新疆博格达-哈尔里克构造带构造岩浆演化与成矿作用研究

朱志新，李平，赵同阳，王克卓，靳刘圆，朱彦菲

(新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆 乌鲁木齐 830000)

图1 研究区地质矿产简图Fig.1 The sketch map of Geology and Mineral Deposits in study area

1 地质背景

1.1 博格达弧后盆地

博格达构造带位于准噶尔盆地与吐哈盆地之间(图2)，以大面积分布石炭纪火山岩、火山碎屑沉积岩为特点，基性岩脉发育，花岗岩零星分布。下石炭统主要由浅海相细碎屑岩和中基性熔岩夹双峰式火山岩组成。其中，双峰式火山岩主要分布于博格达东段七角井一带，成岩年龄为347～330 Ma，主要形成于哈尔里克-大南湖岛弧带弧后伸展环境[1-3]。上石炭统主要由浅海相中酸性火山岩、正常沉积碎屑岩及碳酸盐岩组成，其中，灰岩主要分布于博格达西段，形成于较稳定的浅海相环境。东侧晚石炭世期间闭合，主要发育火山岩建造，成岩年龄为319～311 Ma[4-5]。二叠系以正常沉积碎屑岩、酸性火山岩夹双峰式火山岩为特点，碱性花岗岩零星分布，主要与后碰撞造山早期作用有关[6-7]，其中达坂城地区铜矿床含矿建造均为二叠系碎屑岩。

图2 博格达地区地质矿产简图Fig.2 The map of Geology and Mineral Deposits of the Bogda back-arc basin

1.2 哈尔里克岛弧

哈尔里克构造属性被认为是从由奥陶纪到石炭纪组成的复合岛弧。奥陶—志留系主要为海相火山碎屑岩夹少量灰岩和玄武岩。石炭系广泛分布于哈尔里克地区，以钙碱性火山岩为主(图3)。早古生代侵入岩主要由花岗斑岩、闪长岩和少量辉长岩组成，具有变质变形特征，主要成岩年龄为462～430 Ma[8-10]。晚古生代侵入岩由碱性花岗岩和黑云母花岗岩组成，主要成岩年龄为316～298 Ma[11-14]。区域上沿口门子-塔水-板房沟分布有韧性剪切变形带，卷入其中的地层发育糜棱岩化、千糜岩化，该变形带形成时代为中—晚二叠世[15]，目前发现的多处韧性剪切带型铜金矿点均分布于该变形带中。

图3 哈尔里克地区地质矿产简图Fig.3 The map of Geology and mineral deposits of the Harlik arc

大南湖岛弧主要由钙碱性基性-酸性熔岩、火山碎屑岩和复理石沉积建造组成。卡拉塔格地区位于大南湖岛弧北侧，核部出露一套巨厚的奥陶—志留系大柳沟组火山岩-火山碎屑岩，向外过渡为泥盆系大南湖组火山碎屑岩、二叠系阿尔巴萨依组火山岩及中新生代沉积物。奥陶—志留系大柳沟组火山岩赋存了红海、红山及红石、梅岭等矿床，成岩年龄为438～435 Ma[16]。泥盆系大南湖组为一套海相火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩夹中基性火山熔岩和碳酸盐岩，与下伏地层呈不整合接触。二叠系阿尔巴萨依组火山岩为一套陆相火山熔岩夹少量火山碎屑岩建造，与下伏地层呈角度不整合接触。卡拉塔格地区褶皱及断裂构造发育，褶皱以近EW向宽缓褶皱为主，断裂主要发育近NW，NNW和NEE向3组。侵入岩较发育，如卡拉塔格岩体，为多期侵入的复式岩体，包括石英闪长岩相、二长花岗岩相和花岗斑岩相，成岩年龄429～426 Ma[17]。基性-超基性岩规模较小，侵位于早二叠世。

