楊富全,張志欣,劉國(guó)仁,李 寧,楊成棟,楊俊杰
(1中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100037;2中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所,新疆礦產(chǎn)資源研究中心,新疆烏魯木齊 830011;3長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,陜西西安 710054)
中亞造山帶(中國(guó)境內(nèi)也被稱為北方造山帶)位于西伯利亞、東歐和塔里木-華北克拉通之間,由一系列大陸塊體、島弧和增生雜巖構(gòu)成,是全球顯生宙大陸地殼生長(zhǎng)最典型的增生型造山帶,經(jīng)歷了古亞洲洋復(fù)雜的大洋開裂、俯沖、碰撞、后碰撞和陸內(nèi)造山作用(李錦軼等,2006;Xiao et al.,2015;高俊等,2019)。在陸緣增生造山和后碰撞地殼垂向增生過程中,發(fā)生了強(qiáng)烈的殼幔相互作用,形成了豐富的礦產(chǎn)資源,以晚古生代成礦為特色,主要形成了海相火山巖型、斑巖型、矽卡巖型、淺成低溫?zé)嵋盒?、造山型、巖漿型和偉晶巖型七大成礦系統(tǒng)(Daukeev et al.,2004;Mao et al.,2014;朱永峰,2014;Shen et al.,2018;Yang et al.,2018a)。三疊紀(jì)成礦作用在中國(guó)主要分布在昆侖-秦嶺、紅河-哀牢山兩個(gè)三疊紀(jì)主造山帶及其鄰區(qū)(毛景文等,2012)。中亞造山帶三疊紀(jì)礦床曾因數(shù)量較少,規(guī)模不大,并且分布較零散,未得到重視,成礦作用和成礦規(guī)律研究明顯滯后,制約了中亞造山帶構(gòu)造演化與成礦過程研究。近十幾年來在中國(guó)東天山、北山、大興安嶺地區(qū)和鄰近的華北克拉通北緣發(fā)現(xiàn)了一批較大規(guī)模的三疊紀(jì)礦床,成礦元素有鎢、鉬、金、銅、鎳、鉛、鋅、銀、鐵礦;利用高精度年代學(xué)在新疆阿爾泰識(shí)別出至少14個(gè)三疊紀(jì)稀有金屬礦床(秦克章等,2013;張輝等,2014,2019;Che et al.,2015;王春龍等,2015;楊富全等,2018),包括可可托海等超大型、大型礦床,這些礦床構(gòu)成一條重要的三疊紀(jì)成礦帶。在東天山-北山相對(duì)較小的范圍內(nèi)三疊紀(jì)鎢礦、鉬礦和金礦同時(shí)產(chǎn)出(其中超大型2個(gè)、大型4個(gè)),這在以晚古生代成礦為特色的中亞造山帶十分少見。朱永峰(2007)總結(jié)了新疆印支運(yùn)動(dòng)與成礦作用,提出印支運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)在巖漿侵入活動(dòng),韌性剪切帶的形成和與剪切帶有關(guān)金礦的形成。朱江等(2013)總結(jié)了東天山東段-北山地區(qū)三疊紀(jì)鉬礦床地質(zhì)特征、時(shí)空分布及成礦構(gòu)造背景。
基于收集前人研究成果,結(jié)合項(xiàng)目組對(duì)大量三疊紀(jì)礦床(點(diǎn))野外調(diào)研和少量礦床的詳細(xì)研究,綜合論述了新疆中亞造山帶三疊紀(jì)金屬礦床的成礦背景、成因類型、礦床地質(zhì)特征、空間分布規(guī)律、成礦時(shí)代和主要控礦因素,并提出進(jìn)一步的找礦前景,旨在推動(dòng)在新疆三疊紀(jì)的找礦勘查工作。
新疆中亞造山帶三疊紀(jì)礦床集中分布于阿爾泰和東天山。中國(guó)阿爾泰造山帶包括西伯利亞板塊的北阿爾泰早古生代陸緣活動(dòng)帶、南阿爾泰晚古生代活動(dòng)陸緣,前者進(jìn)一步分為諾爾特泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)上疊火山-沉積盆地、喀納斯-可可托海古生代巖漿弧,后者進(jìn)一步分為克蘭泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)弧后盆地、卡爾巴-納雷姆石炭紀(jì)—二疊紀(jì)巖漿弧和西卡爾巴石炭紀(jì)弧前盆地。以額爾齊斯-布爾根板塊縫合帶為界,以南屬于哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊(何國(guó)琦等,2004)。新疆阿爾泰地理上劃分為北阿爾泰、中阿爾泰和南阿爾泰(圖1)。北阿爾泰主要由泥盆紀(jì)—早石炭世火山-沉積巖系組成,中阿爾泰為早古生代變質(zhì)巖系,南阿爾泰主要由上志留統(tǒng)—下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組和中-上泥盆統(tǒng)阿勒泰鎮(zhèn)組變質(zhì)火山-沉積巖系組成。海相火山巖型和矽卡巖型銅、鉛、鋅、鐵、金礦床主要分布在南阿爾泰,稀有金屬礦主要分布于中阿爾泰,其次是南阿爾泰。阿爾泰造山帶侵入巖廣泛分布,從早寒武世開始,到三疊紀(jì)末結(jié)束。巖漿侵入活動(dòng)存在5期:即421~532 Ma,峰值為455 Ma;370~410 Ma,峰值為395 Ma,是阿爾泰造山帶主要巖漿侵入時(shí)期;313~359 Ma,峰值不明顯;252~300 Ma,峰值為275 Ma;202~247 Ma,峰值為215 Ma。
