新疆东准噶尔卡拉麦里构造带多期变形和金叠加成矿

张玉杰，张 栋，路彦明，范俊杰，潘爱军，张 峰，3

(1.武警黄金地质研究所，河北廊坊 065000;2.武警黄金指挥部，北京 100055;3.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083)

0 前言

自Sibson(1977)和Ramsay(1980)发表了韧性剪切带的概念和相关经典论著，Boyle(1979)提出韧性剪切带型金矿床类型后，30多年来，国内外学者在与剪切带相关的金矿床类型、金成矿空间分布、韧性变形与金成矿时间关系、成矿物质及流体来源、韧性剪切带成矿机理和大型剪切带构造与大型韧性剪切带型金矿床关系等方面取得了重要的理论认识，普遍观点均强调韧性剪切带控制金成矿作用的空间分布是明显的，不仅是导矿构造，给流体运移提供了通道，而且是围岩蚀变和矿质沉淀的场所。但是，在诸如与剪切带相关的金矿床称谓的涵义、容矿构造为韧性或脆性变形、成矿与韧性变形的时差和流体作用下蚀变与金的富集等问题仍有争论。争论焦点可能归结于韧性剪切作用是否为一种重要的成矿机制。相关研究已表明，控矿剪切带微观上由韧性向脆性变形转换是控制岩石构造破裂、流体运移和矿质聚集的机制(Sibson et al，1988)，宏观上则与成矿环境和剪切带成矿系统演变密切相关(翟裕生等，1997)。剪切带对金成矿的控制作用，除韧性剪切作用外，更重要的是韧脆性及脆性变形作用的演变和叠加对成矿的意义(翟裕生等，1997;陈柏林等，1999;王义天等，2004)。近年来，一些学者将韧性剪切带型金矿床划归到造山型金矿床中，充分认识到该矿床是受造山带的断裂构造控制，金成矿发生在碰撞造山峰期变质之后的伸展过程中，成矿流体具变质热液特征(Kerrich et al，2000;陈衍景，2006;陈衍景等，2007)。

笔者认为，剪切带中不同构造层次变形活动与成矿特征存在构造叠加变形和多期复合成矿问题，即韧性剪切作用仅提供空间场所和物源通道，是成矿作用形成的基础，而成矿活动则主要发生于该基础之上的后期脆性变形过程，两者具有物源上的继承性、空间上的叠加性和时间上的滞后性，且韧－脆性构造变形转换与金成矿活动明显受区域构造体制转换的制约，因而，此类矿床多产出在造山带环境，且断裂构造控矿特征典型。我国类似的成矿条件是具备的，在华北克拉通边缘造山带(胶东、阴燕辽、东秦岭)已知的典型矿床较多(Zhou et al，2002)。在中亚造山带新疆境内，东天山康古尔塔格构造带(姬金生等，1997;杨兴科等，1998)、阿尔泰南缘额尔齐斯构造带(Grovers et al，1998;陈华勇等，2000)等大型韧性剪切带与金矿带亦属此范畴内，本文提供一个新的研究实例，即新疆东准噶尔卡拉麦里构造带及其对金成矿控制作用。

新疆东准噶尔在碰撞造山期形成的强应变构造带控制了该地区金矿带的分布(高怀忠等，2000a)。其中，卡拉麦里构造带位于强应变带构造体系的最南端，是目前东准噶尔地区最重要的金矿带，前人对构造带内与韧性剪切带有关的典型金矿床双泉金矿有较多的研究(路彦明等，2007;聂晓勇等，2009;张继武等，2009;徐斌等，2009;路彦明等，2010a)，积累了丰富的控矿构造、矿床成因和成矿年代学方面的资料，并提出金成矿与构造带具有密切的时空及成因关系。但对整个构造带的构造性质、变形特征及其对金成矿的构造控制作用研究薄弱，与周围地质体时空及物质演化关系探讨不足。近几年，我们在卡拉麦里地区开展了与构造带有关的金矿构造控矿研究工作，并积累了相关可靠的地质体定年资料，充分证明了在该地区晚古生代碰撞造山体制转换过程中，存在韧－脆性构造变形转换与金成矿的叠加关系，从而丰富了大型剪切带与金成矿作用多期复合关系的研究内容，也为东准噶尔卡拉麦里地区的金矿找矿与勘查拓宽了思路。

1 区域成矿地质背景

东准噶尔是巨型中亚造山带的一部分，也是中亚－兴蒙巨型构造成矿域的重要组成部分，构造上位于西伯利亚板块与哈萨克斯坦－准噶尔板块的结合部位。卡拉麦里地区属准噶尔北缘古生代陆缘活动带内的泥盆纪－石炭纪残余洋盆(何国琦等，2004)。区域演化研究表明(李锦轶等，1990;肖序常等，1992;何国琦等，1994，2004;陈衍景，1996;胡霭琴等，1997;张旺生等，1999)，该区于早古生代志留纪开始发生准噶尔地块的拉张，至晚志留世卡拉麦里有限洋盆形成，早泥盆世有限洋盆扩张，沿卡拉麦里一带发育蛇绿岩，中晚泥盆世有限洋盆向北俯冲造山，卡拉麦里洋壳俯冲在野马泉地块之下，形成野马泉一带的岛弧。至早石炭世早期，卡拉麦里洋盆闭合，但未发生强烈褶皱造山，而进入相对平静的残余洋盆阶段，早石炭世中晚期开始发生碰撞造山，残余洋盆消失、陆相火山活动开始发育，同时块体全面拼合和地壳隆升，自晚石炭世经历了碰撞造山向伸展造山的转变或过渡后，于早二叠世全面进入伸展造山阶段，发生大规模的富碱质花岗岩的侵入，至二叠纪末期造山过程结束，开始进入中生代板内阶段。其中经历的晚石炭世碰撞造山向伸展造山的转换及二叠纪的伸展造山，是卡拉麦里构造带性质由深层次逆冲推覆韧性剪切带转变为中浅层次脆性构造带，韧、脆性构造变形交织复合，金成矿作用发生的重要区域构造体制。

