西天山库松木切克—阿克秋白地区构造与铀成矿特征*

张明正　周宏伟　杨文龙　善曹特

(核工业二一六大队)



西天山库松木切克
—阿克秋白地区构造与铀成矿特征*

张明正周宏伟杨文龙善曹特

(核工业二一六大队)

摘要西天山库松木切克—阿克秋白地区地处乌拉尔—蒙古造山系，与西侧哈萨克斯坦科克切塔夫铀成矿区一并隶属于中亚成矿域，是我国境内铀多金属成矿的重要区域。该区域地质背景、铀矿化特征、构造演化与铀成矿特征、构造断裂展布与控矿特征分析结果表明，在区域构造俯冲演化背景下，区内形成了以岛弧带为主要铀成矿构造带的沟-弧-盆体系，区域性主构造决定了区内铀成矿格局，次级构造应力及不同方向构造应力的叠加，为铀大规模矿化、活化、迁移、富集、成矿提供了有利空间。因此，加强对该地区构造特征与铀成矿的研究，可为西天山库松木切克—阿克秋白地区铀矿找矿工作提供重要依据。

关键词区域地质背景铀矿化特征构造演化构造断裂展布控矿特征

中生代以来，受印度板块向欧亚板块俯冲作用远程效应的影响，新疆天山一带发生了强烈的地质构造运动。受挤压作用，还发育了其他多类型构造，如复向斜构造、复背斜构造、火山穹窿、韧性断裂带(其中，逆、走滑断裂带尤为明显)等[1-2]。新疆地区相关大型—超大型矿床往往与其构造有关，对其矿床具有控矿或改造的重要作用。乌拉尔—蒙古造山系是中亚地区蕴藏矿产资源重要的区域性成矿带，西天山博罗科努构造带作为其中的一部分，在其构造带附近也发育了丰富的矿产资源[3-5]。其中库松木切克—阿克秋白地区作为新疆重要的北天山铀成矿远景带，与西侧哈萨克斯坦科克切塔夫铀成矿带同属于中亚成矿域[6-7]，其成矿、控矿状况与该地区博罗科努构造带具有密切联系，通过对该地区构造带内铀矿异常区分布特征进行研究，探索其构造带内铀成矿特征及矿化规律，为西天山库松木切克—阿克秋白地区铀矿找矿提供重要线索。

1　区域地质背景

1.1大地构造背景

新疆西天山库松木切克—阿克秋白地区大地构造位置处于伊连哈比尔尕晚古生代残余洋盆西部、赛里木地块和博罗霍洛山古生代复合岛弧带的交汇区域，具体位于阿拉套—汗吉尕二叠纪裂谷和别珍套—汗吉尕早、中石炭世岛弧带(图1)，隶属于博罗科努构造带，北东部为依连哈比尕山，南部为阿吾拉勒山[8-12]。

图1　西天山地区大地构造单元与工作区地质概况[9-10]

1.2岩石地层特征

工作区主要地层有中元古界蓟县系、新元古界青白口系、泥盆系、石炭系、第三系和第四系(图1)。蓟县系和青白口系以富镁质碳酸盐岩沉积的灰岩、灰质白云岩、大理岩为主；泥盆系和石炭系则以凝灰质浅海相的碎屑岩夹碳酸盐岩、酸—基性火山熔岩、凝灰岩、灰色凝灰质碎屑岩为主；第三系为一套山麓河流相砂质泥岩、泥质砂岩、砾岩沉积的碎屑沉积；第四系为冲洪积成因的各种砾石层。此外，在工作区还分布有大量华力西期侵入岩、火山岩、脉体以及晚元古代基性脉岩，其侵入岩岩石类型主要为花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩、黑云母花岗岩以及碱性花岗岩等，而火山岩则主要为凝灰岩、凝灰熔岩、石英斑岩、玄武岩、霏细斑岩等，脉岩主要为基性辉绿岩、辉长岩、玢岩，局部发育有中—酸性斑岩、英安岩及石英脉。

