全 文 ：新疆彩花沟含铜黄铁矿矿床地质特征及成因探讨
闫军武＊，刘　智，高保明
（新疆地矿局物化探大队，新疆 昌吉８３１１００）
摘　要：彩花沟含铜黄铁矿在构造上为复式向斜，区域地层具韧性剪切特征。矿区内出露地层有下泥
盆统阿尔彼什麦布拉克组，中泥盆统阿拉塔格组。区域构造形成于晚古生代，为华力西旋回之产物。
断裂构造以北西西向和压扭性断裂为主。矿区位于库米什背斜南翼近倾没端部位，岩浆活动频繁。
矿区最主要的围岩蚀变作用有绢英岩化等。是在陆源碎屑岩建造向火山岩建造演化过渡过程中多次
火山作用形成的。矿体产于英安岩－流纹岩相中，为浅海相沉积环境。该矿床是火山喷发－沉积改
造型的块状含铜黄铁矿矿床。
关键词：含铜黄铁矿；地质特征；矿床成因
中图分类号：Ｐ６１８．３１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—５７１６（２０１１）０９—０１５９—０４
　　按成矿区带找矿是矿产资源勘查的重要思路。许
多大矿往往蕴藏在重要成矿区带上。库米什－彩花
沟－亦格尔达板－卡拉乔一带是主要的铜、钨、金多金
属成矿带，此带具有良好的找矿前景，目前已发现了彩
花沟含铜黄铁矿、彩虹铜矿、木斯布拉克铜矿、可可乃克
铜矿、忠宝钨矿等。因此总结、研究彩花沟含铜黄铁矿
矿床的地层、构造、岩浆岩及矿床成因，为该区寻找同类
型矿床有着重要的指导意义。
１　区域地质背景
１．１　矿区大地构造
矿区所属大地构造为塔里木北板块萨阿尔明—库
米什古生代沟弧带东部库米什背斜东段南翼，矿区北为
哈尔克－巴仑台早古生代沟弧带，南为塔里木板块塔里
木北缘活动带南天山晚古生代陆缘盆地。在构造上为
复式向斜，西段的构造向南倒转，形成了向塔里木盆地
方向一系列的推覆构造，区域地层具韧性剪切特征。
１．２　区域地层
矿区地层广布，从元古界至中、新生界均有发育，但
地层时代不连续。
元古界中天山群星星峡组（Ｐｔ　ｘ）：它是区域上最古
老的地层，构成中天山基底。南侧与中泥盆统呈断层接
触；北侧与志留系阿哈布拉克群也呈断层接触。主要岩
性为大理岩、黑云母斜长片岩、黑云母斜长片麻岩等变
质岩。
志留系阿哈布拉克群（Ｓａｈ）：出露于中天山群星星
峡组北侧，与其呈断层接触。为一套暗绿色浅海相碎屑
岩沉积，主要岩性为绿泥石石英片岩、斜长角闪片麻岩
等。
志留系乌勇布拉克群（Ｓｗｎ）：分布于彩花沟东南方
向。主要岩性为绢云母石英片岩、绿泥石英片岩等。
泥盆系（Ｄ）：区域上分布广泛，北与元古界中天山
群星星峡组呈断裂接触，是构成库米什背斜的主要地
层。岩性以浅海相碎屑沉积岩为主，地层受轻微变质，
成为深灰色黑云母石英片岩及大理岩。部分地段有安
山玢岩分布。
石炭系（Ｃ）：区域上少量分布，主要为下石炭统雅
满苏组。主要岩性为火山碎屑岩、安山玢岩、霏细斑岩
及轻变质的碎屑岩等。
新生界为少量的第三系及第四系沉积物。
１．３　区域构造
区域构造形成晚古生代，为华力西旋回产物。
褶皱构造：为华力西早期形成的库米什背斜轴向北
西西，核部为下泥盆统阿尔皮什麦布拉克组及中泥盆统
阿拉塔格组分布在背斜两翼，沿核部有二云母花岗岩侵
入体分布，背斜遭其剧烈破坏。
断裂构造：区域断裂构造有以北西西向为主的纵向
断裂及走向北东的横向断裂。这两个系统的断裂均与
加里东期的构造运动有关。具有多期活动的特点，具有
９５１２０１１年第９期　　　　　　　　　　　　　　　西部探矿工程　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
＊ 收稿日期：２０１０－１１－１２
第一作者简介：闫军武（１９７１－），男（汉族），陕西礼泉人，工程师，现从事地质勘查找矿技术工作。
