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新疆中亞造山帶三疊紀(jì)礦床地質(zhì)特征、時空分布及找礦方向*

2020-05-23 08:53楊富全張志欣劉國仁楊成棟楊俊杰
礦床地質(zhì) 2020年2期
關(guān)鍵詞:偉晶巖造山阿爾泰

楊富全,張志欣,劉國仁,李 寧,楊成棟,楊俊杰

(1中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室,北京 100037;2中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所,新疆礦產(chǎn)資源研究中心,新疆烏魯木齊 830011;3長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,陜西西安 710054)

中亞造山帶(中國境內(nèi)也被稱為北方造山帶)位于西伯利亞、東歐和塔里木-華北克拉通之間,由一系列大陸塊體、島弧和增生雜巖構(gòu)成,是全球顯生宙大陸地殼生長最典型的增生型造山帶,經(jīng)歷了古亞洲洋復(fù)雜的大洋開裂、俯沖、碰撞、后碰撞和陸內(nèi)造山作用(李錦軼等,2006;Xiao et al.,2015;高俊等,2019)。在陸緣增生造山和后碰撞地殼垂向增生過程中,發(fā)生了強烈的殼幔相互作用,形成了豐富的礦產(chǎn)資源,以晚古生代成礦為特色,主要形成了海相火山巖型、斑巖型、矽卡巖型、淺成低溫?zé)嵋盒?、造山型、巖漿型和偉晶巖型七大成礦系統(tǒng)(Daukeev et al.,2004;Mao et al.,2014;朱永峰,2014;Shen et al.,2018;Yang et al.,2018a)。三疊紀(jì)成礦作用在中國主要分布在昆侖-秦嶺、紅河-哀牢山兩個三疊紀(jì)主造山帶及其鄰區(qū)(毛景文等,2012)。中亞造山帶三疊紀(jì)礦床曾因數(shù)量較少,規(guī)模不大,并且分布較零散,未得到重視,成礦作用和成礦規(guī)律研究明顯滯后,制約了中亞造山帶構(gòu)造演化與成礦過程研究。近十幾年來在中國東天山、北山、大興安嶺地區(qū)和鄰近的華北克拉通北緣發(fā)現(xiàn)了一批較大規(guī)模的三疊紀(jì)礦床,成礦元素有鎢、鉬、金、銅、鎳、鉛、鋅、銀、鐵礦;利用高精度年代學(xué)在新疆阿爾泰識別出至少14個三疊紀(jì)稀有金屬礦床(秦克章等,2013;張輝等,2014,2019;Che et al.,2015;王春龍等,2015;楊富全等,2018),包括可可托海等超大型、大型礦床,這些礦床構(gòu)成一條重要的三疊紀(jì)成礦帶。在東天山-北山相對較小的范圍內(nèi)三疊紀(jì)鎢礦、鉬礦和金礦同時產(chǎn)出(其中超大型2個、大型4個),這在以晚古生代成礦為特色的中亞造山帶十分少見。朱永峰(2007)總結(jié)了新疆印支運動與成礦作用,提出印支運動表現(xiàn)在巖漿侵入活動,韌性剪切帶的形成和與剪切帶有關(guān)金礦的形成。朱江等(2013)總結(jié)了東天山東段-北山地區(qū)三疊紀(jì)鉬礦床地質(zhì)特征、時空分布及成礦構(gòu)造背景。

基于收集前人研究成果,結(jié)合項目組對大量三疊紀(jì)礦床(點)野外調(diào)研和少量礦床的詳細(xì)研究,綜合論述了新疆中亞造山帶三疊紀(jì)金屬礦床的成礦背景、成因類型、礦床地質(zhì)特征、空間分布規(guī)律、成礦時代和主要控礦因素,并提出進(jìn)一步的找礦前景,旨在推動在新疆三疊紀(jì)的找礦勘查工作。

1 成礦地質(zhì)背景

新疆中亞造山帶三疊紀(jì)礦床集中分布于阿爾泰和東天山。中國阿爾泰造山帶包括西伯利亞板塊的北阿爾泰早古生代陸緣活動帶、南阿爾泰晚古生代活動陸緣,前者進(jìn)一步分為諾爾特泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)上疊火山-沉積盆地、喀納斯-可可托海古生代巖漿弧,后者進(jìn)一步分為克蘭泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)弧后盆地、卡爾巴-納雷姆石炭紀(jì)—二疊紀(jì)巖漿弧和西卡爾巴石炭紀(jì)弧前盆地。以額爾齊斯-布爾根板塊縫合帶為界,以南屬于哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊(何國琦等,2004)。新疆阿爾泰地理上劃分為北阿爾泰、中阿爾泰和南阿爾泰(圖1)。北阿爾泰主要由泥盆紀(jì)—早石炭世火山-沉積巖系組成,中阿爾泰為早古生代變質(zhì)巖系,南阿爾泰主要由上志留統(tǒng)—下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組和中-上泥盆統(tǒng)阿勒泰鎮(zhèn)組變質(zhì)火山-沉積巖系組成。海相火山巖型和矽卡巖型銅、鉛、鋅、鐵、金礦床主要分布在南阿爾泰,稀有金屬礦主要分布于中阿爾泰,其次是南阿爾泰。阿爾泰造山帶侵入巖廣泛分布,從早寒武世開始,到三疊紀(jì)末結(jié)束。巖漿侵入活動存在5期:即421~532 Ma,峰值為455 Ma;370~410 Ma,峰值為395 Ma,是阿爾泰造山帶主要巖漿侵入時期;313~359 Ma,峰值不明顯;252~300 Ma,峰值為275 Ma;202~247 Ma,峰值為215 Ma。