2　铀矿化特征

区内发育有多种类型的铀矿床，其展布特征由西至东分别为西侧库松木切克碳硅泥岩型铀矿(共发现铀矿异常31处，主要铀矿点6处)和东侧阿克秋白花岗岩型铀矿及火山岩型铀矿(主要铀矿点分别有3处和6处)(图2、图3)，总体呈EW—NWW向展布，其中库松木切克碳硅泥岩型铀矿分布广泛但较分散，富矿层位主要为蓟县系库松木切克组、青白口系开尔塔斯组以及上泥盆统托斯库尔他乌组；东侧阿克秋白花岗岩型铀矿均集中分布于青白口系开尔塔斯组，火山岩型铀矿均集中分布于上石炭统东图津河组。

图2　库松木切克地区地质概况

图3　阿克秋白地区地质概况

2.1库松木切克铀矿化特征

库松木切克铀矿化区主要受到科古琴山北坡断裂、库松木切克河断裂和库松木切北坡断裂的共同控制，以科古琴山北坡断裂为南部边界，由南至北构造单元依次为科古琴坳褶、库松木切克隆起以及汗吉尕复向斜(图2)。区内主要发育两片铀矿化集中区：①库松木切北部地区，即库松木切北坡断裂及其次级断裂夹持区域，汗吉尕复向斜的上泥盆统托斯库尔他乌组砂岩、含炭质页岩、凝灰岩，顺层发育强烈片理化，具有明显的碎裂变质作用特征，在含矿破碎带发育硅化、褐铁矿化，且在其伴生的构造裂隙和节理中也见有明显硅化、碳酸盐化、褐铁矿化、赤铁矿化和黄铁矿化，而含矿碳酸盐脉内往往可见有顺层发育的黄绿色次生铀矿物，此外，北侧侵入泥盆系砂岩的花岗岩体和玢岩岩脉外接触带及其脉体内部普遍见有褐铁矿化、硅化等热液蚀变，且与酸性岩体接触带形成了明显角岩化带和区域低温变质作用形成的低绿片岩相带;②库松木切中部地区，即库松木切克河断裂和库松木切北坡断裂两构造夹持的总体，呈N倾的单斜式复背斜中—晚古生代早期辉长岩与蓟县系库松木切克组、青白口系开尔塔斯组接触带，同时在库松木切中西部地区的二叠系玄武岩、安山岩中也显示存在弱铀异常。

2.2阿克秋白铀矿化展布特征

阿克秋白铀矿化区主要受到科古琴山南坡—博罗科努山北坡断裂、库松木切克河断裂以及巴依托拉克断裂夹持控制(图3)，区内主要分为两片铀矿化集中区：①阿克秋白北部火山岩盆地中下石炭统阿恰勒河组英安斑岩和凝灰熔岩，归属于火山岩型铀矿；②库鲁克杰列克河上游—阿克秋白上游地区，明显受南侧近EW向博罗科努山北坡断裂与NW向巴依托拉克断裂的共同控制，主要铀矿化区均位于两者夹持区域，花岗岩沿断裂侵入青白口系开尔塔斯组硅化大理岩内，在其接触带及花岗岩内部形成花岗岩型铀矿化。

3　讨　论

3.1构造演化与成矿

前寒武纪时期在经历了泛大陆裂解、古亚洲洋形成和消亡后，经塔里木运动，以区域性伊犁盆地北坡断裂为界形成了伊犁地块、赛里木地块，并在该过程中于蓟县纪末期形成了区域性科古琴山南坡—博罗科努山北坡断裂、库松木切克河断裂。至震旦纪—寒武纪，全球裂解，准格尔、赛里木、伊犁等地块先后分离，而后经奥陶纪—志留纪裂陷—碰撞褶皱反复交替，至泥盆纪—石炭纪，伴随准葛尔板块沿艾比湖断裂向塔里木板块俯冲，形成了依连哈比尔尕晚古生代弧前—海沟带、别珍套—科古琴晚古生代岛弧带和吐拉苏晚古生代弧后盆地[9]，该时期造就了该地区的主要成矿带。受早期板块俯冲作用形成的强挤压应力作用，在岛弧与其弧后盆地接触带形成了褶皱冲断带，岩层发生强烈褶皱，并伴随次级断裂发生冲断，同时沿其断裂基性、中—酸性等脉体侵入，据其侵入程度、规模、岩体类别的不同，形成了相应的铀矿化类型(即库松木切克中部辉长岩附近的铀矿点)(图4)。

