陳宣華,楊農,葉寶瑩,王志宏,陳正樂
(1.國土資源部新構造運動與地質災害重點實驗室,北京100081;2.中國地質科學院 地質力學研究所,北京100081;3.中國地質大學(北京)土地科學技術學院,北京100083)
中亞成礦域多核成礦系統(tǒng)西準噶爾成礦帶構造體系特征及其對成礦作用的控制
陳宣華1,2,楊農1,2,葉寶瑩3,王志宏1,2,陳正樂1,2
(1.國土資源部新構造運動與地質災害重點實驗室,北京100081;2.中國地質科學院 地質力學研究所,北京100081;3.中國地質大學(北京)土地科學技術學院,北京100083)
西準噶爾成礦帶是中亞成礦域巴爾喀什成礦帶的東延部分,目前已發(fā)現(xiàn)有包古圖斑巖型銅礦床、哈圖金礦床、薩爾托海鉻鐵礦床和楊莊鈹礦床等大型超大型礦床,是中亞成礦域內重要的成礦遠景區(qū)。北東向達拉布特斷裂、瑪依勒斷裂、巴爾魯克斷裂等以及所夾的構造地塊,構成了西準噶爾“多”字型構造體系(簡稱“西準系”),是控制西準噶爾成礦帶銅-金-鉬-鉻等礦產形成與分布的成礦構造體系。西準系控制了西準噶爾成礦帶和成礦亞帶的分布,低級別北東向斷裂構造,以及環(huán)狀旋轉構造、“入”字型構造、帚狀構造等低序次構造體系,控制了礦田和礦床的形成與產出。其中,主要金礦床的產出可能受北東向次級張扭性斷裂(如安齊斷裂和別魯阿尕西斷裂)的控制,主要的斑巖型銅礦床和伴生金礦床的產出可能受次級帚狀構造體系的控制,主要鉻鐵礦礦床的產出可能受次級“入”字型構造體系的控制。西準噶爾成礦帶具有重大找礦前景,有可能成為與巴爾喀什成礦帶相媲美的斑巖銅-鉬-金成礦帶。根據斷裂構造體系特征的綜合分析,本文指出西準噶爾成礦帶斑巖型銅礦床等的幾個重要找礦遠景區(qū)和找礦方向。
中亞成礦域;西準噶爾成礦帶;構造體系;成礦作用;找礦方向
中亞成礦域(涂光熾,1999;圖1)因其巨量的金屬和非金屬礦產堆積而聞名于世,成礦作用極其復雜多樣(何國琦和朱永峰,2006;朱永峰等,2007)。環(huán)巴爾喀什成礦帶(圖1)是中亞成礦域的核心地區(qū)之一(朱永峰等,2007),除了科翁臘德、阿克斗卡、科克賽等超大型斑巖銅礦之外,還產出有薩亞克大型矽卡巖型銅礦、博爾雷大型斑巖銅礦,以及東科翁臘德、阿克沙套、扎涅特等云英巖-石英脈型鎢-鉬礦等礦床(陳宣華等,2010)。
西準噶爾成礦帶(圖2;簡稱“西準”成礦帶)是中亞成礦域環(huán)巴爾喀什成礦帶的東延部分,目前已發(fā)現(xiàn)有大型-超大型包古圖斑巖型銅礦床、哈圖金礦床和大型薩爾托海鉻鐵礦床等礦床,是中亞成礦域內重要的成礦遠景區(qū)。
構造與成礦具有密不可分的動態(tài)耦合關系(牛樹銀等,2009;陳宣華等,2009;梁新權和溫淑女,2009;譚凱旋和謝焱石,2010;陳懋弘等,2010),成礦構造體系的構建是區(qū)域成礦規(guī)律與礦田構造研究的重要發(fā)展方向(陳宣華等,2009)。田永安和宋來忠(1982)和李明等(2007a)認為,緯向構造體系(東西向)、西域系(NWW-NW向)、阿爾金構造體系(構造線60°~75°)和一些弧形構造是控制新疆區(qū)域性銅成礦作用乃至大型-超大型礦床產出的主要構造體系。李明等(2007b)認為,哈薩克斯坦-準噶爾環(huán)狀磁力異常帶構造控制了哈薩克斯坦-準噶爾環(huán)狀斑巖型銅鉬礦帶的形成。董連慧等(2009)認為,新疆北部地區(qū)環(huán)繞準噶爾盆地分布的斑巖型銅鉬金礦床構成環(huán)準噶爾斑巖銅礦帶,可能受準噶爾環(huán)狀構造的控制。
本文根據西準噶爾成礦帶構造體系特征的綜合分析,指出西準噶爾NE向“多”字型構造體系(簡稱“西準系”)是新疆北部控制斑巖型銅(鉬金)礦、造山帶型金礦和石英脈-云英巖型鎢鉬礦以及與蛇綠巖有關鉻鐵礦等區(qū)域成礦作用的又一個重要成礦構造體系。
中亞成礦域(涂光熾,1999)西起歐亞交界的烏拉爾山脈,向東經哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、部分吉爾吉斯斯坦、新疆、青海和甘肅北部、內蒙西部、蒙古國西部,至包括貝加爾湖東部在內的南西伯利亞地區(qū),包括薩彥-額爾古納-薩拉伊爾(興凱)造山帶、天山-興安海西造山帶、烏拉爾-南天山海西造山帶、塔里木準臺地和部分亞洲東緣燕山造山帶(圖1),構成古亞洲成礦構造體系(陳宣華等,2009)。成礦域分布有多期次、多類型的火山巖、花崗巖、基性巖、超基性巖、蛇綠巖帶及變質巖帶;在地質歷史上經受了大陸基底形成、古亞洲洋陸緣增生和濱西太平洋大陸邊緣活動及陸內斷塊升降等多個階段,造就了多種有利的成礦環(huán)境(陳宣華等,2009)。中亞成礦域因其巨量的金屬和非金屬礦產而聞名于世,成礦作用極其復雜多樣(何國琦和朱永峰,2006;朱永峰等,2007),特別是斑巖型銅鉬和石英脈-云英巖型鎢鉬成礦作用占據了重要地位(陳宣華等,2010)。由于古生代地殼生長和演化的多階段性、多旋回物質的活化-再活化、成礦環(huán)境的長期性和周期性,導致了中亞成礦域內成礦物質的多次遷移和聚集(朱永峰等,2007)。
中亞成礦域的主體是巴爾喀什-準噶爾-南蒙古斑巖銅(鉬)礦帶(李明等,2007b),其中斑巖型礦床有蒙古查干蘇布爾加和歐玉陶勒蓋等銅礦、哈薩克斯坦科翁臘德、阿克斗卡、科克賽和博爾雷等銅礦以及薩亞克矽卡巖型銅礦區(qū)的斑巖銅礦、烏茲別克斯坦卡馬基爾-達爾涅等銅礦、西準噶爾包古圖銅礦、東天山土屋-延東銅礦等(圖1),它們多形成于晚古生代石炭紀-二疊紀,個別為早古生代產物。