東天山包括博格達(dá)-哈爾克構(gòu)造帶、覺羅塔格構(gòu)造帶、中天山地塊和北山地塊,卡拉麥里、阿奇克庫都克和星星峽斷裂是其分界斷裂。覺羅塔格構(gòu)造帶進(jìn)一步劃分為大南湖-頭蘇泉島弧、康古爾弧后盆地和雅滿蘇島弧,康古爾和雅滿蘇斷裂是其分界(圖2)。大南湖-頭蘇泉島弧主要由泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)火山巖和一些侵入巖組成,主要發(fā)育志留紀(jì)和石炭紀(jì)VMS型銅鋅成礦系統(tǒng)、石炭紀(jì)斑巖型銅成礦系統(tǒng)。康古爾弧后盆地由具有綠片巖相變質(zhì)作用和韌性變形的石炭紀(jì)火山巖以及二疊紀(jì)中-基性侵入體組成,主要發(fā)育巖漿型銅鎳成礦系統(tǒng)、造山型金成礦系統(tǒng),少量斑巖型鉬成礦系統(tǒng)。雅滿蘇島弧主要由石炭紀(jì)海相火山沉積巖系,少量二疊紀(jì)碎屑巖、火山巖和碳酸鹽巖組成,發(fā)育晚石炭世—早二疊世侵入巖,主要發(fā)育與海相火山作用有關(guān)的鐵礦,少量銅礦和金礦。中天山地塊為中元古界星星峽群、卡瓦布拉格群和新元古界天湖群片巖、片麻巖、大理巖和石英巖等,經(jīng)歷了綠片巖相或角閃巖相變質(zhì)作用。大多數(shù)侵入巖為I型花崗巖(王京彬等,2006),少量二疊紀(jì)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖。中天山地塊礦產(chǎn)豐富,主要有鉛鋅礦(彩霞山)、銅鎳礦(白石泉、天宇)、金礦(馬莊山)、釩鈦磁鐵礦(尾亞)、鐵礦(天湖)、鎢礦(沙東)、鎢鉬礦(小白石頭),成礦時代從中元古代(?)(彩霞山)到三疊紀(jì)(沙東)。

圖1 新疆阿爾泰三疊紀(jì)稀有金屬礦分布略圖(據(jù)Yang et al.,2018b)Fig.1 Distribution of the Triassic rare metal deposits in Altay,Xinjiang(after Yang et al.,2018b)

2 礦床成因類型及主要特征

新疆中亞造山帶目前有年代學(xué)資料的三疊紀(jì)礦床主要有19個,按礦床成因類型主要劃分為花崗偉晶巖型(簡稱偉晶巖型)、斑巖型、矽卡巖型,少量為花崗巖型和石英脈型,如阿斯喀爾特Be-Nb-Mo礦出現(xiàn)了花崗偉晶巖型和花崗巖型2種礦化類型。有證據(jù)表明三疊紀(jì)可能發(fā)育造山型金礦(陳文等,2006;王義天等,2007;朱永峰,2007;王清利等,2008;袁霞等,2017),但需要高精度年代學(xué)限定成礦時代。

圖2 東天山三疊紀(jì)礦床分布略圖(據(jù)王京彬等,2006)Fig.2 Distribution of the Triassic deposits in East Tianshan(after Wang et al.,2006)

花崗偉晶巖型是稀有金屬礦的主要礦床成因類型,偉晶巖具有明顯的結(jié)構(gòu)分帶,一般為3~6個帶,最多達(dá)9個帶(可可托海),鋰輝石一般位于中部帶??煽赏泻O∮薪饘俚V劃分為文象變文象偉晶巖帶、糖晶狀鈉長石帶(富鈹?shù)V帶,圈定出鈹鈮礦體)、塊體微斜長石帶、白云母-石英帶(富鈹鈮礦帶)、葉鈉長石鋰輝石帶(富鋰礦帶,圈定出鋰鈹鈮鉭鉿礦體)、石英-鋰輝石帶(富鋰礦帶,發(fā)現(xiàn)了鋰鈹鈮鉭鉿礦體)、白云母-薄片狀鈉長石帶(富鉭鉿礦帶)、鋰云母-薄片狀鈉長石帶(富鉭鋰銣銫鉿礦帶)、石英銫沸石帶(富銫礦帶)、核部塊體微斜長石帶和塊體石英帶。沙依肯布拉克鈹?shù)V偉晶巖中可見石英-白云母帶、細(xì)粒偉晶巖帶、文象-準(zhǔn)文象帶、細(xì)粒鈉長石帶、塊體石英帶。同一條偉晶巖脈中往往只出現(xiàn)其中2~3個結(jié)構(gòu)帶,鈹?shù)V化主要分布在石英-白云母帶和細(xì)粒鈉長石帶中。阿爾泰偉晶巖賦存于早古生代地層和侵入巖中,后者主要有變質(zhì)輝長巖、黑云母花崗巖、二云母鉀長花崗巖、二云母花崗巖、白云母花崗巖。阿爾泰造山帶侵入巖分布廣泛,主要峰值在早泥盆世(395 Ma)和早二疊世(275 Ma),有精確年齡數(shù)據(jù)的三疊紀(jì)巖體只有阿拉爾巖體、阿斯喀爾特礦區(qū)巖體和尚克蘭堿長花崗巖(Wang et al.,2008)等。阿斯喀爾特Be-Nb-Mo礦的鉬成礦年齡(215~229 Ma)與偉晶巖(218~221 Ma)和白云母鈉長花崗巖(219~231 Ma)一致,成礦與巖漿侵入活動有關(guān)(劉文政等,2015;王春龍等,2015;張亞峰等,2017)。可可托海3號偉晶巖賦存于輝長巖中,世界上賦存于基性巖中的偉晶巖比較少見,如阿富汗帕斯古斯塔鋰輝石礦床部分偉晶巖賦存于輝長巖中(王登紅等,2017)??煽赏泻5V區(qū)侵入巖年齡為393~409 Ma,偉晶巖年齡變化于180~220 Ma,其中鈮鉭礦LA-ICP-MS U-Pb年齡為218 Ma,輝鉬礦Re-Os等時線年齡為208 Ma(Wang et al.,2007;Liu et al.,2014;Che et al.,2015;Zhou et al.,2015),偉晶巖形成年齡晚于礦區(qū)侵入巖189~211 Ma,3號偉晶巖及稀有金屬礦的形成與礦區(qū)巖漿侵入作用沒有成因關(guān)系。礦區(qū)外圍阿拉爾花崗巖基的鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為210~233 Ma,與可可托海稀有金屬成礦時間較一致,認(rèn)為稀有金屬礦形成與阿拉爾花崗巖基有關(guān)(Zhu et al.,2006;Liu et al.,2014;張亞峰等,2015),但張輝等(2014)認(rèn)為阿拉爾花崗巖不屬于稀有金屬花崗巖,二者沒有成因關(guān)系。庫卡拉蓋Li礦、卡魯安Li礦、群庫爾Be礦和佳木開Be-Nb-Ta礦的偉晶巖鋯石U-Pb年齡分別為 208~228 Ma、192~225 Ma、194~207 Ma和199~212 Ma,4個礦區(qū)附近的侵入巖為哈龍花崗巖基,其年齡為397~400 Ma(任寶琴等,2011;Lü et al.,2012;秦克章等,2013;馬占龍等,2015;Zhang et al.,2016;Zhou et al.,2018),稀有金屬礦床的形成與哈龍花崗巖基無關(guān),目前4個礦區(qū)還未發(fā)現(xiàn)三疊紀(jì)侵入巖??卖斈咎?吉得克偉晶巖田賦存于吉得克巖體中,二云母花崗巖和黑云母花崗巖年齡為446~456 Ma,柯魯木特Li-Be-Nb-Ta礦偉晶巖鋯石U-Pb年齡為188~238 Ma,稀有金屬成礦與花崗巖侵位相差218~258 Ma(任寶琴等,2011;Lü et al.,2012;秦克章等,2013),二者沒有成因聯(lián)系。沙依肯布拉克Be礦區(qū)花崗巖年齡為406~531 Ma,偉晶巖鋯石U-Pb年齡為202 Ma,偉晶巖形成遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于礦區(qū)花崗巖的形成(楊富全等,2018)。