北西走向的卡拉麦里构造带线性构造特征明显，由卡拉麦里地区南北两侧发育的卡拉麦里和清水－苏吉泉深大断裂所围限的区域组成(图1)。地表显示强烈变形挤压带的线性影纹，带内地层岩石发生片理化、糜棱岩化，同时可见角砾岩、碎裂岩和构造透镜体。构造带内的物质主要由古生代地质体包括泥盆纪－早石炭世弧前沉积岩系、早石炭世洋底硅泥质沉积岩块、早石炭世晚期残余海盆沉积岩系和蛇绿岩等组成(李锦轶，1995)。其中蛇绿岩常呈构造岩块的形式以逆冲断层或不整合关系与其他地质体混杂堆积，混杂堆积的基质主要由一套滨、浅海相的中基性火山岩、火山碎屑岩夹正常碎屑岩组成，且均已发生了强烈的片理化和绿片岩相变质。关于蛇绿岩的形成时代，根据上覆硅质岩中的放射虫化石种属、与上覆石炭系地层的不整合关系，及伴生的大洋斜长花岗岩时代等证据，认为卡拉麦里蛇绿岩形成于泥盆纪(李锦轶，1995;舒良树等，2002;唐红峰等，2007a)。在构造带北侧主要发育出露面积大、以富碱为特征的花岗岩，岩石类型主要有黑云母花岗岩、碱长花岗岩和碱性花岗岩等。这些花岗岩具多期侵入特征，呈岩基状(少数岩枝状)沿清水－苏吉泉断裂以北侵入于泥盆纪－早石炭世弧前沉积岩系。最新的研究表明(苏玉平等，2006;唐红峰等，2007b;苏玉平等，2008;李永军等，2009)，该区富碱质花岗岩成因上分属于铝质或碱性A型花岗岩，同位素年龄(LA－ICP－MS锆石U－Pb)介于313±2Ma～283±9Ma，属于东准噶尔后碰撞深成岩浆活动的范围330～265Ma(韩宝福等，2006)。构造带以南主要由早石炭世－二叠纪的一套具磨拉石特征的粗碎屑岩和后碰撞陆相火山岩组成(吴润江等，2009)，以角度不整合发育于泥盆纪被动陆缘之上(李锦轶，1995)。其中主体巴塔玛依内山组陆相火山岩属碱性较高的钾钠质火山岩及板内碱性玄武岩，形成于碰撞造山之后的伸展环境(赵霞等，2008;吴小奇等，2009)。金及多金属成矿与东准噶尔地区碰撞－伸展造山作用或伴随的陆相火山作用密切相关，在该区主要表现为构造带北侧与伸展造山碱性花岗岩有关的锡成矿、构造带内与强应变构造带有关的金成矿和构造带南侧与陆相火山岩有关的浅成低温热液金成矿。本文重点探讨的即为发育于构造带内与韧－脆性剪切构造变形有关的金成矿。

图1 卡拉麦里构带地质简图(据李锦轶等，2009修改)Fig.1 Geological sketch of the Kalamaili tectonic belt(modified from Li et al.，2009)

2 卡拉麦里韧－脆性剪切带构造变形特征

2.1 构造带变形期次划分

造山带是地球上构造变动最剧烈的地区，它经历了板块之间的俯冲、碰撞及后期构造的叠加改造作用，其间包括频繁的岩浆活动和不同程度的变质作用，其演化划分为大陆拉张、洋盆扩张、俯冲、碰撞和碰撞后5个阶段(张旗等，1999)。其中陆－陆碰撞到板内之前与大陆碰撞有关的名词术语划分尚无统一方案，最具代表性的属Liegeois(1998)将碰撞造山期划分为碰撞(代表陆－陆碰撞)和后碰撞或碰撞后(代表主碰撞后至造山后);邓晋福等(1999)则把相应造山时期称为大陆碰撞造山期，并划分为陆间大陆碰撞造山和陆内碰撞造山;侯增谦等(2007)基于大陆环境斑岩铜矿的研究，将碰撞造山期划分为主碰撞、晚碰撞和后碰撞，并将后或非造山期划分为板内;葛良胜等(2009)建议用俯冲、碰撞、伸展三阶段划分造山过程。其中俯冲造山相对于碰撞造山之前称为前造山，碰撞造山即同碰撞，包括主碰撞和晚碰撞，代表碰撞阶段内部的先后过程，而伸展造山大致相当于前人所称的后碰撞或碰撞后，指碰撞造山完成后的伸展阶段，为整个造山过程的最后阶段，但不同于造山后或后造山，后者是针对整个造山过程而言的，指造山过程完成后的板内或非造山阶段。

因此，笔者参考葛良胜等(2009)的划分方案，以造山过程为主线，依据构造带内地层岩石的构造变形特征、构造层次和控制金矿体的构造式样等将卡拉麦里构造带划分为以下期次。(1)碰撞造山期深层次挤压变形期:发育强烈变形的褶皱、劈理和高角度逆冲断裂，岩石以韧性变形为主;(2)伸展造山期中浅层次走滑－伸展变形期:发育剪切、走滑和张性断裂，岩石以韧－脆性和脆性变形为主，且与金成矿控矿构造联系紧密。两者遭受变形改造的地质体相同，均由蛇绿岩和混杂基质组成。