圖1 中亞成礦域多核成礦系統(tǒng)斷裂構造體系與斑巖型銅鉬礦床分布簡圖Fig.1 Sketch map of the multi-core metallogenic system and distribution of the porphyry Cu-Mo deposits in the Central Asian metallogenic domain
中亞成礦域礦床分布具有帶狀特征(如重要的西天山成礦帶),并在局部構成圍繞核心呈弧形帶狀分布的特征。因此,中亞成礦域可以被認為是以烏拉爾-天山斷裂系統(tǒng)(UTSFS)左行走滑斷裂為邊界、由于陸條擠壓彎曲而形成的多核成礦系統(tǒng)(陳宣華等,2010),而在局部構造部位還可以形成伸展環(huán)境。具體而言,中亞成礦域是以左行走滑的扎拉伊爾-奈曼-肯德喀塔-康古爾塔格深斷裂為界(控制了“金腰帶”狀的西天山-東天山成礦帶的展布),而在其北側形成一系列次級左行走滑斷裂和褶皺,其中,邊緣發(fā)育島弧巖漿作用的幾個復背斜和復向斜(盆地)的核部構成了多核成礦系統(tǒng)的核心部位,如巴爾喀什成礦帶的內核、東-西準噶爾成礦帶的內核,以及蒙古中部巖漿巖發(fā)育區(qū),以及阿爾泰地區(qū)等(圖1;陳宣華等,2010)。晚古生代以來,在西伯利亞地塊向南擠出過程中,形成了以蒙古弧為中心,西側主要為NW走向、東側主要為NE走向的共軛剪切斷裂系(圖1)。大型走滑斷裂及其形成的擠出構造和花狀構造,走滑斷層相關褶皺,與島弧巖漿作用系統(tǒng)一起,構成了中亞成礦域多核成礦系統(tǒng)的主要成礦作用背景。
中亞成礦域多核成礦系統(tǒng)可能反映了受多旋回地球動力學控制的活動大陸邊緣巖石圈巖漿活動的演化過程和古生代(尤其是中、晚古生代)中亞核心部位多階段俯沖、地殼增生和側向生長的造山歷史(Heinhorst et al.,2000;Heubeck,2001;Xiao et al.,2008,2009)。從弧后洋的構造背景(火山塊狀硫化物Cu-Au礦床)發(fā)展到受俯沖控制的鈣堿性巖漿活動(斑巖型銅礦床),隨后進入低程度部分熔融的地殼分異作用和廣義的巖漿內部分離作用階段(斑巖型鉬礦床和石英脈-云英巖型鎢鉬礦床),最后形成非造山的二疊紀大陸裂谷(過堿性鈉閃石花崗巖 REE-Zr-Nb富集系統(tǒng))(Heinhorst et al.,2000)。其中,中亞成礦域巴爾喀什成礦帶斑巖型銅鉬成礦作用發(fā)生在~315.9Ma,石英脈-云英巖型鎢鉬成礦作用時代為~297.9Ma(陳宣華等,2010)。
西準噶爾成礦帶(圖2)為(濱)巴爾喀什泥盆紀-石炭紀殘余洋盆東延部分的北支(何國琦等,2004),發(fā)育有晚古生代火山巖、火山碎屑巖、火山碎屑沉積巖,泥盆紀-石炭紀為海相火山沉積,包括海相安山巖、玄武巖和一些蛇綠混雜堆積(沈遠超等,1993),二疊紀為陸相火山磨拉石建造。成礦帶內廣泛發(fā)育由中酸性侵入巖巖體組成的晚古生代后碰撞深成巖,主要有兩類:一類為酸性的以堿長花崗巖為主體的巨大巖基,主要分布在達拉布特斷裂兩側,構成達拉布特富堿火成巖帶(趙振華等,2006),如廟爾溝(305±2Ma)、阿克巴斯套(303±3Ma)、克拉瑪依(296±4Ma)及紅山(301±4Ma)等巖體(蘇玉平等,2006;鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡);另一類為呈小巖株產出的花崗閃長巖-石英閃長巖等,主要分布在達拉布特斷裂東南一側。西準噶爾后碰撞深成巖漿活動的時限在340~275Ma之間,高峰期在310~295Ma之間(韓寶福等,2006)。
區(qū)域上,西準噶爾成礦帶表現(xiàn)為夾持在成吉思-準噶爾斷裂和近東西向額爾齊斯走滑斷裂之間的一個北東走向地塊,其區(qū)域Ⅰ級斷裂是長達200余公里、呈北東走向平行展布的達拉布特斷裂、瑪依勒斷裂和巴爾魯克斷裂(圖2),均為大型左行走滑斷裂。達拉布特斷裂、瑪依勒斷裂和巴爾魯克斷裂,構成了與中亞成礦域西部總體構造線方向極不協(xié)調的西準噶爾成礦帶“多”字型構造體系,即西準系(圖1和圖2),它們對區(qū)內的次級構造發(fā)育起著分隔作用,造成了斷裂南北兩側次級構造顯著不同。與達拉布特斷裂等相平行,規(guī)模稍小的安齊斷裂、哈圖斷裂和別魯阿尕西斷裂等,構成了區(qū)域Ⅱ級斷裂,具有與區(qū)域Ⅰ級斷裂類似的走滑性質。一些大型的花崗巖類巖基,往往呈圓形或橢圓形,由于受西準系左行走滑“多”字型構造的控制,多形成環(huán)狀旋轉構造(圖2),如夾持在達拉布特斷裂和瑪依勒斷裂之間的廟爾溝巖體及其塔爾根斷裂(環(huán)狀構造)。由于不同序次斷裂(和褶皺)的交切關系,西準噶爾成礦帶發(fā)育了大量的“入”字型構造體系。這在圖2中表現(xiàn)也是非常明顯的。此外,西準噶爾成礦帶還發(fā)育一些帚狀構造體系,其中比較典型的是包古圖帚狀構造體系,發(fā)育在克拉瑪依市西邊的包古圖地區(qū)。
西準噶爾成礦帶內的達拉布特斷裂(圖2)為區(qū)域I級斷裂,呈 NE55°~60°走向,走向延長超過200km,為左行走滑斷裂,發(fā)育“入”字型構造。斷裂帶寬幾十米至2km,斷裂面傾向325°~340°,傾角~80°,上盤(北西盤)相對向西南運動。沿斷裂發(fā)育構造谷和構造階梯,有明顯的破碎帶(寬50~100m)。斷裂帶內發(fā)育大理巖質糜棱巖和超糜棱巖,以及硅質片巖和千枚狀糜棱巖。
