新疆博格達-哈爾里克構(gòu)造帶構(gòu)造巖漿演化與成礦作用研究

朱志新，李平，趙同陽，王克卓，靳劉圓，朱彥菲

(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆 烏魯木齊 830000)

圖1 研究區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖Fig.1 The sketch map of Geology and Mineral Deposits in study area

1 地質(zhì)背景

1.1 博格達弧后盆地

博格達構(gòu)造帶位于準(zhǔn)噶爾盆地與吐哈盆地之間(圖2)，以大面積分布石炭紀(jì)火山巖、火山碎屑沉積巖為特點，基性巖脈發(fā)育，花崗巖零星分布。下石炭統(tǒng)主要由淺海相細碎屑巖和中基性熔巖夾雙峰式火山巖組成。其中，雙峰式火山巖主要分布于博格達東段七角井一帶，成巖年齡為347～330 Ma，主要形成于哈爾里克-大南湖島弧帶弧后伸展環(huán)境[1-3]。上石炭統(tǒng)主要由淺海相中酸性火山巖、正常沉積碎屑巖及碳酸鹽巖組成，其中，灰?guī)r主要分布于博格達西段，形成于較穩(wěn)定的淺海相環(huán)境。東側(cè)晚石炭世期間閉合，主要發(fā)育火山巖建造，成巖年齡為319～311 Ma[4-5]。二疊系以正常沉積碎屑巖、酸性火山巖夾雙峰式火山巖為特點，堿性花崗巖零星分布，主要與后碰撞造山早期作用有關(guān)[6-7]，其中達坂城地區(qū)銅礦床含礦建造均為二疊系碎屑巖。

圖2 博格達地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖Fig.2 The map of Geology and Mineral Deposits of the Bogda back-arc basin

1.2 哈爾里克島弧

哈爾里克構(gòu)造屬性被認為是從由奧陶紀(jì)到石炭紀(jì)組成的復(fù)合島弧。奧陶—志留系主要為海相火山碎屑巖夾少量灰?guī)r和玄武巖。石炭系廣泛分布于哈爾里克地區(qū)，以鈣堿性火山巖為主(圖3)。早古生代侵入巖主要由花崗斑巖、閃長巖和少量輝長巖組成，具有變質(zhì)變形特征，主要成巖年齡為462～430 Ma[8-10]。晚古生代侵入巖由堿性花崗巖和黑云母花崗巖組成，主要成巖年齡為316～298 Ma[11-14]。區(qū)域上沿口門子-塔水-板房溝分布有韌性剪切變形帶，卷入其中的地層發(fā)育糜棱巖化、千糜巖化，該變形帶形成時代為中—晚二疊世[15]，目前發(fā)現(xiàn)的多處韌性剪切帶型銅金礦點均分布于該變形帶中。

圖3 哈爾里克地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖Fig.3 The map of Geology and mineral deposits of the Harlik arc

大南湖島弧主要由鈣堿性基性-酸性熔巖、火山碎屑巖和復(fù)理石沉積建造組成。卡拉塔格地區(qū)位于大南湖島弧北側(cè)，核部出露一套巨厚的奧陶—志留系大柳溝組火山巖-火山碎屑巖，向外過渡為泥盆系大南湖組火山碎屑巖、二疊系阿爾巴薩依組火山巖及中新生代沉積物。奧陶—志留系大柳溝組火山巖賦存了紅海、紅山及紅石、梅嶺等礦床，成巖年齡為438～435 Ma[16]。泥盆系大南湖組為一套海相火山碎屑巖、火山碎屑沉積巖夾中基性火山熔巖和碳酸鹽巖，與下伏地層呈不整合接觸。二疊系阿爾巴薩依組火山巖為一套陸相火山熔巖夾少量火山碎屑巖建造，與下伏地層呈角度不整合接觸?？ɡ竦貐^(qū)褶皺及斷裂構(gòu)造發(fā)育，褶皺以近EW向?qū)捑忨薨櫈橹?，斷裂主要發(fā)育近NW，NNW和NEE向3組。侵入巖較發(fā)育，如卡拉塔格巖體，為多期侵入的復(fù)式巖體，包括石英閃長巖相、二長花崗巖相和花崗斑巖相，成巖年齡429～426 Ma[17]。基性-超基性巖規(guī)模較小，侵位于早二疊世。

