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古亚洲构造-成矿域成矿条件优越,矿产资源潜力巨大,拥有一大批以有色金属和贵金属为主的世界驰名的大型—超大型矿床。天山山脉是古亚洲构造-成矿域的重要组成部分,横亘于中国新疆、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、乌兹别克斯坦等国境内,其成矿条件优越,矿产资源潜力巨大。地质调查表明,天山是亚洲铜、金及有色金属矿产富集地区之一,在我国新疆天山地区西邻中亚国家已发现了一批世界著名的铜、金和有色金属矿床。
大南湖成矿带是新疆最重要的铜多金属成矿带之一,也是东天山已知大中型铜多金属矿集中分布地区,已发现的土屋-延东铜矿、黄山铜镍矿、黄山东铜镍矿和小热泉子铜锌矿等一批大中型铜(镍)矿均分布于该带,有望成为我国又一个以铜为主的有色金属开发基地。然而,矿床“小而多”的分布格局和超大型矿床“不出现”的现状远没得到解决,目前仅发现4处大型矿床,其它多为小型或矿点。东天山地区尤其是大南湖成矿带以铜为主的找矿工作如何利用新的思路指导下一步部署,以期发现新的大型—超大型矿床,实现找矿的重大突破,是摆在我们面前的重要课题。本文拟从成矿系统理论入手,以大南湖成矿带为重点,重点研究土屋—延东铜矿的赋矿围岩时代,查明不同类型铜矿的构造环境,建立成矿系统,提出下一步找矿的重点地区和主攻类型是矿产资源评价工作的重中之重。
大南湖成矿带位于东天山中部,北邻吐鲁番—哈密盆地,南以康古尔大断裂为界与觉罗塔格晚古生代岛弧带为邻,属准噶尔-哈萨克斯坦板块大南湖晚古生代岛弧环境。
研究区出露地层主要为中奥陶统科克沙依组套细碧角斑岩建造,中上奥陶统大柳沟组海相火山碎屑岩夹安山岩建造,中志留统白山包组海相火山碎屑岩建造,下泥盆统大南湖组海相基-酸性火山岩夹碎屑岩建造,中泥盆统头苏泉组陆相中基性火山岩夹碎屑岩建造,上泥盆统康古尔塔格组海陆交互相火山碎屑岩-火山岩建造,下石炭统小热泉子组为双峰式火山岩建造,下石炭统梧桐窝子组双峰式火山岩建造,上石炭统底坎尔组陆源碎屑岩建造,上石炭统企鹅山组火山碎屑岩夹陆源碎屑岩建造,二叠系以正常沉积的碎屑岩为主夹少量陆相火山岩。另外见有三叠系和侏罗系,且后者出露较为广泛。
研究区侵入岩和火山岩均发育,且分布较广。侵入岩主要发育中泥盆世低钾钙碱性花岗闪长岩系列,石炭纪以二长花岗岩为主的闪长岩-石英二长闪长岩-英云闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩-钾长花岗岩的岩石序列。早二叠世侵入岩较多,岩性为钾长花岗岩、二长花岗岩、镁铁—超镁铁杂岩等。火山岩自奥陶纪开始至二叠纪基本上均有发育,中上奥陶世岩石组合为英安岩-流纹岩,属岛弧型钙碱性火山岩;中晚志留世岩石组合为安山岩-玄武岩-英安岩,具成熟岛弧火山岩特征;早泥盆世岩石组合为安山岩-玄武岩-英安岩(少量),中泥盆世岩石组合为流纹岩-英安岩-玄武岩-安山岩,属岛弧型钙碱性火山岩;早石炭世岩石组合为玄武岩-安山岩-粗面岩-流纹岩和玄武岩-细碧岩-角斑岩-石英角斑岩-流纹岩,具双峰式火山岩或向双峰式火山岩过渡的特点;晚石炭世岩石组合为细碧岩-玄武岩-角斑岩-流纹岩,属岛弧型钙碱性火山岩;中二叠世岩石组合为玄武岩-安山岩-英安岩,属大陆板内陆上弧构造背景。
