龍靈利 王京彬 王玉往 鄧小華 毛啟貴 孫燕 孫志遠(yuǎn) 張忠義

1. 北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，北京 1000122. 有色金屬礦山深部資源勘查工程技術(shù)研究中心，北京 1000123. 有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，北京 1000121.

位于新疆東部小熱泉子至甘肅與新疆交界處的東天山地區(qū)，是中亞增生型造山帶的重要組成部分，其構(gòu)造演化與夾持于北部的西伯利亞板塊和南部塔里木板塊之間的古亞洲洋形成、演化和消亡過(guò)程中伴隨的多塊體拼合、增生-俯沖、碰撞造山緊密相關(guān)(eng?retal., 1993; Jahnetal., 2004; Xiaoetal., 2004，2013)，并形成了東天山古生代弧盆體系(肖序常等，1991, 1992；秦克章等，2002；Xiaoetal., 2008；徐學(xué)義等，2014)，聚集了豐富的礦產(chǎn)資源，以產(chǎn)出鐵礦(雅滿(mǎn)蘇、紅云灘、天湖、磁海等)、金礦(康西、康古爾、馬頭灘、梧桐窩子南等)、銅鎳礦(土墩、黃山東、香山、圖拉爾根等)、銅礦(紅海、土屋、延?xùn)|、玉海等)為顯著特征(劉德權(quán)等，1992；何國(guó)琦等，1994；姬金生等，1994；秦克章等，2002；王京彬等，2006；王登紅等，2006；木合塔爾·扎日等，2010；Maoetal., 2018；韓春明等，2018)，是我國(guó)重要的金屬礦產(chǎn)基地。長(zhǎng)期以來(lái)，該區(qū)備受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，在東天山大地構(gòu)造單元的劃分及演化(姬金生等，1994；馬瑞士等，1997；Xiaoetal., 2004;王京彬等，2006; Dengetal., 2018; 舍建忠等，2018)、成礦區(qū)帶劃分、成礦模式、成礦規(guī)律研究(薛春紀(jì)等，1995；王京彬等，2006；馮京等，2009；木合塔爾·扎日等，2010；徐仕琪等，2011；韓春明等，2018)、成礦預(yù)測(cè)及找礦模型(姬金生等，1996；劉光海等，2000；吳春明和呂新彪，2012；丁建華等，2016)等方面取得了大量的研究成果。但以往對(duì)該區(qū)的研究主要聚焦于晚古生代成巖、成礦及構(gòu)造演化等方面；相對(duì)而言，由于東天山早古生代地質(zhì)記錄保存較少，有關(guān)該區(qū)早古生代構(gòu)造演化、成礦特征、成礦規(guī)律等方面的研究較為薄弱。

本文旨在前人研究基礎(chǔ)上，總結(jié)近年來(lái)以卡拉塔格礦集區(qū)為核心的早古生代成巖、成礦研究成果(毛啟貴等，2010；Dengetal., 2016, 2018; 李瑋等，2016；龍靈利等，2016, 2017； Maoetal., 2018; 陳磊等，2018；李遙等，2018; Sunetal., 2019a)，綜合東天山地區(qū)古生代構(gòu)造-巖漿-成礦等方面的新進(jìn)展，進(jìn)一步探討東天山古弧盆體系構(gòu)造演化及成礦規(guī)律，構(gòu)建東天山古弧盆體系區(qū)域成礦模式。

1 構(gòu)造分區(qū)及特征

東天山位于中亞造山帶的南緣，地處西伯利亞、塔里木板塊、華北板塊和東歐板塊交匯處(圖1a)。根據(jù)區(qū)內(nèi)主要斷裂、地層、巖漿巖等展布特征，沿康古爾韌性剪切帶和阿奇克庫(kù)都克斷裂將其劃分為兩大構(gòu)造單元，以康古爾剪切帶為界，以北為大南湖-頭蘇泉島弧帶，以南為阿奇山-雅滿(mǎn)蘇島弧帶(圖1b)。

1.1 大南湖-頭蘇泉島弧帶

該帶位于吐哈盆地的南緣，康古爾韌性剪切帶以北地區(qū)。沿大草灘斷裂又將大南湖-頭蘇泉島弧帶劃分為卡拉塔格亞帶和小熱泉子-土屋亞帶(圖1b)。

1.1.1 卡拉塔格亞帶

表1東天山卡拉塔格流紋巖和銀幫山凝灰?guī)rSHRIMP鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果

Table 1 SHRIMP zircon U-Pb analysis of the rhyolite from the Kalatage ore cluster area and tuff from the Yinbangshan in eastern Tianshan

Spot No.206Pbc(%)UTh(×10-6)Th/U206Pb?(×10-6)207Pb?206Pb?±%207Pb?235U±%206Pb?238U±%err.206Pb238U207Pb206PbDiscord.Age(Ma)(%)流紋巖K6919-14-1 1.01223900.42 9.120.0516 6.40.335 6.70.047012.0.302296.2±5.8268±150-10 K6919-14-2 0.741781290.75 7.360.056614 0.37314 0.04772.2.162300.4±6.5478±30037 K6919-14-3 0.891921030.56 7.830.0532 4.30.346 4.70.047112.0.428296.8±5.8338± 9612 K6919-14-4 0.582781510.5611.6 0.0546 4.10.363 4.50.048272.0.435303.9±5.8395± 9123 K6919-14-5 1.97116480.43 4.830.057210 0.37511 0.04762.6.244299.8±7.6499±23040 K6919-14-6 0.812511170.4810.2 0.0526 5.40.339 5.80.046732.0.344294.4±5.7312±1206 K6919-14-7 0.483111130.3812.9 0.0533 4.90.352 5.30.047892.0.368301.6±5.8340±11011 K6919-14-8 0.265284760.9322.5 0.0539 3.30.368 3.90.04952.1.532311.5±6.2367± 7415 K6919-14-9 0.712641330.5210.9 0.0520 5.20.343 5.60.047842.0.356301.3±5.8288±120-5 K6919-14-10 0.73167820.51 6.480.053111 0.32911 0.04502.2.198283.7±6.2332±25014 K6919-14-11 0.296534640.7327.1 0.0523 2.40.347 3.10.048071.9.614302.7±5.5299±55-1 K6919-14-12 0.49219780.37 9.170.0552 5.50.370 5.90.04862.3.387305.7±6.9421±12027 K6919-14-131.23181610.35 7.600.0535 7.00.356 7.30.048242.1.281303.7±6.1348±16013凝灰?guī)rY5823-11-1.1 0.141801010.58 8.200.05532.70.404 3.00.052991.5.478332.9±4.7424±5922 Y5823-11-2.1 -- 4722370.5221.7 0.054511.60.40312.00.053631.3.641336.8±4.3392±3514 Y5823-11-3.1 -- 6183800.6429.0 0.053791.20.40551.80.054681.3.729343.2±4.3362±275 Y5823-11-4.1 0.137466300.8734.7 0.053171.60.39662.00.054101.3.631339.7±4.3336±36-1 Y5823-11-5.1 0.017634870.6634.7 0.053941.60.39392.00.052971.3.632332.7±4.1368±3510 Y5823-11-6.1 -- 4102770.7019.0 0.05652.30.423 2.80.054221.6.582340.4±5.4474±5128 Y5823-11-7.1 0.122071290.64 9.580.05433.40.402 3.60.053741.4.390337.4±4.7384±7512 Y5823-11-8.1 0.037507070.9734.1 0.053501.20.39071.80.052971.3.736332.7±4.2350±275 Y5823-11-9.1 0.002771690.6312.3 0.05042.70.359 3.10.051581.5.483324.2±4.7215±62-51 Y5823-11-10.1 0.212401520.6511.1 0.05182.50.384 3.10.053691.8.572337.1±5.8277±58-22 Y5823-11-11.1 0.051881060.58 8.670.05513.90.407 4.10.053631.5.350336.8±4.8415±8719 Y5823-11-12.1 0.001831450.82 8.280.05362.30.389 2.90.052631.8.633330.7±5.9354±517 Y5823-11-13.1 -- 3232180.7014.8 0.05562.70.410 3.10.053461.6.496335.8±5.1438±6123

圖1 東天山構(gòu)造格架(a, 據(jù)Yakubchuk，2004)與礦床分布圖(b, 據(jù)王京彬等，2006；Deng et al., 2018; 舍建忠等，2018)Fig.1 Map of the tectonic framework (a, modified after Yakubchuk, 2004) and deposit distribution (b, modified after Wang et al., 2006; Deng et al., 2018; She et al., 2018) in the eastern Tianshan Mountains

該亞帶位于大草灘斷裂以北地區(qū)，沿卡拉塔格-大草灘一帶展布，以發(fā)育早古生代地層-巖漿巖為特征，以卡拉塔格地區(qū)為典型代表。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育地層為(圖2a)：(1)中晚奧陶世荒草坡群大柳溝組海相中基性火山巖夾火山碎屑巖，其下部主要為玄武巖，上部為安山質(zhì)火山巖。獲得侵入其中的閃長(zhǎng)玢巖鋯石U-Pb年齡為443Ma和437Ma(龍靈利等，2016)、石英閃長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年齡為453Ma(Sunetal., 2018)，以及中酸性雜巖體鋯石U-Pb年齡為427～453Ma(Duetal., 2018a; Zhengetal., 2018; Sunetal., 2019a)。(2)早志留世紅柳峽組海相火山沉積巖，其下部為英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r，與下伏奧陶系安山巖呈整合或斷層接觸，上部為條帶狀凝灰?guī)r，頂部發(fā)育塊狀硫化物透鏡體。獲得條帶狀凝灰?guī)r鋯石U-Pb年齡為440Ma(Dengetal., 2018)，賦存其中塊狀黃銅礦Re-Os年齡為434～436Ma(Dengetal., 2016)。(3)早志留世卡拉塔格組海陸過(guò)渡相-陸相長(zhǎng)英質(zhì)(以英安巖為主)火山巖及火山碎屑巖，與下伏紅柳峽組呈斷層或不整合接觸。獲得侵入其中的次流紋巖鋯石U-Pb年齡為439Ma(龍靈利等，2017)以及穿插這套火山巖的脈狀礦黃銅礦Re-Os年齡為430Ma(Dengetal., 2016)。(4)早泥盆世大南湖組海相火山-沉積巖，主要為一套海相火山碎屑巖、火山碎屑沉積巖夾中基性火山巖和碳酸鹽巖建造，與下伏早志留世地層呈不整合接觸。其底部發(fā)育一套底礫巖，其中可見(jiàn)早古生代地層組的礫石(圖3a-d)。碳酸鹽巖中產(chǎn)出大量的珊瑚、腕足等化石(Paraspirifer、Megakozlowskiellinaminima、Syringaxonsp.)，是早泥盆世的重要分子(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，2003[注]新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院. 2003. 1:25萬(wàn)五堡幅(K46C002002)地質(zhì)圖及區(qū)域地質(zhì)調(diào)査報(bào)告)。(5)中泥盆世康古爾塔格組磨拉石建造(圖3e，f)，與下伏泥盆統(tǒng)大南湖組呈不整合接觸。該組中可見(jiàn)Psilophytonsp.、PsilophylitesungulatusDou、Barsasiasibirica(Krysht)Zal、Psilophylitessp.、Barrandeinaduslians(Krejci)stur等植物化石，其在早泥盆世至中泥盆世早期較發(fā)育(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，2003)，綜合考慮，將其初步劃定為中泥盆世(亦可能為晚泥盆世)。(6)晚石炭世臍山組陸相火山-沉積巖建造，與下伏地層呈不整合接觸，底部以砂泥巖、砂礫巖、粉砂巖為主，夾炭質(zhì)泥巖，且含大量植物化石；頂部發(fā)育一套陸相中酸性火山巖(圖3f, g)。本次研究獲得該組上部流紋巖鋯石U-Pb年齡為301.1±3.4Ma(表1、圖4)。(7)中二疊世卡拉崗組陸相火山-沉積巖建造，與下伏臍山組地層呈不整合接觸，主要為玄武巖、安山巖、氣孔-杏仁狀安山玄武巖、安山質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r。其中發(fā)育近同期的基性-超基性雜巖體。(8)晚二疊世庫(kù)萊組河湖相陸源碎屑沉積建造，以黃灰色巖屑砂巖夾粉砂巖、灰黃色砂礫巖、灰黑-黑褐色炭質(zhì)泥巖夾灰?guī)r、綠灰色巖屑砂巖為主。

