新疆東天山中生代金屬成礦動力學背景研究

梁志錄，張振亮，馮選潔

(1.甘肅地質礦產勘查開發局，甘肅 蘭州 730050；2.中國地質調查局西安地質調查中心，陜西 西安 710054)

中生代是地殼演化過程中一個重要的構造轉換階段，也是中國重要的成礦期。天山地區在晚古生代板塊碰撞結束以后，經歷了復雜的構造調整，發育了一批中生代礦床。相較于晚古生代金屬成礦作用而言，中生代成礦作用無論在成礦規模還是礦床數量上都要小得多。但不可否認，中生代也是天山地區一個重要的金屬成礦期。

天山地區中生代成礦體系主要在兩大構造運動旋回——印支運動和燕山運動中形成，金屬礦床主要發育于東天山地區，其次為西南天山，前人多有著述(葉錦華等，1999；李華芹等，2004，2005；陳文等，2006；王登紅等，2007；秦克章等，2006)。筆者在收集前人成果資料的基礎上，系統總結了東天山地區中生代金屬成礦的地質背景和礦床特征，借以拋磚引玉，意在于引起同行對新疆中生代成礦作用的關注。

1 中生代地質背景

1.1 構造

東天山中生代構造轉換階段是中國大陸構造運動的重要一部分，存在兩大構造運動旋回——印支運動和燕山運動，形成了兩期金屬礦床——印支期金屬礦床和燕山期礦床。

東天山印支期主體上表現為大規模盆地沉降和山脈的隆升，并且延伸到燕山期。進入三疊紀后，由于構造運動的持續進行，部分原有深大斷裂繼續活動，如阿其克庫都克斷裂、天山北緣斷裂、康古爾塔格斷裂帶等，同時派生出一系列次級斷裂如大草灘、干墩、雅滿蘇斷裂等，將地貌切割成一系列由狹長凹地、斷陷盆地等組成的斷層階地，并控制著眾多金屬礦床的分布，如金窩子金礦、尾亞釩鈦磁鐵礦、東戈壁鉬礦和白山鉬礦等(圖1)。已有資料表明，無論山脈還是盆地，均表現為印支期與燕山期一脈相承的特點。

1.2 地層

天山為典型的復合型造山帶，在經歷了古生代初始造山后，再次進入了晚中生代—新生代再造山過程。受控于天山構造帶晚古生代造山后的調整——伸展應力體制(柳永清等，2004)，東天山地區在中生代總體表現為沉降作用，天山南北的塔里木盆地、吐哈盆地與準噶爾盆地連成一片，發育廣泛的湖泊-河流-沼澤沉積體系。

1.斷裂帶；2.金屬礦床；3.中生代巖體；4.研究區圖1 東天山—北山中生代巖體分布圖Fig.1 Mesozoic magmatic bodies in the Eastern Tianshan-Beishan area

東天山地區三疊系出露比較有限，一般為河-湖相沉積，其中缺失火山巖(朱永峰，2007)。下三疊統上倉房溝群平行不整合于上二疊統下倉房溝群之上，由下部的韭菜園組(雜色粗碎屑巖夾泥巖)和上部的燒房溝組(含鈣質結核泥巖夾砂巖、礫巖)組成。位于其上的小泉溝群(克拉瑪依組、黃山街組、塔里奇克組)平行不整合覆蓋在上倉房溝群之上，為一套粗碎屑的河-湖相沉積，其中夾含油砂巖、油頁巖。

侏羅系分布范圍明顯較三疊系大。下侏羅統為八道灣組和三工河組，主要為河湖相、沼澤相碎屑巖夾煤層；中侏羅統為西山窯組、三間房組和七克臺組，為一套湖泊-沼澤相碎屑巖，其中西山窯組是東天山地區主要的含煤層；上侏羅統分為齊古組、喀拉扎組，為湖泊相及河流相碎屑巖。

