东天山位于新疆东部，西起小热泉子，东至甘新交界，面积约为6×10⁴ km²，是我国重要的铜、金、铁、铅、锌等大型矿集区，其中大南湖—头苏泉岛弧带是东天山最重要的成矿区域。该岛弧带位于吐哈盆地南缘，呈EW向展布于康古尔塔格断裂带北缘（庞博宸等，2020），自西向东分布有延西（张达玉等，2010）、土屋—延东（Tan et al.，2021）、灵龙（Sun et al.，2020）、赤湖（刘仲存等，2020）、玉海（张照伟等，2016）、三岔口（王超等，2015；Wang et al.，2022）和白山（涂其军等，2019）等一系列斑岩型矿床。目前，许多学者对大南湖—头苏泉岛弧带上的斑岩型铜矿进行了大量研究，包括构造背景（王超等，2015；Mao et al.，2022；何西恒等，2023）、矿床地质地球化学特征（Chen et al.，2017）、成岩成矿年代学（刘彬等，2016；张照伟等，2016）、岩石学和矿物学（王超等，2015）以及成矿规律（张连昌等，2021）等，取得了丰硕成果。

卡拉塔格地区位于东天山大南湖—头苏泉岛弧带的北部，近年来该区内相继发现红石—梅岭热液型脉状铜矿床（于明杰，2016；王鑫等，2021）、红海VMS型铜锌矿床（毛启贵，2014）、玉带铜矿床（Chen et al.，2017）、西二区矽卡岩型铁铜矿床（陈磊等，2018）和月牙湾铜镍硫化物矿床（Mao et al.，2021）等。玉带铜矿床于2011年发现，探明铜金属量超过30×10⁴ t，铜平均品位为0.38%。目前玉带铜矿床地质勘查程度相对较低，相关研究仅限于年代学、地球化学和矿床地质特征（Chen et al.，2017），缺乏对矿床成矿期次、围岩蚀变和控矿因素的系统研究，不利于矿床的勘查工作和成因研究。为此，本文在前人研究成果的基础上，通过详细的野外地质调查以及系统的岩相学和矿相学研究，开展了玉带铜矿床地质特征、成矿期次和围岩蚀变等研究工作，以期为矿床地质勘查和成因研究提供参考。

东天山造山带由北向南被EW向克拉麦里断裂和阿其克库都克断裂划分为3个构造成矿单元，即博格达—哈尔里克带、觉罗塔格带和中天山地块，每个成矿单元的地层、构造、岩石和矿床类型均存在较大差异（Qin et al.，2011）（图1）。觉罗塔格带发育有古生代火山岩和沉积岩，产出众多铜、铁、金矿床，由北向南被EW向康古尔断裂和雅满苏断裂划分为3个构造成矿亚单元，即大南湖—头苏泉岛弧带、康古尔—黄山韧性剪切带和雅满苏岛弧带（Qin et al.，2011）（图1）。卡拉塔格位于大南湖—头苏泉岛弧带，北缘与吐哈盆地相邻。

卡拉塔格地区出露地层有奥陶系大柳沟组、志留系红柳峡组、泥盆系大南湖组、石炭系脐山组和二叠系阿尔巴萨依组（图2）。其中，大柳沟组多出露于该地区中部，构成卡拉塔格复式背斜核部，为海相安山岩（>450 Ma）、凝灰岩（450~440 Ma）和英安岩（440~420 Ma）（陈磊等，2018）；红柳峡组由海相火山碎屑岩和沉积碎屑岩组成，不整合叠加于大柳沟组之上；大南湖组系一套海相火山碎屑岩、碎屑沉积岩夹中基性火山熔岩与碳酸盐岩建造，与下伏红柳峡组呈不整合接触；脐山组出露岩性为基性—中酸性火山碎屑岩夹中—基性火山熔岩；阿尔巴萨依组分布于卡拉塔格南北两侧，为一套陆相火山熔岩夹少量火山碎屑岩建造。

卡拉塔格地区褶皱和断裂发育，与区域构造方向一致。褶皱以近EW向宽缓褶皱为主，断裂可划分为NW、NNW和NEE向3组（图2）。其中，NW向断裂是区内控制火山作用和成矿作用的主干断裂，显示多阶段演化和多性质转换特征；NNW向断裂系NW向断裂的次级断裂，仅出露于火山岩地层中；NEE向断裂错断NNW向断裂和晚期花岗岩类，系左行走滑断裂（陈磊等，2018）。

