東天山地區晚古生代成礦規律總結

摘要：晚古生代是新疆東天山地區最重要的成礦時代，在晚古生代東天山地區經歷了絕羅榙格地區裂陷槽形成和康古爾塔格韌性剪切帶形成。其構造演化伴隨了大量礦產的形成，時間和空間上具有明顯的分布規律，早石炭世以Cu-Pb-Zn礦化為特色，主要形成了火山一次火山作用有關的熱液型銅、鉛、鋅礦床；晚石炭世以火山一次火山熱液型和巖漿熔離型成礦最為發育，其中火山—次火山熱液型礦床以銅、金礦化為主，巖漿熔離型礦床以銅鎳硫化物礦床為主，早二疊世是東天山的成礦高峰期，成礦作用主要與中酸性巖漿活動和動力變質熱液活動有關，其中巖漿熱液型以金銅礦床為主；晚二疊世僅見有動力變質熱液型疊加金礦化。空間上吐哈盆地南緣（北帶）銅礦帶，康古爾（中帶）金礦帶，阿齊山—雅滿蘇（南帶）鐵、銅、銀多金屬成礦帶以及中天山地塊鐵、鉛鋅、銀成礦帶。

關鍵詞: 晚古生代 東天山 時間規律 空間規律

一、東天山構造格局演化

東天山晚古生代地殼演化以早古生代殘留洋盆的演化、消亡和微陸塊內部的再度裂解和匯聚為主要特征。元古代末開始裂解并漂移在廣闊的古亞洲大洋中的各塊體，經過早古生代的拼貼而成為統一的準噶爾板塊之后，東天山的晚古生代洋盆僅見于卡拉麥里和庫米什一紅柳河一帶。卡拉麥里殘余洋盆于加里東末期開始消減(何國琦等，1995)，其標志是哈爾里克島弧帶中發育了一套泥盆紀拉斑玄武巖系列和鈣堿性系列的島弧型火山巖(王廣瑞，1996)。但該洋盆最終封閉的時間是早石炭世末，主要證據有：（1）中上石炭統海陸交互相沉積(復理石存在)不整合覆蓋在下石炭統綠色片巖之上；（2）晚石炭世有大規模花崗巖漿活動；（3）哈爾里克有石炭紀島弧型火山巖形成，哈爾里克島弧主要形成于此時（成守德等，1998）。伴隨洋盆的俯沖、消減和閉合，最終導致西伯利亞板塊與準噶爾板塊碰撞拼合。庫米什一紅柳河邊緣海盆的形成與中天山和吐哈微陸塊之間的匯聚有關：由于中天山北側早古生代洋盆向南俯沖（馬瑞士等，1993），導致塔里木北緣出現拉張，形成新生的早古生代中一晚期邊緣海盆。該海盆于早石炭世最終俯沖、消減，導致星星峽地塊與塔里木古陸的再度拼合。前人研究表明，塔里木板塊與中天山碰撞時的位置與現今是不同的，從早泥盆世至晚石炭世，塔里木板塊相對于天山除向北漂移外，還發生了400以上的順時針旋轉（郭召杰等，1998），在此碰撞過程中，首先碰撞上的是現塔里木東北緣（當時的最北端），隨后在持續的碰撞過程中，南天山洋盆自東向西逐漸閉合：由于塔里木東北緣最先與天山碰撞，隨后的持續擠壓作用導致該地區的強烈隆升，也造成南天山洋盆在東段幾乎完全消失而只留下斷斷續續的殘跡（郭召杰等，1998）。上述洋盆的俯沖、消減，導致西伯利亞、準噶爾和塔里木板塊于早石炭世實現最終焊接，形成了統一的亞洲北大陸。其晚古生代構造演化如圖1所示。