白堊系分布范圍相當有限，主要為蘇巴什組和庫穆塔克組，分布于吐魯番盆地，為山麓相-河流相-湖泊相碎屑巖，為過渡型沉積。

1.3 巖漿活動

東天山中生代火山巖均為陸相火山巖，形成于板內構造環境，分為三疊紀、侏羅紀和白堊紀三期(表1)。

近期一些同位素年代學數據表明(李華芹等，2004；陳毓川等，2008；陳文，2006)，東天山地區三疊紀巖漿活動范圍較廣，其巖漿-熱液活動與一些大型韌性剪切帶的活動及金-鉬-稀有金屬成礦作用關系密切。巖體主要分布在阿齊山-雅滿蘇巖帶西段石英灘金礦一廠到鄯善采石場一帶，由秋格明塔什、咸水溝44號和鄯善采石場3個花崗巖基組成，侵入到石炭系雅滿蘇組、阿齊山組、干墩巖組及下二疊統阿其克布拉克組中。巖石類型主要為鉀長花崗巖、堿長花崗巖，少量二長花崗巖和閃長巖(李文明等，2002)。

表1 新疆東天山中生代巖漿活動年代表Tab.1 The chronologic table of Mesozoic magmatic activity in the Eastern Tianshan mountains of Xinjiang

巖體年齡在201～252Ma，如康古爾塔格地區正?；◢弾r年齡為201.2Ma(陳毓川等，2008)，秋格明塔什二長花崗巖年齡為210Ma(陳毓川等，2008)，石英灘礦區流紋質角礫凝灰巖為234Ma(李華芹等，1998)，鏡兒泉稀有金屬礦花崗偉晶巖年齡為252Ma(陳毓川等，2008)，葫蘆二長花崗巖為238Ma(陳毓川等，2008)。另外，零星出露的印支期花崗巖還包括尾亞巖體(219.4Ma，李華芹等，2004)、星星峽巖體(227Ma，李華芹等，2004)、天湖花崗巖(220Ma，李華芹等，2004)、東戈壁巖體(227.6Ma，黃超勇等，2011)、白石頭泉天河石花崗巖(209.6Ma，張前鋒等，1993)。

侏羅紀巖漿巖主要出現在東天山—北山隆起帶，其出露形態或呈巖體狀或呈脈狀，在巖性上自基性至酸性均有。其中，紅尖兵堿性花崗巖年齡為198.7Ma(張前鋒等，1993)，四頂黑山斜長花崗為173Ma(陳毓川等，2008)，尾亞車站SE 1.5km處石英正長巖為196.5Ma(張遵忠等，2006)，覺羅塔格東二長花崗巖為151Ma(周濤發等，2010)。

白堊紀巖體較為少見，目前僅見一例報道(陳毓川等，2008)，巖性為黑云母花崗巖，全巖Rb-Sr模式年齡為65Ma。但其真實性還有待于進一步確定。

2 中生代礦床分布特征

成礦作用的持續性與構造演化的延續性是一致的，是構造演化的成礦反映。

2.1 印支期成礦特征

在東天山，印支期金屬礦床主要包括鏡兒泉偉晶巖型稀有金屬礦床(243Ma，王登紅等，2007)、白山鉬礦(235.7Ma，李華芹等，2004)、東戈壁鉬礦(238Ma，吳艷爽等，2013)、小白石頭泉鎢礦(244Ma，李華芹等，2004)、金窩子金礦(230～228Ma，李華芹等，2004)、石英灘金礦(244Ma，李華芹等，1998)、尾亞釩鈦磁鐵礦(214.1Ma，陳毓川等，2008)、秋格明塔什-黃山韌性剪切帶東段紅山金礦(247Ma，陳文等，2006)等，基本與印支期巖體分布范圍一致，受控于EW向深大斷裂的次級派生斷裂控制，具有集中爆發成礦的特點(表2)。尤其是金礦，集中分布于石英灘礦集區、金窩子礦集區，主要礦床類型為石英脈型和破碎蝕變巖型金礦床，具有成片分布、形成時間基本一致的特征，暗示該類金礦床主要與印支構造運動有關，是華力西造山運動結束的一個標志。

表2 新疆東天山印支期成礦作用年代表Tab.2 The chronologic table of Mineralization for indo-chinese epoch in the Eastern Tianshan mountains of Xinjiang