卡拉塔格地区主要出露加里东期和华力西期侵入岩。其中，加里东期侵入体岩性有英云闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩等，Deng et al.（2017）测得其SIMS锆石U-Pb年龄为（430.0±1.7） Ma。华力西期侵入体主要产于泥盆纪，在卡拉塔格地区广泛发育，但侵入体规模相对较小，主要为中酸性脉岩或次火山岩。

卡拉塔格地区成矿时代跨度较大，从奥陶纪到石炭纪再到二叠纪均有成矿作用，且主要集中在450~430 Ma、400~380 Ma和300~280 Ma 3个阶段。成岩成矿时代由老到新，矿床成因类型具有一定的规律，具体表现为VMS型（奥陶纪—志留纪）→斑岩型（志留纪）→矽卡岩型（泥盆纪）→浅成低温热液型（志留纪、石炭纪）→岩浆熔离型（二叠纪），对应区域构造背景从俯冲（奥陶—泥盆纪）—碰撞（石炭纪），到后碰撞—板内（二叠纪）环境的演化过程。在空间上，卡拉塔格地区矿产由南向北可划分为4个成矿带或系列：（1）南部海相火山岩型块状硫化物矿床（VMS）成矿带；（2）中部热液型脉状矿成矿带；（3）西北部斑岩型—矽卡岩型铜多金属矿成矿带；（4）北部铜镍硫化物成矿带。

玉带铜矿床位于卡拉塔格地区西部，矿区出露地层为奥陶系大柳沟组和泥盆系大南湖组，均为一套海相火山岩建造（图3）。其中，奥陶系大柳沟组主体出露于矿区中南部，大致呈NW-SE向展布，为一套巨厚的海相中基性火山岩建造，岩性以灰绿色安山岩为主，矿区西部见椭圆状和不规则状玄武岩夹于灰绿色安山岩中；泥盆系大南湖组主要出露于矿区东北部和西部，与奥陶系大柳沟组呈不整合接触关系，为一套中酸性火山岩、火山碎屑岩建造，岩性以生物碎屑灰岩、凝灰质砂岩和砾岩为主，其次为英安岩、火山角砾岩和安山岩。矿区断裂主要有NNW和NE向2组，这些断裂控制着区内火山岩、侵入岩和矿化蚀变的展布。矿区侵入岩较发育，以中酸性岩为主，其次为基性岩和酸性岩，岩性有闪长岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩、辉长岩、辉绿岩和霏细岩等，侵入体大小规模不等，多呈岩珠状和岩脉状产出。

玉带铜矿已发现4条主要矿体，受断裂和石英闪长玢岩控制，将矿体按平面产出部位自北向南、由上至下依次编号为CuⅠ、CuⅡ、CuⅢ和CuⅣ（图3）。其中，CuⅠ矿体为矿区规模最大的铜矿体，占矿区总资源量的41%，主要受NNW向断裂及其裂隙带控制，含矿岩石为石英闪长玢岩，地表沿NW-SE向断续分布，矿体呈脉状，两头薄，中间厚，总体走向为112°，倾向为210°，倾角为55°~70°，走向断续长1 700 m，厚度为9.4~198.0 m，铜平均品位为0.38%（图4）；CuⅡ矿体位于CuⅠ矿体南部20 m处，控矿构造和含矿岩石与CuⅠ矿体相同，地表沿NW-SE向分布，矿体呈脉状，走向NW，倾向SE，倾角为53°~74°，矿体走向地表控制长240 m处，最大延深达183 m，厚度为5.8~35.9 m，铜平均品位为0.26%（图4）。

按矿石组构特征，将矿石类型划分为浸染状矿石［图5（a）］、细脉状矿石［图5（b）］和网脉状矿石［图5（c）］，矿石矿物主要为黄铜矿和黄铁矿，其次为磁铁矿、辉钼矿、斑铜矿、方铅矿和闪锌矿等；脉石矿物主要为石英，其次为绿泥石、绿帘石、绢云母和方解石等（图5）。矿石结构相对简单，主要为自形—半自形粒状结构，其次为他形粒状、交代残余和碎裂结构等；矿石构造有浸染状、细脉状和网脉状等（图5）。

