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1 第 38 卷第 3 期 2016 年 5 月 地球科学与环境学报 JournalofEarthSciencesandEnvironment Vol 38 No 3 May2016 文章编号 :1672G6561(2016)03G0285G21 投稿网址 : 中亚成矿域西部巴尔喀什 准噶尔成矿带晚古生代成矿作用大爆发 陈宣华 1, 陈正乐 2, 白彦飞 3, 韩淑琴 2, 丁伟翠 1, 李江瑜 1, 施炜 2, 叶宝莹 4 (1 中国地质科学院地球深部探测中心, 北京 ;2 中国地质科学院地质力学研究所, 北京 ; 3 山西省水利水电勘测设计研究院, 山西太原 ;4 中国地质大学 ( 北京 ) 地质调查研究院, 北京 ) 摘 要 : 巴尔喀什 准噶尔成矿带主要由巴尔喀什成矿带 西准噶尔成矿带和东准噶尔成矿带组 成, 是中亚成矿域西部重要的晚古生代成矿带. 巴尔喀什 准噶尔成矿带产出有大量著名的大 型 超大型斑岩型铜钼矿床 ( 科翁腊德 阿克斗卡 博尔雷和包古图 ) 大型矽卡岩型铜矿床 ( 萨亚 克 ) 大型稀有金属矿床 ( 东科翁腊德 扎涅特和阿克沙套 ) 和大型造山带型金矿床 ( 哈图 ) 等. 锆石 UGPb 测年, 辉钼矿 ReGOs 测年, 角闪石 白云母 黑云母和钾长石 40 Ar/ 39 Ar 热年代学, 锆石和磷灰 石裂变径迹 (UGTh)/He 测年和热历史模拟, 限定了金属矿床从深部形成到地表剥露的全过程热 演化历史. 热年代学研究揭示该地区晚古生代与岛弧 / 大陆弧有关的深成岩浆侵入活动和同时代 的金属成矿作用 晚古生代 早中生代的中温区域冷却历史以及中生代以来金属矿床的剥露作用. 综合花岗岩类地球化学和年代学研究结果, 该地区经历了从晚石炭世大洋板块的俯冲到早二叠世 陆内伸展作用的构造环境转换 ; 在此构造转换时期, 发生了金属铜 钼 稀有金属和金成矿作用的大 爆发, 可称之为中亚成矿域西部 晚古生代成矿作用大爆发. 矽卡岩型铜矿 斑岩型铜 ( 钼 ) 矿 云 英岩 G 石英脉型钼钨矿和造山带 ( 石英脉 ) 型金矿构成了巴尔喀什 准噶尔成矿带晚古生代成矿作 用大爆发完整的区域成矿系列. 关键词 : 晚古生代 ; 地壳生长 ; 成矿带划分 ; 成矿系列 ; 成矿作用 ; 热年代学 ; 巴尔喀什 准噶尔成矿 带 ; 中亚成矿域 中图分类号 :P612 文献标志码 :A LatePaleozoicConcentrated MineralizationofBalkhashGJunggar MetalogenicBeltintheWesternPartoftheCentral Asian MetalogenicDomain CHEN XuanGhua 1,CHENZhengGle 2,BAIYanGfei 3,HANShuGqin 2,DING WeiGcui 1, LIJiangGyu 1,SHIWei 2,YEBaoGying 4 (1.SinoProbeCenter,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China;2.Instituteof Geomechanics,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100081,China;3.ShanxiHydroelectric InvestigationandDesignInstitute,Taiyuan030024,Shanxi,China;4.InstituteofGeologicalSurvey, ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China) Abstract:TheBalkhashGJunggarmetalogenicbeltconsistsofBalkhash,WestJunggarandEast JunggarmetalogenicbeltsinthewesternpartoftheCentralAsianmetalogenicdomain.Itisan 收稿日期 :2016G01G08 基金项目 : 中国地质调查局地质大调查项目 ( , ); 十一五 国家科技支撑计划项目暨国家 305 项目 (2007BAB25B02); 深部探测技术与实验研究专项项目 (SinoProbeG08) 作者简介 : 陈宣华 (1967G), 男, 浙江乐清人, 研究员, 博士研究生导师, 理学博士,EGmail:xhchen@cags.ac.cn.

2 286 地球科学与环境学报 2016 年 importantmetalogenicbeltwithoccurrenceofmanywelgknownsuperglargeandlargeporphyry CuGModeposits(suchasKounrad,Aktogai,BorlyandBaogutu),largeskarnCudeposits(such assayak),largerare metaldeposits (suchaseastkounrad,zhanetand Akshatau)andlarge orogenicaudeposits(suchashatu).zirconugpbdating,regosdatingofmolybdenite, 40 Ar/ 39 Arthermochronologyofhornblende,muscovite,biotiteandKGfeldspar,andfissiontrackand (UGTh)/Hedatingofzirconandapatiteandthermalhistorymodeling,provideamultidisciplinary approachtoconstrainthewholethermoghistoryofmetalicdepositsfromtheirformationinthe deeptotheexhumationinthesurface.itrevealsthearcgrelatedgranitic magmatism andthe metalogenesisofskarncu,porphyrycugmo,quartzgvein/greisen WGMoandorogenicAuinLate Paleozoic,the mediumgtemperatureregionalcoolinghistoryin LatePaleozoicGEarly Mesozoic, andthelowgtemperatureexhumationofthedepositsin Mesozoic.Thetimingcombined with geochemistryofgranitoidssuggestsatransitionoftectonicenvironmentfrom subductionand volcanicarcin Late Carboniferous to postgorogenic