東天山包括博格達(dá)-哈爾克構(gòu)造帶、覺羅塔格構(gòu)造帶、中天山地塊和北山地塊,卡拉麥里、阿奇克庫(kù)都克和星星峽斷裂是其分界斷裂。覺羅塔格構(gòu)造帶進(jìn)一步劃分為大南湖-頭蘇泉島弧、康古爾弧后盆地和雅滿蘇島弧,康古爾和雅滿蘇斷裂是其分界(圖2)。大南湖-頭蘇泉島弧主要由泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)火山巖和一些侵入巖組成,主要發(fā)育志留紀(jì)和石炭紀(jì)VMS型銅鋅成礦系統(tǒng)、石炭紀(jì)斑巖型銅成礦系統(tǒng)。康古爾弧后盆地由具有綠片巖相變質(zhì)作用和韌性變形的石炭紀(jì)火山巖以及二疊紀(jì)中-基性侵入體組成,主要發(fā)育巖漿型銅鎳成礦系統(tǒng)、造山型金成礦系統(tǒng),少量斑巖型鉬成礦系統(tǒng)。雅滿蘇島弧主要由石炭紀(jì)海相火山沉積巖系,少量二疊紀(jì)碎屑巖、火山巖和碳酸鹽巖組成,發(fā)育晚石炭世—早二疊世侵入巖,主要發(fā)育與海相火山作用有關(guān)的鐵礦,少量銅礦和金礦。中天山地塊為中元古界星星峽群、卡瓦布拉格群和新元古界天湖群片巖、片麻巖、大理巖和石英巖等,經(jīng)歷了綠片巖相或角閃巖相變質(zhì)作用。大多數(shù)侵入巖為I型花崗巖(王京彬等,2006),少量二疊紀(jì)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖。中天山地塊礦產(chǎn)豐富,主要有鉛鋅礦(彩霞山)、銅鎳礦(白石泉、天宇)、金礦(馬莊山)、釩鈦磁鐵礦(尾亞)、鐵礦(天湖)、鎢礦(沙東)、鎢鉬礦(小白石頭),成礦時(shí)代從中元古代(?)(彩霞山)到三疊紀(jì)(沙東)。
圖1 新疆阿爾泰三疊紀(jì)稀有金屬礦分布略圖(據(jù)Yang et al.,2018b)Fig.1 Distribution of the Triassic rare metal deposits in Altay,Xinjiang(after Yang et al.,2018b)
新疆中亞造山帶目前有年代學(xué)資料的三疊紀(jì)礦床主要有19個(gè),按礦床成因類型主要?jiǎng)澐譃榛◢弬ゾr型(簡(jiǎn)稱偉晶巖型)、斑巖型、矽卡巖型,少量為花崗巖型和石英脈型,如阿斯喀爾特Be-Nb-Mo礦出現(xiàn)了花崗偉晶巖型和花崗巖型2種礦化類型。有證據(jù)表明三疊紀(jì)可能發(fā)育造山型金礦(陳文等,2006;王義天等,2007;朱永峰,2007;王清利等,2008;袁霞等,2017),但需要高精度年代學(xué)限定成礦時(shí)代。
圖2 東天山三疊紀(jì)礦床分布略圖(據(jù)王京彬等,2006)Fig.2 Distribution of the Triassic deposits in East Tianshan(after Wang et al.,2006)
花崗偉晶巖型是稀有金屬礦的主要礦床成因類型,偉晶巖具有明顯的結(jié)構(gòu)分帶,一般為3~6個(gè)帶,最多達(dá)9個(gè)帶(可可托海),鋰輝石一般位于中部帶??煽赏泻O∮薪饘俚V劃分為文象變文象偉晶巖帶、糖晶狀鈉長(zhǎng)石帶(富鈹?shù)V帶,圈定出鈹鈮礦體)、塊體微斜長(zhǎng)石帶、白云母-石英帶(富鈹鈮礦帶)、葉鈉長(zhǎng)石鋰輝石帶(富鋰礦帶,圈定出鋰鈹鈮鉭鉿礦體)、石英-鋰輝石帶(富鋰礦帶,發(fā)現(xiàn)了鋰鈹鈮鉭鉿礦體)、白云母-薄片狀鈉長(zhǎng)石帶(富鉭鉿礦帶)、鋰云母-薄片狀鈉長(zhǎng)石帶(富鉭鋰銣銫鉿礦帶)、石英銫沸石帶(富銫礦帶)、核部塊體微斜長(zhǎng)石帶和塊體石英帶。沙依肯布拉克鈹?shù)V偉晶巖中可見石英-白云母帶、細(xì)粒偉晶巖帶、文象-準(zhǔn)文象帶、細(xì)粒鈉長(zhǎng)石帶、塊體石英帶。同一條偉晶巖脈中往往只出現(xiàn)其中2~3個(gè)結(jié)構(gòu)帶,鈹?shù)V化主要分布在石英-白云母帶和細(xì)粒鈉長(zhǎng)石帶中。阿爾泰偉晶巖賦存于早古生代地層和侵入巖中,后者主要有變質(zhì)輝長(zhǎng)巖、黑云母花崗巖、二云母鉀長(zhǎng)花崗巖、二云母花崗巖、白云母花崗巖。阿爾泰造山帶侵入巖分布廣泛,主要峰值在早泥盆世(395 Ma)和早二疊世(275 Ma),有精確年齡數(shù)據(jù)的三疊紀(jì)巖體只有阿拉爾巖體、阿斯喀爾特礦區(qū)巖體和尚克蘭堿長(zhǎng)花崗巖(Wang et al.,2008)等。阿斯喀爾特Be-Nb-Mo礦的鉬成礦年齡(215~229 Ma)與偉晶巖(218~221 Ma)和白云母鈉長(zhǎng)花崗巖(219~231 Ma)一致,成礦與巖漿侵入活動(dòng)有關(guān)(劉文政等,2015;王春龍等,2015;張亞峰等,2017)??煽赏泻?號(hào)偉晶巖賦存于輝長(zhǎng)巖中,世界上賦存于基性巖中的偉晶巖比較少見,如阿富汗帕斯古斯塔鋰輝石礦床部分偉晶巖賦存于輝長(zhǎng)巖中(王登紅等,2017)??