2 典型礦床

2.1 博格達弧后盆地

2.1.1 銅溝熱液脈型銅礦床

博格達弧后盆地西段巖漿活動頻繁，伴隨著復(fù)雜的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造作用，顯示了良好的成礦條件和找礦潛力。近年來，在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)了多處重要的銅礦床，包括銅溝、杏樹溝、廟兒溝、鳳凰泉等。該地區(qū)主要出露中二疊統(tǒng)塔什庫拉組凝灰質(zhì)粉砂巖和凝灰質(zhì)細砂巖。褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育，與該地區(qū)成礦作用關(guān)系密切。銅溝銅礦體產(chǎn)于凝灰質(zhì)砂巖和粉砂巖中，主要為層狀、透鏡狀和脈狀。目前圈定了5個礦體，均受控于構(gòu)造或地層。主要礦石礦物主要有黃銅礦、黃鐵礦、藍銅礦、斑銅礦，伴生有少量閃鋅礦、方鉛礦。礦石構(gòu)造主要見浸染狀、角礫狀、網(wǎng)脈狀、塊狀等。主要的圍巖礦化蝕變有硅化、孔雀石化、黃鐵礦化、褐鐵礦化。成礦作用過程包括：①黃鐵礦階段。自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)黃鐵礦大多被后期形成的黃銅礦包裹；②黃銅礦階段。該階段為銅礦的主成礦階段，以形成大量黃銅礦、黃鐵礦為特征。大多為半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)；③碳酸鹽巖階段。該階段除了形成細粒星點狀黃鐵礦外，主要形成碳酸鹽巖脈，充填于早期形成的黃鐵礦、黃銅礦的空隙中。He-Ar同位素研究表明，銅溝銅礦成礦流體具殼幔流體混合來源特征，可能與深部隱伏巖體有關(guān)，攜帶幔源信號的含礦流體與殼源流體發(fā)生不同程度混合，在淺部構(gòu)造破碎帶、高孔隙巖層等有利位置發(fā)生金屬沉淀，從而形成了銅溝熱液脈型銅礦床。

2.2 哈爾里克島弧

2.2.1 索爾巴斯陶淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床

索爾巴斯陶金礦床產(chǎn)于下石炭統(tǒng)七角井組火山機構(gòu)中(圖4-a)，主要巖性為中-基性火山巖夾灰?guī)r透鏡體。圍巖蝕變主要有硅化、高嶺土化、絹云母化和碳酸鹽巖化。除自然金、銀外，礦石礦物主要包括黃鐵礦、毒砂、方鉛礦和閃鋅礦。脈石礦物包括石英、斜長石、高嶺土、絹云母、綠泥石和方解石。礦石構(gòu)造有(稠密)浸染狀、網(wǎng)脈狀、角礫狀，礦石結(jié)構(gòu)主要呈交代殘余結(jié)構(gòu)、假象結(jié)構(gòu)。礦區(qū)目前圈定了3條金礦體，主要受控于兩條NE向斷裂構(gòu)造(圖4-b)。Au平均品位1.72 g/t，Ag平均品位3.64 g/t。根據(jù)野外觀察和顯微鏡下的礦物相互穿插、包裹關(guān)系，將成礦過程分為3個階段：①黃鐵礦-毒砂階段；②黃鐵礦-含金石英脈階段。該階段為索爾巴斯陶金礦的主成礦階段；③含金多金屬硫化物階段。

圖4 礦區(qū)地質(zhì)簡圖(a)及勘探線剖面圖(b)Fig.4 Geology(a)and schematic geological cross section(b)of Suoerbasitao Au deposit

石英流體包裹體研究表明，索爾巴斯陶金礦床成礦流體具有低溫度、低鹽度、低密度的流體特征；氫氧同位素結(jié)果表明，成礦流體主要派生于大氣降水，混入少量巖漿水[18]。通過估算獲得流體捕獲深度不超過1 200 m，顯示出淺成熱液礦床的特點。索爾巴斯陶金礦床上述特征與典型淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V特征一致，形成時代為(268±8)Ma[19]。綜上研究表明，索爾巴斯陶金礦為低硫型淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床，與中亞造山帶晚石炭世期間碰撞造山、二疊紀(jì)造山后伸展的地球動力學(xué)演化作用密切相關(guān)。區(qū)域伸展環(huán)境或大范圍擠壓背景下的局部伸展環(huán)境為索爾巴斯陶金礦的形成提供了有利的構(gòu)造環(huán)境[20-21]。