extension in Early Permian,and the concentratedmineralizationofcu,mo,raremetalsandauduringthistectonictransition.the completemetalogenicseriesforlatepaleozoicconcentrated mineralizationofbalkhashgjunggar metalogenicbeltinthe westernpartofthecentralasian metalogenicdomainareskarn Cu, porphyrycugmo,quartzgvein/greisen MoGW,andorogenic(quartzGvein)Audeposits. Keywords:LatePaleozoic;crustalgrowth;divisionof metalogenicbelt;metalogenicseries; mineralization;thermalgchronology;balkhashgjunggar metalogenicbelt;centralasian metalogenic domain 0 引言 中亚成矿域 (CAMD) 也称为古亚洲洋成矿域, 西起欧亚交界的乌拉尔山脉, 向东经哈萨克斯坦, 乌兹别克斯坦, 吉尔吉斯斯坦, 中国的新疆 青海和甘肃北部 内蒙古西部, 蒙古西部, 至包括贝加尔湖东部在内的南西伯利亚地区, 其范围与中亚造山带相 [1] 一致. 中亚成矿域经历了大陆基底形成 古亚洲洋陆缘增生和滨西太平洋大陆边缘活动及陆内构造变动等多个阶段, 造就了多种有利的成矿环境 ; 其西段以加里东期 海西期构造 G 成矿作用为主, 东段叠加有燕山期成矿作用. 中亚成矿域因其巨量的金属和非金属矿产资源而闻名于世, 构成中国北方主要的构造成矿域. 中亚成矿域西部的巴尔喀什 准噶尔成矿带 (BJMB) 经历了古生代多阶段俯冲 地壳 [2G10] 垂向增生和侧向生长的造山历史, 形成了火山块状硫化物 G 斑岩型铜矿 G 斑岩型钼矿 G 云英岩石英脉型钨钼矿 G 稀土元素 G 锌 G 铌富集的成矿系列, 成矿作 [1G2,11G27] 用极其复杂多样. 本文对中亚成矿域西部进行了成矿带划分, 介绍了巴尔喀什 准噶尔成矿带地质概况, 分析了与成矿作用密切相关的花岗岩类热年代学研究成果, 构建了始于岩浆侵入的构造 G 岩浆 G 成矿及其区域冷 却与剥露作用的热历史, 进一步约束了矽卡岩型铜 ( 多金属 ) 矿 斑岩型铜钼矿 云英岩型钨钼矿和造山带型金矿成矿作用的时代和成矿系列, 从而提出了巴尔喀什 准噶尔成矿带晚古生代成矿作用大爆发的初步认识, 供该地区成矿规律研究和找矿实践参考. 1 区域地质概况 1.1 中亚成矿域西部核心区成矿带划分由于研究的不断深入和资料的不断积累, 中国学者提出了关于中亚成矿域西部成矿带划分的不同看法. 董连慧等将新疆西北部划分为阿尔泰 准噶 [28] 尔 伊犁和塔里木等成矿省. 其中, 阿尔泰成矿省包括北阿尔泰和南阿尔泰等成矿带, 准噶尔成矿省含北准噶尔 唐巴勒 卡拉麦里 准噶尔盆地和准噶尔南缘等成矿带, 伊犁成矿省包括伊犁微板块东北缘和伊犁等成矿带. 朱永峰将中亚成矿域西部核心区划分为 4 个成矿省, 分别为阿尔泰成矿省 巴尔喀什 准噶尔成矿省 楚伊犁 天山成矿省和西南天山成矿省, 并将巴尔喀什 准噶尔成矿省划分为扎尔玛 萨吾尔 塔尔巴哈台 谢米斯台 阿科斗卡 巴尔鲁克和巴尔喀什 西准噶尔等 4 个巨型成矿带, 将楚伊犁 天山成矿省划分为莫因特 阿拉套 赛里木 楚伊犁 博洛霍勒 伊赛克 阿吾拉勒

3 第 3 期 陈宣华, 等 : 中亚成矿域西部巴尔喀什 准噶尔成矿带晚古生代成矿作用大爆发 287 [13] 成矿带和卡扎尔曼 那拉提等 4 个巨型成矿带. 申萍等将哈萨克斯坦境内的环巴尔喀什地区划分为扎尔玛 萨吾尔 波谢库尔 成吉斯和北巴尔喀什等 3 个成矿带, 将中国新疆西准噶尔地区划分为萨吾尔 谢米斯台 沙尔布提 巴尔鲁克 克拉玛依等 [29] 3 个成矿带. 根据成矿作用和断裂构造体系发育的特点 ( 图 1), 结合前人关于成矿单元划分的方 [13G14,28G29] 案, 本文建议将中亚成矿域西部核心区初步划分为阿尔泰 巴尔喀什 准噶尔 天山等 3 个成矿省和 13 个成矿带 ( 图 2). 其中, 阿尔泰成矿省由北阿尔泰成矿带 (Ⅰ) 斋桑 额尔齐斯成矿带 (Ⅱ) 等组成, 巴尔喀什 准噶尔成矿省由成吉思 谢米斯台 阿尔曼太成矿带 (Ⅲ) 巴尔喀什成矿带 (Ⅳ) 西准噶尔成矿带 (Ⅴ) 东准噶尔成矿带 (Ⅵ) 阿拉套 赛里木成矿带 (Ⅶ) 楚伊犁成矿带 (Ⅷ) 等组成, 天山成矿省由伊赛克 阿吾拉勒成矿带 (Ⅸ) 北天山成矿带 (Ⅹ) 卡扎尔曼成矿带 (Ⅺ) 西南天山成矿带 (Ⅻ) 东天山成矿带 ( ) 等组成. 根据构造 G 成矿作用演化的相似性, 本文将巴尔喀什成矿带 (Ⅳ) 西准噶尔成矿带 (Ⅴ) 和东准噶尔成矿带 (Ⅵ) 合称为巴尔喀什 准噶尔成矿带, 构成中亚成矿域西部的核 [12G14,16G17] 心成矿带. 本文重点介绍巴尔喀什成矿带和西准噶尔成矿带. 1 为科翁腊德 博尔雷断裂 ;2 为巴尔喀什中央断裂 ;3 为南阿克斗卡断裂 ;4 为成吉思 准噶尔断裂 ;5 为天山走滑断裂系统 ; 断裂构造 体系修改自文献 [30] [31]; 矿床分布修改自文献 [18] [21] [26] [27] [32] 和其他资料 图 1 中亚成矿域西部断裂构造体系与矿床分布 Fig.1 FaultTectenicSystemandDepositDistributionintheWesternPartoftheCentralAsian MetalogenicDomain 1.2 巴尔喀什成矿带巴尔喀什成矿带 ( 图 2 3) 位于中亚哈萨克斯坦 [16,27,34] 套 扎涅特等云英岩 G 石英脉型钨钼矿床等. 巴尔喀什成矿带前寒武纪和古生代地层出露于 巴尔喀什湖北侧的巴尔喀什 萨亚克和阿克斗卡地区, 是中亚造山带哈萨克斯坦 天山马蹄形构造带的内缘, 为一晚古生代 ( 海西期 ) 造山带, 属准噶尔北缘古生代活动陆缘的滨巴尔喀什泥盆纪 石炭纪残 [33] 余洋盆, 是中亚成矿域多核成矿系统最重要的核 [12,16] 心区之一. 带内产出有科翁腊德 阿克斗卡 [26] 博尔雷等大型 超大型斑岩型铜矿床, 萨亚克大 [19,26] 型矽卡岩型铜矿床, 以及东科翁腊德 阿克沙 相对稳定地块 ( 莫因特地块 ) 和缝合带中, 地层出露齐全, 有震旦纪 寒武纪石英砂岩 灰岩和含磷地层, 奥陶纪灰岩 粉砂岩 砂岩和砾岩建造, 在缝合带内有蛇绿岩及蛇绿混杂岩建造. 志留纪地层为一套陆相碎屑岩系, 其厚度巨大, 达 5000~6000m. 泥盆系分布很广泛, 下泥盆统主要为海相陆源沉积, 局部含安山玢岩建造, 下中泥盆统为海相火山沉积岩建造, 其后火山活动强烈, 广泛出现安山岩 G 英安岩 G