向南逆冲性质。是区内的主要构造，控制着地层的发育
展布及岩浆活动，并主导与其相关的矿产分布。
１．４　岩浆岩
区内岩浆活动频繁，从加里东期到华力西期均有分
布。
加里东期的花岗岩位于元古界中天山群星星峡组
内，分布于褶皱轴部。主要岩性为闪长岩、白色片麻状
花岗岩。
华力西期侵入体以早期为主，中期次之。分布于库
米什背斜核部。主要岩性为灰白色斜长花岗岩、浅红色
粗粒斑状花岗岩等。岩体常引起围岩的矽卡岩化，并引
起铜、铍、钨等矿化作用。
上述不同时期的花岗岩在空间上多呈带状分布，与
总体构造线基本一致，明显地反映出受构造的制约和影
响，为同褶皱期的产物。区域内的内生金属矿产常与华
力西期岩浆活动有密切关系。
１．５　区域地球物理特征
区域重力场上位于北部的觉罗塔格重力高值区和
南部的博湖－库米什低值区之间的重力梯级带的拐弯
处，并有局部重力高存在。重力梯级带与拱拜子大断裂
基本对应。从库米什往东，梯级带由北西向转为近南北
向，这种转折可能与深部构造运动和岩浆活动有关。局
部的重力高则可能为古老基底隆起引起。
１．６　区域地球化学特征
１∶２０万区域地球化学调查成果显示，与地壳各元
素丰度相比，图幅相对富集Ｐｂ、Ａｓ、Ｗ、Ｓｎ等元素。在
彩花沟范围内存在一处明显的Ｃｕ、Ｐｂ元素异常，异常
呈东西走向，浓集中心明显。从此区１∶５万地球化学
成果来看，沿库米什－彩花沟－亦格尔达坂－卡拉乔一
带有Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｎ等元素组合异
常带，显示了区域上有利的多金属成矿地球化学环境。
２　矿区地质特征
２．１　地层
矿区内出露地层有下泥盆统阿尔彼什麦布拉克组
（Ｄ１ａ），中泥盆统阿拉塔格组（Ｄ２ａ）、第四系洪积层
（Ｑｐｌ）。
２．１．１　泥盆统阿尔彼什麦布拉克组（Ｄ１ａ）
矿区主要地层，主要为一套浅海相火山－碎屑岩建
造。由于区域动力变质作用，岩石均发生不同程度的变
形变质，成为绿泥石石英片岩、绢云母石英片岩、黑云母
石英片岩、变质砂岩、大理岩等。
２．１．２　中泥盆统阿拉塔格组（Ｄ２ａ）
为黄褐、灰白、白色厚层状大理岩，砾状大理岩、灰
色薄层状结晶灰岩及少量绿泥石英片岩透镜体。
２．１．３　第四系（Ｑ４）
矿区内沿河沟地段分布有全新统洪积砂、碎石层
（Ｑｐｌ４）。另外在一些河沟两侧有少量中上更新统的洪积
碎石层（ＱＰｌ２－３），此层构成矿区内的基座阶地。由此证
明，矿区内仍处于上升剥蚀阶段。
２．２　构造
矿区位于库米什背斜南翼近倾没端部位。区内褶
皱构造和断裂构造较发育。
褶皱构造：矿区褶皱构造是库米什背斜的一部分，
位于库米什背斜东倾没端的外侧。受库米什背斜的影
响，岩层的褶皱构造十分明显，并影响着含矿绢云岩化
蚀变带的展布。背斜所组成的岩层均受到区域变质作
用，岩层间小型褶曲构造、柔皱构造十分发育。
断裂构造：矿区断裂构造较发育，小的仅几百米，较
大的几千米。按断裂性质可分为压扭性和张扭性，以压
扭性断裂为主。
２．３　岩浆岩
矿区内岩浆活动以脉岩形式出现。主要为蚀变闪
长岩、蚀变花岗岩脉、花岗细晶岩脉、闪长细晶岩脉、辉
绿细晶岩脉。
２．４　地球物理异常、地球化学异常
２．４．１　地球物理异常
已知隐伏矿体的异常特点：１４线是通过已知隐伏
矿体的剖面，异常呈双峰，南支峰值强度大于北支，其值
为２．１６，反映了低阻倾斜薄板体的异常特征，计算低阻
薄板体向南陡倾，倾角７０°～８０°，顶板埋深在２５０ｍ左
右，与矿区正在开采的Ⅱ－３号矿体对应。矿体呈层
状，厚度１５ｍ左右，向下逐渐变富至３００ｍ，已变为块状
硫化物为主的矿体。目前开采深度已达４２０ｍ。由此可
知，低阻薄板体主要反映了块状硫化物矿体及上部条带