新疆中亞造山帶三疊紀(jì)斑巖型礦床有東戈壁超大型鉬礦和白山超大型鉬礦。與成礦有關(guān)的巖體主要為花崗斑巖(白山)和似斑狀花崗巖(東戈壁),礦體產(chǎn)于斑巖體內(nèi)、外接觸帶的黑云長英質(zhì)角巖內(nèi)(白山),變質(zhì)砂巖、變質(zhì)泥質(zhì)砂巖、變質(zhì)砂質(zhì)泥巖中(東戈壁)。礦體主要呈脈狀、似層狀和透鏡狀產(chǎn)出,礦體與圍巖呈過渡關(guān)系。白山礦化類型有鉀長石-石英細(xì)脈、硫化物細(xì)脈和長英質(zhì)角巖型;東戈壁礦化類型以石英網(wǎng)脈型為主,輝鉬礦多呈薄膜狀、浸染狀賦存于圍巖表面或石英脈與圍巖接觸面上。圍巖蝕變主要有鉀長石化、硅化、絹云母化、黑云母化、黃鐵礦化、綠簾石化、綠泥石化、碳酸鹽化、電氣石化(東戈壁山)、螢石化(東戈壁)。圍巖蝕變空間上有一定的分帶,每個礦床的蝕變分帶存在一定的差異,每個礦床熱液蝕變各具特色。

矽卡巖型有沙東鎢礦和小白石頭鎢(鉬)礦,礦體產(chǎn)于黑云二長花崗巖與中元古界卡瓦布拉格群大理巖、條帶狀碳質(zhì)灰?guī)r接觸帶的矽卡巖中(沙東、小白石頭),黑云斜長片麻巖、大理巖、大理巖和片麻巖的接觸帶及剪切帶中(沙東),少量在黑云二長花崗巖中(小白石頭)。礦化類型主要為矽卡巖型和石英大脈型。小白石頭鎢(鉬)礦白鎢礦主要賦存于矽卡巖中,其次是在白鎢礦輝鉬礦石英脈、大理巖和黑云二長花崗巖中,輝鉬礦賦存于矽卡巖和石英脈中。圍巖蝕變主要為矽卡巖化、硅化、云英巖化、碳酸鹽化等,矽卡巖化和硅化與成礦關(guān)系最密切。矽卡巖礦物組合有石榴子石、透輝石、硅灰石、透閃石、陽起石、綠泥石、綠簾石、石英、螢石、白云母、金云母、鋰云母、方解石。金屬礦物中有白鎢礦、黑鎢礦(沙東)、輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦、自然鉍、輝鉍礦、毒砂。成礦過程經(jīng)歷了早期矽卡巖階段、退化蝕變階段、石英硫化物階段和碳酸鹽階段,鎢主要形成于退化蝕變階段,其次是石英硫化物階段,銣賦存于云母類礦物中,形成于退化蝕變階段,鉬和螢石主要形成于石英硫化物階段。該類礦床共生或伴生元素組合有鎢-螢石-銣(沙東鎢、銣和螢石均達(dá)到大型)、鎢-鉬(小白石頭),并具有共生和分離特征,如小白石頭礦區(qū)出現(xiàn)鎢礦體、鉬礦體、鎢鉬礦體。