2.2 燕山期成礦特征

東天山燕山期巖漿作用、變質作用、沉積作用和成礦作用明顯不如印支期，識別出來的金屬礦床也不多。但同位素年代學研究表明，燕山期金屬成礦作用確實存在(表3)，這一點毋庸置疑。目前，報道的燕山期金屬礦床主要有照壁山金礦、白山鉬礦，礦床集中于覺羅塔格成礦帶中南部及東南部。另外，小熱泉子銅鋅礦也有燕山期成礦的報道(陳文明，1999)。礦床分布雖然較為零散，但形成時間一致，暗示東天山地區有一次統一的燕山期成礦作用。

表3 新疆東天山燕山期成礦作用年代表Tab.3 The chronologic table of mineralization for Yanshan epoch in the Eastern Tianshan mountains of Xinjiang

3 東天山金屬成礦的地球動力學背景分析

3.1 東天山周邊地區中生代成礦作用的表現

中生代成礦作用在東天山周邊地區也相當發育，尤其是印支期成礦作用。

在冰達坂-天格爾韌性剪切帶已發現望峰、天格爾和薩日達拉等金礦床。最近的研究表明，望峰金礦區含金石英脈Rb-Sr等時線年齡為224Ma(ZHU Y F et al.，2005)，天格爾金礦區成礦期白云母Ar-Ar等時線年齡為222.5Ma(ZHU Y F et al.，2006A)，均為印支期產物，受天山北緣斷裂的嚴格控制。

沿著中天山南部邊緣斷裂(國外為阿特巴希-伊內利契克斷裂)分布有一條巨型的Sb、Hg、As元素異常帶，控制著西天山一批重要的黑色巖型金礦床，如穆龍套、大山口、布隆和薩瓦亞爾頓等。盡管這些礦床的流體包裹體Rb-Sr同位素研究都曾給出了石炭紀的等時線年齡，但最近的年代學研究表明(朱永峰，2007)，這些金礦床成礦時代主要集中于207～213Ma，屬于印支期產物。穆龍套金礦的主要成礦時間為226～254Ma(WILDE et al.，2001)，也屬于印支期礦床。

同樣，阿爾泰地區也有印支期礦床存在，如大、小喀拉蘇稀有金屬礦(王登紅等，2003)、可可托海3號偉晶巖脈(ZHU Y F et al.，2006b；WANG Tao et al.，2006)及卡拉先格爾銅礦(朱永峰，2007)。

北山地區是一個裂谷區，除發育了大規模的晚古生代火山巖、巖體外，中生代還形成了眾多的花崗巖體，如馬鞍山、紅石山、雙尖山、明水、馬莊山、南金山、輝銅山和花牛山(聶風軍等，2002)等，同時形成了一批中生代貴金屬、稀有金屬及有色金屬礦。其中，印支期礦床主要有：紅尖山鎢礦(215.2Ma，殷先明，2008)、南金山金礦(244.8Ma，殷先明，2008)、拾金坡金礦(238Ma，周濟元，2000)、金溝井金礦(253.08Ma，殷先明，2000)、小宛南山(227Ma，周濟元，2000)、紅十井金礦(209～220Ma，肖慧良，2003)等，主要成礦年齡為230～250Ma，與東天山基本一致。燕山期礦床主要有：東七-山鎢錫礦(156.8Ma，殷先明，2008)、馬莊山金礦(158.2Ma，周濟元，2000)、花黑灘鉬礦(225Ma，朱江等，2013)等，呈現出集中成礦的特點，金礦主要成礦年齡為155～165Ma，鉬礦成礦年齡為180 Ma左右，與東天山燕山期成礦年齡一致。

這些實例表明，中生代成礦作用在中亞成礦域不是一個偶然的成礦事件，而是區域性的成礦爆發事件，尤其是在印支期。

3.2 中生代成礦的地球動力學背景

中生代成礦體系形成于兩大構造運動旋回——印支運動和燕山運動，影響極其廣泛。構造上承上啟下，并伴隨廣泛的成礦作用。中國印支期成礦作用主要體現在華南三疊紀海相沉積成礦、西南三江地區海相火山-沉積成礦、中央造山帶(包括秦祁昆、天山和華北地臺北緣)與東西向大規模構造調整有關的成礦、華北內陸盆地成礦(聶風軍等，2011)；燕山期成礦作用主要體現為中國東部大規模有色金屬、貴金屬、稀有金屬成礦(華仁民(1999)，稱之為“東部成礦大爆發”，存在200～160Ma、140Ma左右和120Ma作用3個成礦峰期，分別與后碰撞造山、構造體制大轉折和巖石圈大規?？焖贉p薄有關(毛景文等，2005)。