状矿体。在１４线ＴＥＭ（物探瞬变电磁法）测深断面中
自第一取样道（Ｔ＝０．０８７ｍｓ）至２０道（Ｔ＝７．０４ｍｓ）均
有异常反映，而且异常强度稳定在２左右，可能与矿体
向下延深很大有关。另外，其视时间常数τｓ 由早期道
向晚期道逐渐增大，由第一道的０．０７ｍｓ至第１６道已
增大到１．０６ｍｓ，反映出异常体向下导电性增大，矿体变
富。
ＴＥＭ异常由隐伏矿体引起，客观验证了 ＴＥＭ 法
寻找深部低阻矿体的有效性。ＴＥＭ 双峰异常的宽度
与矿体的埋深有关，异常强度的变化，一定程度上反映
了矿体向下延深情况，视时间常数的变化可反映其导电
性的好坏。
９～１７线ＴＥＭ异常解释：在矿区９～１７线之间发
现了明显的ＴＥＭ异常，异常呈双峰，北侧峰值很弱，南
０６１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　西部探矿工程　　　　　　　　　　　　　　　２０１１年第９期
侧峰值很强，具倾斜薄板异常特征。ＴＥＭ异常东至２１
线消失，西至９线仍有显示，可见低阻板体的长度不小
于６００ｍ。根据异常极小值的位置，可以推断，该低阻体
主要是Ⅱ－４号矿化体向深部延伸变富形成的块状硫
化物为主的低阻矿体。利用主次极大值的距离估计低
阻板体顶端埋深１１线处为１６０ｍ。１５线处为１４５ｍ，说
明板状体由东向西有向下倾伏的趋势。
重力异常：矿区在ＴＥＭ异常均有强度不等的局部
重力高异常存在，客观上反映出地下不均匀地质体的存
在，尤其在２１线及１９线的９５０点附近存在有较为明显
局部重力高异常，宽度１００～２００ｍ，幅度达（２００～
３００）×１０－８　ｍ／ｓ２，另外９线及１１线１０００点附近亦有弱
的重力高异常显示。
２．４．２　地球化学异常
矿区处于小热泉子－土屋－黄山 Ｗ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｏ异
常带的西延部位，小热泉子Ｃｕ、Ａｕ、Ｚｎ异常密集区向
西扩延到本区，１∶２０万区化资料，在矿区范围内存在
一处明显的Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｇ组合异常。１∶５万化
探资料，矿区范围内仍存在明显的综合异常。异常组合
以Ａｓ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｚｎ为主。Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｕ、
Ａｇ等元素有２～３个浓度分带。
综合异常东西方向的范围与彩花沟铜矿地表矿化
蚀变带范围是一致的，最明显的是铜异常。此种异常特
征的出现，一种原因与矿化带的分散晕有关，另一种原
因可能存在象彩花沟铜矿类型的隐伏矿床，地表大面积
的综合异常带为其隐伏矿床的前缘晕异常的反映。
３　矿体特征
该矿床工作程度最高的为Ⅱ号蚀变带。Ⅱ－３号
矿体，控矿长度约３５０ｍ左右，矿体向下延深４２０ｍ左右
矿体。形态呈条带状、似层状或挠曲状等。矿体最好的
地段在垂深２９０～３５０ｍ，矿体厚７～１５ｍ。铜的一般品
位０．２５％～２．５％，部分可达６．２１％～１２．９１％，最高
３２．７３％，平均３．６６％。Ⅱ－４号矿体，控矿长度约
２５０ｍ左右，矿体向下延深３００ｍ左右矿体。形态呈条
带状等，铜矿体品位０．３８％～２．１０％，整个矿体平均品
位０．９５％。矿体顶板与围岩呈渐变过渡关系，底板与
围岩关系较为截然，接触界线较清晰。
３．１　矿石类型及矿物组合
矿石自然类型主要为细脉浸染状黄铁矿矿石、稀疏
浸染条带－中等浸染条带状含铜黄铁矿矿石、稠密浸染
状含铜黄铁矿矿石、块状含铜黄铁矿矿石、黄铜矿型矿