煽赏泻5V區(qū)侵入巖年齡為393~409 Ma,偉晶巖年齡變化于180~220 Ma,其中鈮鉭礦LA-ICP-MS U-Pb年齡為218 Ma,輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡為208 Ma(Wang et al.,2007;Liu et al.,2014;Che et al.,2015;Zhou et al.,2015),偉晶巖形成年齡晚于礦區(qū)侵入巖189~211 Ma,3號(hào)偉晶巖及稀有金屬礦的形成與礦區(qū)巖漿侵入作用沒有成因關(guān)系。礦區(qū)外圍阿拉爾花崗巖基的鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為210~233 Ma,與可可托海稀有金屬成礦時(shí)間較一致,認(rèn)為稀有金屬礦形成與阿拉爾花崗巖基有關(guān)(Zhu et al.,2006;Liu et al.,2014;張亞峰等,2015),但張輝等(2014)認(rèn)為阿拉爾花崗巖不屬于稀有金屬花崗巖,二者沒有成因關(guān)系。庫(kù)卡拉蓋Li礦、卡魯安Li礦、群庫(kù)爾Be礦和佳木開Be-Nb-Ta礦的偉晶巖鋯石U-Pb年齡分別為 208~228 Ma、192~225 Ma、194~207 Ma和199~212 Ma,4個(gè)礦區(qū)附近的侵入巖為哈龍花崗巖基,其年齡為397~400 Ma(任寶琴等,2011;Lü et al.,2012;秦克章等,2013;馬占龍等,2015;Zhang et al.,2016;Zhou et al.,2018),稀有金屬礦床的形成與哈龍花崗巖基無關(guān),目前4個(gè)礦區(qū)還未發(fā)現(xiàn)三疊紀(jì)侵入巖。柯魯木特-吉得克偉晶巖田賦存于吉得克巖體中,二云母花崗巖和黑云母花崗巖年齡為446~456 Ma,柯魯木特Li-Be-Nb-Ta礦偉晶巖鋯石U-Pb年齡為188~238 Ma,稀有金屬成礦與花崗巖侵位相差218~258 Ma(任寶琴等,2011;Lü et al.,2012;秦克章等,2013),二者沒有成因聯(lián)系。沙依肯布拉克Be礦區(qū)花崗巖年齡為406~531 Ma,偉晶巖鋯石U-Pb年齡為202 Ma,偉晶巖形成遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于礦區(qū)花崗巖的形成(楊富全等,2018)。
新疆中亞造山帶三疊紀(jì)斑巖型礦床有東戈壁超大型鉬礦和白山超大型鉬礦。與成礦有關(guān)的巖體主要為花崗斑巖(白山)和似斑狀花崗巖(東戈壁),礦體產(chǎn)于斑巖體內(nèi)、外接觸帶的黑云長(zhǎng)英質(zhì)角巖內(nèi)(白山),變質(zhì)砂巖、變質(zhì)泥質(zhì)砂巖、變質(zhì)砂質(zhì)泥巖中(東戈壁)。礦體主要呈脈狀、似層狀和透鏡狀產(chǎn)出,礦體與圍巖呈過渡關(guān)系。白山礦化類型有鉀長(zhǎng)石-石英細(xì)脈、硫化物細(xì)脈和長(zhǎng)英質(zhì)角巖型;東戈壁礦化類型以石英網(wǎng)脈型為主,輝鉬礦多呈薄膜狀、浸染狀賦存于圍巖表面或石英脈與圍巖接觸面上。圍巖蝕變主要有鉀長(zhǎng)石化、硅化、絹云母化、黑云母化、黃鐵礦化、綠簾石化、綠泥石化、碳酸鹽化、電氣石化(東戈壁山)、螢石化(東戈壁)。圍巖蝕變空間上有一定的分帶,每個(gè)礦床的蝕變分帶存在一定的差異,每個(gè)礦床熱液蝕變各具特色。
矽卡巖型有沙東鎢礦和小白石頭鎢(鉬)礦,礦體產(chǎn)于黑云二長(zhǎng)花崗巖與中元古界卡瓦布拉格群大理巖、條帶狀碳質(zhì)灰?guī)r接觸帶的矽卡巖中(沙東、小白石頭),黑云斜長(zhǎng)片麻巖、大理巖、大理巖和片麻巖的接觸帶及剪切帶中(沙東),少量在黑云二長(zhǎng)花崗巖中(小白石頭)。礦化類型主要為矽卡巖型和石英大脈型。小白石頭鎢(鉬)礦白鎢礦主要賦存于矽卡巖中,其次是在白鎢礦輝鉬礦石英脈、大理巖和黑云二長(zhǎng)花崗巖中,輝鉬礦賦存于矽卡巖和石英脈中。圍巖蝕變主要為矽卡巖化、硅化、云英巖化、碳酸鹽化等,矽卡巖化和硅化與成礦關(guān)系最密切。矽卡巖礦物組合有石榴子石、透輝石、硅灰石、透閃石、陽起石、綠泥石、綠簾石、石英、螢石、白云母、金云母、鋰云母、方解石。金屬礦物中有白鎢礦、黑鎢礦(沙東)、輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦、自然鉍、輝鉍礦、毒砂。成礦過程經(jīng)歷了早期矽卡巖階段、退化蝕變階段、石英硫化物階段和碳酸鹽階段,鎢主要形成于退化蝕變階段,其次是石英硫化物階段,銣賦存于云母類礦物中,形成于退化蝕變階段,鉬和螢石主要形成于石英硫化物階段。該類礦床共生或伴生元素組合有鎢-螢石-銣(沙東鎢、銣和螢石均達(dá)到大型)、鎢-鉬(小白石頭),并具有共生和分離特征,如小白石頭礦區(qū)出現(xiàn)鎢礦體、鉬礦體、鎢鉬礦體。