圖2 東天山古生代典型地區(qū)綜合地層柱 (a)卡拉塔格礦集區(qū)；(b)小熱泉子-土屋構(gòu)造亞帶；(c)阿奇山-雅滿(mǎn)蘇構(gòu)造帶. 圖中年代學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)源與文中相同F(xiàn)ig.2 Paleozoic comprehensive stratigraphic column in typical area of eastern Tianshan (a) Kalatage ore cluster area; (b) Xiaorequanzi-tuwu tectonic sub-zone; (c) Aqishan-Yamansu tectonic zone. The geochronological data sources in the graph are the same as those in the paper

圖3 東天山卡拉塔格地區(qū)地層照片F(xiàn)ig.3 Photos of litho-stratigraphies from the Kalatage district in eastern Tianshan

圖4 東天山卡拉塔格流紋巖鋯石U-Pb年齡諧和圖(a)和加權(quán)平均年齡圖(b)Fig.4 Diagrams of U-Pb concordia age (a) and weighted average age (b) for zircons of rhyolite from Kalatage district in eastern Tianshan

該帶內(nèi)發(fā)育奧陶-泥盆紀(jì)中酸性雜巖體(花崗閃長(zhǎng)巖、花崗斑巖、花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖)，主要以巖基和巖株產(chǎn)出(Sunetal., 2019a)，以及二疊紀(jì)基性-超基性雜巖。

1.1.2 小熱泉子-土屋亞帶

礦產(chǎn)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，1988[注]新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì). 1988. 1:20萬(wàn)康古爾塔格幅地質(zhì)圖)。

該帶以發(fā)育晚古生代花崗巖基為特征(Allenetal., 1993; Gaoetal., 1998; Jahnetal., 2000;宋彪等，2002a)，以及330～361Ma斜長(zhǎng)花崗巖(芮宗瑤等，2002a；張連昌等，2004；陳富文等，2005；Zhangetal., 2008)、335Ma英云閃長(zhǎng)巖(王銀宏等，2014)及325Ma石英鈉長(zhǎng)斑巖(肖兵等，2016)侵入到石炭紀(jì)火山巖地層中。最近研究發(fā)現(xiàn)該帶內(nèi)發(fā)育還420～443Ma的閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖(王超等，2015；Wangetal., 2016; 肖兵等，2016；林濤等，2017；劉帥杰等, 2018)。

表2東天山卡拉塔格礦集區(qū)火山巖主量元素地球化學(xué)數(shù)據(jù)表(wt%)

Table 2 Major element of the volcanic rocks from Kalatage ore cluster area in eastern Tianshan (wt%)

采樣地層樣品號(hào)巖性SiO2Al2O3Fe2O3FeOCaOMgOK2ONa2OTiO2P2O5MnOLOINa2O+K2ONa2O/K2OσA/CNKA/NKS1卡拉塔格組ZK0801-1熔結(jié)凝灰?guī)r67.3314.074.411.842.303.811.690.1590.3490.1033.863.891.850.090.140.026.73ZK0801-3英安巖64.6315.565.171.604.493.441.870.1420.4720.1572.433.22.010.080.190.026.89ZK0801-7熔結(jié)凝灰?guī)r72.4312.833.481.301.454.760.6670.0840.350.1022.443.030.750.130.020.0414.92ZK0801-11熔結(jié)凝灰?guī)r67.514.45.102.291.514.960.7390.100.4140.1272.803.750.840.140.030.0414.93ZK0801-13英安巖71.4514.183.141.121.135.112.000.0380.3490.0991.371.792.040.020.150.036.37ZK0801-14熔結(jié)凝灰?guī)r70.9612.935.382.010.673.391.480.1550.4620.1142.413.741.640.10.10.046.96ZK0801-18英安巖71.2513.833.501.381.674.042.390.0540.3480.0981.432.182.440.020.210.035.17ZK0801-22次流紋巖82.648.791.700.431.700.1032.040.0170.2180.0162.30.742.060.010.110.023.93ZK0801-25凝灰?guī)r73.0513.723.120.982.400.4533.370.0780.1570.0522.581.543.450.020.40.023.63ZK0801-27英安巖66.315.344.692.822.974.410.4840.0930.3980.1042.363.320.580.190.010.0322.66S1紅柳峽組ZK0801-48凝灰?guī)r64.4713.968.134.560.300.202.490.1890.5880.1514.884.492.680.080.330.044.64O2-3大柳溝組ZK0801-58安山巖61.4214.179.945.110.290.142.470.3440.5760.1454.885.882.810.140.430.044.37ZK0801-66安山巖60.4514.778.785.530.30.482.630.3040.5990.1585.434.752.930.120.490.044.41D1大南湖組K6919-1英安巖70.114.173.170.811.487.290.1860.0540.740.2611.861.717.4839.192.060.951.16K6919-2流紋巖77.2711.571.190.171.695.120.0550.0170.6510.2040.972.075.17593.090.781.001.36K6919-4安山巖58.217.247.272.545.74.971.080.1170.7320.163.91.976.054.602.410.871.84K6919-6流紋巖70.7113.972.960.641.095.003.640.0390.5020.1151.21.38.641.372.690.991.15C2臍山組K6919-8玄武安山巖51.6218.098.541.997.884.370.4530.161.130.2713.215.494.829.652.700.822.36K6919-9玄武安山巖51.9119.838.922.778.34.110.5310.1211.030.2591.942.194.647.742.420.882.70K6919-10安山巖58.0216.788.431.766.054.111.230.2251.240.3821.611.725.343.341.900.882.07K6919-12英安巖63.0914.423.820.874.384.21.330.0420.4940.1530.577.165.533.161.520.881.73K6919-13安山巖58.3417.137.452.696.823.770.930.1430.860.2132.291.594.74.051.440.872.38K6919-14流紋巖74.9712.961.990.451.373.393.530.0510.2390.0550.610.976.920.961.501.091.38K6919-15流紋巖73.4713.431.860.461.273.454.340.0760.2360.0550.651.347.790.791.991.061.29

注：主量元素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心采用XRF法完成，測(cè)試精度優(yōu)于1%

1.2 康古爾韌性剪切帶

夾于康古爾斷裂和雅滿(mǎn)蘇斷裂之間，為一套變形變質(zhì)強(qiáng)烈的無(wú)序地層-構(gòu)造巖片，其原巖主要為復(fù)理石建造和枕狀玄武巖-硅質(zhì)巖-泥質(zhì)巖等深水組合(王京彬等，2006)。李文鉛等(2005，2008)研究確定了沿康古爾斷裂存在蛇綠巖的殘片，且其代表的古洋自晚寒武世-早奧陶世就開(kāi)始發(fā)育；劉崴國(guó)等(2016)獲得了該帶內(nèi)東大溝洋殼殘片上覆長(zhǎng)石巖屑鋯石U-Pb年齡介于323～416Ma之間，認(rèn)為323Ma可能代表了洋盆消亡的時(shí)代。該帶可能代表了哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊和塔里木板塊之間的縫合帶(姬金生等，1994；王京彬等，2006；木合塔爾·扎日等，2009)。

該帶東部發(fā)育大量的二疊紀(jì)基性-超基性雜巖體(Qinetal., 2011)，可能形成于后碰撞環(huán)境俯沖交代地?；蜍浟魅Φ蒯?Dengetal., 2015; Maoetal., 2008)，或?yàn)榈蒯Ｖ顒?dòng)產(chǎn)物(Qinetal., 2011; Suetal., 2012)，也可能是地幔柱與后碰撞造山作用疊加的結(jié)果(王京彬等，2008)。

1.3 阿奇山-雅滿(mǎn)蘇島弧帶

該帶位于康古爾韌性剪切帶(雅滿(mǎn)蘇斷裂)和阿奇克庫(kù)都克斷裂之間。該帶僅發(fā)育晚古生代地層(圖2c)，主要包括：(1)早石炭世阿奇山組為一套海相火山巖，主要由安山巖、英安質(zhì)火山巖及同成分火山凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r等組成。獲得該組火山巖U-Pb年齡為334～348Ma(蘇春乾等，2009；羅婷等，2012；孫志遠(yuǎn)等，2018a；本文)。(2)早石炭世雅滿(mǎn)蘇組為一套碳酸鹽巖沉積，主要為灰色微晶灰?guī)r、含生物碎屑微晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖等，含珊瑚、蜓類(lèi)等生物化石。(3)晚石炭世土古土布拉克組為一套淺海相火山-沉積巖建造，以火山熔巖為主，與紫紅色砂巖、凝灰質(zhì)砂巖互層產(chǎn)出，局部夾有灰?guī)r透鏡體。前人獲得該組大量火山巖定年數(shù)據(jù)，介于304～316Ma之間(宋安江等，2006；Zhaoetal., 2018a; 李航等，2018)。(4)二疊紀(jì)阿其克布拉克組為一套陸相火山-磨拉石建造，主要巖性為底礫巖、紅色砂巖、粉砂巖夾少量玄武巖、玄武玢巖等。

該帶內(nèi)發(fā)育246～349Ma的花崗巖(吳昌志等，2006；周濤發(fā)等, 2010；張維峰等，2017)、318Ma的閃長(zhǎng)玢巖(孫志遠(yuǎn)等，2018b)，以及260～290Ma的基性巖墻(林瑤等，2014)。