石。前两种矿石含铜、含硫品位较低，第３、４、５种矿石
含Ｃｕ、Ｓ品位较高是区内开采利用的主要矿石，铜的含
量一般在０．２０％～２．１０％，较高的可达８％～１５％；硫
的含量１２．６６％～３９．７３％，最高４３％。
氧化带中的矿物成分以黄钾铁矾、褐铁矿为主，次
为少量明矾、针铁矾、水绿矾、胆矾、孔雀石及蓝铜矿等。
原生硫化物矿石中的矿物成分有１７种，其中矿石矿物
９种，有黄铁矿（７５％～８８％）、黄铜矿（１３．６％～７９％）、
闪锌矿（３％～１０％）、辉铜矿（１％）、斑铜矿（２％）、方铅
矿（１％）、磁铁矿（０．５５％）及少量的铜蓝、黝铜矿。脉石
矿物８种，有石英、斜长石、绿泥石、方解石、绢云母、黑
云母、石膏及重晶石。
３．２　矿石结构、构造
矿石呈半自形－它形粒状结构、交代结构，稠密浸
染状、块状构造及条带状、浸染状构造。
４　矿化阶段及矿物生成顺序
４．１　矿化阶段划分
根据矿体形态及矿石结构构造特征，该矿床可划分
为３个成矿期，即火山喷发－沉积作用成矿期、火山热
液作用成矿期和表生成矿期，不同成矿期矿体的形态及
矿物组合均有较大差异。
（１）内生成矿阶段：
①早期火山喷汽喷溢沉积作用成矿期：含铜黄铁矿
呈层状似层状或透镜体赋存于蚀变绢英岩中。此阶段
形成稠密浸染状、块状的含铜黄铁矿矿石。
②晚期火山热液作用成矿期：该成矿期形成条带状
或细脉状的黄铁矿聚晶，分布于稠密浸染状矿体的底部
或外围。实事上，火山热液作用是火山喷发－沉积作用
在时间上为火山作用循环的结束，是前一阶段的延续。
这样的热液循环贯穿于火山活动的全过程。
（２）表生成矿阶段：火山作用形成的含铜黄铁矿矿
体，在剥蚀到地表后，在干燥条件下受氧化分解后形成
以黄钾铁矾为主的硫化物的氧化带。表生成矿期一般
不含矿。
４．２　矿物生成顺序
据不同的成矿期及矿物穿插及交代关系，矿物生成
顺序如下：黄铁矿、辉铜矿→黝铜矿、斑铜矿、黄铜矿→
方铅矿、闪锌矿→黄钾铁矾、褐铁矿、孔雀石、铜蓝。
５　矿床成因
５．１　蚀变作用、矿物组合与成矿温度
矿床的近矿围岩蚀变主要为由中心向两侧依次出
现绢英岩化、硅化、绿泥石化、绢云母化、高岭土化、重晶
石化、石膏化等。
矿石中的主要矿物为黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、辉铜
矿、斑铜矿、重晶石、石膏、方解石等。
矿床蚀变作用组合及矿物组合显示矿床由早期成
矿的中温环境向晚期低温环境成矿结束的转变过程。
１６１２０１１年第９期　　　　　　　　　　　　　　　西部探矿工程　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
故矿床的成矿温度应在３００°～１００°左右。
５．２　成矿物质来源
硫同位素：矿石中黄铁矿稳定同位素测定结果，黄
铁矿的δＳ３４变化范围在－１．８６％～４．１８％之间，接近陨
石硫，表明黄铁矿中的硫来自与陨石硫相当的地壳深部
溶浆。
从黄铁矿、黄铜矿单矿物分析结果来看，除主元素
Ｓ、Ｃｕ外，亦有Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇｅ、Ｉｒ等元素。根据
涂光炽研究的结果，Ｃｏ、Ｎｉ比值是反映矿床物质来源的
依据之一，认为火山成因或岩浆成因的矿床Ｃｏ／Ｎｉ比
值大于１。本矿床单矿物样品中Ｃｏ／Ｎｉ比值大部分大
于１。根据矿石中黄铁矿稳定同位素测定结果，黄铁矿
的δＳ３４变化范围在－１．８６％～４．１８％之间，接近陨石
硫，表明黄铁矿中的硫来自与陨石硫相当的地壳深部溶
浆。
５．３　矿床成因机制
矿体的形态呈层状、似层状或透镜状，产状与围岩
一致，并且在Ⅱ号矿化蚀变带底部见有似层状的灰岩，