1. 吐哈盆地南緣奧陶—泥盆紀島弧形成

該島弧帶位于康古爾斷裂北側，依其發育特點可分出奧陶一志留紀和泥盆紀兩個演化階段，前者主要出露在北部的卡拉塔格一大草灘一帶，后者則主要出露在南部緊靠康古爾斷裂一側，似有由北向南增生的趨勢。

奧陶一志留紀島弧主要由在中奧陶統大柳溝組和中一上志留統紅柳峽組火山一沉積巖系及相關的侵入巖組成，由于在大柳溝組鈉質火山一沉積巖系中發現了VMS型銅鋅礦床，其特征與日本島弧中的黑礦型礦床可以對比，因此推測其成礦背景可能類似于中新世日本島弧帶，發育有較廣泛的溝一弧一盆體系。泥盆紀島弧是在奧陶一志留紀島弧的基礎上發育起來的。早泥盆世發育以海相安山巖為主的火山一沉積建造；中一晚泥盆世則發育一套陸相火山熔巖一碎屑巖建造，顯示該島弧的生長出海平面，長英質火山巖增多，島弧日趨成熟。在島弧巖漿系統演化的末期，形成了土屋、延東等斑巖型銅礦床。

2. 絕羅塔格裂陷槽形成

裂陷拉張始于泥盆紀末，早—中石炭世達到高峰，于晚石炭世最終封閉，主體由石炭紀復理石及雙峰式火山巖—火山碎屑巖建造組成，但各地裂陷深度不同，西段裂陷較淺，只有幔源火山巖漿活動和非造山花崗巖侵位（雙峰式火山巖），東段裂陷較深，出現了大規模的黃山—鏡兒泉鎂鐵?—超鎂鐵巖帶沿康古爾韌性剪切帶線性分布（朱文斌等，1996），這些鎂鐵—超鎂鐵巖體產有多個工業銅鎳硫化物礦床，如土墩、黃山、黃山東、葫蘆等，曾有不少專家將其作為蛇綠巖組成部分（王作勛等，1990；周濟元等，1996）。朱文斌等（1996）認為在早中石炭世覺羅塔格地區處于拉張背景。

3．康古爾韌性剪切帶形成

隨著晚石炭世—早二疊世絕羅塔格裂陷槽閉合，由于深部巖漿作用導致康古爾榙格地區拉張剪切作用。康古爾韌性剪切帶產于覺羅塔格北緣，剪切面較陡，大體向北傾，兩側均為覺羅塔格帶內的石炭紀巖層和巖體，向西有幾個小的分支，沿剪切帶北側上盤發現有鏡兒泉等幾個小型高鋁高侵位淺色花崗巖侵入體與之伴生。

