薛春紀等:西天山"亞洲金腰帶"及其動力背景和成礦控制與找礦

2021-02-14 找礦突破工作室

西天山"亞洲金腰帶"及其動力背景和成礦控制與找礦

薛 春 紀1, 趙 曉 波1, 莫 宣 學1, 董 連 慧2, 顧 雪 祥1, Bakhtiar Nurtaev3, Nikolay Pak4,張 招 崇1, 王 新 利1, 俎  波1, 張 國 震1, 馮  博1, 劉 家 瑛1

1.地質過程與礦產資源國家重點實驗室 ;中國地質大學(北京)地球科學與資源學院 ,北京100083

2.新疆維吾爾自治區地質礦產開發局,新疆烏魯木齊830000

3.烏茲別克斯坦科學院地質與地球物理研究所,塔什幹100041

4.吉爾吉斯斯坦科學院 地質與地球物理研究所,比什凱克720481

摘 要:天山西段,從烏茲別克斯坦向東,經吉爾吉斯斯坦到中國新疆西部,在中天山及南北緣巨型和世界級金礦集中產出,構成世人矚目的巨型金成礦帶,即「亞洲金腰帶」。為什麼能在這個東西延伸近2500km的帶 狀區域形成「亞洲金腰帶」?成礦具有怎樣的動力背景?受何要素控制又是怎樣發生發展?「亞洲金腰帶」內 巨型和世界級金礦床主要產在烏茲別克斯坦和吉爾吉斯斯坦,能否在新疆西天山實現金礦找礦重大突破?都 是頗受關注的重大地質找礦問題。論文在較多學習前人成果並結合作者研究結果基礎上,綜述了「亞洲金腰 帶」動力背景和地質環境、金礦床基本特徵,分析了成礦系統類型和關鍵控制,對接了新疆西天山與烏茲別克 斯坦-吉爾吉斯斯坦的構造成礦帶。研究認為Terskey洋和Turkestan-南天山洋的發生、發展和消亡是「亞洲 金腰帶」基本地球動力學背景;「亞洲金腰帶」中巨型和世界級金礦分屬造山型斑巖型兩個主要成礦系統, 「古老地殼+構造變形+巖漿熱液」是造山型金成礦關鍵控制和勘查準則,而成熟島弧環境深源巖漿淺成侵 入、疊加複合長期成礦斑巖型金成礦關鍵控制中天山是「亞洲金腰帶」的核心,自西而東從烏茲別克斯坦經 吉爾吉斯斯坦到我國新疆西天山具有可對接和貫通性,「亞洲金腰帶」向東延伸確切進入我國新疆西天山;新疆西天山那拉提山—額爾賓山一帶的中天山及南北緣造山型金成礦要素齊全且配置好,有望實現金礦找礦重大突破

 關鍵詞:「亞洲金腰帶」;造山型金礦;斑巖型金礦;金礦找礦;西天山

地理上的西天山處在天山造山帶西段,東端在託克遜地區與東天山相鄰,西端在鹹海向北轉折與烏拉爾造山帶相接,涵蓋我國新疆西部、吉爾吉斯斯坦、烏茲別克斯坦、哈薩克斯坦東南部和塔吉克斯坦北部(圖1b)。在這個區域中部,集中發現眾多大型-超大型金礦床,其中不乏巨型和世界級金礦,如烏茲別克斯坦Muruntau(Au6137t)[1]、Daugyztau (Au186t)[2]、Amantaitau(Au 120t)[3]、Zarmitan (Au314t)[4]、Kalmakyr(Au1400t)[5]、Dalneye (Au400t)[5],塔吉克斯坦Jilau(Au110t)[6],吉爾吉 斯斯坦Kumtor(Au1100t)[7]、Andash(Au210t)[8]、 Taldybulak Lev.(Au130t)[9]、Makmal(Au120t)[10], 中國薩瓦亞爾頓(Au130t)[11],構成世界上引人矚目的 巨型金成礦帶,我們將其稱為「亞洲金腰帶」(圖1b)。

如此眾多大型-超大型乃至世界級金礦床集中成帶產出是基於什麼地球動力學背景?成礦作用具 有哪些基本特徵?受何種因素控制?以及是否向東 延伸進入我國新疆西天山?這些均是西天山區域成 礦學和找礦勘查的重大地質問題。本文在區域礦產地質調查、研究和前人成果認識基礎上,試圖認識 「亞洲金腰帶」及其形成背景、礦化特點和成礦控制, 為新疆西天山金礦地質找礦重大突破提供新參考。

1 「亞洲金腰帶」區域背景

「亞洲金腰帶」近東西走向產在西天山造山帶的中部,涵蓋中天山及南北緣(包括中天山、南天山北緣和北天山南緣,下同),南北寬度幾十到100餘km,東西向延伸近2500km。「亞洲金腰帶」西段在烏茲別克斯坦境內較寬,向東從吉爾吉斯斯坦到我國新疆西天山相對較窄(圖1b)。

西天山處在中亞造山帶的西南部(圖1a)。中 亞造山帶是介於西伯利亞板塊、東歐克拉通、卡拉庫 姆板塊、塔裡木板塊和華北板塊之間的增生型造山 帶[12-18],它與環太平洋俯衝型和阿爾卑斯-喜馬拉雅 碰撞型造山不同,是全球顯生宙大陸地殼增生最顯 著的地區[16,18](圖1a)。通常西天山造山帶從北向 南劃分為北天山、中天山、南天山3 個構造單 元[4,17,19-20](圖1b)。北天山主體為哈薩克斯坦-伊 犁板塊及其南、北活動邊緣,位於Nikolaev-那拉提 山北緣斷裂以北;中天山介於Nikolaev-那拉提山北 緣斷裂與Turkestan-Atbash-Inylchek-那拉提山南 緣斷裂之間;南天山主體為卡拉庫姆-塔裡木板塊北 緣,處在Turkestan-Atbash-Inylchek-那拉提山南緣 斷裂南側(圖1b)。

中天山在天山造山帶中部近東西向延伸,多為 隆起帶,前寒武紀變質結晶基底多有出露;蓋層為古 生界中性、中基性海相火山巖夾碳酸鹽-碎屑巖建 造,下古生界為主,上古生界較少;中天山廣泛發育 古生代、尤其晚古生代侵入巖。處在中天山的北木 扎爾特河卡拉旁子變粒巖單顆粒鋯石TIMS Pb-Pb 年齡1 910Ma[21],拉爾敦達坂花崗片麻巖中鋯石U-Pb年齡882 Ma[22],巴倫臺花崗巖鋯石核部 U-Pb表面年齡2 515Ma[23],拉爾敦達坂大哈拉軍 山組粗面安山巖鋯石核部U-Pb表面年齡2 567和 2 546Ma[24]。這些都反映中天山可能具有新太古 代、古-中元古代基底。李春昱等認為中天山是寒武 紀以後從塔裡木板塊分離出來的中間地塊[25]。Gao et al認為中天山是因奧陶紀南天山洋打開而由塔 裡木陸塊北緣解體,後來拼貼到哈薩克斯坦-伊犁板 塊南緣的增生地體[18,20]。儘管古生代時期中天山 與塔裡木板塊構造關係密切,但地球物理資料顯示 中天山為相對獨立的地體[26]。但在西天山西段,中 天山表現出哈薩克斯坦板塊的屬性[17](圖2);烏茲別 克斯坦中天山在元古宇基底之上的蓋層不僅有下古 生界,而且普遍存在上古生界,反映中天山在東西不 同地段隆升剝蝕的程度差異明顯。也有研究認為中 天山僅存在於西天山西部的烏茲別克斯坦和吉爾吉 斯斯坦等地,並未明顯向東延入我國新疆西天 山[27-29]。

 中天山北緣是中天山與哈薩克斯坦-伊犁板塊 之間Terskey洋關閉後形成的縫合帶、即Nikolaev- 那拉提山北緣斷裂帶。在吉爾吉斯斯坦,沿Nikolaev 斷裂帶發育大量寒武—奧陶紀蛇綠巖[17-18,30] (圖1b),前寒武紀基底不整合面之上堆積了寒武— 奧陶紀Arenigian單元洋殼-島弧雜巖,這些洋殼-島 弧雜巖被時代為435~470Ma的花崗巖大面積侵 入[31-33]。在新疆西天山,沿那拉提北緣斷裂帶發現 早古生代長阿吾子、達魯巴依、古洛溝、烏瓦門等蛇 綠巖或其構造殘片[18,28-29,34-35],在長阿吾子附近發現 516Ma的過渡型洋脊玄武巖[36]。這些均證明早古 生代Terskey洋的存在並在其南北兩側形成活動大 陸邊緣。Terskey洋大致在奧陶紀關閉[17-18]。伴隨 Terskey洋的關閉,中天山地塊與哈薩克斯坦-伊犁 板塊碰撞造山,中天山北緣及鄰區可能發生較大規 模的逆衝推覆和剪切走滑構造過程。

圖2 西天山西段構造剖面圖

中天山南緣是中天山與卡拉庫姆-塔裡木板塊之 間Turkestan-南天山洋關閉後的縫合帶、即Turkestan- Atbash-Inylchek-那拉提山南緣斷裂帶(圖1b)。在烏茲別克斯坦,新近研究表明Turkestan洋在早 古生代(或新元古代)即已打開,沿Turkestan縫合 帶斷續出露5處較大的蛇綠巖,Nurata山脈Jizak 地區發育典型蛇綠巖套,其中輝長巖鋯石U-Pb法 測年獲得(447.6±4.0)Ma[37];與Turkestan洋向 北向中天山地塊之下俯衝有關,在中天山南緣形成古生代不同時期的火山-侵入巖石建造,逐步發育成 較為成熟的島弧巖漿帶[37];Turkestan洋在石炭紀 末—二疊紀關閉,Kyzylkum 板塊與中天山地塊碰 撞,Nurata、Kurama、Chatkal等山脈形成[17,37],並 在中天山南緣及其鄰區發生地殼甚至巖石圈尺度 的逆衝推覆、剪切走滑構造過程(圖2)。在我國新 疆西天山,南天山洋被認為是伴隨Terskey洋關閉 在奧陶紀打開,沿那拉提山南緣斷裂帶斷續出露 有米斯布拉克、黑英山、庫勒湖、榆樹溝等蛇綠巖 套或構造蛇綠巖片,它們的形成時代為450~ 325Ma[18,29,35];南天山洋向北俯衝,在中天山南緣 形成活動陸緣,發育志留紀安山巖、玄武安山巖和泥 盆—石炭紀島弧花崗巖類[38-39];多數研究認為南天 山洋在西天山地區於石炭紀末期關閉,在中天山南 緣長阿吾子一帶出露近東西向延伸200km、南北寬 約30km的高壓-超高壓低溫變質巖以及在吉爾吉 斯斯坦沿Atbash斷裂發育的藍片巖-榴輝巖帶均為 南天山洋關閉、塔裡木-Kyzylkum 板塊與中天山碰 撞造山的結果;儘管這些高壓變質巖石的形成時代 較寬(圖1b,401~226Ma)[40-49];但Gao等利用切 穿高壓巖石的花崗巖類巖牆、高壓巖石所在區域花 崗巖類研究,證明塔裡木與中天山陸塊在石炭紀末 完成碰撞[18,20];Wang等通過黑英山蛇綠巖套的巖 石學地球化學和古生物學研究,得出相似認識[29];Li等通過SIMS對高壓巖石中的金紅石進行U-Pb 法測年獲得318Ma的變質年齡,進一步證實碰撞 發生在晚石炭世[49];伴隨碰撞造山過程,發生大規 模逆衝推覆和剪切走滑構造作用,在中天山南緣及 附近形成大型韌性-韌脆性變形帶,構造熱年代學研 究證明大型推覆構造發生在晚石炭世,而大型走滑 構造發生在二疊紀(285~255Ma)[50-52]。