4 288 地球科学与环境学报 2016 年 Ⅰ 为北阿尔泰成矿带 ;Ⅱ 为斋桑 额尔齐斯成矿带 ;Ⅲ 为成吉思 谢米斯台 阿尔曼太成矿带 ;Ⅳ 为巴尔喀什成矿带 ;Ⅴ 为西准噶尔成矿带 ;Ⅵ 为东准噶尔成矿带 ;Ⅶ 为阿拉套 赛里木成矿带 ;Ⅷ 为楚伊犁成矿带 ;Ⅸ 为伊赛克 阿吾拉勒成矿带 ;Ⅹ 为北天山成矿带 ;Ⅺ 为卡扎尔曼成矿带 ;Ⅻ 为西南天山成矿带 ; 为东天山成矿带图 2 中亚成矿域西部主要成矿带划分 Fig.2 DivisionofMajorMetalogenicBeltsintheWesternPartoftheCentralAsian MetalogenicDomain 流纹岩建造. 早石炭世在滨巴尔喀什地区广泛分布有碳酸盐 G 陆源碎屑岩建造和陆相流纹岩 G 英安岩建造, 其上为晚石炭世陆源碎屑岩及磨拉石建造. 巴尔喀什成矿带具有多期构造 G 岩浆侵入活动, [35G37] 其中以海西期最为强烈. 侵入岩分布十分广泛, 主要为中酸性侵入岩, 早石炭世花岗岩分布在北巴尔喀什复背斜的边缘, 中石炭世 晚石炭世是岩浆活动的鼎盛期. 大面积分布的花岗闪长岩 G 花岗岩建造以及中浅层侵入的中酸性斑岩, 构成最具潜力的成矿建造. 科翁腊德超大型斑岩型铜矿床就产于托克劳盆地托帕尔杂岩体最晚期的花岗闪长斑岩中. 晚古生代构造 G 岩浆活动造就了巴尔喀什成矿带, 使之成为哈萨克斯坦最主要的斑岩型铜矿化集 [38G39] 中区, 同时也是世界上三大斑岩型铜矿带最重要的铜矿区之一. 杨屹等给出巴尔喀什成矿带晚古生代最晚期深成岩浆侵入事件的年龄为 (289.7± 2 3)Ma( 早二叠世 ) [40], 标志着洋陆转换之后的陆内伸展作用过程中花岗岩岩浆活动在这之后近乎结束. 1.3 西准噶尔成矿带西准噶尔成矿带 ( 图 4) 为滨巴尔喀什泥盆纪 [33] 石炭纪残余洋盆东延部分的北支. 带内产出包 古图斑岩型铜矿床 苏云河钼矿床 哈图金矿床 包 [24,41] 古图金矿床和萨尔托海铬铁矿床等大型矿床. 近年来勘探发现了宏远铜钼矿床 红山铜矿床和吐 [22] 克吐克铜矿床等, 使该区成为中亚成矿域西部重 [17,21] 要的成矿远景区. 早古生代主要发育蛇绿混杂堆积和复理石建造 ; 晚古生代发育巨厚的石炭系深海 半深海 大陆坡相火山 G 碎屑沉积建造 ; 二叠纪为陆相火山磨拉 [42] 石建造. 成矿带内广泛发育晚古生代晚期 2 类中酸性侵入岩 ( 图 4): 一类为小的中酸性斑岩体, 年龄集中在 310~332 Ma, 具有与大洋板块俯冲作用有关的埃达克岩特征, 与铜金矿化关系密切, 赋存有包古图斑岩型铜矿等 ; 另一类为酸性的以碱长花岗岩 (A 型 ) 为主体的花岗岩类岩基, 包括庙尔沟 阿克巴斯套 克拉玛依 红山和塔尔根等岩体, 以碱长花岗岩为主, 年龄处在 276~327 Ma 之间, 主要集中在 296~309 Ma, 可能为陆内伸展作用过程中岩浆活动的产物, 构成达拉布特富碱火成岩带. 西准噶尔走滑断裂系统 ( 简称 西准系 ) 主要由达拉布特断裂 玛依勒断裂和巴尔鲁克断裂等 3 条 NE 走向的左行走滑断裂, 规模稍小的安齐断裂 哈图断裂和别鲁阿嘎希断裂及其夹持在断裂之间的花

5 第 3 期陈宣华, 等 : 中亚成矿域西部巴尔喀什 准噶尔成矿带晚古生代成矿作用大爆发 28 9

6 ２９０ 地 球 科 学 与 环 境 学 报 ２０１６ 年 断 裂构造体系引自文献[ ２１];锆石 UＧPb 年龄单位为 Ma,对应右上角带括号的编号( １)~ ( ２０)分别对应文献[ ４４]~ [ ６３],编号( ２１)对应 文献[ ６４];断裂 ①~ 分别对应成吉思 准噶尔断裂(也称为艾比湖断裂) 达拉布特断裂 玛依勒断裂 巴尔 鲁 克 断 裂 安 齐 断 裂 塔 尔 根断裂(环状构造) 玛雅图断裂 扎娄勒山 拉巴断裂 一家人断裂 哈图断裂 别鲁阿嘎希断裂 孟布拉克断 裂 杨 庄 断 裂;花 岗 岩 类 岩 体 KM SL AT TC HT AK ME JT AL LD DL LK BE TE YM KD TK TX BL YY GZ HS KL 和 K９５６ 分别对应库鲁木苏岩 体 赛力克岩体 阿克铁热克岩体 铁厂沟岩体 哈图岩体 阿克巴斯套岩体 庙尔沟岩体 接特布调岩体 阿拉 山 口 岩 体 拉 巴 河 东 岩 体 都伦河东岩体 拉巴河口岩体 布尔克斯台岩体 塔尔根岩体 雅玛图西南岩体 康德萨依岩体 塔克尔干岩体 塔 克 尔 干 西 北 岩 体 别 鲁 阿嘎希岩体 玉依岩体 鸽子洞岩体 红山岩体 克拉玛依岩体和 ９５６ 岩体; BI BI I BI I I BIV BV 分别为包古图 Ⅰ 号 Ⅱ 号 Ⅲ 号 Ⅳ号和 Ⅴ 号岩体; KI KI I分别为克拉玛依 Ⅰ 号和 Ⅱ 号岩体 图 ４ 西准噶尔成矿带断裂构造系统 花岗岩类岩体年龄与矿床(点)分布 F i ４ Sk e t ch Mapo fwe s tjung a rme t a l l o en i cbe l tshowi ngdi s t r i bu t i ono ffau l tte c t on i csy s t em,ag e so f g g g Gr an i t i cp l u t on sanddepo s i t s( Oc c u r r enc e s) 岗岩类岩体和蛇绿岩,晚古生代地层(主要为下石炭 异,以达拉布特断裂 玛依勒断裂和巴尔鲁克断裂为 统)所组成,具有 多米诺 式形态和斜向挤压的特征 界,本 文 建 议 将 西 准 噶 尔 地 区 自 南 向 北 大 致 分 为 ４ (图 ４).西准系与中亚造山带西部总体上的 NW 向 构造线方向极不协调(图 １). 前人一般将西准噶尔成矿带自北向南大致分为 ３ 条铜Ｇ金成矿亚带,即 哈 图 断 裂 以 北 的 别 鲁 阿 嘎 希 金成矿带 哈图 萨尔托海金成矿带和包古图 铜Ｇ金 成矿带.根 据 区 域 断 裂 构 造 特 征 与 成 矿 作 用 的 差 条成矿亚带(图 ５),分别为包古图铜Ｇ金Ｇ铬成矿亚带 ( V１ ) 哈 图 别 鲁 阿 嘎 希 金Ｇ铬Ｇ铜Ｇ镍Ｇ铁 成 矿 亚 带 ( V２) 萨雷诺海铜Ｇ铬Ｇ铁Ｇ镍成矿亚带( V３)和加 曼 苏云河铜Ｇ钼Ｇ铁 成 矿 亚 带 (V４ ). 其 中,哈 图 别 鲁 阿嘎希金Ｇ铬Ｇ铜Ｇ镍Ｇ铁 成 矿 亚 带 又 可 分 为 哈 图 断 裂 以南的 哈 图 萨 尔 托 海 金Ｇ铬Ｇ铜Ｇ镍 矿 化 区 (V２Ｇ１ ),