2.2 碰撞造山期深层次挤压变形特征

卡拉麦里构造带整体上呈狭长的强烈挤压片理化构造带，宽1～5km，长70km以上，走向NWW，向北陡倾。带内的地层岩石以强塑性压扁及韧性变形为主，主要表现为构造劈理及大量无根褶皱的发育、各种蛇绿岩组分的基性－超基性岩与其他岩块相混杂形成的构造混杂岩带和各种糜棱状结构的岩石存在。劈理具有塑性流动的流劈理特点，呈似片状，这种片理化很可能是叠加在韧性剪切带上的脆性断面继承了糜棱岩面理的产状，劈理面平行且密集。由于受到后期构造置换和改造，产状变化比较大，主要为30°∠80°。岩石残块发生逆冲形式的韧性变形形成构造透镜体(图2a)。伴随变形作用发生的变质分异作用，形成较多的乳白色不含金石英脉体，沿劈理面分布。石英脉体遭受强烈的韧性变形，形成钩状无根褶皱(图2b)或眼球状残斑(图2c)。混杂岩带中蛇绿岩块和其他构造岩块彼此之间多以高角度逆冲断层相接触，不具有原始的层位关系。据李锦轶等(2009)研究这种逆冲断层以由北向南的逆冲为特征，早期形成了向北陡倾斜的劈理和褶皱，中期以左行走滑为特征，形成劈理褶皱，晚期为向南的低角度逆冲运动，形成向北缓倾的逆冲断层。构造带中发生的强烈片理化和糜棱岩化，且片理化具有继承糜棱面理特点，片理走向与区域构造线一致，这些特征明显是深部构造层次的变形构造。各地质体遭受压扁变形复杂且强烈，宏观上呈无序混杂的构造岩块，表明该期变形为碰撞造山挤压环境下的产物。

2.3 伸展造山期中浅层次走滑－伸展变形特征

构造带内地层岩石除显示强烈挤压及韧性变形外，还表现出一定程度的韧－脆性和脆性构造变形特征，并且该变形特征与金成矿控矿构造具有紧密的联系。韧－脆性构造变形通常表现为部分矿床矿脉的雁列式空间组合(图2d)，含金石英脉体与韧性变形面理的叠加(图2e)，脆性破劈理置换韧性变形面理(图2f)等特点。而脆性构造变形则完全表现出张性断裂或张节理的控矿特征(图2g)，具有走向各向性(穿切构造片理)、断面平整和垂向延伸有限的张性或张剪性构造特点。韧－脆性或脆性构造是金矿体的直接赋矿构造，其中韧－脆性构造是直接叠加在早期深层次韧性变形基础之上的，具有与深层次构造变形相关的继承性，但又有明显的切割关系，主要表现为金矿化脉体呈非顺延糜棱面理而是穿切面理的产状(下述)。韧－脆性构造中的相对深层次韧性剪切构造变形表现为旋斑系(图2h)、a线理(图2i)和S－C组构等(图2j)。通过对变形岩石构造岩组的分析 (图2k)，糜棱片理面倾向NE，倾角70°～85°，糜棱片理面见定向拉伸线理，拉伸线理产状倾向SE，倾角5°～15°，经赤平投影反映拉伸线理沿片理走向发育，说明剪切运动以走滑为主。在沿拉伸线理并垂直糜棱岩面理的切面(XZ面)上发现的剪切指向判别标志，根据糜棱面理倾向NE的特点，剪切运动学性质为右行走滑。走滑和伸展的构造式样指示该期变形为典型的伸展造山阶段产物。与碰撞造山期挤压变形相比，在褶皱、构造岩块冲断叠覆等方面均不发育，但断裂或节理、变质(蚀变)作用和控制富碱岩浆侵位等较为强烈，相对碰撞期构造变形强度明显降低。

表1 卡拉麦里韧－脆性剪切构造带构造变形演化综合序列表Table 1 General list of tectonic deformation evolvement in the Kalamaili ductile-brittle shear zone

图2 构造变形照片及图解Fig.2 Photographs and illustration of tectonic deformation

控矿韧－脆性剪切构造变形运动学为右行走滑特征，与前人描述的该地区在碰撞造山时期断裂带具有由北而南的大规模逆冲推覆(马瑞士等，1990)和一定程度的右行剪切(高怀忠等，2000a)性质相一致，但笔者认为逆冲推覆和右行走滑应是分属不同时期构造带变形的产物，两者应以叠加改造为主。走滑及伸展是造山带伸展造山或后碰撞阶段的典型构造样式，是构造体制转换、后碰撞花岗岩类产出的主要构造环境(Searle et al，1997;Liegeois，1998;Sylvester，1998)，这也与卡拉麦里地区的地质背景相吻合。碰撞造山期逆冲及伴随的左行走滑可能是该地区响应碰撞造山作用挤压过程中深层次逆冲推覆韧性剪切变形的产物，而右行走滑和伸展的韧－脆性或脆性构造变形则是伸展造山的代表。

如表1所示，卡拉麦里地区韧－脆性剪切构造带形成于华力西中晚期，分属碰撞挤压和碰撞后走滑－伸展2个构造变形期，历经逆冲推覆、左行走滑(李锦轶等，2009)、右行走滑和伸展4个主要演化阶段，是剪切带在漫长的地质演化过程中形成于不同层次的构造叠加产物。