3 空間分布

新疆阿爾泰稀有金屬礦床發(fā)育,小型以上礦床有89處(劉國仁等,2011),其中超大型礦床1處,大型礦床2處。據(jù)不完全統(tǒng)計,有年齡數(shù)據(jù)的27個礦床78件年齡中(楊富全等,2018及相關(guān)文獻(xiàn)),三疊紀(jì)偉晶巖型稀有金屬礦床有14個,成為阿爾泰稀有金屬主要成礦期,也是中國中亞造山帶三疊紀(jì)礦床數(shù)量最多的礦床類型和礦種,主要分布于中阿爾泰(11個)和南阿爾泰(3個)(圖1)。14個礦床中包括超大型礦床1個(可可托海Li-Be-Nb-Ta-Cs-Rb-Hf礦)、大型礦床2個(卡魯安Li礦,柯魯木特Li-Be-Nb-Ta礦)、中型礦床4個(大喀拉蘇Be-Nb-Ta礦、阿斯喀爾特Be-Nb-Mo礦、庫卡拉蓋Li礦、沙依肯布拉克Be礦)和小型礦床7個。成礦元素組合復(fù)雜,主要有 Li、Be、Li-Be-Nb-Ta、Be-Nb-Ta,Be-Nb-Mo 和 Li-Be-Nb-Ta-Cs-Rb-Hf。鄒天人等(2006)將新疆阿爾泰稀有金屬成礦單元劃分為哈龍-青河稀有金屬、白云母、寶石成礦帶,進(jìn)一步劃分為哈龍-青河稀有金屬成礦亞帶和加曼哈巴-大喀拉蘇稀有金屬成礦亞帶,包括9個礦集區(qū)和38個礦田。阿爾泰14個三疊紀(jì)稀有金屬礦分布于可可托海、庫威-結(jié)別特、柯魯木特-吉得克、卡拉額爾齊斯、大喀拉蘇-可可西爾和小喀拉蘇-切別林6個礦集區(qū)中。哈龍-青河稀有金屬成礦亞帶(Ⅳ級)位于青格里河至卡拉額爾齊斯之間,呈北西-南東向延展,長270 km,寬50~60 km。區(qū)內(nèi)主要地層是震旦系—寒武系喀納斯群和庫衛(wèi)群,中-上奧陶統(tǒng)喀拉喬拉群,中-上志留統(tǒng)庫魯木提群的結(jié)晶片巖、片麻巖和混合巖,有關(guān)這些地層時代還缺乏精確年代學(xué)數(shù)據(jù)和生物化石限定,有待學(xué)者們深入研究。侵入巖主要為晚奧陶世、志留紀(jì)和泥盆紀(jì)的花崗巖,花崗巖出露面積占該亞帶面積的40%以上。亞帶內(nèi)含有23個偉晶巖田,其結(jié)構(gòu)-構(gòu)造發(fā)育齊全,偉晶巖中產(chǎn)Be、Li、Nb、Ta、Cs,工業(yè)意義最大,是新疆稀有金屬花崗偉晶巖最典型和找礦潛力最大的亞礦帶,也是新疆中亞造山帶三疊紀(jì)稀有金屬礦最多的亞礦帶。此外,新疆花崗巖型鈹?shù)V床(如阿斯卡爾特礦床)也產(chǎn)于此帶內(nèi)。

加曼哈巴-大喀拉蘇稀有金屬成礦亞帶呈北西-南東向延伸,主要位于南阿爾泰,總長210 km,寬20~40 km。出露地層為中-上奧陶統(tǒng)深變質(zhì)巖和泥盆紀(jì)變質(zhì)火山-沉積巖。侵入巖時代有奧陶紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)和二疊紀(jì)。偉晶巖一般產(chǎn)于花崗巖內(nèi)、外接觸帶及深變質(zhì)的片巖、片麻巖和混合巖中。該亞帶內(nèi)含有15個偉晶巖田,稀有金屬礦化主要是花崗偉晶巖型。偉晶巖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)帶與哈龍-青河稀有金屬成礦亞帶相比要差一些(鄒天人等,2006),相對鋰礦化較弱。該帶三疊紀(jì)稀有金屬礦床有葦子溝Be礦床、契別林Be礦床和大喀拉蘇Be-Nb-Ta礦床。

三疊紀(jì)鎢礦和鎢鉬礦有3個,其中大型1個(沙東鎢礦)、中型2個(小白石頭鎢鉬礦、姜山鎢礦),分布于東天山,主要類型為矽卡巖型(沙東鎢礦、小白石頭鎢鉬礦)和石英脈型(姜山)。沙東一帶除了沙東和姜山有年齡限定其成礦為三疊紀(jì)外,還有沙東東中型鎢礦、明珠小型鎢礦、吉山小型鎢礦、黑焰山中型鎢礦、望家山小型鎢礦、HS-29鎢錫金礦點和HS-42鎢錫礦點(姜曉,2018),其成礦特征和控制因素與沙東鎢礦相似,推測也可能形成于三疊紀(jì),是同一成礦事件的產(chǎn)物。三疊紀(jì)鉬礦分布于東天山,東戈壁和白山鉬礦均為超大型斑巖型。

4 主要礦床特征

4.1 卡魯安-庫卡拉蓋鋰礦

卡魯安-庫卡拉蓋鋰礦位于中阿爾泰,據(jù)福??h城NE48°直距137 km。庫卡拉蓋鋰礦主要為650號脈,是該礦區(qū)最早發(fā)現(xiàn)的含鋰偉晶巖脈。近年來在卡魯安發(fā)現(xiàn)了多條含鋰偉晶巖脈,包括802、803、806、807、809、813、814、815、816、817號脈,其中806、807號脈規(guī)模最大,這些脈被稱為卡魯安鋰礦。

礦區(qū)出露地層為中-上志留統(tǒng)庫魯木提群下亞群紅柱石、矽線石、堇青石、十字石黑云母-石英片巖(圖3)。礦區(qū)內(nèi)未出露侵入巖體和巖脈,礦區(qū)東側(cè)外圍出露哈龍花崗巖基(650脈距巖體距離2~3 km)。礦區(qū)內(nèi)主構(gòu)造線及偉晶巖脈群展布方向與圍巖片理的方向基本一致。650號脈(庫卡拉蓋)為含鋰輝石偉晶巖脈,產(chǎn)于黑云石英片巖、二云母石英片巖中,長約1230 m,平均厚度9.88 m,最大延深300 m。分為4個結(jié)構(gòu)帶:細(xì)粒鈉長石-石英帶、細(xì)粒石英-鈉長石-粗大鋰云母帶、細(xì)粒石英-白云母-鋰輝石帶和粗大鋰云母-鋰輝石-石英帶。與806和807脈的差別在于650脈發(fā)育較多的鋰云母。

