新疆卡拉麥里帶石英脈型金礦化形成的構造背景

聶曉勇 蘇大勇 楊向東

(1.中國地質大學地球科學與資源學院，北京 100083;2.中國人民武裝警察部隊黃金第八支隊,新疆 烏魯木齊 830057)

新疆卡拉麥里帶石英脈型金礦化形成的構造背景

聶曉勇1,2蘇大勇1楊向東2

(1.中國地質大學地球科學與資源學院，北京 100083;2.中國人民武裝警察部隊黃金第八支隊,新疆 烏魯木齊 830057)

通過調查發現，卡拉麥里帶中石英脈型金礦化的容礦巖系包括蛇綠巖、火山碎屑-沉積建造兩類。研究其中沉積類容礦巖石硅質巖、碎屑巖的主量元素、微量元素的地球化學特征，得出硅質巖的w(MnO)/w(TiO2)值為1.3～3.7，w(Al2O3)/w(Al2O3+Fe2O3)值為0.08～0.36，稀土元素北美頁巖標準化模式曲線近水平，δCe/δCe*小于1，δLa/δCe值為1.12～1.93，判定其沉積環境為受擴張洋脊熱液活動影響強烈的大洋盆地，碎屑巖形成于物源受到大洋島弧影響的大陸島弧環境。進一步確定了蛇綠巖中火山巖具體就位于弧前環境，討論了石英脈型金礦化與火山巖的密切相關性，推測它們均可能為310～325 Ma間島弧系統下洋脊俯沖的產物；認為與洋脊俯沖相關熱液活動在不同環境下分別有不同的表現，在洋底玄武巖附近沉積熱水成因硅質巖，在兩類容礦巖系構造裂隙中沉淀含金石英脈。

構造背景 容礦巖系 石英脈型 金礦帶 卡拉麥里

卡拉麥里帶是新疆東準噶爾地區重要的金礦帶之一，其中已發現眾多金礦床，主要包括蝕變巖型和石英脈型兩類金礦化，以石英脈型為主。由于后期構造改造的影響，直接通過研究礦化石英脈來討論成礦背景的難度較大。針對石英脈型金礦化的容礦巖系的研究，不少學者認為其中火山巖的形成構造背景為島弧環境[1]，但至今無人對其中沉積巖的沉積環境進行論述。本研究通過對沉積類容礦巖石地球化學特征的分析，判定了它們的沉積環境，進一步明確了火山巖就位的具體環境，討論了該環境下石英脈型金礦化形成的構造背景。

1 地質背景

卡拉麥里帶處于哈薩克—準噶爾板塊東北緣，被北西向卡拉麥里和清水—蘇吉泉大斷裂所挾持，為一由蛇綠巖塊和基質組成的混雜巖帶。蛇綠巖包括方輝橄欖巖、純橄巖、二輝橄欖巖、輝長巖、輝綠巖、玄武巖和少量硅質巖。硅質巖與分布最廣的玄武巖共生，呈透鏡狀或薄層狀覆于其上，具塊狀構造，少量有紋層狀構造，成分包括石英、硅質物、方解石、黏土礦物及少量水云母，局部可見渾圓狀放射蟲的殘跡，多被硅質體充填。基質為島弧火山巖、火山碎屑-沉積巖兩類巖石建造，蛇綠巖中的火山巖(次火山巖)常與它們呈不整合或侵入接觸。島弧火山巖建造以安山巖為主，還包括含角礫凝灰巖，少量火山角礫巖和石英霏細斑巖。火山碎屑-沉積建造包括凝灰巖、沉凝灰巖，局部夾有薄層狀凝灰質粉砂巖；沉積巖包括細礫巖、含礫中粗粒砂巖、粉砂巖、砂質或硅質泥巖等，其中砂巖砂屑成分主要為安山巖、英安巖、凝灰巖等巖屑，火山碎屑巖常與沉積巖形成互層旋回。卡拉麥里帶中具蝕變巖型和石英脈型兩類金礦化，以石英脈型為主。石英脈型在蛇綠巖建造中多分布于火山巖、次火山巖(玄武玢巖、輝綠巖及淺成石英閃長巖脈)內部或內、外接觸帶中，在火山碎屑-沉積建造中多賦存于細碎屑巖或凝灰巖中。石英脈型礦石具塑性流動、石香腸等構造，由粒狀石英鑲嵌而成，石英占90%～99%，其他礦物很少，硫化物不到1%，主要為黃鐵礦、黃銅礦、毒砂；非金屬礦物主要為絹云母、綠泥石、方解石、鈉長石、綠簾石、電氣石。

