Question

谢米斯台铜矿

Answer 1

我们完成了谢米斯台中段20km²范围的1∶10000地质填图（图2.15），并对区域内火山岩进行了岩石学、地球化学和锆石年代学研究，结果表明，谢米斯台地区发育火山杂岩体，原属于中泥盆世呼吉尔斯特组的火山岩实际上属于晚志留世，铜矿化主要与晚志留世火山机构有关。谢米斯台中段发育火山岩和次火山岩，火山岩属于安山岩-流纹岩系列，发育熔岩和火山碎屑岩，熔岩主要是安山岩、流纹岩等，而英安岩仅在局部地段产出；火山碎屑岩包括安山质火山角砾岩、流纹质火山角砾岩和少量的晶屑玻屑凝灰岩等。次火山岩包括霏细岩和花岗斑岩等。火山岩和次火山岩的主量元素和微量元素分析（表2.2）显示，谢米斯台地区发育高钾钙碱性-钾玄岩系列的流纹岩和安山岩组合。

图2.15 谢米斯台中段地区火山岩岩相构造简图

（据Shen等，2012）

在稀土元素球粒陨石标准化图解（图2.16）中，本区安山岩的稀土配分模式呈左高右低缓倾斜的分布形式，Eu异常不明显；流纹岩具有明显的右倾型分布形式。大多数火山岩富集LILE、亏损HFSE，具明显Nb负异常。火山岩和次火山岩具有相同的岩浆源区，起源于地幔楔形区富集地幔的局部熔融。

在全岩主量和微量元素分析的基础上，进行了全岩Sr-Nd-Pb同位素分析。谢米斯台中段地区火山岩和次火山岩系同一时期火山作用的产物，故利用该区流纹岩 SIMS年龄（422Ma）计算Sr-Nd同位素初始值（表2.3）。

表2.2 谢米斯台火山岩主量和微量元素分析结果

续表

续表

续表

图2.16 谢米斯台中段火山岩和次火山岩稀土配分模式和微量元素蛛网图

表2.3 谢米斯台中段火山岩Sr-Nd-Pb同位素组成

在ε_Nd（t）对（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i图解（图2.17a）中，谢米斯台中段地区火山岩落在地幔列阵范围内。在（¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd）_i-（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb图解（图2.17c）中，虚线部分代表了N-MORB与EM之间混合的百分比，谢米斯台中段地区火山岩落在N-MORB与EMI之间混合线附近，正常洋中脊玄武岩占50%～60%、I型富集地幔组分在40%～50%的范围，为洋壳与下地壳幔源物质较富集EMI型富集地幔组分相混合。

选择流纹岩和安山岩样品进行锆石U-Pb定年，测量结果见表2.4。阴极发光图像表明，锆石均具明显岩浆环带。样品S24 TC1（流纹岩）：锆石Th/U值为0.47～1.20，在分析的20个点中，测点13的年龄为973.1±13.6Ma，应该为继承性锆石。16个测点在谐和图上聚集，²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄在411.1±6.3Ma～431.4±6.5Ma，加权年龄为419.9±3.3Ma。这个年龄为S24 TC1流纹岩的结晶年龄。样品S24 TC44（安山岩）：锆石的Th/U值为0.27～1.02，所有测点在谐和图上形成聚集束，²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄在410.7±6.0Ma～428.2±6.4Ma之间，加权年龄为418.2±2.8Ma。这个年龄为S24 TC44 安山岩的结晶年龄。样品S24 A+10（流纹岩）：锆石的Th/U值为0.38～1.08，表观年龄在410～427.9Ma之间变化，大部分测点反映了锆石的年龄。剔除明显混杂的锆石测点后，对其余12个测点计算平均年龄为422.5±1.9Ma（MSWD=0.4）。样品BE4（安山岩）：锆石的Th/U值为0.45～0.88，在分析的18个点中，所有测点均在谐和图上形成聚集束，²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄在400.8±6.3Ma～424.5±6.3Ma之间，加权年龄为411.2±2.9Ma。样品 BE10（杏仁状安山岩）：锆石 Th/U 值为0.67～2.12，一个测点给出了古老年龄值（765.6±10.8Ma），其余10个测点均在谐和图上形成聚集束，表观年龄在403.1±5.9～429.5±6.2Ma之间，加权年龄为419.2±3.9Ma，代表杏仁状安山岩的形成年龄。锆石U-Pb年龄表明，谢米斯台火山岩为早古生代火山岩。含矿岩浆源区有少量的古老陆壳物质或岩浆上升过程中有少量古老陆壳物质混入，基底可能为年轻的洋壳。因此，谢米斯台地区含矿火山岩形成环境是晚志留世岛弧环境。对谢米斯台地区进行矿点检查与评价过程中，新发现了S24等6个铜矿点。S24铜矿点赋存于晚志留世火山岩中，受火山机构和区域断裂构造叠加控制，属于火山岩型铜矿床。地球化学扫面和异常检查在地表圈出了3个矿化体，深部地球物理测量发现了深部的地球物理异常，钻孔验证（孔深350m）发现了3层矿化体。