2 典型矿床

2.1 博格达弧后盆地

2.1.1 铜沟热液脉型铜矿床

博格达弧后盆地西段岩浆活动频繁，伴随着复杂的区域地质构造作用，显示了良好的成矿条件和找矿潜力。近年来，在该地区发现了多处重要的铜矿床，包括铜沟、杏树沟、庙儿沟、凤凰泉等。该地区主要出露中二叠统塔什库拉组凝灰质粉砂岩和凝灰质细砂岩。褶皱和断裂构造发育，与该地区成矿作用关系密切。铜沟铜矿体产于凝灰质砂岩和粉砂岩中，主要为层状、透镜状和脉状。目前圈定了5个矿体，均受控于构造或地层。主要矿石矿物主要有黄铜矿、黄铁矿、蓝铜矿、斑铜矿，伴生有少量闪锌矿、方铅矿。矿石构造主要见浸染状、角砾状、网脉状、块状等。主要的围岩矿化蚀变有硅化、孔雀石化、黄铁矿化、褐铁矿化。成矿作用过程包括：①黄铁矿阶段。自形-半自形粒状结构黄铁矿大多被后期形成的黄铜矿包裹；②黄铜矿阶段。该阶段为铜矿的主成矿阶段，以形成大量黄铜矿、黄铁矿为特征。大多为半自形-他形粒状结构；③碳酸盐岩阶段。该阶段除了形成细粒星点状黄铁矿外，主要形成碳酸盐岩脉，充填于早期形成的黄铁矿、黄铜矿的空隙中。He-Ar同位素研究表明，铜沟铜矿成矿流体具壳幔流体混合来源特征，可能与深部隐伏岩体有关，携带幔源信号的含矿流体与壳源流体发生不同程度混合，在浅部构造破碎带、高孔隙岩层等有利位置发生金属沉淀，从而形成了铜沟热液脉型铜矿床。

2.2 哈尔里克岛弧

2.2.1 索尔巴斯陶浅成低温热液型金矿床

索尔巴斯陶金矿床产于下石炭统七角井组火山机构中(图4-a)，主要岩性为中-基性火山岩夹灰岩透镜体。围岩蚀变主要有硅化、高岭土化、绢云母化和碳酸盐岩化。除自然金、银外，矿石矿物主要包括黄铁矿、毒砂、方铅矿和闪锌矿。脉石矿物包括石英、斜长石、高岭土、绢云母、绿泥石和方解石。矿石构造有(稠密)浸染状、网脉状、角砾状，矿石结构主要呈交代残余结构、假象结构。矿区目前圈定了3条金矿体，主要受控于两条NE向断裂构造(图4-b)。Au平均品位1.72 g/t，Ag平均品位3.64 g/t。根据野外观察和显微镜下的矿物相互穿插、包裹关系，将成矿过程分为3个阶段：①黄铁矿-毒砂阶段；②黄铁矿-含金石英脉阶段。该阶段为索尔巴斯陶金矿的主成矿阶段；③含金多金属硫化物阶段。

图4 矿区地质简图(a)及勘探线剖面图(b)Fig.4 Geology(a)and schematic geological cross section(b)of Suoerbasitao Au deposit

石英流体包裹体研究表明，索尔巴斯陶金矿床成矿流体具有低温度、低盐度、低密度的流体特征；氢氧同位素结果表明，成矿流体主要派生于大气降水，混入少量岩浆水[18]。通过估算获得流体捕获深度不超过1 200 m，显示出浅成热液矿床的特点。索尔巴斯陶金矿床上述特征与典型浅成低温热液型金矿特征一致，形成时代为(268±8)Ma[19]。综上研究表明，索尔巴斯陶金矿为低硫型浅成低温热液型金矿床，与中亚造山带晚石炭世期间碰撞造山、二叠纪造山后伸展的地球动力学演化作用密切相关。区域伸展环境或大范围挤压背景下的局部伸展环境为索尔巴斯陶金矿的形成提供了有利的构造环境[20-21]。

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2.2.2 琼祖尔开韧性剪切带型金矿

琼祖尔开金矿点产于塔水-板房沟韧性剪切变形带，该变形带为NW向展布，区域上延伸60 km。卷入的奥陶系变质海相火山岩和中酸性岩体，被加里东晚期岩浆侵入。超过200 m宽的水岩变质带发育糜棱岩化和碎裂岩化。目前在该变形带中发现多处韧性剪切带型金矿化点，比如琼祖尔开、琼祖尔开东、乌尊吞盖(图5)。矿体分布于灰绿色糜棱岩化凝灰岩中，蚀变类型有黄铁矿化、硅化和高岭土化，主要受控于糜棱面理。具碎裂化和网脉状的烟灰色含黄铁矿石英脉与金成矿作用关系密切。

图5 琼祖尔开金矿区域地质构造特征Fig.5 Features of geological structure in Qiongzuerkai area

金元素在韧性剪切带作用下，从地层中被活化并迁移。在有利成矿部位成矿流体沉淀形成矿床。绢云母千枚岩中绢云母Ar-Ar年龄为269 Ma，与区域变形作用时间一致[15]。目前有超过10个与琼祖尔开金矿具相同成矿地质条件的金矿床(点)分布于塔水-板房沟韧性剪切带，显示出了较好的寻找韧性剪切带型金矿的潜力。

