新疆哈密地区新月地金矿地质、地球化学特征及构造背景

刘亚楠 徐永波 彭峰

摘  要：新月地金矿位于康古尔断裂南侧韧性剪切带中，矿体赋存于下石炭统干墩组碎屑岩中。岩浆岩以闪长玢岩、花岗斑岩为主，与成矿关系密切。矿区内共发现6条矿化蚀变带，5条金矿体，矿体长40～100 m，厚0.95～1.3 m，金品位1.08×10-6～2.15×10-6。伴生铅锌银矿，铅锌品位分别为Pb：0.55%、Zn：0.51%，Ag：13.8×10-6。构造环境判别图解表明，区内花岗岩为造山类花岗岩，经后造山作用改造，具与俯冲带有关的岛弧构造环境特征。闪长岩具岛孤和活动大陆边缘弧岩浆岩特征，沉积碎屑岩具大陆岛弧构造环境特征。结合区域地质演化特征，认为北天山洋壳向塔里木大陆板块俯冲，形成含矿物质来源，后造山运动作用的塔里木板块与准噶尔板块碰撞，形成韧性剪切带，该过程伴有中浅成和浅成侵入岩体形成，与浅成侵入体相伴的热液及矿质沿剪切带上升，当与大气降水混合时，发生了矿质沉淀和蚀变作用，形成韧性剪切带蚀变岩型金矿体。

关键词：金矿;地质特征;地球化学特征;构造环境

新月地属Ⅱ-6-②康古尔-土屋-黄山Cu-Ni-Au-Ag-Mo-Pb-Zn-RM-钠硝石-硅灰石-煤矿带（Vm-l;I-Y;Mz—Kz）成矿带[1]。研究区成矿条件优越，已发现康古尓、马头滩、天木等多处金矿床[2]，为研究金矿床理想区域。本次主要对新月地金礦地质特征、成矿规律、构造背景等进行研究。

1  区域地质背景

新月地金矿区大地构造处于哈萨克斯坦-准噶尔板块与塔里木板块结合部的康古尔-苦水缝合带中，北为哈尔里克-大南湖古生代岛弧带，南为觉罗塔格晚古生代岛弧带。

矿区出露下石炭统干墩组和上石炭统梧桐窝子岩组（图1）。干墩组大致呈NEE或近EW向，北侧以断层形式与上石炭统梧桐窝子岩组相接触，出露不完整，岩性主要为深灰色中酸性凝灰岩、灰色凝灰质砂砾岩、灰色凝灰质砂岩、深灰色砂砾质板岩、灰色粉砂质板岩、浅灰色大理岩、灰绿色蚀变玄武岩等。梧桐窝子组主要为深灰绿色阳起石化玄武岩、灰绿色晶屑凝灰岩、灰绿色凝灰岩、灰绿色碎裂岩化凝灰质砂砾岩、灰黑色凝灰质砂岩等。区内侵入岩主要为二叠纪花岗岩和脉岩。主要为花岗岩脉，花岗斑岩脉，闪长玢岩脉，角斑岩脉。中部花岗斑岩脉、闪长玢岩脉与金矿关系密切。

新月地金矿区位于康古尔深大断裂南侧，区内次级断裂发育。断层走向大致可分为EW向，NE向及NS向，SEE向为控矿构造。发育一条宽50～200 m的韧性剪切带，走向NEE向。矿化蚀变带发育在韧性剪切带中。构造带内碎屑岩均具强片理化，发育雁行式排列的张裂脉，可见遭挤压变形的糜棱化碎屑岩等。花岗岩及闪长岩脉中矿物均出现不同程度定向排列。

2  矿床地质特征

矿区出露地层为下石炭统干墩组凝灰质砂砾岩、岩屑砂岩，具片理化、糜棱岩化。断裂构造发育，主要为近EW、NE、NS向3组，其中近EW向为重要导矿构造。发育韧性剪切带，呈近EW向，为容矿构造。岩浆岩以闪长玢岩脉，花岗斑岩脉为主。

2.1  矿体特征

圈出金矿体6条，编号为AuⅠ～AuⅥ，金品位1.08×10-6～2.15×10-6。赋矿岩石为硅化凝灰岩，围岩为凝灰岩、凝灰质砂岩。矿体明显受近EW向剪切带及次级断裂控制，以单脉、平行脉、透镜状产出，走向70°～90°，产状近于直立，脉体略向SE向倾斜。