圖2 西準噶爾成礦帶斷裂構造體系與成礦亞帶劃分Fig.2 Fault tectonic systems and metallogenic belts in the Western Junggar metallogenic belt
達拉布特斷裂具多期活動特征。該斷裂左行錯斷了下石炭統(tǒng)及其以前的地層,并對上石炭統(tǒng)到下、中侏羅統(tǒng)的分布具有明顯的控制作用。斷裂可能開始形成于晚石炭世(張琴華等,1989),早期以左行陡傾的走滑運動為主。挽近時期,斷裂處于引張狀態(tài),表現(xiàn)為上盤(北西盤)下降的正斷層性質,切斷了上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)洪積層,形成目前表現(xiàn)明顯的斷層地貌。
走滑斷裂的一個典型特征是在其兩側發(fā)育走滑斷層相關褶皺,后者相當于逆沖斷層相關褶皺沿斷層運動方向旋轉90°的構造型式,并可指示走滑斷層的運動方式。在達拉布特斷裂北西側柳樹溝一帶,糜棱巖化大理巖之中發(fā)育的與左行走滑運動相關的近直立走滑斷彎褶皺(圖3a)和走滑斷滑褶皺(走滑斷彎褶皺被突破的產物;圖3b),反映了達拉布特斷裂的左行走滑特征。在產狀近直立的走向滑移運動面的兩側,甚至形成了由斷彎褶皺構成的平面型式的“兔子耳朵”構造(圖3a)。
達拉布特斷裂與東準噶爾成礦帶的卡拉麥里斷裂相連,構成向北突出的弧形構造;而其西南一端,與北西向的扎婁勒山-拉巴斷裂相連而形成另一個弧形構造(圖2)。
瑪依勒斷裂沿瑪依勒山南坡的構造階地邊緣向北東方向延伸,在雅瑪圖北東側沒入托里盆地(圖2)。斷層階地陡立,斷層兩側地貌高差達500~600m。斷層面向北西陡傾,沿斷層發(fā)育50~100m寬的擠壓破碎帶,具極為發(fā)育的糜棱巖化和片理化帶。斷層帶內發(fā)育強烈碳酸鹽化,并有構造侵位的超基性巖(蛇綠巖套的一部分),充填有張性的酸性巖脈。根據主干斷裂與次級斷裂的分布、性質和形態(tài)分析,瑪依勒斷裂北西盤具有向南西扭動的走滑運動,水平斷距達10km以上。
圖3 達拉布特斷裂左行走滑特征Fig.3 Sinistral strike-slip faulting characteristics of the Darabut fault
巴爾魯克斷裂沿巴爾魯克山主脊向北東延伸,構成托里盆地的北界,并控制了托里盆地的發(fā)育(圖2)。沿斷裂帶發(fā)育30~50m寬的擠壓破碎帶,普遍充填有張性方解石細脈。斷層面陡立,北西傾斜,傾角在80°以上。從次級構造的形態(tài)和展布方向特征分析,斷裂北西盤向南西方向運動,為左行走滑斷裂。
安齊斷裂位于齊Ⅰ金礦(即哈圖金礦)附近(圖2和圖4a、b)。斷裂呈北東-南西向延長,長達40余公里,走向~240°,傾角60°~80°。斷裂在地表由片理化帶組成,局部由石英細脈片理化帶組成。沿斷裂發(fā)育明顯的洼地,并有斷層泉分布。地表有破碎帶和不同程度氧化帶,帶內巖石極為破碎疏松,碎裂巖、構造角礫巖極為發(fā)育。斷裂破碎帶寬窄不一,在10m至50m之間,并有0.5m寬的斷層角礫巖、糜棱巖或斷層泥。斷裂上盤(北西盤)為石炭系太勒古拉組,下盤(南東盤)為石炭系包古圖組(圖4a)。根據哈圖金礦區(qū)巖性分布特征,安齊斷裂的北西盤主要表現(xiàn)為一個背形褶皺形態(tài),反映了安齊斷裂的左行走滑運動方式(圖4b)。另外,根據分支斷裂性質及其與主干斷裂的交角,以及斷裂兩側劈理發(fā)育情況判斷,斷裂下盤(南東盤)向東北方向移動,也反映了斷裂的左行走滑特征。而從幾組雁列分布的含金石英脈來判斷,安齊斷裂具有右行剪切的應力作用方式。毋庸置疑,含金石英脈的形成要晚于褶皺形態(tài)的形成,反映了安齊斷裂早期主要為左行走滑斷裂,晚期表現(xiàn)為右行剪切兼具正斷層性質。
經哈圖金礦區(qū)7號脈1134m中段巷道揭露,距地表近200m深,碎裂破碎帶寬達110m,巖石除破碎外,尚廣泛發(fā)育有石墨化帶(厚度達40m)。石墨化帶內,構造角礫巖疏松,蠕蟲狀破碎方解石脈發(fā)育,局部碎裂凝灰?guī)r出現(xiàn)細粒弱黃鐵礦化(李義甫,1997)。
哈圖斷裂位于安齊斷裂以北4km并與其平行(圖2和圖4a)。地表出露于哈圖山南麓,走向~65°,傾向 NW,傾角65°~80°,破碎帶寬百余米。為逆沖斷層,上盤為泥盆系庫魯木迪組,下盤為石炭系太勒古拉組。早期具有左行逆沖性質,上盤相對于下盤向西南方向移動。根據現(xiàn)今水系被錯斷的情況分析,斷裂晚期兼具右行走滑特征。
大規(guī)模的走滑運動可能引起塊體的構造旋轉(劉永前等,2009)。西準系“多”字型構造體系的一個顯著特點是,由于大型走滑斷裂的發(fā)育,形成了多個由“雙巖體對”構成的旋轉系統(tǒng),如紅山巖體-克拉瑪依巖體(含956巖體)、廟爾溝巖體-阿克巴斯套巖體、庫魯木蘇巖體-賽力克巖體。哈圖巖體-鐵廠溝巖體也可能是這樣的一個“雙巖體對”。
“雙巖體對”往往由兩個旋轉的主要巖體組成。如廟爾溝-阿克巴斯套“雙巖體對”,廟爾溝巖體的旋轉主要由塔爾根環(huán)狀構造等得到體現(xiàn),而阿克巴斯套巖體的旋轉主要表現(xiàn)為弧形斷裂和超基性巖的分布。