2 容礦巖石地球化學特征

樣品采自不同金礦床中新鮮的容礦巖石中，容礦巖石的主量元素、微量元素含量見表1。凝灰巖、凝灰質粉砂巖、粉砂巖的主量元素變化無明顯規律；除個別樣品的Sr、Zr、Y等微量元素表現異常外，其他元素含量相對于地殼平均值多處于虧損狀態；相對于原始地幔，Cr、Ni、Co等元素表現出強烈虧損，其余元素多表現為明顯富集。硅質巖中SiO2含量最多，為81.56%～83.81%，低于純硅巖的含量；其次較高的為Fe2O3，最高可達10.40%，它與SiO2具有明顯的負消長關系；Al2O3的含量為0.63%～3.70%，說明硅質巖中含有少量黏土成分。其他如MgO、Na2O、K2O等含量均小于1%。硅質巖的稀土元素特征表現為：稀土總量較低，為(4.64～73.3)×10-6，平均值為28.79×10-6，相對于北美頁巖低1～2個數量級。經北美頁巖標準化后，δLa/δYb為0.44～1.63，δLa/δCe為1.12～1.93，δCe/δCe*為0.50～0.89，δEu/δEu*為0.86～1.20，標準化模式曲線表現為Eu異常不明顯、Ce負異常，輕稀土略左傾，重稀土平坦，整體近水平。利用球粒隕石標準化后，δCe/δCe*為0.51～0.91，δEu/δEu*為0.58～0.80，標準化模式曲線明顯表現為右傾。

3 討 論

3.1 碎屑巖的沉積環境

沉積巖的沉積環境是指其形成的構造環境，包括被動陸緣、活動陸緣、大陸島弧、大洋島弧4種類型，其中大陸島弧具體指靠近大陸島弧的弧間、弧前或弧后盆地[2]。碎屑巖的主量元素如Fe2O3、MgO、Al2O3等的含量因其來源不同也存在差異，可被用來討論其物源區的構造環境[2]；在w(Fe2O3+MgO)-w(TiO2)和w(Fe2O3+MgO)-w(Al2O3)/w(SiO2)判別圖中，卡拉麥里帶中容礦巖石的沉積環境為大陸島弧環境，見圖1。

圖1 容礦巖石沉積環境的主量元素判別Fig.1 Discrimination diagrams of main elements of host rocks

Th、Zr、Sc等元素在沉積過程中，由于其活潑性低，海水中停留時間短，能夠反映物源區類型，也常被用來判別沉積巖的沉積環境[2]。在δTh-δCo-δZr/10三角判別圖中，卡拉麥里帶樣品的大部分落點分布于大陸島弧靠近大洋島弧的重疊區域，說明其物源也受到了大洋島弧的影響，見圖2。

表1 容礦巖石的主量元素及微量元素含量Table 1 Main and trace elements of host rocks

注：Au元素含量單位為10-9；樣品處理及分析測試均在地科院地球物理地球化學勘查研究所進行。

圖2 容礦巖石沉積環境的微量元素判別Fig.2 Discrimination diagrams of trace elements of host rocks

3.2 硅質巖的沉積環境

硅質巖有熱水沉積和非熱水沉積兩種成因，其中熱水沉積的稀土元素總量較低，經北美頁巖標準化后為負鈰異常，模式曲線近水平或向左傾[3]。卡拉麥里帶中硅質巖稀土元素總量為(4.64～73.3)×10-6，北美頁巖標準化模式曲線近水平，δCe/δCe*小于1，明顯為熱水沉積成因。

不同環境下的熱水沉積硅質巖的w(MnO)/w(TiO2)值不同，大陸斜坡一般小于0.1，邊緣海為0.3～0.5，大洋盆地多大于0.5[4]；帶中硅質巖w(MnO)/w(TiO2)值為1.3～3.7，表明其環境具大洋盆地的特征。硅質巖在洋中脊、大洋盆地、大陸邊緣環境下的δLa/δCe值不同，分別為3～4、1～2.5、0.5～1.5。在洋中脊、大洋盆地的δCe/δCe*值分別為0.3、0.6(平均值)，而在大陸邊緣的δCe/δCe*值變化范圍為0.79～1.54。帶中硅質巖的δLa/δCe值為1.12～1.93，δCe/δCe*值為0.50～0.89，判別的沉積環境為大洋盆地。