图4　准格尔—伊犁地区沟-弧-盆体系及铀矿分布模式

自晚泥盆世，受华力西旋回构造作用，区内整体处于海相环境，发育了一系列断陷、裂陷，沿早期构造薄弱带(如断裂、火山通道)大量酸性岩浆侵入[13-14]，形成了岩株状花岗岩体，在其与围岩的内外接触带，形成了花岗岩型铀矿(即阿克秋白南部花岗岩型铀矿点)，同时在断陷、裂陷低洼地区开始接受沉淀，并由此沉积了托斯库尔他乌组砂岩、含炭质页岩，并且受区域低温动力变质作用，形成了早期富铀建造(即库松木切克北部碳硅泥岩型铀矿点)。至早石炭世，区内仍处于饥饿弧盆体系，并在中—晚期发生断陷，沉积了阿恰勒河组碎屑岩-碳酸盐岩建造。至中石炭世，部分地区沿断裂形成了火山通道，发生了火山活动，进而在其周边地区沉积了一套中—酸性火山岩、火山碎屑岩，而在火山作用较强烈的阿克秋白地区，则形成了安山质英安岩、玄武岩、凝灰岩等相关的火山岩铀矿(即阿克秋白北部火山碎屑岩铀异常)，而在库松木切克北部地区，尽管含有部分凝灰岩，但受火山作用相对较弱，导致其铀矿异常较弱。

3.2构造断裂展布与控矿

库松木切克—阿克秋白地区铀矿化区主要受到EW—NWW向科古琴山南坡—博罗科努山北坡断裂、库松木切克河断裂、库松木切克北坡断裂、巴依托拉克断裂等区域性断裂的控制，在其两两构造夹持区往往形成较好的铀矿化异常。区内主要存在3个方向的断裂构造：①EW—NWW向断裂，以3条区域性断裂为代表，在平面上呈线型，走向90°～110°，断面整体向S倾斜，倾角较陡，为65°～80°，呈现由南至北变陡的趋势，区内平行于该3条区域断裂发育的多组断裂通常规模较大，延伸较远；②NW向断裂，往往依附于EW—NWW向断裂发育，很少独立发育，走向120°～145°，断面总体向N倾斜，倾角较陡，为50°～80°，局部不甚明显；③NE—NNE向断裂，通常较独立发育，走向15°～45°，断面总体向N倾斜，且常常切穿前2个方向的断裂(图1)。

库松木切克两片铀矿化集中区明显受到晚期NE向构造向南西库松木切克河断裂和库松木切北坡断裂上盘的穿插与叠加，多期次构造活动形成了目前区内的构造形态和格局(图2)。正是该类后期NE向构造镶嵌入NWW向构造，在其交叉加持部位又叠加形成了多组次级构造及裂隙，不同程度地控制着多金属矿化的产出形态。更晚期的构造应力活动，使前期构造再次活化，同时形成了规模较小的构造裂隙带，为部分铀矿化的叠加成矿或改造富集提供了条件。

阿克秋白北部火山岩盆地受到EW向库松木切克河断裂的逆冲作用，区域上在其断裂南侧形成了轴向NW、倾向SE的倾伏褶皱，构成了向SE倾伏的鼻状背斜褶皱构造(图3)，且受挤压平行于褶皱轴发育纵向节理形成了NW向断层，在垂直于褶皱轴方向发育横向节理形成了NE向断层，局部地区还发育斜节理形成了近SN向断层，同时库松木切克河断裂兼具的右旋走滑扭动作用，也使得在断裂南侧发育了一系列与之斜交的次级断裂，该两两构造夹持区域为铀成矿提供了有利空间。此外，库鲁克杰列克河上游—阿克秋白上游地区受博罗科努山北坡断裂与NW向巴依托拉克断裂的影响，发育了大量次级断裂，共同构成了多字型构造体系，在其多字型构造中，沿断裂发育有大量岩体，岩体长轴走向基本与次级构造走向平行，部分呈小角度相交，且在该多字型构造的断裂交汇处往往发育明显的矿化异常且见矿较好，因此多期次构造的叠加不同程度地决定了铀矿体的产出和保留形态。