2.3 大南湖岛弧

目前为止，超过5个铜多金属矿床(点)分布于大南湖岛弧卡拉塔格地区，主要包括4个矿床类型(图6)：VMS型铜锌矿(如红海)；斑岩型铜矿(如玉带、西二区、东二区)；热液脉型铜矿(如红石、梅岭)和铜镍硫化物矿床(如月牙湾)。

图6 卡拉塔格地区地质矿产简图Fig.6 The map of Geology and mineral deposits in the Kalatag district

2.3.1 玉带斑岩型铜钼(金)矿床

玉带矿床赋存于石英闪长玢岩中，由内向外的蚀变组合包括钾化蚀变、石英-绢云母蚀变、青磐岩化蚀变。钻孔控制的铜(钼、金)矿化(Cu大于0.2%)主要与钾化和石英-绢云母化带关系密切。铜矿体的品位大于0.3%，伴生金(大于1 g/t Au)或钼(大于0.01%Mo)矿化[23]。矿石主要为不同宽度的细脉、网脉状硫化物±石英脉。主要金属矿物包括黄铜矿、辉钼矿和黄铁矿，少量磁铁矿、方铅矿和闪锌矿。脉石矿物有石英、黑云母、绢云母、绿泥石和方解石。辉钼矿Re-Os年龄为(449.5±4.2)Ma，稍晚于石英闪长玢岩年龄(452.7±2.8)Ma[22]。

2.3.2 红海VMS铜锌矿床

红海铜锌矿体呈似层状、透镜状，主要赋存于大柳沟组中酸性火山-沉积岩中。蚀变类型为绢英岩化和绿泥石化蚀变。矿石构造为网脉状、浸染状，上盘蚀变主要为绿泥石化、绿帘石化、钠长石化和硅化。红海铜锌矿床包含0.27 Mt铜(品位1.49%)，0.27 Mt锌(品位 3.51%)，7.1 t金(0.6 g/t)和281 t银(26 g/t)[24]。块状硫化物矿体约占硫化物矿石体积分数的60%，是主要的金属储量[25-26]。矿石结构包括半自形-自形粒状结构、假象结构、残余结构、固溶体结构。主要金属矿物为黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿，次为含银砷黝铜矿、方铅矿、磁黄铁矿。脉石矿物主要包括石英、绿泥石、白云母、重晶石和碳酸盐岩[27]。块状硫化物黄铜矿矿石Re-Os等时线年龄为(434.2±3.9)Ma，与含矿围岩中酸性凝灰岩成岩年龄(440.4±2.9)Ma一致[24]。

2.3.3 红石热液脉型铜矿床

红石矿床受控于NNW和NNE走向断裂，矿区出露少量侵入岩。目前已圈定超过70条矿体，受控于断裂构造，形成脉状、角砾状、薄层状矿体。铜品位0.30%～4.29%，平均0.83%。矿石类型包括角砾状和石英脉型。主要金属矿物包括黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿，次为辉铜矿和铜蓝。脉石矿物主要有石英，其次为绿泥石、绿帘石、碳酸盐岩、绢云母和重晶石。矿石构造主要有脉状、网脉状、浸染状、角砾状、充填状、晶簇状、晶洞状。同时观察到多种脉石和矿石结构，比如半自形粒状结构和交代残余结构。成矿作用过程可分为3个成矿阶段：①早期阶段。以石英脉为特征，伴有少量自形粒状黄铁矿；②中期阶段。以石英+黄铜矿+黄铁矿为特征；③晚期阶段。以石英为主，次为碳酸盐岩和石膏[28]。脉状矿石中黄铜矿Re-Os等时线年龄为(431.8±2.7)Ma[24]，与红海VMS型铜锌矿床产于晚奥陶世—志留纪同样的火山岩中。

3 构造岩浆演化与成矿作用

本文结合最新研究成果，对博格达-哈尔里克地区成矿地质背景、典型矿床地质特征、成矿模式及区域成矿规律进行了梳理与总结，将博格达-哈尔里克构造带地质构造演化与成矿作用及邻区的地质演化过程划分为3个主要阶段：

3.1 岛弧演化与成矿阶段(O2—S3)

哈尔里克-大南湖不成熟岛弧是由康古尔洋盆向北部的准噶尔地块俯冲碰撞形成，就目前资料来看，该岛弧属于新生岛弧，不存在古老基底。该期伴随着大量与哈尔里克-大南湖岛弧环境有关的矿床，比如在卡拉塔格地区的红海VMS型铜锌矿床、红山浅成低温热液型铜金矿床、红石-梅岭浅成低温热液型铜矿床及玉带斑岩型铜钼矿床，上述矿床均产自奥陶纪火山-沉积岩系中[25-26，29]，在卡拉塔格地区表现出一套完整的成矿系统，具有巨大的成矿潜力。中天山岩浆弧在奥陶纪由库米什洋盆向北俯冲形成，最南端成为塔里木被动陆缘(图7-a)。卡拉麦里断裂带自北向南呈岛弧杂岩、增生碰撞杂岩、具有被动陆缘特征的陆源沉积岩系和岛弧杂岩的展布特征，表明卡拉麦里断裂带南部与北部构造活动存在明显差异，是古洋盆及两侧陆缘构造活动不同造成的，即卡拉麦里断裂带以南具有被动陆缘的构造属性，卡拉麦里有限洋盆仅存在向北的单向俯冲作用[30]。