7 第 3 期 陈宣华, 等 : 中亚成矿域西部巴尔喀什 准噶尔成矿带晚古生代成矿作用大爆发 291 V1 为包古图铜 G 金 G 铬成矿亚带 ;V2 为哈图 别鲁阿嘎希金 G 铬 G 铜 G 镍 G 铁成矿亚带, 包括哈图 萨尔托海金 G 铬 G 铜 G 镍矿化区 (V2G1) 别鲁阿嘎希金 G 铁 G 铜矿化区 (V2G2) 克兹尔坤努依金 G 铬 G 铁矿化区 (V2G3) 喀腊巴斯套金 G 铜矿化区 (V2G4) 庙尔沟铜 G 金矿 化区 (V2G5) 阿克巴斯套铜 G 镍 G 铬矿化区 (V2G6);V3 为萨雷诺海 铜 G 铬 G 铁 G 镍成矿亚带 ;V4 为加曼 苏云河铜 G 钼 G 铁成矿亚带 ;DF 为达拉布特断裂 ;MF 为玛依勒断裂 ;BF 为巴尔鲁克断裂 ;HF 为 哈图断裂 ;TF 为塔尔根断裂 ( 环状构造 ); 其他图例同图 4 图 5 西准噶尔成矿带成矿亚带划分 Fig.5 DivisionofMetalogenicSubGbeltsin WestJunggarMetalogenicBelt 哈图断裂以北的别鲁阿嘎希金 G 铁 G 铜矿化区 (V2G2), 塔尔根断裂 ( 环状构造 ) 西南侧的克兹尔坤努依金 G 铬 G 铁矿化区 (V2G3), 处在庙尔沟 阿克巴斯套和哈图 等 3 个岩体之间的喀腊巴斯套金 G 铜矿化区 (V2G4), 庙尔沟花岗岩体及周缘的庙尔沟铜 G 金矿化区 (V2G5) 以及阿克巴斯套花岗岩体及周缘的阿克巴斯套铜 G 镍 G 铬矿化区 (V2G6). [65] 西准噶尔北部的白杨河 ( 杨庄 ) 铍矿床可能 更靠近成吉思 谢米斯台 阿尔曼太成矿带 (Ⅲ) 而 不是西准噶尔成矿带 (Ⅴ), 因此, 暂时不在西准噶尔 地区成矿亚带划分的考虑范围之内. 1.4 区域地壳生长 巴尔喀什 西准噶尔成矿带区域地壳演化主要 可以划分为 2 个阶段 :1 中元古代 古生代晚期古 洋盆的演化与关闭阶段 [66], 包括罗地尼亚超大陆形 成 (Pt2) 罗地尼亚超大陆裂解与古亚洲洋形成 (Pt3) 古亚洲洋发展 (Pz1) 古亚洲洋最后消亡与关 闭以及欧亚大陆形成 (D P);2 二叠纪以来的陆内 演化阶段, 主要受陆内断裂构造体系的控制, 在二叠 纪 侏罗纪期间受古太平洋和古特提斯洋演化的影 响, 新生代期间受印度板块与欧亚板块碰撞的影 响 [66]. 前人研究表明 : 西准噶尔地区在晚石炭世可 [67] 能开始洋中脊俯冲 ; 石炭纪 二叠纪之交形成的别鲁阿嘎希赞岐岩类可能代表了西准噶尔洋壳的最 [64] 后消失时间. 在初始 Nd 同位素成分的基础上, 大陆地壳一般可以分成地幔来源的新生地壳和至少有部分古老地壳来源的进化地壳. 前者具有正 ε Nd 值, 类似亏损地幔来源 ; 后者具有负 ε Nd 值, 类似古老地壳来 [68] 源. 中亚地区从古生代以来可能就是地球上大 [69] 陆地壳生长最重要的地带. 中亚造山带古生代 中生代花岗岩的 SmGNd 同位素研究表明, 该区发育大规模正 ε Nd 值花岗岩, 并且随着时代逐渐变 [70G71] 新, 花岗岩的 ε Nd 值逐渐降低. 上地幔来源的新生物质在中亚造山带显生宙花岗岩的来源中占压倒性优势, 大量的地幔源物质通过花岗岩定位到陆壳中, 导致陆壳的大规模生长. 其中 ἐ Nd =[(N( 143 Nd)/ N( 144 Nd)) i /(N( 143 Nd)/N( 144 Nd)) CHUR-1] 10 4, 下标 i 表示初始比值, 下标 CHUR 表示球粒陨石均一源与样品同时的比值,N( )/N( ) 为同一元素同位素比值,N ( ) 为该元素的原子丰度,n( )/ n( ) 为不同元素同位素比值,n( ) 为元素的物质的量 ἐ Nd (t) 为年龄 t 对应的 ε Nd 值. 巴尔喀什 准噶尔成矿带既有增生的地壳, 也 [72] 有古老地壳的残余. 科翁腊德斑岩型铜矿床二长花岗斑岩的初始 ε Nd 值为 -0.07, 后期侵入的圆筒状不含矿英云闪长玢岩的初始 ε Nd 值为 0.53, 博尔雷斑岩型铜矿床花岗闪长斑岩和同期花岗闪长岩的初始 ε Nd 值分别为 和 0.09, 显示其处在未分异地壳的附近, 反映了成矿物质来自于亏损地幔与大陆地壳表层物质 ( 老地壳物质 ) 的显著混染作用, 与巴尔喀什地区具有古老大陆基底大地构造模型的假定相一致. 阿克斗卡斑岩型铜矿床花岗闪长斑岩 二长花岗斑岩和外围科尔达尔岩体早期石英闪长岩的初始 ε Nd 值分别为 和 5.51, 显示其处在亏损地幔端元的附近, 反映了与成矿有关的岩浆物质直接来自于亏损地幔, 是从壳 / 幔分界处很年轻壳下岩石圈继承下来的. 因此, 以巴尔喀什中央断裂为界 ( 图 1), 巴尔喀什 准噶尔成矿带花岗岩类具有东 西分段的特征 : 东部的萨亚克 阿克斗卡和西准噶尔地区通过地幔来源的新生物质导致陆壳的大规模生长 ( 包括垂向和侧向生长 )ἐ Nd (t) 值为高的正值, 显示其为古生代新生地壳即年轻地壳基底, 揭示了中亚造山带晚古生代显著的大陆地壳生长作用 ; 而在西部的科翁腊德等地区 ἐ Nd (t) 值偏低, 显示其为壳源和幔源的双源特点, 反映了新元古代

8 292 地球科学与环境学报 2016 年 地壳的 回炉, 即古老地壳基底的重熔, 而古生代新生地壳的规模不是很大. 2 成矿作用与成矿时代 与晚古生代显著的新生大陆地壳生长作用相对应, 巴尔喀什 准噶尔成矿带发生了大规模的晚古生代成矿作用, 包括斑岩型铜 ( 钼 ) 成矿作用 矽卡岩型铜成矿作用 云英岩 G 石英脉型钼钨成矿作用和造山带型及韧性剪切带型金成矿作用等. 2.1 斑岩型铜 ( 钼 ) 成矿作用 科翁腊德斑岩型铜矿床科翁腊德斑岩型铜矿床 ( 表 1) 是巴尔喀什成矿带斑岩型铜矿的最典型代表 ( 图 3), 被认为是与钠质花岗闪长岩组合有关的 花岗闪长岩型 斑岩型铜 [73] 矿床. 成矿作用主要发生在与早期的斑状花岗闪长岩侵入有关的围岩蚀变阶段. 这一阶段在外接触带的蚀变酸性火山岩中叠加形成了刚玉 G 石英 石英 G 红柱石 石英 G 绢云母和青盘岩化矿物组合等围岩蚀变, 晚期形成石英 G 高岭土泥化矿物组合. 在侵入岩体内, 斑状花岗闪长岩的蚀变作用以绢英岩化为特征, 标志着成矿作用的开始, 具有青盘岩化黄铁矿化外带. 渗入到似斑状花岗闪长岩岩体中的泥化蚀变则与斑岩型铜矿床的形成同步, 并延续到矿化的最后阶段, 同时出现爆破角砾岩岩筒. 文献 [73] 和 [74] 给出这一阶段的成矿作用与围岩蚀变开始于 240 ~400 区间. 其中, 早期不含矿石英细脉形成于 380 ~400, 黄铁矿形成于 330, 砷黝铜矿形成于 240. 晚期斑状花岗闪长岩 G 英云闪长岩侵入有关的矿化作用表现为云母 G 石英 G 电气石化蚀变特征, 形成温度为 440 ~470 ; 晚期的乳 [73G74] 白色石英形成温度在 160 ~210 区间. 铜矿床外围花岗岩类给出锆石 SHRIMP UGPb 年龄为 369.2~381.8 Ma [75], 其早于斑岩型铜矿床的形成. 一般认为, 科翁腊德斑岩型铜矿床的成矿 [39] 时代在早石炭世或中石炭世早期.Singer 等给出其成矿年龄为 324~335 Ma [76]. 主要的矿化侵入岩为早期侵入的斑状花岗闪长岩, 其 KGAr 年龄约为 335 Ma [74]. 锆石 SHRIMPUGPb 测年结果给出巴尔喀什成矿带斑岩型铜矿床含矿斑岩体侵位和结晶的精确时限, 从而限定了斑岩型铜成矿作用的时代. 其中, 科翁腊德斑岩型铜矿床二长花岗斑岩的结晶年龄为 (327.3±2.1)Ma, 反映了斑岩型铜成矿作用的时代约为 327 Ma [26] 阿克斗卡斑岩铜矿床阿克斗卡斑岩型铜矿床 ( 表 1) 也被认为是与钠质花岗闪长岩组合有关的 花岗闪长岩型 斑岩型铜 [73] 矿床.Sergiko 等认为阿克斗卡 3 个斑岩型铜矿床的成矿深度为 700~2700m [77] ; 流体包裹体研究给出阿克斗卡斑岩型铜矿床早期石英 G 钾长石细脉的形成温度为 320 ~490, 而后来的硫化物 G 石英细脉形成于 180 ~320 [73]. 