区域成矿环境对比

如题所述

(一)区域构造对比

随着早震旦世罗迪尼亚超大陆的裂解,早古生代期间,在西天山和东天山分别形成唐巴勒洋(寒武纪—奥陶纪)和大草滩洋(扩张中心在吐哈盆地南缘,持续时间为奥陶纪—志留纪),奥陶纪—志留纪唐巴勒洋和大草滩洋的俯冲作用在新疆西天山和东天山天山形成了一系列早古生代的沟-弧-盆体系(Qin et al.,2002;李生虎等,2002)。晚古生代期间,早泥盆世初期板内伸展作用在西天山和东天山形成了泥盆纪—石炭纪的北天山(巴音沟)洋和康古尔塔格洋(李锦轶等,2002;李锦轶,2004)。在西天山地区北天山(巴音沟)洋的向南俯冲作用形成了从北到南构造格局为阿拉套-汗吉尕二叠纪裂谷、依连哈比尔尕早、中石炭世弧前-海沟带、别珍套-汗吉尕早、中石炭世岛弧、吐拉苏早、中石炭世弧后盆地、伊犁裂谷和中天山前寒武纪地块等;在东天山,康古尔塔格洋的南北双向俯冲造成了从北到南的构造格局分别为博格达-哈尔里克早、中石炭世陆缘火山弧、吐哈地块、大南湖-头苏泉泥盆纪岛弧带、企鹅山-土屋石炭纪岛弧、阿奇山-雅满苏早、中石炭世岛弧和中天山前寒武纪地块等(张良臣等,1985;肖序常,1991;Qin et al.,2002;李锦轶等,2002;王志良等,2004;李锦轶,2004;左国朝等,2006,王志良等,2006)。

(二)区域地层对比

1.前寒武系

西天山:前寒武系分布范围较大,在温泉、赛里木和博罗科洛地区均有出露,出露地层为古元古界温泉群,岩性为二云斜长片麻岩、斜长角闪片岩、二云母片岩、角闪岩、大理岩、石英岩等;中元古界蓟县系,岩性为大理岩化灰岩、白云质硅质灰岩、灰岩、板岩和千枚岩等。

东天山:前寒武系分布范围较小,仅发育于中天山前寒武纪地块中,出露地层为中元古界长城系,岩性为石英岩、片岩、硅化大理岩、变质流纹岩等;中元古界蓟县系岩性为变质碎屑岩、碳酸盐岩夹硅质岩等。

2.古生界

西天山古生界地层出露齐全,寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二叠系均发育;东天山古生界地层除寒武系外,奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二叠系均发育。

西天山:寒武系为泥岩、灰岩、粉砂岩、砂岩和磷块岩等;奥陶系为浅海相碎屑岩、碳酸盐岩和岩浆型被动陆缘火山岩;志留系为一套活动陆缘火山岩-碎屑岩建造;泥盆系为一套浅海到裂陷深海盆沉积的砾岩、砂岩、粉砂岩、灰岩和凝灰岩等;石炭系为一套沟弧盆体系火山岩-碎屑岩建造;二叠系为一套裂谷型陆相双峰式火山岩。

东天山:中奥陶统为岛弧型玄武岩、安山岩和流纹岩;中-上志留统为岛弧型细碧岩、角砾熔岩、安山玄武岩、流纹岩和霏细岩;泥盆系为一套岛弧型海陆交互相的中酸性火山岩、陆相火山岩-碎屑岩;石炭系为一套岛弧型海相火山岩-沉积岩;二叠系为一套裂谷型陆相双峰式火山岩。

3.中-新生界

中生界在西天山和东天山均零星出露,主要为一套侏罗纪陆相碎屑岩含煤建造。

新生界在西天山和东天山主要分布于一些盆地(吐哈盆地和伊犁盆地)和低洼地带,为陆相碎屑沉积。

(三)区域岩浆岩对比

1.区域火山岩

西天山和东天山的火山活动较频繁,火山岩时代为古生代,早古生代火山岩零星分布,晚古生代火山岩十分发育,呈近东西向带状分布。

西天山:早古生代火山岩主要为奥陶纪岩浆型被动陆缘火山岩与志留纪活动陆缘的中酸性火山碎屑岩、中基性熔岩,出露在博罗科洛地区;中、晚泥盆世火山岩主要为中酸性火山碎屑岩和熔岩,出露于别珍套—汗吉尕一带;石炭纪沟弧盆体系火山岩为中酸性火山碎屑岩和中基性熔岩,二叠纪火山岩为一套裂谷型陆相双峰式火山岩建造,两者广泛发育于西天山大部分地区。

