区域成矿地质背景

Answer 1

（一）区域构造

阿吾拉勒铜多金属成矿带在地理位置上位于婆罗科努山南，乌孙山-那拉提山以北，主要分布在阿吾拉勒山脉及两侧。构造上属伊犁板块中的伊犁石炭-二叠纪裂谷带内的阿吾拉勒成矿带（图6-1）。北以伊犁盆地北缘断裂（伊犁-喀什河断裂）为界，南以伊犁-巩乃斯断裂为界。

本成矿带内断裂构造发育，主要以北西西向为主，其次为北西向和北东向。断裂性质以压扭性为主。

1.伊犁盆地北缘断裂（霍城-哈希勒达坂断裂）

该断裂与伊犁-喀什河走向一致，为北西西向，延长达几百千米。该断裂既是别珍套-汗吉尕早、中石炭世岛弧与伊犁石炭-二叠纪裂谷的分界线，也是吐拉苏石炭纪弧后盆地与伊犁石炭-二叠纪裂谷的分界线（图6-1）。该断裂为一区域性超岩石圈断裂，具有逆冲断层性质，走向北西西，倾向北北东，断裂产状较陡，为压扭性。断裂形成于加里东期或更早，在海西期强烈复活（张桂林等，2002）。

图6-1 西天山阿吾拉勒成矿带铜矿分布图

2.伊犁-巩乃斯断裂

该断裂与伊犁-巩乃斯河走向大致相同，为北西西向，延长几百千米。主要分布在阿吾拉勒山南侧的巩乃斯河谷中，主要表现为一组几乎平行的高角度逆冲断裂，断裂面南倾，倾角60°～70°，南盘为上升盘。切割了中生代以来的地层，表明其性质较为活跃。

（二）区域地层

阿吾拉勒成矿带内出露的地层以石炭系和二叠系为主，主要出露在阿吾拉勒山脉主体及两侧，总体上由东向西分布着中石炭统、上石炭统和二叠系，相应的沉积环境为浅海相、海陆交互相到陆相的火山-沉积组合；部分为中、新生代的侏罗系、白垩系、第三系和第四系，主要分布在喀什河和巩乃斯河谷及两侧。

阿吾拉勒山地区仅出露中、晚石炭世地层，自下而上划分为脑盖吐组和科古琴山组。

（1）脑盖吐组（C₂n）：区内脑盖吐组为一套陆相喷发岩：主要岩性灰黄—紫红色球泡流纹岩、玄武岩、霏细岩、安山岩、粗面岩、英安岩、粗安岩、粗玄岩及其同质火山碎屑岩，凝灰质碎屑岩夹砾岩、砂岩、泥岩。

（2）科古琴山组（C₃k）：区内科古琴山组分布很零星，为一套灰色、灰褐、紫褐色砾岩、砂岩等粗碎屑岩，夹少量灰岩、凝灰质碎屑岩。

下二叠统为一套杂色陆相火山岩系，上统分布零星，主要为陆相碎屑岩，其岩性为细砂岩、泥质砂岩、粗砂岩夹砂砾岩、安山玢岩、流纹岩、钙质长石砂岩等。

中生界仅侏罗系有零星分布，为陆相碎屑岩。新生界属山间盆地沉积，为陆相碎屑岩，第四系冰碛物发育。

本区盖层地层在志留纪末期发生了博罗科洛运动，使本区大部分地区抬升，缺失了下泥盆统；石炭纪时地质构造运动和火山活动强烈；晚石炭世时大部分地区抬升为剥蚀区。

（三）区域岩浆岩

阿吾拉勒成矿带内的岩浆岩以海西中晚期中酸性花岗岩类为主，主要岩性为花岗岩、花岗斑岩、斜长花岗斑岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、石英斑岩等。主要呈岩基、岩株和岩墙状产出，空间上呈近东西向带状分布与断裂带的分布相一致。

区内火山活动较频繁，其时代以晚古生代为主，火山岩呈近东西向带状分布与地层产状一致。泥盆纪中酸性火山碎屑岩和熔岩以及石炭纪中酸性火山碎屑岩和中基性熔岩，分布在阿吾拉勒山山脉，二叠纪火山岩为一套陆相火山岩建造，岩性为玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩、凝灰岩、安山玢岩和英安斑岩等。

