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    东天山小尖山金矿床侵入岩年代学、岩石地球化学及其地质意义

    蒋东祥 毛启贵 刘家军 于明杰 卫晓峰 程志龙

    蒋东祥, 毛启贵, 刘家军, 于明杰, 卫晓峰, 程志龙, 2018. 东天山小尖山金矿床侵入岩年代学、岩石地球化学及其地质意义. 地球科学, 43(9): 3049-3064. doi: 10.3799/dqkx.2018.129
    引用本文: 蒋东祥, 毛启贵, 刘家军, 于明杰, 卫晓峰, 程志龙, 2018. 东天山小尖山金矿床侵入岩年代学、岩石地球化学及其地质意义. 地球科学, 43(9): 3049-3064. doi: 10.3799/dqkx.2018.129
    Jiang Dongxiang, Mao Qigui, Liu Jiajun, Yu Mingjie, Wei Xiaofeng, Cheng Zhilong, 2018. Geochronology and Geochemistry of Intrusive Rocks of Xiaojianshan Gold Deposit in the East Tianshan Mountains and Its Geological Significance. Earth Science, 43(9): 3049-3064. doi: 10.3799/dqkx.2018.129
    Citation: Jiang Dongxiang, Mao Qigui, Liu Jiajun, Yu Mingjie, Wei Xiaofeng, Cheng Zhilong, 2018. Geochronology and Geochemistry of Intrusive Rocks of Xiaojianshan Gold Deposit in the East Tianshan Mountains and Its Geological Significance. Earth Science, 43(9): 3049-3064. doi: 10.3799/dqkx.2018.129

    东天山小尖山金矿床侵入岩年代学、岩石地球化学及其地质意义

    doi: 10.3799/dqkx.2018.129
    基金项目: 

    中国地质调查局公益性地质调查项目 DD20160071

    国家重点基础发展研究计划(973计划)项目 2014CB440803

    国家重点研发计划 2017YFC0601201

    详细信息
      作者简介:

      蒋东祥(1991-), 男, 硕士研究生, 主要从事矿物学、岩石学、矿床学方面研究.E-mail:532167402@qq.com

      通讯作者: 毛启贵, E-mail:qg_mao@sina.cn
    • 中图分类号: P588.12;P597.3

    Geochronology and Geochemistry of Intrusive Rocks of Xiaojianshan Gold Deposit in the East Tianshan Mountains and Its Geological Significance

    • 摘要: 小尖山金矿床位于东天山康古尔塔格金矿带中段,目前其成矿作用与矿区侵入岩的关系尚不明确.通过岩相学、岩石地球化学及年代学特征的系统研究,结果表明小尖山矿区花岗岩脉SiO2含量为66.30%~68.31%,Al2O3含量为16.65%~18.28%,K2O含量为3.25%~4.00%,Na2O含量为2.38%~3.46%,K2O/Na2O比值为0.94~1.68(平均值1.41),属于过铝质高钾钙碱性系列;岩石富集轻稀土元素((La/Yb)N=7.68~9.04),并且富集Rb、K等大离子亲石元素,相对亏损Ta、Th、U、Nb、Ti等高场强元素,具δEu正异常(1.02~1.25),δCe负异常(0.79~0.86),具有岛弧岩浆稀土微量地球化学特征.Nb-Y图解中,样品投点落在火山弧-同碰撞花岗岩区;Rb-(Y+Nb)图解中,样品投点落在火山弧花岗岩区.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年揭示岩脉的结晶年龄为257.0±2.3 Ma,形成于晚二叠世,与康古尔金矿带挤压走滑构造和成矿作用时间一致.样品的Zr/Hf(31.90~37.60)和Nb/Ta(4.96~11.28)结果显示地壳的部分熔融来源特征;结合区域构造演化过程与成矿时代可知,矿区花岗岩脉为深部地壳的部分熔融产物,侵入就位过程与金成矿作用有密切关系.
    • 图 1  东天山构造格架及矿产地质简图

      Figure 1.  Tectonic sketch and the geotectonic position of Xiaojianshan in the East Tianshan mountains

      1.中新生代沉积盖层;2.晚古生代火山-沉积岩系;3.晚古生代岛弧火山岩;4.前寒武纪变质岩;5.花岗岩类;6.剪切带;7.铜(钼)矿床;8.钼矿床;9.金矿床;10.铁矿床;11.银矿床;12.铜镍硫化物矿床;13.小尖山所在位置;据Mao et al.(2005)Huang et al.(2013),略有修改

      图 2  新疆康古尔地区地质简图

      Figure 2.  Geologic sketch of Kanggur area, Xinjiang

      γ4.晚古生代花岗岩;γ5.中生代花岗岩;δO4.海西期英云闪长岩;F1.康古尔断裂;F2.雅满苏断裂;F3.阿奇克库都克断裂;据张连昌等(2000)修改

      图 3  小尖山金矿区地质略图

      Figure 3.  Geologic sketch of Xiaojianshan gold deposit

      1.第四系;2.灰褐色英安质凝灰岩;3.灰褐色英安质岩屑晶屑凝灰岩;4.灰绿色片理化安山质凝灰岩;5.灰绿色安山玢岩;6.中石炭统苦水组;7.下石炭统雅满苏组第二岩性段;8.下石炭统雅满苏组第一岩性段;9.金矿体;10.实测、推测断层;11.花岗岩脉;12.钻孔;13.金矿化;14.金矿体(矿化带)编号;据赵玉社和张红英(2010)修改

      图 4  矿石手标本及镜下特征

      Figure 4.  Hand specimens and microscopic characteristics of ore

      a, b.绿泥石化、绢云母化矿石;c.假象褐铁矿及裂隙金;d.细脉状黄铁矿;e.黄铜矿交代为铜蓝;f.黄铁矿包含黄铜矿;g.黄铁矿与石英粒间金;h.黄铁矿、黄铜矿与闪锌矿共生;i.石英脉与孔雀石;j.绢云母化带内细粒黄铁矿;Gl.金;Lm.褐铁矿;Py.黄铁矿;Ccp.黄铜矿;Cv.铜蓝;Sp.闪锌矿;Mal.孔雀石;Qtz.石英

      图 5  花岗岩脉与围岩接触关系

      Figure 5.  Contact relationship between granite and wall rocks

      图 6  花岗岩宏观及微观特征

      Figure 6.  Macroscopic and microscopic features of granite

      a.地表呈脉状延伸的花岗岩;b.花岗岩与矿体呈侵入接触;c.隐约可见的花岗结构;d.钾长石的卡式双晶及绿泥石化、绢云母化;e, f.绢云母化、绿泥石化、高岭土化;Qtz.石英;Pl.斜长石;Kfs.钾长石;Ser.绢云母;Chl.绿泥石;Kln.高岭土

      图 7  小尖山花岗岩的Q-P-A图解(a)、SiO2-K2O图解(b)和铝饱和指数(A/CNK-A/NK)图解(c)

      Figure 7.  Q-P-A diagram (a), SiO2-K2O diagram (b) and Aluminum saturation index diagram (c) of Xiaojianshan granite

      1.富石英花岗岩;2.碱长花岗岩;3a.花岗岩;3b.花岗岩(二长花岗岩);4.花岗闪长岩;5.英云闪长岩、斜长花岗岩;6.碱长石英正长岩;7.石英正长岩;8.石英二长岩;9.石英二长闪长岩;10.石英闪长岩、石英辉长岩、石英斜长岩.图a底图据Maitre(1989);图b底图据Rickwood(1989);图c底图据Maniar and Piccoli(1989)