新疆阿爾泰稀有金屬礦床發(fā)育,小型以上礦床有89處(劉國(guó)仁等,2011),其中超大型礦床1處,大型礦床2處。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),有年齡數(shù)據(jù)的27個(gè)礦床78件年齡中(楊富全等,2018及相關(guān)文獻(xiàn)),三疊紀(jì)偉晶巖型稀有金屬礦床有14個(gè),成為阿爾泰稀有金屬主要成礦期,也是中國(guó)中亞造山帶三疊紀(jì)礦床數(shù)量最多的礦床類型和礦種,主要分布于中阿爾泰(11個(gè))和南阿爾泰(3個(gè))(圖1)。14個(gè)礦床中包括超大型礦床1個(gè)(可可托海Li-Be-Nb-Ta-Cs-Rb-Hf礦)、大型礦床2個(gè)(卡魯安Li礦,柯魯木特Li-Be-Nb-Ta礦)、中型礦床4個(gè)(大喀拉蘇Be-Nb-Ta礦、阿斯喀爾特Be-Nb-Mo礦、庫(kù)卡拉蓋Li礦、沙依肯布拉克Be礦)和小型礦床7個(gè)。成礦元素組合復(fù)雜,主要有 Li、Be、Li-Be-Nb-Ta、Be-Nb-Ta,Be-Nb-Mo 和 Li-Be-Nb-Ta-Cs-Rb-Hf。鄒天人等(2006)將新疆阿爾泰稀有金屬成礦單元?jiǎng)澐譃楣?青河稀有金屬、白云母、寶石成礦帶,進(jìn)一步劃分為哈龍-青河稀有金屬成礦亞帶和加曼哈巴-大喀拉蘇稀有金屬成礦亞帶,包括9個(gè)礦集區(qū)和38個(gè)礦田。阿爾泰14個(gè)三疊紀(jì)稀有金屬礦分布于可可托海、庫(kù)威-結(jié)別特、柯魯木特-吉得克、卡拉額爾齊斯、大喀拉蘇-可可西爾和小喀拉蘇-切別林6個(gè)礦集區(qū)中。哈龍-青河稀有金屬成礦亞帶(Ⅳ級(jí))位于青格里河至卡拉額爾齊斯之間,呈北西-南東向延展,長(zhǎng)270 km,寬50~60 km。區(qū)內(nèi)主要地層是震旦系—寒武系喀納斯群和庫(kù)衛(wèi)群,中-上奧陶統(tǒng)喀拉喬拉群,中-上志留統(tǒng)庫(kù)魯木提群的結(jié)晶片巖、片麻巖和混合巖,有關(guān)這些地層時(shí)代還缺乏精確年代學(xué)數(shù)據(jù)和生物化石限定,有待學(xué)者們深入研究。侵入巖主要為晚奧陶世、志留紀(jì)和泥盆紀(jì)的花崗巖,花崗巖出露面積占該亞帶面積的40%以上。亞帶內(nèi)含有23個(gè)偉晶巖田,其結(jié)構(gòu)-構(gòu)造發(fā)育齊全,偉晶巖中產(chǎn)Be、Li、Nb、Ta、Cs,工業(yè)意義最大,是新疆稀有金屬花崗偉晶巖最典型和找礦潛力最大的亞礦帶,也是新疆中亞造山帶三疊紀(jì)稀有金屬礦最多的亞礦帶。此外,新疆花崗巖型鈹?shù)V床(如阿斯卡爾特礦床)也產(chǎn)于此帶內(nèi)。
加曼哈巴-大喀拉蘇稀有金屬成礦亞帶呈北西-南東向延伸,主要位于南阿爾泰,總長(zhǎng)210 km,寬20~40 km。出露地層為中-上奧陶統(tǒng)深變質(zhì)巖和泥盆紀(jì)變質(zhì)火山-沉積巖。侵入巖時(shí)代有奧陶紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)和二疊紀(jì)。偉晶巖一般產(chǎn)于花崗巖內(nèi)、外接觸帶及深變質(zhì)的片巖、片麻巖和混合巖中。該亞帶內(nèi)含有15個(gè)偉晶巖田,稀有金屬礦化主要是花崗偉晶巖型。偉晶巖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)帶與哈龍-青河稀有金屬成礦亞帶相比要差一些(鄒天人等,2006),相對(duì)鋰礦化較弱。該帶三疊紀(jì)稀有金屬礦床有葦子溝Be礦床、契別林Be礦床和大喀拉蘇Be-Nb-Ta礦床。
三疊紀(jì)鎢礦和鎢鉬礦有3個(gè),其中大型1個(gè)(沙東鎢礦)、中型2個(gè)(小白石頭鎢鉬礦、姜山鎢礦),分布于東天山,主要類型為矽卡巖型(沙東鎢礦、小白石頭鎢鉬礦)和石英脈型(姜山)。沙東一帶除了沙東和姜山有年齡限定其成礦為三疊紀(jì)外,還有沙東東中型鎢礦、明珠小型鎢礦、吉山小型鎢礦、黑焰山中型鎢礦、望家山小型鎢礦、HS-29鎢錫金礦點(diǎn)和HS-42鎢錫礦點(diǎn)(姜曉,2018),其成礦特征和控制因素與沙東鎢礦相似,推測(cè)也可能形成于三疊紀(jì),是同一成礦事件的產(chǎn)物。三疊紀(jì)鉬礦分布于東天山,東戈壁和白山鉬礦均為超大型斑巖型。
卡魯安-庫(kù)卡拉蓋鋰礦位于中阿爾泰,據(jù)福海縣城NE48°直距137 km。庫(kù)卡拉蓋鋰礦主要為650號(hào)脈,是該礦區(qū)最早發(fā)現(xiàn)的含鋰偉晶巖脈。近年來在卡魯安發(fā)現(xiàn)了多條含鋰偉晶巖脈,包括802、803、806、807、809、813、814、815、816、817號(hào)脈,其中806、807號(hào)脈規(guī)模最大,這些脈被稱為卡魯安鋰礦。
礦區(qū)出露地層為中-上志留統(tǒng)庫(kù)魯木提群下亞群紅柱石、矽線石、堇青石、十字石黑云母-石英片巖(圖3)。礦區(qū)內(nèi)未出露侵入巖體和巖脈,礦區(qū)東側(cè)外圍出露哈龍花崗巖基(650脈距巖體距離2~3 km)。礦區(qū)內(nèi)主構(gòu)造線及偉晶巖脈群展布方向與圍巖片理的方向基本一致。650號(hào)脈(庫(kù)卡拉蓋)為含鋰輝石偉晶巖脈,產(chǎn)于黑云石英片巖、二云母石英片巖中,長(zhǎng)約1230 m,平均厚度9.88 m,最大延深300 m。分為4個(gè)結(jié)構(gòu)帶:細(xì)粒鈉長(zhǎng)石-石英帶、細(xì)粒石英-鈉長(zhǎng)石-粗大鋰云母帶、細(xì)粒石英-白云母-鋰輝石帶和粗大鋰云母-鋰輝石-石英帶。與806和807脈的差別在于650脈發(fā)育較多的鋰云母。