（四）区域地球物理

西天山地区整体为布格重力低异常区，异常值多为-250×10^-5m/s² 左右。而阿吾拉勒成矿带位于精河-乌苏低重力异常中心从北向南至巩留—新源一线逐渐升高的过渡带上，其异常值由-230×10^-5m/s² 左右变化为-170×10^-5m/s² 左右。整体上呈现出向南北两侧和向东方向重力异常相对降低的趋势，与重力异常分布特征相似，阿吾拉勒成矿带的磁异常特征亦是从北部喀什河一线的-200nT陡升至伊犁河一线的近800nT，与西天山普遍呈现负异常相比显示出一较高的正异常带（新疆地调院，2003）。图6-2和图6-3为西天山1∶100万重磁异常图。图中最明显的是沿巩乃斯河谷分布的强大的正重力、正磁异常。该近东西向正异常，自式可布台向西至尼勒克—巩留一线，分为南北两支，北支呈北西走向，沿阿希—霍城一带分布；南支沿伊什基里克山分布。由于重磁极为一致，都为正异常，推测是由埋深大约10余千米的基性岩引起。沿异常北侧梯度带，自西向东相继出现阿希（Au）、恰布坎卓它（Au）、加曼特（Au）、穷布拉克（Cu，Mo）、克斯布拉克（Cu）、奴拉赛（Cu）、群吉萨依（Cu）、铁木里克（Fe、Cu）、托豆布拉克（Cu）和式可布台（Fe，Cu）等矿床（点），向东还可延至K-45幅的阿拉斯坦（Cu）、查岗诺尔（Fe，Cu）等矿床（点）。

图6-2 西天山布格异常平面图

图6-3 西天山原平面化极航磁异常平面图

从重力、磁异常分布特点不难看出铁铜矿床（点）主要出现在梯度带偏正值一侧（内侧），说明本区有丰富的Au，Fe，Cu成矿物质源，而且多沿深部隐伏岩体分布。

（五）区域地球化学

1.地层岩石微量元素含量

由于以前针对本成矿带的系统研究较少，有关区域地球化学资料也较少，本次研究综合前人（崔尚森等，1997，刘静等，2006）资料总结如下：

本项目研究区内的阿吾拉勒山地区主要出露地层为脑盖吐组，主要由火山熔岩和火山碎屑岩组成，熔岩以玄武岩、流纹岩为主夹有少量安山岩，大量实测剖面和地质填图资料显示，本组火山岩具有双峰式特点，区内未见与其有关的弧后盆地或弧前盆地建造。在脑盖吐组之后，区内全部为陆相沉积建造。

对刘静等（2006）在脑盖吐组采集了27件岩石化学样品（表6-1），依据火山岩最通用的TAS图解进行投图，4件样品投入玄武岩区，7件样品投入安山岩区，4件样品投入英安岩区，12件样品投入流纹岩区，据TAS图解与SiO₂的含量所确定的岩石类型及镜下鉴定基本吻合。与中国相应各类火山岩对比，该组略高FeO，略低TiO₂，MgO和P₂O₅，且从基性岩到酸性岩K₂O含量明显逐渐升高，在玄武岩和安山岩中Na₂O含量明显大于K₂O含量；英安岩和流纹岩中K₂O含量明显大于Na₂O。SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃，Na₂O，MnO和CaO的含量，与中国对应各类火山岩平均值接近。

脑盖吐组火山岩的主要岩石化学指数呈现规律性的变化（表6-1；图6-4），固结指数SI在玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩中依次降低，而碱度值AR、分异指数DI、长英指数FL、镁铁指数MF均呈现出依次升高的特征。表明了岩浆分异程度高且结晶演化正常。碱度值（AR）和分异指数（DI）等岩石化学参数及氧化物-SiO₂变异图均显示脑盖吐组火山岩的双峰式特点（图6-4）。

