阿希矿区火山岩

1. 阿希矿区火山岩

吐拉苏弧后断陷盆地位于赛里木-准噶尔微板块的博罗科洛岩浆型被动陆缘带之上，阿希金矿床位于吐拉苏火山断陷盆地西段（图2-18），为早石炭世北天山（巴音沟）洋区的弧后区发育起来的一套中酸性—中性火山喷发杂岩系，其下部大哈拉军山组喷发不整合于中奥陶统具浊流沉积的砂板岩之上（见图2-5）。早石炭世早期经历了初期沉积-喷发相系→中期喷发相系→晚期沉积-喷发相系。岩石类型有橄榄玄武岩、微晶玄武岩、杏仁状玄武岩、辉石安山岩、杏仁状辉石安山岩、玄武安山岩、安山英安岩、角闪辉石安山玢岩、安山质集块角砾熔岩、火山集块岩、含火山弹集块角砾岩和火山角砾岩等。
（一）火山岩基本特点
吐拉苏断陷火山盆地的盖层为下石炭统大哈拉军山组陆相中性、中酸性火山岩、火山碎屑岩。根据漆树基等（1994）和毋瑞身等（1995）研究，大哈拉军山组火山旋回的厚度约为1500m，自下而上分为5 个岩性段，即石英霏细斑岩段：主要由酸性火山岩和火山碎屑岩组成，该类火山岩规模不大，范围较小，主要分布于卓路萨依一带，其下与奈楞格勒达坂组呈不整合接触，其上被大哈拉军山火山岩的酸性凝灰岩段整合覆盖，总厚度大于80m；酸性火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩和酸性熔岩组成的酸性凝灰岩段：火山活动强烈，岩石主要呈不规则条带状分布在吐拉苏断陷火山盆地的边缘——伊尔曼得、吉尔格朗和伊克阿夏一带，其上为中酸性火山岩整合覆盖，总厚度约228m；下安山岩段：该岩性段早期以中酸性火山碎屑岩与中基性熔岩交替为主，晚期以大量酸性熔岩为主，比较集中分布于伊克阿夏—克孜库拉一带，其下与大哈拉军山组酸性凝灰岩整合接触，其上与火山碎屑岩段整合接触，总厚度约207m；火山碎屑岩段：为火山旋回中-晚期的产物，火山活动强烈，岩石分布面积较广，主要呈北西西向分布在吐拉苏断陷火山盆地边部或呈环状分布在早古生代岩块周围，以及阿希金矿所在的火山盆地中心，主要为火山碎屑岩和少量熔岩组成，总厚度约781m；上安山岩段：主要呈近南北向、局部东西向不规则分布于吐拉苏火山盆地中心部位，即阿希金矿和阿庇因迪一带，主要由熔岩、火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩组成，厚度约为340m。

图2-18 吐拉苏火山盆地地质简图

阿希矿区范围内出露地层为下石炭统大哈拉军山组第五岩性段和阿恰勒河组第一岩性段。大哈拉军山组第五岩性段分布于矿区的西南部，总体表现为略向南凸出的弧形分布，倾角20°～30°，为一套中酸性火山岩建造，即喷发-喷溢相火山岩地层和沿管道相充填的英安质角砾熔岩。
（二）岩石地球化学特征
1.岩石化学成分
关于本区火山岩的岩石地球化学特征，前人已有很多的研究（漆树基等，1994；马润则，1994；毋瑞身等，1995；沙德铭等，2005）。但纵观各研究文献，发现许多数据在相同或相似基础上具有细微的区别，在具体测试样品的名称上比较混乱，因此本次研究仅引用马润则（1994）的资料加以讨论。
由表2-7可以看出，阿希矿区的不同类型火山岩各样品的氧化物的总量为99.14%～101.59%。各样品SiO2含量的变化范围为48.23%～64.02%，大多数样品介于50%～61%之间，Na2O的含量为2.14%～6.28%，K2O的含量为0.17%～2.93%。TiO2 的含量为0.41%～2.37%，但总体上多数小于等于1%；Al2O3的含量比较稳定，为14.06%～16.66%；MgO的含量介于1.68%～8.33%之间，变化较大；CaO的含量为2.52%～10.78%。Na2O的含量明显高于K2O的含量。从主量成分分析结果可以看出，岩石明显具有相对富SiO2和Na2O而贫K2O，TiO2，Al2O3，CaO和MgO。矿区火山岩属于玄武岩-安山岩-英安岩流纹岩（沙德铭等，2005），但在矿区范围内主要以安山岩和英安岩为主，只有少数属英安岩类。从玄武岩、安山岩到安山英安岩，随岩石基性程度的降低，其分异指数由小变大。在SiO2-（Na2O+K2O）图解上（图2-19），所有的样品几乎都落在了钙碱性系列范围。
表2-7 阿希金矿区火山岩化学成分组成