1.4 中天山地塊

位于阿奇克庫(kù)都克斷裂以南，出露的地層主要為前寒武紀(jì)基底，主要由中元古界的長(zhǎng)城系星星峽群和薊縣系卡瓦布拉克群的片巖、片麻巖、混合巖和大理巖等組成。區(qū)內(nèi)發(fā)育大量的古生代花崗巖類(lèi)侵入體(尼加提·阿布都遜等，2015；陳雅茹等，2019)。

2 古弧盆體系劃分

根據(jù)東天山地區(qū)構(gòu)造、地層、巖漿巖特征，綜合前人研究成果，與構(gòu)造單元相對(duì)應(yīng)，以康古爾韌性剪切帶(縫合帶)為界，將東天山劃分為兩大古弧盆體系，分別為大南湖-頭蘇泉早-晚古生代弧盆體系和阿齊山-雅滿(mǎn)蘇晚古生代弧盆體系。

2.1 大南湖-頭蘇泉早-晚古生代弧盆體系

空間上位于大南湖-頭蘇泉島弧帶內(nèi)。其中卡拉塔格亞帶是該弧盆體系地質(zhì)事件記錄最為完好的地區(qū)，以卡拉塔格礦集區(qū)為典型代表，尤其是保存了早古生代地質(zhì)記錄?？ɡ竦V集區(qū)核部發(fā)育奧陶系-志留系海相火山-沉積巖地層，其為主要賦礦圍巖(圖2a)。該區(qū)早古生代火山巖具富鈉特征，且與富Nb玄武巖漿具有相似性(唐俊華等，2006)，其中的安山巖具有低鐵鈣堿系列高鎂安山巖特征(李瑋等，2016)；巖石組成從玄武巖-安山巖-英安巖-流紋巖均有發(fā)育(表2、圖5a)，以拉斑系列-鈣堿系列為主，有向高鉀鈣堿性演化的特征(圖5b，ZK0801鉆孔因位于紅海VMS礦化較好的部位，圍巖火山巖均不同程度發(fā)生礦化蝕變，這對(duì)主量元素特征有一定的影響，但綜合礦集區(qū)火山巖其它未發(fā)表數(shù)據(jù)及前人研究成果來(lái)看，該特征普遍存在)；稀土元素特征整體表現(xiàn)為輕重稀土分異明顯，Eu具負(fù)異常，富集大離子親石元素Ba、Th、U、K，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Sr、P、Ti，表現(xiàn)出弧巖漿的特征(表3、圖5c，d)；礦集區(qū)內(nèi)早志留世次流紋巖類(lèi)具有相同的地球化學(xué)特征(龍靈利等，2017)；綜合該時(shí)期火山巖巖石組合及地球化學(xué)特征，認(rèn)為其可能為島弧環(huán)境產(chǎn)物?？ɡ竦V集區(qū)外圍呈環(huán)狀發(fā)育晚古生代泥盆系-石炭紀(jì)火山-沉積巖建造：D-C火山巖從玄武安山巖-流紋巖均有發(fā)育，均為偏鋁質(zhì)鈣堿性巖石(表2、圖6a，b，以玉帶北東地區(qū)路線(xiàn)剖面進(jìn)行重點(diǎn)解剖)；其微量元素和稀土元素特征較為類(lèi)似，與早古生代火山巖特征可類(lèi)比，表現(xiàn)為Rb、K等大離子元素略富集，Nb、Ta、Sr、P、Ti明顯虧損(表3、圖6c，d)，但二者間仍存在一定的差異性，泥盆紀(jì)火山巖銪多具負(fù)異常(δEu=0.68～～0.83)，而石炭紀(jì)火山巖銪異常多不明顯(δEu=0.53～1.02)，總得的來(lái)看二者仍表現(xiàn)出弧巖漿的地球化學(xué)特征(表3、圖6c，d)。該礦集區(qū)內(nèi)的侵入巖主要由閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖及花崗斑巖組成，集中形成于427～453Ma和379～387Ma間，表現(xiàn)為準(zhǔn)鋁質(zhì)-過(guò)鋁質(zhì)、低鉀鈣堿性-高鉀鈣堿性系列的巖石特征，同樣具Ba、K、U等大離子元素略富集，Nb、Ta、P、Ti等虧損的弧巖漿特征(Duetal., 2018a; Maoetal., 2018; 陳磊等，2018；Sunetal., 2019a)，且與礦化有關(guān)的巖體表現(xiàn)出埃達(dá)克巖的特征(Maoetal., 2018；Sunetal., 2019a)。

小熱泉子-土屋亞帶內(nèi)的地層-巖漿則較好保存了該弧盆體系石炭紀(jì)地質(zhì)事件印記。前人研究顯示該亞帶中石炭紀(jì)火山巖以拉斑質(zhì)-鈣堿性巖石為主，其具有富Nb玄武巖-高鎂安山巖-埃達(dá)克巖組合特征，反映了其形成于島弧環(huán)境，且洋殼俯沖在其中發(fā)揮重要作用(侯廣順等，2006；王強(qiáng)等，2006；張洪瑞等，2010；李源等，2011)。與斑巖型礦化有關(guān)的326～361Ma斜長(zhǎng)花崗巖、420～443Ma閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖也具埃達(dá)克巖特征(芮宗瑤等，2002a；張連昌等，2004；陳富文等，2005；Zhangetal., 2008；張達(dá)玉等，2010；林濤等，2017；劉帥杰等，2018)。

大南湖-頭蘇泉島弧帶內(nèi)發(fā)育的奧陶紀(jì)-石炭紀(jì)火山-沉積巖地層(見(jiàn)前文)反映出在該帶內(nèi)不同地質(zhì)時(shí)期可能有海盆的存在。在卡拉塔格地區(qū)發(fā)育有早志留世紅柳峽組400多米厚的沉凝灰?guī)r，且該地層在區(qū)域上有一定的展布，在土屋-延?xùn)|北側(cè)也有一定的出露；該層位中還發(fā)育有紅海大型VMS型礦床(毛啟貴等，2010；Dengetal., 2016；鄧小華等，2018)，這均暗示了這一時(shí)期該區(qū)發(fā)育有海盆，其可能為一弧間盆地。早石炭世，小熱泉子一帶小熱泉子組火山凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)細(xì)-粉砂巖的發(fā)育及賦存于該層位中VMS型礦床的發(fā)育(李華芹和陳富文，2002；劉申態(tài)等，2012；張文東等，2018)同樣暗示了這一時(shí)期局部海盆的存在。綜合該帶地質(zhì)及成礦特征，推測(cè)大南湖-頭蘇泉島弧帶從奧陶紀(jì)到石炭紀(jì)，經(jīng)歷了多期弧-盆的轉(zhuǎn)換，從而構(gòu)成了大南湖-頭蘇泉奧陶紀(jì)-石炭紀(jì)弧盆體系。

表3東天山卡拉塔格礦集區(qū)火山巖微量元素地球化學(xué)數(shù)據(jù)表(×10-6)

Table 3 Trace element of the volcanic rocks from Kalatage ore cluster area in eastern Tianshan (×10-6)

采樣地層S1卡拉塔格組O2-3大柳溝組樣品號(hào)ZK0801-1ZK0801-3ZK0801-7ZK0801-11ZK0801-13ZK0801-14ZK0801-18ZK0801-22ZK0801-25ZK0801-27ZK0801-58ZK0801-66巖性熔結(jié)凝灰?guī)r英安巖熔結(jié)凝灰?guī)r熔結(jié)凝灰?guī)r英安巖熔結(jié)凝灰?guī)r英安巖次流紋巖凝灰?guī)r英安巖安山巖安山巖Li1.913.462.423.652.162.83.190.733.835.316.144.45Be0.4380.4470.3480.4460.8580.5690.6530.1770.4330.4470.2970.322Sc15.11813.716.214.41113.28.224.7914.928.531.4V5496.24859.642.928.735.844.921.553.9170196Cr3.935.92.494.11.23.221.080.6940.5312.795.415.65Co6.9810.66.426.566.625.194.3412.64.927.3120.720Ni2.423.911.842.191.031.321.261.830.9092.124.194.52Cu11.455.37.9630.612.94.569.593.394.676.3322.512.5Zn88.976.347.864.739.610742.29.773448.2131153Ga14.614.411.613.212.611.412.88.614.613.51516.3Rb24226.728.7819.519.723.121.436.15.7233.636Sr83.129781.518725283.716558.483.32376.18.41Y19.725.921.322.425.524.523.222.114.723.418.120.3Mo0.3181.060.0090.5910.750.3010.7471.744.91.31.361.38Cd0.1060.1180.2460.1710.3150.2890.2520.1570.1180.2120.1330.079In0.0530.0520.0320.0510.0510.0380.0230.0270.4510.080.0750.087Sb0.1830.350.3170.3190.3620.5540.4760.6013.480.8950.5770.346Cs0.0680.0650.0320.0370.0260.0550.0180.110.230.0650.170.201Ba313655242174655405571300988201712703W0.3780.5650.4190.7420.8420.8150.5180.5080.60.3920.8860.737Re<0.002<0.0020.0110.0070.0040.0080.0040.010.030.0020.0040.004Tl0.070.0580.0160.0360.0510.0570.0630.0870.1070.0140.120.144Pb23.222.622.551.83.042.5552.423.027.373.48Bi0.0450.0850.0250.1010.0140.0460.0340.1210.250.0430.3160.375Th2.412.032.22.42.932.762.741.033.533.0411.08U1.191.031.321.151.441.571.20.5131.931.560.5830.569Nb3.643.292.913.274.284.43.721.442.724.232.512.6Ta0.2120.2170.2210.1940.2570.2820.1870.1030.1780.2320.1740.142Zr1731811761602671982171741212119890.1Hf5.065.55.54.718.056.446.824.784.276.852.983.03La11.114.314.817.115.210.914.39.1921.8156.397.04Ce21.828.426.835.529.821.927.821.136.929.313.915.5Pr2.853.853.474.313.832.953.582.974.193.771.992.23Nd12.217.114.718.316.412.915.31315.615.99.4810.7Sm2.783.913.043.943.442.843.292.622.753.372.432.65Eu0.8021.090.8421.060.8790.5190.8880.5080.7970.8890.4230.467Gd2.743.662.6243.192.63.052.462.482.992.372.69Tb0.5220.7040.5880.6740.5580.5010.6130.5230.430.5710.4970.515Dy3.074.233.113.753.833.393.73.232.293.623.073.11Ho0.6940.9180.6690.850.8370.8040.8120.7230.4920.8580.6260.736Er2.042.791.972.752.422.782.392.41.542.632.072.38Tm0.4070.4160.4440.4470.4680.6230.420.430.2760.4730.4180.409Yb2.593.162.562.643.193.782.632.772.122.622.522.84Lu0.320.4850.3520.4450.4150.4680.4110.4520.2720.4270.3750.42ΣREE63.9285.0175.9795.7784.4666.9679.1862.3891.9482.4246.5651.69(La/Yb)N3.073.254.154.653.422.073.902.387.384.111.821.78δEu0.880.870.890.810.800.570.840.600.910.840.530.53