前人对赋矿的科尔达尔岩体的时代认识不一, 包括有中 晚石炭世和早二叠世 2 种看法, 因此, 对阿克斗卡矿田斑岩型铜矿床 [39] 成矿时代的认识也不一致, 成矿时代被认为介于 [76] 312~354Ma 之间.Heinhorst 等给出阿克斗卡斑岩型铜矿床具有下地壳包体的早期花岗岩类 RbGSr 全岩等时线年龄为 (346±20)~(366±10)Ma, 矿物等时线年龄为 (319±15)~332 Ma [2,78]. 其中, 一个岩体中暗色包体的 SmGNd 矿物等时线年龄为 (359± 43)Ma [79]. 阿克斗卡斑岩型铜矿床及附近有关花岗岩类的锆石 SHRIMP 测年结果给出科尔达尔岩体早期英云闪长岩的结晶年龄为 (335.7±1 3)Ma, 主成矿期的含矿二长花岗斑岩结晶年龄为 (327.5± 1 9)Ma. 由此说明阿克斗卡斑岩型铜成矿作用的年龄为 (327.5±1 9)Ma [26] 博尔雷斑岩型铜钼矿床博尔雷斑岩型铜钼矿床 ( 表 1) 具有明显的 3 期热液作用 : 早期为碱性阶段, 包括长石化 绿泥石化 硅化 绿帘石化 葡萄石化作用 ; 中期为酸性阶段, 包括绢云母化 硅化 绿泥石化和碳酸盐化 ; 后期也是碱性阶段 ( 即晚期碱性阶段 ), 包括硅化 碳酸岩化 [80] 等. 矿化主要与早期碱性阶段及酸性阶段关系密切.Singer 等认为博尔雷斑岩型铜钼矿床的成矿年龄为 329 Ma [76]. 本研究给出博尔雷斑岩型铜矿床花岗闪长斑岩和花岗闪长岩的结晶年龄分别为 (316.3±0.8)Ma 和 (305±3)Ma [26]. 根据辉钼矿 ReGOs 同位素测年数据, 确定博尔雷斑岩型铜 ( 钼 ) 成矿作用的时代约为 316 Ma [34] 包古图斑岩型铜矿床包古图斑岩型铜矿床赋存于包古图 V 号岩体中, 铜储量为 t [81G82]. 矿床属于还原性斑岩型铜矿, 可能是含矿的中性岩浆侵位时与含碳质围 [82G83] 岩发生了同化混染作用所致. 宋会侠给出 2 个石英 G 硫化物脉辉钼矿 ReGOs 模式年龄分别为 (310 1±3.6)Ma 和 (310.4±3.6)Ma [84] ; 申萍等测得辉钼矿 ReGOs 等时线年龄为 (316.0±6 4)Ma. 这说明其成矿时代可能为 310~316 Ma, 处在晚石

9 第 3 期 陈宣华, 等 : 中亚成矿域西部巴尔喀什 准噶尔成矿带晚古生代成矿作用大爆发 293 表 1 巴尔喀什成矿带代表性金属矿床同位素年龄数据 Tab.1 IsotopicAgesforTypicalMetalicDepositsinBalkhash MetalogenicBelt 矿区及采样地点岩 ( 矿 ) 石名称测试对象及方法同位素年龄 /Ma 数据来源 花岗岩类 黑云母 KGAr 304~329 文献 [85] [86] 花岗岩类 锆石 UGPb 280±5 315±6 420±5 520 文献 [85] 花岗闪长岩 锆石 UGPb 330 文献 [87] 英云闪长岩 307~347 斜长花岗岩 310~314 文献 [74] 花岗闪长岩 304~335 闪长岩 335±2 萨亚克铜矿田 花岗闪长岩 锆石 SHRIMPUGPb 308±10 二长岩花岗闪长岩 黑云母 40 Ar/ 39 Ar 297±3 309± ±2.9 文献 [26] 闪长岩 角闪石 40 Ar/ 39 Ar 钾长石 40 Ar/ 39 Ar 286.6± ±11 闪长岩 85.4±4.5 二长岩花岗闪长岩 磷灰石裂变径迹 80.9± ±4.8 文献 [19] 花岗闪长岩 66.9±4.1 阿克斗卡铜矿床 花岗岩类花岗岩类的暗色包体英云闪长岩花岗闪长斑岩英云闪长岩 RbGSr 全岩等时线 RbGSr 矿物等时线 SmGNd 矿物等时线锆石 SHRIMPUGPb 角闪石 40 Ar/ 39 Ar 346±20~366±10 319±15~332±15 359± ± ± 文献 [2] [78] 文献 [79] 文献 [26] 二长花岗斑岩英云闪长岩花岗闪长斑岩斑状花岗闪长岩 钾长石 40 Ar/ 39 Ar 黑云母 40 Ar/ 39 Ar 磷灰石裂变径迹 KGAr 281.6± ± ±4.8 约 335 文献 [88] 文献 [74] 科翁腊德铜矿床博尔雷铜钼矿床东科翁腊德钼钨矿床扎涅特钼矿床阿克沙套钼钨矿床 二长花岗斑岩英云闪长玢岩二长花岗斑岩花岗闪长斑岩花岗闪长岩花岗闪长斑岩云英岩碱性花岗岩云英岩 G 石英脉碱性花岗岩二长花岗斑岩云英岩 G 石英脉碱性花岗岩花岗闪长岩云英岩 G 石英脉花岗闪长岩碱性花岗岩花岗闪长岩 锆石 SHRIMPUGPb 磷灰石裂变径迹锆石 SHRIMPUGPb 辉钼矿 ReGOs 白云母 KGAr 锆石 SHRIMPUGPb 辉钼矿 ReGOs 钾长石 40 Ar/ 39 Ar 磷灰石裂变径迹锆石 SHRIMPUGPb 辉钼矿 ReGOs 磷灰石裂变径迹锆石 SHRIMPUGPb 辉钼矿 ReGOs 黑云母 40 Ar/ 39 Ar 钾长石 40 Ar/ 39 Ar 磷灰石裂变径迹 327.3± ± ± ± ± ± ± ± ±5 92.1± ± ± ± ± ± ± ± ±5.0 文献 [26] 文献 [26] 文献 [16] [34] 文献 [16] 文献 [27] 文献 [16] [34] 文献 [27] 文献 [27] 文献 [16] [34] 文献 [27] 文献 [27] 文献 [16] [34] 文献 [27]

10 294 地球科学与环境学报 2016 年 [54] 炭世, 与闪长玢岩 ( 年龄为 (312.3±2.2)Ma) [54] 花岗闪长斑岩 ((311 4±3 3)Ma) [84] 石英闪长斑岩 ((311±4)Ma) [53] 的侵入年龄相吻合. 2.2 矽卡岩型铜成矿作用萨亚克铜矿田 ( 表 1) 是哈萨克斯坦最典型的矽 [19,39] 卡岩型铜矿床, 具有独特的矽卡岩型 CuGAuG [85,89] Mo 组合, 形成于高温条件 (530 ~670 ); 金属成矿作用发生在矽卡岩形成之后, 主要矿石矿 [85] 物的沉淀发生在高温 (350 ~590 ) 下. 何国琦等研究认为巴尔喀什成矿带矽卡岩型铜 G 多金属矿床的成矿时代为 260~354 Ma, 高峰期在 260~ 290 Ma [11]. 萨亚克地区与矽卡岩型铜矿床有关的花岗岩类侵入体中黑云母样品的 KGAr 年龄为 304~ 329Ma [85G86].Seltmann 等认为萨亚克地区矽卡岩型铜矿床与石炭纪花岗闪长岩侵入体 ( 年龄为 330 Ma) [87] 有关.Cao 等给出萨亚克 I 号地区花岗闪长岩的锆石 SIMSUGPb 年龄为 (311.4±2.5)Ma [90]. 本研究根据 5 个花岗岩类样品采用 3 种方法获得的 5 种矿物 10 个热年代学年龄数据, 给出了巴尔喀什成矿带萨亚克地区大型矽卡岩型铜矿田含矿岩体侵位与 [26G27] 冷却过程的精确时限, 从而限定了与之有关的矽卡岩型铜成矿作用时代及其铜矿床的剥露历史. 