807脈產(chǎn)于黑云石英片巖中,傾向及走向上均呈弧形展布(圖3)。地表露頭長約10 m左右,厚1.5~2.7 m,深部偉晶巖脈長650 m,厚度為1.70~13.22 m,礦體長480 m,一般中部較厚邊部變薄。發(fā)育垂向上分帶,淺部巖性為含鋰云母石英-鈉長石-偉晶巖,至深部過渡為石英-鈉長石-鋰輝石偉晶巖。以Li礦化為主,Li2O平均品位為1.2%,伴生BeO平均品位為0.046%、(Ta、Nb)2O5平均品位為0.0162%。806脈位于礦區(qū)北部,為隱伏礦脈,產(chǎn)于黑云石英片巖中,形態(tài)為脈狀(圖4),走向長約1600 m,延深200 m。脈體厚度變化范圍較大,最厚處達(dá)20余m。該脈劃分為3個結(jié)構(gòu)帶,其上下盤與圍巖接觸部位發(fā)育1~3 cm的細(xì)粒偉晶巖帶,其內(nèi)為30~50 cm厚的白云母-石英-鈉長石中粗粒偉晶巖帶,巖脈主體為鋰輝石-石英-鈉長石帶。以Li礦化為主,Li2O平均品位為1.2%,伴生BeO平均品位為0.047%、(Ta、Nb)2O5平均品位為0.017%(申茂德等,2016)??敯?庫卡拉蓋礦石中礦物有鋰輝石、鋰云母、白云母、石英、鈉長石、鈮鉭礦、微斜長石、石榴子石、綠柱石、黃玉、磷灰石、電氣石等。

4.2 小白石頭鎢(鉬)礦

小白石頭鎢(鉬)位于東天山造山帶的中天山地塊東南緣,距哈密市星星峽鎮(zhèn)東北20 km處。礦區(qū)主要出露地層為中元古界卡瓦布拉格群大理巖、條帶狀碳質(zhì)灰?guī)r、石英片巖、黑云石英片巖等(見楊富全等,2019圖2)。礦區(qū)斷裂比較發(fā)育,主要為NE向斷裂,少量NW向斷裂。礦區(qū)內(nèi)主要侵入巖為早泥盆世花崗閃長巖、早石炭世輝長閃長巖和中三疊世黑云母花崗巖,其中中三疊世黑云母花崗巖與鎢鉬成礦作用有關(guān)(Deng et al.,2017;Li et al.,2019)。小白石頭鎢(鉬)礦體主要分布于黑云母花崗巖與灰?guī)r接觸帶的矽卡巖中,少數(shù)分布于黑云母花崗巖和大理巖中,礦化類型主要有矽卡巖型(鎢礦、鎢鉬礦)和石英大脈型鉬鎢礦,以及少量云英巖型錫礦。

圖3 卡魯安-庫卡拉蓋礦區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)申茂德等,2016)Fig.3 Geological sketch map of the Kalu’an-Kukalagai Li deposit(after Shen et al.,2016)

圖4 卡魯安鋰礦806脈0a勘探線剖面圖(據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)工程公司,2013)Fig.4 Geological section along No.0a exploration line of No.806 pegmatite vein in the Kalu’an Li deposit(after Xinjiang Nonferrous Geological Engineering Company,2013)

圖5 小白石頭礦床7勘探線剖面圖(據(jù)甘肅有色金屬地質(zhì)勘探四隊,1987修改)Fig.5 Geological section along No.7 prospecting line of the Xiaobaishitou deposit(modified after No.4 Team of Gansu Non-ferrous Metals,1987)

礦區(qū)圈定96條礦體,分布于5個礦段,大多數(shù)為鎢礦體或鎢鉬礦體,部分鉬礦體,少量錫礦體。Ⅰ礦段44條礦體,Ⅱ礦段25條礦體,Ⅲ礦段10條礦體,Ⅳ礦段4條礦體,Ⅴ礦段13條礦體。礦體多為透鏡狀、脈狀、串珠狀和似層狀(圖5),受矽卡巖產(chǎn)狀、斷裂和裂隙控制。礦體長10~1600 m,厚1.00~4.34 m。鎢平均0.76%,伴生鉬平均品位0.057%。礦石構(gòu)造為塊狀、浸染狀、稠密浸染狀、團(tuán)塊狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、脈狀。成礦過程經(jīng)歷了早期矽卡巖階段(主要形成石榴子石、透輝石、硅灰石)、退化蝕變階段(主要形成綠簾石、陽起石、透閃石、綠泥石、白鎢礦、錫石、磁鐵礦)、石英硫化物階段(形成輝鉬礦、白鎢礦、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦、自然鉍、輝鉍礦、毒砂、石英、螢石、方解石、絹云母)。圍巖蝕變主要為矽卡巖化、硅化、鈉長石化、鉀長石化、云英巖化和碳酸鹽化,其中矽卡巖化、硅化和云英巖化與成礦關(guān)系最密切。

圖6 東戈壁鉬礦區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院,2010)Fig.6Generalized geological map of the Donggebi Mo ore district(after No.2 Geo-Exploration Institute of Henan Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development,2010)