人力資源管理系統(tǒng)主要是采用B/S(Browser/Server)架構(gòu)即瀏覽器／服務(wù)器架構(gòu)為支撐，該架構(gòu)是隨著英特網(wǎng)技術(shù)的興起，并對C/S架構(gòu)進行改進的一種優(yōu)化架構(gòu)。此外，在B/S架構(gòu)下，用戶所有的工作界面均是運用WWW瀏覽器來實現(xiàn)整個的，也有極少一部分事務(wù)邏輯是通過前端(Browser)實現(xiàn)的，但是大多數(shù)事務(wù)邏輯都運用服務(wù)器端(Server)來實現(xiàn)，進而形成完整的三層架構(gòu)。和傳統(tǒng)架構(gòu)相比，這種架構(gòu)優(yōu)勢非常明顯，主要表現(xiàn)為維護運行方法較為簡便、快捷，能夠從不同地域和不同的人員進行自由選擇，并運用不同的接入方式來完成數(shù)據(jù)訪問與操作工作。

2.2.2 瓊祖爾開韌性剪切帶型金礦

瓊祖爾開金礦點產(chǎn)于塔水-板房溝韌性剪切變形帶，該變形帶為NW向展布，區(qū)域上延伸60 km。卷入的奧陶系變質(zhì)海相火山巖和中酸性巖體，被加里東晚期巖漿侵入。超過200 m寬的水巖變質(zhì)帶發(fā)育糜棱巖化和碎裂巖化。目前在該變形帶中發(fā)現(xiàn)多處韌性剪切帶型金礦化點，比如瓊祖爾開、瓊祖爾開東、烏尊吞蓋(圖5)。礦體分布于灰綠色糜棱巖化凝灰?guī)r中，蝕變類型有黃鐵礦化、硅化和高嶺土化，主要受控于糜棱面理。具碎裂化和網(wǎng)脈狀的煙灰色含黃鐵礦石英脈與金成礦作用關(guān)系密切。

圖5 瓊祖爾開金礦區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征Fig.5 Features of geological structure in Qiongzuerkai area

金元素在韌性剪切帶作用下，從地層中被活化并遷移。在有利成礦部位成礦流體沉淀形成礦床。絹云母千枚巖中絹云母Ar-Ar年齡為269 Ma，與區(qū)域變形作用時間一致[15]。目前有超過10個與瓊祖爾開金礦具相同成礦地質(zhì)條件的金礦床(點)分布于塔水-板房溝韌性剪切帶，顯示出了較好的尋找韌性剪切帶型金礦的潛力。

2.3 大南湖島弧

目前為止，超過5個銅多金屬礦床(點)分布于大南湖島弧卡拉塔格地區(qū)，主要包括4個礦床類型(圖6)：VMS型銅鋅礦(如紅海)；斑巖型銅礦(如玉帶、西二區(qū)、東二區(qū))；熱液脈型銅礦(如紅石、梅嶺)和銅鎳硫化物礦床(如月牙灣)。

圖6 卡拉塔格地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖Fig.6 The map of Geology and mineral deposits in the Kalatag district

2.3.1 玉帶斑巖型銅鉬(金)礦床

玉帶礦床賦存于石英閃長玢巖中，由內(nèi)向外的蝕變組合包括鉀化蝕變、石英-絹云母蝕變、青磐巖化蝕變。鉆孔控制的銅(鉬、金)礦化(Cu大于0.2%)主要與鉀化和石英-絹云母化帶關(guān)系密切。銅礦體的品位大于0.3%，伴生金(大于1 g/t Au)或鉬(大于0.01%Mo)礦化[23]。礦石主要為不同寬度的細脈、網(wǎng)脈狀硫化物±石英脈。主要金屬礦物包括黃銅礦、輝鉬礦和黃鐵礦，少量磁鐵礦、方鉛礦和閃鋅礦。脈石礦物有石英、黑云母、絹云母、綠泥石和方解石。輝鉬礦Re-Os年齡為(449.5±4.2)Ma，稍晚于石英閃長玢巖年齡(452.7±2.8)Ma[22]。

2.3.2 紅海VMS銅鋅礦床

紅海銅鋅礦體呈似層狀、透鏡狀，主要賦存于大柳溝組中酸性火山-沉積巖中。蝕變類型為絹英巖化和綠泥石化蝕變。礦石構(gòu)造為網(wǎng)脈狀、浸染狀，上盤蝕變主要為綠泥石化、綠簾石化、鈉長石化和硅化。紅海銅鋅礦床包含0.27 Mt銅(品位1.49%)，0.27 Mt鋅(品位 3.51%)，7.1 t金(0.6 g/t)和281 t銀(26 g/t)[24]。塊狀硫化物礦體約占硫化物礦石體積分數(shù)的60%，是主要的金屬儲量[25-26]。礦石結(jié)構(gòu)包括半自形-自形粒狀結(jié)構(gòu)、假象結(jié)構(gòu)、殘余結(jié)構(gòu)、固溶體結(jié)構(gòu)。主要金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦，次為含銀砷黝銅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦。脈石礦物主要包括石英、綠泥石、白云母、重晶石和碳酸鹽巖[27]。塊狀硫化物黃銅礦礦石Re-Os等時線年齡為(434.2±3.9)Ma，與含礦圍巖中酸性凝灰?guī)r成巖年齡(440.4±2.9)Ma一致[24]。