萨亚克铜矿田发育的铜矿化与岩浆活动具有非常密切的关系, 交代作用和成矿作用的发生是岩浆活动的延续. 锆石 UGPb 年龄为 (335±2)Ma 的闪长岩与铜矿化作用的关系最为密切, 铜含量 ( 质量分数, 下同 ) 高达 1 06%; 其次, 锆石 UGPb 年龄为 (308±10)Ma 的花岗闪长岩 ( 锆石 SIMS UGPb 年龄为 (311.4±2.5)Ma) [90] 与铜矿化的关系也较为密切, 铜含量可达 0.21%. 因此,UGPb 测年给出了萨亚克铜矿田矽卡岩型铜成矿作用的 2 个时期, 阶段 1 和阶段 2 成矿作用分别与约 335 Ma( 主期 ) 和 308 Ma 至约 311 Ma( 次要期 ) 的岩浆侵入事件有关. 锆石 UGPb 年龄为 (297±3)Ma 的二长岩中铜质量分数只有 , 不具有矽卡岩型铜成矿作用的意义. 萨亚克铜矿田主要为海西中晚期构造 G 岩浆活动的产物. 2.3 云英岩 G 石英脉型钼钨成矿作用以阿克沙套钼钨矿床 ( 表 1) 为例, 云英岩 G 石英脉型钼钨成矿作用具有多阶段特征, 包括通过岩浆成因流体和渗流水而发生的成矿物质活化作用 淋滤作用 重结晶作用和再沉淀作用. 矿脉的形成是沿陡倾 ( 极少情况下为缓倾 ) 碎裂系统伸展和剪切作用的结果.Yefimov 等将阿克沙套地区钼钨成矿作 用划分为 2 个阶段 4 相过程 [91] : 第一阶段为气化 G 热 液阶段, 包括辉钼矿 G 石英相 ( 温度为 340 ~440 ) 和复杂稀有金属相 (250 ~480 ); 第二阶段为 真正的热液阶段, 包括方铅矿 G 闪锌矿 G 石英相 ( 温度 为 150 ~310 ) 和方解石 G 萤石 G 石英相 (60 ~ 180 ).Bespaevkh 等将阿克沙套钼钨矿床的形 成划分为 3 个阶段 [85] : 第 Ⅰ 阶段, 流体进入裂隙空 洞之中 ; 第 Ⅱ 阶段, 扩散性的交代作用导致花岗岩中 不含矿的石英黄玉云英岩和邻近的外接触带中石英 白云母和石英黄玉脉的形成 ; 第 Ⅲ 阶段, 在矿体的较 上部位和侵入体上部网状脉中, 系统发生自生加热 作用, 流体沸腾, 元素从顶板运移出来, 选择性地再 沉淀在重结晶带 ( 矿带 ) 内. 何国琦等认为东科翁腊德 阿克沙套钼钨矿床 和扎涅特钼矿床的成矿时代分别为 283~285 Ma 约 285 Ma 和约 275 Ma [11]. 也曾有报道认为, 东科 翁腊德钼钨矿床白云母年龄为 302 Ma [16].ReGOs 同位素测年得到东科翁腊德 阿克沙套钼钨矿床和 扎涅特钼矿床的辉钼矿模式年龄 ( 平均值 ) 分别为 (298.0±4.6) (289.3±4.2) (295.0±4.6)Ma, 具 有比较一致的成矿时代 [16] ;3 个矿床 ReGOs 等时线 年龄为 ( )Ma, 可能代表了该地区钼钨成 矿作用的起始年龄. 锆石 SHRIMP UGPb 测年给 出东科翁腊德钼钨矿床外围的碱性花岗岩结晶年龄 为 (293.6±2.7)Ma, 略小于该矿床的辉钼矿 ReGOs 成矿年龄 ((298.0±4.6)Ma), 说明碱性花岗岩的侵 位发生在钼钨成矿作用的近乎同时或稍后. 而阿克 沙套和扎涅特地区与成矿作用有关的花岗闪长岩 二长花岗斑岩的结晶年龄分别为 (306±1) (304± 4)Ma, 均大于辉钼矿 ReGOs 同位素年龄 ( 即成矿年 龄 ), 反映了钼钨成矿作用的发生稍晚于花岗闪长岩 和二长花岗斑岩的侵位. 苏云河钼矿床位于西准噶尔成矿带巴尔鲁克山 西段, 钼矿体主要产在斑岩体与围岩的外接触带之 中, 属于云英岩 G 石英脉型钼矿床 [23]. 其辉钼矿 ReG Os 年龄为 (300.7±4.1)Ma [23] 或 (294.4±1.7)Ma [41], 表明钼矿化发生于晚石炭世或早二叠世. 在达拉布 特断裂东南侧, 李永军等获得宏远钼矿床 ( 斑岩型 ) 辉 钼矿 ReGOs 年龄分别为 294.6Ma [22] 和 313.5Ma [92], 也为晚石炭世 早二叠世. 2.4 造山带型金成矿作用 以哈图金矿田为代表 [93], 该矿床同时具有造山 带型金成矿作用 蛇绿岩型金矿改造成矿作用和韧 性剪切带型金成矿作用的特征 [94]. 哈图齐 Ⅰ 金矿

11 第 3 期 陈宣华, 等 : 中亚成矿域西部巴尔喀什 准噶尔成矿带晚古生代成矿作用大爆发 295 床太勒古拉组硅质岩和玄武岩全岩 RbGSr 等时线年龄分别为 (323±22) (328±31)Ma [94], 反映了赋矿原岩的形成时代. 齐 Ⅰ 和齐 Ⅱ 金矿含金石英脉流体包裹体 RbGSr 等时线年龄分别为 (290 0±6 5) (288±20)Ma [94G95], 反映了哈图金矿田的金成矿时代约为 290 Ma. 2.5 区域成矿系列与成矿作用大爆发巴尔喀什成矿带矽卡岩型和斑岩型铜成矿作用的时代均晚于区域岩浆侵入作用, 属于与区域晚期岩浆活动有关的成矿作用. 萨亚克铜矿田 2 期矽卡岩型铜成矿作用的时代 ( 约 335 Ma 以及 308 Ma 至约 311Ma) 以及斑岩型铜成矿作用的时代 ( 约 316Ma 至约 327 Ma), 明显晚于科翁腊德斑岩型铜矿床外围的花岗闪长岩和角闪花岗闪长岩 ( 锆石 SHRIMP UGPb 年龄分别为 (381 8±3 1)Ma 和 (369 2± 4 9)Ma [75] ). 早期矽卡岩型铜成矿作用可能处在科翁腊德斑岩型铜矿床和阿克斗卡斑岩型铜矿床成矿时代之前, 晚期矽卡岩型铜成矿作用则处在博尔雷斑岩型铜矿床成矿时代之后. 东科翁腊德 阿克沙套和扎涅特等云英岩型钨钼矿床的成矿时代, 均晚于该地区矽卡岩型和斑岩型铜钼成矿作用的时代, 代表了晚古生代巴尔喀什成矿带的最晚期成矿作用. 与巴尔喀什成矿带类似, 中国境内新疆西 东准噶尔和东天山等地区也发育了带状分布的斑岩型铜钼成矿带, 并具有类似的岩浆活动与成矿时代. 西准噶尔成矿带哈图 包古图大型金铜矿集区含矿闪长岩的形成年龄为 312.3~332.0 Ma [38,54], 其中包古图斑岩型铜钼矿床含矿斑岩具有埃达克岩特 [96] 征, 含矿斑岩具有高的初始 ε Nd 值 (2 7~6 3) [97], 与阿克斗卡斑岩型铜矿床类似, 具有亏损地幔直接来源, 基底都是年轻的地壳 ; 石英闪长斑岩锆石 UGPb 年龄为 (309.9±1.9)Ma [53], 辉钼矿 ReGOs 年龄为 310Ma [98]. 西准噶尔西部苏云河钼矿辉钼矿 ReGOs 年龄为 (300.7±4.1)Ma [23] 或 (294.4±1.7)Ma [39]. 东准噶尔成矿带萨惹什克锡矿辉钼矿 ReGOs 同位素年龄为 (307±11)Ma [99]. 东天山成矿带土屋 延东斑岩型铜矿床产在 UGPb 年龄为 (333±4)~ (334±3)Ma [100] 的斜长花岗斑岩中, 铜矿体辉钼矿 ReGOs 等时线年龄为 (323±2)Ma [101]. 东天山赤湖斑岩型钼铜矿床斜长花岗斑岩体锆石 UGPb 年龄为 (322±10)Ma [102]. 由此可见, 巴尔喀什成矿带矽卡岩型和斑岩型铜成矿时代 ( 约 308Ma 至约 335Ma) 与西 东准噶尔和东天山等成矿带的斑岩型铜矿床 成矿时代相一致. 