3 韧－脆性剪切带对金成矿的控制作用

3.1 金矿化类型及赋矿构造

据区域构造体制和剪切运动学特征，卡拉麦里韧－脆性剪切带早期深层次韧性剪切带可划归为挤压推覆型韧性剪切带，在其形成发育过程中叠加有后期右行走滑－伸展次级韧脆性、脆性扩容构造，共同组成剪切成矿系统，根据主次关系和规模可分为主剪切带和次级剪切带。其中卡拉麦里深断裂为主剪切带，控制着卡拉麦里金矿带的展布，清水－苏吉泉大断裂、红柳沟断裂为次级剪切带，该地区大部分金矿床(点)具体产于这两个次级剪切带中。按金矿床(点)与控矿次级剪切带的空间位置关系可划分为3类:(1)位于主断裂带上，受清水－苏吉泉和红柳沟压扭性断裂中局部韧脆性扩容构造控制，以双泉、南明水、红柳沟、东黑山等为代表;(2)位于主断裂带旁侧次级构造内，受控矿清水－苏吉泉断裂带旁侧韧脆性、脆性构造扩容带控制，以苏吉泉东、金水泉、大沙沟和清水48号等为代表;(3)位于卡拉麦里强应变构造体系外围，弱应变脆性构造变形域内，受次级张性断裂或节理等脆性构造控制，以黄南、苏吉泉和柳树泉等为代表。剪切带控制的金矿化类型，受不同的构造变形层次和变形强度影响，在空间上表现出不同的矿化类型及多种矿化类型的叠加。金矿化体的赋矿构造从属右行剪切的韧脆性里德尔剪切裂隙系统，在该剪切运动体制下，不同金矿床(点)赋矿构造表现形式多样(图3)。

位于主断裂带的金矿(1类)，表现出同一构造部位同时出现多种矿化类型。以双泉金矿床为代表，在韧－脆性构造域内，主体为构造蚀变岩型金矿化的基础上同时叠加有少量蚀变糜棱岩型，甚至石英细(网)脉型金矿化直接置换或叠加早期韧性变形面理。其容矿部位受里德尔剪切系统早期出现的R和P型剪切裂隙控制(图3b)。随着断裂序次的降低，受浅表次级红柳沟断裂控制的金矿，其容矿部位除受较早出现的上述剪切裂隙控制外，开始出现晚期D型剪切裂隙，且是主要的容矿构造，该断裂带上分布的大部分金矿床(点)如南明水(图3e)、红柳沟和东黑山等均以此为特征。

位于主断裂带旁侧的韧脆性构造扩容带的金矿(2类)，因其赋矿空间相对于强变形带而位于弱应变构造域内，矿化类型变化为中浅部构造层次构造蚀变岩夹石英(细)脉，且单一的强挤压破碎蚀变岩矿化弱，而充填于构造破碎带内的石英(细)脉及脉壁两侧构造蚀变岩则构成金矿化体，体现了一定程度扩容构造及叠加矿化的存在。以金水泉金矿为例，在以构造蚀变岩夹石英细脉型金矿化为主的同时，亦可见深部强韧性剪切变形地质体的定向流动构造和揉皱现象，且具有弱的金矿化，而主要矿化体则呈构造透镜体或角砾叠加在该韧性变形面理中，形成韧－脆性变形构造与矿化的空间叠置。容矿部位以晚期R'和最晚期D型裂隙为主(图3d)，清水48号(图3a)和苏吉泉东(图3c)以此为特征。

位于强应变构造体系外围完全脆性构造变形域内的金矿(3类)，则全部为浅表构造层受脆性扩容构造充填的石英脉型金矿化。受脆性变形条件下相当于T型张裂隙(黄南、苏吉泉一组优势控矿张裂隙产状走向SN，近直立，垂直剪切带内叶理)或张剪性裂隙S2(柳树泉)(图3f)等脆性构造控制。

整体上，卡拉麦里韧－脆性剪切带金矿化类型以构造蚀变岩夹石英(细)脉为主，且呈水平为主的空间分带性，在平面上从主断裂带向旁侧的次级扩容构造带再向外围的脆性构造域表现出以构造蚀变岩型为主、兼有蚀变糜棱岩型和(或)石英细脉型向构造蚀变岩型夹石英细脉型再向石英脉型转变的特点。在卡拉麦里韧－脆性剪切构造带控矿构造模式示意图(图3g)上，控矿构造主要为叠加在早期深层次韧性剪切带基础上的受右行剪切控制的韧脆性、脆性裂隙系统，强应变构造体系内以韧脆性里德尔剪切裂隙系统为主要容矿构造，强应变带外围弱应变域以完全脆性构造张(剪)性断裂或裂隙为主，且两者在空间上统一于控矿右行走滑剪切构造体系中，具有不同的构造表现形式和矿化特征。

3.2 构造变形与金矿化、蚀变的关系

图3 卡拉麦里韧－脆性剪切带主要金矿床(点)的赋矿构造及控矿构造模式示意图Fig.3 Schematic diagrams showing ore-hosting structures of major gold ore deposits(occurrences)and a ore-controlling structure model in the Karamaili tectonic belt

图4 含金地质体与韧性剪切变形关系Fig.4 Photographs showing relation between ductile shear deformation and auric geology-body