东天山:早古生代火山岩主要为中奥陶世玄武岩、安山岩和流纹岩;中-晚志留世细碧岩、角砾熔岩、安山玄武岩、流纹岩和霏细岩,零星分布在康古尔塔格、库米什、硫磺山和干沟一带,分布范围比西天山大。石炭纪岛弧型火山岩的时空分布特征比西天山明显,以大草滩断裂带康古尔韧性剪切带为界分成3个带,即大南湖-头苏泉泥盆纪火山岩带(北带)、企鹅山-土屋石炭纪火山岩带(中带)和阿奇山-雅满苏石炭纪-二叠纪火山岩带(南带)。北带的泥盆纪火山岩以大南湖组和头苏泉组为主,岩性主要为拉斑玄武岩夹安山岩和流纹岩;中带石炭纪火山岩为企鹅山群中基性火山岩-碎屑岩,小热泉子组玄武安山岩、安山岩、英安岩、流纹斑岩夹凝灰岩等,以及底坎尔组中酸性凝灰岩夹安山岩、英安岩和灰岩等;南带出露的石炭纪火山岩为雅满苏组基性-中性火山岩,土古土布拉克组玄武岩、英安岩、流纹岩和中酸性火山碎屑岩,二叠纪火山岩主要为阿其克布拉克组裂谷型陆相双峰式火山岩。

2.区域侵入岩

西天山和东天山的岩浆侵入活动频繁,侵入岩发育,从岩基、岩株到岩墙均有出露,呈近东西向带状分布,以中酸性岩体最为发育,侵入时代为加里东期、海西期和印支期(王永新,1997;马瑞士等,1997;毛景文等,2002b;沙德铭等,2003;李华芹等,2006)。海西期侵入岩在西天山和东天山广泛发育,其中东天山出露的海西期基性—超基性侵入岩明显多于西天山。加里东期侵入岩在西天山和东天山均零星分布于个别地区,印支期侵入岩仅出露于东天山的黄山地区东部。

西天山:晚志留世侵入岩为花岗闪长岩和二长花岗岩,主要分布于温泉县城南部;海西早期侵入岩为花岗斑岩、花岗闪长斑岩和闪长玢岩等,分布在依连哈比尔尕和博罗科洛地区;海西中期花岗岩为二长花岗岩、花岗岩、花岗闪长岩、花岗斑岩和流纹斑岩等,主要分布于阿拉套和博罗科洛地区;海西晚期花岗岩为闪长玢岩、二长花岗岩、石英钠长斑岩、花岗斑岩和流纹斑岩等,主要分布于阿拉套、汗吉尕和阿吾拉勒地区。

东天山:加里东期侵入岩为黑云母二长花岗岩和黑云母花岗岩,分布在中天山一带(马瑞士等,1997);海西期的基性—中基性岩体主要分布于南北大沟和黄山地区;海西期的中酸性岩体主要分布于康古尔-黄山韧性剪切带的南北两侧;印支期中酸性岩体主要分布于黄山地区东部。

(四)区域地球物理特征对比

1.区域地壳厚度

从中亚莫氏面等深线图(图7-2)可以看出,西天山成矿区地壳厚度为50~60km,根据区域莫氏面等深线所反映出来的地幔表面的形态,西天山成矿区整体为地幔上凸区;东天山成矿区地壳厚度为45~50km,根据区域莫氏面等深线所反映出来的地幔表面的形态,东天山成矿区整体为地幔下凹区。一般来说,地幔上凸区往往是超岩石圈断裂发育部位,是构造运动和岩浆作用最强烈的地区,是幔源物质上升的通道(叶庆同等,1999;杨建国等,2004)。