2 金礦床及地質特徵

「亞洲金腰帶」內金礦床大致可劃分為兩大成礦系統,即斑巖金(銅)成礦系統(porphyry Au-Cusystem,包括斑巖型、夕卡巖型和淺成低溫熱液型金銅礦床,表1)和造山型金成礦系統(orogenic goldsystem,成礦作用與俯衝、碰撞不同造山過程中大型脆韌性變形帶及其中巖漿侵入活動有關,表2)。對重要金礦床典型地質特徵分述如下。

2.1 烏茲別克斯坦Kalmakyr金銅礦床

Kalmakyr金銅礦床位於烏茲別克斯坦首都塔 什幹東南45km、Almalyk金銅礦集區西北部。在 區域構造中,Almalyk金銅礦集區位於Turkestan 洋向北俯衝在中天山南部邊緣形成的古生代島弧帶 中(圖1b)。Almalyk金銅礦集區10km×15km範 圍內,產有Kalmakyr、Dalneye、Sari-Cheku、Kyzada 和Kulqiular大型-超大型斑巖金銅礦床、21個大型 淺成低溫熱液型金礦床和Kurgashinkan大型夕卡 巖鉛鋅礦床(圖3)。其中Kalmakyr斑巖銅金(含 PGE)礦床探明儲量Cu 13Mt(平均銅品位0.4%)、 Au 1 400t(平均金品位0.5g/t)、並伴生Pd(17t, 平均品位0.06g/t)和Pt(1.7t,平均品位0.006g/t), 在全球前25個世界級超大型斑巖銅金礦床中,金儲 量排第3,銅儲量排第23位[3,5]。

圖3 烏茲別克斯坦Almalyk金銅礦集區地質礦產圖

Almalyk礦集區,志留系淺變質碎屑巖和下 泥盆統中酸性火山熔巖-碎屑巖建造零星出露於礦 集區西南部,構成加裡東構造層。華力西構造層不 整合覆於加裡東構造層之上,包括中泥盆-下石炭統 灰巖、白雲巖,上石炭統中酸性火山-沉積巖層,二疊 系陸相火山巖夾碎屑巖建造[79]。中-新生界由白堊 系紅色砂巖、礫巖和第四系組成(圖3)。礦集區巖 漿活動強烈,不同時期侵入巖出露佔礦集區面積 60%以上(圖3)。加裡東期侵入巖零星出露於礦集 區西部,主要包括中志留世—早泥盆世花崗巖、花崗 閃長巖、黑雲母花崗巖。華力西期大致經歷了3次 巖漿侵入形成複式巖體(圖3),早-中泥盆世第一次 侵入形成石英斑巖((416±9)Ma,SHRIMP UPb) [80];早-中石炭世第二次侵入表現為正長閃長巖、 閃長巖(321~330Ma,K-Ar法)和花崗閃長巖(339 Ma,K-Ar法)[81-82];晚石炭世—早二疊世第三次侵入 形成花崗閃長巖((306±3)Ma,SHRIMP U-Pb法)、 石英二長閃長巖((308±1)Ma,SHRIMP U-Pb法)、 花崗斑巖((315±1)Ma,SHRIMP U-Pb法)、花崗 巖((317±8)Ma,SHRIMP U-Pb法)和酸性巖脈 ((297±3)Ma,SHRIMP U-Pb法)[80]。

Kalmakyr金銅礦床西與Dalneye超大型斑巖 金銅礦床在地下700~800m 深度礦體連為一體, 北與Kurgashinkan大型夕卡巖型鉛鋅多金屬礦床 相鄰,東側和南側產有多個大型淺成低溫熱液型金 礦床(圖3)。Kalmakyr金銅礦區零星出露泥盆系 碳酸鹽巖和砂巖,主要被華力西期侵入體佔據,金銅 礦化主要產於早-中石炭世正長閃長巖和閃長巖體 內,而晚石炭世花崗閃長斑巖僅頂部發生礦化(圖 4)。金銅礦體呈巨大的網脈集合體,橢球狀或平臥 狀,也見少量透鏡狀、脈狀礦體(圖4)。原生礦體厚 度大(>250m,佔總礦石量的93.4%),氧化帶(平 均厚20m)、淋濾帶(平均厚19m)和次生硫化物富 集帶(平均厚19m)較發育[79]。

圖4 烏茲別克斯坦Kalmakyr斑巖金銅礦和Kurgashinkan夕卡巖型鉛鋅礦地質剖面圖

熱液蝕變從巖體中心向外依次出現石英-鉀長 石-黑雲母化帶、石英-絹雲母-綠泥石化帶、石英-伊 利石-水白雲母化帶和青磐巖化帶,金礦化與黃鐵礦 化和矽化關係密切、銅礦化與綠泥石化、黃鐵礦化關 系密切。原生金銅礦石呈細脈浸染狀、網脈狀和浸 染狀,礦石礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、輝銅礦、黝銅 礦、斑銅礦、磁黃鐵礦、輝鉬礦、閃鋅礦、方鉛礦、自然 金、銀金礦、硫砷銅礦、碲化物等,金主要呈自然金形 式出現在黃鐵礦晶體缺陷中,未見PGE獨立礦物, LA-ICPMS分析表明黃銅礦和黝銅礦分別具有高 達110g/t和20g/t的Pd,是PGE 主要載體礦 物[3]。脈石礦物主要有石英、鉀長石、黑雲母、綠泥 石、絹雲母、硬石膏、方解石等。礦化中心在正長閃 長巖中,從礦體中心到邊部,金銅礦石品位依次降 低,從富礦變為貧礦再到弱礦化巖石,礦體與圍巖的 界線不清楚,需要化驗圈定[3]。原生礦石Au平均 品位0.5g/t,Cu(平均品位0.35%~0.70%),Mo (平均品位0.05%)、Ag(平均品位3.0g/t),並伴生 Se、Te、Bi、Re、Os、Co、Ni、Pt、Pd等元素,礦石銅金 品位呈正相關,銅鉬品位趨負相關[79]。

Almalyk礦集區華力西期巖漿活動主要集中在石炭紀—二疊紀。Kalmakyr礦區主要的含礦巖體正長閃長巖和閃長巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為 315~308Ma,Sari-Cheku礦區含礦花崗閃長斑巖 和成礦後酸性巖脈鋯石SHRIMP U-Pb年齡分別 為(306±3)和(297±3)Ma[80],前人採用K-Ar法 在礦集區獲得石英絹雲母巖中絹雲母315Ma、石英 硫化物礦脈中白雲母304Ma、蝕變巖中絹雲母303~ 301Ma、金雲母294Ma、水白雲母276~273Ma等 蝕變年齡[81-82]。最近獲得Sari-Cheku銅鉬礦石中 輝鉬礦Re-Os等時線年齡(317.6±2.5)Ma[79],證 實Almalyk礦集區構造-巖漿-熱液成礦始於早石炭 世,發展於晚石炭世,結束於早二疊世,斑巖金銅礦 化主要發生在晚石炭世。

2.2 烏茲別克斯坦Muruntau金礦床

穆龍套金礦位於烏茲別克斯坦克孜勒庫姆沙漠中,地理坐標N41°15′,E64°14′,黃金儲量6137t,平均金品位3.5g/t,是亞洲最大金礦床[1]。在區域構造中,礦床產於南天山北部海西造山帶(圖1b),形成於卡拉庫姆板塊北緣大型韌脆性變形帶。

穆龍套金礦賦礦地層為厚約5km 的奧陶—志 留系別索潘組,由變質的粉砂巖、砂巖和泥巖組成, 按其新老、顏色、粒度由上至下可分為4個巖性 段[83](圖5):綠色別索潘(Bs4)巖性為不含碳變粉砂 巖、絹雲母石英片巖;雜色別索潘(Bs3)為千枚狀-片 狀碳質變粉砂巖和變砂巖、黑色碳質絹雲母片巖和 碳質綠泥石絹雲母片巖,夾燧石、凝灰巖條帶或透鏡 體;灰色別索潘(Bs2)為含碳石英黑雲母片巖、鈉長 石石英黑雲母片巖、綠泥石黑雲母片巖和變砂巖、變 粉砂巖;黑色別索潘(Bs1)為含碳絹雲母綠泥石片 巖,部分夾變砂巖和變粉砂巖。Bs3被糜稜巖分割 為上下盤的構造透鏡體,是穆龍套金礦的賦礦層位, 時代為晚奧陶世—早志留世,沉積過程中金在該套 地層中的初始富集是成礦的基礎。

圖5 烏茲別克斯坦穆龍套金礦床地質圖

礦區附近發育兩條區域性剪切帶,NNW 向延 伸的桑格龍套-塔姆德套剪切帶和NE走向的穆龍 套-道吉茲套剪切帶。晚古生代的擠壓形成了一組 北傾的推覆構造,NWW 向壓扭作用沿桑格龍套-塔 姆德套和穆龍套-道吉茲套剪切帶先後發生左旋剪 切,形成一系列斷裂,推覆體的走向被改變,在塔姆 德套東南端形成了「Z」字形褶皺,穆龍套金礦即處 在褶皺的核部[84](圖5)。穆龍套礦區構造變形復 雜,總結起來先後經歷4期變形變質作用[85]:D1表 現為南北向至北北東向的擠壓變形,並且影響到區 域尺度上逆衝推覆構造的發展,變質程度為低綠片 巖相;D2表現為南北向的強烈擠壓,併疊加在D1 之上;D3表現為在NE向穆龍套-道吉茲套剪切帶 中出現NE向褶皺和小位移斷層;D4表現為弱的 EW 向擠壓縮短並伴隨SN向斷層。D2、D3兩期變 形伴隨了金的富集,主導了穆龍套「Z」字形礦田構 造格局的形成(圖5)。