續(xù)表3

Continued Table 3

采樣地層S1紅柳峽組D1大南湖組C2臍山組樣品號(hào)ZK0801-48K6919-1K6919-2K6919-4K6919-6K6919-8K6919-9K6919-10K6919-12K6919-13K6919-14K6919-15巖性凝灰?guī)r英安巖流紋巖安山巖流紋巖玄武安山巖玄武安山巖安山巖英安巖安山巖流紋巖流紋巖Li4.478.5316.17.715.758.285.824.842.92102022.1Be0.2980.8470.5280.51.180.590.9060.8840.6750.7141.581.75Sc25.116.314.224.610.621.522.621.29.5122.14.674.55V14957.441.628432.520120212863.117516.115.1Cr5.7211.22.6421.91.62.64181.1312.4181.411.23Co22.76.631.417.73.0219.221.818.27.7823.21.831.92Ni2.526.861.4111.81.418.8614.62.246.1615.31.130.872Cu15.911.614.219119.679.812025.727.749.52.542.45Zn94.645.131.468.146.692.397.21044698.444.540Ga14.817.59.3915.312.92021.820.214.419.51515.2Rb281.750.62916.144.54.695.9616.321.715117128Sr9.2571.546.656610844651641844945413093.6Y22.555.833.627.740.325.226.438.218.724.627.831.3Mo6.71.110.5680.8760.3870.4270.52810.6560.7720.4980.629Cd0.1770.0750.0490.0980.0780.1140.0820.1460.0730.1280.0770.055In0.0650.0520.0480.0480.0590.060.0610.070.0220.0550.0330.031Sb0.4950.2350.1130.2640.3350.0670.1490.1280.1290.0921.090.562Cs0.1490.0370.0280.4620.110.1290.2970.5830.2190.3114.862.99Ba53989.441.4492715301231478492357620667W0.9360.7340.2170.2820.2840.1440.1190.2140.1710.1631.512.21Re0.0110.0040.0050.002<0.002<0.0020.003<0.002<0.0020.003<0.002<0.002Tl0.1410.0170.0190.0750.1030.0290.0230.0550.0680.050.6710.709Pb5.152.582.414.54.42.422.963.634.633.0913.820.9Bi1.210.0470.0190.0340.0370.0130.0180.011<0.0020.0110.0860.162Th1.042.82.351.383.380.3770.310.7482.060.71711.612.9U0.681.281.040.631.50.1990.2170.3780.8150.3562.672.5Nb2.535.924.672.26.253.123.25.954.573.347.37.53Ta0.170.3690.3050.1440.3860.1810.1750.3380.3130.20.70.761Zr124247288144286102134198158152164162Hf3.778.710.25.52103.924.487.315.645.696.526.95La6.1220.114.39.8617.49.271017.117.712.424.625.9Ce13.943.932.120.639.820.321.438.735.426.145.752.4Pr2.076.44.622.975.363.093.385.594.443.685.736.24Nd9.8329.519.814.123.515.11626.417.716.120.923.7Sm2.66.74.643.465.443.713.786.193.543.773.984.33Eu0.2131.561.080.9581.191.261.321.820.971.250.760.746Gd2.596.634.413.575.13.824.066.293.363.73.684.14Tb0.581.320.8640.7221.020.7580.7641.190.5830.7090.7010.785Dy3.428.455.344.216.294.534.646.913.294.194.324.71Ho0.8241.821.140.9341.320.9120.9451.420.6530.8580.8741Er2.585.743.322.793.922.552.744.071.842.512.693.08Tm0.4720.9610.5550.4930.720.4480.4480.6440.2990.3870.5060.546Yb2.936.823.863.34.982.833.074.1822.963.663.98Lu0.3861.060.5350.4770.7220.4160.4010.5890.2960.4060.4970.561REE48.52141.096.5668.44116.868.9972.95121.192.0779.02118.6132.1(La/Yb)N1.502.112.662.142.512.352.342.936.353.004.824.67δEu0.250.710.720.830.681.011.020.880.851.010.600.53

注：(La/Yb)N為球粒隕石標(biāo)注化值，標(biāo)準(zhǔn)化值引自Sun and McDonough, 1989.微量和稀土元素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心采用ICP-MS法完成，相對(duì)誤差優(yōu)于±5%

圖5 東天山卡拉塔格礦集區(qū)紅海ZK0801鉆孔火山巖地球化學(xué)特征圖 (a) TAS圖解 (據(jù)Middlemost，1994); (b) K2O-SiO2圖解(據(jù)Peccerillo and Taylor, 1976);(c)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough,1989);(d)原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Wood et al., 1979)Fig.5 Geochemical diagrams of volcanic rocks from the ZK0801drillhole of Honghai in Kalatage district in eastern Tianshan (a) TAS diagram (after Middlemost, 1999); (b) K2O vs. SiO2 diagram (after Peccerillo and Taylor, 1976); (c) chondrite-normalized rare earth element patterns (normalization values after Sun and McDonough, 1989); (d) primitive mantle-normalized multi-element plots (normalization values after Wood et al., 1979)

圖6 東天山卡拉塔格礦集區(qū)D-C火山巖地球化學(xué)特征圖 (a) TAS圖解(據(jù)Middlemost，1994)，堿性系列與亞堿性系列巖石的分界線(xiàn)(圖中虛線(xiàn))據(jù)Irvine and Baragar(1971)；(b) K2O-SiO2圖解(據(jù)Peccerillo and Taylor, 1976)；(c)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)；(d)原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Wood et al., 1979)Fig.6 Geochemical diagrams of Devonian-Carboniferous volcanic rocks in Kalatage ore cluster area in eastern Tianshan (a) TAS diagram (after Middlemost, 1999); (b) K2O vs. SiO2 diagram (after Peccerillo and Taylor, 1976); (c) chondrite-normalized rare earth element patterns (normalization values after Sun and McDonough, 1989); (d) primitive mantle-normalized multi-element plots (normalization values after Wood et al., 1979)

2.2 阿奇山-雅滿(mǎn)蘇晚古生代弧盆體系

空間上位于阿奇山-雅滿(mǎn)蘇島弧帶內(nèi)。該弧盆體系主要發(fā)育晚古生代石炭紀(jì)火山-沉積巖系，區(qū)內(nèi)出露巖系主要為東西向延伸的早石炭世阿奇山組火山巖及同成分的火山沉積巖、雅滿(mǎn)蘇組碳酸鹽巖，以及在區(qū)內(nèi)南緣沿阿奇克庫(kù)都克斷裂東西向呈帶狀展布的晚石炭世土古土布拉克組火山熔巖(蘇春乾等，2009；羅婷等，2012；木合塔爾·扎日等，2015；孫志遠(yuǎn)等，2016a，b)。

大量的研究資料表明，研究區(qū)內(nèi)石炭紀(jì)火山巖從玄武巖-安山巖-英安巖-流紋巖均有發(fā)育，以鈣堿性系列為主，具有富Na的特征(孫志遠(yuǎn)等，2018a)，富集Th、U、Rb、Sr，虧損Nb、Ta、Ti、P等元素，顯示弧巖漿特征(侯廣順等，2006；李源等，2011；孫志遠(yuǎn)等，2016a，b；王雯等，2016；李航等，2018；羅婷等，2019)。在阿奇山地區(qū)，早石炭世阿奇山組除發(fā)育具正常島弧巖漿特征的火山巖外，主體火山巖具有高SiO2、Na2O、Al2O3、Sr，低MgO、Y、Yb，明顯虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta的特征，顯示埃達(dá)克巖特征(蘇春乾等，2009)。從早石炭世到晚石炭世，研究區(qū)內(nèi)火山巖有由鈣堿性-高鉀鈣堿性演化的趨勢(shì)，有由不成熟向成熟島弧演化的特征(木合塔爾·扎日等，2015)。

近同期發(fā)育的石炭紀(jì)花崗巖類(lèi)(329～336Ma)、閃長(zhǎng)玢巖(318Ma)等侵入巖多為拉斑玄武質(zhì)-鈣堿性系列，同樣表現(xiàn)出虧損Nb、Ta、Ti，富集Rb、Ba、Th等弧巖漿的特征(吳昌志等，2006；Duetal., 2018b；孫志遠(yuǎn)等，2018b)；而二疊紀(jì)的鉀長(zhǎng)花崗巖-二長(zhǎng)花崗巖則具高的K2O+Na2O、FeO/MgO、Ga/Al、HFSE (Zr、Hf)值和低 CaO、Sr、Ba值，顯示A2型花崗巖特征(Duetal., 2018b)。

在該弧盆體系石炭紀(jì)火山巖及侵入巖中發(fā)現(xiàn)有古老繼承鋯石的存在(周濤發(fā)等，2010；羅婷等，2012; 張維峰等，2017)，且繼承鋯石的年齡范圍與中天山陸塊和塔里木克拉通碎屑鋯石所記錄的巖漿事件具有相似性(羅婷等，2019)，花崗巖類(lèi)具古老的Nb模式年齡(1104～1195Ma，Duetal., 2018b)，以及火山巖Th/Ta(1.5～6.1)、Ta/Yb比值(0.10～0.33)(侯廣順等，2006)等信息均顯示了該區(qū)具有古老的陸殼基底，這一時(shí)期的巖漿巖可能形成于大陸邊緣弧環(huán)境。

阿奇山-雅滿(mǎn)蘇島弧帶地質(zhì)特征反映出它是一個(gè)海相地層發(fā)育的大陸邊緣弧。早石炭世沉積了大于2000m厚的阿奇山組海相火山-沉積巖系，其中，在雅滿(mǎn)蘇地區(qū)厚度較大，且在雅滿(mǎn)蘇及其東部南北大溝一帶可見(jiàn)沉凝灰?guī)r及硅質(zhì)巖層的發(fā)育，而在阿奇山一帶稍??；雅滿(mǎn)蘇組以碳酸鹽巖沉積為主；晚石炭世土古土布拉克組以淺海相凝灰質(zhì)碎屑巖、安山質(zhì)火山碎屑巖及杏仁狀玄武巖建造為主(李航等，2018)。該帶內(nèi)石炭紀(jì)火山巖整體從北向南、由下向上有從半深海火山沉積建造-淺海相陸緣中酸性巖建造-濱海相大陸拉斑玄武建造過(guò)渡的特征(王雯等，2016)，反映了該區(qū)石炭紀(jì)有海盆的發(fā)育。而且，在海盆環(huán)境中形成大量與海相火山-沉積作用有關(guān)的鐵礦床，如雅滿(mǎn)蘇火山噴流沉積型礦床、翠嶺海相沉積型礦床、庫(kù)姆塔格海相火山-沉積巖型礦床等(姜福芝等，2002；王京彬等，2006；徐仕琪等，2011)。綜合阿奇山-雅滿(mǎn)蘇島弧帶石炭紀(jì)地質(zhì)及成礦特征，推測(cè)該區(qū)石炭紀(jì)具弧-盆共存的格局，從而構(gòu)成了阿奇山-雅滿(mǎn)蘇古弧盆體系。