二、東天山地區晚古生代礦床時間演化規律

奧陶——泥盆紀活動島弧帶中，在中奧陶世該島弧帶發育廣泛的溝弧盆體系，類似于中新世日本島弧，形成VMS型銅鋅礦床。由于北天山洋盆向吐哈地塊俯沖角度變大，成陡傾角俯沖形成與安第斯型火山弧，伴隨著斑巖銅礦的形成。如土屋—延東斑巖銅礦，三岔口銅礦和三岔口東銅礦，土層—延東斑巖銅礦處于康古爾一黃山深大斷裂帶北側3km，屬大南湖一頭蘇泉晚古生代島弧帶，其蝕變礦化斜長花崗斑巖單顆粒鋯石U-Pb年齡為(356±8)Ma，蝕變巖絹云母K-Ar年齡(341.21±4.90)Ma，含礦石英39Ar／40Ar年齡為(347.3±2.1)M a，其成巖成礦時代均為早石炭世（秦克章等，2002）。芮宗瑤等（2002）認為土屋一延東斑巖銅礦成礦帶的成礦地質背景為泥盆紀火山島弧(390Ma±)，斜長花崗斑巖3件鋯石的2O6Pb／208Pb、U表面年齡變化于358—367Ma，也說明成巖成礦時均為早石炭世。三岔口銅礦礦化斜長花崗斑巖體的全巖一礦物Rb—Sr等時線(276Ma)和礦石鉛模式年齡(245Ma)，認為三岔口銅礦的形成時代為早一中二疊世（朗智君等，1992；孫燕等，2002），李華芹等（2004）測定礦區斜長花崗斑巖的鋯石SHRIMP U—Pb年齡(278±4Ma)與朗智君等（1992）所獲得的全巖一礦物Rb—Sr等時線年齡(276 Ma)在測定誤差范圍內一致，也認為三岔口銅礦的成巖成礦時代為早—中二疊世；其成礦環境可能為造山期后伸展構造階段。陳文明(1998 )、徐新煌(1998)和溫春齊等(1998)和李鳳鳴等（2002）認為小熱泉子銅鋅礦床為火山噴氣、巖漿熱液疊加改造的復合型礦床，李華芹等（2005）對小熱泉子銅鋅礦床噴氣沉積期多金屬硫化物階段形成的石英細脈型礦石和巖漿熱液期形成的含銅石英細—網脈狀礦石進行了石英流體包裹體Rb—Sr等時線測年，獲得早期火山噴氣沉積期成礦時代為298±14Ma，李文明等（2002）獲得赤湖斑巖鉬銅礦床的斜長花崗斑巖鋯石U—Pb稀釋法和諧曲線年齡為292±4Ma，而吳華等（2002）對13顆鋯石原位U—Pb分析，測定赤湖鉬銅礦斜長花崗斑巖年齡為322±10Ma，由于斑巖型銅鉬礦床成礦作用一般略晚于相關巖漿結晶作用過程，由斜長花崗斑巖的兩個年齡分析，赤湖斑巖型鉬銅礦床的成礦作用應發生在晚石炭世或其早期。李華芹等（2003）對硫磺山銅多金屬礦床的含礦石英脈的Rb——Sr等時線年齡為346±30Ma與石英斑巖的鋯石U—Pb年齡一致，表明成巖成礦作用均發生在晚泥盆世到早石炭世。

東天山地區主要的銅鎳硫化物礦床成礦時代如圖2，主要礦床有：康古爾剪切帶北側的圖拉爾根（中型）礦床，分布在康古爾剪切帶內的黃山（大型），黃山東（大型）、香山（中型）等礦床，康古爾剪切帶與阿齊山—雅滿蘇火山巖帶過渡部位的二紅洼銅鎳礦床，阿齊克庫都克斷裂南側中天山地塊上的白石泉，天宇銅鎳礦床等，含礦巖體侵入的最新地層為石炭系，精確的同位素定年結果顯示，礦床的形成時代集中在280Ma左右。毛啟貴等（2006）輝長巖中鋯石U-Pb年齡為281.2±0.9Ma，吳華等(2005)白石泉石英閃長巖鋯石SHRIMP微區原位U—Pb年齡為285±10Ma、輝長閃長巖年齡為284±9Ma，輝長巖年齡為284±8Ma，反映了白石泉基性一超基性雜巖體的成巖年齡，即早二疊世。黃山東雜巖體黑云母橄欖蘇長巖的SHRIMP鋯石U—Pb年齡為(274±3)Ma（韓寶福等，2004），李華芹等（1998）對黃山東含礦雜巖體全巖Sm—Nd等時線年齡為320±32Ma，銅鎳礦石Sm-Nd等時線年齡為314±14Ma，說明黃山東成巖成礦發生在晚石炭世到早二疊世；香山礦區輝長巖單顆粒鋯石U—Pb蒸發年齡為285±1.2Ma（秦克章等，2002），與李月臣等對香山銅鎳礦區鎳黃鐵礦Re—Os測定，獲得等時線年齡為298±7.1Ma在誤差范圍內一致，表明香山銅鎳硫化物成礦時代在早二疊世；黃山巖體黃鐵礦Re-Os等時線年齡為282±20Ma（毛景文等，2002），李華芹等（1998）對黃山含礦雜巖體全巖Sm-Nd等時線年齡為308.9±10.7Ma，銅鎳礦石Sm—Nd等時線年齡為305.4±2.4Ma，說明黃山成巖成礦發生在晚石炭世到早二疊世；新疆葫蘆銅鎳礦床的全巖樣品中硫化物的Re-Os等時線年齡值283±13Ma（陳世平等，2005）。綜上，東天山銅鎳硫化物礦床成巖成礦時間應該在280-310Ma之間，即晚石炭世—早二疊世，為海西晚期巖漿活動的產物。