表6-1 脑盖吐组火山岩岩石化学数据及参数表

依据里特曼指数及（Na₂O+K₂O）-SiO₂图解（图6-4）判别，有7个样品投入碱性岩区，20个样品投入亚碱性区，再根据（Na₂O+K₂O）-FeO-MgO图解（图6-5）将亚碱性系列细分为拉斑系列（2件）和钙碱性系列（18件），中酸性火山岩以钙碱性系列为主，碱性系列次之。玄武岩以碱性为主。脑盖吐组玄武岩以高、中K含量为特征。利用常用的K₂O-SiO₂和SiO₂-K₂O/（Na₂O+K₂O）等图解判别，27个样品中只有5个属低K或Na质，其余为中、高K。这与弧后盆地玄武岩、岛弧玄武岩和MORB有本质区别。

4个玄武岩样品利用Pearce（1976）的8个主要氧化物的F₁，F₂，F₃参数计算并用F₁-F₂图解，其中3件样品均落入板内玄武岩区，另一件样品在板内玄武岩区之F₁的负延长方向，均显示典型板内玄武岩特色。本组中酸性岩样品利用 Maniar图解判别，约1/2样品落入了裂谷区。其余都投入后造山区。总体显示出板内裂谷特点。

图6-4 脑盖吐组火山岩岩石化学指数-SiO₂和氧化物-SiO₂变异图

2.脑盖吐组火山岩稀土及微量元素地球化学特征

脑盖吐组火山岩稀土及微量元素分析结果和主要特征值见表6-2。由表6-2可知，火山岩总体为轻稀土明显富集，重稀土弱亏损。各类岩石的稀土配分曲线吻合程度较好，反映源岩相同。∑REE及LREE/HREE变化范围大，显示火山岩浆的演化具长期性和多期性。δEu平均为0.749，为Eu弱负异常（Eu弱亏损型），表明岩浆分异程度较高。（La/Sm）_N平均为3.02，反映轻稀土之间分馏程度较好。（Gd/Yb）_N平均为1.23，其值较小，说明重稀土之间分馏不明显。δCe比值在少数样品中大于1，多数小于1，平均为0.89，显示出地壳岩石的特征。（La/Yb）_N比值平均为11.04，因而稀土配分曲线为右陡倾式。

表2-17 菁布拉克基性杂岩体稀土元素和微量元素分析结果

图6-5 脑盖吐组火山岩（Na₂O+K₂O）--MgO图解

（Rb/Yb）_N比值均大于1，平均为52.13。这一比值明显区别于不相容元素强亏损，即（Rb/Yb）_N小于1的洋中脊玄武岩，而与板内玄武岩相似。玄武岩的Ta/Hf值均大于0.1（0.13～0.31，平均为0.22），显著区别于洋中脊玄武岩（小于0.1）和岛弧玄武岩（小于0.1）。高Th是本区火山岩的重要特征，尤其在脑盖吐组玄武岩中最为显著，这与岛弧玄武岩和洋中脊玄武岩有本质区别，是大陆玄武岩的重要体现。Th/Ta大于4（16.57～48.50，平均为30.58），明显不同于E-MORB（平均Th/Ta=1.64）和岛弧玄武岩（平均Th/Ta=1.6～4），而与板内初始裂谷玄武岩（平均Th/Ta=10）相近。对比中国对应各类火山岩，脑盖吐组火山岩显著富集Hf，Th，Y，Rb，Ba，Sc，较富集Zr，Cs，V，亏损Cr和Nb，这与板内玄武岩特征相似。

在岩石的微量元素蛛网图中，K-Nb段与Pearce的过渡性钙碱性-碱性玄武岩的地球化学型式相似（图6-6），但由于高Sr，Ti，Y等有别于岛弧玄武岩，而与板内玄武岩相似。玄武岩样品在Zr/Y-Zr等构造环境图解中，均投入板内玄武岩区（图6-7）。

图6-6 脑盖吐组玄武岩微量元素蛛网图

图6-7 脑盖吐组玄武岩的Zr/Y-Zr图

根据以上分析，脑盖吐组以钙碱性系列为主，碱性系列次之为特征，其中玄武岩类以碱性为主。岩石富FeO，Hf，Th，Y，Rb，Ba，Sc，Zr，Cs，V和LREE，贫TiO₂，MgO，P₂O₅，Cr和Nb，这些特征与岛弧火山岩有本质的差异。火山岩岩石组合具有双峰式火山岩的特征，岩石化学及地球化学各种参数和图解均显示大陆板内裂谷火山岩的特征。