在断裂发育的同时，还伴生大量褶皱，而由于挤压作用，平行于褶皱发育纵节理，而在垂直于褶皱轴方向则发育横节理，局部地区发生斜交形成斜节理，而由于褶皱规模不同，节理的程度也各不相同，部分受主构造影响发生错动，从而形成了局部断裂。库松木切克地区的卡拉达湾矿化异常区的穹窿以及阿克秋白地区北部的矿化异常区，其褶皱岩层中发育的大量节理和裂隙所表现的应力状态亦是如此，而该类节理和裂隙为周围含铀富氧的地下水和地表水提供了向下渗透的通道和铀沉淀富集的有利场所，同时为后期热液改造及成矿提供了有利条件。此外，受艾比湖—八音沟弧形俯冲带挤压，以及博罗科努逆冲右行走滑构造运动的影响，使得区域主应力发生了偏转呈NE向，但由于该区域主构造形迹为EW—NWW向，受此影响，使得沿早期先存断裂发生了剪切作用，形成了具有走滑性质的逆冲扭动构造，并沿早期主位移带发育了相关次级构造。因此，本研究认为在具有走滑性质的逆冲扭动构造应力作用下，其受力状态以走滑应变为主，即沿主位移带PDZ(EW—NWW向)，局部地区发育R型剪切破裂(NWW—NW向)、R'型剪切破裂(NEE—NE向)、P剪切破裂(EW—NEE向)、T破裂(SN—NEE向)、Y剪切破裂(EW—NWW向)以及局部收缩变形，在T破裂方向收缩分量使得垂直其方向形成逆断裂，平行其方向局部伸展形成正断裂(如马尾状断层组合)(图5)。由于区域内处于右旋挤压应力状态，因此，区内断裂整体呈现出具有平移、逆冲的双重运动方向，局部伸展拉张，对应目前的构造特征即表现为NW向逆断裂和NE向正断裂，并且该类断裂上盘和作为区域内唯一一条NWW—SEE向库松木切克北坡断裂，两者形成的另一方面原因便为受到区内走滑构造作用，局部形成拉张伸展，促使断陷构造的进一步形成(即赛里木湖断陷)，正是由于该局部拉张使得局部地区发生了应力释放，促进了该区域铀成矿元素的活化与富集。

图5　剪切构造组合特征 ●—铀矿异常点

3.3构造格局与成矿、控矿预测

在区域构造格局上，由南东至北西方向，主要分布着阿克秋白地区、库松木切克地区以及库尔捷列克—哈夏地区，目前在阿克秋白地区、库松木切克地区均已发现了多个铀异常点，而该2个地区分布的多个矿化异常点均分布于NW向库松木切克北坡断裂与巴依托拉克断裂一侧，且该2个断裂分别向SE、NW向延伸，可能相连接。此外，在该2个断裂的时代演化过程中，均切割了不同时代的地层和岩体。以上线索表明该2个断裂的形成时代均相对较晚(中石炭世以后)，可能为同一期次的构造断裂。因此，加强阿克秋白地区以及库尔捷列克—哈夏地区库松木切克北坡断裂与巴依托拉克断裂NW—E侧的石炭系、泥盆系岩石的研究，寻找是否发育相关的铀矿化特征，对该区域寻找新矿化区具有重要的指示意义。

4　结　论

(1)区域性俯冲作用形成的沟-弧-盆体系中，岛弧带为其重要的铀成矿构造带。

(2)区内的EW—NWW向断裂控制了该区的构造格局特征，在其周围发育的花岗岩、火山岩及中—基性岩脉附近均发育了明显的铀矿异常，且其岩体整体展布及铀矿化展布均与主构造方向一致。

(3)由区域构造带所衍生的NW、NE—NNE向断裂为晚期酸性岩浆活动及成矿提供了有利空间，同时为后期热液改造及成矿提供了有利场所。

(4)多组应力叠加所组成的构造组合，在其交汇部位往往成为大规模矿化活化、迁移、富集最为有利的地质场所，区内不同方向构造组合的叠加共同促成了区域铀成矿。

参考文献

[1]朱志新，董连慧，王克卓，等.西天山造山带构造单元划分与构造演化[J].地质通报，2013(S): 297-306.