圖4 西準噶爾地區(qū)金礦(a)與哈圖金礦礦脈分布(b)Fig.4 Distribution of gold deposits in the Western Junggar area(a)and lodes in the Hatu gold deposit(b)
塔爾根環(huán)狀構造(圖2和圖5)夾持在左行走滑的達拉布特斷裂與瑪依勒斷裂之間,大致由圍繞廟爾溝花崗巖體的近乎直立的4~5套弧形斷裂群組成,具有逆時針旋轉的特點。而對于阿克巴斯套巖體(圖5),可以通過隨巖體旋轉的超基性巖碎塊的展布軌跡而估算其旋轉的角度:根據該巖體西南一側和東南一側超基性巖碎塊展布的軌跡,均得到逆時針旋轉30°的結果,結果具有自洽性。由此說明,可以通過一定的標志體來分析受走滑斷裂影響的深成巖體的旋轉角度。
由于達拉布特斷裂與瑪依勒斷裂的夾持作用,以及廟爾溝、阿克巴斯套等花崗巖體的旋轉運動和哈圖巖體的向南擠出運動,導致了圍繞巖體的同心環(huán)狀和帚狀弧形斷裂群的形成,為成礦作用提供了極其有利的構造漩渦等成礦動力學環(huán)境。
西準噶爾成礦帶總體上受晚侏羅世-新生代右行走滑的成吉思-準噶爾斷裂(NW向;也稱為艾比湖斷裂)的控制(圖2)。中亞和哈薩克斯坦NW向的右行走滑斷裂,其總的滑移量超過~500km(Yakubchuk,2004);新疆塔城西南一側形成的新生代盆地,是其中的成吉思-準噶爾斷裂右行走滑運動的產物之一。同時,受西準噶爾成礦帶北側左行走滑的近東西向額爾齊斯斷裂的影響,在區(qū)域北部形成了東西走向的楊莊斷裂等,均表現(xiàn)為左行走滑性質。
圖5 西準噶爾成礦帶成礦有利區(qū)分析與成礦遠景區(qū)預測Fig.5 Areas of metallogenic prospecting in the Western Junggar metallogenic belt
達拉布特斷裂可能與東準噶爾成礦帶的卡拉麥里斷裂相連,構成向北突出的弧形構造(圖2),即準噶爾盆地的東北和西北邊界。該弧形構造的性質關系到準噶爾盆地的成因與盆山耦合的型式,反映了以下兩種構造模式(圖6)中的一種。模式一,根據構造應力場關系(尤綺妹和賀曉蘇,1985)和右行剪切構造巖巖組分析(高懷忠等,2000;路彥明等,2007)推測,達拉布特斷裂和卡拉麥里斷裂可能均為由于南北向擠壓而形成的基底拆離斷層,從而構成了由兩條走滑運動方式相反的斷裂(達拉布特斷裂和卡拉麥里斷裂)組成的共軛剪切斷層系,符合走滑斷滑褶皺模式(圖6a)。模式二,根據卡拉麥里與超基性巖有關的構造巖結構分析(崔曰武,1980),早石炭世末期形成的北西西向卡拉麥里斷裂為左行扭動的壓扭性斷裂,具有左行走滑的運動方式。模式二可以用陸條彎曲變形的走滑斷彎褶皺模型(圖6b)來解釋準噶爾盆地的成因:東、西準噶爾地區(qū)石炭系的原始展布形態(tài)為近于東西向,構成了與天山大致平行的線形陸條;晚古生代(晚石炭世末-二疊紀末),由于沿東天山造山帶北緣的左行走滑運動(馬華東等,2008),使得東、西準噶爾陸條開始彎曲,形成向北凸出的弧形(即走滑斷彎褶皺),以及由向內側傾斜的東、西準噶爾山脈和南側的北天山所圍限的準噶爾盆地。中生代(三疊紀-侏羅紀),準噶爾盆地西北緣烏夏逆沖斷裂帶開始形成并控制了沖積扇-扇三角洲-辮狀河-湖泊沉積體系的發(fā)育與演化(劉華和陳建平,2010)。因此,本文傾向于模式二的解釋。雖然模式一和模式二反映的構造型式不同,但是都與東天山造山帶北緣的走滑運動有關,并與準噶爾盆地沉積地層等深線的分布型式(圖2)相協(xié)調。
圖6 東、西準噶爾走滑斷層相關褶皺構造模型Fig.6 Tectonic models for strike-slip fault-related folding in the Junggar metallogenic belt
由于新生代以來歐亞大陸板塊與印度板塊的碰撞與持續(xù)擠壓,達拉布特-卡拉麥里走滑斷層相關褶皺構造模型,已經受到后期發(fā)育于侏羅系煤層和白堊系、古近系高塑性泥巖層等多滑脫層之中的準噶爾盆地南緣褶皺-沖斷帶變形作用(于福生等,2009)的改造,形成了北天山和博格達山。
構造體系是許多不同形態(tài)、不同性質、不同等級和不同序次,但具有成生聯(lián)系的各項結構要素所組成的構造帶以及它們之間所夾的巖塊或地塊組合而成的總體(李四光,1973)。構造體系中包含的成生聯(lián)系,包括了一切地質作用的過程,如構造運動、巖漿活動與成礦作用等。構造體系對內生礦產資源的分布和成礦作用具有多級控制的規(guī)律(中國地質科學院地質力學研究所,1978;孫殿卿和高慶華,1987;劉迅,1998;呂古賢等,2007;郭濤和呂古賢,2007;陳宣華等,2009)。構造體系的形成與演化控制了成礦系統(tǒng)的形成與演化,以及區(qū)域成礦譜系的發(fā)育和展布(陳宣華等,2009)。
前人一般將西準噶爾成礦帶自北向南大致分為三條銅-金成礦帶(或亞帶),即哈圖斷裂以北的別魯阿尕西金成礦帶、哈圖-薩爾托海金成礦帶和包古圖銅-金成礦帶。本文根據區(qū)域斷裂構造特征與成礦作用的差異,以達拉布特斷裂、瑪依勒斷裂和巴爾魯克斷裂為界,將西準噶爾地區(qū)自南向北大致分為四條成礦帶和若干條成礦亞帶(圖2),分別為:(Ⅰ)包古圖銅-金-鉻成礦帶;(Ⅱ)哈圖-別魯阿尕西金-鉻-銅-鎳-鐵成礦帶;(Ⅲ)楊莊-薩雷諾海鈹-銅-鉻-鐵-鎳成礦帶;(Ⅳ)加曼-蘇云河銅-鉬-鐵成礦帶。其中哈圖-別魯阿尕西金-鉻-銅-鎳-鐵成礦帶(Ⅱ)又可分為以下幾個亞帶:(Ⅱ1)哈圖斷裂以南的哈圖-薩爾托海金-鉻-銅-鎳成礦亞帶;(Ⅱ2)哈圖斷裂以北的別魯阿尕西金-鐵-銅成礦亞帶;(Ⅱ3)塔爾根斷裂(環(huán)狀構造)西南側的克茲爾坤努依金-鉻-鐵成礦亞帶;以及(Ⅱ4)喀臘巴斯套金-銅成礦亞帶。達拉布特斷裂、瑪依勒斷裂、巴爾魯克斷裂近于平行展布,共同構成西準噶爾成礦帶北東向西準系“多”字型構造體系的主要構造骨架,控制了區(qū)內成礦帶和成礦亞帶的分布。