海底熱水沉積物中的Ce負異常可能與擴張洋脊熱液活動或鐵錳礦物有聯系[5]。卡拉麥里帶中硅質巖的MnO含量極低，與δCe/δCe*值無明顯相關關系，表明鐵錳礦物已與硅質巖分異沉積，Ce負異常是繼承于海水，說明了硅質巖的形成受到擴張洋脊熱液活動的影響。影響程度可用w(Al2O3)/w(Al2O3+Fe2O3)值來判別，如大陸邊緣、深海盆地、洋中脊分別為0.55～0.9、0.4～0.7、0.05～0.4，卡拉麥里帶中硅質巖的w(Al2O3)/w(Al2O3+Fe2O3)值為0.08～0.36，與洋中脊環境類似，表明擴張洋脊熱液活動對硅質巖形成的影響較強。

3.3 石英脈型金礦化形成的構造背景

卡拉麥里帶中產于火山巖或次火山巖(玄武玢巖、輝綠巖等)巖體內部或內、外接觸帶的含金石英脈，它們在時間上與火山巖也具有一致性。比如清水48#金礦床中，石英流體包裹體、玄武玢巖的Rb-Sr等時線法年齡分別為311±46 Ma、315±30 Ma[6]；雙泉地區含金石英脈的原生流體包裹體、玄武粗面安山巖年齡分別為310 Ma(39Ar-40Ar)[7]、319.8±2 Ma[8]。韓寶福等認為新疆東準噶爾地區后碰撞深成巖漿活動集中在330～280 Ma，包括325～310 Ma和305～280 Ma 2個高峰期[9]，作為容礦巖石的火山巖年齡明顯處于前一高峰期。火山巖中玄武巖兼具MORB和IAB特征，前人認為是后碰撞背景下的巖漿活動產物，但在卡拉麥里帶中，它們多與具島弧火山巖特征的安山巖[1]、具弧后盆地玄武巖特征的玄武粗面安山巖[8]共生，更可能是洋脊俯沖于島弧系統下的產物，具體形成環境為弧前或島弧。本研究由火山巖侵位環境中的硅質巖、碎屑巖等得出的沉積、構造環境，可以進一步判定其形成環境為弧前環境，石英脈型金礦化也是該環境下的產物。如硅質巖部分樣品中含金，最高可達290×10-9，它也是熱水沉積的結果，其金礦化強弱是熱水中AuH3SiO4處于穩定與否的表現，硅質巖的沉積環境特征也證明了金礦化與擴張洋脊熱液活動的密切聯系。

根據火山碎屑-沉積建造的物質組成和構造環境，可以判斷島弧火山建造應是其主要物質來源。該區大地構造演化過程可大致描述為：早石炭世以安山巖(339±4 Ma[10])為主的大陸島弧形成后，弧前盆地沉積相關的火山碎屑-沉積建造；在325～310 Ma時，與洋脊俯沖相關的巖漿活動侵入火山-沉積建造中，表現為以玄武巖為主的火山巖，相關的熱液在圍巖(蛇綠巖、火山-沉積建造)裂隙中沉淀含金石英脈，硅質巖則是該熱液活動在洋底的沉積表現。

4 結 論

(1)容礦巖石碎屑巖形成的環境為大陸島弧，其物源也受到了大洋島弧的影響；硅質巖的沉積環境為大洋盆地，它受擴張洋脊熱液活動影響強烈。容礦巖石的沉積環境特征進一步判定了火山巖就位環境為大陸島弧的弧前環境。

(2)石英脈型金礦化的成礦背景為弧前環境，與洋脊俯沖形成的熱液有關，石英脈是該熱液在兩類容礦巖系(蛇綠巖、火山-沉積建造)構造裂隙中的沉淀，硅質巖是在洋底火山巖附近的沉積。

(3)卡拉麥里帶中硅質巖發育的地區，就是洋脊俯沖相關熱液活動強烈的地區，硅質巖下部巖層(石)中可能存在含金石英脈。

[1] 劉希軍，許繼峰，侯青葉，等.新疆東準噶爾克拉麥里蛇綠巖地球化學:洋脊俯沖的產物[J].巖石學報，2007，23 (7)：1591-1602. Liu Xijun，Xu Jifeng，Hou Qingye，et，al.Geochemical characteristics of Karamaili ophiolite in east Junggar，Xinjiang：products of ridge subduction[J].Acta Petrologica Sinica，2007，23(7)：1591-1602.

[2]Bhatia M R，Crook K A W.Trace element characteristics of graywacke and tectonic discrimination of sedimentary basins.Contrib.Mineral[J].Petrol,1986(92):181-193.