这也佐证了巴尔喀什和西准噶尔 同属于一个成矿带, 由于受到成吉思 准噶尔断裂 右行走滑作用的改造而成为现今并不直接相连的 2 个成矿带 [16]. 结合中国境内东准噶尔成矿带有关矿床的成矿 时代, 初步总结中亚成矿域巴尔喀什 准噶尔成矿带 及其邻近地区晚古生代主要成矿系列为 : 矽卡岩型铜 成矿作用 ( 年龄为 335Ma) [19,26] 以海相火山岩为主要 容矿围岩的蛇绿岩型金成矿作用 (323~328 Ma) [94] 斑岩型铜钼成矿作用 (310~327Ma) [16,34,88] 斑岩型金 铜成矿作用 (311 Ma) [46,53,58] 矽卡岩型铜成矿作用 (308 Ma) [19,26] 云英岩 G 石英脉型钨钼 ( 锡 ) 成矿作 用 (289 0~300.7 Ma) [23,34] 火山岩型铍成矿作用 ( 早二叠世 ) [65] 造山带型金成矿作用 蛇绿岩型金 矿改造成矿作用和韧性剪切带型金成矿作用 ( 约 290 Ma) [94]. 巴尔喀什 准噶尔成矿带主要属于海 西中晚期构造 G 岩浆活动的产物 ; 斑岩型铜钼成矿作 用向云英岩型钼钨成矿作用的转变可能反映了从大 洋板块俯冲作用 ( 斑岩型铜钼 ) 到陆内伸展作用 ( 云 英岩型钼钨 ) 转换的造山作用演化. 地质热年代学研究表明, 巴尔喀什 西准噶尔 成矿带主要的矽卡岩型与斑岩型铜矿床 云英岩 G 石 英脉型钼钨矿床 造山带型金矿床均形成于晚石炭 世 二叠纪 [16,18G19,23G24,26G27,38,54,90,98,103G105], 构成该地 区晚古生代区域成矿大爆发. 3 区域冷却 矿床剥露及其与走滑断裂作用的关系 3.1 区域热演化历史 矿物封闭温度是认识地质体 ( 包括矿床 ) 形成与 剥露作用热演化历史的重要依据 [106]. 根据区域热 年代学数据, 巴尔喀什成矿带区域地质热演化历史 分为 4 个主要阶段 ( 图 6):1 为岩浆侵入作用阶段 ; 2 为岩浆期后和热液成矿阶段 ;3 为区域 ( 中温 ) 缓 慢冷却阶段 ;4 为区域地壳和矿床剥露阶段. 从区 域热演化曲线来看, 巴尔喀什成矿带铜 G 钼 G 钨成矿 作用的深度可能要远远超过磷灰石裂变径迹部分退 火带的深度 ( 其上界面在 2km 附近 ), 而达到钾长石 40 Ar/ 39 Ar 封闭温度所代表的深度位置 ( 估计约 5km). 钾长石 40 Ar/ 39 Ar 封闭温度可能代表了区域云英岩 型钼钨成矿作用所需要的最低温度, 其起始年龄代 表了区域中温冷却历史的开始. 根据不同类型成矿 作用的温度分析, 发生矽卡岩型成矿作用的深成岩 浆活动的侵位深度可能为最深, 斑岩型次之 (2~

12 296 地球科学与环境学报 2016 年 主要年龄数据见表 1; 矿物封闭温度见文献 [106] 等 ;a b c d 分别表示冷却速率为 Ma -1 的线 图 6 巴尔喀什成矿带区域热年代学历史的温度 G 时间图解 Fig.6 RelationshipBetweenTemperaturesandTimesofRegionalThermochronologicalHistoryinBalkhash MetalogenicBelt 5km 深度, 属于深成斑岩成矿系统 ), 云英岩型为更 浅. 矽卡岩型铜成矿作用与深成岩浆侵入事件 ( 锆 石结晶 ) 年龄更为接近. 根据黑云母与钾长石 40 Ar/ 39 Ar 年龄之间的差异进行推测, 深成岩浆 ( 花岗岩 类 ) 侵入的深度可能介于黑云母与钾长石 40 Ar/ 39 Ar 封闭温度所代表的 2 个深度之间 ( 大于 5km). 区域 热演化历史也表明, 巴尔喀什成矿带基本上不存在 深度为 2km 以浅的浅成斑岩成矿系统. 与巴尔喀什成矿带类似, 西准噶尔成矿带区域 地质热演化历史也可以分为 4 个主要阶段 ( 图 7): 1 为岩浆侵入作用阶段 ;2 为岩浆期后和热液成矿 阶段 ;3 为区域 ( 中温 ) 缓慢冷却阶段 ;4 为区域地壳 和矿床剥露阶段. 区域热演化历史与矿床形成深度 及时间也有较好的对应关系. 与巴尔喀什成矿带不 同的是, 西准噶尔成矿带发育造山带型金矿, 其形成 时代约为 290 Ma [94]. 3.2 晚古生代左行走滑断裂作用与中温冷却历史 巴尔喀什 西准噶尔成矿带发育大量 NE 走向 和 EW 走向左行走滑断裂, 其走滑活动的时代可能 开始于晚古生代. 以西准噶尔的达拉布特断裂为 例, 该断裂对下石炭统太勒古拉组 上泥盆统及更老 的地层没有控制作用 [107G108], 表明断裂发育在早石炭 世之后. 晚石炭世侵入的红山岩体 ( 年龄为 301~ 304 Ma) [44,48,50] 被达拉布特断裂所切割, 其西北边 界与断裂基本重合, 长轴呈 NW 向展布, 表现出明 显受到断裂控制的特点, 这说明达拉布特断裂的起 始活动时间可能在 300 Ma 左右. 到二叠纪, 沿达 拉布特断裂带在柳树沟段有下二叠统赤底组紫红色 砂砾岩的带状分布. 下二叠统卡拉岗组含煤陆相火 山磨拉石建造在断裂通过的铁普克一带呈明显的 NE 向分布, 表明断裂控制着两侧二叠系地层的沉 积作用. 因此, 达拉布特断裂开始活动的时限为晚 石炭世晚期到早二叠世. 断裂对下石炭统以前地层 [107] 到下二叠统的左行错断距离的顺序递减也反映 了左行走滑断裂主期活动的结束时间在早二叠世晚 期或中二叠世早期. 宋彪等根据西准噶尔的塔尔根 岩体锆石 UGPb 年龄 ((295.8±2.5)Ma), 限定西准 噶尔地区与达拉布特断裂平行的玛依勒断裂左行走 滑运动时间在 296 Ma 之后 [45]. 由此可见, 西准噶 尔地区 NE 走向的左行走滑断裂的活动时间在约

13 第 3 期 陈宣华, 等 : 中亚成矿域西部巴尔喀什 准噶尔成矿带晚古生代成矿作用大爆发 297 矿物封闭温度据文献 [106] 等 ;a b c d 分别表示冷却速率为 Ma -1 的线 ; 锆石 UGPb 年龄见图 4; 锆石和磷灰石 (UGTh)/ He 年龄引自文献 [109]; 磷灰石裂变径迹年龄引自文献 [110] [111]; 辉钼矿 ReGOs 年龄引自文献 [23] [24] [41] [54] [84]; 角闪石 40 Ar/ 39 Ar 年龄引自文献 [49] [64] 图 7 西准噶尔成矿带区域热年代学历史的温度 G 时间图解 Fig.7 RelationshipBetwenTemperaturesandTimesofRegionalThermochronologicalHistoryinWestJunggarMetalogenicBelt 300 Ma 至早二叠世. 对比西准噶尔地区左行走滑断裂 ( 如达拉布特断裂 ) 活动起始时间与相关地质体最年轻黑云母 Ar/ 39 Ar 冷却年龄 ( 约 302 Ma) 和最年老钾长石 Ar/ 39 Ar 冷却年龄 ( 约 297 Ma), 发现它们均处在 300 Ma 前后. 由此说明, 可以简单地用黑云母 钾长石 40 Ar/ 39 Ar 冷却年龄来代表区域左行走滑时间, 而区域左行走滑断裂卷入的深度可能已经超过钾长石 40 Ar/ 39 Ar 封闭温度所代表的深度. 