新疆卡拉麦里带石英脉型金矿化形成的构造背景

聂晓勇 苏大勇 杨向东

(1.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083;2.中国人民武装警察部队黄金第八支队,新疆 乌鲁木齐 830057)

新疆卡拉麦里带石英脉型金矿化形成的构造背景

聂晓勇1,2苏大勇1杨向东2

(1.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083;2.中国人民武装警察部队黄金第八支队,新疆 乌鲁木齐 830057)

通过调查发现，卡拉麦里带中石英脉型金矿化的容矿岩系包括蛇绿岩、火山碎屑-沉积建造两类。研究其中沉积类容矿岩石硅质岩、碎屑岩的主量元素、微量元素的地球化学特征，得出硅质岩的w(MnO)/w(TiO2)值为1.3～3.7，w(Al2O3)/w(Al2O3+Fe2O3)值为0.08～0.36，稀土元素北美页岩标准化模式曲线近水平，δCe/δCe*小于1，δLa/δCe值为1.12～1.93，判定其沉积环境为受扩张洋脊热液活动影响强烈的大洋盆地，碎屑岩形成于物源受到大洋岛弧影响的大陆岛弧环境。进一步确定了蛇绿岩中火山岩具体就位于弧前环境，讨论了石英脉型金矿化与火山岩的密切相关性，推测它们均可能为310～325 Ma间岛弧系统下洋脊俯冲的产物；认为与洋脊俯冲相关热液活动在不同环境下分别有不同的表现，在洋底玄武岩附近沉积热水成因硅质岩，在两类容矿岩系构造裂隙中沉淀含金石英脉。

构造背景 容矿岩系 石英脉型 金矿带 卡拉麦里

卡拉麦里带是新疆东准噶尔地区重要的金矿带之一，其中已发现众多金矿床，主要包括蚀变岩型和石英脉型两类金矿化，以石英脉型为主。由于后期构造改造的影响，直接通过研究矿化石英脉来讨论成矿背景的难度较大。针对石英脉型金矿化的容矿岩系的研究，不少学者认为其中火山岩的形成构造背景为岛弧环境[1]，但至今无人对其中沉积岩的沉积环境进行论述。本研究通过对沉积类容矿岩石地球化学特征的分析，判定了它们的沉积环境，进一步明确了火山岩就位的具体环境，讨论了该环境下石英脉型金矿化形成的构造背景。

1 地质背景

卡拉麦里带处于哈萨克—准噶尔板块东北缘，被北西向卡拉麦里和清水—苏吉泉大断裂所挟持，为一由蛇绿岩块和基质组成的混杂岩带。蛇绿岩包括方辉橄榄岩、纯橄岩、二辉橄榄岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩和少量硅质岩。硅质岩与分布最广的玄武岩共生，呈透镜状或薄层状覆于其上，具块状构造，少量有纹层状构造，成分包括石英、硅质物、方解石、黏土矿物及少量水云母，局部可见浑圆状放射虫的残迹，多被硅质体充填。基质为岛弧火山岩、火山碎屑-沉积岩两类岩石建造，蛇绿岩中的火山岩(次火山岩)常与它们呈不整合或侵入接触。岛弧火山岩建造以安山岩为主，还包括含角砾凝灰岩，少量火山角砾岩和石英霏细斑岩。火山碎屑-沉积建造包括凝灰岩、沉凝灰岩，局部夹有薄层状凝灰质粉砂岩；沉积岩包括细砾岩、含砾中粗粒砂岩、粉砂岩、砂质或硅质泥岩等，其中砂岩砂屑成分主要为安山岩、英安岩、凝灰岩等岩屑，火山碎屑岩常与沉积岩形成互层旋回。卡拉麦里带中具蚀变岩型和石英脉型两类金矿化，以石英脉型为主。石英脉型在蛇绿岩建造中多分布于火山岩、次火山岩(玄武玢岩、辉绿岩及浅成石英闪长岩脉)内部或内、外接触带中，在火山碎屑-沉积建造中多赋存于细碎屑岩或凝灰岩中。石英脉型矿石具塑性流动、石香肠等构造，由粒状石英镶嵌而成，石英占90%～99%，其他矿物很少，硫化物不到1%，主要为黄铁矿、黄铜矿、毒砂；非金属矿物主要为绢云母、绿泥石、方解石、钠长石、绿帘石、电气石。