3 古弧盆體系成礦規(guī)律

3.1 礦床空間分布規(guī)律

根據(jù)東天山古弧盆體系重點(diǎn)礦種、主要類(lèi)型礦床空間上成群、成帶分布的特征，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造-地質(zhì)特征，與主要構(gòu)造單元相對(duì)應(yīng)，將東天山古弧盆體系劃分為大南湖-頭蘇泉成礦帶和阿奇山-雅滿(mǎn)蘇成礦帶，其中大南湖-頭蘇泉成礦帶又劃分為卡拉塔格成礦亞帶和小熱泉子-土屋成礦亞帶(圖1)。

3.1.1 大南湖-頭蘇泉成礦帶

主要發(fā)育VMS型Cu(Zn)礦床和斑巖(-矽卡巖-淺成低溫?zé)嵋?型Cu多金屬礦床。

3.1.1.1 卡拉塔格成礦亞帶

發(fā)育VMS型Cu(Zn)礦、斑巖型Cu(Mo-Au)礦、淺成低溫?zé)嵋盒虲u(Zn-Au)礦、矽卡巖型Cu-Fe礦，主要集中在卡拉塔格礦集區(qū)，賦存于早古生代O-S火山-沉積巖地層中(圖2a)。

斑巖型以玉帶Cu(Mo-Au)礦床為代表，產(chǎn)于O2-3大柳溝組火山巖地層中(圖2a)，致礦巖體為石英閃長(zhǎng)斑巖，礦化以脈狀、細(xì)脈狀及細(xì)脈浸染狀產(chǎn)于巖體上部，具有典型的硅化-鉀長(zhǎng)石化-黑云母化-青磐巖化斑巖型蝕變，且由巖體向外具面狀分帶(Sunetal., 2018)。

VMS型以紅海Cu(Zn)礦床為代表，主要賦存在S1紅柳峽組火山-沉積巖中(圖2a)，層控特征明顯，礦體具“上層下脈”的二元特征，塊狀礦體產(chǎn)于沉凝灰?guī)r、長(zhǎng)英質(zhì)火山碎屑巖的頂部；礦體上盤(pán)圍巖基本無(wú)蝕變，下盤(pán)蝕變較強(qiáng)，具較典型VMS型成礦特征(毛啟貴等，2010；Dengetal., 2016)；成礦可劃分為VMS成礦期、后期熱液疊加期和表生期，熱液疊加期包括鈉長(zhǎng)石化階段、綠泥石-綠簾石階段和石英-碳酸鹽階段(黃健瀚等，2016)。最近在紅海礦床東南部發(fā)現(xiàn)的金嶺-黃灘Au-Cu礦床，成礦與紅海礦床可類(lèi)比，同樣賦存于S1紅柳峽組中，經(jīng)歷了早期的海底火山噴流沉積成礦作用，形成了Cu-Zn礦體，后期又疊加了巖漿熱液成礦作用，形成Au礦體，為典型的沉積-熱液疊加成礦系統(tǒng)(鄧小華等，2018)。

淺成低溫?zé)嵋盒鸵约t石Cu(Mo-Au)礦床為代表，礦體主要賦存在S1卡拉塔格組火山-次火山巖中(圖2a)，礦體受構(gòu)造控制明顯，主要呈陡脈狀，礦石類(lèi)型主要為石英脈型和角礫型，發(fā)育梳狀、晶簇/晶洞狀結(jié)構(gòu)；以礦脈兩側(cè)的線(xiàn)狀蝕變?yōu)樘卣?鄧小華等，2014)，成礦可能與區(qū)內(nèi)次流紋巖密切相關(guān)(龍靈利等，2017)。

矽卡巖型以西二區(qū)Cu-Fe(Au)礦床為代表，礦體沿一北西向斷裂分布于O-S火山-火山碎屑巖、D1大南湖組凝灰質(zhì)粉砂巖-生物碎屑灰?guī)r及石英閃長(zhǎng)斑巖的接觸部位(圖2a)，礦體與D1灰?guī)r親密伴生，礦體為鐵銅礦體，西段以鐵為主，東段為鐵銅礦體；礦石類(lèi)型主要有浸染狀、似層狀和塊狀礦石；矽卡巖化蝕變包括石榴子石化、透輝石化、鉀化、絹云母化、硅化、綠簾石化、綠泥石化、碳酸鹽化等，其中石榴子石化、透輝石化、綠簾石化、硅化與成礦最為密切；石英閃長(zhǎng)斑巖本身也具弱的鉀化、硅化、綠簾石化、綠泥石化和碳酸鹽化(Maoetal., 2018)。

3.1.1.2 小熱泉子-土屋成礦亞帶

以發(fā)育斑巖型Cu(Mo)礦床為顯著特征，主要分布在該成礦亞帶的中東部(圖1)。中部以土屋、延?xùn)|，赤湖，靈龍為代表。土屋-延?xùn)|礦床主要賦存在C1企鵝山組火山巖中(圖2b)，礦體主要分布在該地層和斜長(zhǎng)花崗斑巖中，傳統(tǒng)認(rèn)為斜長(zhǎng)花崗斑巖為其致礦巖體(張連昌等，2004；張達(dá)玉等，2010；Shenetal., 2014a, b; 王銀宏等，2014)，最新研究認(rèn)為該礦床為早期斑巖成礦與后期熱液疊加改造而成，石英鈉長(zhǎng)斑巖是導(dǎo)致疊加改造形成的主因(王云峰等，2016；肖兵等，2016)。東部以玉海和三岔口礦床為代表，其礦體均為隱伏礦體，含礦巖體為閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖，表現(xiàn)為(類(lèi))埃達(dá)克巖特征；礦化、蝕變特征均表現(xiàn)為斑巖型礦床特征(Wangetal., 2016; 張照偉等，2016；林濤等，2017；劉帥杰等，2018)。同時(shí)，該亞帶內(nèi)還發(fā)育VMS型Cu-Zn礦床，主要分布在該成礦亞帶的西部，以小熱泉子為代表。該礦床主要賦存在C1小熱泉子組火山-沉積巖中(圖2b)，礦床具“上層下脈”、“上銅下鋅”特征，層控特征明顯，成礦具VMS成礦期-熱液期疊加的特征(劉申態(tài)等，2012；張文東等，2018)。

3.1.2 阿奇山-雅滿(mǎn)蘇成礦帶

該成礦帶主要發(fā)育海相火山巖型Fe(Cu)礦床、IOCG型Fe-Cu(-Au)礦床、矽卡巖型Fe(Cu)礦、VMS型Cu礦床、熱液脈型Cu礦床、銀多金屬礦床、自然銅礦床等。

海相火山巖型Fe(Cu)礦床主要產(chǎn)于C1阿奇山組地層中(圖2c)，以火山噴流沉積型為主，礦體層控特征明顯，主要呈似層狀、透鏡狀、脈狀產(chǎn)于矽卡巖化的火山-沉積巖中或火山巖與沉積巖的巖性界面處，往往礦區(qū)不發(fā)育可能引起矽卡巖化的侵入體。該類(lèi)型以雅滿(mǎn)蘇Fe礦床為代表，礦體產(chǎn)于C1阿奇山組石榴子石矽卡巖中，且與礦區(qū)地層產(chǎn)狀基本一致，礦石類(lèi)型有塊狀、氣孔狀、條帶狀和浸染狀。礦體的產(chǎn)出狀態(tài)及礦石的組成特征，顯示該礦床具有噴流沉積和火山熱液疊加的成礦特征(孫志遠(yuǎn)，2018)。早期火山噴流沉積形成塊狀礦體，明顯受地層產(chǎn)狀控制；晚期火山熱液疊加形成脈狀、透鏡狀礦體(伴生硫化物較為發(fā)育)，這與韓春明等(2018)認(rèn)識(shí)較為一致，正是后期的熱液活動(dòng)引起圍巖蝕變形成矽卡巖化(李厚民等，2014；韓春明等，2018)。

IOCG型Fe-Cu(-Au)礦床，典型礦床包括黑尖山、沙泉子和多頭山Fe-Cu礦床。Fe-Cu礦體呈透鏡狀和似層狀，礦石礦物主要為鐵氧化物(磁鐵礦/赤鐵礦)和銅硫化物(黃銅礦、斑銅礦等)；礦化階段包括早期的Fe礦化和晚期的Cu礦化階段；黑尖山Fe-Cu礦床局部富集Au(趙聯(lián)黨等，2017; Zhangetal., 2018; Zhaoetal., 2018b)。

VMS型Cu礦床，以銀幫山Cu(Zn)礦床為代表，礦區(qū)發(fā)育紋層狀含鐵硅質(zhì)巖等噴流沉積巖，礦石具有典型的塊狀和條帶狀構(gòu)造(王京彬等，2006)，礦體主要賦存在C1阿奇山組火山-沉積巖中。在發(fā)育VMS型礦化體地層的上部層位發(fā)育矽卡巖型FeCu礦化，層狀礦體主要賦存在凝灰?guī)r與大理巖之間的矽卡巖中，部分礦體受斷裂控制，呈脈狀展布(圖7)。

圖7 東天山銀幫山矽卡巖型Fe(Cu)礦床野外露頭Fig.7 Field outcrop of Yinbangshan skarn-type Fe(Cu) deposit in eastern Tianshan

熱液脈狀Cu礦床，礦體以細(xì)脈狀、細(xì)脈浸染狀礦化為主，礦體受構(gòu)造控制明顯，圍巖蝕變較弱，以綠泥石化、綠簾石化為主；礦石礦物主要為黃銅礦，伴生黃鐵礦不發(fā)育，以寨北山、銅魚(yú)梁為代表(龍靈利等，2018；孫志遠(yuǎn)等，2018b)。

銀多金屬礦床以維權(quán)為代表，產(chǎn)于C2土古土布拉克組中酸性-中基性火山巖、碎屑巖和碳酸鹽巖中，容礦巖石為鈣鐵榴石矽卡巖。該礦床成礦可劃分為沉積期、熱液成礦期和表生期，成礦主要發(fā)生在熱液期，是鐵銅、鈷、銀3期成礦疊加的產(chǎn)物，鈷成礦是獨(dú)立的一期中高溫?zé)嵋撼傻V作用，含鈷鐵銅礦石是鈷成礦疊加在鐵銅成礦作用之上形成，含銀鈷銅礦石是銀成礦作用疊加在鈷成礦作用之上形成(李立興等，2018)。