2.区域重力特征

从新疆天山地区布格重力异常图(图略)可以看出,大致以乌鲁木齐—库尔勒为界,分为西天山布格重力低异常区和东天山布格重力高异常区。

西天山地区是新疆最大的布格重力异常区,其范围东至乌鲁木齐,往西延伸至哈萨克斯坦境内,北至石河子—奎屯一带,其南部边界呈不规则状,有3个往南凸出的部分。该异常区总体呈北西-南东向延伸,长700km,南北宽400~500km,呈不规则长方形,面积约28万km2。布格重力异常值为-280×10-5~-240×10-5m/s2(新疆地质调查院,2003),有两个异常中心(依连哈比尔尕山和哈尔克山负异常),重力值由异常中心向两侧逐渐升高。在西天山北部为艾比湖-东排子-白泉海重力异常梯度带,呈东西向延伸,长520 m,布格重力异常梯度值具西密、东稀的特征,西部为每千米2×10-5m/s2,东部小于1×10-5m/s2。该梯度带是西天山区域布格重力异常区与准噶尔区域布格重力异常区的分界线。

东天山重力异常区,范围包括博格达—哈尔里克、吐-哈盆地以及觉罗塔格、北山、库鲁克塔格的广大区域。该区宏观上展示为区域性的布格重力高值区,其重力异常值一般为-130×10-5~-110×10-5m/s2,可在区内圈出康古尔塔格、库鲁克塔格和穹塔格3处重力高异常块,最高重力值达-95×10-5m/s2,但在托克逊—吐鲁番—哈密一线,局部表现为重力低,最低布格重力异常值-220×10-5m/s2(新疆地质调查院,2003)。重力特征显示东天山具有上地幔隆起区以及地壳结构和地层建造的特异性重力场特征。东天山重力异常区以规模宏大的吐-哈南缘重力梯度带为界,呈现出南北差异的重力场特征,梯度带北侧以线性异常和条带状异常为多,梯度带南侧以块状异常和团块状异常为主。一般来说,重力异常值低反映基底隆起,岩浆活动较强烈,是幔源物质上升的通道。

图7-2 中亚莫氏面等深线图

3.区域磁场特征

从新疆天山地区航磁异常图(图略)可以看出,西天山和东天山磁场变化较为复杂,大致以乌鲁木齐-库尔勒为界分为西天山低负磁场区和东天山正、负磁场变化区。

西天山:低负磁场区又可划分出阿拉套-依连哈比尔尕磁力低值区和伊宁-阿吾拉勒高磁异常带,前者反映出在阿拉套-汗吉尕晚古生代裂谷、依连哈比尔尕早、中石炭世弧前-海沟带和别珍套-汗吉尕早、中石炭世岛弧与中基性—超基性岩浆岩有关的磁性物质不发育;后者磁场强度一般为-150~300nT,最高达1000nT,向东与东天山康古尔-黄山高磁异常带相连。

东天山:正、负磁场变化区由北到南可划分出吐鲁番-哈密带状磁力低值区、康古尔-黄山高磁异常带和阿奇山-雅满苏低负磁异常区,前者异常范围与吐哈地块基本对应,磁场值一般为-50~-100nT,反映出巨厚新生界的磁性特征;中间者异常范围大致与大南湖-头苏泉泥盆纪岛弧带和康古尔-黄山韧性剪切带相对应,磁场值一般为200~300nT,最高达1000nT,该异常带与康古尔—黄山一带广泛分布的中基性火山沉积岩和侵入岩有关;后者异常范围大致与企鹅山-土屋及阿奇山-雅满苏早、中石炭世岛弧相对应,磁场值一般为-100~-200nT,在该背景中还叠加了小规模的正磁异常,低负磁异常与正常沉积岩和凝灰岩有关,局部磁异常可能与广泛发育的中基性火山岩有关。

(五)区域地球化学特征对比

1.主要成矿元素背景特征

西天山:Pb,Zn,Sb,Hg,W,Sn等元素均属高背景分布,Au,Cu,Ag,Mo,Ni等则均处于背景分布状态,而Au,Ag等元素基本上接近于高背景分布,其中主成矿元素丰度值分别为:Au 0.5×10-9,Ag 60.4×10-9,Cu 23.5×10-6,Pb 13.7×10-6,Zn 62.4×10-6,Cr 14.2×10-6,W 0.7×10-6,Sn 1.64×10-6。从不同时代地层中岩石地球化学特征可以看出,西天山地区Cu,Au,Ag,Pb,Zn等成矿及指示元素主要在泥盆系和石炭系中富集,其次为二叠系和志留系(中国地质调查局,2003)