断裂构造以近EW向为主,其次有NE、NW向,主要为康古尔大断裂、大草滩断裂、康古尔塔格北断裂、土屋北断裂和红滩—黄山北断裂等。
该带金属矿产以铜、镍、金为主,其次有钨、锡、钼等,已发现土屋铜矿、延东铜矿、黄山铜镍矿、黄山东铜镍矿四处大型矿床,小热泉子铜矿、香山铜镍矿、土墩铜镍矿、白山钼矿四处中型矿床,三岔口铜矿、葫芦铜镍矿、哈尔拉金矿等小型矿床多处,是东天山最重要的铜矿带。其铜矿类型以产出斑岩型、铜镍硫化物型和火山喷流-热液改造型矿床为主要成矿特征。分布上具有东段以岩浆铜镍硫化物型铜镍矿为主,中部以斑岩型铜矿为主,西段以火山喷流-热液改造型铜(锌)矿为主的特点。根据矿化和异常组合特点的不同,可分为小热泉子铜金成矿亚带、大草滩铜金成矿亚带、土屋铜(钼)金成矿亚带和土墩—镜儿泉铜镍金钼成矿亚带四个成矿亚带。
1:20万区域物探表现为重力异常梯度带和高磁异常区。1:20万区域化探大致可圈出三个综合异常带,即:大草滩-南湖-庙尔沟Cu、Au、Ag、Ni综合异常带、小热泉子-土屋Cu、Au、Ag综合异常带、黄山-镜儿泉Cu、Ni、Au综合异常带。
按照成矿环境不同,将大南湖成矿带划分为拉张环境铜锌矿成矿系统、汇聚环境铜(钼)矿成矿系统和驰张环境铜镍矿成矿系统,其演化大致为:泥盆纪末-早石炭世时为拉张环境,在大南湖泥盆纪岛弧及南侧出现小热泉子-梧桐窝子一带裂陷槽,形成双峰式火山岩,为拉张型铜锌矿成矿系统的初始矿源层。早石炭世晚期-晚石炭世早期为挤压环境,大南湖岛弧南侧形成岛弧,即双岛弧,大规模闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩类侵入,形成了汇聚环境铜(钼)矿成矿系统,同时岩浆热液对初始铜锌矿成矿系统进行了叠加改造。二叠纪早期为地壳伸展期,沿大南湖成矿带南缘康古尔大断裂大规模幔源及壳源岩浆侵入,形成了与幔源基性-超基性岩浆有关的驰张环境铜镍矿成矿系统。
在区域成矿规律研究和地质、物探、化探等综合分析的基础上,依据“与所建立的三个成矿系统具有相类似的成矿地质构造条件”等原则,大南湖成矿带共划分出6个具有较好远景的铜(镍)矿找矿靶区。红山铜矿找矿靶区属汇聚环境铜矿成矿系统,主攻铜矿床类型为斑岩型-次火山岩型铜矿;南湖铜矿找矿靶区属汇聚环境铜矿成矿系统,主攻铜矿床类型为斑岩型;镜儿泉铜镍矿找矿靶区属汇聚环境铜成矿系统和驰张环境铜镍成矿系统叠加环境,主攻铜矿床类型为岩浆熔离型铜镍矿、斑岩型和火山岩铜矿;康东北铜矿找矿靶区属拉张环境铜锌矿成矿系统。因此,靶区主攻铜矿床类型为火山岩型;企鹅山铜矿找矿靶区属汇聚环境铜矿成矿系统,主攻铜矿床类型为斑岩型铜矿;延东西铜矿找矿靶区属汇聚环境铜矿成矿系统,主攻铜矿床类型为斑岩型铜矿。
本次研究的创新点之一是首次划分了新疆东天山大南湖成矿带成矿系统,具体划分为拉张环境铜锌矿成矿系统、汇聚环境铜(钼)矿成矿系统和驰张环境铜镍矿成矿系统三类,并探讨了成矿系统演化规律;创新点之二是首次运用成矿系统理论,提出了大南湖成矿带6个铜多金属矿找矿靶区,这是本次研究的为今后在该带进一步寻找斑岩型铜矿、岩浆铜镍硫化物型铜镍矿、火山喷流-热液改造型铜锌矿等提供了靶区,对指导地质找矿具有一定的实际意义。