李華芹等（2005）對玉西鉛鋅礦測得第二成礦階段（主礦化階段）含銀石英脈的形成年齡為310士14Ma，相當于中一晚石炭世，成礦作用可能與康古爾塔格構造帶韌性剪切活動有關；而少數產于花崗閃長質糜棱巖中的礦體多呈細脈狀分布，李華芹等（2005）測得含銀強硅化花崗閃長質糜棱巖的全巖Rb—Sr等時線年齡為261士25Ma，與區內似斑狀黑云母二長花崗巖的形成年齡一致，說明兩者有密切的成因聯系，應屬于巖漿熱液期疊加成礦，成礦時代為早二疊世晚期。

李華芹等(2005)對馬莊山古火山機構中次流紋斑巖、次英安斑巖和含金石英細網脈分別進行了全巖和石英流體包裹體Rb-Sr法測年。獲得Rb-Sr等時線年齡分別為分別為301±21Ma、303±26Ma和298士28Ma。表明金成礦作用均發在晚石炭世到早二疊世。李華芹等（2005）對石英灘金礦礦石中石英進行Rb—Sr定年，獲得的Rb—Sr等時線年齡為288±7Ma和276±7Ma；姬金生等（1996）對康古爾金礦的黃鐵絹英巖化階段測定年齡為290±5Ma；金—黃鐵礦—磁鐵礦—綠泥石—石英階段石英流體包裹體Rb—Sr等時線年齡為282±9Ma與李華芹等（1998）對硫化物的Sm—Nd等時線年齡290.4±7Ma一致；貧硫化物碳酸鹽—石英脈階段石英流體包裹體Rb—Sr等時線年齡為254±9.9Ma，則康古爾金礦在早石炭世初步富集，晚石炭世到早二疊世為金的主要成礦期。

總結：早石炭世以Cu-Pb-Zn礦化為特色，主要形成了火山一次火山作用有關的熱液型銅、鉛、鋅礦床，如銅花山鉛鋅礦及彩華溝鉛鋅礦，其形成與南天山邊緣海盆的閉合有關；與李華芹等（2005）獲得銅溝銅礦區輝長閃長巖脈的形成時代（339士17Ma）一致，中天山雅滿蘇鐵礦及南天山硫磺山斑巖型鉛鋅礦也形成于此時。晚石炭世以火山一次火山熱液型和巖漿熔離型成礦作用為主，其中火山—次火山熱液型礦床以銅、金礦化為主，形成了小熱泉子大型銅礦床的早期礦體、馬莊山金礦及石英灘金礦等，其形成時代分別為298士14Ma、298士28Ma和292士20Ma(李華芹等，1998)。巖漿熔離型礦以黃山一鏡兒泉銅鎳礦化帶規模最大，其中黃山和黃山東銅鎳礦已成為新疆最具特色和規模的礦床類型之一，其形成時代分別為305士2 Ma和314士14Ma（李華芹等，1998）。此外，東天山玉西銀礦也形成于此時，成礦時代為310士14Ma（李華芹等，1998）。早二疊世是東天山的成礦高峰期，成礦作用主要與中酸性巖漿活動和動力變質熱液活動有關。其中巖漿熱液型以金銅礦床為主。形成了哈爾里克的索爾巴斯陶金礦、中天山的西鳳山金礦、覺羅塔格三岔口銅礦和小熱泉子石英脈型銅礦體等，其形成時代分別為289士11 Ma（李華芹等，2005）， 272士11 Ma(李華芹等，1998)， 269士17 Ma（芮宗瑤等，1998）和263土20Ma（李華芹等，2005），其成因可能與碰撞造山后陸殼的縱向增生有關。動力變質熱液成礦作用以金礦化為主要特色，礦床主要沿康古爾塔格韌性剪切帶分布，如康古爾塔格金礦和石英灘金礦床中有多期的疊加礦化(李華芹等，1998)，成礦與康古爾塔格構造帶的韌性剪切活動有關。晚二疊世是東天山海西期成礦的尾聲，僅見有動力變質熱液型疊加金礦化和稀有金屬礦化，前者如康古爾塔格進礦化碳酸鹽石英脈的形成時代為254士18Ma（李華芹等，1998）。