且矿体产于英安岩－流纹岩相中，为海成环境。据上述
认为：矿床成因与火山活动有直接关系，该矿床是火山
喷溢－沉积改造型的块状含铜黄铁矿矿床。其形成的
大致过程是：该地区在早古生代晚期的拉张环境向晚古
生代早期汇聚阶段转化过程中，原先拉张型过渡壳阶段
的建造及洋壳残片（甚至包括部分基底陆壳）碎块被统
统强力堆挤在一起，上覆以汇聚阶段的沉积－火山建
造。在这个汇聚作用的强盛时期，壳幔相互作用，基－
中－酸火山活动强烈，海底火山喷发的气液携带成矿物
质（Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓ）在海底沉积形成块状层矿体，有
一部分气液在上升途中交代充填火山岩及火山碎屑岩，
形成细脉－条带浸染状矿化。因此，在矿床中常出现上
部为火山喷发－沉积成因的整合的层状黄铁矿型矿体，
中下部过渡为火山－热液成因的细脉或条带状矿体。
在后期地层的褶皱过程中，矿体与围岩再经受变质变形
改造，矿体并可能受变质热液或火山热液作用使矿质进
一步富集。成矿模式见表１。
６　找矿标志
（１）下泥盆统阿尔皮什麦布拉克组中亚组（Ｄ１ａｂ）的
蚀变绢英岩（或叫褪色带）是地表重要找矿标志，此岩中
的黄钾铁矾、孔雀石、褐铁矿等是直接的找矿标志。
（２）有Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ａｕ等综合元素异常的分布
和明显的异常浓集中心，是寻找此类矿床的间接标志。
（３）物探电法异常的出现，主要是ＴＥＭ 异常的存
在，是发现此类隐伏矿床最有效的手段。
表１　彩华沟铜矿成矿模式
矿床模式名称 彩华沟铜矿成矿模式
矿石建造 铜－铅－锌
地壳发展阶段 汇聚型过渡壳
构造环境 岛弧、活动大陆边缘
含矿建造 钙碱性火山岩建造（基－中－酸性系列）
伴生岩石 碳酸盐复理式，底板夹石膏层
围岩蚀变 绢英岩化、绿泥石化、硅化、碳酸岩化
赋矿岩石 流纹质－英安质凝灰岩
矿化垂直分带
（由上而下）
多金属硫化物矿石－黄铁矿、黄铜矿－闪
锌矿、方铅矿－黄铁矿
矿化规模 中型
７　结论
通过对矿床的地层、构造、岩浆岩、变质原岩的恢
复、地球物理、地球化学特征及矿床成因的研究，可得出
下列结论：
（１）区域构造上为复式向斜，逆冲断裂发育，区域地
层具韧性剪切特征。
（２）区域性的北西西向构造，是主要的控矿构造，控
制着地层的发育展布及岩浆活动，并主导与其相关的矿
产分布。
（３）该矿地层是在陆源碎屑岩建造向火山岩建造演
化、过渡过程中形成的。这种演化过程是多次火山作用
形成的。该区的原岩为正常沉积与火山岩、火山碎屑岩
交替沉积形成的火山沉积建造。
（４）矿床成矿作用具有多期、多源性。
（５）矿床是火山喷发－沉积改造型的块状含铜黄铁
矿矿床。
参考文献：
［１］　西安地质学院，郑州地质学校．矿床学（上册）［Ｍ］．地质出
版社，１９７９．
［２］　新疆托克逊县彩花沟铜矿普查报告［Ｒ］．新疆地矿局物化
探大队，２００３．
［３］　邱家骧．天山一带铜矿成因探讨［Ｊ］．地质与勘探，１９７９（８）．
［４］　程裕琪，等．变质岩的一些基本问题和工作方法［Ｍ］．中国
工业出版社，１９６３．
［５］　台尔纳Ｆ．Ｊ．变质岩构造和矿物演变［Ｍ］．中国工业出版
社，１９６６．
［６］　温克勒．变质岩成因［Ｍ］．地质出版社，１９７５．
［７］　刘德权，王福同，唐延龄，周汝洪，屈迅．新疆天山成矿带矿
床成矿系列和成矿谱系专题研究报告［Ｒ］．新疆维吾尔自
治区地质调查院，２００３．
２６１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　西部探矿工程　　　　　　　　　　　　　　　２０１１年第９期