东天山:Au,Cu,Mo,Ag,Pb,Zn,Sb,Hg,W,Sn等元素均属背景状态分布,Cu,Au,As,Sb,Zn,Ni,Co,Mo等主要成矿及其相关元素线性分布规律十分明显,这些元素高背景区十分发育,且互相叠加,形成规模巨大、延伸稳定的多元素高背景区带。东天山地区Cu,Au,Ag,Pb,Zn等成矿及指示元素主要在石炭系和泥盆系中富集。

东西天山对比结果显示:西天山地区的Ag,As,Sb,Cu,Pb,Zn,Ni,Cr,Co,W,Sn,Bi等元素背景值相对东天山偏高;而东天山Au,Mo等元素背景值相对西天山偏高;其余元素较为接近。

2.主要成矿元素富集变化特征

西天山:从局部衬度系数上看,区内具有很好的成矿地球化学条件,Au,Ag,Cu,Pb,Zn,Hg,Sb,W,Sn,Mo,Ni元素含量明显高于整个天山成矿带(衬度值大于1.2),呈相对富集状态,尤其是W,Sb,Au,Sn等元素衬度值均在1.5以上,处于显著富集状态。变化系数大小反映了区内Au,Hg,Sb,Pb,W,Ni,Mo等元素在空间上分布不均匀(变化系数大于1.0,除Ni外均在1.4以上),说明这些元素具有在局部富集成矿的特征,其余元素变化系数一般小于1.0,基本上属于均匀状态。

东天山:区内Au,Mo,Hg,Cu,Sb,Ni,Ag,Pb,Zn,W等元素含量与整个天山成矿带基本相当(衬度值1.0左右),总体属正常分布,只有Au,Mo,Hg等元素趋于明显富集状态(衬度值大于1.2)。除Zn外,Au,Hg,Sb,Cu,Ag,Pb,W,Sn,Mo,Ni等元素均处于不均匀分布(变化系数大于1.0),尤其是Au,Hg,Sb,Cu,Ag,Pb,W,Sn等元素变化系数在1.4以上,Au,Hg,Sb,Cu等个别元素变化系数大于2.0,说明这些元素很容易在局部富集成矿。

3.重要成矿元素地球化学块体特征

西天山:本区共有各类地球化学块体54个,从块体元素组分上看,块体成分很复杂,具有很好的成矿地球化学条件。8种重要成矿元素均呈高度富集,元素组合主要有多金属元素(Cu,Pb,Zn)、高温元素(钨钼族元素Sn与中酸性岩浆作用有关,铁族元素Ni与中基性岩浆作用有关)和低温元素Sb。按块体个数由多到少,区内各元素排列顺序依次为:Cu,Pb,Au,Ag,Sn,Sb,Ni,Zn。

东天山:本区共有各类地球化学块体27个,从块体元素组分上看,块体成分也比较复杂,重要成矿元素多数呈高度富集,除Sn元素外,其余元素与西天山均相同,但以贵金属元素(Au,Ag)和多金属元素(Cu,Pb,Zn)为主,其次为铁族高温元素(Ni与中基性岩浆作用有关)和低温元素Sb。按块体个数由多到少,区内各元素排列顺序依次为:Ni,Cu,Au,Pb,Zn,Ag,Sb。

4.重要成矿元素地球化学块体内资源潜力

西天山:本区重要成矿元素地球化学块体内资源量处于重要地位,其中资源量处于第一位的有:Au(609.33t),Ag(579t),Pb(691.24万t),Zn(465.49万t),Sn(7.05万t),Sb(118.31万t),处于第二位的有:Cu(1150.31万t),Ni(27.16万t)。就资源量而言,西天山地区具有Au,Cu,Pb,Zn,Sn,Sb,Ni 大型矿床的资源潜力。

东天山:本区重要成矿元素地球化学块体内资源量与西天山一样处于重要地位,其中资源量处于第一位的有:Cu(1658.48万t),Ni(37.44万t),处于第二位的有:Pb(130.89万t),Zn(134.33万t),处于第三位的有:Au(405.74t),Ag(123t)。就资源量而言,东天山与西天山一样具有Au,Cu,Pb,Zn,Sn,Sb,Ni 大型矿床的资源潜力。

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