三、東天山晚古生代礦床空間分布規律

東天山地區多期成礦作用發育，礦床類型多樣，主要礦床類型有：斑巖型銅鉬礦、與基性侵入雜巖有關的銅鎳硫化物礦床、火山巖容礦的塊狀硫化物礦床（VMS）、火山巖型鐵銅礦床、矽卡巖型鐵礦和銀多金屬礦床、自然銅礦床、剪切帶型金礦床、淺成低溫熱液型金礦床等。具有明顯的北銅中金南鐵銀鉛鋅特點，如圖3：

1. 吐哈盆地南緣（北帶）銅礦帶

主要發育VMS型銅鋅礦床和斑巖型銅鉬礦床。VMS型銅鋅礦床產于兩個層位：中奧陶統大柳溝組和下世炭統小熱泉子組，含礦巖系均為鈉質鈣堿系列，長英質火山巖發育，礦體產于兩個火山噴發旋回之間的火山沉積夾層中。卡拉塔格地區的中奧陶統大柳溝組中，發現了VMS型銅鋅礦床，具有典型的上部層狀、下部交切網脈狀的雙層礦化結構，含礦層中條帶狀硅質巖、重晶石巖、鐵碧玉巖等熱水沉積巖類發育，可與典型的黑礦型礦床對比。產于下石炭統的小熱泉子VMS型銅鋅礦床， 主礦體呈層狀賦存在有確切化石依據的下石炭統小熱泉子組火山-沉積巖中，礦床形成后受到后期構造-巖漿作用的改造，屬火山噴流沉積-改造型礦床。斑巖型礦床以土屋、延東大型斑巖銅礦床為代表，外圍尚有赤湖、靈龍等礦床，構成了康古爾斷裂北側的斑巖銅礦帶。土屋含礦斜長花崗斑巖中鋯石的U-Pb年齡為361±8Ma；延東斜長花崗斑巖單顆粒鋯石的U-Pb年齡為（356±8）Ma，蝕變絹云母K/Ar年齡為（341±5）Ma(徐新煌等，1998)，石英39Ar/40Ar年齡為（347±2）Ma；延東礦區細脈浸染狀輝鉬礦Re-Os等時線年齡為343Ma。以上表明含礦的斜長花崗斑巖應形成于晚泥盆世末（361—356Ma），成礦時代為早石炭世初（341—347Ma）。這與其所處的地質環境一致， 因斑巖銅礦形成于陸相環境，該區晚泥盆世為陸相火山噴發， 而早石炭世小熱泉子組沉積開始以后，區域上則變為海相環境，不利于斑巖銅礦的形成。