构造带内主要金矿床中的矿化体均以不同方向或方式叠加韧性构造变形面理。表现为含金石英和或方解石细脉穿切具定向流动构造的糜棱面理(图4a、b)，含金烟灰色石英金属硫化物细脉及后期不含金乳白色石英细脉穿切糜棱面理(图4c)，蚀变岩型矿脉以小角度斜交构造片理(图4d)，矿化体呈构造透镜状穿切强硅化构造片岩(图4e)和载金矿物黄铁矿沿韧性面理略具定向且遭受脆性改造(图4f)。构造带外围受脆性张性构造充填的石英脉型金矿化体与剪切带面理夹角不确定，一般呈较大角度的共轭状T型、S2型张剪裂隙出现，且充填物质为低温条件下沉淀的石英和方解石等矿物，而未见剪切带内常见的云母类蚀变矿物，表明其形成较剪切带晚，为典型叠加脆性构造。据笔者观察，含金地质体所穿切改造的韧性剪切变形体表现出的组构特征(图2h、k)，属右行走滑而非逆冲性质，从而判断金成矿活动与成矿期韧－脆性右行走滑剪切变形同步。这同样表现在不同变形控制的变质或蚀变作用具有明显差异。

在构造带内通常沿劈理面见到大量乳白色石英脉体，一般较厚大，这种石英脉与遭受变形改造的构造岩块内定向排列的暗色岩石明暗相间构成叠瓦状平行片理的同构造分泌脉，或强烈挤压变形呈钩状无根褶皱及构造透镜体，表明其形成于强烈压扁变形作用发生的变质分异作用，在石英脉体两侧未见中高温热液蚀变分带，石英脉也不含金。说明早期挤压推覆韧性剪切作用下流体蚀变作用不强烈，仅发生构造分泌作用，形成的石英脉体并未造成金的初始富集。而受右行韧脆性剪切控制的金矿化带发育的地段，周围岩石普遍发育相对开放体系下的交代作用和金属硫化作用。由于区域变质程度仅达到葡萄石－绿纤石相，而交代蚀变岩则具有中低温绿片岩相的绢云母化、绿泥石化和硅化，表明蚀变交代作用是韧脆性变形伴随的进变质作用产物，围岩则是变质极浅的凝灰岩、凝灰质粉砂岩等火山碎屑岩系。除此之外，变形变质作用还形成了碳质和(或)碳酸盐岩类的富集，且在主断裂带表现明显，常可见线性延伸的铁白云石脉和碳质片岩的存在。金属矿化以黄铁矿化和毒砂化最为常见。蚀变矿化表现出一定程度的分带性，且与构造级别、容矿空间和构造分带有关而具有差异性，通常构造级别越高、容矿裂隙越发育和次级构造越明显的部位，蚀变矿化分带性越好。以受主断裂带控制的构造蚀变岩金矿化最典型，矿化蚀变带赋存于断裂内，一般宽20m左右，小于断裂带宽度50～80m，矿化蚀变分带(图5a)以遭受韧脆性变形的黄铁矿化(图4f)、毒砂矿化和石英脉带为中心，依次向两侧对称性分布强硅化碳质片岩、碳质片岩、弱硅化绢云片岩和绿泥绢云片岩至正常围岩，其中变形黄铁矿化和两侧石英脉带为富矿化段，绢云母构造片岩是低品位蚀变岩型矿化的主体，金含量变化具有由内向外依次降低的规律。

图5 主断裂带金矿化蚀变的对称性分带(a)和矿物含量与剪应变关系图解(b)Fig.5 Diagrams of d symmetric zonation of gold mineralization alteration(a)and relation between mineral content and shear strain(b)in the main fault zone

根据S－C面理夹角θ计算该右行剪切机制下剪应变值 γ(γ =2tan2θ)为 1.7 ～10.2，在该剪应变区间内，相应矿物含量变化也与分带性吻合较好，但矿物含量变化却与剪切带变形分解作用下矿物的迁移规律不相符(图5b)。在剪切变形变质带中矿物受剪切变形，粒状矿物石英、长石等常被熔解而迁出，而碳质、粘土类和云母类等片状矿物易定向排列集中于强应变带内(翟裕生等，1997)。蚀变分带内除碳质与金含量与剪应变强度保持一致的变化外，其余矿物含量均呈反向变化规律，这说明碳质对于金的富集有吸附作用。金和石英含量随剪应变越强含量越高则被认为是一种叠加矿化表现，是深层次变形被抬升至浅部后，叠加了韧脆性变形和矿化蚀变的具体体现，通常出现在蚀变糜棱岩型矿化中(陈柏林，2000b)。主断裂带矿化蚀变的分带性及矿物反向变化规律极好地说明了韧脆性变形及矿化蚀变与早期深层次韧性剪切带变形变质作用的叠加关系，同时说明金的初始富集(载金矿物黄铁矿发生韧脆性变形)主要发生在韧－脆性变形转换的早期，残留的韧性组分是发生右行剪切变形的产物，主成矿活动则发生于韧－脆性变形转换带之上或变形转换后期。在受低级别断裂如红柳沟断裂或主断裂旁的韧脆性扩容构造带控制的以构造蚀变岩夹石英(细)脉型金矿化地段，因容矿空间相对显脆性变形、深部连通性差，矿化蚀变具弱的不完整分带性，通常黄铁矿化或毒砂化直接叠加在构造片岩上，形成外带黄铁(毒砂)绢云母片岩带(低品位)+内带石英脉带(富矿体)的特点。而完全受后期脆性张裂隙控制的金矿化地段，为典型充填含金石英脉带，未见围岩蚀变。与早期深层次韧性剪切带伴随的变质石英脉体相比，右行剪切韧脆性构造中发育的矿化蚀变作用，说明两者是剪切带的不同构造层次变形变质作用的产物，是不同机制下的表现形式。