西準噶爾成礦帶是新疆北部重要巖金礦產地,帶內已發(fā)現(xiàn)金礦床(點)近300處。該帶產出有超大型的哈圖金礦(即齊Ⅰ和齊Ⅱ金礦,也稱為克拉瑪依金礦)和十多個中小型金礦,如寶貝金礦、薩Ⅰ金礦、薩Ⅴ金礦、滿峒山金礦、鉻門溝金礦和扎武特金礦等,主要為石英脈-蝕變巖型金礦床。哈圖金礦床的圍巖為火山熔巖和火山碎屑巖,蝕變強烈,有硅化、黃鐵礦化、毒砂化、絹云母化、碳酸鹽化和綠泥石化等。礦石有石英脈型和蝕變巖型,為低硫化物型。金礦物為自然金。
哈圖金礦礦體主要以單脈為主,平面上呈雁行式排列,剖面上大體呈疊瓦狀分布,各條脈組在平面上有分枝、分合現(xiàn)象(張鳳軍,2003)。金礦體具有“深、盲、斜”的特征(肖飛和楊科佑,2006)。
哈圖(齊Ⅰ)金礦是多種成因金成礦作用的疊加。首先,它是海相火山巖型金礦床,金礦化與玄武巖關系密切,因此,也可以認為是與蛇綠巖套有關的金礦化。其次,其主要的金礦化類型有石英脈型和蝕變巖型,具有造山帶型金礦的普遍特征(Rui et al.,2002)。哈圖金礦(齊Ⅰ)太勒古拉組硅質巖和玄武巖全巖Rb-Sr等時線年齡分別為(323±22)Ma和(328±31)Ma(李華芹和陳富文,2004),反映了賦礦原巖的形成時代。齊Ⅰ和齊Ⅱ金礦含金石英脈流體包裹體Rb-Sr等時線年齡反映了哈圖金礦的金成礦年齡分別為(290±6.5)Ma和(288±20)Ma(李華芹等,1998;李華芹和陳富文,2004)。
安齊斷裂是哈圖金礦的導礦構造(劉春涌,1991),是控制哈圖金礦同成礦構造體系的主干斷裂。哈圖金礦齊Ⅰ礦區(qū)以安齊斷裂為界,嚴格控制著容礦構造的分布(圖4b)。哈圖金礦齊Ⅰ礦區(qū)構造形跡(均為容礦構造)主要劃分為以下幾組,其形成與演化的過程,反映了齊Ⅰ礦區(qū)主要受與北東向安齊斷裂有關的斷裂構造體系的形成與演化過程的制約。以下按形成的先后順序加以描述:
(1)近東西向(85°~110°)壓扭性構造組份,主要有斷裂、褶皺、劈理、節(jié)理、石香腸、揉皺、擠壓帶等結構要素,結構面以壓性為主,兼有扭性,反映了與北東向西準系“多”字型扭動構造體系的形成有關的南北向擠壓應力作用,是成礦前構造。
(2)北東向60°~70°構造組份,包括斷裂、褶皺、層理、劈理、擠壓帶等結構要素,結構面為壓扭性,以扭性為主,從早到晚反映了扭-壓扭-扭的演化特點,反映了與安齊斷裂大致同步的形成階段,主要是成礦前構造。
(3)南北向構造組份,主要為走向355°~15°之間的斷裂構造,結構面為張性或張扭性。特點是規(guī)模小、不發(fā)育、不成群、不分支、零星分布、單獨出現(xiàn),反映了石英脈在安齊斷裂左行走滑運動期間即已開始形成,但是不具成礦意義。如L20號脈(圖4b)所在斷裂,基本特征同北北東向規(guī)模較小的斷裂。
(4)北北東向構造組份,為走向20°~45°之間的斷裂,其它結構要素在礦區(qū)不發(fā)育,結構面性質早期為張性,反映了安齊斷裂早期左行走滑運動的晚期階段特征;晚期轉化成扭性,反映了安齊斷裂晚期右行剪切應力作用(即應力松弛階段)在該方向上的擠壓作用??傮w上看,這組斷裂在礦區(qū)(及區(qū)域)均不發(fā)育,呈零星單獨分布,不成群,不分支,不具成礦意義。L9、L11、L14、L19(圖4b)為其代表。
(5)北西向(300°~340°)構造組份,主要是斷裂構造,其它結構要素不發(fā)育,結構面為右行壓扭-張扭-壓扭性。L5、L7、L8、L10等礦脈群(圖4b)所在斷裂為其代表,是礦區(qū)最重要的容礦構造,反映了安齊斷裂晚期右行剪切應力作用從一開始就與金礦化具有密切關系。
(6)近東西向含金石英脈規(guī)模較大,品位較高,亦見明金,是安齊斷裂晚期右行剪切階段沿早期形成的近東西向(85°~110°)壓扭性斷裂充填的結果,反映了金礦化的高峰時期。
(7)北東向60°~70°石英脈有L22等,含礦性與近東西向容礦構造相似,是金礦化的最后階段,也是安齊斷裂發(fā)生正斷作用的主要階段。
次級容礦構造均產于安齊斷裂的上盤,但很少穿過安齊斷裂,而延伸至其下盤。安齊斷裂上盤的礦床,遠離安齊斷裂者為含金石英脈型,含金礦物多為自然金和銀金礦,少金屬硫化物砷化物;近安齊斷裂的主要為蝕變巖型礦體。這說明了安齊斷裂作為正斷層對金礦體產出的控制作用:正斷層上盤近斷層處,金礦體產出的位置比較深,主要為蝕變巖型,代表了較深部的成礦作用;上盤遠離斷層處產出的金礦體主要為石英脈型,處在較淺的構造位置,代表了較淺部位的成礦作用。此外,齊Ⅰ礦區(qū)還具有等距性控礦規(guī)律,NW向礦脈和近EW向礦脈具有等距性分布規(guī)律。