玉带铜矿蚀变发育，主要有钾化、硅化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化和碳酸盐化等蚀变。（1）钾化：与成矿关系最为密切，主要分布于石英闪长玢岩中，表现为钾长石交代斜长石形成变斑晶，或沿斜长石裂纹和解理交代呈不规则的网脉，亦或是呈不规则粒状分布于基质中，在地表分布不均匀，表现为片状或脉状，总体上沿岩体呈带状展布。（2）黄铁绢云岩化：与成矿关系密切，主要围绕石英闪长玢岩分布。地表呈明显的黄褐色，主要沿NW向火山机构分布以及沿近SN向断裂呈串珠状分布，在地貌上，黄铁绢云岩带表现为平缓的宽谷戈壁地貌。（3）硅化：与成矿关系密切，发育多期。如早期呈粒状石英与绿泥石形成的面型蚀变；成矿阶段的脉状石英—黄铁矿—黄铜矿；晚期与碳酸盐共生的石英。（4）绿泥石化：大量暗色矿物因热液蚀变而形成绿泥石，在局部绿泥石化表现为晚期的围岩蚀变作用，并伴随绿帘石化发育。绿泥石化分布于矿体的上下盘以及脉状矿体两侧，可达数十米宽，并伴有星点状黄铁矿产出。

根据野外地质观察及岩相学特征鉴定，玉带铜矿床在水平方向和垂向上均具带状分布特征，在水平方向上，由石英闪长玢岩中心向外可划分为钾化—硅化带、硅化—绢云母化带、泥化带和绿泥石化—绿帘石化—碳酸盐化带（图3，图6）；在垂向上，由石英闪长玢岩中心向外可划分为钾化—硅化含矿岩体、硅化—绢云母化—黄铁矿化带和绿泥石—绿帘石化—碳酸盐化带（图4）。

根据矿脉穿插关系、矿物共生组合和矿石组构等特征，将玉带铜矿床成矿作用划分为4个阶段（图7）：石英—磁铁矿阶段、钾长石—石英—黄铁矿阶段、石英—黄铁矿—黄铜矿—辉钼矿阶段和石英—碳酸盐—石膏阶段。

石英—磁铁矿阶段：该阶段矿物主要由石英和磁铁矿组成，磁铁矿多呈浸染状和细脉状分布，被石英黄铁矿脉或石英细脉穿切［图8（a），8（b）］。

钾长石—石英—黄铁矿阶段：该阶段矿物主要由石英、钾长石及少量黄铁矿组成，其中石英和钾长石多呈细脉状分布［图8（c），8（d）］，而黄铁矿沿石英—钾长石细脉呈星点状和浸染状分布，可见其被石英黄铁矿脉穿切［图8（d）］。

石英—黄铁矿—黄铜矿—辉钼矿阶段：该阶段是主要的矿化阶段，矿物主要由石英、黄铁矿、黄铜矿及少量的辉钼矿组成，其中黄铁矿与黄铜矿多呈细脉状和浸染状分布［图8（e），8（f）］；辉钼矿呈薄膜状分布［图8（g）］。该阶段以黄铜矿和辉钼矿交代黄铁矿为特征［图5（g）］，被晚阶段石英细脉或方解石脉穿切［图8（f），8（g）］。

石英—碳酸盐—石膏阶段：该阶段金属矿物不发育，矿物主要由石英、方解石和石膏等组成［图8（h），8（i）］，呈脉状穿插之前阶段的矿物组合［图8（h）］。

卡拉塔格区内整体为一近EW向原生复背斜构造，受背斜核部下古生界基性火山岩基底的制约，上古生界火山碎屑岩及少量沉积盖层呈舒缓背—向斜产出。区内主要发育NW、NNW和NEE向3组断裂，同火山断裂发育，沿断裂含矿火山热液活动强烈。区内环形火山机构往往发育于NW和NNW向断裂的交会部位，且区内已发现包括红海、红石、梅岭、红山、玉带、西二区和月牙湾在内的7个矿床（点），这些矿床（点）主要分布在区内NW向断裂附近，或NW与NNW向断裂的交会部位，表明这2组断裂控制了区内火山及其热液活动，对玉带铜矿成矿具有控制意义。

卡拉塔格矿集区内不同成矿时代、不同成因类型及矿种的矿床在广义上都是岩浆—热液型矿床，为构造—岩浆—热液活动的产物，这些成矿作用均与岩浆岩的侵入作用相关。玉带铜矿床成矿岩体为志留纪石英闪长玢岩，属于岛弧钙碱性系列岩石，具有轻稀土元素和大离子亲石元素相对富集，重稀土元素和高场强元素相对亏损的特征，较低的初始Sr比值和较高的ε_Nd（t）值，且为富水、高氧逸度的岩浆体系，与起源于俯冲洋壳的埃达克岩具有相似的地球化学特征（Chen et al.，2017）。研究表明，埃达克岩与斑岩型矿床具有密切的成因关系（张旗等，2001）。

此外，岩浆岩的侵位深度、规模大小和形态对成矿的影响显著，且某些小侵入体往往与成矿关系密切。玉带铜矿体多分布于面积为0.2~0.5 km²的侵入体中，且侵位深度为浅成—超浅成。