海西期花崗巖及花崗閃長巖侵入於礦區外圍, 穆龍套南東約7km處出露薩爾達林斑狀花崗閃長 巖Rb-Sr等時線年齡為(286.2±1.8)Ma[86]。礦區 及外圍發育成群成帶分布的中酸性巖脈和正長斑巖 巖牆。閃長巖的Rb-Sr等時線年齡為286Ma[86]。北Tamdinsky含角閃石花崗巖和淡色花崗巖年齡 分別為(287.5±1.4)和(293.3±2.1)Ma[80]。深鑽 孔資料顯示,穆龍套金礦下部4 005m深處存在花 崗巖體(圖6),測得Rb-Sr等時線年齡為(287.1± 4.6)Ma[86]。礦區東南部有三疊紀斑巖巖脈[80](鋯 石U-Pb年齡(236±2)Ma)。

圖6 烏茲別克斯坦穆龍套礦區剖面圖

礦床產於奧陶—志留系別索潘組Bs3段含碳質 陸源碎屑巖組成的變質濁積巖中,處在剪切帶與斷層的交匯處(圖5)。礦體呈一個規模巨大、構造複雜的「礦樓」,呈微向東側伏的陡立柱體[87]。穆龍套金礦化為脈狀、網脈狀,其中網脈狀是主要的金礦化 類型,由含金石英細脈、石英-硫化物細脈、石英-方解石細脈、石英-電氣石脈交錯發育構成。根據石英 脈的地質產狀並結合其中流體包裹體特徵,從早到 晚將石英脈分出4類:早期水平石英脈(Q1)、網狀 脈(Q2)、中部礦脈(Q3)、晚期富銀礦脈(Q4)[88]。

礦石中黃鐵礦、毒砂、白鎢礦和自然金是主要金屬礦物,磁黃鐵礦、白鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦、方鉛礦、 閃鋅礦是次要金屬礦物。脈石礦物主要為石英、長 石和黑雲母,還有少量電氣石、陽起石、透閃石、白雲 母、磷灰石和碳酸鹽礦物[89]。

 穆龍套金礦中熱液蝕變發育矽化、黑雲母化、綠 泥石化、鉀長石化、鈉長石化、綠簾石化、碳酸鹽化、 電氣石化等[59],可劃分出5個蝕變礦物組合,相應 代表從早到晚5個礦化蝕變階段:(1)石英+鈉長石 +金雲母+更長石;(2)綠泥石+絹雲母+鈉長石+ 石英;(3)石英+鉀長石+絹雲母+白雲石+硫化 物;(4)鉀長石+白雲石質碳酸鹽+黃鐵礦+電氣 石;(5)石英+絹雲母[83]。 

對含金脈石英進行Rb-Sr等時線測年,得到3組 年齡:(257±13)、(230±3.5)和(219±4.2)Ma[86]。對含脈金礦中熱液絹雲母進行40 Ar/39 Ar法測年獲 得245和220Ma年齡[88],與上述脈石英中前兩期 接近,應該代表了兩期熱事件。穆龍套金礦白鎢 礦的Sm-Nd同位素分析表明,礦床成礦時代約 280Ma[90],露天礦井3組毒砂樣品的Re-Os等時 線年齡為(287.5±1.7)Ma[58],明顯比含金石英脈 及熱液絹雲母的年齡老,而與區內中酸性侵入體的 年齡較吻合。因此穆龍套的成礦時代應該限制在 285~220Ma主成礦期與區內巖漿活動密切相關

 巖相學研究表明賦礦地層別索潘組被動大陸邊緣濁流沉積,是金成礦的礦源層。NWW 向桑格龍套-塔姆德套剪切帶和NE向穆龍套-道吉茲套剪切帶交匯是穆龍套金礦的就位場所。以脆性變形為主的穆龍套-道古茲套剪切帶切穿以韌脆性變形為 主的桑格龍套-塔姆德套剪切帶,剪切帶的相互作用 在疊加交匯部位形成「Z」字形褶皺,斷裂構造極為發育。主斷裂和次級斷裂在礦區內形成連通的網絡,為成礦熱液提供運移通道和沉澱空間。海西期深部花崗質巖漿沿斷層上升,巖漿可以提供部分成礦物質,巖漿熱液成為成礦流體主要來源。高品位礦 石中Pt和Pd的品位分別為0.10g/t和0.13g/t, 認為有地幔物質加入成礦[88]。毒砂Os初始比值和 流體包裹體的He同位素分析表明,非放射成因Os 和3 He/4 He值都比地殼儲庫的Os、He同位素組成 數值高,說明穆龍套金礦成礦流體具有地幔成分,很 可能來源於侵位的花崗質巖漿[58]。但也有通過對 礦化相關毒砂、白鎢礦流體包裹體惰性氣體同位素組成的研究指示He主要來自地殼,惰性氣體主要 來自於大氣[91]。 

2.3 烏茲別克斯坦Zarmitan金礦床 

Zarmitan金礦床位於烏茲別克斯坦西部Nuratau 山南坡,產於南天山北部海西期造山帶西段 Kyzylkum-Nuratau金成礦省。Zarmitan礦床擁有 金儲量314t,平均金品位9.8g/t[4]。

 在Nuratau地區,淺變質的下古生界碳酸鹽-碎 屑巖之上先後不整合堆積了奧陶—志留系復理石沉 積夾火山巖和泥盆—石炭紀碳酸鹽巖建造,晚石炭世 磨拉石堆積於Nuratau山北坡。區域巖漿活動強烈, 其中Koshrabad複式侵入體出露面積約196km2, EW 向呈楔形展布,與Zarmitan和Guzhumsai金礦 床密切相關,石英二長斑巖構成主要巖相(佔巖體面 積約94%),呈巖基狀產出。巖基內發育輝長巖、輝 長正長巖、石英正長閃長巖、石英二長巖等巖株、巖 脈(圖7a)。石英二長斑巖SHRIMP鋯石U-Pb年 齡為(286±2)Ma[80],屬於後碰撞伸展背景下形成 的A型花崗巖[33]。

圖7 烏茲別克斯坦Koshrabad侵入體地質圖(a)和Zarmitan金礦床地質圖(b)

 Zarmitan金礦床產在Koshrabad複式巖體東 南與Karaulkhana-Zarmitan斷裂交匯部位(圖7a), Karaulkhana-Zarmitan斷裂帶為高角度左行走滑斷裂,是南天山洋縫合帶、即Turkestan-Atbash- Inylchek-那拉提山南緣斷裂一部分,控制著Zarmitan 礦床石英-金礦脈分布[4]。礦區出露地層主要為志留 系Dzhasbulaksk群石英雲母片巖、碳質雲母片巖、砂 巖和粉砂巖夾凝灰巖和碳酸鹽巖。Koshrabad複式 巖體切穿沉積-變質地層(圖7a),並在接觸帶發生熱 變質形成厚50~200m的角巖、片巖和含石榴石夕卡巖[65],接觸帶中心為石榴石-石英-雲母角巖,向兩 側變為石英-堇青石-雲母角巖[4],熱變質過程形成 的角巖及裂隙系統對金礦化具有一定控制作用(圖 7b)。該複式巖體被閃長玢巖、細晶狀花崗巖牆等脈體侵入(圖7b)。 

Zarmitan礦床自西向東分Guzhumsai、Promezhutochnoe 和Zarmitan 3個礦段,共圈定84條 金礦體[61],Promezhutochnoe礦段廣泛發育液壓角礫巖,這些角礫巖普遍具有較高的金品位和高Au/ Ag比值[4]。金礦體呈脈狀、細脈礦化帶和線性網脈狀產在Koshrabad侵入體和Dzhasbulaksk群變質-沉積地層中,構成EW向長約7km、寬300~1 000m 石英脈型金礦化帶(圖7b)。金礦體主體向北傾斜, 傾角60°~80°(圖8)。

 圖8 烏茲別克斯坦Zarmitan金礦床剖面圖 

金成礦從早到晚經歷了石英-鉀長石-白鎢礦、 石英-黃鐵礦-毒砂-金(碲化物)、石英-閃鋅礦-方鉛 礦-硫酸鹽-黃鐵礦-金和石英-碳酸鹽-螢石-黃鐵礦4 個階段,伴隨礦化發生了矽化、鉀長石化、碳酸鹽化、 螢石化等熱液蝕變[61]。金礦化過程與矽化密切相 關,集中在前3個階段,形成厚幾cm到1m、走向延 伸達幾百米的石英細脈和網脈,其中石英-鉀長石- 白鎢礦階段形成強脆性變形的石英脈和白鎢礦並伴 隨少量金礦化,這種石英脈具淡藍色陰極發光圖像。晚期未變形白鎢礦沿早期強變形環帶狀白鎢礦邊部產出,晚期白鎢礦較早期白鎢礦具有低的輕稀土和高的重稀土含量,金礦化與晚期白鎢礦相關。自然金呈孤立它形產於石英顆粒邊部;石英-黃鐵礦-毒 砂-金(碲化物)階段是金礦化最主要階段,形成弱變 形深藍色陰極發光的脈石英和浸染狀黃鐵礦、毒砂 及自然鉍、碲化鉍,自然金呈他形與毒砂共生或與黃 鐵礦、碲化鉍共同充填在它形毒砂集合體裂隙;石 英-閃鋅礦-方鉛礦-黃鐵礦-硫酸鹽-金階段,自然金 (銀金礦)與閃鋅礦、方鉛礦、輝銻銀礦、輝銻鉛銀礦 和脆硫銻銀礦共生[61]。

 成礦階段硫化物和硫酸鹽He-Ar同位素分析表明成礦流體(3 He/4 He=0.2~0.4 Ra)中有幔源 組分加入,成礦過程從早到晚幔源組分減少而殼 源組分逐漸增加,Dzhasbulaksk群變質-沉積巖容 礦礦石比Koshrabad侵入巖容礦礦石具有更多的 大氣水組分[61]。Zarmitan礦床Dzhasbulaksk群變 質-沉積巖容礦礦石硫化物He-Ar同位素組分與 Muruntau、Kumtor、Amantaitau等沉積巖容礦造山 型金礦基本一致[61,91]。Koshrabad巖體中角閃石、 黑雲母和鈦鐵礦金含量達0.002~0.03g/t[92],侵 入於Koshrabad巖體中的偉晶-細晶巖脈金含量達 約0.3g/t[93],表明Zarmitan金礦化與Koshrabad 巖體侵入關係密切。Seltmann[80]等獲得Koshrabad 巖體石英二長斑巖巖基鋯石SHRIMPU-Pb年齡 (286±2)Ma,與黃鐵礦Re-Os年齡286Ma[55]一致, 也與鄰區Muruntau金礦化時代(287.5±1.7)Ma[58] 一致,指示南天山Kyzylkum-Nuratau成礦省造山型金礦床主體形成於早二疊世,與海西晚期後碰撞巖漿活動關係密切