4.3 東戈壁鉬礦

東戈壁超大型鉬礦位于東天山覺羅塔格帶,距哈密市雅滿蘇鎮(zhèn)西北約40 km。礦區(qū)出露地層為下石炭統(tǒng)干墩組,下部為變質(zhì)砂巖、細(xì)砂巖及薄層灰?guī)r;中部為粗砂巖、千枚巖及細(xì)碧巖夾含鐵碧玉巖;上部為中粗粒砂巖夾含鐵碧玉巖及細(xì)碧巖。礦區(qū)地表出露少量的花崗斑巖脈,侵入巖主要為隱伏的三疊紀(jì)似斑狀鉀長花崗巖(228~236 Ma,Wu et al.,2017),少量花崗斑巖脈(292 Ma,楊志強等,2011)。

礦區(qū)斷裂按走向可分為NE向、NW向和近EW向,以近EW向斷裂最發(fā)育(圖6)。鉬礦體賦存于隱伏斑狀花崗巖東西兩側(cè)外接觸帶的干墩組淺變質(zhì)砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖中,包括2個礦段,東礦帶只有Ⅰ號主礦體,西礦段包括4個礦體。礦體平面為形狀不規(guī)則的近圓形,剖面形態(tài)為近似層狀-透鏡狀,總體產(chǎn)狀平緩(圖7)。Ⅰ號主礦體距巖體邊界一般在100 m以外,東西長852~1448 m,南北長834~1534 m。輝鉬礦主要賦存于石英脈中,其次是鉀長石脈、方解石石英脈和螢石石英脈中,大脈長100~300 m,寬5~50 cm,小脈長1~10 m,寬0.1~1 cm。礦石構(gòu)造主要為細(xì)脈-浸染狀、脈狀、斑塊狀、薄膜狀、角礫狀、放射狀。礦石中金屬礦物主要為輝鉬礦、黃鐵礦,微量黃銅礦、磁黃鐵礦、金紅石、方鉛礦、閃鋅礦、白鎢礦、黑鎢礦、鈦鐵礦等,非金屬礦物主要為石英、絹云母、黑云母、白云母、鉀長石、斜長石、方解石等。圍巖蝕變主要有鉀化、硅化、黃鐵礦化、電氣石化、碳酸鹽化、螢石化、云母化(絹云母、白云母化、黑云母),其中,硅化、鉀長石化與鉬礦化關(guān)系密切。

圖7 東戈壁鉬礦床Ⅰ號勘探剖面圖(據(jù)河南地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院,2010)Fig.7Geological section along No.Ⅰexploration line of the Donggebi Mo deposit(after No.2 Geo-Exploration Institute of Henan Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development,2010)

5 成礦時代

三疊紀(jì)(部分礦床延續(xù)到早侏羅世)形成的稀有金屬礦床有14處,成礦年齡變化于193~248 Ma,峰值為215 Ma(表1),不同成礦元素組合的礦床成礦年齡差別不大??煽赏泻5V床主成礦作用發(fā)生在晚三疊世(198~222 Ma),但也出現(xiàn)了早侏羅世年齡,如Ⅵ和Ⅶ偉晶巖帶中鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為187~193 Ma,白 云 母 Ar-Ar年 齡 為 180~182 Ma(Zhou et al.,2015),這些年齡代表成礦年齡還是熱液重結(jié)晶鋯石所致年齡有待深入研究??敯蹭嚨V、虎斯特鈹鈮鉭礦、群庫爾鈹?shù)V的成礦時代從晚三疊世延續(xù)到早侏羅世,分別是190~225 Ma、196~244 Ma和194~207 Ma(申茂德等,2016;Zhang et al.,2016;Zhou et al.,2018)。

斑巖型礦床有東戈壁超大型鉬礦和白山超大型鉬礦,成礦年齡為223~234 Ma,峰值為230 Ma。東天山姜山石英脈型鎢礦成礦與花崗巖有關(guān),花崗巖年齡為248 Ma,限定成礦時間在248 Ma左右。東天山沙東大型矽卡巖型鎢礦和小白石頭中型矽卡巖鎢(鉬)礦成礦與黑云母花崗巖有關(guān),沙東黑云母花崗巖年齡為239~245 Ma,限定鎢成礦時代為239~245 Ma。小白石頭黑云母花崗巖年齡為241~246 Ma,輝鉬礦 Re-Os年齡為 244.9~245.5 Ma(Deng et al.,2017;Li et al.,2019),兩個鎢礦為同一巖漿活動和成礦事件的產(chǎn)物。

總之,新疆中亞造山帶目前有年代學(xué)資料的三疊紀(jì)礦床年齡變化于193~248 Ma,峰值為215 Ma(圖8)。不同礦床類型成礦時代略有差別,形成時間相對較早的有矽卡巖型鎢礦和鎢(鉬)礦和石英脈型鎢礦,其次是斑巖型鉬礦,偉晶巖型稀有金屬礦形成時間跨度最大,多數(shù)形成于晚三疊世,甚至延續(xù)到早侏羅世。

目前三疊紀(jì)金礦較少,只有西天山望峰、東天山紅石和北山金窩子3個造山型金礦。望峰金礦石中白云母Ar-Ar等時線年齡為221~223 Ma(Zhu et al.,2007),絹云母Ar-Ar坪年齡為250~256 Ma(袁霞等,2017),形成于晚二疊世—晚三疊世,但也有學(xué)者認(rèn)識是形成于二疊紀(jì)(陳衍景等,1998;楊猛等,2012)。紅石金礦石中絹云母Ar-Ar年齡為246.5~246.9 Ma(陳文等,2006),金窩子金礦石中絹云母Ar-Ar年齡為243 Ma(陳文等,2006),兩個金礦均形成于中三疊世。3個金礦成礦年齡變化于221~256 Ma,峰值為245 Ma,相對于偉晶巖型稀有金屬礦,造山型金礦形成較早。

表1 新疆中亞造山帶三疊紀(jì)礦床成礦年齡Table 1 Summary of geochronological data for Triassic deposits in the Central Asian Orogenic Belt,Xinjiang