與玄武巖有關(guān)的自然銅礦床，自西向東有十里坡、黑龍峰、長(zhǎng)城山、東尖峰等礦點(diǎn)，自然銅礦化主要發(fā)育在玄武巖、杏仁狀玄武巖和凝灰?guī)r夾層中，玄武巖是自然銅礦化重要的礦源層；以十里坡礦床為典型代表，其發(fā)育5層含銅凝灰?guī)r層，礦石礦物主要為自然銅和砷銅礦，以浸染狀自然銅為主，偶見(jiàn)黃銅礦和赤銅礦(王京彬等，2006；袁峰等，2010；張達(dá)玉等，2012)。

3.2 礦床成礦時(shí)間演化規(guī)律

卡拉塔格成礦亞帶成礦時(shí)代集中在奧陶-泥盆紀(jì)(表4)。Sunetal.(2018)獲得玉帶斑巖型礦床輝鉬礦Re-Os年齡為449.5±4.2Ma，致礦石英閃長(zhǎng)斑巖鋯石U-P年齡為452.7±2.8Ma，使其成為東天山地區(qū)有年代學(xué)約束的最老的斑巖型礦床。紅海VMS型礦床賦礦凝灰?guī)r430.0±1.7Ma (Dengetal., 2018)和黃銅礦Re-Os年齡434.2±3.9Ma(Dengetal., 2016)限定了其形成于早志留世。紅石淺成低溫?zé)嵋盒偷V床黃銅礦Re-Os年齡431.8±2.7Ma(Dengetal., 2016)以及與成礦密切相關(guān)的次流紋巖439.9±4.8Ma的年齡(龍靈利等，2017)限定了其與紅海成礦時(shí)代相近。Maoetal.(2018)獲得西二區(qū)矽卡巖型礦區(qū)與成礦有關(guān)的石英閃長(zhǎng)斑巖鋯石U-Pb年齡為382.1±2.4Ma，間接限定了其成礦時(shí)代為泥盆紀(jì)。

小熱泉子-土屋成礦亞帶成礦時(shí)代主要為早石炭世(表4)。土屋-延?xùn)|-延西斑巖型礦床成巖時(shí)代多集中在322～339Ma，其Re-Os成礦年齡介于319～326Ma間(芮宗瑤等，2002a；陳富文等，2005；張達(dá)玉等，2010；Hanetal., 2014; Shenetal., 2014a, b; 王銀宏等，2014；肖兵等，2016)；玉海礦床成礦早于土屋一帶，形成于352Ma，且成礦遠(yuǎn)晚于成巖時(shí)代(430～442Ma,Wangetal., 2016)。而三岔口礦床最新研究表明其成礦時(shí)代為416Ma(林濤等，2017)，反映出該成礦亞帶內(nèi)也發(fā)育有早古生代斑巖型礦床。小熱泉子VMS型礦床主要賦存在早石炭世火山-沉積巖地層中，賦礦地層中的凝灰?guī)rSHRIMP鋯石U-Pb年齡352Ma(鄧小華等，未發(fā)表資料)以及安山巖Rb-Sr年齡313Ma(李華芹和陳富文，2002)間接限定了其成礦時(shí)代為早石炭世。

表4東天山古弧盆體系成礦時(shí)代統(tǒng)計(jì)表

Table 4 The statistical data of metallogenic ages of the paleo arc-basin system in eastern Tianshan

成礦帶礦床類(lèi)型典型礦床測(cè)試方法成礦年齡(Ma)參考文獻(xiàn)大南湖-頭蘇泉成礦帶卡拉塔格成礦亞帶小熱泉子-土屋成礦亞帶矽卡巖淺成低溫?zé)嵋盒蚔MS型斑巖型VMS型斑巖型斑巖型斑巖型西二區(qū)紅石紅海玉帶小熱泉子土屋-延?xùn)|-延西-赤湖玉海三岔口石英閃長(zhǎng)斑巖LA-ICPMS鋯石U-Pb 黃銅礦Re-Os 黃鐵礦化次流紋巖SHRIMP鋯石U-Pb黃銅礦Re-Os絹英巖化凝灰?guī)rSIMS鋯石U-Pb輝鉬礦Re-Os石英閃長(zhǎng)斑巖LA-ICPMS鋯石U-Pb 安山巖全巖Rb-Sr輝鉬礦Re-Os石英鈉長(zhǎng)斑巖LA-ICPMS鋯石U-Pb英云閃長(zhǎng)巖SIMS鋯石U-Pb斜長(zhǎng)花崗斑巖SHRIMP鋯石U-Pb斜長(zhǎng)花崗斑巖SIMS鋯石U-Pb黃銅礦Re-Os 輝鉬礦Re-Os閃長(zhǎng)巖LA-ICPMS鋯石U-Pb382.1±2.4431.8±2.7439.9±4.8434.2±3.9430.0±1.7449.5±4.2452.7±2.8313±8.5319.1±9.1、322.0±2.7322.7±2.3326.2 ±4.5324.9±2.4、324.5±2.1334.7±3.0333±4、334±3332.2±2.3332.8±2.5338.3±1.4、339.3±1.3351.7±2.9416±1.4425±3.9Mao et al., 2018Deng et al., 2016龍靈利等,2017Deng et al., 2016Deng et al., 2017Sun et al., 2018Sun et al., 2018李華芹和陳富文,2002肖兵等,2016芮宗瑤等,2002a張達(dá)玉等,2010肖兵等,2016王銀宏等,2014陳富文等,2005Shen et al., 2014aShen et al., 2014bHan et al., 2013Wang et al., 2016林濤等,2017林濤等,2017阿奇山-雅滿(mǎn)蘇成礦帶自然銅礦床IOCG型矽卡巖型熱液脈型熱液脈型VMS型火山噴流沉積型火山噴流沉積型黑尖山東尖峰十里坡黑尖山沙泉子維權(quán)銅魚(yú)梁寨北山銀幫山紅云灘雅滿(mǎn)蘇玄武巖SHRIMP鋯石U-Pb306.2±4.0張達(dá)玉等,2012玄武巖SHRIMP鋯石U-Pb308.9±5.8張達(dá)玉等,2012玄武巖LA-ICPMS鋯石U-Pb307±4袁峰等,2007榍石LA-ICPMS U-Pb309.7±8.7趙聯(lián)黨,2018黃鐵礦Re-Os295±7Huang et al., 2013花崗巖SHRIMP鋯石U-Pb297±3王龍生等,2005閃長(zhǎng)玢巖SHRIMP鋯石U-Pb317.7±2.4孫志遠(yuǎn)等,2018b黃鐵礦Re-Os337.9 ±5.7龍靈利等,2018玄武安山玢巖SHRIMP鋯石U-Pb337.6±3.3孫志遠(yuǎn)等,2018a凝灰?guī)rSHRIMP鋯石U-Pb335.5±2.6本文黃鐵礦Re-Os324±31Sun et al., 2019b石英角斑巖LA-ICPMS鋯石U-Pb324.1±3.1鄭仁喬,2015黃鐵礦Re-Os322±7Huang et al., 2018石榴子石矽卡巖LA-ICPMS鋯石U-Pb323.47±0.95Hou et al., 2014輝綠巖脈SHRIMP鋯石U-Pb355±4李厚民等,2014

圖8 東天山銀幫山凝灰?guī)r鋯石U-Pb年齡諧和圖(a)和加權(quán)平均年齡圖(b)Fig.8 Diagrams of U-Pb concordia age (a) and weighted average age (b) for zircons of tuff from Yinbangshan district in eastern Tianshan

阿奇山-雅滿(mǎn)蘇成礦帶主要可劃分出早石炭世和晚石炭世末期兩期成礦事件(表4)。早石炭世主要形成火山噴流沉積型鐵礦，雅滿(mǎn)蘇鐵礦床主要賦礦層位由侵入其中的輝綠巖脈限定為早于355Ma(李厚民等，2014)，暗示火山噴流期成礦可能為早石炭世或更早地質(zhì)時(shí)期，323Ma的石榴子石矽卡巖(Houetal., 2014)及322Ma的黃鐵礦Re-Os年齡(Huangetal., 2018)可能反映了熱液疊加期成礦時(shí)代；獲得紅云灘鐵礦床Re-Os年齡為324Ma(Sunetal., 2019b)，礦體上部石英角斑巖年齡為324Ma(鄭仁喬，2015)，較好的限定了其成礦時(shí)代為早石炭世；銀幫山上部矽卡巖型Fe-Cu礦化賦礦圍巖凝灰?guī)r335.5±2.6Ma年齡(表1、圖8)間接限定了其成礦時(shí)代為早石炭世。晚石炭世末期主要形成IOCG型Fe-Cu-Au和自然銅礦床，黑尖山礦床與磁鐵礦共生的榍石U-Pb年齡310Ma(趙聯(lián)黨，2018)，沙泉子礦床黃鐵礦Re-Os年齡295Ma(Huangetal., 2013)反映該區(qū)IOCG型礦床主要形成于晚石炭世末期；自然銅礦床中與成礦有關(guān)玄武巖成巖時(shí)代介于306～309Ma間(袁峰等，2007；張達(dá)玉等，2012)，限定了其成礦時(shí)代為晚石炭世末期；此外，維權(quán)銀多金屬礦床礦區(qū)侵入297Ma花崗巖限定了其成礦上限，推測(cè)成礦發(fā)生在晚石炭世末期(王龍生等，2005)。該成礦帶內(nèi)熱液脈型礦床其成礦時(shí)代從早石炭-晚石炭世均有發(fā)育，獲得寨北山主要賦礦安山玢巖及黃鐵礦Re-Os年齡均為338Ma(龍靈利等，2018；孫志遠(yuǎn)等，2018a)，銅魚(yú)梁礦床與成礦密切相關(guān)的閃長(zhǎng)玢巖U-Pb年齡為318Ma(孫志遠(yuǎn)等，2018b)。

3.3 東天山古弧盆體系成礦規(guī)律

在上述東天山古弧盆體系主要類(lèi)型礦床成礦特征及時(shí)空分布特征研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合前人研究，進(jìn)一步總結(jié)出該弧盆體系成礦具有如下特征。