 2.4 吉爾吉斯斯坦Kumtor金礦床

 Kumtor金礦床是1978年在區域地質調查中發 現,位於吉爾吉斯斯坦伊賽克湖東南部海拔4 000~ 4 200m的高山區,距中吉邊境60km。礦床金儲量 為1 100t,礦石平均金品位4.4g/t[10]。在區域構 造中,位於中天山北部陸緣活動帶、伊塞克地塊南緣縫合帶(尼古拉耶夫斷裂帶)南側,縫合帶北側為北天山陸緣活動帶(圖1b)。

圖9 吉爾吉斯斯坦Kumtor金礦床地質圖和剖面圖

 Kumtor礦區圍巖主要為新元古界文德系 (Vendian),主要巖性為黑色碳質千枚巖和灰綠色石英絹雲母綠泥石片巖,礦物組合表明具有綠片巖相變質特徵[94]。在礦區南部,文德系地層與元古宙變質程度更深的裡霏系砂巖、酸性火山巖地層以及片麻巖斷層接觸[10](圖9)。裡霏系變火山巖和變沉積巖層厚度約400~500m,是中天山前寒武紀結晶基底的一部分,碳質含量高,部分已石墨化,在Kumtor 斷層帶內為石墨化強烈的碳質千枚巖、礫巖、粉砂巖和大理巖夾層[62]。礦區內未見侵入巖出露,但重力 數據表明在礦區西北5km 處地表以下3km 可能存在隱伏花崗巖體[95]。礦區金礦化受一系列北東 走向、傾角40°~70°的逆衝斷層控制,形成了一條長 達1200m,寬約100~300m 的礦化蝕變帶,稱為 Kumtor斷層帶。Kumtor斷層帶被認為是尼古拉耶夫線的外延部分,而尼古拉耶夫線則是中天山與北天山的分界線,是早古生代Terskey洋縫合帶。

礦化帶賦存在黑色巖系中,受北東向Kumtor 斷層帶的控制,呈板狀、脈狀和透鏡狀,傾向南東,傾 角40°~70°(圖9),可分為Stockwork礦段、北礦 段、南礦段。其中Stockwork礦段長400~500m, 寬100~250m;北礦段長1 000m,寬約40m;南礦 段長800m,寬65m。鑽孔資料表明礦化深度可達 到700~1 000m[10]。總體上礦體走向與地層走向 一致,但傾向上存在一定夾角,礦體傾角比圍巖 陡[62]。礦區內圍巖蝕變強烈,以矽化為主,其次為 黃鐵礦化、碳酸鹽化和絹雲母化等。

 金礦石主要有2種類型:一是具有變餘結構的紋層/條帶狀構造的千枚巖型礦石,金品位低(1~ 8g/t);二是切穿黑色碳質千枚巖片理的石英脈型礦石,脈狀、網脈狀,含有微粒自然金,金品位高。此 外,礦床局部還有角礫狀礦石,角礫成分為碳質千枚巖巖塊,被含金黃鐵礦脈膠結,表現出後期熱液疊加的特徵[96]。礦石顯示角礫狀、條紋狀、細脈狀和網 脈狀等構造,自形、半自形粒狀、它形和交代等結構。礦石中90%以上的Au賦存在黃鐵礦中。此外,礦石中還含有銀、鎢、碲和硫等成礦元素。 

Kumtor金礦床成礦作用也具有多期多階段疊 加複合特徵,可分為4個成礦階段[97]:

(1)普遍的石 英-碳酸鹽巖-鈉長石-絹雲母-黃鐵礦階段,少量細脈 狀,含金一般低於1.2g/t;

(2)以發育強烈的脈狀、 網脈狀和熱液角礫建造為主要特徵,礦物組合為不 同含量的碳酸鹽巖(白雲巖、鐵白雲石、菱鐵礦)、石 英、黃鐵礦、鉀長石、絹雲母和綠泥石,另外還有黃銅 礦、赤鐵礦、重晶石、菱鍶礦等含量小於10%的礦物 以及磁鐵礦、白鎢礦、鎢鐵礦、金紅石、錫石、閃鋅礦、 方鉛礦、自然金、碲金礦、碲金銀礦、自然碲、碲鉛礦、 碲鎳礦、黝銅礦等多種微量礦物,本階段的特徵性礦 物是鉀長石;

(3)發育有相似的脈狀、網脈狀和熱液 角礫礦化以及相關的蝕變,但是礦物組合以碳酸鹽 巖和黃鐵礦為主,而缺少鉀長石,其他礦物包括有鈉 長石、石英、絹雲母、綠泥石、黃銅礦、重晶石和赤鐵 礦等,微量礦物有白鎢礦、金紅石、金銀碲化物以及 自然金;

(4)碳酸鹽-黃鐵礦脈,切穿前面形成的網脈 狀和熱液角礫的礦石,並在蝕變千枚巖發生強烈變 形的部位形成單向延長的金礦體。

 Kumtor金礦體蝕變圍巖絹英巖以及含絹雲母 金礦石的全巖40 Ar/39 Ar坪年齡分別為(285.5± 1.2)和(288.4±0.6)Ma,絹雲母單礦物Ar-Ar坪 年齡分別為(284.3±3.0)和(285.4±0.2)Ma[7]。礦化年齡比Kumtor礦區東南80km碰撞後巖體的 年齡((296.7±4.2)Ma)稍晚,比Kumtor礦區西部 10km的碰撞後花崗巖年齡((268.1±1)和(280± 9)Ma)稍早。這些年齡數據表明,Kumtor金礦化與碰撞後造山階段深切地殼剪切帶控制的花崗巖巖漿活動以及區域性流體活動有關

 金礦化與Kumtor斷層帶的直接圍巖文德系黑色碳質千枚巖,以及其中黃鐵礦、熱液角礫巖、強蝕變密切相關[94]。未蝕變的文德系千枚巖含有較高的金含量,與碳質含量相關,因此這些碳質巖石可能代表了金礦源層。而石英脈型金礦石的大量發育, 以及角礫狀、條紋狀、網脈狀等礦化特徵表明Kumtor 斷層帶是重要控礦構造海西期碰撞造山晚/後期含金石英脈、巖漿流體,對Kumtor富金礦體的形成起了非常重要的疊加作用。 

2.5 吉爾吉斯斯坦Takdybulak Lev.金礦床 

Taldybulak Levoberezhny金礦床位於吉爾吉斯 斯坦首都比什凱克東120km,楚山東南部Aktyuz- Boordu金-鉛鋅-稀土成礦省。在區域構造中, TaldyBulak Lev.金礦床處於北天山南部邊緣(圖 1b),屬於早古生代Terskey洋向北向哈薩克斯坦- 伊犁板塊之下俯衝形成的複雜島弧帶[64]。礦床探明金儲量130t,平均品位6.9g/t[9]。

圖10 吉爾吉斯斯坦Taldybulak Levoberezhny金礦床地質圖

 TaldyBulak Lev.金礦床產於20km×30km 的Boordu泥盆紀火山穹窿構造邊部,該火山穹窿由核部古元古界變質基底外圍泥盆紀火山-沉積巖組成,是區域金-鉛鋅-稀土礦化的主要控礦構 造[63]。在TaldyBulak Lev.金礦區,古元古界Kuperlisay 群綠片巖、角閃巖、蛇綠巖套(蛇紋石化角 閃巖、輝長巖和局部枕狀玄武巖)和中元古界Tegermenty 群雲母片巖及花崗片麻巖、大理巖透鏡體 構成前寒武系基底,下泥盆統Barkol組中基性火山 熔巖-碎屑巖建造不整合堆積於前寒武基底之上(圖 10)。礦區自東向西發育TaldyBulak、中TaldyBulak 和上TaldyBulak 3條NW 向脆韌性變形帶,分 別由未變形的Kuperlisay群綠片巖、角閃巖隔開, 晚期NE向和近EW 向斷裂穿過脆韌性變形帶和泥 盆系地層(圖10)。金礦化主要發生在Taldybulak 變形帶,該變形帶寬400~600m、厚200~400m (圖11),主要發育強變形的片巖、綠片巖,並伴隨強 烈的矽化、碳酸鹽化、鉻雲母化和電氣石化蝕變。礦區前寒武系基底和脆韌性變形帶常被泥盆紀—晚石 炭世閃長巖、二長閃長巖脈和古近紀輝綠巖脈穿 過[63]。

 在Taldybulak變形帶共圈定5個礦體,金礦體 呈脈狀、網脈狀和透鏡狀(圖11)。主礦體產在變形 帶東部與SEE向斷裂交匯部位,礦體長約1 500m、 寬100~300m、厚20~80m,向NW 側伏(圖11), 主礦體金儲量65t,平均品位5.96g/t[63]。泥盆紀—晚石炭世閃長巖、二長閃長巖脈與金礦體在空 間位置上關係密切,但金礦體和變形帶明顯被閃長 巖、二長閃長巖脈切穿(圖11),反映礦區金礦化早 於閃長巖、二長閃長巖脈侵入。

圖11 吉爾吉斯斯坦Taldybulak Levoberezhny金礦床剖面圖

 伴隨礦化的熱液蝕變主要發生在古元古界 Kuperlisay群強變形片巖、綠片巖,形成石英碳酸 鹽綠簾石、石英方解石鉻雲母和石英電氣石等 蝕變礦物組合。早期石英碳酸鹽綠簾石和石英 方解石鉻雲母化蝕變形成大量石英、方解石、綠簾 石、鉻雲母,與金礦化關係不大,可能與成礦前區域 變質作用有關。石英-電氣石蝕變主要產於Taldybulak 變形帶中,表現為浸染狀、團斑狀石英-電氣 石-黃鐵礦和石英-電氣石(網)脈,與金礦體空間上密切相關,代表金礦化同期熱液蝕變。TaldyBulak Lev.金礦石中金屬礦物包括黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、 方鉛礦、自然金、銀金礦。黃鐵礦呈稀疏浸染狀它形 晶或半自形-自形細粒集合體產出,自然金和銀金礦 常呈包裹於黃鐵礦晶格內或沿晶體裂隙充填,金品 位與黃鐵礦含量呈正相關[63]。脈石礦物包括石英、 電氣石和碳酸鹽,少量鉻雲母和綠簾石。礦石礦物 呈脈狀、團斑狀、塊狀、浸染狀產於脈石礦物集合體 中。 

