～3.79%之间，平均值在1.62%，标准离差0.44，电阻率0.9Ω·M～386.3Ω·M，平均值140.2Ω·M，标准离差87.101。电阻率低值带均为北倾78°左右，产状较陡，F2和F3低阻带的电阻率值一般都在25Ω·M～108Ω·M范围，F2以南为视电阻率高值区，电阻率值在400Ω·M～1000Ω·M，极大值1317.8Ω·M，对应极化率异常带整体呈北倾带状分布，极化率值在2%左右。结合典型矿床，矿化位于2条断层之间形成的，激电显示为中低极化异常及相对高阻异常。推断F2和F3中间是出现成矿有利部位。

通过音频大地电磁测深试验剖面的开展来看，浅部为电阻率较低的第四系或第三系覆盖层，视电阻率低阻带（0Ω·m～80Ω·m）水平向由南至北逐渐变宽，即覆盖层地表第四系砂，砾石，砂土及泥岩、泥质粉砂岩总体呈现出北东厚，南西薄的特征，覆盖层厚度范围约40Ω·M～120Ω·M，与金水泉100线实验剖面有较好的对应。中深部视电阻率整体趋势为两高（花岗闪长岩（北）和晶屑凝灰岩（南）夹两低（推测为韧性剪切带中的次级构造F1和F2）夹中高（推测为黑云母花岗闪长、矽卡岩等及矿化带和矿体），与地质剖面有很好的对应关系，初步表明矿体朝北东方向有较好的延续。

结合前期工作，以成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志为基础建立了工作区“三位一体”预测模型的主要要素讨论如下。

3.1 成矿地质体

长水钨钼矿体产于石榴石矽卡岩带内，矽卡岩带是由黑云母花岗闪长岩与粉晶灰岩接触而形成，据此认为成矿地质体为黑云母花岗闪长岩。该岩体地表出露东西长度约3.4km，南北宽2.5km，呈椭圆状，其北接触带北倾。

岩石手标本呈灰白色-浅灰绿色，花岗结构，块状构造。岩石矿物成份主要为斜长石48vol.%，石英27vol.%，钾长石15vol.%，黑云母5vol.%，角闪石3vol.%，绿泥石、绿帘石及黑色不透明矿物等少见。岩石中解理极为发育，且以剪解理为主，剖面穿过的岩体解理主要有三组：第一组产状为250°∠82°；第二组为25°∠80°；第三组为155°∠78°，解理面多被绿帘石化细脉充填，如插照6所示。岩体与北侧粉晶灰岩接触界线清楚，为侵入接触，接触产状为0°∠72°。目前岩体北、西侧外接触带发现有含钨钼矿化矽卡岩。

3.2 成矿构造及成矿结构面

3.2.1 成矿构造

受沙泉子断裂与红柳河断开影响，区域构造以近东西向、北东向为主，次为北西向，受其次级构造影响，北东向构造控制矿区岩体、地层展布，北西向控制脉岩走向，同时，少量的矽卡岩直接受北东向及近东西向断裂构造及层间构造控制。

3.2.2 成矿结构面

长水钨钼矿成矿结构面为黑云母花岗闪长岩外侧岩体接触带，其控制了矽卡岩带赋存位置及形态，矿区目前矽卡岩带控制断续长大于1700m，其形态呈不规则似层状、透镜状，走向上随着岩体界线弯曲而变化，倾向上呈透镜状，其厚度较大的矽卡岩多赋存于岩体转折部位，同时该处也是成矿有利部位。

3.3 成矿作用标志特征

3.3.1 矿化样式及矿石组构

矿区目前在石榴子石矽卡岩带中圈出4个钨钼矿体，1个钼矿体。钨钼矿体长70m～700m，平均宽0.3m～1.13m，最宽2.4m，呈脉状产出，产状330°～335°∠46°～87°，西缓东陡，平均品位WO30.21%～1.09%，Mo0.0002%～0.028%，钼以共生状态存在；钼矿体长68m，宽3.0m，平均品位Mo0.161%，WO30.02%。赋矿岩石均为石榴石矽卡岩。

矿石结构主要为它形细粒-显微粒状结构。金属矿物呈显微片状、树枝状、不规则细小粒状分布于非金属矿物之间。构造主要为稀疏星点状、细脉状构造，金属矿物集合体多呈束状、菊花状或呈断续相连的细脉状分布。

3.3.2 成矿物质来源的讨论

长水钨钼矿为典型的矽卡岩型矿床，根据土壤地球化学测量成果，各元素的含量分布与地层、构造、岩浆岩具有较强的相关连特征。W、Mo、Bi、Sn、Au元素高值异常主要分布于花岗闪长岩体接触带附近及部分强蚀变酸性岩脉处，可以很好的指示主成矿元素W、Mo的分布范围；Cu、Pb、Zn元素主要分布于花岗闪长岩体内及部分中酸性岩脉分布区，异常值均较低；Ag、As、Sb元素主要分布于岩体北东地层内，分布范围较广，无明显的规律性。考虑到矽卡岩矿床是典型的水岩反应作用的产物（翟裕生等，2011），主成矿元素主要分布于见有后期明显热液活动范围，具此推测其可能的物质来源是由黑云母花岗闪长岩提供。

4 找矿潜力分析

（1）根据长水钨钼矿床赋存在石榴石矽卡带展布特征来看，矽卡岩带整体东窄西宽，局部见有分枝相复合现象；东部地势整体较低，多为负地形，西部地势较高，抬升较大；磁异常显示东部接触带强于西部接触带；化探异常显示西段元素组合较多，东段元素仅两三种；推测认为矽卡岩带西段剥蚀程度较大，东段剥蚀程度较小，东段深部存在矽卡岩的可能性很大。

（2）磁异常显示岩体接触带多具转折与凸凹特征，前期地表工程控制也显示矽卡岩带变形处更有利于矿体赋存，东段多处转折端有待进一步验证，有望取得突破。

（3）长水含钨钼黑云母花岗闪长岩体北侧及西侧已发现矿床（点），建议对东侧及南侧开展调查工作，与已知矿床进行对比研究，有望取得突破。

5 结论

在综合野外观察和岩矿鉴定的基础上，系统总结了长水钨钼矿成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用等特征，建立了“三位一体”预测模型，取得如下认识与结论：

（1）长水钨钼矿床产于黑云母花岗闪长岩体外接触带的石榴石矽卡岩内，严格受其控制，矿石类型主要为细脉及星点状矿石。

（2）初步建立了长水矽卡岩型钨钼矿床“三位一体”找矿模型及找矿标志，通过分析认为该区找矿潜力较大。