区域地质资料及近年来卡拉塔格地区的研究成果显示，该地区的火山岩型矿产受火山—沉积岩系建造控制明显，包括2套含矿火山岩—沉积岩系，即早古生代海相钠质火山岩和晚古生代陆相火山岩—沉积岩系（毛启贵，2014；于明杰，2016）。玉带铜矿床的主要赋矿围岩为奥陶系大柳沟组中基性火山岩建造，属于岛弧钙碱性钠质火山岩，岩性有安山岩、玄武安山岩和英安岩等，为卡拉塔格地区含矿火山岩—沉积岩系，且矿体围岩为安山岩和英安岩，对成矿起到一定的圈闭与保护作用。

此外，安山岩和英安岩Sr-Nd同位素分析结果表明，火山岩均来源于亏损地幔的部分熔融，其自身应携带有部分成矿物质（Chen et al.，2017）。该套地层也表现为Cu、Au、Zn和Pb等多元素组合异常特征（毛启贵，2014）。

东天山成矿带位于中亚成矿带南缘，西接乌拉尔、哈萨克和西天山成矿带，东邻南蒙古和兴安成矿带，带内产出有典型的斑岩型矿床，如土屋—延东、灵龙—赤湖、玉海和三岔口等。因此，东天山成矿带具有寻找斑岩型铜矿的潜力。通过以上研究可知，玉带铜矿床含矿地质建造为一套火山岩—火山碎屑岩，成矿地质体为石英闪长玢岩，矿体受NNW和NE向断裂控制，产于石英闪长玢岩体及其与围岩接触带中。矿化类型为低品位浸染状和细脉状矿化，矿石矿物主要为黄铁矿和黄铜矿。围岩蚀变有钾化、硅化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化和碳酸盐化等，具有带状分布特征：水平方向上由石英闪长玢岩中心向外可划分为钾化—硅化带、硅化—绢云母化带、泥化带和绿泥石—绿帘石化—碳酸盐化带；垂向上由石英闪长玢岩中心向外可划分为钾化—硅化带、硅化—绢云母化—黄铁矿化带和绿泥石—绿帘石化—碳酸盐化带。成矿过程可划分为石英—磁铁矿、钾长石—石英—黄铁矿、石英—黄铁矿—黄铜矿—辉钼矿和石英—碳酸盐—石膏4个阶段。

对比大南湖—头苏泉岛弧带上典型的斑岩型矿床（表1），发现玉带铜矿床在大地构造位置、含矿建造、矿石类型、矿石组构及围岩蚀变等地质特征方面，与土屋—延东、灵龙—赤湖、玉海和三岔口斑岩型铜矿床极为类似，仅成矿时间有所差异，土屋—延东斑岩型铜矿床［（335±4） Ma］和灵龙—赤湖斑岩型铜矿床［（322±10） Ma］形成于石炭纪（Mao et al.，2022），而玉海斑岩型铜矿床［（422±4） Ma］、三岔口斑岩型铜矿床［（443±3） Ma］和玉带铜矿床［（432±3） Ma］则形成于志留纪（王超等，2015；张照伟等，2016；Chen et al.，2017）。

综上所述，玉带铜矿具有典型斑岩型铜矿床的系列特征，如：相似的成矿条件、矿体地质特征及围岩蚀变分带特征，因此认为该矿床属于斑岩型铜矿床。

（1）玉带铜矿床含矿地质建造为一套火山岩—火山碎屑岩，成矿地质体为石英闪长玢岩，受断裂控制，产于石英闪长玢岩体及其与围岩接触带中。矿体呈脉状和透镜状，成矿过程可划分为4个阶段，分别是石英—磁铁矿阶段、钾长石—石英—黄铁矿阶段、石英—黄铁矿—黄铜矿—辉钼矿阶段和石英—碳酸盐—石膏阶段。

（2）矿床蚀变类型具带状分布特征，水平方向上由石英闪长玢岩中心向外可划分为钾化—硅化带、硅化—绢云母化带、泥化带和绿泥石—绿帘石化—碳酸盐化带；垂向上由石英闪长玢岩中心向外可划分为钾化—硅化带、硅化—绢云母化—黄铁矿化带和绿泥石—绿帘石化—碳酸盐化带。

（3）玉带铜矿床的成矿地质条件、控矿因素、矿体特征和围岩蚀变类型均与东天山大南湖—头苏泉岛弧带典型的斑岩型矿床基本一致，认为该矿床成因类型为斑岩型铜矿床。