807脈產(chǎn)于黑云石英片巖中,傾向及走向上均呈弧形展布(圖3)。地表露頭長(zhǎng)約10 m左右,厚1.5~2.7 m,深部偉晶巖脈長(zhǎng)650 m,厚度為1.70~13.22 m,礦體長(zhǎng)480 m,一般中部較厚邊部變薄。發(fā)育垂向上分帶,淺部巖性為含鋰云母石英-鈉長(zhǎng)石-偉晶巖,至深部過渡為石英-鈉長(zhǎng)石-鋰輝石偉晶巖。以Li礦化為主,Li2O平均品位為1.2%,伴生BeO平均品位為0.046%、(Ta、Nb)2O5平均品位為0.0162%。806脈位于礦區(qū)北部,為隱伏礦脈,產(chǎn)于黑云石英片巖中,形態(tài)為脈狀(圖4),走向長(zhǎng)約1600 m,延深200 m。脈體厚度變化范圍較大,最厚處達(dá)20余m。該脈劃分為3個(gè)結(jié)構(gòu)帶,其上下盤與圍巖接觸部位發(fā)育1~3 cm的細(xì)粒偉晶巖帶,其內(nèi)為30~50 cm厚的白云母-石英-鈉長(zhǎng)石中粗粒偉晶巖帶,巖脈主體為鋰輝石-石英-鈉長(zhǎng)石帶。以Li礦化為主,Li2O平均品位為1.2%,伴生BeO平均品位為0.047%、(Ta、Nb)2O5平均品位為0.017%(申茂德等,2016)??敯?庫(kù)卡拉蓋礦石中礦物有鋰輝石、鋰云母、白云母、石英、鈉長(zhǎng)石、鈮鉭礦、微斜長(zhǎng)石、石榴子石、綠柱石、黃玉、磷灰石、電氣石等。
小白石頭鎢(鉬)位于東天山造山帶的中天山地塊東南緣,距哈密市星星峽鎮(zhèn)東北20 km處。礦區(qū)主要出露地層為中元古界卡瓦布拉格群大理巖、條帶狀碳質(zhì)灰?guī)r、石英片巖、黑云石英片巖等(見楊富全等,2019圖2)。礦區(qū)斷裂比較發(fā)育,主要為NE向斷裂,少量NW向斷裂。礦區(qū)內(nèi)主要侵入巖為早泥盆世花崗閃長(zhǎng)巖、早石炭世輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖和中三疊世黑云母花崗巖,其中中三疊世黑云母花崗巖與鎢鉬成礦作用有關(guān)(Deng et al.,2017;Li et al.,2019)。小白石頭鎢(鉬)礦體主要分布于黑云母花崗巖與灰?guī)r接觸帶的矽卡巖中,少數(shù)分布于黑云母花崗巖和大理巖中,礦化類型主要有矽卡巖型(鎢礦、鎢鉬礦)和石英大脈型鉬鎢礦,以及少量云英巖型錫礦。
圖3 卡魯安-庫(kù)卡拉蓋礦區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)申茂德等,2016)Fig.3 Geological sketch map of the Kalu’an-Kukalagai Li deposit(after Shen et al.,2016)
圖4 卡魯安鋰礦806脈0a勘探線剖面圖(據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)工程公司,2013)Fig.4 Geological section along No.0a exploration line of No.806 pegmatite vein in the Kalu’an Li deposit(after Xinjiang Nonferrous Geological Engineering Company,2013)
圖5 小白石頭礦床7勘探線剖面圖(據(jù)甘肅有色金屬地質(zhì)勘探四隊(duì),1987修改)Fig.5 Geological section along No.7 prospecting line of the Xiaobaishitou deposit(modified after No.4 Team of Gansu Non-ferrous Metals,1987)
礦區(qū)圈定96條礦體,分布于5個(gè)礦段,大多數(shù)為鎢礦體或鎢鉬礦體,部分鉬礦體,少量錫礦體。Ⅰ礦段44條礦體,Ⅱ礦段25條礦體,Ⅲ礦段10條礦體,Ⅳ礦段4條礦體,Ⅴ礦段13條礦體。礦體多為透鏡狀、脈狀、串珠狀和似層狀(圖5),受矽卡巖產(chǎn)狀、斷裂和裂隙控制。礦體長(zhǎng)10~1600 m,厚1.00~4.34 m。鎢平均0.76%,伴生鉬平均品位0.057%。礦石構(gòu)造為塊狀、浸染狀、稠密浸染狀、團(tuán)塊狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、脈狀。成礦過程經(jīng)歷了早期矽卡巖階段(主要形成石榴子石、透輝石、硅灰石)、退化蝕變階段(主要形成綠簾石、陽起石、透閃石、綠泥石、白鎢礦、錫石、磁鐵礦)、石英硫化物階段(形成輝鉬礦、白鎢礦、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦、自然鉍、輝鉍礦、毒砂、石英、螢石、方解石、絹云母)。圍巖蝕變主要為矽卡巖化、硅化、鈉長(zhǎng)石化、鉀長(zhǎng)石化、云英巖化和碳酸鹽化,其中矽卡巖化、硅化和云英巖化與成礦關(guān)系最密切。
圖6 東戈壁鉬礦區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院,2010)Fig.6Generalized geological map of the Donggebi Mo ore district(after No.2 Geo-Exploration Institute of Henan Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development,2010)