      图 8  小尖山花岗岩脉稀土元素球粒陨石标准化配分模式(a)及微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)

      Figure 8.  Chondrite-normalized REE pattern (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram (b) for the Xiaojianshan granite

      图a中的标准化值据Boynton(1984);图b中的标准化值据Sun and McDonough(1989)

      图 9  花岗岩测点锆石CL图像

      Figure 9.  Cathodoluminescence (CL) image of tested zircons for granite

      图 10  小尖山花岗岩锆石平均年龄(a)与U-Pb谐和图(b)

      Figure 10.  Zircon weighted average (a) and U-Pb concordia diagram (b) for the granite in Xiaojianshan

      图 11  小尖山花岗岩(Y+Nb)-Rb图解(a),Y-Nb图解(b)

      Figure 11.  (Y+Nb)-Rb diagram (a) and Y-Nb diagram (b) for the granite in Xiaojianshan

      底图据Pearce et al.(1984)

      图 12  康古尔塔格金矿带金矿床成矿年龄直方图

      Figure 12.  Age histogram of gold deposits in the Kanggurtag gold belt

      表 1  主量(%)、微量和稀土元素(10-6)分析结果

      Table 1.  Results of major elements (%) and trace elements (10-6) cotents

      样品号 QX1701-1 QX1701-2 QX1701-3 QX1701-4 QX1701-5 QX1701-6
      SiO2 63.51 63.52 64.68 63.60 63.77 66.08
      Al2O3 17.21 17.51 16.42 15.78 16.03 16.20
      TFe2O3 3.96 3.98 4.13 4.00 3.87 4.04
      MgO 1.51 1.53 1.49 1.54 1.23 1.44
      CaO 2.59 2.49 2.44 3.71 4.09 2.06
      Na2O 2.54 2.55 2.27 2.35 2.55 3.35
      K2O 3.82 3.80 3.81 3.40 3.64 3.15
      MnO 0.031 0.038 0.028 0.041 0.052 0.024
      TiO2 0.410 0.407 0.423 0.407 0.396 0.429
      P2O5 0.194 0.202 0.205 0.192 0.199 0.212
      LOI 4.16 3.90 4.03 4.92 4.08 2.95
      FeO 1.90 1.94 1.99 2.18 1.66 2.18
      Total 99.72 99.71 99.71 99.69 99.74 99.68
      σ 1.89 1.88 1.64 1.52 1.77 1.78
      A/CNK 1.92 1.98 1.93 1.67 1.56 1.89
      La 19.5 17.6 20.0 17.1 17.8 20.1
      Ce 32.9 32.2 34.4 31.7 30.6 36.0
      Pr 4.95 4.50 5.01 4.39 4.49 5.01
      Nd 18.7 17.1 19.4 16.7 17.0 18.9
      Sm 3.61 3.25 3.74 3.27 3.24 3.48
      Eu 1.16 1.14 1.39 1.31 1.44 1.55
      Gd 3.17 3.00 3.68 3.48 3.80 4.36
      Tb 0.52 0.50 0.58 0.58 0.61 0.66
      Dy 2.91 2.74 3.15 3.14 3.24 3.41
      Ho 0.56 0.52 0.60 0.60 0.62 0.64
      Er 1.89 1.64 1.75 1.81 1.99 1.93
      Tm 0.25 0.21 0.25 0.24 0.24 0.26
      Yb 1.61 1.32 1.55 1.49 1.56 1.57
      Lu 0.26 0.21 0.24 0.23 0.24 0.25
      Y 14.6 12.8 14.3 13.0 12.7 12.5
      ∑REE 91.95 85.97 95.70 86.11 86.89 98.04
      LREE/HREE 7.23 7.48 7.10 6.44 6.07 6.49
      (La/Yb)N 8.18 9.04 8.69 7.75 7.68 8.61
      δEu 1.02 1.10 1.13 1.18 1.25 1.22
      δCe 0.79 0.85 0.81 0.86 0.81 0.84
      Li 19.9 22.3 21.8 24.1 20.5 23.5
      Be 1.21 1.22 1.30 1.22 1.20 1.23
      Nb 6.51 6.53 6.62 6.37 6.24 7.01
      Ga 19.0 18.9 19.6 18.9 18.6 19.8
      Zr 212 195 191 189 183 223
      Th 2.09 1.12 1.05 0.76 0.64 0.65
      Sr 163 161 155 181 174 227
      Ba 386 360 371 357 364 335
      V 58.0 59.1 62.3 61.8 60.6 62.4
      Cr 14.0 13.7 14.8 15.4 16.4 15.3
      Co 8.43 8.45 8.48 8.73 8.80 8.77
      Ni 5.89 5.75 6.16 6.17 7.14 6.25
      Rb 102.0 99.9 107.0 92.1 93.1 78.8
      Ta 0.58 0.62 1.34 0.64 0.58 0.76
      U 0.40 0.35 0.25 0.20 0.18 0.14
      Hf 5.63 5.63 5.70 5.78 5.73 6.47
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      表 2  小尖山花岗岩脉LA-ICP-MS锆石U-Pb测年数据

