哈萨克斯坦萨亚克大型铜矿田矿物学特征及其地质意义

哈萨克斯坦萨亚克大型铜矿田中，矽卡岩型矿床的矿体赋存于石炭系灰岩与花岗岩类的接触带上，矿体及其周围发育大量矽卡岩。矽卡岩矿物主要由石榴子石、辉石、绿帘石、绿泥石等组成，矿石矿物主要发育黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、辉钴矿等。萨亚克矽卡岩型矿床成矿作用分为5个阶段：透辉石-石榴子石矽卡岩阶段、石榴子石矽卡岩阶段、绿帘石-磁铁矿阶段、石英-硫化物阶段和碳酸盐阶段。电子探针分析结果表明，矿区矽卡岩属典型的钙质矽卡岩。其中石榴子石发育3种类型，均属钙铝-钙铁榴石固溶体系列，白早期透辉石-石榴子石矽卡岩阶段至晚期石榴子石矽卡岩阶段，由钙铁榴石向钙铝-钙铁榴石转变，并且钙铁-钙铝榴石与矿化关系最为密切。其中具环带结构的石榴子石中钙铁与钙铝含量随环带呈韵律性变化，表明生长过程中成分具震荡性变化，形成于不完全封闭的平衡条件，指示流体的多期次多阶段性；辉石以透辉石为主；绿帘石属绿帘石族中绿帘石范畴；磁铁矿TFeO含量高，与其他氧化物成分呈负相关关系。石英硫化物阶段早期发育黄铜矿一黄铁矿一磁黄铁矿一白铁矿、黄铜矿一辉钴矿矿物组合；晚期为主要矿化阶段，发育大量致密块状黄铜矿。黄铜矿显示贫硫富铜、铁特征；黄铁矿为亏硫型；磁黄铁矿属贫钻富镍型。矽卡岩矿物共生组合及石榴子石成分演化等矿物学特征显示，成矿过程中随着温度及氧逸度的降低。成矿热液由弱碱性向酸性演化，伴随热液在接触带的中和作用，以黄铜矿为主的金属硫化物富集沉淀。

哈萨克斯坦努尔卡斯甘大型富金斑岩铜矿地质特征及金赋存状态

努尔卡斯甘富金斑岩铜矿位于中哈萨克斯坦,是中亚成矿域西段重要的早古生代斑岩型铜金矿床,其形成与早志留世花岗闪长斑岩和石英闪长玢岩有关。矿体由浸染状、(网)脉状和角砾状矿石组成,主要产于花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩和石英闪长岩体内以及岩体周围的火山岩地层中。矿床内发育热液磁铁矿、金红石和热液硬石膏。矿区热液蚀变强烈,早期发育青磐岩化和钾钙硅酸盐化(钾长石-阳起石化),随后广泛发育中级泥化,到晚期发育绢云母化。铜矿化与钾钙硅酸盐化和中级泥化蚀变密切相关,矿石矿物主要为黄铜矿,少量斑铜矿和蓝辉铜矿。金矿化主要与中级泥化蚀变关系密切,少量与钾钙硅酸盐化蚀变有关。金矿物主要为细粒自然金和银金矿(多小于10μm)。自然金赋存在蚀变岩中,与硅酸盐矿物关系密切,分布在它们表面、颗粒之间(粒间金)、晶体内(包裹金)和内部裂隙之中(裂隙金,少量)。银金矿主要呈包裹金的形式赋存在于与中级泥化蚀变相关的热液角砾岩的黄铜矿胶结物中。努尔卡斯甘斑岩铜金矿床属于高氧化-高硫岩浆-热液成矿体系,金的大规模沉淀很可能与SO_2歧化反应以及磁铁矿和硬石膏大量结晶而造成的高氧化-高硫成矿热液的SO_4^(2-)/H_2S比值和pH显著降低有关。