不同的金矿化类型受右行剪切的韧－脆性里德尔剪切裂隙系统及派生的张性构造控制，金矿化体与深层次韧性剪切变形表现出的穿切关系，代表了韧脆性、脆性构造与早期深层次韧性变形的叠加关系。赋矿韧脆性剪切裂隙系统源自早期韧性挤压变形阶段，但剪切带在由韧性向韧脆性发生扩容与成矿过程中，是构造体制由逆冲向走滑(伸展)转变的关键时期，金成矿活动主要受右行剪切机制控制，表明构造带在由韧性向韧脆性变形转化时，成矿期右行走滑韧脆性及脆性变形与早期韧性挤压变形存在地质间断，是一种构造体制转换过程(碰撞造山向伸展造山)中形成的后生叠加关系。以上事实充分表明，与韧－脆性剪切带有关的不同构造层次变形与金成矿活动是分属不同地质事件下构造热事件和成矿事件的叠加产物，而不是深层次逆冲推覆韧性剪切带连续递进演变的变形变质关系。

上述与韧－脆性剪切构造带有关的构造变形对金成矿的控制作用总体表现为以下几个特点:(1)深部构造层次韧性变形与其之上的中浅构造层次的韧脆性、脆性变形存在地质间断，矿化与后者同步且与前者呈明显叠加复合关系;(2)赋矿空间严格限制于与强变形带(早期韧性挤压变形)相间的弱应变域(晚期韧脆性、脆性扩容构造)内;(3)矿化类型呈水平为主的空间分带性;(4)在构造级别、容矿空间和构造分带等因素的控制下，矿化蚀变表现出构造－蚀变－矿化分带性;(5)控矿次级剪切带的断裂性质以压扭为主，表现出以构造蚀变岩夹石英(细)脉为主的矿化类型，和脆性张性断裂或节理裂隙控制的石英脉型矿化类型，说明断裂构造性质与矿化类型具有对应关系;(6)韧脆性和脆性变形统一于右行走滑剪切－伸展成矿体系中，具有不同的构造变形层次、变形特征和矿化特征。

4 讨论

4.1 空间叠加关系的时间响应

卡拉麦里韧－脆性剪切构造带在造山带演化过程中表现出的不同变形特征，构造对金成矿控制作用表现出的空间叠加关系，应有相应时间及物质演化过程的记录。双泉金矿床为构造带内控矿断裂级别最高(清水－苏吉泉大断裂)、赋存于右行剪切韧脆性里德尔剪切裂隙系统内的多矿化复合类型的典型矿床，在构造带内具有以点带面的指导意义。双泉金矿的成矿时代(徐斌等，2009)，对主矿脉和围岩蚀变的绢云母、含金石英脉进行的激光显微探针40Ar/39Ar同位素年代学研究，获得绢云母等时线年龄分别为269±9Ma、265±2Ma和260±4Ma，MSWD分别为2、0.71、0.58，表明双泉金矿床主成矿期为269±9Ma～260±4Ma。含金石英(金含量1.74g/t)的等时线年龄为269±8Ma，MSWD为75，40Ar/39Ar年龄谱图中表面年龄结合石英流体包裹体研究(路彦明，2008)分析后认为在310Ma左右存在一次构造热事件，并认为双泉金矿发生过2次较大规模的构造流体热事件，同位素年龄记录的时间分别约为310Ma和260～270Ma。前者代表早期韧性构造变形期间产生变质流体并初始富集金的时间，地球动力学背景为碰撞造山后期的挤压推覆体系，后者代表本区金矿主成矿期成矿作用发生的时间，是控矿断裂构造脆性变形的时间，地球动力学背景为碰撞造山期后的伸展体系。

笔者认同作者对主成矿期年代学地质意义的解释，但对采自围岩蚀变的绢云母、含金石英脉的40Ar/39Ar年龄即代表金初始富集时间的构造背景有不同的表述。笔者参与了上述分析样品的取样工作，认为围岩蚀变的绢云母是成矿期同构造变形的交代蚀变产物，是赋矿右行走滑韧脆性剪切变形环境下生成的，其与矿石中绢云母反映的年龄一致，说明金成矿与右行剪切韧脆性变形是同步的。含金石英脉产状上被后期构造蚀变岩型矿化错断表现碎裂化，石英流体包裹体具有原生包裹体及相对高温(340℃ ～380℃)组分(路彦明，2008)则说明含金石英脉是韧－脆性变形转换期(兼有韧性高温和脆性破碎)的产物，310Ma代表了自围岩下石炭统南明水组330±5Ma(新疆地矿局，1993)成岩后遭受变形改造发生变质热事件的上限，石英年龄谱图记录的292±3Ma(MSWD=199.79)(徐斌等，2009)，联系石英等时线年龄269Ma±8Ma(MSWD=75)与主成矿期一致，则暗示发生韧－脆性变形转换的时限应在292～269Ma之内，269Ma之后的构造蚀变岩型矿石则代表了相应的主成矿期及脆性变形发育时期，结合前述的赋矿构造的韧性变形组构具右行走滑剪切性质，载金矿物黄铁矿发生的沿糜棱面理定向发育且遭受脆性改造特点，笔者认为这期变形发生的上限290Ma左右反映的是右行走滑剪切韧脆性初始变形及金初始富集的产物，至270Ma左右所经历的近20Ma的时限则可能代表了右行走滑韧脆性剪切变形的构造过程。