      Table 2.  LA-ICP-MS zircon U-Pb dating data for granite in Xiaojianshan

      分析点 Pb(10-6) Th(10-6) U(10-6) Th/U 同位素比值 同位素年龄(Ma)
      207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ
      1 19.3 186 308 0.60 0.0444 0.0066 0.2363 0.0368 0.0402 0.0008 169.0 129.3 215.0 30.2 254.0 4.9
      2 21.2 189 326 0.58 0.0462 0.0053 0.2483 0.0289 0.0405 0.0006 255.5 124.4 225.0 23.5 256.0 3.8
      3 47.0 438 774 0.57 0.0517 0.0036 0.2857 0.0209 0.0406 0.0005 272.0 161.1 255.0 16.5 257.0 2.8
      4 26.7 216 425 0.51 0.0588 0.0035 0.3338 0.0196 0.0420 0.0006 567.0 131.5 292.0 14.9 265.0 3.7
      5 53.1 487 762 0.64 0.0576 0.0024 0.3228 0.0129 0.0408 0.0005 517.0 86.1 284.0 9.9 258.0 3.3
      6 29.2 230 478 0.48 0.0571 0.0043 0.3088 0.0201 0.0397 0.0008 494.0 166.6 273.0 15.6 251.0 5.1
      7 20.8 181 361 0.50 0.0540 0.0031 0.2877 0.0148 0.0403 0.0006 372.0 131.5 257.0 11.7 255.0 3.7
      8 24.6 214 290 0.74 0.0555 0.0049 0.3052 0.0268 0.0407 0.0008 432.0 198.9 270.0 20.8 257.0 5.0
      9 33.1 351 490 0.72 0.0506 0.0027 0.2763 0.0144 0.0396 0.0005 233.0 122.2 248.0 11.4 251.0 3.3
      10 23.7 221 331 0.67 0.0540 0.0046 0.2923 0.0224 0.0407 0.0008 369.0 194.4 260.0 17.6 257.0 4.9
      11 26.3 223 357 0.63 0.0524 0.0035 0.2989 0.0184 0.0421 0.0007 302.0 158.3 266.0 14.4 266.0 4.1
      12 52.7 285 456 0.62 0.0574 0.0044 0.3162 0.0211 0.0420 0.0007 509.0 202.8 279.0 16.3 265.0 4.6
      13 37.2 363 417 0.87 0.0503 0.0031 0.2722 0.0152 0.0396 0.0000 209.0 144.4 244.0 12.1 251.0 3.6
      14 25.8 255 305 0.83 0.0609 0.0050 0.3231 0.0221 0.0408 0.0009 639.0 176.7 284.0 17.0 258.0 5.4
      15 31.4 278 420 0.66 0.0571 0.0036 0.3252 0.0196 0.0417 0.0007 494.0 140.7 286.0 15.0 264.0 4.1
      16 29.0 277 319 0.87 0.0554 0.0049 0.2885 0.0204 0.0403 0.0008 428.0 198.1 257.0 16.0 255.0 4.7
      17 21.3 240 296 0.81 0.0542 0.0091 0.2781 0.0392 0.0401 0.0023 389.0 329.3 249.0 31.1 254.0 14.3
      18 47.1 420 653 0.64 0.0504 0.0038 0.2864 0.0196 0.0418 0.0008 213.0 171.3 256.0 15.5 264.0 5.3
      19 54.1 451 1070 0.42 0.0517 0.0021 0.2733 0.0103 0.0404 0.0022 272.0 86.1 245.0 8.2 255.0 13.5
      20 47.2 341 682 0.50 0.0670 0.0035 0.3616 0.0186 0.0390 0.0006 839.0 109.3 313.0 13.9 247.0 3.9
      21 29.0 237 450 0.53 0.0520 0.0033 0.2939 0.0177 0.0411 0.0007 283.0 144.4 262.0 13.9 260.0 4.5
      22 28.1 255 413 0.62 0.0546 0.0035 0.3047 0.0169 0.0411 0.0008 394.0 172.2 270.0 13.1 260.0 4.8
      23 20.2 173 308 0.56 0.0502 0.0055 0.2698 0.0290 0.0399 0.0011 211.0 227.8 243.0 23.2 252.0 7.0
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      表 3  康古尔塔格金矿带侵入岩与金矿床形成时代

      Table 3.  Age of gold deposits and intrusive rocks in the Kanggurtag gold belt

      矿区 测试对象 分析方法 年龄(Ma) 备注 资料来源
      康古尔金矿 石英正长斑岩 全岩Rb-Sr 282±16 成岩时代 姬金生和杨建国,1996
      康古尔金矿 岛弧火山岩(流纹斑岩) 全岩Rb-Sr 300±13 成岩时代 姬金生和杨建国,1996
      康古尔金矿 安山岩 全岩Rb-Sr 290±5 成岩时代 姬金生和杨建国,1996
      康古尔金矿 英云闪长岩 全岩Rb-Sr 248.0±1.0 成岩时代 姬金生和杨建国,1996
      康古尔金矿 石英-碳酸盐脉 石英Rb-Sr 220±21 成矿时代 姬金生和杨建国,1996
      康古尔金矿 石英-碳酸盐脉 石英Rb-Sr 254±7 成矿时代 张连昌等,1997
      康古尔金矿 多金属硫化物石英脉 石英Rb-Sr 258±21 成矿时代 张连昌等,1997
      康古尔金矿 磁铁矿-黄铁矿-绿泥石-石英矿石 石英Rb-Sr 282.3±5.0 成矿时代 张连昌等,1997
      康古尔金矿 绢英岩 绢云母Rb-Sr 241±5 成矿时代 张连昌等,1997
      康古尔金矿 黄铁绢英岩 绢云母Ar-Ar 261 成矿时代 姬金生和杨建国,1996
      康古尔金矿 金矿石 绢云母Ar-Ar 252.5±1.7 成矿时代 陈文等,2007
      康古尔金矿 金矿石 石英Rb-Sr 261±1 成矿时代 陈文等,2007
      康古尔金矿 金矿石 矿石K-Ar 263.3~253.3 成矿时代 陈文等,2007
      马头滩金矿 金矿石 石英Rb-Sr 258.8±6.8 成矿时代 刘重芃等,2014
      马头滩金矿 金矿石 白云母Ar-Ar 256.0±1.5 成矿时代 刘重芃等,2014
      西凤山金矿 花岗闪长斑岩 全岩Rb-Sr 284±13 成岩时代 姬金生和杨建国,1996
      西凤山金矿 含金石英脉 石英Rb-Sr 272±3 成矿时代 姬金生和杨建国,1996
      红石金矿 石英钠长斑岩 锆石U-Pb 344±4 成岩时代 孙敬博等,2012
      红石金矿 金矿石 绢云母Ar-Ar 253.9±1.8 成矿时代 陈文等,2007
      红石金矿 金矿石 石英Rb-Sr 257±4 成矿时代 孙敬博等,2013
      红石金矿 金矿石 绢云母Ar-Ar 258.7±1.3 成矿时代 陈文等,2007
      红石金矿 糜棱岩 绢云母Ar-Ar 262±1 成矿时代 孙敬博等,2012
      石英滩金矿 含金石英脉 石英Rb-Sr 288±7 成矿时代 李华芹,1998
      石英滩金矿 含金石英脉 石英Rb-Sr 276±7 成矿时代 李华芹,1998
      石英滩金矿 含金石英脉 石英Rb-Sr 261.6±7.0 成矿时代 李华芹,1998
      石英滩金矿 含矿隐爆角砾岩 全岩Rb-Sr 244±9 成矿时代 李华芹,1998
      元宝山金矿 含矿围岩 全岩Rb-Sr 255.6±1.0 成矿时代 段瑞春等,2017
      元宝山金矿 金矿石 石英Rb-Sr 256±14 成矿时代 段瑞春等,2017
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    出版历程
    • 收稿日期:  2018-03-05
    • 刊出日期:  2018-09-01

    东天山小尖山金矿床侵入岩年代学、岩石地球化学及其地质意义

      通讯作者: 毛启贵, qg_mao@sina.cn
      作者简介: 蒋东祥(1991-), 男, 硕士研究生, 主要从事矿物学、岩石学、矿床学方面研究.E-mail:532167402@qq.com
    • 1. 中国地质大学地球科学与资源学院, 北京 100083
    • 2. 北京矿产地质研究院, 北京 100012
    • 3. 武警黄金第六支队, 青海西宁 810000
    基金项目:  中国地质调查局公益性地质调查项目 DD20160071国家重点基础发展研究计划(973计划)项目 2014CB440803国家重点研发计划 2017YFC0601201

    摘要: 小尖山金矿床位于东天山康古尔塔格金矿带中段,目前其成矿作用与矿区侵入岩的关系尚不明确.通过岩相学、岩石地球化学及年代学特征的系统研究,结果表明小尖山矿区花岗岩脉SiO2含量为66.30%~68.31%,Al2O3含量为16.65%~18.28%,K2O含量为3.25%~4.00%,Na2O含量为2.38%~3.46%,K2O/Na2O比值为0.94~1.68(平均值1.41),属于过铝质高钾钙碱性系列;岩石富集轻稀土元素((La/Yb)N=7.68~9.04),并且富集Rb、K等大离子亲石元素,相对亏损Ta、Th、U、Nb、Ti等高场强元素,具δEu正异常(1.02~1.25),δCe负异常(0.79~0.86),具有岛弧岩浆稀土微量地球化学特征.Nb-Y图解中,样品投点落在火山弧-同碰撞花岗岩区;Rb-(Y+Nb)图解中,样品投点落在火山弧花岗岩区.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年揭示岩脉的结晶年龄为257.0±2.3 Ma,形成于晚二叠世,与康古尔金矿带挤压走滑构造和成矿作用时间一致.样品的Zr/Hf(31.90~37.60)和Nb/Ta(4.96~11.28)结果显示地壳的部分熔融来源特征;结合区域构造演化过程与成矿时代可知,矿区花岗岩脉为深部地壳的部分熔融产物,侵入就位过程与金成矿作用有密切关系.