3.二叠纪火山岩的地球化学特征

二叠纪火山岩主要有下二叠统乌郎组玄武岩、安山玢岩、英安斑岩、流纹质英安斑岩、凝灰质砂岩等，上二叠统下部晓山萨依组砂砾岩，上二叠统中部哈米斯特组凝灰岩、英安岩、玄武岩及上二叠统上部铁木里克组泥质粉砂岩夹煤线和砾岩。熊小林等（2001）的研究总结出本区二叠纪火山岩的地球化学特征为：阿吾拉勒二叠纪钠质英安岩和钠长斑岩具有中酸性火成岩（安山质-英安质）成分特征，高Na₂O（4.4%～5.96%），Al₂O₃（14.95%～16.32%），富碱（Na₂O+K₂O 为6.46%～11.01%），Na₂O/K₂O大于1（1.98～4.22），其NK/A值（0.61～0.99）和A/NKC值（0.86～1.15）均显示准铝-弱过铝的化学特征。在Na-K-Ca三角图中落入埃达克和太古宙TTD（G）-奥长花岗岩-英云闪长岩域。微量元素表现为相对亏损Nb，Ta，U，Th，Ti等高场强元素，与火山弧钙碱性岩一致，但具有独特的高Sr，低Y，Yb和强烈亏损HREE等特征。

4.花岗质侵入岩类地球化学特征

（1）产出特征。阿吾拉勒成矿带内除了广泛发育的石炭纪和二叠纪火山岩外，同期形成的各种侵入体也较发育。主要以海西中期和晚期的岩浆侵入活动为主，依据岩体与地层的接触关系以及各岩体间的穿插关系，可在每一期岩浆活动中划分出三个幕次。海西中期岩体均侵位于下石炭统和中石炭统火山沉积岩系中；个别岩体被下二叠统沉积物覆盖，并在其底砾岩中含有下伏岩体的砾石。海西晚期属第一、二幕次岩体侵入的最新地层为下二叠统乌郎组；第三幕次岩体侵入的最新地层为上二叠统，个别岩体被白垩系沉积物覆盖，且在其底砾岩中有该幕岩体的砾石。

海西中期侵入岩在阿吾拉勒山从东到西均有产出，但主要分布在南半部。构成第一侵入幕次岩体的主要岩石类型为辉长岩、辉长辉绿岩、闪长岩和石英闪长岩，尚有几个很小的二辉辉橄岩岩体。第二侵入幕次岩体的主要岩石类型是黑云母花岗岩、斜长花岗斑岩和花岗斑岩。第三侵入幕次岩体的岩石类型均为花岗斑岩类。由此可见，海西中期侵入岩成分范围宽，岩石组合齐全，从超基性岩、基性岩、中性岩到酸性岩均有出露；并表现为明显的从基性端元向酸性端元的正序岩浆演化系列，其间没有明显的转折或间断。海西中期的岩体规模均偏小，多呈近等轴的岩株和长条状的岩床、岩枝。主要属浅成相，个别属中深成相或超浅成相。

海西晚期岩体集中分布于阿吾拉勒山西段的特铁达坂至白石墩之间，主要呈近等轴状的中小型岩株产出，也有一些条带状的岩枝、岩脉，均属浅成相和超浅成相，与火山活动关系密切，有些实际上就是充填于火山管道中的斑岩和次火山岩。第一侵入幕次岩体的主要岩石类型为闪长岩、闪长玢岩和石英闪长玢岩。第二侵入幕次岩体的主要岩石类型为花岗斑岩和石英斑岩。第三侵入幕次岩体的岩石类型复杂，成分组成范围宽，主要岩石类型有辉长岩、辉绿岩、闪长玢岩、花岗闪长斑岩、花岗斑岩。由此可见，海西晚期第一、二幕次的成分演化趋势清楚，构成了一个完整的正序岩浆演化系列。而第三幕次岩浆活动自成系列，明显地不是第二幕次岩浆活动的自然延续。