3.2.1 印支期

天山中生代構造運動也是中國大陸構造運動的一部分，其成礦體系也是中國中生代成礦體系在中亞地區的具體體現。東天山及其周邊地區印支期構造事件主要體現在3個方面(朱永峰，2007)：一是以巖漿小侵入體的形式出現，侵入體以中酸性小巖體-偉晶巖-細晶巖-輝綠巖-煌斑巖脈為主，個別地區存在印支期的輝長巖-閃長巖體，多數侵入體顯示金-銅-鎢-鉬-稀有金屬礦化特征，其中部分巖體本身就是礦體，如沙東鎢礦、白山鉬礦和東戈壁鉬礦等；二是東天山—北山大多數大型、巨型剪切帶的最后一次韌性變形發生在印支期，形成韌性剪切帶，如西天山天格爾-冰達坂剪切帶和東天山康古爾塔格剪切帶；三是天山地區絕大多數與韌性剪切帶有關金礦的形成，如天格爾、石英灘、康古爾等金礦床。前人資料證實(韓寶福等，2006；李錦軼等，2006；舒良樹等，2004；孫桂華等，2006)，天山及周邊地區(不包括昆侖—阿爾金地區)后碰撞造山活動最晚在二疊紀中期就已經結束，開始進入克拉通內部調整階段，是構造體制的轉折階段。這個階段雖然沒有大規模的巖漿活動發生，但古特提斯洋的閉合依然對塔里木以北的廣大地區產生了巨大的影響(許志琴等，2006)，導致塔里木以北地區由南向北的擠壓和推覆作用，使天山地區發生大規模的韌性剪切變形，同時局部地區發育一定規模的巖漿活動。

在CTV卸油模式下，常規油船無需任何改造便可投入使用；相比常規油船，DPST的造價和維護成本較高。在長距離運輸時，采用DPST模式成本較高；而采用CTV模式既可節約中轉存儲費(或錨地過駁費)，又能節約時間成本。在短距離運輸時，采用CTV模式的成本與采用DPST模式的成本基本相當。在CALM模式下，中轉駁裝置的深水安裝成本較高，且存在技術壟斷，CTV的出現填補了長距離原油低成本運輸的空白。CTV具有以下優勢：

以康古爾韌性剪切帶為例，該帶東西長1 000多千米,南北寬20～30km,西段走向NWW,東段走向NEE,總體向南陡傾斜,平面形態呈一狹長的略向南凸出的緩弧形。經韌性剪切后，巖石表現為強應力下的變質與變形，并形成了眾多的劈理、面理、片理、線理和石香腸構造；變質相序從綠片巖相到角閃巖相,深部可能達到麻粒巖相,變質巖石類型為千枚巖、片巖、片麻巖、變粒巖、糜棱巖及糜棱巖化的巖石。剪切帶西段康古爾塔格地區以低綠片巖相變質巖石為主川,東段鏡兒泉地區則以角閃巖相變質巖石最發育。在此背景下，成礦流體大量沿剪切帶匯集，導致帶內Au的豐度迅速升高(由帶外圍巖的3.84×10-9升至帶內的7.29×10-9～12.19 ×10-9)，形成了康古爾、馬頭灘、石英灘、紅石、康西、堿泉坡和企鵝山等多處金礦床、金礦點及礦化點，構成了中外聞名的巨型金礦帶。通過對流體分析表明,這些金礦床的成礦流體具有巖漿水(變質水)和大氣降水混合來源的特點，為巖漿熱液與大氣降水在剪切帶內的混合活動產物。成礦年代學數據顯示,這些金礦床的成礦時代為260～240Ma，與礦區中酸性侵入體成巖時間基本一致，暗示金礦形成與韌性剪切變形作用伴隨的巖漿活動有關，礦床成因類型為韌性剪切帶動力變質-熱液疊加型。與此同時，活躍的巖漿活動也導致大量含礦熱液的形成，這些熱液沿活動斷裂持續上升形成沿斷裂線型分布的有色金屬礦(鉬、鎢、錫、鉛、鋅)、稀有金屬礦帶；礦床集中形成時間大約為230～250Ma，與中亞成礦域其他地區印支期成礦時間一致，拉開了天山地區大陸型成礦體系形成的序幕。而尾亞釩鈦磁鐵礦床的形成，則與早侏羅世新疆地區普遍的板內伸展作用有關。