東戈壁超大型鉬礦位于東天山覺羅塔格帶,距哈密市雅滿蘇鎮(zhèn)西北約40 km。礦區(qū)出露地層為下石炭統(tǒng)干墩組,下部為變質(zhì)砂巖、細(xì)砂巖及薄層灰?guī)r;中部為粗砂巖、千枚巖及細(xì)碧巖夾含鐵碧玉巖;上部為中粗粒砂巖夾含鐵碧玉巖及細(xì)碧巖。礦區(qū)地表出露少量的花崗斑巖脈,侵入巖主要為隱伏的三疊紀(jì)似斑狀鉀長(zhǎng)花崗巖(228~236 Ma,Wu et al.,2017),少量花崗斑巖脈(292 Ma,楊志強(qiáng)等,2011)。
礦區(qū)斷裂按走向可分為NE向、NW向和近EW向,以近EW向斷裂最發(fā)育(圖6)。鉬礦體賦存于隱伏斑狀花崗巖東西兩側(cè)外接觸帶的干墩組淺變質(zhì)砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖中,包括2個(gè)礦段,東礦帶只有Ⅰ號(hào)主礦體,西礦段包括4個(gè)礦體。礦體平面為形狀不規(guī)則的近圓形,剖面形態(tài)為近似層狀-透鏡狀,總體產(chǎn)狀平緩(圖7)。Ⅰ號(hào)主礦體距巖體邊界一般在100 m以外,東西長(zhǎng)852~1448 m,南北長(zhǎng)834~1534 m。輝鉬礦主要賦存于石英脈中,其次是鉀長(zhǎng)石脈、方解石石英脈和螢石石英脈中,大脈長(zhǎng)100~300 m,寬5~50 cm,小脈長(zhǎng)1~10 m,寬0.1~1 cm。礦石構(gòu)造主要為細(xì)脈-浸染狀、脈狀、斑塊狀、薄膜狀、角礫狀、放射狀。礦石中金屬礦物主要為輝鉬礦、黃鐵礦,微量黃銅礦、磁黃鐵礦、金紅石、方鉛礦、閃鋅礦、白鎢礦、黑鎢礦、鈦鐵礦等,非金屬礦物主要為石英、絹云母、黑云母、白云母、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、方解石等。圍巖蝕變主要有鉀化、硅化、黃鐵礦化、電氣石化、碳酸鹽化、螢石化、云母化(絹云母、白云母化、黑云母),其中,硅化、鉀長(zhǎng)石化與鉬礦化關(guān)系密切。
圖7 東戈壁鉬礦床Ⅰ號(hào)勘探剖面圖(據(jù)河南地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院,2010)Fig.7Geological section along No.Ⅰexploration line of the Donggebi Mo deposit(after No.2 Geo-Exploration Institute of Henan Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development,2010)
三疊紀(jì)(部分礦床延續(xù)到早侏羅世)形成的稀有金屬礦床有14處,成礦年齡變化于193~248 Ma,峰值為215 Ma(表1),不同成礦元素組合的礦床成礦年齡差別不大??煽赏泻5V床主成礦作用發(fā)生在晚三疊世(198~222 Ma),但也出現(xiàn)了早侏羅世年齡,如Ⅵ和Ⅶ偉晶巖帶中鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為187~193 Ma,白 云 母 Ar-Ar年 齡 為 180~182 Ma(Zhou et al.,2015),這些年齡代表成礦年齡還是熱液重結(jié)晶鋯石所致年齡有待深入研究。卡魯安鋰礦、虎斯特鈹鈮鉭礦、群庫(kù)爾鈹?shù)V的成礦時(shí)代從晚三疊世延續(xù)到早侏羅世,分別是190~225 Ma、196~244 Ma和194~207 Ma(申茂德等,2016;Zhang et al.,2016;Zhou et al.,2018)。
斑巖型礦床有東戈壁超大型鉬礦和白山超大型鉬礦,成礦年齡為223~234 Ma,峰值為230 Ma。東天山姜山石英脈型鎢礦成礦與花崗巖有關(guān),花崗巖年齡為248 Ma,限定成礦時(shí)間在248 Ma左右。東天山沙東大型矽卡巖型鎢礦和小白石頭中型矽卡巖鎢(鉬)礦成礦與黑云母花崗巖有關(guān),沙東黑云母花崗巖年齡為239~245 Ma,限定鎢成礦時(shí)代為239~245 Ma。小白石頭黑云母花崗巖年齡為241~246 Ma,輝鉬礦 Re-Os年齡為 244.9~245.5 Ma(Deng et al.,2017;Li et al.,2019),兩個(gè)鎢礦為同一巖漿活動(dòng)和成礦事件的產(chǎn)物。
總之,新疆中亞造山帶目前有年代學(xué)資料的三疊紀(jì)礦床年齡變化于193~248 Ma,峰值為215 Ma(圖8)。不同礦床類型成礦時(shí)代略有差別,形成時(shí)間相對(duì)較早的有矽卡巖型鎢礦和鎢(鉬)礦和石英脈型鎢礦,其次是斑巖型鉬礦,偉晶巖型稀有金屬礦形成時(shí)間跨度最大,多數(shù)形成于晚三疊世,甚至延續(xù)到早侏羅世。