早期的研究強調金礦化與泥盆紀—晚石炭世閃長巖、二長閃長巖脈空間關係,認為TaldyBulak Lev.金礦床屬於含金硫化物石英電氣石型斑巖型 金礦[63-64]。然而金礦體均賦存於元古宙脆韌性變形 帶強變形片巖、綠片巖中,金礦體與變形帶明顯被閃 長巖、二長閃長巖切穿(圖11),指示金礦化主體早 於大規模巖脈侵入。基於地質推測,前人曾提出 TaldyBulak Lev.金礦床形成於奧陶—三疊紀[63]、 早-中古生代[64]、泥盆紀和石炭—二疊紀[98]。最近, 對石英-電氣石金礦石黃鐵礦開展Re-Os測年獲得 (511±18)Ma(MSDW=2.0,N=5)等時線年齡 (筆者未發表數據),初步表明TaldyBulak Lev.金礦床可能是與寒武紀Terskey洋向哈薩克斯坦-伊犁板塊之下俯衝相關韌性變形帶容礦的造山型金礦床。 

2.6 吉爾吉斯斯坦Ishtamberdy金礦床

 Ishtamberdy金礦床位於吉爾吉斯斯坦西部 (圖1b),隸屬奧什州Chatkal區,地理上處在Chatkal 山脈南坡的Kassansay河流域。礦床於1934年發 現,1979年開始勘查,迄今發現金礦體14個,探明金儲量110t,平均金品位7.5g/t,為一超大型礦床。在區域構造中,Ishtamberdy金礦床處在中天山隆起帶南部(圖1b),區內晚古生代巖漿活動強烈。 

圖12 吉爾吉斯斯坦Ishtamberdy金礦床地質圖

礦區出露的地層為古元古界、志留系、泥盆系和第四系(圖12)。古元古界出露於礦區中北部,巖性為片巖和大理巖。片巖主要包括石英黑雲母片巖, 次為石英長石黑雲母片巖,局部變質程度高而成為角閃片巖。在片巖中,順片理產出大量的長英質脈體,呈脈狀、層狀、透鏡體狀和石香腸狀產出。下志 留統出露在礦區南部,以斷層與古元古界接觸,巖性 為深水沉積粉砂巖、泥巖、頁巖組成的復理石建造, 局部變質為板巖。下泥盆統在礦區西部零星出露, 巖性主要為淺海碎屑巖、膏巖層和火山碎屑巖建造。 

礦田構造主要為背斜和斷裂構造(圖12)。背斜軸向近東西,向西側伏。構成背斜的主要巖性為 片巖和大理巖。斷層大體上可分為兩類,其一是近東西向的控礦斷層,發生在片巖、大理巖中以及二者 的接觸帶部位,斷層走向與片理走向存在約有10° 的夾角,在背斜北翼走向NEE,在背斜南翼走向 NWW;其二是北北東向的破礦斷層,其走向斜穿片理,呈雁列狀平行產出,切穿了片巖、大理巖及礦體, 對礦體的連續性有一定的影響,但錯動不大。 

侵入巖呈帶狀主要出露在礦區南部(圖12),包括花崗閃長巖和閃長巖。花崗閃長巖出露面積大, 在礦區東北部侵入到片巖和大理巖中,並在接觸帶 形成夕卡巖型礦化;在礦區的南部侵入志留紀砂頁 巖建造中。花崗閃長巖中多見中基性暗色包體,二者界線清晰,無烘烤和冷凝跡象,暗示存在巖漿混合 的可能。閃長巖出露面積較小,主要分布於礦區南部,主要侵位於片巖中。這些侵入體在礦區侵入的 最新地層是志留系,但在礦田外圍Unkertash地區, 相關巖體侵入的最新地層為泥盆系(圖13);所以, 它們侵入的時代可能在海西中晚期,如石炭紀

圖13 吉爾吉斯斯坦Unkertash金礦床地質圖和剖面圖

 礦體的賦礦圍巖包括片巖、大理巖和夕卡巖三類。賦存於石英黑雲母片巖中的礦體規模大品位高(平均7~8g/t),且礦化穩定,是礦區的主要成礦工業類型;礦體嚴格受斷裂控制,產狀與石英雲母片 巖的片理方向相近;片理走向近於EW,而背斜北翼之礦體走向NEE,南翼之礦體走向NWW;礦石中主要金屬礦物是黃鐵礦,次為毒砂,含少量黃銅礦, 呈細脈狀和浸染狀構造。賦存於大理巖中的礦體呈脈狀、板狀,主要出現在大理巖與片巖接觸帶少部分賦存在大理巖中(圖12),成礦受斷層及裂隙控制,礦石中石英脈發育,局部含浸染狀細粒黃鐵礦。夕卡巖相關礦體出現在礦區東北部,產於花崗閃長巖體與大理巖的接觸帶或大理巖層間滲濾交代蝕變帶中礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦,含少量的磁鐵礦,非金屬礦物有石榴子石、透輝石、綠簾石和透閃石。 

Ishtamberdy金礦床是一個產在古老基底地層 構成的背斜構造中的大型金礦床。考慮到礦田內出 現海西中晚期侵入體相關夕卡巖型金礦化,推測大規模金成礦受侵入於古老地殼中的巖漿活動控制, 在成因上可能與Turkestan洋向北的俯衝造山過程相關,屬於造山型金礦床。 

2.7 吉爾吉斯斯坦Unkertash金礦床 

Unkertash金礦床位於吉爾吉斯斯坦西部(圖 1b),隸屬奧什州Chatkal區,地理上處在Chatkal 山脈南坡的Kassansay河流域,西距Ishtamberdy 金礦床15km。礦床於1983年被發現,1997年完 成勘探,探明金儲量為125t,平均金品位2.0g/t, 為一超大型金礦床[10]。在區域構造中,Unkertash 金礦床處在中天山隆起帶南部(圖1b),區內晚古生代巖漿活動強烈

 礦區出露古元古界石英黑雲母片巖和泥盆系粉砂巖、英安質凝灰巖、膏鹽等淺海相沉積巖,石炭紀花崗閃長巖侵入其中(圖13)。花崗閃長巖是礦區主要侵入體,構造-熱液作用在其內形成礦化蝕變帶,少部分礦化蝕變帶在石英黑雲母片巖中發育。北東向斷裂是礦區最主要斷裂構造,傾角較陡,傾向 北西。花崗閃長巖體以斷層與北部元古宙片巖以及南部泥盆紀沉積巖接觸,同時北東向的斷裂還控制 了礦化蝕變帶的走向與深部延伸方向[10](圖13)。

 Unkertash金礦床共有4個礦化蝕變帶,分別 為Baykonur、Baldak、Basic以及South,其中South 蝕變帶為隱伏蝕變帶[10](圖13)。Basic礦化蝕變帶 是最主要的金礦化帶,長1 150m,寬100~200m, 深600m。礦體主要呈脈狀、透鏡狀,走向均為北東 向,傾向北西,深部傾角較大,近70°。蝕變帶的走向以及傾向、傾角與礦區主要斷層產狀基本一致。經常見有石英脈充填在北東向的斷裂之中,並常導致兩側發生鉀化、矽化等蝕變,金礦石在熱液蝕變中形成並受蝕變帶控制。主要蝕變類型有矽化、鉀化、 黃鐵絹英巖化、青磐巖化等。 

金礦化形式主要為含金石英脈少量為蝕變花崗巖,另外局部可見蝕變片巖。礦石主要呈塊狀、脈 狀-網脈狀、浸染狀構造,主要金屬礦物包括黃鐵礦、 輝鉬礦、輝銻礦、毒砂以及白鎢礦、自然金,另外還見 少量方鉛礦。主要脈石礦物有石英、鉀長石、斜長 石、黑雲母、角閃石等。金主要以自然金形式產出, 粒度通常小於0.1mm,黃鐵礦可能是最主要的載 金礦物。

Unkertash金礦床主要受一組NE向斷裂構造控制,金礦化伴隨著圍巖顯著的熱液蝕變,不僅發生在巖體內,也同時發育在元古宙變質基底巖石中。最近測得花崗閃長巖和含金黃鐵礦的成巖成礦時代 均為晚石炭世,與Turkestan洋開始關閉的時間一 致[37]。Unkertash金礦床有可能是哈薩克斯坦-伊 犁板塊與卡拉庫姆板塊初期碰撞造山環境中構造-熱液活動的產物,屬造山型金礦床

2.8 中國新疆薩瓦亞爾頓金礦床

薩瓦亞爾頓金礦床處在新疆烏恰縣,探明金儲 量130t,平均金品位2.0g/t。在區域構造中,薩瓦亞爾頓金礦位於南天山北部海西褶皺造山帶東阿奈山復背斜中(圖1b),成礦環境為地殼中的大型脆韌性變形帶

 賦礦地層為(尚存爭議的)石炭統或志留—泥盆系淺變質濁積巖[11,68,99-101],自下而上可劃分出3個巖性段:下部灰色中薄層細粒石英砂巖夾炭質板巖, 最底部有泥灰巖及生物碎屑灰巖;中部深灰色-黑色 薄層粉砂巖和碳質板巖互層;上部灰色-深灰色中- 薄層粉砂質板巖夾黑色碳質板巖。礦區東南部出露 泥盆系灰巖,與北西側賦礦地層以大型逆衝斷裂 (F1)接觸(圖14)。礦區發育走向北東、傾向北西的 斷裂系統,F0、F1、F4、F5等斷裂近平行排列,均具 有逆衝推覆構造性質,韌性剪切變形特點明顯,控制 了薩瓦亞爾頓金礦體的定位(圖14)。礦區西南部出 露輝綠巖脈及二長巖脈,K-Ar法測得(207.5± 4.2)~(187±18)Ma和(164.4±2.6)~(127.9± 3.8)Ma的印支、燕山期成巖年齡[99];鋯石U-Pb法 測得133.7~131.0Ma的燕山期成巖年齡[102]。

圖14 中國新疆薩瓦亞爾頓金礦床地質圖

 礦區已發現24條金礦化體,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅺ號礦 體具有工業採價值,尤以Ⅳ號礦帶規模最大,工程控 制長2 540m,寬0.8~21.32m(平均5.36m)。礦體 主要呈似層狀、透鏡狀和脈狀(圖15),是發育在片巖 和糜稜巖化巖石中低溫蝕變巖-石英細脈網脈-含金黃鐵礦毒砂集合形成的蝕變礦化體,與圍巖無明顯界 線。礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、磁 鐵礦、磁黃鐵礦、輝銻礦、銀金礦,脈石礦物主要是石 英、方解石。常見矽化、黃鐵礦化、絹雲母化、綠泥石 化等低溫熱液蝕變。礦石多顯脈狀、網脈狀、浸染狀 構造,也見塊狀及條帶狀礦石;礦石多呈自形、半自 形、它形粒狀、交代、包含等結構。金主要以自然金及 銀金礦形式與黃鐵礦及毒砂密切共生,或直接產在碳 質板巖中;部分金以機械混入形式進入載金硫化物礦 物中[99]。礦石組構反映金礦化經歷了早階段無礦石 英(含少量黃鐵礦及毒砂,晶型較好)、中階段石英+ 多金屬硫化物(黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、磁黃鐵礦、銻化 物等)、晚階段石英-碳酸鹽(脈)3個主要過程,中階段 礦石多受構造作用的影響形成蝕變巖。