哈萨克斯坦科翁腊德矿集区贫矿和成矿岩体性质对比及其对成矿的启示

中亚造山带发育众多大型-超大型斑岩型Cu矿床。尽管这些矿床通常发育时代相近的大规模岩浆作用,但只存在少数成矿岩浆。因此,如何区分矿区内的成矿和贫矿岩浆对于找矿勘查至关重要。为了探讨这一问题,本文对哈萨克斯坦科翁腊德矿集区石炭纪的贫矿岩浆岩和成矿花岗闪长斑岩中的磷灰石、角闪石、黑云母和斜长石进行结构和成分分析,对弱蚀变岩石开展全岩主量元素分析。测试结果显示,贫矿岩浆岩和成矿花岗闪长斑岩均为富H_(2)O的(>~4%)氧化性(>~ΔNNO+1.63)岩浆,属于中钾或高钾钙碱性系列岩石。贫矿岩浆岩中斜长石An值存在显著变化(ΔAn在26~34)并与FeO含量呈正相关,表明其经历了明显的岩浆混合作用,而该过程在成矿花岗闪长斑岩中不明显。磷灰石、角闪石和黑云母成分对比显示,成矿花岗闪长斑岩的氧逸度和H_(2)O含量与贫矿岩浆岩没有显著差别,但它具有更高的岩浆Cl和S含量。岩浆矿物结构和成分研究表明,在岩浆迁移至地壳浅部仍含有充足的Cl、S和成矿元素是科翁腊德矿集区斑岩型Cu矿床形成的关键。在科翁腊德矿集区,具有一定成矿潜力的岩浆(如合适的氧逸度、H_(2)O含量和存在基性岩浆补给)由于在深部过早的发生流体出溶造成Cl、S和成矿元素从岩浆中散失(如贫矿辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩),或者岩浆中Cl含量和Cu溶解度过低造成岩浆运移和富集成矿元素能力低(如贫矿花岗岩),最终不能形成斑岩型Cu矿床。本文研究结果表明,岩浆的Cl和S含量是区分科翁腊德矿集区成矿和贫矿岩体的有效标识,而岩浆的氧逸度、H_(2)O含量和F含量在两者间没有明显差异。

环巴尔喀什-西准噶尔成矿省矿床类型、成矿系统和跨境成矿带对接

环巴尔喀什-西准噶尔成矿省地处中亚成矿域核心区,古生代构造和岩浆活动强烈,成矿作用丰富多样,发育许多大型-超大型乃至世界级的金属矿床,包括斑岩型铜矿床、斑岩-石英脉-云英岩型钨钼矿床、矽卡岩型铜(多金属)矿床、火山成因块状硫化物型(VMS)多金属矿床、浅成低温热液型金矿床、石英脉-蚀变岩型中温热液金矿床、与花岗岩有关的Be-U矿床、岩浆熔离型铜镍硫化物矿床和豆荚状铬铁矿等,这些矿床集中分布,形成多处成矿带,包括哈萨克斯坦的扎尔玛-萨吾尔、波谢库尔-成吉斯和北巴尔喀什等成矿带以及新疆西准噶尔的萨吾尔、谢米斯台-沙尔布提和巴尔鲁克-克拉玛依等成矿带。哈萨克斯坦包含大型-超大型和世界级金属矿床的成矿带向东是否延入新疆西准噶尔?能否实现新疆西准噶尔找矿重大突破?都是备受关注的重大地质找矿问题。本文在前人研究并结合作者工作基础上,根据成矿带的成矿构造环境、矿床类型、成矿特点和成矿时代,总结出成矿省至少发育九类成矿系统,即(1)奥陶纪-志留纪岛弧斑岩型Cu-Au成矿系统;(2)奥陶纪岛弧VMS型多金属成矿系统;(3)泥盆纪岛弧岩浆熔离型铜镍硫化物成矿系统;(4)泥盆纪与蛇绿岩有关的豆荚状铬铁矿成矿系统;(5)早石炭世岛弧斑岩-浅成低温热液型Cu-Au成矿系统;(6)石炭纪岛弧斑岩型-矽卡岩型Cu-Mo-Au成矿系统;(7)晚石炭世弧后盆地与花岗岩有关的Be-U成矿系统;(8)早二叠世岛弧或岛弧和陆缘弧过渡弧斑岩-石英脉-云英岩型Mo-W成矿系统;(9)早二叠世岛弧石英脉-蚀变岩型中温热液金成矿系统。对比研究发现境内外相邻成矿带具有相同或相似的成矿系统,二者可以对接,新疆西准噶尔三条成矿带分别是哈萨克斯坦三条成矿带的东延部分,构成了成矿省北部的扎尔玛-萨吾尔Cu-Au成矿带、中部的波谢库尔-成吉斯-谢米斯台Cu-Au-Be-U多金属成矿带和南部的北巴尔喀什-克拉玛依Cu-Mo-W-Au-Cr成矿带。新疆西准噶尔具有形成大型-超大型矿床的成矿系统和成矿条件,有望实现找矿勘探的更大突破。