目前三疊紀(jì)金礦較少,只有西天山望峰、東天山紅石和北山金窩子3個(gè)造山型金礦。望峰金礦石中白云母Ar-Ar等時(shí)線年齡為221~223 Ma(Zhu et al.,2007),絹云母Ar-Ar坪年齡為250~256 Ma(袁霞等,2017),形成于晚二疊世—晚三疊世,但也有學(xué)者認(rèn)識(shí)是形成于二疊紀(jì)(陳衍景等,1998;楊猛等,2012)。紅石金礦石中絹云母Ar-Ar年齡為246.5~246.9 Ma(陳文等,2006),金窩子金礦石中絹云母Ar-Ar年齡為243 Ma(陳文等,2006),兩個(gè)金礦均形成于中三疊世。3個(gè)金礦成礦年齡變化于221~256 Ma,峰值為245 Ma,相對(duì)于偉晶巖型稀有金屬礦,造山型金礦形成較早。
表1 新疆中亞造山帶三疊紀(jì)礦床成礦年齡Table 1 Summary of geochronological data for Triassic deposits in the Central Asian Orogenic Belt,Xinjiang
圖8 新疆中亞造山帶三疊紀(jì)礦床成礦年齡直方圖Fig.8 Histogram of ore-forming ages of the Triassic deposits in the Central Asian Orogenic Belt,Xinjiang
除了19個(gè)礦床形成于三疊紀(jì)外,有些礦床的疊加成礦作用發(fā)生在三疊紀(jì),如西南天山的薩瓦亞爾頓超大型造山型金礦兩期黃鐵礦Re-Os年齡分別為(324±4.8)Ma和(282±12)Ma,前者代表了早期成礦作用發(fā)生在晚石炭世,與區(qū)域變形和變質(zhì)時(shí)間一致,后者代表主成礦作用發(fā)生在早二疊世,與剪切帶中逆斷層活動(dòng)有關(guān)(Zhang et al.,2017)。絹云母Ar-Ar加權(quán)平均年齡為253 Ma(楊富全等,2006),含金石英脈的石英流體40Ar/39Ar坪年齡為212 Ma(劉家軍等,2002),表明三疊紀(jì)仍然有熱液活動(dòng)及金疊加成礦作用。西南天山大山口造山型金礦含金石英脈中石英流體40Ar/39Ar坪年齡為207 Ma和212 Ma,表明晚三疊世有金成礦作用(劉家軍等,2004)。阿爾泰三疊紀(jì)除形成稀有金屬礦外,一些礦床疊加改造成礦作用也發(fā)生在三疊紀(jì),如烏吐布拉克鐵礦、蒙庫(kù)鐵礦和塔拉特鉛鋅鐵礦中輝鉬礦Re-Os年齡為203~251 Ma(Yang et al.,2013;袁玲玲等,2017)。塔拉特鉛鋅鐵礦石榴子石和榍石U-Pb年齡為210~232 Ma(Li et al.,2018)。阿爾泰多數(shù)礦床中含鉀礦物40Ar/39Ar年齡也集中在三疊紀(jì)(204~240 Ma),如蒙庫(kù)鐵礦(黑云母40Ar/39Ar坪年齡為216~221 Ma,楊富全等,2011)、加爾巴斯島鐵礦(黑云母40Ar/39Ar坪年齡為226 Ma,楊富全等,2011)、阿巴宮鐵(磷)礦(黑云母40Ar/39Ar坪年齡為217 Ma,楊富全等,2011)、烏拉斯溝多金屬礦(白云母40Ar/39Ar坪年齡為220 Ma,Zheng et al.,2012)、大東溝鉛鋅礦(黑云母40Ar/39Ar坪 年 齡 為 204~206 Ma,Zheng et al.,2017)、鐵木爾特鉛鋅銅礦(黑云母40Ar/39Ar坪年齡為 239~240 Ma,Zheng et al.,2017)、薩爾闊布金礦(黑云母40Ar/39Ar坪年齡為213.5 Ma,Zhang et al.,2014;鄭義等,2014)。有的學(xué)者提出烏拉斯溝多金屬礦、大東溝鉛鋅礦、薩爾闊布金礦為三疊紀(jì)造山型礦床(Zheng et al.,2017),鐵木爾特鉛鋅銅礦早期為VMS型,三疊紀(jì)疊加改造成礦(Yu et al.,2019)。準(zhǔn)噶爾北緣哈臘蘇銅礦含銅石英閃長(zhǎng)斑巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為216 Ma,銅礦石中鉀長(zhǎng)石Ar-Ar年齡為198~206 Ma,表明晚三疊世有陸內(nèi)構(gòu)造巖漿活化期疊加成礦作用(薛春紀(jì)等,2010)。喬夏哈拉鐵銅金礦鉀長(zhǎng)石40Ar/39Ar法總氣體年齡為246 Ma(楊富全等,2011),暗示早三疊世礦區(qū)有構(gòu)造熱液活動(dòng)??傊?,中國(guó)中亞造山帶西段,特別是在阿爾泰三疊紀(jì)發(fā)生過一次強(qiáng)烈的構(gòu)造-熱液-成礦事件,造成了三疊紀(jì)成礦作用強(qiáng)烈,除形成單獨(dú)的礦床外,還有較多的疊加成礦作用。
新疆中亞造山帶三疊紀(jì)金屬礦床空間上主要分布于阿爾泰和東天山,前者主要形成偉晶巖型稀有金屬礦床,后者主要為矽卡巖型鎢(鉬)礦和斑巖型鉬,少量石英脈型鎢礦,西天山、東天山和北山的3個(gè)造山型金礦也是三疊紀(jì)成礦或三疊紀(jì)有成礦作用。阿爾泰偉晶巖型稀有金屬礦主要分布在中阿爾泰,多數(shù)分布在震旦-寒武系庫(kù)衛(wèi)群和中-上志留統(tǒng)庫(kù)魯木提群變質(zhì)巖系中,深變質(zhì)巖較淺變質(zhì)巖中偉晶巖數(shù)量多,含礦性好的偉晶巖脈常產(chǎn)出于深變質(zhì)的地層中。盡管偉晶巖受層位控制,但成礦年齡明顯晚于區(qū)域變質(zhì)時(shí)代,這些偉晶巖及稀有金屬礦不是區(qū)域變質(zhì)的產(chǎn)物。變質(zhì)巖為成礦提供了部分成礦物質(zhì)來源,偉晶巖的巖漿在上侵過程中,萃取地層中的成礦物質(zhì),進(jìn)入到成礦系統(tǒng)中。