VMS成礦系統(tǒng)與斑巖成礦系統(tǒng)共存。一般認(rèn)為VMS型和斑巖型礦床不會(huì)在同一區(qū)域產(chǎn)出(Sillitoe，1999；王京彬等，2006；黃健瀚等，2016)，但東天山古弧盆體系主要類(lèi)型礦床時(shí)空分布特征顯示研究區(qū)內(nèi)同時(shí)發(fā)育斑巖型和VMS型礦床。以卡拉塔格礦集區(qū)為典型代表，早志留世，近同時(shí)發(fā)育了紅海VMS型礦床和紅石淺成低溫?zé)嵋旱V床；小熱泉子-土屋成礦亞帶也同時(shí)產(chǎn)出土屋-延?xùn)|斑巖型礦床和小熱泉子VMS型礦床；阿奇山-雅滿(mǎn)蘇成礦帶同時(shí)發(fā)育火山噴流沉積型鐵礦(成礦特征與VMS型礦床類(lèi)似)和熱液脈型Cu礦床、VMS型Cu礦和矽卡巖型Fe(Cu)礦床。該現(xiàn)象在三江特提斯成礦域同樣可見(jiàn)，如羊拉、老廠(chǎng)礦床(鄧軍等，2012)；在西南太平洋巴布亞新幾內(nèi)亞現(xiàn)代弧盆體系中亦可見(jiàn)，在Lihir島弧發(fā)育Ladolam斑巖-淺成低溫?zé)嵋盒虯u礦床(Mülleretal., 2002)，在Manus弧后盆地發(fā)育Solwara VMS型Cu-Zn礦床(Hanningtonetal., 2011; Gena，2013)。

疊加成礦作用普遍發(fā)育，在礦集區(qū)-礦床尺度內(nèi)形成了多種類(lèi)型的疊加成礦作用。在卡拉塔格礦集區(qū)內(nèi)，從奧陶-泥盆紀(jì)，形成了斑巖型-VMS型-淺成低溫?zé)嵋盒?矽卡巖型成礦的疊加。在礦床范圍內(nèi)，多期疊加成礦更為普遍，紅海、金嶺-黃灘、小熱泉子VMS型銅鋅礦床及雅滿(mǎn)蘇、紅云灘等火山噴流沉積型鐵礦床均具有火山噴流沉積和巖漿熱液成礦疊加的特征(劉申態(tài)等，2012；黃健瀚等，2016；Sunetal., 2018；鄧小華等，2018；韓春明等，2018；張文東等，2018)；土屋-延?xùn)|斑巖型銅鉬礦床具斑巖期和熱液期成礦的疊加(王云峰等，2016；肖兵等，2016)；銀幫山在早期火山噴流沉積Cu礦化基礎(chǔ)上疊加了矽卡巖型Fe-Cu礦化；黑尖山IOCG型Fe-Cu(-Au)礦床表現(xiàn)為早期Fe礦化(巖漿熱液)和晚期Cu礦化(盆地鹵水)的疊加(趙聯(lián)黨等，2017)；維權(quán)銀多金屬礦床也表現(xiàn)沉積期和熱液期成礦的疊加，且熱液期是鐵銅、鈷、銀3期成礦疊加的產(chǎn)物(李立興等，2018)。

發(fā)育兩次大規(guī)模成礦事件，且均與大規(guī)模火山-侵入巖漿活動(dòng)相關(guān)。早志留世，發(fā)育VMS型-(斑巖-)淺成低溫?zé)嵋盒虲u礦床(紅海、紅石)，賦存在早志留世火山-沉積巖中，主要分布在卡拉塔格礦集區(qū)。早石炭世，形成與早石炭世火山活動(dòng)有關(guān)的VMS型Cu礦床(小熱泉子)和海相火山巖型Fe礦床(火山噴流沉積型Fe礦床，雅滿(mǎn)蘇、紅云灘)，以及與這一時(shí)期侵入巖漿活動(dòng)相關(guān)的斑巖-熱液脈型Cu礦床(土屋-延?xùn)|、寨北山等)，分布于康古爾韌性剪切帶的兩側(cè)小熱泉子-土屋成礦亞帶和阿奇山-雅滿(mǎn)蘇成礦帶內(nèi)。

4 討論

4.1 吐哈盆地南緣存在古老微陸塊殘片

準(zhǔn)噶爾板塊基底組成一直存有爭(zhēng)議，主要觀(guān)點(diǎn)包括：由年輕洋殼和島弧雜巖組成(Carrolletal. 1990; 王方正等，2002；胡靄琴和韋剛健，2003；Chen and Jahn., 2004; Zhengetal., 2007)；由前寒武陸殼組成(吳慶福，1987；黃汲清等，1990；何國(guó)琦等，1994；李錦軼等，2000；Xuetal., 2015)；為含有陸殼碎塊的洋殼組成(肖序常，1991，1992；李錦軼和肖序常，1999)；或?yàn)榈讐|或底侵的二疊紀(jì)巖漿巖(韓寶福等，1998)等。對(duì)于準(zhǔn)噶爾板塊南緣的構(gòu)造屬性，也存在很多不同觀(guān)點(diǎn)：如徐學(xué)義等(2014)綜合前人地球物理、沉積建造、碎屑鋯石年代學(xué)等成果認(rèn)為在準(zhǔn)噶爾板塊的南緣存在包括前震旦紀(jì)、元古代，乃至太古代地層的古老陸塊；此外， Xuetal. (2015)還在塔黑爾一閃長(zhǎng)巖墻中發(fā)現(xiàn)了片麻巖、磁鐵石英巖包體，在達(dá)子溝發(fā)現(xiàn)含有片麻巖礫石的變形奧陶紀(jì)礫巖，在雙岔溝花崗巖中也發(fā)現(xiàn)有片麻巖的殘余，并獲得他們的U-Pb年齡及其中繼承鋯石年齡介于437～3060Ma之間，綜合研究認(rèn)為準(zhǔn)噶爾陸塊可能為勞倫大陸Superior地區(qū)的碎塊；宋繼葉等(2015)通過(guò)地球物理、航空磁測(cè)、同位素年代學(xué)及古生代研究認(rèn)為包括吐哈盆地在內(nèi)的準(zhǔn)噶爾盆地具有前寒武紀(jì)結(jié)晶基底與海西期褶皺基底組成的“雙層”基底結(jié)構(gòu)；孫石達(dá)等(2016)研究顯示吐哈盆地地殼磁性較厚且連續(xù)，具古老陸殼基地屬性。近年來(lái)在吐哈盆地南緣卡拉塔格礦集區(qū)古生代火山巖、侵入巖中500～2600Ma繼承鋯石的發(fā)現(xiàn)(龍靈利等，2017；Dengetal., 2018; Sunetal., 2019a)，進(jìn)一步顯示在準(zhǔn)噶爾板塊南緣可能存在古老微陸塊的殘片，可能有吐哈微陸塊的存在。綜合前人研究資料，本文認(rèn)為至少在準(zhǔn)噶爾板塊的南緣(吐哈盆地南緣一帶)存在古老陸塊的殘片。

4.2 東天山古弧盆體系構(gòu)造演化

東天山構(gòu)造演化與古亞洲洋形成、演化緊密相關(guān)，但對(duì)其構(gòu)造格局的認(rèn)識(shí)則存在不同觀(guān)點(diǎn)：有人認(rèn)為其為塔里木古板塊活動(dòng)陸緣弧盆體系的一部分(馬瑞士等，1993；李兆麗等，2011)，也有人認(rèn)為它是西伯利亞、哈薩克斯坦和塔里木板塊的碰撞帶(李春昱等，1982；李錦軼等，1992；肖序常等，1992)或者是哈薩克斯坦和塔里木板塊的碰撞帶(姬金生等，1994；周濟(jì)元等，1994)，還有人認(rèn)為它是圍繞西伯利亞板塊向洋的增生弧(eng?retal., 1993)和多次開(kāi)合的手風(fēng)琴運(yùn)動(dòng)的結(jié)果(黃汲清等，1990)等等，這些觀(guān)點(diǎn)的形成主要源于各學(xué)者對(duì)該區(qū)受一個(gè)連續(xù)演化的洋盆還是多個(gè)洋盆的開(kāi)合影響、古洋盆俯沖極性及其形成、閉合時(shí)限、最終縫合線(xiàn)的位置等認(rèn)識(shí)的不同。

目前對(duì)東天山古弧盆體系構(gòu)造演化提出的主要觀(guān)點(diǎn)有：大南湖-頭蘇泉島弧帶的成因有卡拉麥里洋向南俯沖形成(肖序常等, 1992; 馬瑞士等, 1997; 張連昌等, 2004；張洪瑞等，2010；Dengetal., 2016)、古天山洋向北俯沖在吐哈地塊南緣形成的活動(dòng)大陸邊緣 (王京彬等, 2006)，以及由卡拉麥里洋和北天山洋不同時(shí)期向北和向南俯沖形成(Xiaoetal., 2004; 李錦軼, 2004；韓春明等，2018)等多種觀(guān)點(diǎn)。而阿奇山-雅滿(mǎn)蘇島弧帶的形成也有多種觀(guān)點(diǎn)，如由位于中天山和大南湖島弧帶之間的古天山洋向北俯沖形成(Xiaoetal., 2004；韓春明等，2018)、由雙向俯沖的古康古爾洋向南俯至中天山之下形成(姬金生等，1994；周濟(jì)元等，2001；侯廣順等，2006；Wangetal., 2014)、由古康古爾洋向南俯沖至中天山地塊之下形成的弧后(間)盆地(Zhangetal., 2016a)、古天山洋向北俯沖在中天山陸緣弧基礎(chǔ)上形成的弧后盆地(羅婷等，2019)、古準(zhǔn)噶爾洋向南俯沖形成的大南湖-頭蘇泉島弧、阿奇山-雅滿(mǎn)蘇弧后盆地，構(gòu)成完整弧盆體系(李源等，2011；Houetal., 2014)、裂谷成因(馮益民等，2002；陳富文等，2003; Xiaetal., 2003)、裂陷槽成因(芮宗瑤等，2002b；王京彬等，2006)，以及喀拉塔格地塊北部被動(dòng)陸緣沉積巖系和上覆的后碰撞火山沉積巖系(李錦軼，2004)等。對(duì)于東天山最終縫合帶的位置，也存在不同認(rèn)識(shí)，如位于卡拉麥里洋(馬瑞士等,1993；李源等，2011)、康古爾斷裂和雅滿(mǎn)蘇斷裂之間的康古爾剪切帶(康古爾縫合帶)(姬金生等，1994；王京彬等，2006)、康古爾斷裂和阿奇克庫(kù)都克斷裂之間(康-阿碰撞縫合帶)(木合塔爾·扎日等，2010)、南天山洋等(Xiaoetal., 2004; 韓春明等，2018)。

本文在前人研究基礎(chǔ)上，綜合大南湖-頭蘇泉島弧帶地層-巖漿-成礦等最新研究進(jìn)展來(lái)分析，該區(qū)巖漿巖多表現(xiàn)為弧巖漿的特征，部分顯示埃達(dá)克巖特征；且該區(qū)火山巖、侵入巖以及成礦從卡拉塔格亞帶到小熱泉子-土屋亞帶(從北向南)均有變新的趨勢(shì)，反映了古洋殼向北俯沖的極性；同樣，阿奇山-雅滿(mǎn)蘇島弧帶內(nèi)石炭紀(jì)火山巖和侵入巖也表現(xiàn)具弧巖漿的特征，且從早石炭世-晚石炭世由北向南殼幔巖石圈有明顯增厚的現(xiàn)象，反映了古洋殼向南俯沖的極性(木合塔爾·扎日等，2015)。結(jié)合大南湖-頭蘇泉島弧帶和阿奇山-雅滿(mǎn)蘇島弧帶之間沿康古爾韌性剪切帶展布的康古爾塔格、大東溝蛇綠混雜巖(李文鉛等，2005，2008；劉崴國(guó)等，2016)的發(fā)育，代表了古洋盆的存在。綜合分析，本文較認(rèn)同古生代康古爾洋發(fā)生了向南、北兩側(cè)的雙向俯沖。