图2.17 谢米斯台中段火山岩的同位素图解

表2.4 谢米斯台火山岩锆石SIMS U-Pb年龄

续表

续表

图2.18 谢米斯台铜矿床地质图及AA′剖面图

谢米斯台中段地区存在复杂的火山机构及火山杂岩体，广泛发育铜矿化。铜矿化与火山活动具有明显的成因联系，以S24铜矿点即谢米斯台铜矿最为明显。我们进行了谢米斯台铜矿矿区0.96km²范围的火山岩构造-岩相填图（图2.18）。系统的野外工作和实验室研究表明，谢米斯台铜矿区发育一个火山机构。在矿区目前地表出露的火山旋回主要为第一旋回和第二旋回。矿化蚀变带主要赋存于NE向断裂中，少量赋存于近EW向断裂系中，高角度NEE向断裂带由几个次级断裂组成，热液蚀变矿化带主要受NE向断裂的控制，地表控制长度约1300m，宽50～60m，在热液蚀变矿化最发育的部位，断裂带由3条次级断裂组成，断裂带内岩石破碎，裂隙发育，热液蚀变强烈，伴随着强烈的孔雀石化，局部地段达到工业品位。有意义的是有3个矿化蚀变带呈放射状分布在断裂带中。

谢米斯台铜矿化体受区域NE向断裂构造和火山机构断裂系的控制，两者叠加处形成工业矿体。铜矿化体主要产于流纹岩中，少量产在安山岩中。在强硅化流纹岩中普遍发育孔雀石网脉，原生金属矿物很少，主要为黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿。围岩蚀变发育，主要为硅化、泥化、绿帘石化等。4个矿石样品的化学分析结果见表2.5。稀土配分模式呈右倾型，存在Eu负异常；微量元素蛛网图显示富集轻稀土和大离子亲石元素，Nb、Ti和P呈明显的负异常，U、K出现正异常。与本区火山岩稀土配分模式和微量元素蛛网图基本一致，表明该地区矿化岩石与未矿化的流纹岩同源。

表2.5 谢米斯台铜矿矿石的主量元素和微量元素含量

使用便携式X荧光金属元素快速分析仪，对地表的蚀变岩石和土壤样品进行了成矿元素地球化学勘测（表2.6）。对NE向断裂带采用线距10m测量了14条地球化学剖面（图2.19，图2.20）。每条剖面按照点距5～10m网度进行取样，重点地段加密到1m，在矿化带中圈定了3个矿化体。

表2.6 谢米斯台矿化岩石X手持荧光仪Cu元素含量表　　w（Cu）/10^-6

图2.19 谢米斯台铜矿地表测量Cu 含量平面图

通过系统的地质、地球化学研究，查明控矿断裂构造带长1300m，矿化带长600m，在矿化蚀变带中圈定了5个铜矿化体。为了探测矿化体及火山机构在地下深部的形态，我们进行了EH4双源大地电磁测深。在垂直于NE向断裂的方向上，我们布置了4条地球物理测线，分别为S24-01、S24-02、S24-03、S24-04，采用线距400m和极距10m网度进行测量，测量选择1（10～1000Hz）、7（1.5～99000Hz）频段，信号弱的观测点叠加了4（300～3000Hz）频段甚至几个频段多次叠加，测量E_x和H_y，随着频段的改变，获得每个频点的卡尼亚电阻率值。对测量结果进行二维反演，在视电阻率（Ω·m）-深度（m）剖面图中（图略）显示两种不同的电性体：①中低电阻率（1～800Ω·m）电性体，剖面上中低电阻率电性体呈形态不规则的漏斗状，延深由地表向下400m；②中高电阻率（1000～3000Ω·m）电性体，分布于中低电阻率电性体的外围。各个测深剖面中均出现中低阻异常，与地表已知矿化带对比可知，这些低电阻率异常应为矿致异常。总体上，中低电阻率异常具有向上发散、向下收敛的漏斗状特点，尤其以XM2404测线最为明显，反映了火山机构断裂系控矿的特点，这从地球物理异常方面证实了地质研究的结果。该成矿构造带的地球物理异常的下限为地表向下400m，在XM03和X24M剖面中，中低电阻率异常向深部没有封闭，含矿构造带向北东方向还可能继续延伸。

图2.20 谢米斯台铜矿AA′剖面图和原生晕测量结果图

二维反演结果还显示，在剖面深部有明显的中高电阻率异常，如X24A和XM2404剖面，结合地质研究结果（该区发育火山机构），说明剖面深部大约400m以下可能存在次火山斑岩体，矿化类型可能发生变化，即由浅部的火山岩型矿化转变为深部的斑岩型矿化，这在进一步的勘探工作中应引起高度重视。2009年，由新疆维吾尔自治区地质矿产开发局第四地质大队进行了勘探，包括探槽和钻孔。探槽确定了地表发育的3个矿体。目前进行了3个孔的钻探，其中第一个钻孔布置在AA′剖面的80m处，第二、第三个钻孔分别布置在AA′剖面的南部和西部。第一、第二个钻孔仅发现了氧化矿。第一个钻孔的岩心资料显示，深部有3层矿化体，第一层为43.8～45m处的铜矿化体，含矿岩石为凝灰岩和流纹岩，发生了明显的孔雀石化；第二层为51～53.2m处的铜矿化体，英安斑岩中有孔雀石化；第三层为106 m处发育的厚20cm的铜矿化体，凝灰岩裂隙面上有孔雀石化。第三个钻孔深部的花岗斑岩中见到黄铜矿和黄铁矿等原生金属硫化物矿化。