[2]董连慧，王克卓，朱志新，等.新疆大型变形构造特征与成矿关系研究[J].中国地质，2013(5)：1552-1568.

[3]赵仁夫，程晓红，王庆明，等.西天山—西南天山成矿带勘查新发现及找矿远景[J].西北地质，2006(2)：34-56.

[4]杨建国，闫晔轶，徐学义，等.西南天山成矿规律及其与境外对比研究[J].矿床地质，2004(1)：20-30.

[5]涂其军，冯京，田江涛.新疆博罗科努地区典型铜(钼)金矿床特征及成矿条件分析[J].新疆地质，2012(2)：176-181.

[6]李明，周圣华，胡庆雯，等.中亚成矿域斑岩铜(钼)矿带的认识与建立[J].中国地质，2007(5)：870-877.

[7]涂光炽.初议中亚成矿域[J].地质科学，1999(4)：397-404.

[8]王核，彭省临，赖健清.天山赛里木湖—博罗霍洛地区大地构造演化、分区及成矿[J].大地构造与成矿学，2000(4)：295-302.

[9]王志良，毛景文，张作衡，等.西天山古生代铜金多金属矿床类型、特征及其成矿地球动力学演化[J].地质学报，2004(6)：836-847.

[10]王志良，毛景文，张作衡，等.新疆天山斑岩铜钼矿地质特征、时空分布及其成矿地球动力学演化[J].地质学报，2006(7)：943-955.

[11]张作衡，毛景文，王志良，等.新疆西天山达巴特铜矿床地质特征和成矿时代研究[J].地质论评，2006(5)：683-689.

[12]李凤鸣，彭湘萍，石福品，等.西天山石炭纪火山-沉积盆地铁锰矿成矿规律浅析[J].新疆地质，2011(1)：55-60.

[13]朱志新，王克卓，郑玉洁，等.新疆伊犁地块南缘志留纪和泥盆纪花岗质侵入体锆石SHRIMP定年及其形成时构造背景的初步探讨[J].岩石学报，2006，22(5)：1193-1200.

[14]朱志新，李锦轶，董连慧，等.新疆西天山古生代侵入岩的地质特征及构造意义[J].地学前缘，2011，18(2)：170-179.

(收稿日期2016-04-29)

AnalysisoftheStructuresandUraniumMetallogenicCharacteristicsofKusongmuqieke-A′keqiubaiAreaofWesternTianshanMountains

ZhangMingzhengZhouHongweiYangWenlongShanCaote

(No.216GeologicalParty,ChinaNationalNuclearCorporation)

AbstractThe Kusongmuqieke-A′keqiubai zone of western Tianshan mountains is located in Ural-Mongolia orogenic system,the Kazakhstan Kokchetav uranium metallogenic zone is located in the western part of the Kusongmuqieke-A′keqiubai zone,they are belongs to the central Asian metallogenic province,which is the important uranium metallogenic zone in our country.The regional geological background,uranium mineralization characteristics,tectonic evolution and uranium metallogenic characteristics，tectonic fracture distribution and ore-controlling characteristics of the Kusongmuqieke-A′keqiubai zone are analyzed in detail,the analysis results show that under the background of regional tectonic evolution of subduction,the trench-arc-basin system which taking the island arc belt as the main uranium metallogenic tectonic belt is formed,uranium mineralization pattern in the area is determined by the regional main structures,the advantageous spaces of the mineralization,activation,migration,enrichment and mineralization with large scale of uranium are provided by the superposition of secondary tectonic stress and the stresses of different directions.Therefore,strengthen the study of the structures characteristics and uranium metallogenic can provide some important reference for the uranium deposit prospecting work in the Kusongmuqieke-A'keqiubai zone.

KeywordsRegional geological background, Uranium mineralization characteristics, Tectonic evolution, Tectonic fracture distribution, Ore-controlling characteristics

*中国地质调查局铀矿地质调查项目(编号：12120113075300)。

张明正(1987—)，男，助理工程师，830011 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市北京南路467号。