圖9 東天山古弧盆體系區(qū)域成礦模式圖Fig.9 Regional metallogenic model of paleo are-basin system in eastern Tianshan

向北，奧陶紀(jì)-石炭紀(jì)，在具多島洋格局的匯聚板塊邊緣島弧區(qū)，隨古康古爾洋持續(xù)俯沖于發(fā)育有古老陸殼基底殘片的準(zhǔn)噶爾板塊之下，在大南湖-頭蘇泉一帶形成一 “長(zhǎng)壽弧”(大南湖-頭蘇泉島弧帶)。奧陶-早泥盆世，在卡拉塔格一帶形成島弧帶，發(fā)育厚層的富Na的具弧巖漿特征的火山巖及火山-沉積巖系，以及部分具埃達(dá)克巖特征的中酸性侵入巖。中泥盆世(-晚泥盆世？)，早期形成的島弧與準(zhǔn)噶爾板塊南緣微陸塊(吐哈微陸塊？)發(fā)生碰撞，形成一套磨拉石建造?？赡苷怯捎谶@次的碰撞事件誘發(fā)古康古爾洋早石炭世開(kāi)始向南俯沖，形成了這一時(shí)期的南、北雙向俯沖。早石炭世，隨古康古爾洋繼續(xù)向北俯沖，主要在小熱泉子-土屋一帶形成石炭紀(jì)島弧，發(fā)育富Nb玄武巖-高鎂安山巖-埃達(dá)克巖組合，疊加在奧陶-泥盆紀(jì)島弧之上，構(gòu)成了大南湖-頭蘇泉奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)和石炭紀(jì)的“長(zhǎng)壽”的復(fù)合島弧帶。

向南，石炭紀(jì)，古康古爾洋俯沖至中天山地塊之下，在其北緣形成阿奇山-雅滿(mǎn)蘇大陸邊緣弧，發(fā)育巨厚的富Na的具弧巖漿特征的海相火山-沉積巖系，以及百靈山、多頭山等具弧巖漿特征的花崗巖類(lèi)(周濤發(fā)等，2010；張維峰等，2017)。

晚石炭世末期，康古爾古洋盆最終閉合(李錦軼等，2006; Wangetal., 2007; Zhangetal., 2016)，弧盆體系演化結(jié)束。

二疊紀(jì)，全區(qū)范圍內(nèi)磨拉石建造的發(fā)育、與地幔柱有關(guān)的基性-超基性巖雜巖、雙峰式火山巖、A型花崗巖的發(fā)育，以及長(zhǎng)英質(zhì)巖漿巖中幔源組分的增加等(王京彬等，2006；Chenetal., 2011; Qinetal., 2011; Suetal., 2012; Maoetal., 2014; Duetal., 2018b)進(jìn)一步佐證了該區(qū)已進(jìn)入后碰撞板內(nèi)環(huán)境。

4.3 東天山古弧盆體系區(qū)域成礦模式

在東天山古弧盆體系主要類(lèi)型礦床成礦特征、時(shí)空分布規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合東天山古弧盆體系構(gòu)造演化特征，初步構(gòu)建了東天山古弧盆體系區(qū)域成礦模式(圖9)。

自?shī)W陶紀(jì)(>453Ma)開(kāi)始，古康古爾洋向北俯沖于準(zhǔn)噶爾板塊之下，在其南緣卡拉塔格一帶形成一早古生代島弧帶，且該島弧經(jīng)歷了多期的弧-盆轉(zhuǎn)換，形成VMS型礦床和斑巖(-矽卡巖-淺成低溫?zé)嵋?型礦床共存格局。中晚奧陶世，該區(qū)形成大量玄武巖、安山巖以及鈣堿性花崗巖類(lèi)侵入，在局部發(fā)育古老陸殼殘片的島弧環(huán)境形成與埃達(dá)克質(zhì)中酸性侵入巖有關(guān)的斑巖型Cu(Au-Mo)礦床(玉帶)。早志留世，隨古洋殼的不斷俯沖，早期形成的島弧局部拉伸形成弧間盆地，在海底因火山噴發(fā)-熱液作用形成VMS型Cu-Zn礦床(紅海、金嶺-黃灘)，由于構(gòu)造-巖漿多期活動(dòng)，致使該類(lèi)礦床具有火山噴流和熱液疊加的成礦特征；火山活動(dòng)持續(xù)作用，近同期，在島弧環(huán)境形成與次火山巖有關(guān)的淺成低溫?zé)嵋盒虲u(Zn-Au)礦床(紅石、梅嶺)。早-中泥盆世，隨古洋殼的持續(xù)向北俯沖，形成鈣堿性火山巖及埃達(dá)克質(zhì)侵入巖，并形成與埃達(dá)克質(zhì)侵入巖有關(guān)的斑巖型Cu-Mo礦床(三岔口)、矽卡巖型Fe-Cu礦床(西二區(qū))。

早石炭世，古康古爾洋向北繼續(xù)俯沖，在小熱泉子-土屋島弧帶內(nèi)形成弧-盆共存的格局，在海盆環(huán)境形成VMS型Cu-Zn礦床(小熱泉子)，在島弧區(qū)形成系列與埃達(dá)克質(zhì)中酸性侵入體有關(guān)的斑巖型Cu-Mo礦床(土屋-延?xùn)|等)。同時(shí)，古康古爾洋向南俯沖，在中天山地塊北緣形成海相地層發(fā)育的大陸邊緣弧，并在海盆中形成火山噴流沉積型Fe礦床，與紅海、小熱泉子等VMS型礦床成礦特征類(lèi)似，由于火山巖漿-熱液的多次脈動(dòng)，成礦同樣具有火山噴流與熱液疊加特征(雅滿(mǎn)蘇、紅云灘)，以及火山噴流沉積與矽卡巖型成礦的疊加(銀幫山)；在島弧環(huán)境，形成于與中酸性次火山巖-侵入巖脈有關(guān)的熱液脈狀Cu礦床(寨北山)。

晚石炭世末，古康古爾洋逐漸閉合，形成與海相火山巖有關(guān)的IOCG型Fe-Cu-Au礦床(黑尖山、沙泉子)和自然銅礦床(十里坡、東尖峰等)。IOCG型礦床多產(chǎn)于克拉通或大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境，與拉張背景密切相關(guān)(Hitzman，2000；Grovesetal., 2010)；與玄武巖有關(guān)的自然銅礦床中玄武巖多為地幔柱成因(Cannonetal., 1999; Zhuetal., 2003)，東尖峰等礦區(qū)玄武巖與研究區(qū)早二疊世Cu-Ni礦化基性-超基性巖具有同源特征(張達(dá)玉等，2012)，而Cu-Ni礦化的基性-超基性巖可能為地幔柱活動(dòng)產(chǎn)物(Qinetal., 2011; Suetal., 2012)，推測(cè)發(fā)育自然銅礦化的玄武巖也可能有地幔柱作用的參與。這兩類(lèi)礦床的發(fā)育也進(jìn)一步表明研究區(qū)逐漸過(guò)渡至后碰撞板內(nèi)伸展環(huán)境。

早二疊世，研究區(qū)進(jìn)入板內(nèi)環(huán)境，形成與板內(nèi)基性-超基性侵入雜巖有關(guān)的、跨構(gòu)造單元面型分布的Cu-Ni礦床(約280Ma)(Qinetal., 2011；王亞磊等，2015；楊萬(wàn)志等，2017；趙冰冰等，2018)，這進(jìn)一步表明了東天山古弧盆體系構(gòu)造-巖漿-成礦事件的結(jié)束。

5 結(jié)論

(1)東天山古弧盆體系以康古爾韌性剪切帶為界，將其劃分為兩大成礦帶：以北為大南湖-頭蘇泉早-晚古生代成礦帶，以南為阿齊山-雅滿(mǎn)蘇晚古生代成礦帶。沿大草灘斷裂又將大南湖-頭蘇泉成礦帶劃分為卡拉塔格成礦亞帶和小熱泉子-土屋成礦亞帶。大南湖-頭蘇泉早-晚古生代成礦帶以銅礦化為主，卡拉塔格成礦亞帶主要發(fā)育奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)VMS型、斑巖型、矽卡巖型、淺成低溫?zé)嵋盒偷V床，小熱泉子-土屋成礦亞帶主要發(fā)育早石炭世VMS型、斑巖型礦床。阿齊山-雅滿(mǎn)蘇晚古生代成礦帶以鐵礦化為主，主要發(fā)育早石炭世火山噴流沉積型礦床和晚石炭世IOCG型、自然銅礦床。

(2)東天山地區(qū)奧陶-石炭紀(jì)隨古康古爾洋向南、北兩側(cè)的俯沖，在南、北形成的兩個(gè)弧-盆體系中形成早志留世VMS型Cu礦、淺成低溫?zé)嵋盒虲u礦和早石炭世斑巖型Cu礦、火山噴流沉積型Fe礦大規(guī)模成礦；在晚石炭世末盆地閉合期形成IOCG型Fe礦、自然銅礦。二疊紀(jì)跨構(gòu)造單元面狀分布的巖漿型Cu-Ni礦床的發(fā)育標(biāo)志著該弧-盆體系演化已結(jié)束，其為后碰撞階段巖漿作用結(jié)果，已非該弧盆體系的產(chǎn)物。

(3)東天山古弧盆體系古生代經(jīng)歷了多方向、多期次的弧-盆轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致了該體系內(nèi)VMS成礦系統(tǒng)與斑巖成礦系統(tǒng)的共存，弧-盆的長(zhǎng)期演化，巖漿的多次脈動(dòng)，造成該體系內(nèi)礦床具多種類(lèi)型疊加的成礦特征。

致謝筆者在項(xiàng)目研究工作中與陳華勇研究員、龍曉平教授進(jìn)行過(guò)多次交流探討，受益匪淺；本文是基于課題組集體研究成果的總結(jié)；楊利亞博士、趙路通博士等人對(duì)本文成文做出了有益貢獻(xiàn)；李錦軼研究員、張連昌研究員對(duì)本文進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的審閱，并提出寶貴修改意見(jiàn)和建議；在此一并表示感謝。

謹(jǐn)以此文向肖序常院士九十華誕表示衷心的祝賀！祝先生身體健康、壽比南山！