    English Abstract

    • 东天山属天山造山带的一部分,后者又可据蛇绿岩带、区域性断裂、地质建造、变质情况等地质特征而划分为南天山、中天山、北天山3个次级构造单元,传统上将中天山与北天山东段合称为东天山(石煜等,2017),构造上位于西伯利亚板块与塔里木板块交汇部位(Zhu et al., 2016),经历了漫长而复杂的地质构造演化历史,产生了大量的岩浆活动,为成矿提供了良好的条件,是中国重要的有色金属、黑色金属和贵金属矿产地之一(王京彬等,2006).自20世纪80年代该地区康古尔塔格金矿带被发现以来,引起了地质学家的大量关注,在成矿流体、物质来源、成矿时代、成矿过程等方面取得了重要进展,结论趋于一致(姬金生等,1994姬金生和杨建国,1996张连昌等, 1997, 1999, 2000薛春纪等,1999陈文等, 2003, 2005, 2007, 2009, 2010孙敬博等, 2012, 2013张达玉等,2012刘重芃等,2014段瑞春等,2017);但在矿床成因与区内花岗岩类的关系及成矿大地构造背景方面仍存在争议(李生全, 2003, 2005杨海兵, 2003, 2005赵玉社和张红英,2010).本文对小尖山金矿区内与成矿关系密切的花岗岩脉进行年代学及地球化学研究,力求阐明成岩年代与岩石成因,探讨构造-岩浆-成矿三者之间的关系,为进一步深入研究康古尔塔格金矿带区域构造演化、岩浆活动和成矿过程提供参考.

      • 东天山由北向南可划分为:博格达-哈尔里克构造带、大南湖-头苏泉岛弧带、康古尔-黄山剪切带、阿奇山-雅满苏岛弧带和中天山地块(图 1)(Xiao et al., 2004; Mao et al., 2005; Huang et al., 2013).博格达-哈尔里克构造带发育奥陶纪-二叠纪岛弧火山-侵入岩和沉积岩(靳刘圆等,2013);大南湖-头苏泉岛弧带是古生代岛弧带,发育奥陶纪-石炭纪岛弧火山-侵入岩和沉积岩(秦克章等,2003);阿奇山-雅满苏岛弧带发育泥盆纪-石炭纪岛弧火山-侵入岩和沉积岩(张达玉等,2010);中天山地块发育一套前寒武纪变质岩-侵入岩,以及晚古生代岛弧火山岩和侵入岩(董连慧等,2005).

        图  1  东天山构造格架及矿产地质简图

        Figure 1.  Tectonic sketch and the geotectonic position of Xiaojianshan in the East Tianshan mountains

        本次工作的小尖山金矿床位于康古尔剪切成矿带中段南缘,康古尔剪切带位于康古尔断裂以南、雅满苏断裂以北,自秋格明塔什向东经康古尔塔格、黄山、镜儿泉、图拉尔根,再向东延伸入甘肃境内,近东西向展布,长达600km,宽度为5~30km(图 1),是大南湖-头苏泉岛弧与阿奇山-雅满苏岛弧带之间强烈挤压,发生右形剪切变形作用的产物(王京彬等,2006),主要出露地层为石炭系干墩组和苦水组,后期经过强烈的区域中深层次构造变形.该带岩石普遍发生强烈的片理化和糜棱岩化作用,形成目前区内所见的灰绿色砂质千糜岩、片理化灰绿色沉凝灰岩、浅灰色片理化长石碎屑细砂岩等(王义天等,2006);剪切带内岩石变形横向上表现为由中心至边部韧性变形向脆性变形逐渐过渡,变形组构既具有塑性流变特征,又具有脆性位错特征;走向上具有由西段至东段变形逐渐减弱的特征(孙卫东,2010张达玉等,2010).带内岩浆活动强烈,沿剪切带广泛分布晚古生代-中生代花岗岩、闪长岩及其脉岩,剪切带内及附近Au、Cu-Au、Cu-Ni等矿化发育,金矿床(点)产出在花岗岩侵入体的内部及其周围(张达玉等,2012)(图 2).

        图  2  新疆康古尔地区地质简图

        Figure 2.  Geologic sketch of Kanggur area, Xinjiang

      • 矿区出露地层主要是下石炭统雅满苏组(C1y)、苦水组(C1k)和第四系,总体为中酸性火山熔岩及其碎屑岩夹正常细碎屑沉积组合.主要岩性为灰-灰绿色片理化英安质凝灰岩、安山质凝灰岩等(图 3);第四系分布于沟谷及缓坡地带.矿区分布有海西中晚期花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩、花岗斑岩、中酸性岩脉等.岩石普遍发生韧性或脆韧性变形,破碎强烈,且蚀变非常发育,主要蚀变为绿泥石化、绢云母化及硅化.小尖山金矿床共有编号为Ⅵ1、Ⅵ2、Ⅵ3的3条蚀变岩型矿体,矿体特征基本相同,空间上常呈膨大收缩、分支复合及尖灭再现,走向介于100°~120°,倾角在70°~85°之间,属于陡倾斜矿体,矿体产于花岗岩脉与围岩接触边界附近,品位较低,平均为2.5~3.0g/t(中国冶金地质勘查工程总局西北地质勘察院, 2003, 新疆鄯善县小尖山-彩虹山一带铜金矿评价报告;新疆维吾尔自治区政府305项目办公室, 1995, 东天山成矿地质条件与矿产资源综合评价研究).

        图  3  小尖山金矿区地质略图

        Figure 3.  Geologic sketch of Xiaojianshan gold deposit

        矿石普遍发生脆-韧性变形,绢云母化、绿泥石化、硅化蚀变特征明显(图 4),根据矿物共生组合可将成矿作用划分3个成矿阶段:Ⅰ阶段为绢云母-黄铁矿-石英阶段;Ⅱ阶段为石英-黄铁矿-黄铜矿-闪锌矿(少量)-金阶段;Ⅲ阶段为石英-方解石-贫硫化物阶段.矿石金属矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿(少量)、自然金、孔雀石与褐铁矿;非金属矿物有石英、绢云母、绿泥石、方解石等;主要特征为贫黄铁矿,多金属硫化物少;矿石中可见后期氧化现象;金主要以自然金、裂隙金及包体金的形式存在与于黄铁矿及石英颗粒间;矿石组构为粒状、包含、交代、填隙结构与细脉状、浸染状、角砾状构造(图 4).矿石类型主要有两类:(1)含金蚀变岩型:赋矿岩石为蚀变安山质凝灰岩,也是小尖山金矿床矿石的主要类型,主要由黄铁矿、黄铜矿、自然金、石英、绢云母等组成,近地表较破碎,片理化发育,深部矿石较为完整,但仍然发育片理;(2)含金花岗细晶岩型:赋矿岩石为花岗岩脉,主要由黄铁矿、磁铁矿、自然金、长石、石英等组成,沿走向不连续,深部矿化较浅部强,此类型矿石为前人勘查过程所得(杨海兵,2005),笔者在本次研究中,因条件所限,并未收集到深部钻孔样品,浅部花岗岩样品中未发现矿化现象.