2.2  矿石特征

赋矿岩石受韧性剪切带作用，具浅变质特征，矿物多定向排列，具构造糜棱岩结构特点，变余结构，鳞片粒状变晶结构等。矿石构造为透镜状定向构造、碎裂构造，浸染状构造等。矿石中常见金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿等;脉石矿物有石英、绢云母、白云石等。

2.3  围岩蚀变

矿区内围岩蚀变，主要发育于脆韧性剪切带内，岩石受构造作用挤压变形、破碎及含矿热液活动影响，造成不同程度蚀变。区内矿化、蚀变为绢云母化、褐铁矿化、绿泥石化、硅化、黄钾铁矾化，平面上呈分带现象。内带呈黄钾铁矾化-硅化，外带为褐铁矿化-绢云母化。

2.4  脉岩

闪长玢岩  具斑状结构，斑晶由斜长石组成，呈自形板状，具强绢云母化，少量斜长石残留有环带构造，为中长石。基质主要由板状斜长石组成，蚀变同斑晶。斜长石之间分布有蚀变暗色矿物，由隐晶绿帘石集合体组成。石英呈微粒状分布于斜长石、暗色矿物之间。磁铁矿呈他形粒状分布于斜长石、暗色矿物之间，沿边部有褐铁矿化。见少量圆状杏仁体，由碳酸盐、少量石英组成。

花岗斑岩  具斑状结构，斑晶由斜长石、石英组成，石英呈熔圆状、熔蚀港湾状。斜长石呈自形板状，具泥化、轻度绢云母化。基质主要由长英质组成，分布有少量绿泥石。长英质主要由球粒组成，球粒之间分布有少量霏细状长英质，长英质分布不均匀。绿泥石分布于霏细状长英质中。

2.5  成矿期次

据野外观察、矿石结构构造特点、矿物共生组合、主要金属矿物特征、脉体穿插关系及前文对蚀变过程的分析，将成矿过程大致划分为热液成矿期和表生期。新月地金矿表生作用较微弱，因此，笔者主要对热液成矿期进行研究并将其划分为4个阶段：黄铁绢英岩化阶段（第Ⅰ阶段）、黄铁矿-石英脉阶段（第Ⅱ阶段）、石英脉-多金属硫化物阶段（第Ⅲ阶段）和石英脉-碳酸盐阶段（第Ⅳ阶段）阶段，其中第Ⅱ和第Ⅲ阶段为主成矿期。

3  矿床地球化学特征

3.1  样品采集及分析方法

本次研究采集样品为研究区探槽、钻孔及新鲜露头，与金矿化密切相关岩石，精选16件新鲜岩石进行全岩主、微量元素分析。分析测试工作在新疆地质矿产局测试中心实验室完成。主量元素及稀土元素利用酸溶法制备样品，使用ICP-MS（Element）完成，分析精度：当元素含量大于10×10-6时，精度优于5%，小于10×10-6时，精度优于10%。

3.2  主量元素地球化学特征

矿区岩石主量元素分析结果见表1。斜长霏细斑岩SiO2含量74.71%～76.59%，平均75.62%，Na2O含量3.03%～3.34%，平均3.19%，Na2O/K2O值为0.96%～1.05%。Al2O3含量11.96%～12.62%。P2O5和TiO2含量较低，分别为0.03%～0.04%和0.17%～0.19%。里特曼指数σ为1.16～1.34，为钙碱性岩石，在SiO2～K2O图解中（图2），样品全部落在钙碱性岩序列中。说明该区花岗质岩石具高硅、低钾、低钛、富铝富钠特点。A/NK-A/KNC判别图中，样品全落入过铝质区域，表明区内斜长霏细斑岩为过铝质钙碱性岩石。

区内闪长玢岩SiO2含量52.77%～53.87%，平均53.32%，为中性岩石。其中Na2O含量1.7%～2.11%，平均1.90%;Al2O3含量15.48%～15.88%。Na2O+K2O值为4.91%～5.8%;Na2O/K2O值为0.41～0.75。里特曼指数σ为2.21～3.45，为钙碱性-碱性岩石。在SiO2～K2O图解中（图2），样品全部落在钾玄岩序列中，在A/NK-A/KNC判别图，样品全部落入过铝质区域，表明区内闪长玢岩为过铝质钾玄岩。