联系区域资料，于学元等(1993)通过对准噶尔盆地东北缘火山岩40Ar/39Ar坪年龄谱图的研究，认为该区在晚古生代发生过两次区域性地质热事件，分别为293Ma和265Ma左右，代表了碰撞造山－伸展造山转换和伸展造山拉张作用。邻区额尔齐斯－布尔根构造带产生的动热变质作用的同位素年龄均值为301.5Ma(李华芹等，2004)，含金剪切带云母类40Ar/39Ar年龄代表的韧脆性剪切活动的时代或主成矿期为290Ma左右(闫升好等，2004)。准噶尔造山带金等矿床的成矿作用主要发生于碰撞造山作用的挤压 －伸展转变期300～250Ma(陈衍景，1996)。东准噶尔后碰撞深成岩浆活动成岩高峰期之一为305～280Ma(韩宝福等，2006)，新疆北部后碰撞成矿高峰期为300～285Ma和270～260Ma(王京彬等，2006)，所述这些数据清楚地表明在290Ma左右区域上位于碰撞造山向伸展造山的转变时期，并发生了与剪切带变形变质相关的金成矿事件，卡拉麦里构造带内双泉金矿床的韧脆性变形及金初始富集与上述事件非常吻合，说明剪切带发生韧－脆性变形转换过程中的韧脆性变形构造阶段，其区域构造背景应为碰撞造山－伸展造山转变期，而碰撞造山后期的挤压推覆体系的动力学背景不是控矿机制且不足以涵盖整个演化过程。因此，笔者认为该构造带内韧脆性变形及金成矿初始活动(290Ma±)受构造体制转换位于碰撞造山－伸展造山(挤压－伸展转换期)的转换环境，脆性变形及主成矿活动(260～270Ma)则完全受伸展造山体制制约。

与290Ma左右金初始成矿时间接近的本区其他地质体成岩、成矿年代学研究反映，卡拉麦里构造带内同类型的清水48号石英脉型金矿含金石英流体包裹体Rb－Sr等时线年龄为311±46Ma(MSWD=39.2)，赋矿围岩玄武玢岩315 ±18Ma，表明成矿与成岩同期或稍后(李华芹等，2004)，玄武玢岩被认为是早石炭世晚期碰撞后局部陆相火山活动的产物(305项目组，1995)。构造带外围北部紧邻黄羊山碱性花岗岩体西侧的与碱性花岗斑岩脉有关的黄羊山西金矿含金花岗斑岩脉LA－ICP－MS锆石U－Pb年龄为318.4±1.1Ma～310.3 ±2.6Ma(路彦明等，2010b)，与碰撞后黄羊山碱性花岗岩体钠铁闪石花岗岩锆石 U－Pb年龄318Ma(刘家远等，1996)和钠铁闪石碱长花岗岩LA－ICP－MS锆石U－Pb年龄311±12Ma(杨高学等，2009)相近，表明成矿与成岩环境同属碰撞造山－伸展造山的转换环境。

卡拉麦里韧－脆性剪切构造带深层次逆冲推覆韧性剪切带是碰撞期挤压变形产物，区域上碰撞造山作用始于早石炭世末(320Ma)，即320Ma左右可能代表深层次韧性挤压变形的初始时间，至右行走滑剪切的韧脆性变形初始时间290Ma左右，大致经历了30Ma的演化过程，转变为碰撞造山－伸展造山转换环境并发生了金的初始富集，该过程持续了约20Ma之后，至270Ma左右发生完全脆性变形和主成矿活动，这些时间段记录了该构造带变形演化与金成矿的整个过程，是构造带在空间上由韧性向韧脆性、脆性变形转化时，成矿期右行走滑韧脆性及脆性变形与深部韧性挤压剪切变形存在地质间断，发生于构造体制转换过程中形成的后生叠加关系的时间佐证。金主成矿活动与早期深部韧性变形之间有近50Ma的时差，该时差较大，显然金成矿作用滞后于韧性剪切作用过程，表明构造带构造变形过程不是同期剪切递进变形的产物，而是发生在不同的变形过程中，早期韧性剪切带经抬升剥蚀后构造层次上移，叠加了后期不同构造性质的韧脆性、脆性变形，成矿作用也随之发生叠加，即时间有早晚、空间有重叠，属典型叠加关系。

4.2 空间叠加关系的物质记录

前人对卡拉麦里构造带内该类型主要金矿床(点)的成矿流体及成矿物质来源研究(高怀忠等，2000b;杨富全等，2000;路彦明等，2008;张继武等，2009)，普遍认为成矿流体氢、氧同位素组成以变质成因水为主，石英流体包裹体为气液包裹体，具小而多、低盐度(均值为4.8%)、液相成分以H2O和CO2为主，气相成分含CH4等变质热液特点。其中成矿流体均一温度变化大，具有低温(160～180℃)、中温(200～220℃)和高温(340～380℃)不同峰值区间(张继武等，2009)，表现多期多阶段的复合成矿特点。相关研究还表明，清水地区赋矿围岩为玄武玢岩的该类型金矿成矿流体属大气降水和岩浆水混合的产物(杨富全等，2000)，双泉金矿(包括南明水和柳树泉等金矿)成矿流体稀有气体同位素组成具有幔壳混源性质(张继武等，2009)，显示出部分成矿流体来自深源的特点。

本区金矿床的成矿物质来源也有多物质混源的特点。双泉金矿矿石 δ34S为3.8‰ ～10.7‰，属于混染硫成因(张继武等，2009)，南明水金矿矿石δ34S为3.6‰，属于深源硫(张以熔等，1992)。金矿石稀土元素地球化学显示成矿物质与围岩下石炭统南明水组火山－沉积岩系有关，而与邻近的碱性花岗岩基无物源联系(路彦明等，2007)。