圖8 新疆中亞造山帶三疊紀(jì)礦床成礦年齡直方圖Fig.8 Histogram of ore-forming ages of the Triassic deposits in the Central Asian Orogenic Belt,Xinjiang

除了19個礦床形成于三疊紀(jì)外,有些礦床的疊加成礦作用發(fā)生在三疊紀(jì),如西南天山的薩瓦亞爾頓超大型造山型金礦兩期黃鐵礦Re-Os年齡分別為(324±4.8)Ma和(282±12)Ma,前者代表了早期成礦作用發(fā)生在晚石炭世,與區(qū)域變形和變質(zhì)時間一致,后者代表主成礦作用發(fā)生在早二疊世,與剪切帶中逆斷層活動有關(guān)(Zhang et al.,2017)。絹云母Ar-Ar加權(quán)平均年齡為253 Ma(楊富全等,2006),含金石英脈的石英流體40Ar/39Ar坪年齡為212 Ma(劉家軍等,2002),表明三疊紀(jì)仍然有熱液活動及金疊加成礦作用。西南天山大山口造山型金礦含金石英脈中石英流體40Ar/39Ar坪年齡為207 Ma和212 Ma,表明晚三疊世有金成礦作用(劉家軍等,2004)。阿爾泰三疊紀(jì)除形成稀有金屬礦外,一些礦床疊加改造成礦作用也發(fā)生在三疊紀(jì),如烏吐布拉克鐵礦、蒙庫鐵礦和塔拉特鉛鋅鐵礦中輝鉬礦Re-Os年齡為203~251 Ma(Yang et al.,2013;袁玲玲等,2017)。塔拉特鉛鋅鐵礦石榴子石和榍石U-Pb年齡為210~232 Ma(Li et al.,2018)。阿爾泰多數(shù)礦床中含鉀礦物40Ar/39Ar年齡也集中在三疊紀(jì)(204~240 Ma),如蒙庫鐵礦(黑云母40Ar/39Ar坪年齡為216~221 Ma,楊富全等,2011)、加爾巴斯島鐵礦(黑云母40Ar/39Ar坪年齡為226 Ma,楊富全等,2011)、阿巴宮鐵(磷)礦(黑云母40Ar/39Ar坪年齡為217 Ma,楊富全等,2011)、烏拉斯溝多金屬礦(白云母40Ar/39Ar坪年齡為220 Ma,Zheng et al.,2012)、大東溝鉛鋅礦(黑云母40Ar/39Ar坪 年 齡 為 204~206 Ma,Zheng et al.,2017)、鐵木爾特鉛鋅銅礦(黑云母40Ar/39Ar坪年齡為 239~240 Ma,Zheng et al.,2017)、薩爾闊布金礦(黑云母40Ar/39Ar坪年齡為213.5 Ma,Zhang et al.,2014;鄭義等,2014)。有的學(xué)者提出烏拉斯溝多金屬礦、大東溝鉛鋅礦、薩爾闊布金礦為三疊紀(jì)造山型礦床(Zheng et al.,2017),鐵木爾特鉛鋅銅礦早期為VMS型,三疊紀(jì)疊加改造成礦(Yu et al.,2019)。準(zhǔn)噶爾北緣哈臘蘇銅礦含銅石英閃長斑巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為216 Ma,銅礦石中鉀長石Ar-Ar年齡為198~206 Ma,表明晚三疊世有陸內(nèi)構(gòu)造巖漿活化期疊加成礦作用(薛春紀(jì)等,2010)。喬夏哈拉鐵銅金礦鉀長石40Ar/39Ar法總氣體年齡為246 Ma(楊富全等,2011),暗示早三疊世礦區(qū)有構(gòu)造熱液活動。總之,中國中亞造山帶西段,特別是在阿爾泰三疊紀(jì)發(fā)生過一次強烈的構(gòu)造-熱液-成礦事件,造成了三疊紀(jì)成礦作用強烈,除形成單獨的礦床外,還有較多的疊加成礦作用。

6 主要控礦因素

新疆中亞造山帶三疊紀(jì)金屬礦床空間上主要分布于阿爾泰和東天山,前者主要形成偉晶巖型稀有金屬礦床,后者主要為矽卡巖型鎢(鉬)礦和斑巖型鉬,少量石英脈型鎢礦,西天山、東天山和北山的3個造山型金礦也是三疊紀(jì)成礦或三疊紀(jì)有成礦作用。阿爾泰偉晶巖型稀有金屬礦主要分布在中阿爾泰,多數(shù)分布在震旦-寒武系庫衛(wèi)群和中-上志留統(tǒng)庫魯木提群變質(zhì)巖系中,深變質(zhì)巖較淺變質(zhì)巖中偉晶巖數(shù)量多,含礦性好的偉晶巖脈常產(chǎn)出于深變質(zhì)的地層中。盡管偉晶巖受層位控制,但成礦年齡明顯晚于區(qū)域變質(zhì)時代,這些偉晶巖及稀有金屬礦不是區(qū)域變質(zhì)的產(chǎn)物。變質(zhì)巖為成礦提供了部分成礦物質(zhì)來源,偉晶巖的巖漿在上侵過程中,萃取地層中的成礦物質(zhì),進(jìn)入到成礦系統(tǒng)中。偉晶巖受構(gòu)造、圍巖巖性及界面、巖體頂部的起伏狀態(tài),剝蝕程度等因素的控制。礦床或含礦偉晶巖脈主要受北西-南東向(310~330°為主)斷裂或裂隙控制,走向為NE向的次之,走向近EW向、SN向的偉晶巖相對較少。背斜構(gòu)造的傾伏端、巖體外接觸帶,巖體內(nèi)殘留地層中偉晶巖數(shù)量多、規(guī)模大、白云母礦化好。前已述及,14個三疊紀(jì)稀有金屬礦與同時代侵入巖有成因聯(lián)系的只有阿斯喀爾特礦,可可托海稀有金屬礦與似斑狀黑云母花崗巖關(guān)系存在很大爭議,其他三疊紀(jì)稀有金屬礦與賦礦花崗巖不存在成因關(guān)系,巖體只是賦礦的圍巖,巖體與地層接觸帶、巖體中斷裂和裂隙僅為容礦提供了空間,對于三疊紀(jì)稀有金屬礦的成因機制還有待深入研究。