值得一提的是，由于天山山脈的阻擋，古特提斯洋閉合產生的向北的動量被天山吸收消化后，對天山以北地區產生的影響非常小。以中天山南部邊緣斷裂和天山北緣斷裂為界，南北地區印支期礦床無論在數量還是規模上都相差很大，南部礦床在數量、規模上都遠較北部地區要大。以阿爾泰山為例，阿爾泰山的巨型剪切帶在印支期幾乎沒有活動，剪切帶主要在華力西晚期發生韌性變形(LAURENT-charvet S et al.，2002；閆升好等，2006)，變形時間為250～290Ma。印支運動在阿爾泰山的表現主要是形成偉晶巖及相關的金屬礦床，此期間的地殼均衡過程主要通過酸性巖漿活動而完成。因此，不能把廣泛出現的印支期事件當作一個統一的地質過程來考慮。

3.2.2 燕山期

進入燕山旋回，東天山及周邊地區主體上表現為穩定狀態下的活化，盆山格局繼續演化，盆地規模及深部明顯擴大。塔里木、吐哈、準噶爾和伊犁等大型盆地和現今天山山體內部，都廣泛發育有侏羅紀含煤碎屑巖地層，厚度超過1 000m。由陸-陸碰撞而擠壓高聳的晚古生代天山山體到侏羅紀時已被剝蝕到一個較低的高度，相當于丘陵地貌(舒良樹等，2004)，但小規模的構造作用仍然在繼續。在吐-哈盆地等盆山交接地帶，多處見早侏羅世巖層與古生代地層呈正斷層接觸，斷面中-高傾斜，其上被新近紀巖層近水平覆蓋，反映燕山期有過陸內伸展作用。從沉積相角度看，侏羅紀時的天山山體仍處于準平原化環境，而山前地帶則進入伸展斷陷盆地階段。此時，中國北方仍處于內陸碰撞造山階段，華北與揚子克拉通、西伯利亞克拉通與華北克拉通之間的大陸巖石圈正逐步縮短(任紀舜，1992)。受燕山期蒙古-鄂霍茨克大洋因趨于關閉而向南北兩側俯沖的影響，天山部分地區(尤其是接近蒙古-鄂霍茨克大洋的東天山—北山地區)花崗巖漿經過重熔、同熔作用生成并上侵定位，構成東天山—北山的燕山期花崗巖漿侵位事件及隨之帶來的含礦熱液上侵，形成一定規模的鉬、鎢、錫等有色、稀有金屬成礦作用；同時，金等貴金屬也從地層中活化出來，聚集在有利部位形成金礦床，如上所述的照壁山金礦。

4 結論

(1)東天山中生代是中國大陸構造運動的一部分，存在兩大構造運動旋回——印支運動和燕山運動，形成了兩期金屬礦床——印支期礦床和燕山期礦床。

(2)印支期成礦以韌性剪切帶型金礦為特點，同時伴隨小規模的斑巖型、偉晶巖型有色、稀有金屬礦床及巖漿型釩鈦磁鐵礦；燕山期成礦以斑巖型鉬、鎢錫礦為特征，伴隨有熱液疊加型金礦床。

(3)印支期礦床的形成主要與塔里木以北地區由南向北的擠壓和推覆作用而產生的大規模韌性剪切變形與巖漿活動有關，部分礦床(釩鈦磁鐵礦)與早侏羅世新疆地區普遍發育的板內伸展作用有關；燕山期礦床形成主要與蒙古-鄂霍茨克洋向南北兩側俯沖而發生的巖漿侵位有關。

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