中亚成矿域斑岩铜矿床基本特征

中亚成矿域发育许多大型和超大型斑岩铜矿床,是世界上重要的斑岩铜矿成矿域。我们对9个大型和超大型斑岩铜矿床进行了研究,包括地质特征、含矿岩体地球化学、SIMS锆石U-Pb定年和成矿流体成分等,结合前人成果,我们认为中亚成矿域斑岩铜矿床具有如下特点:(1)成矿时代为古生代和中生代,成矿高峰期为泥盆纪和石炭纪;(2)含矿岩浆为钙碱性中酸性岩浆和少量的碱性岩浆,含矿岩体为花岗闪长岩、闪长岩、英云闪长岩和少量的二长岩;(3)含矿岩浆大多数源于新生的洋壳,少量有古老的基底物质和围岩物质参与;(4)成矿构造背景主要为岛弧,少量为陆缘弧和岛弧向陆缘弧过渡的环境;(5)矿床可分为三类,包括斑岩型Cu-Au、Cu(Au,Mo)和Cu-Mo矿床;(6)成矿流体可分为两类,包括氧化性H2O-Na Cl-CO2-SO2体系和少量的还原性H2O-Na Cl-CH4-CO2体系;(7)成矿系统可分为三类,包括简单的斑岩系统和少量的斑岩-矽卡岩成矿系统和斑岩-浅成低温热液成矿系统。

哈萨克斯坦麦卡因矿床火山岩地球化学、U-Pb年代学和Lu-Hf同位素及意义

麦卡因大型VMS型Au-Ag-Cu-Zn-Pb矿床位于中哈萨克斯坦西北部的Baidaulet-Akbastau地区。地质剖面测量和岩石薄片研究表明,麦卡因矿区发育中基性火山岩(玄武岩和安山岩)和次火山岩(辉绿-辉长岩和辉绿岩),矿化主要与安山岩有关。对矿区火山岩地球化学分析表明,矿区岩石分为两种类型:类型Ⅰ为拉斑-钙碱性系列中基性火山岩(玄武岩和安山岩)和次火山岩(辉绿-辉长岩和辉绿岩),岩石具平坦的稀土配分模式,亏损Nb和富集Th/Yb,显示俯冲特点;类型Ⅱ为钙碱性系列安山岩,具典型的右倾型稀土配分模式,亏损Nb和富集Th/Yb,指示其形成于岛弧环境。含矿岩石为类型Ⅱ安山岩。对类型Ⅱ安山岩进行了锆石Lu-Hf同位素和SIMS U-Pb年龄分析,结果表明,锆石εHf(t)为较高的正值(+4.28^+14.84),指示其是地幔物质部分熔融的产物,锆石SIMS U-Pb年龄为459.1±4.8Ma,指示其成岩年龄属于晚奥陶世。因此,哈萨克斯坦麦卡因大型VMS型矿床含矿火山岩为钙碱性系列安山岩,形成于晚奥陶世岛弧环境。对比研究认为,哈萨克斯坦早古生代波谢库尔-成吉思斑岩型-VMS型成矿带向东延伸到我国西准噶尔沙尔布提山,沙尔布提山具有形成VMS型矿床的岩浆条件和构造环境。

中亚成矿域斑岩铜矿床成矿时代及成矿特点

中亚成矿域发育许多大型和超大型斑岩铜矿,从全球角度看,Aktogai-Aidarly(Cu>12 Mt),Erdenet(Cu>11 Mt),Oyu Tolgoi(Cu>35 Mt,Au>1280 t)和Kal’makyr-Dalnee(Cu>24 Mt,Au>2250 t)被列入世界前30位(Richard,2003;Cooke et al.,2005),因此,就斑岩铜矿而言,中亚成矿域具有与环太平洋和特提斯成矿域同等重要的地位。在前人研究的基础上。

环巴尔喀什-西准噶尔成矿省成矿事件和成矿系统

中亚成矿域是在中亚造山带古生代地壳增生与构造演化过程中形成的巨型成矿系统,环巴尔喀什-西准噶尔成矿省位于中亚成矿域的西段(又称之为中亚成矿域核心区),是中亚成矿域重要的组成部分。环巴尔喀什-西准噶尔成矿省包括哈萨克斯坦和新疆的天山以北、阿尔泰以南、Erementtau以东、准噶尔盆地以西的广大地区,该成矿省成矿作用极其复杂多样,形成多种成矿系统。

哈萨克斯坦麦卡因VMS型矿床含矿岩石年代学和地球化学

火山成因块状硫化物(VMS)矿床经济价值仅次于斑岩铜矿,是一种重要的有色金属矿床类型,备受关注。中亚造山带西段发育许多大型VMS矿床,集中在哈萨克斯坦北部的矿区阿尔泰和中国新疆北部的阿尔泰地区,这些矿床为晚古生代泥盆纪VMS型Cu-Zn矿床。在其南部的哈萨克斯坦境内发育早古生代Cu-Pb-Zn-Au-Ag型VMS矿床,以Baidaulet-Akbastau地区发育的大型麦卡因(Maikain)矿床为代表。