包古圖大型(超大型)斑巖型銅(鉬金)礦床位于克拉瑪依市西南方向約70km的托里縣包古圖地區(qū),屬于與中酸性小巖體有關的銅(鉬)金礦成礦系列(成勇和張銳,2006),已探明銅金屬資源量111.51萬噸(新疆維吾爾自治區(qū)國土資源廳,2006①新疆維吾爾自治區(qū)國土資源廳.2006.新疆維吾爾自治區(qū)“十五”期間地質找礦成果綜述 //“十五”地質行業(yè)各部門地質與找礦成果綜述,246.)。礦區(qū)位于北東走向達拉布特斷裂的東南側。含礦小斑巖(包古圖Ⅴ號巖體)以石英閃長斑巖、花崗閃長(斑)巖和石英二長巖為主,為超淺成斑巖,具有O型埃達克巖特征,形成于與洋內俯沖有關的島弧或成熟的大陸邊緣弧環(huán)境(張連昌等,2006;張旗等,2009)。Ⅴ號巖體鋯石SHRIMP U-Pb定年給出2組年齡:第一組為324~348Ma,平均(337±6)Ma,可能代表巖體的侵位年齡;第二組為290~315Ma,平均(305±5)Ma,代表斑巖銅礦成礦年齡(宋會俠,2007);LA-ICP-MS給出石英閃長斑巖鋯石U-Pb年齡為(309.9±1.9)Ma(唐功建等,2009)。輝鉬礦Re-Os定年給出(310±3.6)Ma模式年齡,可能代表了主礦化期的成礦年齡(宋會俠,2007)。
圍巖蝕變主要有鉀長石化、黑云母化、硅化、泥化、絹云母化、綠泥石化、綠簾石化等,銅礦化主要產出在巖體內外接觸帶的石英絹云母化和鉀化帶中,礦石礦物有黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、磁黃鐵礦、輝鉬礦、自然銅、赤銅礦、藍輝銅礦等,脈石礦物有石英、絹云母、黑云母、鉀長石、金紅石、電氣石等(莊道澤等,2007;陳毓川等,2007;韓春明等,2006;佟更生,2005;許發(fā)軍和夏芳,2003;申萍等,2009)。包古圖斑巖銅礦伴生有兩期金和銀礦化作用(宋會俠等,2007)。
走滑斷裂構造具有重要的成礦、控礦與改造作用,制約了大型礦床的形成與演化(梁新權和溫淑女,2009)。西準噶爾地區(qū)斑巖銅礦床的分布與區(qū)域走滑斷裂關系密切,這與世界上多數斑巖礦床(特別是與我國西南地區(qū)斑巖礦床;秦建華等,2010)類似。
包古圖地區(qū)的斑巖銅礦主要有包古圖Ⅴ號巖體和Ⅱ號巖體,它們的形成主要與區(qū)域構造-巖漿作用有關,特別是與達拉布特斷裂的左行走滑運動密切相關,并受近南北向斷裂的控制。由于達拉布特斷裂的左行走滑,引起了斷裂兩側未完全固結深成巖類的旋轉運動(形成廟爾溝環(huán)狀構造和阿克巴斯套旋轉構造等),并在包古圖地區(qū)形成了與達拉布特斷裂相配套的包古圖帚狀構造體系,包括次級北東向斷裂(一家人斷裂)、北北東向斷裂和北北西向斷裂(圖2和圖5),使得與銅-金等礦化有關的成礦物質隨同斑巖體沿近南北向帚狀斷裂系遷移,并富集成礦。因此,斑巖銅礦及金礦化具有與主要巖體在距離上的相關性和輻射分帶性,銅-金成礦作用經常與旋轉構造伴生,形成銅礦化與金礦化的分離,最晚期可能形成輝銻礦-石英脈型金礦化(如包古圖金礦)。在包古圖Ⅴ號巖體斑巖銅礦床,可見大量石膏脈,可能與銅礦化有一定的關系??傊鳒矢翣柍傻V帶斑巖型銅礦床的產出主要與西準系北東向達拉布特斷裂等及其次級帚狀構造體系的形成與演化有關。
西準噶爾成礦帶出露較多的超基性巖體,是我國鉻鐵礦遠景區(qū)之一。超基性巖體具有成群出現(xiàn)、分段集中、總體成弧形帶狀展布的特點,主要的蛇綠巖套有達拉布特、安齊、瑪依勒、凱依阿恩、唐巴勒、白堿灘等。鉻鐵礦礦床產于蛇綠巖套的超基性巖中,為豆莢狀類型,礦石以富鋁鉻鐵礦為主,主要礦區(qū)和遠景區(qū)有達拉布特(含薩爾托海大型鉻鐵礦床)、瑪依勒和唐巴勒蛇綠巖套等。
達拉布特蛇綠巖套堆晶輝長巖Sm-Nd等時線年齡為(395±12)Ma(張馳和黃萱,1992),蛇綠混雜巖中玄武巖的Rb-Sr等時線年齡為(411±18)Ma(李華芹和陳富文,2004)。唐巴勒蛇綠巖套蝕變輝長巖和玄武巖Sm-Nd等時線年齡分別為(489±53)Ma(Kwon et al.,1989)和(447 ±56)Ma(張馳和黃萱,1992),原巖形成年齡為(523±7.2)Ma(張馳和黃萱,1992)。此外,克拉瑪依白堿灘蛇綠巖套蝕變輝長巖樣品的鋯石SHRIMP定年結果集中(414.4±8.6)Ma和(332±14)Ma(徐新等,2006),可能形成于早古生代(何國琦等,2007)。
在西準噶爾成礦帶內,北東走向(以及部分北西走向)的斷裂構造控制了蛇綠巖套的產出,也控制了鉻鐵礦礦床和金礦床的分布。例如,北東走向的達拉布特斷裂、瑪依勒斷裂和安齊斷裂(圖5),以及北西走向的扎婁勒山-拉巴斷裂,控制了西準噶爾成礦帶內蛇綠巖套的分布,進而控制了與蛇綠巖套超基性巖有關的鉻鐵礦和部分金礦床等礦產的分布。其中,沿達拉布特斷裂北西一側產出了達拉布特蛇綠巖套及其有關的薩爾托海大型鉻鐵礦礦床和一些金礦床(如鉻門溝、薩Ⅰ等),沿安齊斷裂產出安齊蛇綠巖套(在井下出現(xiàn)蛇紋巖化超基性巖)及其有關的金礦(包括齊Ⅰ、齊Ⅱ和齊Ⅲ等);另外,以扎婁勒山-拉巴斷裂為界,出現(xiàn)南、北兩個蛇綠巖套,分別為瑪依勒和凱依阿恩蛇綠巖套。在達拉布特斷裂的東南一側,還出現(xiàn)有唐巴勒和白堿灘兩個蛇綠巖套。斷裂構造是導致蛇綠巖套中的超基性巖出露和鉻鐵礦礦床產出的重要因素。
達拉布特斷裂對超基性巖體的分布及其薩爾托海鉻鐵礦床的形成具有極為明顯的控制作用。超基性巖體均構造侵位于斷裂北西一側的兩組扭裂隙中,其中充填在張扭性裂隙中的巖體寬度較大,而產于壓扭性裂隙中的巖體較窄。鉻鐵礦礦體多產出在張扭性或張性裂隙的超基性巖體中。
根據構造-巖漿-成礦作用的總體特征,可以在西準噶爾成礦帶劃分出若干個成礦有利區(qū)帶(圖5;部分可稱為礦集區(qū)):Ⅰ.包古圖銅鉬金成礦有利區(qū)(礦集區(qū)),包含有包古圖大型斑巖銅礦;Ⅱ.哈圖-薩爾托海金鉻銅鎳成礦有利區(qū)(礦集區(qū)),包含有哈圖大型金礦和薩爾托海大型鉻鐵礦;Ⅲ.加曼銅鉬成礦有利區(qū),包含有加曼銅礦和蘇云河鉬礦;Ⅳ.楊莊鈹鈾銅成礦有利區(qū),包含有楊莊特大型鈹礦;Ⅴ.喀臘巴斯套金銅成礦有利區(qū)。