圖15 中國新疆薩瓦亞爾頓金礦床27勘探線剖面圖

薩瓦亞爾頓金礦賦礦地層時代尚存爭議。Rb-Sr 法測得碳質板巖等時線年齡(304.7±11.6)Ma,結合 在地層中發現單帶型珊瑚科和希瓦格,推斷容礦 地層時代為晚石炭世,而不是志留—泥盆紀[99]。但礦體產在容礦地層中段,而化石主要出自上部地層, 結合區域地層對比,認為賦礦地層時代應為晚志留世—泥盆紀;從容礦地層中順層石英脈流體包裹體測 得Rb-Sr等時線年齡(389±42)Ma,認為地層時代是志留—泥盆紀[101]。普遍認為新疆南天山早古生代為塔裡木板塊北部被動大陸邊緣沉積環境,而晚古生代為殘餘海局限淺海沉積環境;薩瓦亞爾頓金礦區容礦地層的原始沉積是濁積巖[11,68,99-101],這種深水復理石建造更可能是早古生代邊緣深海槽沉積產物。 

薩瓦亞爾頓金成礦時代也存分歧。Rb-Sr法測得方解石石英脈等時線年齡(389±42)Ma[103],屬 海西期;對金礦石中金共生石英的流體包裹體開展 Rb-Sr法測年,得到(231±10)Ma的印支期成礦年 齡[101];對金礦石中金共生石英進行40 Ar/39 Ar測年, 得到坪年齡(210.59±0.99)Ma[68];以兩個階段形 成的富礦石和貧礦石中金共生石英分別開展了流體 包裹體的Rb-Sr等時線測年,分別獲得(342±27)和 (246±16)Ma成礦年齡[102];對金礦化蝕變巖中絹 雲母化進行40 Ar-39 Ar法測年,表明主成礦時代為三 疊紀[69]。 

薩瓦亞爾頓金礦的賦礦地層為塔裡木板塊北緣下古生界濁積巖,晚古生代晚/後期伴隨碰撞造山過程中的大型逆衝推覆和剪切走滑,地層濁積巖發生顯著變形變質,形成脆韌性變形帶。金礦化正是以 脆韌性變形帶中的糜稜巖化巖石為主巖,通過韌-脆性變形轉換過程中的中低溫熱液活動成礦,造山型金成礦特點明顯。 

2.9 中國新疆薩日達拉金礦床 

薩日達拉金礦床產於烏魯木齊以南的中天山隆起帶北緣(圖1b),受勝利達坂韌性剪切帶控制,與 望峰等金礦床同屬天格爾金礦帶。礦床所在區域出露中元古界長城系及不整合其上的奧陶系,長城系由片麻巖、角閃片巖和黑雲變粒巖組成[76],奧陶系由淺變質的碎屑巖夾灰巖組成[104](厚度2 500m)。這些古老地層中侵入了元古宙、早-晚古生代不同時 期的花崗巖類。

圖16 薩日達拉金礦1號礦體礦床地質簡圖

薩日達拉金礦區出露長城系基底及侵入其中的加裡東晚期花崗閃長巖及少量斜長花崗巖、二長花崗巖、花崗巖、石英閃長巖等花崗巖類(圖16)。古老基底地層和花崗巖類均受到韌性剪切變形變質, 其中礦物發生動態重結晶,全部變為糜稜巖類。礦區糜稜面理總體北傾,傾角75°~82°。礦區韌性剪切變形構造是區域上勝利達坂韌性剪切帶的有機組成部分,一系列應變強度不同的變形帶彼此平行近東西向展布,變形過程經歷了早期自北向南的逆衝剪切晚期近水平的右行剪切[75]。 

薩日達拉金礦體多呈透鏡狀產在韌性剪切帶內,礦體和圍巖表現相同或相近的變形特徵,韌性剪帶邊部、韌性剪切帶內部次級剪切帶間過渡部位, 以及中低應變部位對金礦體有明顯控制作用[76]。 礦體與剪切帶及糜稜面理產狀一致,初糜稜巖和糜稜巖化巖石多作為直接容礦巖石。礦體彼此近平行排列,向深部變厚變富趨勢顯著。礦體直接圍巖主要為變形的加裡東晚期花崗巖類,少數礦體產於中元古代基底變形巖石中(圖16)。圍巖普遍發生強烈鈉長石化、矽化以及黃鐵礦化、絹雲母化、碳酸鹽化和少量綠泥石化。鈉長石化、矽化以及黃鐵礦化與礦化關係最為密切。金在遭受剪切變形並發生強烈鈉長石化的糜稜巖類中最為富集。金礦體呈透鏡狀分布於蝕變帶內,長約幾百米,厚約幾十米(圖16)。 

金礦石中金屬礦物以黃鐵礦為主,含少量磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、自然金等,主要脈石礦物為鈉長石、斜長石、鉀長石,次要脈石礦物有絹 雲母、石英、方解石、黑雲母、綠泥石等。金主要以自然金形式產出,呈粒狀、微粒狀、片狀或不規則狀,以粒間金、包體金、裂隙金和連生金形式產於脈石礦物和黃鐵礦中[75]。礦石平均金品位5.0g/t。 

薩日達拉金礦主成礦階段石英流體包裹體成分 以CO2、H2O、NaCl為主,指示成礦流體鹽度為 0.43%~10.91%NaCleqv.,均一溫度為256~475℃, 成礦深度為11km[105]。成礦流體顯中高溫、富 CO2、低鹽度變質流體特徵。區內剪切變形變質與金成礦是統一韌性剪切成巖成礦過程,中石炭世北 天山小型洋盆關閉,伊犁-中天山板塊與準噶爾地塊 碰撞,中天山北緣開始發生自北向南的逆衝推覆構 造剪切作用,形成勝利達坂韌性剪切帶;晚石炭世, 發生大規模近水平右行走滑剪切深部地殼(或地 幔)中的金等成礦元素發生活化遷移,不斷向剪切帶內聚集,形成含礦流體;在持續剪切變形變質作用 下,含礦流體在壓力梯度驅使下由強應變區向中-弱應變區遷移聚集而沉澱成礦[75]。 

2.10 中國新疆卡特巴阿蘇金礦床 

卡特巴阿蘇是最近在新疆新源縣南部新發現的超大型金礦床,金儲量53t,平均金品位3.8g/t。在西天山區域構造中,礦床位於中天山隆起帶北部。該區域中天山處在Nikolaev-那拉提北緣與那拉提 南緣兩大斷裂之間,出露前寒武紀基底古老變質巖系、不整合於基底之上古生界淺變質碎屑巖和安山 巖夾碳酸鹽巖,以及侵入於基底與古生界蓋層的中酸性巖體[78],表現為明顯的隆起帶

圖17 中國新疆卡特巴阿蘇金礦床地質圖

 礦區出露地層為上志留統巴音布魯克組,受大面積巖漿侵入影響,僅分布於礦區西北部和中南部, 巖性為凝灰巖夾灰巖和大理巖化灰巖(圖17)。礦區侵入巖廣泛出露,主要有呈巖株、巖枝狀產出的二 長花崗巖(ηγ)、鹼長花崗巖(ξγ)、花崗閃長巖(γδ)、 花崗斑巖(γπ),以及脈狀產出的閃長巖(δ)和閃長 玢巖(μδ);巖體的侵入關係大致指示二長花崗巖 (ηγ)與鹼長花崗巖(ξγ)侵入時間較早,兩者可能為 相變關係,花崗閃長巖(γδ)侵入時間較晚,呈脈狀侵 入到二長花崗巖(ηγ)和鹼長花崗巖(ξγ)內(圖17、 圖18),最新的鋯石U-Pb法測得二長花崗巖及鹼長 花崗巖侵位時代為石炭紀。 

圖18 中國新疆卡特巴阿蘇金礦床8號勘探線剖面圖

礦區發育多條北東東走向、近平行展布的韌脆 性斷裂(圖17),斷裂南傾,傾角約60°;它們受那拉提北緣大斷裂影響,繼承性長期活動。主要受F4、 F5 和F6 北東東向斷裂控制,在二長花崗巖、花崗閃長巖及閃長玢巖等巖體中形成兩個金銅礦化蝕變 帶,東段I號礦化蝕變帶呈透鏡狀產出,長約1.4 km,寬約50~300m,走向70°~110°,傾向南,傾角 45°~72°;西段II號礦化蝕變帶呈透鏡狀產出,長約 0.9km,寬約20~180m,走向約70°,傾向南,傾角 50°~70°;熱液蝕變類型包括巖石中斜長石的鉀長石化和絹雲母化、黑雲母和角閃石等礦物的綠泥石 化及綠簾石化,全巖黃鐵礦化、矽化及碳酸鹽化,熱液蝕變呈面狀分布[78]。

 礦體產在兩個礦化蝕變帶內,包括有金礦體銅礦體金銅礦體3種不同工業礦體。礦體與圍巖之間呈漸變過渡關係,表現為斷裂破碎帶內的二長花崗巖、少部分為花崗閃長巖及閃長玢巖發生熱液蝕變所形成的含金(銅)地質體(圖18)。受礦區斷裂構造控制,礦體多呈透鏡狀和似板狀,產狀與斷裂構造相似,走向NEE 或EW,傾向160°~190°,傾角 20°~72°,礦體長度幾米到幾千米,厚度幾米到幾十 米,控制延深幾百米。礦體部分出露地表,銅礦體或金銅礦體多為隱伏礦體(圖18)。

 卡特巴阿蘇金(銅)礦化受斷裂構造控制僅出現在巖體內,尚未發現地層中的礦化體,但在巖體與志留紀大理巖接觸帶或大理巖捕虜體中可見夕卡巖相關塊狀硫化物(黃鐵礦、磁黃鐵礦)交代體;作為主要 容礦的二長花崗巖具有中粗粒花崗結構,塊狀構造, 不具斑狀或似斑狀結構,深成侵入體特點顯著。伴隨矽化和鉀長石化等熱液蝕變形成的金礦石以黃鐵礦、黃銅礦、自然金為典型金屬礦物,呈浸染狀和斑 雜狀構造,中粗粒半自形-它形結構;礦石中脈石礦 物主要為巖體中的造巖礦物及其蝕變產物,包括石 英、鉀長石、斜長石、黑雲母、角閃石、絹雲母、綠泥 石、綠簾石、方解石等。卡特巴阿蘇含金黃鐵礦的 Re-Os法測得成礦時代為石炭紀。這個超大型金礦床與吉爾吉斯斯坦Unkertash金礦床十分相似,暫將其歸為造山型金礦床,與石炭紀南天山洋向北向中天山之下俯衝過程中的構造-巖漿-熱活動有關[39]。