2 容矿岩石地球化学特征

样品采自不同金矿床中新鲜的容矿岩石中，容矿岩石的主量元素、微量元素含量见表1。凝灰岩、凝灰质粉砂岩、粉砂岩的主量元素变化无明显规律；除个别样品的Sr、Zr、Y等微量元素表现异常外，其他元素含量相对于地壳平均值多处于亏损状态；相对于原始地幔，Cr、Ni、Co等元素表现出强烈亏损，其余元素多表现为明显富集。硅质岩中SiO2含量最多，为81.56%～83.81%，低于纯硅岩的含量；其次较高的为Fe2O3，最高可达10.40%，它与SiO2具有明显的负消长关系；Al2O3的含量为0.63%～3.70%，说明硅质岩中含有少量黏土成分。其他如MgO、Na2O、K2O等含量均小于1%。硅质岩的稀土元素特征表现为：稀土总量较低，为(4.64～73.3)×10-6，平均值为28.79×10-6，相对于北美页岩低1～2个数量级。经北美页岩标准化后，δLa/δYb为0.44～1.63，δLa/δCe为1.12～1.93，δCe/δCe*为0.50～0.89，δEu/δEu*为0.86～1.20，标准化模式曲线表现为Eu异常不明显、Ce负异常，轻稀土略左倾，重稀土平坦，整体近水平。利用球粒陨石标准化后，δCe/δCe*为0.51～0.91，δEu/δEu*为0.58～0.80，标准化模式曲线明显表现为右倾。

3 讨 论

3.1 碎屑岩的沉积环境

沉积岩的沉积环境是指其形成的构造环境，包括被动陆缘、活动陆缘、大陆岛弧、大洋岛弧4种类型，其中大陆岛弧具体指靠近大陆岛弧的弧间、弧前或弧后盆地[2]。碎屑岩的主量元素如Fe2O3、MgO、Al2O3等的含量因其来源不同也存在差异，可被用来讨论其物源区的构造环境[2]；在w(Fe2O3+MgO)-w(TiO2)和w(Fe2O3+MgO)-w(Al2O3)/w(SiO2)判别图中，卡拉麦里带中容矿岩石的沉积环境为大陆岛弧环境，见图1。

图1 容矿岩石沉积环境的主量元素判别Fig.1 Discrimination diagrams of main elements of host rocks

Th、Zr、Sc等元素在沉积过程中，由于其活泼性低，海水中停留时间短，能够反映物源区类型，也常被用来判别沉积岩的沉积环境[2]。在δTh-δCo-δZr/10三角判别图中，卡拉麦里带样品的大部分落点分布于大陆岛弧靠近大洋岛弧的重叠区域，说明其物源也受到了大洋岛弧的影响，见图2。

表1 容矿岩石的主量元素及微量元素含量Table 1 Main and trace elements of host rocks

注：Au元素含量单位为10-9；样品处理及分析测试均在地科院地球物理地球化学勘查研究所进行。

图2 容矿岩石沉积环境的微量元素判别Fig.2 Discrimination diagrams of trace elements of host rocks

3.2 硅质岩的沉积环境

硅质岩有热水沉积和非热水沉积两种成因，其中热水沉积的稀土元素总量较低，经北美页岩标准化后为负铈异常，模式曲线近水平或向左倾[3]。卡拉麦里带中硅质岩稀土元素总量为(4.64～73.3)×10-6，北美页岩标准化模式曲线近水平，δCe/δCe*小于1，明显为热水沉积成因。

不同环境下的热水沉积硅质岩的w(MnO)/w(TiO2)值不同，大陆斜坡一般小于0.1，边缘海为0.3～0.5，大洋盆地多大于0.5[4]；带中硅质岩w(MnO)/w(TiO2)值为1.3～3.7，表明其环境具大洋盆地的特征。硅质岩在洋中脊、大洋盆地、大陆边缘环境下的δLa/δCe值不同，分别为3～4、1～2.5、0.5～1.5。在洋中脊、大洋盆地的δCe/δCe*值分别为0.3、0.6(平均值)，而在大陆边缘的δCe/δCe*值变化范围为0.79～1.54。带中硅质岩的δLa/δCe值为1.12～1.93，δCe/δCe*值为0.50～0.89，判别的沉积环境为大洋盆地。

海底热水沉积物中的Ce负异常可能与扩张洋脊热液活动或铁锰矿物有联系[5]。卡拉麦里带中硅质岩的MnO含量极低，与δCe/δCe*值无明显相关关系，表明铁锰矿物已与硅质岩分异沉积，Ce负异常是继承于海水，说明了硅质岩的形成受到扩张洋脊热液活动的影响。影响程度可用w(Al2O3)/w(Al2O3+Fe2O3)值来判别，如大陆边缘、深海盆地、洋中脊分别为0.55～0.9、0.4～0.7、0.05～0.4，卡拉麦里带中硅质岩的w(Al2O3)/w(Al2O3+Fe2O3)值为0.08～0.36，与洋中脊环境类似，表明扩张洋脊热液活动对硅质岩形成的影响较强。