这与达拉布特断裂附近发育温度与之相近的韧性剪切带的事实 滑断裂作用 ( 如 NW 走向成吉思 准噶尔断裂 ) 的影响, 西准噶尔地区 NE 走向走滑断裂最初可能是与巴尔喀什地区 EW 走向断裂相连接的. 因此, 如果将西准噶尔地区走滑断裂活动时间的这一推论简单地推广应用到巴尔喀什成矿带, 那么从图 6 可以直观地看出, 巴尔喀什地区左行走滑断裂开始活动的时间在 290 Ma 前后. 陆内伸展作用过程中,A 型花岗岩岩基的侵位与左行走滑活动 造山带型 ( 或韧性剪切带型 ) 金成矿作用可能构成一个统一的构 [21] 造 G 岩浆 G 成矿作用系统. 相一致. 走滑断裂持续活动的时间可能与钾长石 Ar/ 39 Ar 冷却年龄区间 (264~297 Ma) 相对应. 3.3 矿床剥露与中生代晚期右行走滑断裂作用巴尔喀什 西准噶尔成矿带铜 G 钼 G 钨矿床花岗 因此, 钾长石 40 Ar/ 39 Ar 冷却年龄记录了达拉布特断裂的走滑活动, 在走滑断裂活动期间发生了区域性的中温冷却过程, 对应着区域地壳的整体抬升事件. 考虑到准噶尔盆地地块旋转和晚中生代右行走 岩类的磷灰石裂变径迹年龄代表了各类矿床剥露的年龄和区域地壳整体剥露的年龄, 处在晚白垩世. 这说明只有到了晚白垩世, 巴尔喀什 西准噶尔成矿带才开始剥露到 2km( 温度约为 60 ) 以浅

14 298 地球科学与环境学报 2016 年 ( 图 6 7). 由此说明, 巴尔喀什和西准噶尔成矿带晚古生代斑岩型铜 ( 钼 ) 成矿作用和云英岩 G 石英脉型钼钨成矿作用的深度为 2~5km, 其均属于深成斑岩成矿系统的产物. 晚白垩世区域地块和矿床剥露的时间与区域 NW 走向右行走滑断裂 塔城盆地等断陷盆地发育的时间相一致. 其中, 成吉思 准噶尔断裂作为最显著的右行走滑断裂, 将巴尔喀什 准噶尔成矿带错断成为西部的巴尔喀什成矿带和东部的西准噶尔成矿带 ( 图 1). 在巴尔喀什成矿带西部, 科翁腊德 博尔雷断裂在科翁腊德和博尔雷这 2 个斑岩型铜矿床的剥露过程中起到了重要作用. 4 结语 随着晚古生代古亚洲洋沟 G 弧 G 盆构造体系的最后消亡, 巴尔喀什 准噶尔及邻区进入陆壳双向 ( 垂向和侧向 ) 增生和造山的重要阶段, 形成海西期造山带 ( 褶皱系 ). 受大洋板块作用俯冲控制的钙碱性岩浆活动大多具有埃达克岩性质, 形成著名的巴尔喀什 准噶尔斑岩型铜 ( 钼 ) 矿带. 随后进入后造山 ( 陆内 ) 伸展作用过程中的低程度部分熔融的地壳分异作用和广义的岩浆内部分离作用阶段, 形成斑岩型钼矿床和云英岩 G 石英脉型钼钨矿床. 有关测年结果表明 : 巴尔喀什 准噶尔成矿带矽卡岩型铜矿床的成矿时代约为 Ma( 萨亚克铜矿田 ); 斑岩型铜钼矿床成矿时代为 310~327 Ma( 如科翁腊德 阿克斗卡 博尔雷和包古图斑岩型铜矿床 ), 主要与石炭纪钙碱性闪长岩 G 石英闪长岩 G 花岗闪长岩 G 花岗岩有关, 伴随有安山岩 G 流纹岩质火山岩系的喷发 ; 云英岩 G 石英脉型钼钨成矿作用与晚石炭世 早二叠世的淡色花岗岩 ( 阿克恰套组合 ) 密切相关, 代表性矿床是东科翁腊德 ( 年龄约为 Ma) 扎涅特 ( 约为 Ma) 阿克沙套 ( 约为 Ma) 和苏云河稀有金属 (W Mo) 矿床 ; 同时或稍后发生造山带型和剪切带型金成矿作用, 代表性矿床为西准噶尔的哈图金矿床 ( 约 290 Ma). 由此可见, 巴尔喀什 准噶尔成矿带巨量金属矿物堆积和成矿作用主要发生在晚石炭世 早二叠世, 表现出晚古生代集中成矿的特点, 构成了晚古生代成矿作用大爆发 ; 期间, 发生了构造体制从大洋板块俯冲作用期间陆壳在侧向和垂向上的双向增生造山向后造山陆内伸展作用的转换, 以及对应的古地理格局上的洋陆转换, 而云英岩 G 石英脉型钼钨成矿作用 ( 约 Ma 至约 Ma) 成为这一事件的时间标志. 晚石炭世 早二叠世成矿作用大爆发之后, 巴尔喀什 准噶尔及邻区进入陆内变形和区域中温冷却阶段, 并主要受陆内左行走滑断裂构造体系的控制, 发生了后造山的地壳垂向增生和非造山的大陆伸展作用. 中生代晚期, 可能受区域右行走滑断裂活动的影响, 发生低温阶段的区域地壳整体抬升和金属矿床的剥露作用. 参加巴尔喀什成矿带野外考察的还有中国地质科学院地质力学研究所杨农 中国科学院地质与地球物理研究所李光明和申萍 中国地质科学院地质研究所张进 中国地质大学 ( 北京 ) 薛春纪 中国地质大学 ( 武汉 ) 吕新彪 北京乐都投资有限公司张林浩 哈萨克斯坦萨特巴耶夫地质科学研究所西尔班 佳克巴娃等 ; 参加新疆北部地区野外考察的还有北京矿冶研究总院贾木欣, 新疆地质调查院杨屹, 中国地质科学院地质研究所王军, 北京市地质工程设计研究院黄鹏辉, 中国地质科学院王志宏 李冰和史建杰, 中国地质大学 ( 北京 ) 张艳国等. 研究工作得到新疆维吾尔自治区国家 305 项目办公室, 哈萨克斯坦萨特巴耶夫地质科学研究所, 国家 305 项目课题组聂凤军 白大明和江思宏的大力支持与帮助, 资料收集得到中国科学院新疆生态与地理研究所王煜的帮助, 在此一并表示感谢. 参考文献 : References: [1] 涂光炽. 初议中亚成矿域 [J]. 地质科学,1999,34(4): 397G404. TU GuangGchi.OntheCentralAsia MetalogenicProvG ince[j].scientiageologicasinica,1999,34(4):397g404. [2] HEINHORSTJ,LEHMANN B,ERMOLOVP,etal. PaleozoicCrustal Growth and Metalogeny of Central Asia:Evidencefrom MagmaticGhydrothermalOreSystems ofcentralkazakhstan[j].tectonophysics,2000,328 (1/2):69G87. [3] HEUBECK C.AssemblyofCentralAsiaDuringthe MiddleandLatePaleozoic[C] HENDRIX MS,DAG VISG A.Paleozoicand MesozoicTectonicEvolution ofcentralasia:from ContinentalAssemblytoIntraG continentaldeformation.boulder:geologicalsociety ofamerica,2001:1g22. [4] WANGZ H,SUNS,LIJL,etal.PaleozoicTectonic EvolutionoftheNorthern Xinjiang,China:Geochemical andgeochronolgicalconstrainsfromtheophiolites[j]. Tectonics,2003,22(2),doi: /2002TC [5] 肖文交, 舒良树, 高俊, 等. 中亚造山带大陆动力学

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