由于經受西準系“多”字型構造體系構造動力學環(huán)境的控制作用,西準噶爾成礦帶斑巖型銅礦床的分帶性將具有一定的規(guī)律性:幾條大型的左行走滑斷裂帶之間,成礦動力學環(huán)境相似,而流體運移的方向相反。因此,本文根據包古圖銅金成礦有利區(qū)(礦集區(qū))大型巖體-斑巖銅礦(小巖體)-金礦及其與斷裂分布之間的空間關系,推測幾個成礦有利區(qū)帶內可能的成礦遠景區(qū)和找礦方向如下。
首先是包古圖銅鉬金成礦遠景區(qū)(圖5中P1),除了現(xiàn)有的包古圖大型斑巖銅鉬礦床之外,另外幾個小巖體也有成礦的可能性。其次,根據包古圖地區(qū)斑巖銅礦、金礦床和斷裂構造體系的空間配置關系,包古圖地區(qū)的銅-金礦化富集區(qū)(礦集區(qū)),與達拉布特斷裂北西側的哈圖-薩爾托海金-鉻礦集區(qū)相對應。在哈圖-薩爾托海金鉻銅鎳成礦有利區(qū)(礦集區(qū))內,預測斑巖銅礦的產出有兩種可能,一是如果假定其成礦流體運移勢的量級與包古圖礦集區(qū)相仿,根據構造動力條件估計,斑巖銅礦將可能產出在圖5中P2位置(大致在寶貝金礦產出的部位);另一種預測是,假定其成礦流體運移勢弱于包古圖礦集區(qū),斑巖銅礦將可能產出在圖5中P2′位置。在加曼銅鉬成礦有利區(qū),目前已經被發(fā)現(xiàn)的鉬礦和銅礦均為中小型,是大型斑巖銅鉬礦床產出的遠景區(qū)(P3)。在楊莊鈹鈾銅成礦有利區(qū),目前已有與堿性次火山巖巖體有關的楊莊特大型鈹礦,周圍銅礦化的發(fā)育也非常顯著,是一個重要的銅成礦遠景區(qū)。另外,在喀臘巴斯套金銅成礦有利區(qū),雖然目前還沒有成型銅、金礦床的發(fā)現(xiàn),但是,由于其處在三個花崗巖體之間,帚狀構造發(fā)育,可能也是西準噶爾的一個斑巖型銅金成礦遠景區(qū)。
中亞成礦域矽卡巖型銅礦床主要出現(xiàn)在4類構造-成礦帶內,即優(yōu)地槽的早期和晚期,冒地槽晚期(回返期)、造山期(原為冒地槽)和構造巖漿活化期構造-成礦帶內,工業(yè)銅礦床的圍巖主要是碳酸鹽巖類巖石,除產于加里東(早古生代)優(yōu)地槽內礦床圍巖的時代為寒武紀-奧陶紀外,其余礦床圍巖時代多為早、中石炭世,部分為泥盆紀。成礦一般與花崗巖-花崗閃長巖建造有關,個別礦床與堿性輝長巖有關。侵入巖及成礦時代以早-晚石炭世或石炭紀-早二疊世為主,少數礦床為晚奧陶世。礦床內局部控礦構造為背斜、向斜軸部及侵入體與圍巖接觸帶。哈薩克斯坦矽卡巖型銅礦床的典型代表是環(huán)巴爾喀什成礦帶薩亞克礦田,它是哈薩克斯坦最大的矽卡巖型銅礦田,其它還有南哈薩克塔拉斯-阿拉套山區(qū)的伊里蘇礦床等(劉春涌,2005)。
與哈薩克斯坦環(huán)巴爾喀什成礦帶相對比,西準噶爾成礦帶惟一不足的條件是碳酸鹽巖類巖石不發(fā)育,妨礙了矽卡巖型銅礦床的形成,目前還沒有該類礦床的發(fā)現(xiàn)實例。盡管如此,在西準噶爾成礦帶的局部地區(qū)也有一些石炭系碳酸鹽巖類沉積-變質巖石的產出,可作為矽卡巖型銅礦床的找礦遠景區(qū)。
中亞成礦域巴爾喀什成礦帶斑巖成礦系統(tǒng)中的斑巖型銅(-鉬-金)礦床與石英脈-云英巖型鎢-鉬礦床的緊密伴生關系及其形成的成礦系列,可以作為西準噶爾成礦帶石英脈-云英巖型鎢-鉬礦床的找礦參考。在西準噶爾成礦帶的巴爾魯克山地區(qū),也存在斑巖銅礦-石英脈云英巖型鎢鉬礦對,即加曼銅鉬成礦有利區(qū)的加曼銅礦-蘇云河鉬礦礦床對,反映了巴爾喀什成礦帶與西準噶爾成礦帶的可對比性,也指示了后者具有非常大的石英脈-云英巖型鎢-鉬礦床找礦前景。
中亞成礦域西準噶爾成礦帶為哈薩克斯坦巴爾喀什斑巖型銅鉬成礦帶的東延部分,主要為一條晚古生代(海西期)褶皺-成礦帶。該成礦帶晚古生代構造-巖漿作用強烈,礦產種類豐富,目前已發(fā)現(xiàn)有包古圖斑巖型銅礦床、哈圖金礦床、薩爾托海鉻鐵礦床和楊莊鈹礦床等大型-超大型礦床,具有海西期巨量成礦物質堆積和大規(guī)模成礦的特點,具備形成世界級有色金屬、貴金屬和多金屬礦床的地質條件,是中亞成礦域內重要的成礦遠景區(qū)。
西準噶爾成礦帶和成礦亞帶的分布受北東向西準系“多”字型構造體系的控制,主要金礦床的產出可能受北東向次級張扭性斷裂的控制,主要的斑巖型銅礦床和伴生金礦床的產出可能受次級帚狀構造體系的控制。西準系“多”字型構造體系造就了特殊的成礦動力學環(huán)境,使得西準噶爾成礦帶具有重大找礦前景,有可能成為與巴爾喀什成礦帶相媲美的斑巖銅-鉬-金成礦帶。
致謝:野外工作得到新疆維吾爾自治區(qū)國家305項目辦公室、新疆有色集團金鉻礦業(yè)有限公司哈圖金礦、新疆有色地勘局、新疆第一區(qū)域地質調查大隊和裕民縣國土資源局等的大力支持與協(xié)助,朱永峰教授和聶鳳軍研究員審閱論文初稿提出了建設性修改意見,在此表示感謝。
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Tectonic System and its Control on Metallogenesis in Western Junggar as Part of the Central Asia Multi-Core Metallogenic System