上述证据共同表明本区中浅构造层次变形和金成矿活动中物质和流体主要来源于相对浅部的围岩，以及由其变形改造的变质水，成矿晚期或完全脆性变形阶段，大气降水所占比例会增加;且围岩含碳质、富火山物质，部分显示深源的特点也主要来自围岩火山岩或火山碎屑岩中淋滤出的物质，而非深源物质的贡献;与碱性花岗岩无直接物源联系，说明碱性花岗岩不是金成矿的主要来源，但与金成矿活动同期侵入则不能排除碱性花岗质岩浆活动所提供的热动力条件。

4.3 构造体制转换与金成矿

东准噶尔区域地壳演化隶属古生代古亚洲洋构造域，在早古生代主要表现为古陆的裂解及新生有限洋盆的形成，晚古生代则是洋陆转换、碰撞及伸展的主要发育阶段。早期拉张形成的有限洋盆，在泥盆纪末－早石炭世初，发生以洋陆俯冲、陆块间的碰撞为主要事件的俯冲、增生和碰撞造山，洋壳消失、块体拼合、地壳隆升，至此东准噶尔多陆块、洋盆与活动陆缘长期并存的洋－陆演化格局结束。至早石炭世晚期，东准噶尔开始进入伸展造山演化阶段，到二叠纪末期，碰撞造山作用结束，开始进入中生代板内盆山演化阶段。可见，东准噶尔地区多陆块碰撞过程产生的巨大挤压效应，经碰撞－伸展转换期走滑机制调节，转换为碰撞后伸展而被消耗，由此逐步完成了新陆壳的固结，造山体制结束。上述区域地壳演化可以概括为:早古生代古克拉通(或古陆)的裂解和有限洋盆的形成－晚古生代早期(D)俯冲造山－晚古生代中期(C1)碰撞造山(包括残余洋盆阶段)－晚古生代中晚期(C2)碰撞造山向伸展造山转换－晚古生代晚期(P)伸展造山－中生代板内非造山。

东准噶尔作为西伯利亚板块与哈萨克斯坦－准噶尔板块的接合部位，经历了晚古生代强烈的造山时期，大约在晚石炭世—二叠纪(300～265Ma)发生的转换造山和伸展造山，是孕育和形成构造－岩浆－成矿活动的激烈期和高峰期。新疆北部优势金属矿产中已知的大多数韧性剪切带型金矿床、与基性杂岩有关的铜镍矿床、与陆相火山－侵入杂岩有关的金(铜)矿床和与高温花岗岩有关的稀有金属矿床，以及大规模后碰撞深成岩浆活动等集中产于这一时期(王京彬等，2006;韩宝福等，2006)。前述的卡拉麦里构造带变形转换及金等成矿时限主要为290～260Ma，表明本区金矿床为转换和伸展造山阶段的典型多期叠加成矿产物。

如上所述，卡拉麦里地区与韧－脆性剪切带有关的金成矿作用不仅在空间上与早期韧性剪切带以及后期脆性扩容带处于同一个深断裂构造带，而且金等成矿时代又与韧－脆性构造变形转换的时限显著吻合，这有力地说明了与韧－脆性剪切带有关的金成矿与区域构造体制转换相关，是区域构造背景发生明显转换过程中的多期变形和叠加成矿的形成机制，分别指示碰撞造山期的逆冲推覆韧性变形，碰撞－伸展转变期的右行走滑韧脆性变形和金初始成矿，伸展期的脆性变形和金主成矿活动。

5 结论

(1)卡拉麦里韧－脆性剪切构造带形成于华力西中晚期，分属碰撞期挤压和伸展期走滑－伸展2个构造变形期，历经逆冲推覆、左行走滑、右行走滑和伸展4个主要演化阶段，是剪切带在漫长的地质演化过程中形成于不同层次的构造的叠加产物。

(2)卡拉麦里韧－脆性剪切构造带产有与剪切带有关的金矿，金成矿空间上分布于碰撞期逆冲推覆型韧性剪切带中，金成矿发生在转换造山及伸展造山阶段，属C2－P(290～260Ma)走滑伸展变形阶段成矿事件。

(3)构造变形对金成矿的控制作用表现为深部构造层次韧性变形与其之上的中浅构造层次的韧脆性、脆性变形存在地质间断，金成矿与后者同步且与前者呈明显叠加复合空间关系，赋矿韧脆性和脆性构造变形统一于右行走滑剪切－伸展成矿体系中，具有不同的构造变形层次、变形特征和矿化特征。

(4)构造带变形与金成矿活动的空间叠加关系，有相应的两期成矿年龄响应和多阶段、多物质复合成矿的记录，代表一种时间有早晚、空间有重叠、物质来源多成因的典型叠加复合成矿关系。

(5)剪切带在由韧性向韧脆性、脆性发生扩容与成矿过程中，是区域构造体制由逆冲向走滑－伸展转变的关键时期，韧脆性构造变形转换与金成矿活动与区域构造体制转换相关，是区域构造背景发生明显转换过程中的多期变形和叠加成矿的形成机制，(成矿)动力学背景分别为碰撞造山期的逆冲推覆韧性变形，碰撞造山－伸展造山转变期的右行走滑韧脆性变形和金初始成矿，伸展造山期的脆性变形和金主成矿活动。

(6)与周围地质体的关系探讨表明，金矿的形成受围岩矿源层、构造生成演化及华力西晚期碱性花岗质岩浆侵位活动三大因素控制，成矿物质主要来自围岩含碳质火山碎屑岩地层，成矿活动与华力西晚期伸展背景碱性岩浆侵位活动时间近于一致，可能为金成矿提供了充足的热动力条件。

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