[3] 劉家軍，鄭明華.熱水沉積硅質巖的地球化學特征[J].四川地質學報，1993，31(2)：110-118. Liu Jiajun，Zheng Minghua.Geochemistry characteristics of hydrothermal sedimentary silicalite[J].Acta Geological Sichuan,1993,31(2)：110-118.

[4] Sugisaki R，Yamamoto K ，Adachi M.Triassic bedded cherts in central Japan are not pelagic[J].Nature,1982(298):644-647.

[5]Hekinian R.Hydrothermal Fe and Si oxyhydroxide.deposits from south pacific intraplate volcanoes and east pacific rise axial and off-axial regions[J].Economic Geology,1993(88):2099-2121.

[6] 李華芹，陳富文.中國新疆區域成礦作用年代學[M].北京：地質出版社，2004. Li Huaqin，Chen Fuwen.Study on Metallogenetic Chronology in Xinjiang，China[M].Beijing：Geological Publishing House,2004.

[7] 路彥明.新疆東準雙泉地區金礦構造控礦規律及勘查找礦方向[D].北京：中國地質大學，2008. Lu Yanming.Structural Control and Prospecting of the Gold Deposits in Shuangquan Area，Eastern Junggar，Xinjiang Province[D].Beijing：China University of Geosciences,2008.

[8] 汪幫耀，姜常義，李永軍，等.新疆卡拉麥里姜巴斯套組火山巖地球化學特征與構造意義[J].地球科學與環境學報，2011，33(3)：237-245. Wang Bangyao，Jiang Changyi，Li Yongjun，et al.Geochemical characteristics and tectonic implications of Karamaili Jiangbasitao formation volcanic rock in Xinjiang[J].Journal of Earth Sciences and Environment，2011，33(3):237-245.

[9] 韓寶福，季建清，宋 彪，等.新疆準噶爾晚古生代陸殼垂向生長(I)——后碰撞深成巖漿活動的時限[J].巖石學報，2006，22(5)：1077-1086. Han Baofu，Ji Jianqing，Song Biao，et al.Late paleozoic vertical growth of continent al crust around the Junggar Basin，Xinjiang，China(part I)：Timing of post-collisional plutonism[J].Acta Petrologica Sinica，2006，22( 5 ) ：1077-1086.

[10] 楊寶凱，李永軍，閆存興，等.東準卡拉麥里地區蘇吉泉一帶黑山頭組的厘定[J].新疆地質，2011，29(1)：13-16. Yang Baokai，Li Yongjun，Yan Cunxing，et al.Confirmation of the Heishantou formation in Sujiquan belt of the Kalamaili areas in east junggar[J].Xinjiang Geology,2011,29(1):13-16.

(責任編輯 鄧永前)

Tectonic Setting of the Formation of Quartz-vein Type Gold Mineralization in Kalamali Gold Belt of Xinjiang

Nie Xiaoyong1,2Su Dayong1Yang Xiangdong2

(1.SchoolofGeosciencesandResources，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China;2.No.8GoldBranchofChinesePeople'sArmedPoliceForce，Urumchi830057，China)

According to the geological survey results，the ore-hosting rock series of quartz-vein type gold mineralization in Kalamali gold belt is made up of ophiolite and tephra-sedimentation formations.The geochemistry characteristics of main and trace elements among sedimentary types of ore rock siliceous rocks and clastic rocks are researched.Then,w(MnO)/w(TiO2) value andw(Al2O3)/w(Al2O3+Fe2O3) value of siliceous rocks is 1.3～3.7 and 0.08～0.36 respectively.The standardization mode curve of REE among north American shale is close to the horizontal level，theδCe/δCe*value is less than 1,δLa/δCe value is 1.12～1.93.It is determined that the sedimentary environment is the oceanic basin that affected by spreading ridge hydrothermal activities seriously.Clastic rocks come from the continental island arc which sources are affected by the oceanic island arc.It is further confirmed that，volcanic rocks of ophiolite are forming in fore-arc area.The close relationship between the quartz-vein type mineralization and the volcanic rocks is discussed，and they both maybe the product of subduction of oceanic ridge under the island arc system between 310～315 Ma.The hydrothermal activities under different environments has different performance，that is to say，the hydrothermal sediment siliceous rocks is deposited near the ocean floor basalt，and the gold-bearing quartz veins deposited in tectonic fractures of two host rock series.

Tectonic setting，Host rock series，Quartz-vein type，Gold belt，Kalamaili

2013-11-05

中國地質調查局項目(編號：1212011085018)。

聶曉勇(1977—)，男，工程師，博士研究生。

P618.51

A

1001-1250(2014)-03-111-05