 3 討論 

3.1 「亞洲金腰帶」動力背景和成礦系統 

綜上可見,在烏茲別克斯坦-吉爾吉斯斯坦-中國新疆西天山,沿中天山及南北緣集中產有幾十個 巨型(金儲量250t以上)、世界級/超大型(金儲量 100~250t)和大型(金儲量20~100t)金礦床(圖 1b、表1、表2),構成世界上引人注目的巨型金成礦帶,即「亞洲金腰帶」。在這個東西走向的帶狀區域, 以Terskey洋和Turkestan-南天山洋為主要古亞洲 洋盆的發生、發展和消亡應是「亞洲金腰帶」形成的基本地球動力學背景(圖1b)。

 Terskey洋大致在新元古代打開,繁盛於早古生代早-中期並有顯著洋-陸俯衝過程和相關島弧動力背景,奧陶紀可能發育出較為成熟的島弧環境,奧陶紀末關閉[17,30,36,106],縫合帶沿吉爾吉斯斯坦Nikolaev 線-中國新疆那拉提山北緣斷裂展布。Taldybulak Lev.世界級金礦床位於吉爾吉斯斯坦 北天山南緣,靠近Nikolaev線(圖1b),金礦化受古 元古代片巖內的脆韌性變形構造帶控制,成礦時代 為寒武紀(表2),大規模金成礦作用可能與Terskey 洋殼向北向哈薩克斯坦-伊犁板塊之下俯衝背景中 的活動陸緣增生地質環境密切相關,應為洋-陸俯衝 動力體制下的造山型金礦床。Andash世界級金礦 床及該礦集區內若干其他金礦床處在吉爾吉斯斯坦 北天山南緣,靠近Nikolaev線(圖1b),是一個典型 的斑巖金成礦系統,發育斑巖型、夕卡巖型和淺成低 溫熱液型金礦化,成礦時代為奧陶紀[8,57](表1),可 能是Terskey洋殼向北向哈薩克斯坦-伊犁板塊之 下俯衝背景中較成熟島弧環境中斑巖金銅成礦系統 作用的產物。 

烏茲別克斯坦西天山Turkestan洋大致在新元 古代即已開始生成[37],中國新疆南天山洋被認為在 奧陶紀開始打開[18,107-108];Turkestan-南天山洋在古 生代較充分發展,於烏茲別克斯坦西天山在南北兩 側均明顯出現洋-陸俯衝動力背景[17,37],而在中國新 疆西天山僅北側發展出洋-陸俯衝動力背景[18,109];整個洋盆在石炭紀末關閉[48,110],陸-陸碰撞造山並 伴隨出現地殼內以大規模逆衝推覆和剪切走滑為特 點的大型脆韌性變形帶,構造縫合帶沿烏茲別克斯 坦Zeravshan-吉爾吉斯斯坦Atbash-Inylchek-中國 新疆那拉提山南緣一線分布(圖1b)。產有Kalmakyr 、Dalneye等巨型斑巖型金礦床和若干大型淺 成低溫熱液型金礦床的Almalyk巨型礦集區位於 烏茲別克斯坦中天山南部邊緣(圖1b),屬Turkestan 洋向北向哈薩克斯坦-伊犁板塊俯衝形成的島 弧動力背景,成礦時代為早石炭世,發育出典型的斑 巖金銅成礦系統[8,79]。中天山內的Unkertash、Ishtamberdy 以及新近發現的卡特巴阿蘇大型和世界級金 礦床均形成於石炭紀末期[10,78],Kumtor巨型金礦 床和南天山北緣海西造山帶中的Muruntau、Amanttaitau 、Daugyztau、Zarmitan、Savayardy等巨型金 礦床均二疊紀早期成礦[7,55],與Turkestan-南天山 洋關閉和造山過程同時,碰撞造山背景下在有利金 礦源層內的構造-巖漿-熱液作用應為大規模金成礦 的重要動力。 

不難看出,「亞洲金腰帶」中的巨型和世界級金 礦床分屬兩個主要成礦系統,即斑巖型金成礦系統 和造山型金成礦系統。 

3.2 斑巖型金成礦系統 

西天山「亞洲金腰帶」內重要斑巖型金礦床或礦集區主要出現在吉爾吉斯斯坦北天山南部和烏茲別克斯坦中天山南部(圖1b),分別以Andash世界級金礦集區和Almalyk巨型金礦集區為代表(表1)。它們均形成于洋-陸俯衝長期發展、古亞洲洋即將關 閉前夕的較成熟島弧環境,吉爾吉斯斯坦北天山南 部Andash金礦集區形成於Terskey洋北向俯衝增 生島弧環境(圖1b),相對於寒武紀較為寬廣的洋 盆,奧陶紀大規模斑巖金成巖成礦時期的洋盆已經 十分有限,哈薩克斯坦板塊南緣活動陸緣的島弧環 境得到較充分發展[17,30-31]。烏茲別克斯坦中天山南 部Almalyk巨型金礦集區形成於Turkestan洋北向 俯衝增生島弧環境(圖1b),相對於早古生代寬廣的 Tuekestan洋,石炭紀大規模斑巖金銅成巖成礦時 期的洋盆近乎關閉[37],中天山南緣活動陸緣的島弧 環境已經相當成熟。

 雖然人們對中亞區域斑巖金銅成礦系統內部結構的認識還很模糊,但「亞洲金腰帶」中的Almalyk 巨型金礦集區提供了揭示中亞斑巖金銅成礦系統結構的理想「天然實驗室」。在10km×15km Almalyk巨型礦集區內,以晚古生代斑巖為主巖形成5個世界級和大型斑巖金銅礦床,在斑巖體與泥盆系灰巖接觸帶形成大型夕卡巖型鉛鋅礦床,以石炭紀安山巖和火山碎屑巖為主巖形成20餘個大型 淺成低溫熱液型金礦床(圖3);礦集區內這些不同類型金銅礦床形成於相同動力學背景和相似地質環境,從礦集區安山巖和斑巖體的巖石建造形成時代侵入關係以及金礦化的空間時間聯繫等地質觀察分析,可以推斷這些不同類型金礦床構成了有機關聯的斑巖型金成礦系統[111]。類似成礦系統在 環太平洋帶島弧環境中已被清楚揭示。環太平洋中-新生代島弧帶盛產斑巖、高硫-低硫淺成低溫熱液、夕卡巖等不同類型銅鉬金銀多金屬礦床,並形成眾多大型礦集區[5,112]。這些礦集區面積多在20~ 200km2,其中有古侵入深度5~15km與成礦相關的深成巖體以及其上垂向延伸大於3km的巖株或巖牆群,在巖株內多發生斑巖銅鉬金礦化,在有利交代作用的巖體-圍巖接觸帶形成夕卡巖多金屬礦化, 在巖株上部附近火山-沉積地層中發生高硫型淺成 低溫熱液金銀礦化,由近及遠離開巖株,依次出現中硫型和低硫型淺成低溫熱液金銀多金屬礦床,構成斑巖銅成礦系統[112]。 

與世界其他區域相似,斑巖金銅成礦往往與巖漿起源相對較深的複式斑巖體密切相關。西天山 「亞洲金腰帶」內斑巖金銅成礦系統的成巖成礦歷時更長多期疊加多階段複合成礦特點顯著,巖漿起源深度相對較大,成礦組分更為多樣[113]。Almalyk金礦集區的淺成巖漿侵入從早泥盆世(石英斑巖)即已開始,在中石炭世(正長閃長巖和閃長巖)充分發展, 晚石炭—早二疊世(花崗閃長巖和花崗斑巖)結束, 形成複式巖體,每次巖漿侵入程度不等都伴隨金銅 礦化和相關蝕變,斑巖金銅成礦可能歷時50Ma[79];以礦集區內Kalmakyr金礦為例,不僅擁有1 400t 金儲量,而且還探明13Mt銅、17t鈀、1.7t鉑[3], 礦集區內相關淺成低溫熱液型金礦床中多處發現鉑 族元素獨立礦物[114],與烏茲別克斯坦科學院地質學家交流還得知該礦集區鑽孔曾揭示出輝長巖,這些都反映巖漿較大的起源深度以及礦質組分的多樣性。 

所以,成熟島弧環境深源巖漿淺成侵疊加複合長期成礦等可能是「亞洲金腰帶」斑巖型金成礦系統關鍵控制。 

3.3 造山型金成礦系統 

造山型金礦床是西天山「亞洲金腰帶最重要的組成部分礦床數量眾多礦床規模巨大(圖1b、表 2)。它們產於「亞洲金腰帶」、即天山南北緣不同構造位置,Ishtamberdy、Unkertash、Kumtor、卡 特巴阿蘇、薩日達拉等金礦床產在中天山隆起帶,礦區和外圍多有元古宇基底或下古生界淺變質巖出露;Taldybulak Lev.世界級金礦床產在北天山南緣活動大陸邊緣,處於Nikolaev線北側;Muruntau、 Amantaitau、Daugyztau、Zarmitan、Jilau、Savayardy 等巨型和世界級金礦床產在南天山北緣造山帶,處 於Turkestan-Atbash-Inylchek-那拉提南緣縫合帶南側(圖1b)。金成礦時代分布在兩個時期,Taldybulak  Lev.金礦床形成於寒武紀,其餘金礦床多在 晚石炭—早二疊世(或更晚)成礦(表2);前一時期可能與俯衝增生造山過程相關,後一時期與碰撞增生造山過程相聯繫。 