偉晶巖受構(gòu)造、圍巖巖性及界面、巖體頂部的起伏狀態(tài),剝蝕程度等因素的控制。礦床或含礦偉晶巖脈主要受北西-南東向(310~330°為主)斷裂或裂隙控制,走向?yàn)镹E向的次之,走向近EW向、SN向的偉晶巖相對(duì)較少。背斜構(gòu)造的傾伏端、巖體外接觸帶,巖體內(nèi)殘留地層中偉晶巖數(shù)量多、規(guī)模大、白云母礦化好。前已述及,14個(gè)三疊紀(jì)稀有金屬礦與同時(shí)代侵入巖有成因聯(lián)系的只有阿斯喀爾特礦,可可托海稀有金屬礦與似斑狀黑云母花崗巖關(guān)系存在很大爭(zhēng)議,其他三疊紀(jì)稀有金屬礦與賦礦花崗巖不存在成因關(guān)系,巖體只是賦礦的圍巖,巖體與地層接觸帶、巖體中斷裂和裂隙僅為容礦提供了空間,對(duì)于三疊紀(jì)稀有金屬礦的成因機(jī)制還有待深入研究。
矽卡巖型、石英脈型鎢礦和鎢(鉬)礦只分布于東天山的中天山地塊中,受巖體和矽卡巖控制,礦體主要產(chǎn)于黑云二長(zhǎng)花崗巖與中元古界卡瓦布拉格群大理巖、條帶狀碳質(zhì)灰?guī)r接觸帶的矽卡巖中(沙東、小白石頭),少量在黑云斜長(zhǎng)片麻巖、大理巖、大理巖和片麻巖的接觸帶及剪切帶中(沙東),少量在黑云二長(zhǎng)花崗巖中(小白石頭)和花崗巖中(姜山)。成礦與巖漿期后熱液活動(dòng)有關(guān),中元古界卡瓦布拉格群提供鎢的來源。
三疊紀(jì)斑巖型鉬礦床僅分布于東天山覺羅塔格構(gòu)造帶的康古爾弧后盆地,成礦受花崗斑巖(白山)和似斑狀花崗巖(東戈壁)控制,礦體產(chǎn)于斑巖體內(nèi)、外接觸帶的黑云長(zhǎng)英質(zhì)角巖內(nèi)(白山),變質(zhì)砂巖、變質(zhì)泥質(zhì)砂巖、變質(zhì)砂質(zhì)泥巖中(東戈壁)。
新疆中亞造山帶三疊紀(jì)礦床主要集中在阿爾泰和東天山,對(duì)東天山的多數(shù)礦床開展了較詳細(xì)的勘查工作,但這些礦床外圍的一些礦床(點(diǎn))缺乏勘查工作。沙東是大型鎢礦,共生的螢石和銣也達(dá)到大型規(guī)模,其周圍還有黑焰山中型鎢礦、姜山中型鎢礦、沙東東中型鎢礦、明珠小型鎢礦、吉山小型鎢礦、望家山小型鎢礦、東南河鎢礦、HS-29鎢錫金礦點(diǎn)和HS-42鎢錫礦點(diǎn),構(gòu)成了鎢礦集區(qū),是與沙東礦床同一成礦事件的產(chǎn)物,有地球化學(xué)異常,有同時(shí)代黑云二長(zhǎng)花崗巖,具有很大的成礦潛力。對(duì)這些中小型礦床和礦點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的勘查,會(huì)取得找礦重要突破。盡管對(duì)沙東鎢礦進(jìn)行了詳查工作,但深邊部礦化并沒有控制,仍然有找礦空間。沙東鎢礦和小白石頭鎢(鉬)礦均位于中天山地塊,二者直線距離155 km,二者中間為東南河鎢礦,成礦巖體均為黑云母二長(zhǎng)花崗巖,巖體時(shí)代相同(239~246 Ma),巖體圍巖為長(zhǎng)城系星星峽群和薊縣系卡瓦布拉克群片巖和大理巖,礦化均賦存于巖體與大理巖接觸帶的矽卡巖中,礦化特征相似,因此,沙東到東南河到小白石之間有較大的找礦遠(yuǎn)景。
阿爾泰有10萬余條偉晶巖脈,分布于在9個(gè)偉晶巖礦集區(qū)的38個(gè)偉晶巖田中,已發(fā)現(xiàn)超大型礦床1處(可可托海),大型礦床2處(卡魯安Li礦,柯魯木特Li-Be-Nb-Ta礦)、中型礦床5處,小型81處,眾多礦點(diǎn)和礦化點(diǎn)(劉國(guó)仁等,2011)。包括14個(gè)三疊紀(jì)稀有金屬礦在內(nèi)的稀有金屬礦床總體勘查程度不高,除可可托海、卡魯安、柯魯木特少數(shù)礦床進(jìn)行過詳查和勘探外,多數(shù)礦床,特別是小型和礦點(diǎn),勘查程度低,只進(jìn)行過地表少量工作,阿爾泰稀有金屬礦資源潛力并沒有查清楚。鋰、鈹、鈮、鉭、銫等稀有金屬為中國(guó)關(guān)鍵礦產(chǎn)(王登紅,2019),阿爾泰又是稀有金屬成礦帶之一,加大稀有金屬找礦力度勢(shì)在必行。
(1)新疆中亞造山帶目前有年代學(xué)資料的三疊紀(jì)礦床有19個(gè),主要為花崗偉晶巖型稀有金屬礦、斑巖型鉬礦和矽卡巖型鎢礦,少數(shù)為石英脈型和花崗巖型(阿斯喀爾特Be-Nb-Mo礦),3個(gè)造山型金礦(望峰、紅石和金窩子)可能也是三疊紀(jì)產(chǎn)物。花崗偉晶巖型稀有金屬礦主要分布于中阿爾泰,其次是南阿爾泰,斑巖型鉬礦分布于東天山覺羅塔格構(gòu)造帶,矽卡巖型鎢礦和鎢(鉬)、石英脈型鎢礦分布于東天山的中天山地塊。西南天山和阿爾泰一些疊加成礦作用發(fā)生在三疊紀(jì)。
(2)19個(gè)礦床三疊紀(jì)年齡變化于193~248 Ma,峰值為215 Ma。不同礦床類型成礦時(shí)代略有差別,形成時(shí)間相對(duì)較早的有矽卡巖型鎢礦和鎢(鉬)礦、石英脈型鎢礦,其次是斑巖型鉬礦,偉晶巖型稀有金屬礦形成時(shí)間跨度最大,但多數(shù)形成于晚三疊世,少數(shù)延續(xù)到早侏羅世。
(3)東天山沙東-小白石頭一帶三疊紀(jì)鎢礦成礦潛力較大,加大阿爾泰稀有金屬礦找礦力度,有望取得找礦新突破。
致 謝本文為綜述文章,引用了大量前人公開發(fā)表的論文以及未出版的研究報(bào)告等,在此致以衷心的感謝。