CHEN Xuanhua1,2,YANG Nong1,2,YE Baoying3,WANG Zhihong1,2and CHEN Zhengle1,2
(1.Key Laboratory of Neotectonic Movement&Geohazard,Ministry of Land and Resources,Beijing100081,China;2.Institute of Geomechanics,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing100081,China;3.College of Land Science&Techniques,China University of Geosciences,Beijing100083,China)
The Western Junggar metallogenic belt(WJMB)is the eastward extension of the Balkhash metallogenic belt truncated by the right-lateral strike-slip Chingiz-Junggar fault.It is one of the multiple cores in the Central Asian metallogenic domain(CAMD),which hosts some large and super-large deposits such as the Baogutu porphyry copper,Hatu gold,Saertuohai chromite,and Yangzhuang beryllium deposits.The Western Junggar domino-type tectonic system(WJTS)composed of the NE-extending left-lateral strike-slip Darabut,Mayile,and Baerleike faults and tectonic blocks in-between the faults,which controlled the formation and distribution of the metallogenic belts and sub-belts,and hence,the Cu,Au,Mo,and Cr deposits in the WJMB.The subordinate NE-extending faults,ring-type,λ-type fault systems,and broom-type fractures in the WJTS controlled the formation and distribution of the ore-fields as well as the ore deposits.For example,the NE-extending Anqi fault and Bieluagaxi fault in the central WJTS controlled the distribution of main gold deposits in the WJMB;the broom-type structures controlled the distribution of main porphyry copper deposits such as the Baogutu porphyry copper and associated gold deposits.Meanwhile,the λ-type structures controlled the main chromite deposits in the WJMB.It is proposed that the WJMB could be an important area for the future exploration for Cu,Mo,Au deposits with the potential resources comparable to that of the Balkhash metallogenic belt.Based on the integrated analysis of tectonic systems,we suggest some prospected metallogenic areas for porphyry copper deposits and guides for mineral resource exploration in the WJMB.
Central Asian metallogenic domain;Western Junggar metallogenic belt;tectonic system;metallogenesis;prospecting
P552;P612
A
1001-1552(2011)03-0325-014
2010-09-10;改回日期:2010-12-23
項目資助:國家科技支撐計劃重點項目(編號:2007BAB25B02)資助。
陳宣華(1967-),男,博士,研究員,主要從事構造地質學(地質力學)和礦產資源科學研究工作。Email:xhchen@cags.ac.cn