3.3 石英脉型金矿化形成的构造背景

卡拉麦里带中产于火山岩或次火山岩(玄武玢岩、辉绿岩等)岩体内部或内、外接触带的含金石英脉，它们在时间上与火山岩也具有一致性。比如清水48#金矿床中，石英流体包裹体、玄武玢岩的Rb-Sr等时线法年龄分别为311±46 Ma、315±30 Ma[6]；双泉地区含金石英脉的原生流体包裹体、玄武粗面安山岩年龄分别为310 Ma(39Ar-40Ar)[7]、319.8±2 Ma[8]。韩宝福等认为新疆东准噶尔地区后碰撞深成岩浆活动集中在330～280 Ma，包括325～310 Ma和305～280 Ma 2个高峰期[9]，作为容矿岩石的火山岩年龄明显处于前一高峰期。火山岩中玄武岩兼具MORB和IAB特征，前人认为是后碰撞背景下的岩浆活动产物，但在卡拉麦里带中，它们多与具岛弧火山岩特征的安山岩[1]、具弧后盆地玄武岩特征的玄武粗面安山岩[8]共生，更可能是洋脊俯冲于岛弧系统下的产物，具体形成环境为弧前或岛弧。本研究由火山岩侵位环境中的硅质岩、碎屑岩等得出的沉积、构造环境，可以进一步判定其形成环境为弧前环境，石英脉型金矿化也是该环境下的产物。如硅质岩部分样品中含金，最高可达290×10-9，它也是热水沉积的结果，其金矿化强弱是热水中AuH3SiO4处于稳定与否的表现，硅质岩的沉积环境特征也证明了金矿化与扩张洋脊热液活动的密切联系。

根据火山碎屑-沉积建造的物质组成和构造环境，可以判断岛弧火山建造应是其主要物质来源。该区大地构造演化过程可大致描述为：早石炭世以安山岩(339±4 Ma[10])为主的大陆岛弧形成后，弧前盆地沉积相关的火山碎屑-沉积建造；在325～310 Ma时，与洋脊俯冲相关的岩浆活动侵入火山-沉积建造中，表现为以玄武岩为主的火山岩，相关的热液在围岩(蛇绿岩、火山-沉积建造)裂隙中沉淀含金石英脉，硅质岩则是该热液活动在洋底的沉积表现。

4 结 论

(1)容矿岩石碎屑岩形成的环境为大陆岛弧，其物源也受到了大洋岛弧的影响；硅质岩的沉积环境为大洋盆地，它受扩张洋脊热液活动影响强烈。容矿岩石的沉积环境特征进一步判定了火山岩就位环境为大陆岛弧的弧前环境。

(2)石英脉型金矿化的成矿背景为弧前环境，与洋脊俯冲形成的热液有关，石英脉是该热液在两类容矿岩系(蛇绿岩、火山-沉积建造)构造裂隙中的沉淀，硅质岩是在洋底火山岩附近的沉积。

(3)卡拉麦里带中硅质岩发育的地区，就是洋脊俯冲相关热液活动强烈的地区，硅质岩下部岩层(石)中可能存在含金石英脉。

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(责任编辑 邓永前)

Tectonic Setting of the Formation of Quartz-vein Type Gold Mineralization in Kalamali Gold Belt of Xinjiang

Nie Xiaoyong1,2Su Dayong1Yang Xiangdong2

(1.SchoolofGeosciencesandResources，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China;2.No.8GoldBranchofChinesePeople'sArmedPoliceForce，Urumchi830057，China)

According to the geological survey results，the ore-hosting rock series of quartz-vein type gold mineralization in Kalamali gold belt is made up of ophiolite and tephra-sedimentation formations.The geochemistry characteristics of main and trace elements among sedimentary types of ore rock siliceous rocks and clastic rocks are researched.Then,w(MnO)/w(TiO2) value andw(Al2O3)/w(Al2O3+Fe2O3) value of siliceous rocks is 1.3～3.7 and 0.08～0.36 respectively.The standardization mode curve of REE among north American shale is close to the horizontal level，theδCe/δCe*value is less than 1,δLa/δCe value is 1.12～1.93.It is determined that the sedimentary environment is the oceanic basin that affected by spreading ridge hydrothermal activities seriously.Clastic rocks come from the continental island arc which sources are affected by the oceanic island arc.It is further confirmed that，volcanic rocks of ophiolite are forming in fore-arc area.The close relationship between the quartz-vein type mineralization and the volcanic rocks is discussed，and they both maybe the product of subduction of oceanic ridge under the island arc system between 310～315 Ma.The hydrothermal activities under different environments has different performance，that is to say，the hydrothermal sediment siliceous rocks is deposited near the ocean floor basalt，and the gold-bearing quartz veins deposited in tectonic fractures of two host rock series.

Tectonic setting，Host rock series，Quartz-vein type，Gold belt，Kalamaili

2013-11-05

中国地质调查局项目(编号：1212011085018)。

聂晓勇(1977—)，男，工程师，博士研究生。

P618.51

A

1001-1250(2014)-03-111-05