巴爾喀什成礦帶博爾雷斑巖銅礦床地質(zhì)特征與成礦時代

趙恒樂，陳宣華，屈文俊，楊 屹，李學智，楊 農(nóng)，陳正樂，韓淑琴

(1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)勘查局第一區(qū)調(diào)大隊，新疆 烏魯木齊 830011;2.中國地質(zhì)科學院地質(zhì)力學研究所，北京 100081;3.國家地質(zhì)實驗測試中心，北京 100037)

巴爾喀什成礦帶博爾雷斑巖銅礦床地質(zhì)特征與成礦時代

趙恒樂1，陳宣華2，屈文俊3，楊 屹1，李學智1，楊 農(nóng)2，陳正樂2，韓淑琴2

(1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)勘查局第一區(qū)調(diào)大隊，新疆 烏魯木齊 830011;2.中國地質(zhì)科學院地質(zhì)力學研究所，北京 100081;3.國家地質(zhì)實驗測試中心，北京 100037)

巴爾喀什成礦帶是世界著名的中亞成礦域斑巖型銅鉬成礦帶，產(chǎn)出許多大型—超大型斑巖型銅鉬礦床和一些石英脈—云英巖型鎢鉬礦床。本文介紹了巴爾喀什成礦帶博爾雷大型斑巖型銅 (鉬)礦床地質(zhì)特征，并對該礦床2件輝鉬礦樣品進行了錸—鋨同位素分析，得到博爾雷大型斑巖型銅 (鉬)礦床的輝鉬礦模式年齡 (平均值)為315.9 Ma，說明了晚石炭世巴爾喀什成礦帶斑巖型銅鉬礦床的形成年齡，屬海西晚期構(gòu)造—巖漿活動的產(chǎn)物。博爾雷斑巖銅礦成礦時代介于東天山與西準噶爾斑巖型銅礦床的成礦時代之間。

錸—鋨同位素年齡;輝鉬礦;博爾雷斑巖銅礦床;巴爾喀什成礦帶;哈薩克斯坦

博爾雷 (Borly)大型斑巖型銅—金—鉬礦床地處哈薩克斯坦巴爾喀什成礦帶，產(chǎn)出在世界十大斑巖型銅礦床之一的科翁臘德斑巖型銅礦床附近。巴爾喀什成礦帶是中亞成礦域(或稱為古亞洲成礦構(gòu)造體系)［1］哈薩克斯坦—天山馬蹄形構(gòu)造帶的內(nèi)緣、巴爾喀什—準噶爾造山帶的核心部位，該帶不僅是哈薩克斯坦最主要的斑巖型銅礦化集中區(qū)［2～5］，也是世界重要的十個斑巖銅礦成礦區(qū)帶之一。

博爾雷斑巖銅礦的成礦時代被認為是晚古生代，Singer et al.［6］根據(jù)有關資料加以綜合，給出博爾雷斑巖銅鉬礦床的成礦年齡為329 Ma。本文根據(jù)輝鉬礦錸—鋨同位素年齡，確定了博爾雷斑巖型銅鉬成礦作用的年齡，并與我國境內(nèi)西、東準噶爾和東天山斑巖銅礦帶的銅鉬成礦作用年齡進行了對比分析。

1 中亞成礦域巴爾喀什成礦帶地質(zhì)概況

1.1 中亞成礦域

中亞成礦域，西起歐亞兩大洲交界的呈南北走向的烏拉爾，從其南部折向東，經(jīng)哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦，吉爾吉斯斯坦、新疆塔里木以北地區(qū)、青海和甘肅北部、內(nèi)蒙西部、蒙古國西部，直達包括貝加爾湖東部地區(qū)在內(nèi)的南西伯利亞［7］。中亞成礦域是與環(huán)太平洋成礦域和特提斯成礦域并列的全球三大成礦域之一，以發(fā)育中、晚元古代及古生代活動帶與成礦作用為特點［7］，分布有多期次、多類型的火山巖、花崗巖、基性巖、超基性巖、蛇綠巖帶及變質(zhì)巖帶;在地質(zhì)歷史上經(jīng)歷了大陸基底形成、古亞洲洋陸緣增生和濱西太平洋大陸邊緣活動及陸內(nèi)斷塊升降等多個階段，造就了多種有利的成礦環(huán)境［1］。中亞成礦域因其巨量的金屬和非金屬礦產(chǎn)而聞名于世，成礦作用極其復雜多樣［8～9］，特別是斑巖型銅—鉬—金和石英脈—云英巖型鎢鉬成礦作用占據(jù)了重要地位。

中亞成礦域的主體是巴爾喀什—準噶爾—南蒙古斑巖銅 (鉬)礦帶［10］，巴爾喀什成礦帶是其重要組成部分。中亞成礦域斑巖型礦床有蒙古查干蘇布爾加和歐玉陶勒蓋等銅礦、哈薩克斯坦科翁臘德、阿克斗卡、科克賽和博爾雷等銅礦以及薩亞克矽卡巖型銅礦區(qū)的斑巖銅礦、烏茲別克斯坦卡馬基爾—達爾涅等銅礦、西準噶爾包古圖銅礦、東天山土屋—延東銅礦等，它們多形成于石炭—二疊紀，個別為早古生代產(chǎn)物。