3.2 岛弧演化与成矿阶段(D1—C1)

随着中天山地块的继续推进，在哈尔里克岛弧与大南湖岛弧之间形成了吐哈弧间盆地，该盆地可能出现到造山作用结束形成残余洋盆(图7-b)[31]。至早石炭世末期，随着俯冲洋壳的继续消减，大洋最终消失、闭合，各地体间陆续发生碰撞和拼贴，最后形成陆缘弧、岛弧、蛇绿岩、增生杂岩和残余盆地等多种构造单元组成的复合地体，这些过程使哈尔里克山古生代造山作用变得极复杂，同时伴随着强烈的岩浆活动，具寻找斑岩型成矿系统的成矿条件，显示出良好的找矿前景。由于受哈尔里克弧后引张环境影响，博格达火山-沉积盆地在该阶段末期发生较小规模的裂解作用，并在七角井一带形成双峰式火山岩[1-3]。由于博格达-哈尔里克经历了多期复杂的地质构造演化过程，为区内矿床的形成提供了良好的成矿地质条件。

图7 新疆博格达-哈尔里克构造带构造岩浆演化与成矿模式图Fig.7 The map of tectonic magmatic evolution and mineralization model of the Bogda-Harlik Tectonic Belt,Xinjiang

3.3 后碰撞演化与成矿阶段(C2—P1)

由于区域上构造应力逐步由挤压转换为伸展背景，导致幔源岩浆的上涌和底侵，形成了铜镍硫化物矿床(图7-c)，如白鑫滩、海豹滩、月牙湾等。在博格达西段达坂城地区形成了广泛发育的辉绿岩脉，脉体走向多为近EW向，与区域构造线方向一致，该期脉岩的深部可能存在与博格达地区铜矿的形成关系密切的隐伏岩体，提供了有利的热源及成矿物质来源。含矿热液沿着断裂通道上升、运移过程中，由于壳幔不同来源成矿热液发生混合作用，在围岩粗碎屑岩中充填形成了脉状、似层状铜矿体，如铜沟浅成低温热液型铜矿床[32]。同时，在该阶段伸展拉张作用下，区域上形成了大量张性、张扭性断裂及次级断裂构造，为矿床的形成提供了有利的成矿空间。围岩石炭系具高铜、金、锌等成矿元素的地球化学特征，在岩浆热液作用下，成矿元素进一步活化、迁移、富集，不同来源的成矿流体及成矿物质在有利构造部位发生流体混合作用，随着温压条件的急剧改变，导致含矿热液发生沉淀，形成了具有中低温、低密度、低盐度的中低温热液型金矿床，如索尔巴斯陶浅成低温热液型金矿床[18]。此外，伴随着造山后的伸展变形作用，口门子一带等多处广泛发育NW向韧性剪切变形带，其延伸可达数十千米至上百千米，卷入其中的地层主要为奥陶系及石炭系火山碎屑岩，韧性剪切带两侧的岩石多发生糜棱岩化。最新区域化探成果显示，受剪切带影响的糜棱岩化岩石具有较高的金背景值，在韧性剪切作用下进一步活化、富集成矿，具有寻找韧性剪切带型矿产的找矿潜力。目前发现的琼祖尔开金矿点、琼祖尔开东金矿点及乌尊吞盖金矿点等均受控于韧性剪切变形带中。

4 结论

博格达弧后盆地大面积分布火山碎屑岩及正常沉积碎屑岩，具寻找浅成低温热液脉型及火山热液型矿床的找矿潜力。哈尔里克古生代复合岛弧带岩浆活动频繁，构造作用复杂，表现出多期叠加的现象，具寻找斑岩型成矿系统及韧性剪切带型矿产的找矿潜力。大南湖岛弧带形成于早古生代，主要为奥陶—志留系火山-沉积岩系，发育一套具有VMS型、浅成低温热液型及斑岩型矿床的成矿系统，表现出具形成铜金多金属矿产的巨大潜力。综合分析认为，博格达-哈尔里克构造带地质作用复杂，岩浆活动多期叠加，成矿地质条件有利，具有巨大的铜、金成矿潜力。

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