3.3  微量元素特征

新月地研究區花岗质岩石稀土元素总量∑REE为106.35×10-6～110.07×10-6，均值108.7×10-6，LREE为92.55×10-6～96.55×10-6，均值94.58×10-6，LREE/HREE为6.71～7.19，均值7.01，（La/Yb）N为5.11～7.18，均值6.32，（Gd/Yb）N为0.86～1.17，均值1.03（表2）。从表2看出，轻重稀土分馏明显，重稀土分馏较弱，具较强的Eu负异常，δEu为0.39～0.48，平均0.43，表明该岩石经斜长石结晶分离作用。球粒陨石标准化稀土分布模式为轻稀土富集，重稀土略亏损的右倾型（图3）。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示，相对富集大离子亲石元素Rb，Ba，K及化学性质活泼不相容元素U，Th等，亏损高场强元素Nb，P，Ti等，样品中的P，Ti的强烈亏损可能存在钛铁矿和磷灰石的结晶分离作用。

闪长玢岩稀土元素总量∑REE为75.13×10-6～75.82×10-6，平均75.48×10-6，LREE为61.37×10-6～62.04×10-6，平均61.71×10-6，LREE/HREE为4.46～4.5，平均4.48，（La/Yb）N为3.99～4.08，平均4.04，（Gd/Yb）N为1.47～1.56，平均1.51（表2）。由表2可知，轻重稀土分馏明显，重稀土分馏较弱，呈微弱Eu负异常至基本无Eu异常，δEu为0.97～0.98，平均0.98，球粒陨石标准化稀土分布模式为轻稀土富集，重稀土略亏损的右倾型（图3）。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示，相对富集大离子亲石元素Rb，K及化学性质活泼的不相容元素U，Th等，亏损Ba及高场强元素Nb，P，Ti等。

沉积岩稀土元素总量∑REE为93.8×10-6～125.72×10-6，平均111.2×10-6，LREE为85.62×10-6～108.03×10-6，平均95.51×10-6，LREE/HREE为5.73～6.32，平均6.09，（La/Yb）N为5.06～5.91，平均5.6，（Gd/Yb）N为1.16～1.24，平均1.19。可看出，轻重稀土分馏明显，重稀土分馏较弱，具较强的Eu负异常，δEu为0.59～0.77，平均0.71，说明源区存在一定的斜长石残留。球粒陨石标准化稀土分布模式为轻稀土富集，重稀土略亏损的右倾型（图3）。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示，相对富集大离子亲石元素Rb，K及化学性质活泼的不相容元素U，Th等，亏损Ba及高场强元素Nb，P，Ti等。

4  构造环境分析

4.1  花岗岩构造环境分析

研究区内花岗质岩石Nb/Ta值为19.06～20.6～7，远低于地幔平均值（60），接近于地壳值（10），Zr/Hf值为31.97～34.89，低于地幔平均值34～60，接近于地壳值。据主要元素分析结果，研究区斜长霏细斑岩均为过铝质钙碱性岩石，其形成与岛弧岩浆活动和大陆碰撞有关。

在Nb-Y构造环境判别图中（图4），火山样品落入VAG+Syn-COLG（火山弧+同碰撞花岗岩）区域。在Rb-Y+Nb构造环境判别图中（图4），岩石样品均落入VAG中（火山弧花岗岩），反映出花岗岩质岩石形成与俯冲带构造环境有关。花岗岩质岩石样品富集大离子亲石元素Rb，Ba，K及化学性质活泼的不相容元素U，Th等，亏损高场强元素Nb，P，Ti等特征，反映岩浆形成于俯冲带有关的岛弧环境。

通过花岗岩MgO-TFeO和CaO-TFeO+MgO构造环境判别图可知（图5），区内花岗岩为IAG+CAG+CGG+POG（岛弧+大陆岛弧+大陆碰撞+后造山花岗岩），属造山类花岗岩类，后造山作用往往形成韧性剪切带的水平运动，与研究区韧性剪切带地质特征相吻合[17]。