2.3.3 紅石熱液脈型銅礦床

紅石礦床受控于NNW和NNE走向斷裂，礦區(qū)出露少量侵入巖。目前已圈定超過70條礦體，受控于斷裂構(gòu)造，形成脈狀、角礫狀、薄層狀礦體。銅品位0.30%～4.29%，平均0.83%。礦石類型包括角礫狀和石英脈型。主要金屬礦物包括黃鐵礦、黃銅礦和閃鋅礦，次為輝銅礦和銅藍。脈石礦物主要有石英，其次為綠泥石、綠簾石、碳酸鹽巖、絹云母和重晶石。礦石構(gòu)造主要有脈狀、網(wǎng)脈狀、浸染狀、角礫狀、充填狀、晶簇狀、晶洞狀。同時觀察到多種脈石和礦石結(jié)構(gòu)，比如半自形粒狀結(jié)構(gòu)和交代殘余結(jié)構(gòu)。成礦作用過程可分為3個成礦階段：①早期階段。以石英脈為特征，伴有少量自形粒狀黃鐵礦；②中期階段。以石英+黃銅礦+黃鐵礦為特征；③晚期階段。以石英為主，次為碳酸鹽巖和石膏[28]。脈狀礦石中黃銅礦Re-Os等時線年齡為(431.8±2.7)Ma[24]，與紅海VMS型銅鋅礦床產(chǎn)于晚奧陶世—志留紀(jì)同樣的火山巖中。

3 構(gòu)造巖漿演化與成礦作用

本文結(jié)合最新研究成果，對博格達-哈爾里克地區(qū)成礦地質(zhì)背景、典型礦床地質(zhì)特征、成礦模式及區(qū)域成礦規(guī)律進行了梳理與總結(jié)，將博格達-哈爾里克構(gòu)造帶地質(zhì)構(gòu)造演化與成礦作用及鄰區(qū)的地質(zhì)演化過程劃分為3個主要階段：

3.1 島弧演化與成礦階段(O2—S3)

哈爾里克-大南湖不成熟島弧是由康古爾洋盆向北部的準(zhǔn)噶爾地塊俯沖碰撞形成，就目前資料來看，該島弧屬于新生島弧，不存在古老基底。該期伴隨著大量與哈爾里克-大南湖島弧環(huán)境有關(guān)的礦床，比如在卡拉塔格地區(qū)的紅海VMS型銅鋅礦床、紅山淺成低溫?zé)嵋盒豌~金礦床、紅石-梅嶺淺成低溫?zé)嵋盒豌~礦床及玉帶斑巖型銅鉬礦床，上述礦床均產(chǎn)自奧陶紀(jì)火山-沉積巖系中[25-26，29]，在卡拉塔格地區(qū)表現(xiàn)出一套完整的成礦系統(tǒng)，具有巨大的成礦潛力。中天山巖漿弧在奧陶紀(jì)由庫米什洋盆向北俯沖形成，最南端成為塔里木被動陸緣(圖7-a)。卡拉麥里斷裂帶自北向南呈島弧雜巖、增生碰撞雜巖、具有被動陸緣特征的陸源沉積巖系和島弧雜巖的展布特征，表明卡拉麥里斷裂帶南部與北部構(gòu)造活動存在明顯差異，是古洋盆及兩側(cè)陸緣構(gòu)造活動不同造成的，即卡拉麥里斷裂帶以南具有被動陸緣的構(gòu)造屬性，卡拉麥里有限洋盆僅存在向北的單向俯沖作用[30]。

3.2 島弧演化與成礦階段(D1—C1)