2. 康古爾（中帶）金礦帶

康古爾剪切帶分布有20余個金礦床、礦點，金礦床類型以剪切帶型（含石英脈型）和淺成低溫熱液型為主， 是東天山金礦化最為集中的地區。康古爾剪切帶早期為韌性推覆剪切， 晚期為韌脆性走滑變形；空間上剪切帶中部為糜棱巖、千糜巖等組成的強應變帶， 兩側為弱變形的初糜棱巖及片理化帶。規模較大的剪切帶型金礦床主要分布于強變形帶與弱變形帶的轉換部位， 礦化類型有蝕變巖型及石英脈型， 容礦巖石主要有下石炭統雅滿蘇組中酸性火山巖及碎屑巖（康古爾金礦、馬頭灘金礦）、干墩組淺變質碎屑巖（紅石金礦）、海西期花崗巖（麻黃溝金礦）。代表性的康古爾金礦主成礦階段（II階段）含金石英流體包裹體Rb-Sr等時線年齡為282±5Ma，硫化物Sm-Nd等時線年齡為290±7Ma， 礦區蝕變安山巖全巖Rb-Sr等時線年齡為290±5Ma。

淺成低溫熱液型金礦以石英灘礦床為代表， 產于康古爾剪切帶內的阿爾巴薩依組的火山巖中，含金微晶石英脈的容礦圍巖以長英質火山巖為主，少量安山巖類，礦化類型屬低硫化物的冰長石-絹云母型，成礦年齡為288±7Ma和276±7Ma。

3. 阿齊山—雅滿蘇（南帶）鐵、銅、銀多金屬成礦帶

阿齊山—雅滿蘇帶主要有火山巖型鐵銅礦床、VMS型銅礦床、矽卡巖型鐵礦和銀多金屬礦床、自然銅礦床等。鐵礦床主要產于雅滿蘇組地層中，個別產于晚石炭世土古土布拉克組中， 以火山噴流沉積型為主， 鐵礦體呈似層狀、透鏡狀分布于火山巖與沉積巖的過渡層位， 其被后期花崗巖侵入的部位可發育矽卡巖化。銀幫山銅鋅礦床，為較典型的VMS型銅礦床，礦床產于雅滿蘇組的次級火山-沉積洼地中， 礦區發育紋層狀含鐵硅質巖等噴流沉積巖，礦石具有典型的塊狀和條帶狀構造。

不同成礦元素組合與含礦火山巖的地球化學特點密切相關: 火山噴流沉積鐵礦床(雅滿蘇、赤龍峰、黑峰山、百靈山等)的含礦火山巖系， 以粗面質火山巖類占優勢，具有高堿高鉀特征；鐵銅礦床（沙泉子）的含礦火山巖則為正常鈣堿系列的玄武安山巖-英安巖-流紋巖組合；而以銀幫山為代表的VMS型銅鋅礦床，則與鈉質的玄武巖-英安巖-流紋巖有關。

維權銀多金屬礦床產于下石炭統雅滿蘇組的砂巖、凝灰巖、灰巖互層帶中， 直接容礦圍巖為鈣鐵榴石矽卡巖， 主礦體地表長250m， 厚度0.35～22.5m， 地表Ag平均品位210×10-6，向深部品位增高，最高可達2780×10-6，已控制資源量: 銀532t，銅1.5萬t，伴生鉛鋅，是一個矽卡巖型銀多金屬礦床，與成礦有關的百靈山花崗巖體鋯石SHRIMP U-Pb年齡為297±3Ma。

中天山地塊鐵、鉛鋅、銀成礦帶位于阿齊克庫都克斷裂南側的中天山地塊內，主要礦床有：產于前寒武紀片巖中的大型沉積-變質型鐵礦床（天湖、玉山）與巖漿活動有關的鐵銅礦床（阿拉塔格、雙慶）等。

近年來發現的彩霞山大型鉛鋅礦床和吉源多金屬礦床，受薊縣系卡瓦布拉克群碳酸鹽巖地層控制，具有明顯的層控性， 又經歷了海西期花崗巖的改造富集。結合該帶過去已發現的玉西銀礦、鉛爐子鉛鋅礦等， 可以看出中天山地塊以鐵-鉛鋅銀的成礦作用為特色。

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