（2）岩相。本区各种岩石类型均较新鲜，不同侵入幕次中的同种岩石类型有很大的相似性。其矿物组合和组构特点与世界各地钙碱性侵入岩系的普遍特征吻合。最主要的造岩矿物是单斜辉石、普通角闪石、黑云母、斜长石、钾长石和石英。最稳定的副矿物组合是磁铁矿-磷灰石-榍石-锆石。褐帘石、独居石、钛铁矿等副矿物仅在个别岩体中出现，且数量很少。这种副矿物组合特征表明，就总体而言，本区岩浆结晶过程的氧逸度较高。此外，由于没有发现石榴子石、堇青石、白云母等富铝矿物，说明贫铝可能是本区花岗岩的特征。同样，由于没有发现碱性暗色矿物和似长石矿物，本区可能不存在碱性花岗岩和碱性岩。在部分花岗岩体中，岩石薄片鉴定和电子探针分析均证实其斜长石属钠长石或低排号的更长石，属碱长花岗岩。

（3）岩石化学。姜常义等（1996）对所采94件各期次侵入岩的硅酸盐岩石样品进行了全分析，探讨了本区侵入岩的基本特征。

与相对应的中国各类侵入岩平均成分相比，本区海西中晚期侵入岩的TiO₂含量普遍偏低，大多数类型岩石的MgO和CaO含量也偏低。SiO₂和Na₂O含量普遍偏高，尤以富钠为显著特征。在海西中期和海西晚期岩石中，K₂O含量有明显的不同。在海西中期侵入岩中，除少部分岩石中的K₂O偏高外，其余均偏低；而在海西晚期的大多数类型岩石中，K₂O含量偏高。

对于SiO₂<63%的样品，采用里特曼指数（δ）法；对于SiO₂>63%的样品，采用赖特碱度率法（AR），并且采用铝饱和度指数（ANKC）来衡量Al₂O₃的饱和程度。按照这些判别标志，本区各类侵入岩的94件样品中，有60件属铝含量正常系列，34件属弱过饱和系列，没有出现铝强烈过饱和系列，这与岩相学特征是吻合的。94件样品中，60件属碱性系列，34件属钙碱性系列，即以碱性系列为主，钙碱性系列次之。同样，岩石化学组成中没有出现过碱性系列，与岩相学特征也是一致的（图6-8）。

海西中期的辉长岩与海西晚期的辉长岩在化学组成上有所不同，较明显的差异是TiO₂含量和里特曼指数的不同。海西中期辉长岩的TiO₂平均含量和里特曼指数分别是0.77%和4.24，而海西晚期辉长岩的相应值分别是1.45%和5.10。这种差异应反映了本区海西中、晚期构造环境的差异。

海西中期第三幕次侵入活动构成了从基性端元向酸性端元连续演化的完整系列。据此，可将本区岩浆侵入活动划分为三个阶段，即石炭纪、早二叠世和晚二叠世。

岩石化学组成是判别花岗岩成因类型的主要依据。本区绝大多数侵入岩属I型系列，只有个别侵入岩可划归S型花岗岩系列，这与副矿物组合等特征是一致的。

（4）稀土元素地球化学。据姜常义等（1996）研究，本区中酸性侵入岩的稀土元素总量差别较大，其范围为49.31×10^-6～163.38×10^-6。大部分花岗岩的稀土总量高于闪长岩。轻重稀土分馏明显，LREE/HREE为5.27～18.04。轻稀土元素之间分馏亦较明显，La/Sm为5.22～9.57。相对而言，重稀土元素之间分馏不太明显，Gd/Yb为1.55～4.70。Eu负异常不显著，Eu/Eu^*均大于0.57。这些数值反映在稀土元素配分曲线上为右倾的轻稀土富集型。这些特征它们明显地不同于华南S型花岗岩的稀土元素配分曲线特征，后者往往呈显著的“V”字型，而是与我国北方以I型花岗岩为主体的稀土元素配分曲线相似。另外，斜长石是中酸性岩浆的液相线相或近液相线相，因此，中酸性岩浆的分异往往伴随着斜长石的大量分离。这必然导致Eu的强烈贫化。本区花岗岩的Eu负异常不显著，意味着它们不是从高度分异演化的残余岩浆中结晶的。因此，产生本区岩浆岩多样性的首要因素可能是不同源区、不同期次的深熔作用。

图6-8 侵入岩碱度率图