图2-19 阿希矿区火山岩的SiO2-Na2O+K2O图解

2.稀土及微量元素
马润则（1994）和沙德铭等（2005）对阿希金矿的容矿围岩大哈拉军山组火山岩中的安山岩、安山质凝灰熔岩和英安岩等不同类型火山岩进行了稀土元素分析，结果分别见表2-8和图2-20。
由表2-8和图2-20可以看出，容矿的安山岩的稀土元素总量含量中等，为41.59×10-6～135.83×10 -6 ，其中轻稀土含量为29.05×10 -6 ～95.37×10 -6 ，重稀土含量为12.54×10 -6 ～40.46×10 -6。轻、重稀土之比值（∑Ce/∑Y）变化于 1.35～2.36 之间，（La/Sm）N范围为1.38～4.44。Eu/Sm比值为 0.23～0.56，高于壳源岩石的平均值0.16。稀土总量，轻、重稀土比例和（La/Sm）N比值等表明阿希金矿容矿围岩的稀土元素在岩浆演化过程中经历了比较充分的分馏，轻稀土表现出明显的分馏，而重稀土的分馏程度很低。稀土元素配分模式总体上基本相似，轻稀土微弱—中等富集，分配曲线右倾。就 Eu 亏损程度变化规律来看，δEu变化于0.59～1.22，在安山岩和安山质凝灰岩中Eu相对于Sm和Gd表现为富集，而在英安岩中表现为明显的亏损。另据马润则（1994）的研究，阿希矿区玄武岩的稀土元素总量∑REE的平均值为78.78×10 -6 ，安山玢岩的∑REE平均值为105.21×10 -6 ，安山质角砾熔岩的∑REE值为110.88×10 -6 ，与安山玢岩的稀土特征极为接近。上述稀土元素配分形式的相似性，表明本区不同类型火山岩具有相似的源区物质组成，部分熔融程度的不同导致了稀土元素特征的差异。以安山岩为代表的矿区火山岩的稀土总体配分模式与造山带中的钾质安山岩类似，同时表现出轻稀土中等富集，重稀土元素分馏不明显，Eu的部分亏损等陆壳稀土元素的某些特点。这些特征反映出物源的深部来源信息，深部物质可能与岩体有密切的关系。
表2-8 阿希金矿区容矿火山岩稀土元素组成



图2-20 阿希金矿容矿火山岩稀土元素配分模式

对容矿火山岩微量元素研究结果表明，玄武岩、安山岩及安山玢岩虽然在微量元素丰度上有明显差别，但本区主要火山岩类的平均微量元素经MORB标准化后的配分型式（图2-21）却十分相似，均接近于板内过渡型玄武岩系列岩石的配分模式，以富集K，Rb，Ba，Th等大离子元素和P之后的多数元素如Ti，Y，Yb，Se的亏损为特征。

图2-21 阿希金矿区火山岩微量元素MORB标准化配分模式

在微量元素图解中，早期火山岩落在火山弧区，晚期落入板内区，显示火山作用的演化过程（马润则，1994）。Ti，Y，Yb和Se等元素低于或接近于标准洋中脊玄武岩（MORB）的丰度。至于本区玄武岩中Ta和Hf以及Nb等元素的含量明显较岛弧钙碱性玄武岩偏高，可能与岩浆源区物质组成或与本区玄武岩的基性程度稍低有关（马润则等，1994），因为Hf和Ta等非活动性元素丰度总是随岩浆基性程度的降低而增高。
安山玢岩中部分微量元素如Sr，K，Rb，Ti，Sc的含量接近于本区安山岩，而部分元素如Ce，P，Zr，Hf等又与本区玄武岩相当，个别强相容元素Cr和Ni之丰度值不仅大于安山岩，也明显高于玄武岩，这进一步表明，尽管安山玢岩较玄武岩和安山岩形成晚且更富硅，但与两者之间并没有任何深部岩浆分异演化关系，而是源区物质部分熔融后直接上侵的产物。
（三）火山岩的形成构造环境
不同构造环境中形成的火山岩在岩性组合、化学成分及微量元素组成等方面存在着一定差异。阿希等金矿的金矿容矿围岩下石炭统大哈拉军山组火山岩北以科古尔琴山南坡断裂为界，南以伊犁盆地北缘断裂为界，基本以伊犁裂谷为中心南北横向呈时空对称分布（毋瑞身等，1996，1999）。本区火山岩的岩石地球化学参数表现出岛弧钙碱性系列火山岩特征。以辉石安山岩为主，部分的高铝玄武岩、辉石玄武安山岩和少量英安岩，具有闭合板块边缘钙碱系列中钙碱性亚系列火山岩的特征。微量元素研究结果表明，火山岩以富集K，Rb和Ba等大离子元素为特征，其配分模式接近于板内过渡型玄武岩；稀土元素呈轻稀土富集型，Sm/Nd比值接近于大陆壳的相应组成，火山岩岩石化学成分具有造山带钙碱性岩向大陆内部稳定区碱性岩过渡之特点。据此沙德铭等（2005）认为以阿希为代表的金矿容矿火山岩是在早古生代基底之上接收了中石炭世陆相火山岩堆积的结果，火山活动是在陆壳基础上发展起来的，阿希金矿形成的古构造背景既非安第斯型大陆边缘，也不是岛弧型大陆边缘，其形成于晚古生代拉张陆缘盆地（沙德铭等，2005）。我们认为上述总的特征正显示了北天山（巴音沟）洋壳板片向南俯冲在弧后区所形成的断陷盆是其特有的。