西天山「亞洲金腰帶」內造山型金礦床的賦礦巖石主要是元古宇基底變質巖和下古生界淺變質細碎屑巖及侵入於這些巖石地層中的石炭—二疊紀造山期花崗巖類。Taldybulak Lev.和Ishtamberdy金礦床的賦礦巖石是古元古界片巖和片麻巖,Kumtor 金礦床賦礦巖石為古元古界碳質板巖和千枚巖, Muruntau、Amantaitau、Daugyztau、薩瓦亞爾頓等巨型和世界級金礦床賦礦巖石是下古生界淺變質濁積巖系;這些作為造山型金礦床賦礦巖石的古老變質巖和變質濁積巖系往往背景金含量較高,是重要的礦源層,如Muruntau金礦床賦礦的別索潘第三巖性段(Bs3)背景金含量(483×10-9)高出別索潘組 其他巖性段(Bs4、Bs2、Bs1)和礦區外圍頁巖((11.2~ 25.8)×10-9)一個數量級[115];薩瓦亞爾頓金礦賦礦 巖系金含量變化於(8.1~72)×10-9,平均為41.2× 10-9,是區域地層平均值和南天山背景值的40餘 倍[69];這些變質濁積巖高背景金含量可能與它們含 有機碳(5%~10%)有關穆龍套賦礦巖石有機碳高 達20%庫姆託爾碳質變質成石墨[62]。濁積巖系中 碳質最初可能為厭氧環境下低等生物所產生的腐殖質,它與黏土礦物在表生條件下對金有較強吸附富集作用[113,117]。針對薩瓦亞爾頓金礦成礦物質來源的示蹤研究證明金元素來自賦礦巖石地層[66-67,118-119]。卡特巴阿蘇、Unkertash和Jilau等金礦床的賦礦巖石是石炭—二疊紀花崗巖類。Zarmitan金礦床金 礦化不僅發生在志留系淺變質細碎屑巖地層中,也同時發育在二疊紀石英二長巖巖體內,主要受斷裂 裂隙系統控制(圖7)。作為造山型金礦床賦礦巖石的花崗巖類多為偏鹼性或鹼性系列,如卡特巴蘇金 礦為二長花崗巖,Zarmitan金礦為二長巖,而Jilau 和Unkertash金礦床是偏鹼性的花崗閃長巖,相對於鈣鹼性花崗巖類,偏鹼性花崗巖類具有高背景金含量,往往作為礦源提供者[6-7,10]。薩日達拉金礦的 賦礦巖石主要是變形強烈的志留紀花崗閃長巖,少部分礦體賦存在長城系片巖和片麻巖中,也主要受 這些賦礦地質體中脆韌性變形帶控制。 

不論與俯衝增生相關,還是與碰撞增生相聯繫, 西天山造山型金礦床的形成和就位都與地殼中性質各異、規模不同、期次繁多的變形構造存在內在關聯。Taldybulak Lev.金礦床受控於Taldybulak等 3個北西走向的脆韌性構造變形帶(圖10),穆龍套 金礦床產於桑格龍套塔姆德套剪切帶與穆龍套 道吉茲套剪切帶交匯處的「Z」字形褶皺中(圖5),薩 瓦亞爾頓金礦床受控於薩瓦亞爾頓吉根大型剪切 帶(圖14),Kumtor金礦產在北東走向的Kumtor 逆衝斷層帶中(圖9),Ishtamberdy金礦床則受一個 向西側伏背斜構造控制(圖12),薩日達拉金礦床受 勝利達坂韌性剪切帶控制(圖16)。正是在多期次 的變形變質過程中,金元素被活化、遷移和富集成 礦,如Muruntau金礦床礦田構造(圖5)經歷了 (D1—D4)4期變形過程,其中D2期變形表現為南 北向強烈擠壓和縮短(圖19),出現剪切斷裂,同時 沿剪切斷裂發生化學反應:2C+2H2O=CO2+ CH4,形成富CO2、CH4 的成礦流體,並導致斷裂附 近變質沉積巖發生蝕變和金活化遷移,在局部張裂 構造中沉澱出含金石英透鏡體和細脈、網脈[116]。但是,另一些造山型金礦床、尤其是花崗巖類賦礦金 礦床,控礦構造則多顯示張性為主的特點,Zarmitan 金礦床受高角度左行走滑性質的Karaulkhana Zarmitan斷裂帶控制,金礦體產在該斷裂北側次級 斷裂、裂隙系統內(圖7),Jilau、Unkertash和卡特巴 阿蘇等金礦床產在花崗巖類巖體內的斷裂構造中 (圖13、17)。 

圖19 烏茲別克斯坦Muruntau金礦床變形過程與金富集模式

「亞洲金腰帶」內造山型金礦床另一個具有普遍意義的現象是金礦田、礦區出露或存在隱伏的巖漿侵入體。巖體與金成礦是何關係?目前揭示西天山成礦時代最老的造山型金礦床是Taldybulak Lev., 礦石中含金黃鐵礦Re-Os法測得寒武紀成礦時代, 而礦區閃長巖和二長閃長巖(脈)泥盆紀—晚石炭世侵入,輝綠巖脈時代為古近紀[63],顯然這些巖體與金成礦無關但是,在Muruntau金礦床外圍出露 的Tamdytau花崗巖鋯石U-Pb年齡為286~295Ma, 深鑽揭示4288m深處黑雲母花崗巖U-Pb年齡為 281~300Ma,它們與礦石中含金毒砂Re-Os法成礦年齡(286±5)Ma一致[58];在Kumtor金礦區,兩個出露花崗巖巖牆、隱伏侵入體以及礦區外圍10km 處花崗巖的時代在(268±1)~(280±9)Ma,礦區東 部更遠處花崗巖時代為(279±8)~(296±4)Ma, 它們與礦石中絹雲母Ar-Ar法測出的成礦時代 (284~288Ma)[7]相近。Muruntau金礦石中毒砂 非放射成因初始Os(0.37±0.27)和3 He/4 He(0.23~ 0.33 Ra)相對地殼較高,指示成礦物質中存在由花 崗巖漿侵入所帶來的幔源組分[58];成礦流體碳同位 素組成(δ13CVPDB=-2.1‰~-5.3‰)和滷素比值 (Br/Cl=-2.64~-3.23)也指示成礦主階段巖漿流體貢獻明顯[61],反映早二疊世巖漿熱液疊加成礦的重要性[89]。 

「古老地殼+構造變形+巖漿熱液」很可能是西天山「亞洲金腰帶」造山型金成礦的關鍵控制勘查準則。由於三者的配置式樣用方式成礦貢獻, 以及礦古深度等差異,造山型金礦床地質和地球化學特徵複雜多樣;但這些金礦床彼此密切聯繫,整體上是西天山地殼連續成礦作用形成的造山型金成礦系統,「亞洲金腰帶」的成礦和找礦潛力巨大。 

3.4 金礦找礦突破問題 

西天山「亞洲金腰帶」中的巨型和世界級金礦床多發現於中西段的吉爾吉斯斯坦和烏茲別克斯坦,我國新疆西天山新近發現卡特巴阿蘇大型金礦床, 但缺乏巨型和世界級金礦床發現(圖1b、表1、表 2)。「亞洲金腰帶」是否向東延伸進入我國新疆西天山?能否和如何實現新疆西天山金礦找礦重大突 破?都是備受關注的重大地質找礦問題。 

「亞洲金腰帶」西起烏茲別克斯坦Kyzlkum 沙 漠和Zerafshan、Nuratau、Kurama等山脈,經吉爾 吉斯斯坦Chatkal、Chu、Kyrgyz、Alay等山脈,應繼 續向東延伸進入我國新疆那拉提山和額爾賓山一 帶,是中天山及南北緣眾多巨型和世界級金礦近東 西向成帶集中產出構成的世界巨型金成礦帶(圖 1b)。從蛇綠巖、花崗巖類、地層巖石建造、高壓變 質巖以及構造變形等綜合對比研究,我國新疆那拉 提山北緣板塊縫合帶可與吉爾吉斯斯坦Nikolaev 線代表的Terskey洋縫合帶對接[18,36],那拉提山南 緣南天山洋縫合帶、吉爾吉斯斯坦Atbash-Inylchek 板塊分合帶、烏茲別克斯坦Turkestan洋縫合帶三 者可對接[17-18,37],反映中天山自西而東從烏茲別克 斯坦經吉爾吉斯斯坦向東延伸進入我國新疆西天山 (圖1b)。大型構造帶的可對接性和構造帶的貫通性創造了巨型金成礦帶連續延伸的地質基礎,西天山「亞洲金腰帶」向東延伸進入我國新疆西天山。

「亞洲金腰帶」以中天山為核心。中天山東西方向不同區域的地殼發育、組成和結構差異性明顯。烏茲別克斯坦中天山南北出露寬度大,向東到吉爾吉斯斯坦中天山變窄,再往東進入我國新疆中天山最窄(圖1b)。烏茲別克斯坦中天山在元古宇古老變質基底之上,蓋層具有雙層結構,即由下古生界 (淺變質碎屑巖/碳酸鹽巖夾少量火山巖/火山碎屑 巖)和上古生界(火山巖/火山碎屑巖夾碳酸鹽巖/碎 屑巖)構成,上石炭統/二疊系轉為陸相火山-沉積建 造[37];向東到吉爾吉斯斯坦再到我國新疆的中天 山,元古宇古老變質基底之上的蓋層為單層結構,蓋層僅存下古生界淺變質碎屑巖/碳酸鹽巖夾少量火 山巖/火山碎屑巖[38,78]。由於中天山南北緣分別為板塊縫合帶,俯衝和碰撞造山過程中均在地殼不同 層次形成脆韌性大型構造變形帶。對我國新疆西部的中天山而言,雖然出露的南北寬度有限,蓋層僅為單層結構,但這個帶狀區域變質基底和下古生界等古老地殼大量出露,造山過程引起的脆韌性變形幾乎影響到整個中天山,而且造山不同時期的花崗巖 類侵入活動強烈,造山型金成礦「古老地殼+構造變 形+巖漿熱液」關鍵控制的發育和配置極為理想。 所以,新疆西部那拉提山—額爾賓山一帶為主體的中天山帶狀區域有望實現造山型金礦找礦重大突破。除造山型金礦地質找礦外,「亞洲金腰帶」東西向對比還提示人們,北天山南緣斑巖型金礦找礦突破前景良好。 

4 結論 

(1)「亞洲金腰帶」是中天山及南北緣巨型和世界級金礦集中產出所構成的近東西向世界巨型金成 礦帶,Terskey洋和Turkestan-南天山洋開合是金成礦基本動力背景,找礦潛力巨大。 

(2)「亞洲金腰帶」發育造山型和斑巖型兩類金 成礦系統,造山型關鍵控制是「古老地殼+構造變形 +巖漿熱液」斑巖型關鍵控制是「成熟島弧+深源巖漿+疊加複合」

(3)「亞洲金腰帶」向東延伸進入我國新疆西天山,那拉提山—額爾賓山一帶的中天山及南北緣造山型金成礦要素全,配置好,有望實現金礦找礦重大突破。 

資料來源:薛春紀, 趙曉波, 莫宣學, 董連慧, 顧雪祥, Bakhtiar Nurtaev, Nikolay Pak, 張招崇, 王新利, 俎波, 張國震, 馮博, & 劉家瑛. (2014). 西天山「亞洲金腰帶」及其動力背景和成礦控制與找礦. 地學前緣(5), 128-155.

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