        图  4  矿石手标本及镜下特征

        Figure 4.  Hand specimens and microscopic characteristics of ore

      • 野外地质调查过程中笔者发现,花岗岩脉在地表呈隆起脉状延伸,走向122°左右,出露宽度约2~3m,地表可见弱劈理化(图 6a);在采坑底部及岩脉与矿体接触面附近,花岗岩均呈完整块状;岩脉与围岩呈侵入接触关系,接触面整体较平直,界面附近可见围岩因后期岩脉侵入而发生的轻微褶曲现象,岩脉未发生明显变形(图 5图 6b),可能因岩脉与围岩能干性差异所致;室内镜下观察可见弱韧性变形现象,依稀可辨花岗结构(图 6c),可见绿泥石化、绢云母化、高岭土化等弱蚀变特征(图 6d~6f).赵玉社和张红英(2010)研究过程中发现花岗岩脉中也可见矿化,但本次研究中并未发现.岩石显微特征如下:石英多呈他形粒状,多呈波状消光,矿物粒径多小于0.2mm;长石主要是钾长石和少数斜长石,少数长石受构造应力作用呈眼球状或透镜状,矿物粒径大小一般为0.2~0.5mm,个别为0.5~1.0mm,钾长石多呈他形粒状,表面多发生高岭土化,个别表面亦发生碳酸盐化,少数与石英相互交生形成显微文象结构,斜长石表面上多发生绢云母化,少数双晶纹发生变形;黑云母多呈他形长条片状,片径大小一般为0.1~0.5mm,单偏光下呈浅黄褐-暗褐色,多发生褪色,局部发生绿泥石化,表面有铁质矿物析出,多数黑云母沿长轴方向呈定向分布,个别受挤压应力作用发生弯曲变形;白云母多呈他形片状,片径大小一般为0.05~0.20mm,单偏光下无色,正交光下呈三级蓝绿干涉色,多数沿长轴方向定向分布;绢云母多呈鳞片状,片径多小于0.05mm,单偏光下无色,正交光下多呈一级黄干涉色,少数呈二级蓝干涉色,多同白云母显示一致定向性;绿泥石多呈他形片状集合体,单偏光下呈淡绿色,正交光下呈墨水蓝或锈褐异常干涉色,多同云母显示一致定向性.

        图  5  花岗岩脉与围岩接触关系

        Figure 5.  Contact relationship between granite and wall rocks

        图  6  花岗岩宏观及微观特征

        Figure 6.  Macroscopic and microscopic features of granite

      • 本次工作共采集了6件花岗岩样品进行岩石主量元素、微量元素与稀土元素分析,结果列于表 1中;采集1件样品进行锆石U-Pb测年实验,编号GX1701.样品采集点地理坐标为41°55′43.73″N、91°41′50.94″E.

        样品号 QX1701-1 QX1701-2 QX1701-3 QX1701-4 QX1701-5 QX1701-6
        SiO2 63.51 63.52 64.68 63.60 63.77 66.08
        Al2O3 17.21 17.51 16.42 15.78 16.03 16.20
        TFe2O3 3.96 3.98 4.13 4.00 3.87 4.04
        MgO 1.51 1.53 1.49 1.54 1.23 1.44
        CaO 2.59 2.49 2.44 3.71 4.09 2.06
        Na2O 2.54 2.55 2.27 2.35 2.55 3.35
        K2O 3.82 3.80 3.81 3.40 3.64 3.15
        MnO 0.031 0.038 0.028 0.041 0.052 0.024
        TiO2 0.410 0.407 0.423 0.407 0.396 0.429
        P2O5 0.194 0.202 0.205 0.192 0.199 0.212
        LOI 4.16 3.90 4.03 4.92 4.08 2.95
        FeO 1.90 1.94 1.99 2.18 1.66 2.18
        Total 99.72 99.71 99.71 99.69 99.74 99.68
        σ 1.89 1.88 1.64 1.52 1.77 1.78
        A/CNK 1.92 1.98 1.93 1.67 1.56 1.89
        La 19.5 17.6 20.0 17.1 17.8 20.1
        Ce 32.9 32.2 34.4 31.7 30.6 36.0
        Pr 4.95 4.50 5.01 4.39 4.49 5.01
        Nd 18.7 17.1 19.4 16.7 17.0 18.9
        Sm 3.61 3.25 3.74 3.27 3.24 3.48
        Eu 1.16 1.14 1.39 1.31 1.44 1.55
        Gd 3.17 3.00 3.68 3.48 3.80 4.36
        Tb 0.52 0.50 0.58 0.58 0.61 0.66
        Dy 2.91 2.74 3.15 3.14 3.24 3.41
        Ho 0.56 0.52 0.60 0.60 0.62 0.64
        Er 1.89 1.64 1.75 1.81 1.99 1.93
        Tm 0.25 0.21 0.25 0.24 0.24 0.26
        Yb 1.61 1.32 1.55 1.49 1.56 1.57
        Lu 0.26 0.21 0.24 0.23 0.24 0.25
        Y 14.6 12.8 14.3 13.0 12.7 12.5
        ∑REE 91.95 85.97 95.70 86.11 86.89 98.04
        LREE/HREE 7.23 7.48 7.10 6.44 6.07 6.49
        (La/Yb)N 8.18 9.04 8.69 7.75 7.68 8.61
        δEu 1.02 1.10 1.13 1.18 1.25 1.22
        δCe 0.79 0.85 0.81 0.86 0.81 0.84
        Li 19.9 22.3 21.8 24.1 20.5 23.5
        Be 1.21 1.22 1.30 1.22 1.20 1.23
        Nb 6.51 6.53 6.62 6.37 6.24 7.01
        Ga 19.0 18.9 19.6 18.9 18.6 19.8
        Zr 212 195 191 189 183 223
        Th 2.09 1.12 1.05 0.76 0.64 0.65
        Sr 163 161 155 181 174 227
        Ba 386 360 371 357 364 335
        V 58.0 59.1 62.3 61.8 60.6 62.4
        Cr 14.0 13.7 14.8 15.4 16.4 15.3
        Co 8.43 8.45 8.48 8.73 8.80 8.77
        Ni 5.89 5.75 6.16 6.17 7.14 6.25
        Rb 102.0 99.9 107.0 92.1 93.1 78.8
        Ta 0.58 0.62 1.34 0.64 0.58 0.76
        U 0.40 0.35 0.25 0.20 0.18 0.14
        Hf 5.63 5.63 5.70 5.78 5.73 6.47

        表 1  主量(%)、微量和稀土元素(10-6)分析结果

        Table 1.  Results of major elements (%) and trace elements (10-6) cotents

      • 为了获取花岗岩脉的形成时代,本次工作采用LA-ICP-MS进行锆石U-Pb同位素年龄测试;锆石制靶和阴极发光照相由重庆宇劲科技有限公司完成.野外所采新鲜样品粉碎至0.2~0.5mm,经磁选和重力分选后,在双目镜下仔细挑选透明、无裂隙和无包裹体的锆石粘贴在双面胶上,再将其用混合有固化剂的环氧树脂进行固定,待环氧树脂充分固化后,用砂纸打磨至锆石露出中心位置,并将其表面抛光.对抛光后的锆石进行透射光和反射光显微照相以及阴极发光图像分析,观察研究锆石的内部结构,以选定最佳的锆石颗粒进行实验.LA-ICP-MS定年在中国科学院壳-幔物质与环境重点实验室完成,激光剥蚀系统为GeoLas Pro,ICP-MS为Agilent 7700,激光剥蚀直径为32μm.以91500为锆石标准样品进行仪器校正,每分析5个样品点,分析一次91500.分析数据的离线处理(包括样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年龄计算)采用ICPMSDataCal(Liu et al., 2010)软件完成,年龄及谐和图的绘制采用Isoplot 3.6(Ludwig, 2003)完成.单个数据点的年龄误差为1σ,平均值的年龄误差为2σ.