隨著中天山地塊的繼續(xù)推進，在哈爾里克島弧與大南湖島弧之間形成了吐哈弧間盆地，該盆地可能出現(xiàn)到造山作用結(jié)束形成殘余洋盆(圖7-b)[31]。至早石炭世末期，隨著俯沖洋殼的繼續(xù)消減，大洋最終消失、閉合，各地體間陸續(xù)發(fā)生碰撞和拼貼，最后形成陸緣弧、島弧、蛇綠巖、增生雜巖和殘余盆地等多種構(gòu)造單元組成的復(fù)合地體，這些過程使哈爾里克山古生代造山作用變得極復(fù)雜，同時伴隨著強烈的巖漿活動，具尋找斑巖型成礦系統(tǒng)的成礦條件，顯示出良好的找礦前景。由于受哈爾里克弧后引張環(huán)境影響，博格達火山-沉積盆地在該階段末期發(fā)生較小規(guī)模的裂解作用，并在七角井一帶形成雙峰式火山巖[1-3]。由于博格達-哈爾里克經(jīng)歷了多期復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造演化過程，為區(qū)內(nèi)礦床的形成提供了良好的成礦地質(zhì)條件。

圖7 新疆博格達-哈爾里克構(gòu)造帶構(gòu)造巖漿演化與成礦模式圖Fig.7 The map of tectonic magmatic evolution and mineralization model of the Bogda-Harlik Tectonic Belt,Xinjiang

3.3 后碰撞演化與成礦階段(C2—P1)

由于區(qū)域上構(gòu)造應(yīng)力逐步由擠壓轉(zhuǎn)換為伸展背景，導(dǎo)致幔源巖漿的上涌和底侵，形成了銅鎳硫化物礦床(圖7-c)，如白鑫灘、海豹灘、月牙灣等。在博格達西段達坂城地區(qū)形成了廣泛發(fā)育的輝綠巖脈，脈體走向多為近EW向，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，該期脈巖的深部可能存在與博格達地區(qū)銅礦的形成關(guān)系密切的隱伏巖體，提供了有利的熱源及成礦物質(zhì)來源。含礦熱液沿著斷裂通道上升、運移過程中，由于殼幔不同來源成礦熱液發(fā)生混合作用，在圍巖粗碎屑巖中充填形成了脈狀、似層狀銅礦體，如銅溝淺成低溫?zé)嵋盒豌~礦床[32]。同時，在該階段伸展拉張作用下，區(qū)域上形成了大量張性、張扭性斷裂及次級斷裂構(gòu)造，為礦床的形成提供了有利的成礦空間。圍巖石炭系具高銅、金、鋅等成礦元素的地球化學(xué)特征，在巖漿熱液作用下，成礦元素進一步活化、遷移、富集，不同來源的成礦流體及成礦物質(zhì)在有利構(gòu)造部位發(fā)生流體混合作用，隨著溫壓條件的急劇改變，導(dǎo)致含礦熱液發(fā)生沉淀，形成了具有中低溫、低密度、低鹽度的中低溫?zé)嵋盒徒鸬V床，如索爾巴斯陶淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床[18]。此外，伴隨著造山后的伸展變形作用，口門子一帶等多處廣泛發(fā)育NW向韌性剪切變形帶，其延伸可達數(shù)十千米至上百千米，卷入其中的地層主要為奧陶系及石炭系火山碎屑巖，韌性剪切帶兩側(cè)的巖石多發(fā)生糜棱巖化。最新區(qū)域化探成果顯示，受剪切帶影響的糜棱巖化巖石具有較高的金背景值，在韌性剪切作用下進一步活化、富集成礦，具有尋找韌性剪切帶型礦產(chǎn)的找礦潛力。目前發(fā)現(xiàn)的瓊祖爾開金礦點、瓊祖爾開東金礦點及烏尊吞蓋金礦點等均受控于韌性剪切變形帶中。

4 結(jié)論

博格達弧后盆地大面積分布火山碎屑巖及正常沉積碎屑巖，具尋找淺成低溫?zé)嵋好}型及火山熱液型礦床的找礦潛力。哈爾里克古生代復(fù)合島弧帶巖漿活動頻繁，構(gòu)造作用復(fù)雜，表現(xiàn)出多期疊加的現(xiàn)象，具尋找斑巖型成礦系統(tǒng)及韌性剪切帶型礦產(chǎn)的找礦潛力。大南湖島弧帶形成于早古生代，主要為奧陶—志留系火山-沉積巖系，發(fā)育一套具有VMS型、淺成低溫?zé)嵋盒图鞍邘r型礦床的成礦系統(tǒng)，表現(xiàn)出具形成銅金多金屬礦產(chǎn)的巨大潛力。綜合分析認為，博格達-哈爾里克構(gòu)造帶地質(zhì)作用復(fù)雜，巖漿活動多期疊加，成礦地質(zhì)條件有利，具有巨大的銅、金成礦潛力。

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