矽卡巖型、石英脈型鎢礦和鎢(鉬)礦只分布于東天山的中天山地塊中,受巖體和矽卡巖控制,礦體主要產(chǎn)于黑云二長花崗巖與中元古界卡瓦布拉格群大理巖、條帶狀碳質(zhì)灰?guī)r接觸帶的矽卡巖中(沙東、小白石頭),少量在黑云斜長片麻巖、大理巖、大理巖和片麻巖的接觸帶及剪切帶中(沙東),少量在黑云二長花崗巖中(小白石頭)和花崗巖中(姜山)。成礦與巖漿期后熱液活動有關(guān),中元古界卡瓦布拉格群提供鎢的來源。

三疊紀(jì)斑巖型鉬礦床僅分布于東天山覺羅塔格構(gòu)造帶的康古爾弧后盆地,成礦受花崗斑巖(白山)和似斑狀花崗巖(東戈壁)控制,礦體產(chǎn)于斑巖體內(nèi)、外接觸帶的黑云長英質(zhì)角巖內(nèi)(白山),變質(zhì)砂巖、變質(zhì)泥質(zhì)砂巖、變質(zhì)砂質(zhì)泥巖中(東戈壁)。

7 找礦前景

新疆中亞造山帶三疊紀(jì)礦床主要集中在阿爾泰和東天山,對東天山的多數(shù)礦床開展了較詳細(xì)的勘查工作,但這些礦床外圍的一些礦床(點)缺乏勘查工作。沙東是大型鎢礦,共生的螢石和銣也達(dá)到大型規(guī)模,其周圍還有黑焰山中型鎢礦、姜山中型鎢礦、沙東東中型鎢礦、明珠小型鎢礦、吉山小型鎢礦、望家山小型鎢礦、東南河鎢礦、HS-29鎢錫金礦點和HS-42鎢錫礦點,構(gòu)成了鎢礦集區(qū),是與沙東礦床同一成礦事件的產(chǎn)物,有地球化學(xué)異常,有同時代黑云二長花崗巖,具有很大的成礦潛力。對這些中小型礦床和礦點進(jìn)行詳細(xì)的勘查,會取得找礦重要突破。盡管對沙東鎢礦進(jìn)行了詳查工作,但深邊部礦化并沒有控制,仍然有找礦空間。沙東鎢礦和小白石頭鎢(鉬)礦均位于中天山地塊,二者直線距離155 km,二者中間為東南河鎢礦,成礦巖體均為黑云母二長花崗巖,巖體時代相同(239~246 Ma),巖體圍巖為長城系星星峽群和薊縣系卡瓦布拉克群片巖和大理巖,礦化均賦存于巖體與大理巖接觸帶的矽卡巖中,礦化特征相似,因此,沙東到東南河到小白石之間有較大的找礦遠(yuǎn)景。

阿爾泰有10萬余條偉晶巖脈,分布于在9個偉晶巖礦集區(qū)的38個偉晶巖田中,已發(fā)現(xiàn)超大型礦床1處(可可托海),大型礦床2處(卡魯安Li礦,柯魯木特Li-Be-Nb-Ta礦)、中型礦床5處,小型81處,眾多礦點和礦化點(劉國仁等,2011)。包括14個三疊紀(jì)稀有金屬礦在內(nèi)的稀有金屬礦床總體勘查程度不高,除可可托海、卡魯安、柯魯木特少數(shù)礦床進(jìn)行過詳查和勘探外,多數(shù)礦床,特別是小型和礦點,勘查程度低,只進(jìn)行過地表少量工作,阿爾泰稀有金屬礦資源潛力并沒有查清楚。鋰、鈹、鈮、鉭、銫等稀有金屬為中國關(guān)鍵礦產(chǎn)(王登紅,2019),阿爾泰又是稀有金屬成礦帶之一,加大稀有金屬找礦力度勢在必行。

8 主要結(jié)論

(1)新疆中亞造山帶目前有年代學(xué)資料的三疊紀(jì)礦床有19個,主要為花崗偉晶巖型稀有金屬礦、斑巖型鉬礦和矽卡巖型鎢礦,少數(shù)為石英脈型和花崗巖型(阿斯喀爾特Be-Nb-Mo礦),3個造山型金礦(望峰、紅石和金窩子)可能也是三疊紀(jì)產(chǎn)物?;◢弬ゾr型稀有金屬礦主要分布于中阿爾泰,其次是南阿爾泰,斑巖型鉬礦分布于東天山覺羅塔格構(gòu)造帶,矽卡巖型鎢礦和鎢(鉬)、石英脈型鎢礦分布于東天山的中天山地塊。西南天山和阿爾泰一些疊加成礦作用發(fā)生在三疊紀(jì)。

(2)19個礦床三疊紀(jì)年齡變化于193~248 Ma,峰值為215 Ma。不同礦床類型成礦時代略有差別,形成時間相對較早的有矽卡巖型鎢礦和鎢(鉬)礦、石英脈型鎢礦,其次是斑巖型鉬礦,偉晶巖型稀有金屬礦形成時間跨度最大,但多數(shù)形成于晚三疊世,少數(shù)延續(xù)到早侏羅世。

(3)東天山沙東-小白石頭一帶三疊紀(jì)鎢礦成礦潛力較大,加大阿爾泰稀有金屬礦找礦力度,有望取得找礦新突破。

致 謝本文為綜述文章,引用了大量前人公開發(fā)表的論文以及未出版的研究報告等,在此致以衷心的感謝。

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