4.2  闪长玢岩构造环境分析

对研究区闪长玢岩微量元素蛛网图进行分析，并与上下地壳平均成分进行对比发现，其不相容元素和大离子亲石元素与上地壳较吻合，高场强元素与下地壳相应元素相似度高，说明成岩过程中，地壳物质或俯冲沉积物参与了成岩作用。闪长玢岩稀土总量较高，球粒陨石标准化稀士分布模式为轻稀上富集，重稀土亏损的右倾型，富集大离子亲石元素K，Rb，Ba等和化学性质活泼的不相容元素U，Th，Pb等，亏损高场强元素Nb，Ta，Ti等，反映出该区闪长玢岩具有岛弧和活动大陆边缘弧岩浆特征。

4.3  沉积岩成岩构造环境

研究区碎屑岩稀土分布模式图中，曲线呈轻稀土富集、重稀土亏损的右倾型，LREE/HREE为5.73～6.32，平均6.09，具较强的Eu负异常，δEu为0.59～0.77，平均0.71。稀土特征表明，物质来源主要为上地壳。研究区碎屑岩SiO2含量62.05%～75.01%，La值为18.8～24.9，Ce值为36.8～49.3，稀土总量为∑REE为93.8×10-6～125.72×10-6，（La/Yb）N为5.06～5.91。通过与Bhatia提出的与不同构造背景沉积岩的稀土元素特征进行对比看出（表3）[26]，研究区碎屑岩稀土化学特征与大陆岛弧吻合。

4.4  矿床构造环境演化

前人进行康古尔金矿带成因研究，薛春纪、姬金生等认为同位素年龄为350～310 Ma[2，4-6]，北天山洋壳向塔里木板块之下俯冲，形成早石炭世大规模分布的岛弧火山岩，随后310～290 Ma发生海沟系内杂砂岩的韧性剪切变形，塔里木板块与准噶尔板块碰撞发生于290～275 Ma。

研究区金矿床岩浆岩稀土总量较高，球粒陨石标准化稀土分布模式为轻稀土富集，重稀土亏损的右倾型，Th/Nb、Ce/Nb比值较高，轻重稀土分馏较强，富集大离子亲石元素K，Rb，Ba等和化学性质活泼的不相容元素U，Th，P等，亏损高场强元素Nb，Ta，Ti等，花崗岩La/Nb比值大于3，反映出该区岩浆岩具与俯冲带有关的岛弧岩浆岩特征。笔者认为早石炭世北天山洋壳下沉，俯冲下插于塔里木陆壳之下，岩石圈产生大量流体。岛弧环境中流体与地幔相互作用，导致高Fe2O3含量的熔体或超体对地幔的交代作用，地幔氧逸度升高，地幔金属硫化物被氧化分解带至地表浅部，深部流体与浅层大气降水混合，为金成矿提供了热源，使Au元素进一步活化迁移。晚石炭—早二叠世，产生后造山作用形成的韧性剪切带，形成容矿构造。塔里木板块与准噶尔板块的碰撞中，伴有中浅成和浅成侵入岩体形成，与浅成侵入体相伴的热液及矿质沿剪切带上升，当与大气降水混合时， 发生矿质沉淀和蚀变作用，形成剪切带蚀变岩型金矿。

5  结论

（1）研究区岩浆岩形成于俯冲作用下的岛弧岩浆构造环境，经后造山作用，具地壳物质和地幔物质的混合源区特征，含矿围岩形成于大陆岛弧构造环境，成矿物质来源于壳源热源。

（2）研究区花岗质岩石、辉绿岩、闪长玢岩、砂岩的球粒陨石标准化稀土分布模式为轻稀土富集，重稀土略亏损的右倾型。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示，相对富集大离子亲石元素Rb，K及化学性质活泼的不相容元素U，Th等，亏损Ba及高场强元素Nb，P，Ti等。

（3）通过对地质、地球化学特征及构造环境分析，初步确定新月地金矿成因与早石炭世北天山洋壳俯冲塔里木陆壳下部、晚石炭—早二叠世的塔里木板块与准噶尔板块的碰撞关系密切。

参考文献

[1]    董连慧，冯京，刘德权，等.新疆成矿单元划分方案研究[J].新疆地质，2010， 28（1）：1-15.