      • 主量元素、微量元素和稀土元素的分析测试委托廊坊市中铁物探勘察有限公司检测完成.主量元素采用X荧光光谱法(XRF)测试,FeO采用氢氟酸-硫酸溶样、重铬酸钾滴定的容量法分析,分析精度优于2%.微量元素、稀土元素分析使用ICP-MS完成分析测试,分析流程为:称取样品0.05g,放入聚四氟乙烯高压内罐中,加入1mL HF,0.5mL HNO3,密封于钢套内,置于烘箱内,在190℃环境下保温48h,冷却后取出,于电热板上蒸干,加入0.5mL HNO3,再蒸干,重复两次;加入5mL HNO3与高纯水的1:1溶液,再次密封于刚套内,在130℃条件下保温3h,冷却后,将样品移入洁净塑料瓶内,定容至50mL;然后上机进行分析测试,分析精度优于5%;测试过程环境温度为25℃,相对湿度为35%.分析结果见表 1.

      • 花岗岩脉的SiO2含量为63.51%~66.08%,Al2O3含量为15.78%~17.51%,TFe2O3含量为3.87%~4.13%,MgO含量为1.23%~1.54%,TiO2含量为0.396%~0.429%.全碱ALK(Na2O+K2O)含量为5.74%~6.50%,平均含量为6.20%,K2O/Na2O比值为0.94~1.68,平均值为1.41,整体来看K2O含量略高于Na2O,只有样品QX1701-6的K2O/Na2O比值小于1,可能是由于蚀变导致了K的流失.岩石里特曼指数σ为1.52~1.89,属高钾钙碱性系列.在图 7a中,样品基本落入花岗岩(二长花岗岩)区域,在图 7b中,样品均落入高钾钙碱性系列.铝指数A/CNK为1.56~1.98,铝饱和指数图解中(图 7c),可以看出其属于过铝质岩石.

        图  7  小尖山花岗岩的Q-P-A图解(a)、SiO2-K2O图解(b)和铝饱和指数(A/CNK-A/NK)图解(c)

        Figure 7.  Q-P-A diagram (a), SiO2-K2O diagram (b) and Aluminum saturation index diagram (c) of Xiaojianshan granite

        花岗岩脉的稀土元素总量(∑REE)在85.97×10-6~98.04×10-6之间,平均值为90.78×10-6.δEu=1.02~1.25,变化范围较小,异常不明显;δCe=0.79~0.86,弱的负Ce异常,(La/Yb)N= 7.68~9.04,轻重稀土分馏明显,轻稀土富集,重稀土亏损.在图 8a上,曲线呈明显的右倾趋势;在图 8b上可见,富集Rb、K等大离子亲石元素,相对亏损Ta、Th、U、Nb、Ti等高场强元素.

        图  8  小尖山花岗岩脉稀土元素球粒陨石标准化配分模式(a)及微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)

        Figure 8.  Chondrite-normalized REE pattern (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram (b) for the Xiaojianshan granite

      • 花岗岩脉锆石的LA-ICP-MS U-Pb测年同位素数据列于表 2.样品中锆石多为柱状,长宽比为2:1左右,部分晶体发生破碎,锆石的阴极发光特征较强,多数呈灰白色,少数颜色为亮白色或深灰色,CL图像中可清楚观察到锆石的韵律环带结构(图 9),为典型的岩浆锆石.

        分析点 Pb(10-6) Th(10-6) U(10-6) Th/U 同位素比值 同位素年龄(Ma)
        207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ
        1 19.3 186 308 0.60 0.0444 0.0066 0.2363 0.0368 0.0402 0.0008 169.0 129.3 215.0 30.2 254.0 4.9
        2 21.2 189 326 0.58 0.0462 0.0053 0.2483 0.0289 0.0405 0.0006 255.5 124.4 225.0 23.5 256.0 3.8
        3 47.0 438 774 0.57 0.0517 0.0036 0.2857 0.0209 0.0406 0.0005 272.0 161.1 255.0 16.5 257.0 2.8
        4 26.7 216 425 0.51 0.0588 0.0035 0.3338 0.0196 0.0420 0.0006 567.0 131.5 292.0 14.9 265.0 3.7
        5 53.1 487 762 0.64 0.0576 0.0024 0.3228 0.0129 0.0408 0.0005 517.0 86.1 284.0 9.9 258.0 3.3
        6 29.2 230 478 0.48 0.0571 0.0043 0.3088 0.0201 0.0397 0.0008 494.0 166.6 273.0 15.6 251.0 5.1
        7 20.8 181 361 0.50 0.0540 0.0031 0.2877 0.0148 0.0403 0.0006 372.0 131.5 257.0 11.7 255.0 3.7
        8 24.6 214 290 0.74 0.0555 0.0049 0.3052 0.0268 0.0407 0.0008 432.0 198.9 270.0 20.8 257.0 5.0
        9 33.1 351 490 0.72 0.0506 0.0027 0.2763 0.0144 0.0396 0.0005 233.0 122.2 248.0 11.4 251.0 3.3
        10 23.7 221 331 0.67 0.0540 0.0046 0.2923 0.0224 0.0407 0.0008 369.0 194.4 260.0 17.6 257.0 4.9
        11 26.3 223 357 0.63 0.0524 0.0035 0.2989 0.0184 0.0421 0.0007 302.0 158.3 266.0 14.4 266.0 4.1
        12 52.7 285 456 0.62 0.0574 0.0044 0.3162 0.0211 0.0420 0.0007 509.0 202.8 279.0 16.3 265.0 4.6
        13 37.2 363 417 0.87 0.0503 0.0031 0.2722 0.0152 0.0396 0.0000 209.0 144.4 244.0 12.1 251.0 3.6
        14 25.8 255 305 0.83 0.0609 0.0050 0.3231 0.0221 0.0408 0.0009 639.0 176.7 284.0 17.0 258.0 5.4
        15 31.4 278 420 0.66 0.0571 0.0036 0.3252 0.0196 0.0417 0.0007 494.0 140.7 286.0 15.0 264.0 4.1
        16 29.0 277 319 0.87 0.0554 0.0049 0.2885 0.0204 0.0403 0.0008 428.0 198.1 257.0 16.0 255.0 4.7
        17 21.3 240 296 0.81 0.0542 0.0091 0.2781 0.0392 0.0401 0.0023 389.0 329.3 249.0 31.1 254.0 14.3
        18 47.1 420 653 0.64 0.0504 0.0038 0.2864 0.0196 0.0418 0.0008 213.0 171.3 256.0 15.5 264.0 5.3
        19 54.1 451 1070 0.42 0.0517 0.0021 0.2733 0.0103 0.0404 0.0022 272.0 86.1 245.0 8.2 255.0 13.5
        20 47.2 341 682 0.50 0.0670 0.0035 0.3616 0.0186 0.0390 0.0006 839.0 109.3 313.0 13.9 247.0 3.9
        21 29.0 237 450 0.53 0.0520 0.0033 0.2939 0.0177 0.0411 0.0007 283.0 144.4 262.0 13.9 260.0 4.5
        22 28.1 255 413 0.62 0.0546 0.0035 0.3047 0.0169 0.0411 0.0008 394.0 172.2 270.0 13.1 260.0 4.8
        23 20.2 173 308 0.56 0.0502 0.0055 0.2698 0.0290 0.0399 0.0011 211.0 227.8 243.0 23.2 252.0 7.0