2. 新疆阿希金矿的地质

阿希金矿床位于伊宁市东北，直距42公里，西天山博罗科努地槽褶皱带内吐拉苏火山盆地中部。矿区地层为下石炭统大哈拉军山组陆相中酸性火山碎屑岩建造和下石炭统阿恰勒河组浅海相碎屑岩-碳酸盐建造, 两者呈角度不整合接触。矿区构造以断裂为主，褶皱构造不发育。断裂构造以南北向为主，次为北西向，再次为东西向。大多认为阿希金矿受大哈拉军山期火山机构的控制，系低硫浅成低温热液型金矿床。阿希金矿床呈近南北向展布, 矿化带长1280m ,以8线为界分为北矿段和南矿段两部分，由8 个矿体组成。除一个底砾岩型金矿体外, 其余均为热液型金矿体。8 个矿体中以1号矿体规模最大, 其储量占矿床总储量的90% 左右。其余均为小矿体, 且以平行脉状赋存于1号矿体的上盘。1号矿体位于F2 断裂上盘之英安质角砾凝灰岩中，走向北东10゜, 倾向东, 陡倾（65-85゜）, 上宽下窄，在平、剖面均具有膨缩和分枝现象，目前钻探表明，1号矿体向深部逐渐变薄，并呈尖灭态势。矿体总长大于1000 m, 最大斜深450m, 最大厚度35m, 平均11-15m。矿体由石英脉型和蚀变岩型矿石组成。矿体单工程高品位为13.77克/吨, 平均品位为4.33克/吨, 为矿化不均匀矿体。石英脉型矿石品位较高、矿化连续,其中因含显微状含金硫化物，而呈烟灰色和灰色。蚀变岩型品位相对低, 且主要分布于南段和石英脉矿体两侧。　　沉积砾岩型金矿体赋存于大哈拉军山组第五岩性段与阿恰勒河组第一岩性段第一层的角度不整合面上的底砾岩中, 为大哈拉军山组第五岩性段风化、剥蚀沉积产物。该砾岩层在近矿体处因含有较多的石英脉型矿石角砾, 而构成砾岩型沉积金矿体。但多为贫矿, 个别地段可达工业品级。矿体的矿化连续性差, 品位变化极大。围岩蚀变有硅化、绢英岩化、粘土化以及绿泥石化、碳酸盐化, 与金矿化关系密切。北矿段蚀变以硅化为主, 黄铁绢英岩化次之。石英脉体无论是厚大脉、还是细脉, 其金矿化基本上达到工业品位。蚀变岩在近石英脉矿体部位, 局部肉眼可见细、网脉状石英脉金矿化较明显外, 矿石与非矿石边界划定则须借助于化学分析。南矿段蚀变作用以黄铁绢英岩化为主, 硅化次之。矿化特征与北矿段有较大的区别: 硅化作用主要表现为石英-碳酸盐脉,常呈微晶结构与梳状-晶洞构造，难以作为金矿化强弱标志。矿石结构为他形显微粒状结构、交代残余结构、变胶状结构，矿石构造为星点浸染状构造、细脉浸染状、微细脉状、梳状-晶洞状和角砾状构造。已发现矿物达40 余种, 主要有黄铁矿、白铁矿、毒砂、磁黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、斑铜矿、深红银矿、自然金和银金矿等。脉石矿物主要有石英、伊利水云母、绢云母、方解石、绿泥石等。金矿物以次显微粒状为主, 其次为片状和树枝状。因浸染于石英脉中的硫化物结晶粒度极细，肉眼一般难以分辨。矿体受火山机构及横切吐拉苏火山盆地的北北西向断裂构造的联合控制。指示元素为Au、Ag、As、Sb、Bi、Hg、Se、Cu、Pb、Zn。