[2]    薛春纪，姬金生，曾章仁.东天山康古尔金矿带金矿床基本类型及成矿规律[J].西北地质，1995，16（4）.

[3]    Maniar P D. Piccoli P M. Tectonic discrimination of granitoids [J]. Geological Society America Bulletin，1989，101：635-643.

[4]    杨兴科，姬金生，张连昌.东天山大型韧性剪切带基本特征与金矿预测[J].大地构造与成矿学，1998，22（3）.

[5]    杨兴科，姬金生，陈强.东天山区域韧性剪切带特征[J].新疆地质1999，17（1）.

[6]    姬金生.东天山康古尔塔格金矿带地质与成矿[M].北京：地质出版社，1994.

[7]    陈文，王义天，姜立丰.新疆东天山秋格明塔什—黄山韧性剪切带40Ar/39Ar年代学研究[J].地质学报， 2005，79（6）.

[8]    刘连登.中国的金矿与韧性剪切带[J].黄金地质科技，1991，（3）：7-12.

[9]    李昌年.火成岩微量元素岩石学[M].武汉：中国地质大学出版社，  1988.

[10]  徐学纯.含金韧性剪切带的特点及其标志（以内蒙古乌拉山地区为例）[J].黄金地质科技，1990，（4）：5-7.

[11]  丁式江.韧性剪切带与金矿化[J].华东地质学院学报，1990，16（1）：32-37.

[12]  Bonnemaison M， Marcoux E. Auriferouss Mineralization in Some Shear-zone： A Three Stage Model of Metallogenesis [J].Mineralium Deposita，1990，（25）：96-104.

[13]  Sibson R H ， Robert F ， Poulsen K H. High-anghe reverse faults ， fluid pressure cycling ， and mesothermal gold-quartz deposits. Geology ， 1988 ， 16 ： 551～555.

[14]  范建国，倪培，苏文超， 等.辽宁四道沟热液金矿床中石英的稀土元素的特征及意义[J]. 岩石学报， 2000， 16（4）： 587−590.

[15]  陳强，杨兴科，张连昌，等.东天山脆-韧性变形转换带与金矿带[J].新疆地质，2001，19（2）.

[16]  Bhatia M R. Tectonics and geochemical composition of sandstones[J]. Journal of Geology， 1983.9：6lI-627.

Geological and Geochemical Characteristics and Tectonic Setting of the Xinyuedi Gold Deposit，Hami，Xinjiang

Liu Ya’nan，Xu Yongbo，Peng Feng

（Xinjiang Institute of Geological Survey，Urumqi，Xinjiang，830000，China）

Abstract： Xinyuedi gold deposit is located about 80 km south of Hami city，and the ductile shear zone to the south of Kanggur fault.Ore bodies occur in clastic rocks of Gandun Formation of Lower Carboniferous.Magmatic rocks are mainly dioritic porphyry and granite porphyry，which are closely related to mineralization.Six mineralization alteration zones and five gold orebodies were found in the mining area.The orebody is 40～100 m long and 0.95～1.3 m wide.The gold grade is （1.08～2.15）×10-6.The grade of lead and zinc is 0.55% and 0.51% respectively，and that of Ag is 13.8×10-6.The discriminant diagram of tectonic environment shows that the granite in this area is orogenic granite，and after post-orogenesis，it has the characteristics of island arc tectonic environment related to subduction zone.Diorite is characterized by island-isolated and active continental margin arc magmatic rocks;sedimentary clastic rocks are characterized by continental island-isolated tectonic environments.Combined with regional geological evolution，it is considered that the northern Tianshan oceanic crust subducted toward the Tarim continental plate， forming mineral-bearing sources，post-orogeny，forming ductile shear zones，and passing through Tarim.The collision between the plate and the Junggar plate is accompanied by the formation of intermediate-shallow and hypabyssal intrusive rocks.The hydrothermal and mineral materials associated with the hypabyssal Intrusive Rocks rise along the shear zone.When mixed with the atmospheric precipitation，the mineral precipitation and alteration occur and the altered rock-type gold deposits in the shear zone are formed.

Keywords： Geological characteristics;Geochemical characteristics;Tectonic setting