        表 2  小尖山花岗岩脉LA-ICP-MS锆石U-Pb测年数据

        Table 2.  LA-ICP-MS zircon U-Pb dating data for granite in Xiaojianshan

        图  9  花岗岩测点锆石CL图像

        Figure 9.  Cathodoluminescence (CL) image of tested zircons for granite

        锆石测试共测得23个点,206Pb/238U年龄集中于246.8~266.1Ma,变化范围较小,锆石的加权平均年龄为257.0±2.3Ma,单点数据在平均年龄线附近很小范围内分布(图 10a),岩脉的23个测点数据均落在U-Pb谐和线上或在U-Pb谐和线附近很小范围内,数据点分布较集中(图 10b),95%置信度,MSWD=1.6(n=23).U-Pb同位素年龄测试结果表明,小尖山地区的花岗岩脉形成时代为晚二叠世.

        图  10  小尖山花岗岩锆石平均年龄(a)与U-Pb谐和图(b)

        Figure 10.  Zircon weighted average (a) and U-Pb concordia diagram (b) for the granite in Xiaojianshan

      • 本次工作对小尖山花岗岩脉进行了高精度同位素定年,锆石在结构上均具有明显的岩浆振荡环带,分析结果显示Th/U比值介于0.42~0.87;研究表明,成因不同的锆石具有不同的Th、U含量及Th/U比值,岩浆锆石的Th/U比值一般>0.4(高少华等,2013),这些特征都表明测点锆石为岩浆成因,U-Pb测年结果可以代表花岗岩的形成时代,测年结果为257.0±2.3Ma,表明其形成于晚二叠世.

        区域上呈东西向分布大量岩浆岩体,周涛发等(2010)对前人工作进行了梳理与总结,并对区域上主要的16个花岗岩体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得了4组年龄区间,分别为晚泥盆世(386.5~369.5Ma)、早石炭世(340~330Ma)、晚二叠世(320~252Ma)、早-中三叠世(246~230Ma),且320~252Ma为区域上岩浆活动最活跃,持续时间最长的阶段,小尖山岩脉的成岩年龄与该研究相吻合.

      • 小尖山花岗岩具有较高的Al2O3含量(15.78%~17.51%),为过铝质岩石.样品中全碱ALK(Na2O+K2O)含量为5.74%~6.50%,平均含量为6.20%,K2O/Na2O比值为0.94~1.68,平均值为1.41,Cr(13.7×10-6~16.4×10-6)、Co(8.43×10-6~8.8×10-6)、Ni(5.75×10-6~7.14×10-6)含量远低于地幔原始岩浆丰度;此外,样品轻重稀土分馏明显,富集轻稀土及大离子亲石元素,亏损Ta、Th、U、Nb、Ti等高场强元素,Ti、Nb、Ta的亏损(TNT异常)是岛弧构造环境的重要标志(刘金龙等,2016),样品的Zr/Hf比值为31.90~37.60,平均34.15,低于幔源岩石的Zr/Hf比值(36.3±2.0),靠近壳源岩石(约33)(Green, 1995);Nb/Ta比值为4.96~11.28,平均为9.44,远低于幔源岩石(17.5±2.0)(Hofmann, 1988; Green, 1995),靠近陆壳岩石(约11)(Green, 1995).由上述分析可知,晚二叠世小尖山花岗岩的原始岩浆可能起源于深部地壳的部分熔融.

      • 东天山地区在大地构造位置上属于古亚洲洋南缘,为西伯利亚板块和塔里木板块的聚合区,经历了复杂的裂解、拼合演化过程,其构造演化存在多种不同的认识:(1)东天山存在过石炭纪大洋及相应的沟-弧-盆体系(马瑞士,1997);(2)康古尔塔格-黄山地区为海沟区,石炭纪北天山次大洋俯冲至塔里木陆壳之下,而后准噶尔板块与塔里木板块发生碰撞(姬金生等,1994);(3)东天山地区经历泥盆纪大洋形成,早石炭世俯冲造山,晚石炭世碰撞造山及二叠纪造山期后造山带的后碰撞伸展-走滑4个阶段(木合塔尔·扎日等,2010);(4)东天山地区震旦纪-泥盆纪属于板块构造体制,石炭纪-早二叠世进入后碰撞造山期板内构造演化阶段(秦克章等,2002);(5)天山古洋盆的关闭可能发生在二叠纪晚期或者晚二叠纪之后(苟龙龙和张立飞,2009),有学者也认为天山古洋盆的演化可能持续到了二叠纪晚期或者三叠纪(Zhang et al., 2007; Xiao et al., 2009).

        尽管关于东天山地区的构造演化存在多种不同的认识,但多数学者倾向于第3种观点,即石炭纪之前的古洋陆格局演变阶段、二叠纪的碰撞/后碰撞阶段和三叠纪以后的中新生代板内变形期(秦克章等,2002木合塔尔·扎日等,2010周涛发等,2010王玉往等,2012).小尖山花岗岩脉形成于晚二叠纪,属于碰撞/后碰撞阶段,但在图 11中,样品均落入火山弧区域,这一点值得关注.王玉往等(2012)对新疆北部对应于不同构造阶段的岩石进行了地球化学研究,所有样品数据投点全部落在了火山弧环境,因此认为经典的构造环境判别图解不宜简单直接应用于东天山地区的岩石;产生这种现象的原因可能为:(1)构造-岩浆活动易于在早期构造部位继续活动,即岩浆活动具有继承性;(2)岩石地球化学特征可能与老的地壳基底有一定关系.

        图  11  小尖山花岗岩(Y+Nb)-Rb图解(a),Y-Nb图解(b)

        Figure 11.  (Y+Nb)-Rb diagram (a) and Y-Nb diagram (b) for the granite in Xiaojianshan

        综合岩浆源区、区域构造演化及矿区所处构造背景分析,早期洋盆消亡过程形成的岛弧地质体可能为新生地壳的组成部分,晚二叠世经历重熔作用后沿早期构造部位侵入,形成现存的小尖山花岗岩.

      • 东天山造山带晚古生代构造演化与矿床的成矿时间、矿床类型、分布规律等都具有强烈的时空耦合关系(毛景文等,2002王京彬等,2006崔彬等,2008).二叠纪板块碰撞使得雅满苏断裂与康古尔断裂之间的缝合带内韧性剪切活动、变质变形活动、断裂活动及岩浆侵入活动异常强烈(木合塔尔·扎日等,2010).康古尔韧性剪切带在早期挤压造山作用后,叠加有晚期的右行走滑运动(姬金生等,1994陈文等,2005),陈文等(2005)在总结前人研究成果并详细分析所存在的问题的基础上,通过系统的40Ar/39Ar研究得出结论:韧性剪切带早期韧性挤压推覆剪切作用发生在300Ma至280.2±1.4Ma,右行走滑剪切变形阶段,韧性剪切带出现差异抬升现象.小尖山金矿所在的剪切带中-西段走滑剪切变形作用产生在262.9~256.1Ma,快速抬升发生在261.5~262.9Ma,并且这一结论在后来金矿带的研究过程中得到了良好地印证(孙敬博等, 2012, 2013刘重芃等,2014段瑞春等,2017),进一步佐证了该结论的可靠性;该时代与小尖山花岗岩侵入时代是一致的;说明小尖山花岗岩脉形成于剪切带快速抬升之后的走滑剪切阶段.前人针对不同测试对象采用不同分析方法获得许多数据,成岩年龄分布较广,248~300Ma均有分布,证实区内存在多次岩浆活动,成矿年龄分布于220~300Ma,时间跨度与岩浆活动几乎一致,但集中于256Ma左右(表 3图 12),表明256Ma是康古尔塔格成矿带的重要成矿期(段瑞春等,2017).

        矿区 测试对象 分析方法 年龄(Ma) 备注 资料来源
        康古尔金矿 石英正长斑岩 全岩Rb-Sr 282±16 成岩时代 姬金生和杨建国,1996
        康古尔金矿 岛弧火山岩(流纹斑岩) 全岩Rb-Sr 300±13 成岩时代 姬金生和杨建国,1996
        康古尔金矿 安山岩 全岩Rb-Sr 290±5 成岩时代 姬金生和杨建国,1996
        康古尔金矿 英云闪长岩 全岩Rb-Sr 248.0±1.0 成岩时代 姬金生和杨建国,1996
        康古尔金矿 石英-碳酸盐脉 石英Rb-Sr 220±21 成矿时代 姬金生和杨建国,1996
        康古尔金矿 石英-碳酸盐脉 石英Rb-Sr 254±7 成矿时代 张连昌等,1997
        康古尔金矿 多金属硫化物石英脉 石英Rb-Sr 258±21 成矿时代 张连昌等,1997
        康古尔金矿 磁铁矿-黄铁矿-绿泥石-石英矿石 石英Rb-Sr 282.3±5.0 成矿时代 张连昌等,1997
        康古尔金矿 绢英岩 绢云母Rb-Sr 241±5 成矿时代 张连昌等,1997
        康古尔金矿 黄铁绢英岩 绢云母Ar-Ar 261 成矿时代 姬金生和杨建国,1996
        康古尔金矿 金矿石 绢云母Ar-Ar 252.5±1.7 成矿时代 陈文等,2007
        康古尔金矿 金矿石 石英Rb-Sr 261±1 成矿时代 陈文等,2007
        康古尔金矿 金矿石 矿石K-Ar 263.3~253.3 成矿时代 陈文等,2007
        马头滩金矿 金矿石 石英Rb-Sr 258.8±6.8 成矿时代 刘重芃等,2014
        马头滩金矿 金矿石 白云母Ar-Ar 256.0±1.5 成矿时代 刘重芃等,2014
        西凤山金矿 花岗闪长斑岩 全岩Rb-Sr 284±13 成岩时代 姬金生和杨建国,1996
        西凤山金矿 含金石英脉 石英Rb-Sr 272±3 成矿时代 姬金生和杨建国,1996
        红石金矿 石英钠长斑岩 锆石U-Pb 344±4 成岩时代 孙敬博等,2012
        红石金矿 金矿石 绢云母Ar-Ar 253.9±1.8 成矿时代 陈文等,2007
        红石金矿 金矿石 石英Rb-Sr 257±4 成矿时代 孙敬博等,2013
        红石金矿 金矿石 绢云母Ar-Ar 258.7±1.3 成矿时代 陈文等,2007
        红石金矿 糜棱岩 绢云母Ar-Ar 262±1 成矿时代 孙敬博等,2012
        石英滩金矿 含金石英脉 石英Rb-Sr 288±7 成矿时代 李华芹,1998
        石英滩金矿 含金石英脉 石英Rb-Sr 276±7 成矿时代 李华芹,1998
        石英滩金矿 含金石英脉 石英Rb-Sr 261.6±7.0 成矿时代 李华芹,1998
        石英滩金矿 含矿隐爆角砾岩 全岩Rb-Sr 244±9 成矿时代 李华芹,1998
        元宝山金矿 含矿围岩 全岩Rb-Sr 255.6±1.0 成矿时代 段瑞春等,2017
        元宝山金矿 金矿石 石英Rb-Sr 256±14 成矿时代 段瑞春等,2017

        表 3  康古尔塔格金矿带侵入岩与金矿床形成时代

        Table 3.  Age of gold deposits and intrusive rocks in the Kanggurtag gold belt

        图  12  康古尔塔格金矿带金矿床成矿年龄直方图

        Figure 12.  Age histogram of gold deposits in the Kanggurtag gold belt

        成矿作用时代与右行剪切变形作用时代的强烈耦合关系,证明韧性剪切带晚期的右行走滑剪切变形作用是剪切带内金矿床形成的主要原因(陈文等, 2009, 2010刘重芃等,2014段瑞春等,2017).小尖山金矿具有与康古尔金矿、马头滩金矿、元宝山金矿及红石金矿相似的构造地质背景与矿床地质特征,因此,人们完全有理由相信,金矿的形成时代及成矿作用是相似的;这种构造-岩浆-矿床的强烈时空耦合关系指示,小尖山金矿的形成极有可能与花岗岩密切相关.已有研究表明,金矿带上康古尔、马头滩、环儿山、西凤山、红石等金矿床成矿流体具有相似的特征,氢氧同位素结果指示成矿流体主要来源于岩浆水或岩浆水、变质水与大气降水组成的混和热液(张连昌等,2000王义天等,2007张达玉等,2012);据此笔者推测,小尖山花岗岩脉侵入过程中演化而来的岩浆水可能为金矿床形成过程中重要的流体来源.因此,矿区构造-岩浆作用为小尖山金矿的成矿作用提供了热和流体,是成矿作用的重要控制因素之一,但是其形成过程对小尖山金矿床的成矿作用的约束有待于进一步深入研究.

      • 本文通过对小尖山花岗岩的锆石U-Pb同位素年代学、岩石地球化学研究,初步可以得出以下结论:

        (1) 小尖山花岗岩是过铝质高钾钙碱性岩浆岩,富集轻稀土元素(LREE)、大离子亲石元素(LITE:Rb、Ba、Th、K、Sr)和Pb元素,亏损Nb、Ta和Ti元素,具有火山弧岩浆地球化学特征,是深部具岛弧地球化学特征新生地壳的部分熔融产物.

        (2) 小尖山金矿区的花岗岩脉形成于晚二叠世(257.0±2.3Ma),属于康古尔韧性剪切带走滑变形阶段,与康古尔塔格金矿带主成矿期基本一致,是小尖山金矿床成矿作用的重要控制因素之一.

    参考文献 (98)

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