1.2 巴爾喀什成礦帶

巴爾喀什成礦帶是 (環(huán))巴爾喀什— (環(huán))準噶爾—南蒙古斑巖銅 (鉬)礦帶［10］的一部分。環(huán)巴爾喀什地區(qū)是中亞成礦域中最主要的金屬成礦密集區(qū)，該地區(qū)地質(zhì)演化歷史復雜，形成了眾多世界級的銅礦、金礦和銀多金屬礦床［9］，因此，巴爾喀什成礦帶被認為是中亞成礦域的核心部分之一［9］。巴爾喀什成礦帶晚古生代斑巖型銅礦床的形成與該地區(qū)泥盆紀火山—巖漿弧、石炭紀—二疊紀火山—巖漿弧有關［11］。

巴爾喀什成礦帶分為北、南兩個礦化集中區(qū)，前者西起莫特地塊，向東經(jīng)阿克斗卡，延入我國新疆西準噶爾的包古圖一帶。該帶東西長近1000 km，已發(fā)現(xiàn)規(guī)模不等的大小礦床(點)近百處，其中的科翁臘德 (銅儲量＞800萬噸)和阿克斗卡 (銅為588萬噸)均屬世界著名的超大型斑巖型銅鉬礦床［3～4］。

本文研究的博爾雷斑巖型銅礦床產(chǎn)在巴爾喀什成礦帶的西部地區(qū)。巴爾喀什成礦帶西部銅—鉬—鎢礦床的成礦系列，可能經(jīng)歷了受多旋回地球動力學控制的活動大陸邊緣巖石圈巖漿活動的演化過程，是在古生代 (尤其是中、晚古生代)中亞核心部位多階段俯沖、地殼增生和側(cè)向生長的造山歷史中鑄就而成［12～15］。從弧后洋的構(gòu)造背景 (火山塊狀硫化物 Cu-Au礦床)發(fā)展到受俯沖控制的鈣堿性巖漿活動 (斑巖型銅礦床)，隨后進入低程度部分熔融的地殼分異作用和廣義的巖漿內(nèi)部分離作用階段 (斑巖型鉬礦床和石英脈—云英巖型鎢鉬礦床)，最后形成非造山的二疊紀大陸裂谷 (過堿性鈉閃石花崗巖 REE-Zr-Nb富集系統(tǒng))［12］。

2 礦床地質(zhì)特征

博爾雷斑巖型銅礦床位于哈薩克斯坦杰茲卡茲甘省 Prioziorny區(qū)，在巴爾喀什市北60 km處，距科翁臘德銅礦床45 km，地理坐標為東經(jīng)74°42′41″、北緯47°11′45″，海拔約493 m。礦區(qū)主要位于Tokrausky復向斜的南部。

礦區(qū)主要組成巖石為:下石炭統(tǒng)Karkaralinskaya組巖屑晶屑凝灰?guī)r、火山熔巖和次火山巖;中—上石炭統(tǒng)Keregetass組英安巖、有時為粗面英安巖或安山巖—英安巖熔結(jié)凝灰?guī)r、微晶凝灰?guī)r、凝灰熔巖、熔巖和次火山巖巖體。礦區(qū)中心部位為 Borlinksy巖體，它是Kyzylzhalsky侵入巖體的一個巖枝。該巖枝具有三期巖相結(jié)構(gòu)，第一巖相為石英閃長巖，第二巖相 (也是最主要的)為黑云母角閃花崗閃長巖，第三巖相為淺色花崗斑巖。這些巖相又被一具有復雜枝狀結(jié)構(gòu)的花崗閃長斑巖巖體所穿切。該巖體侵入之后，伴隨有強烈的隱爆角礫巖化作用、熱液蝕變和石英—硫化物網(wǎng)狀脈的形成。該區(qū)最年輕的巖石組合是早二疊世Zhaksitagalinsky雜巖體中的堿性花崗斑巖巖墻和次火山巖巖體。獨立的正長閃長巖和輝綠玢巖巖墻也曾有報道。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育有許多北東走向和北西走向的斷層［16］。

博爾雷礦床主要有兩個礦區(qū)。礦體走向為北北西向，傾向較陡，更有向北東陡傾的。礦床中心部位的礦體長800 m，厚15～340 m，深度為200～460 m。礦床東區(qū)的礦體長260 m，厚50～150 m，深度在120 m以下。中心礦體 (圖1)由一些相鄰的透鏡狀礦體結(jié)合而形成一獨立的富礦體。從地表向下20～35 m處，這個柱狀富礦體被一水平的氧化礦組成的層狀“帽子”所覆蓋，因此，礦體形態(tài)看起來呈釘子狀［16］。

博爾雷斑巖銅礦具有明顯的三期熱液作用:早期為堿性階段，包括長石化、綠泥石化、硅化、綠簾石化、葡萄石化作用;中期為酸性階段，包括絹云母化、硅化、綠泥石化和碳酸鹽化;后期也是堿性階段 (即晚期堿性階段)，包括硅化、碳酸巖化等［16］。礦化主要與早期堿性階段及酸性階段關系密切，主要的原生礦物為黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦，次生礦物包括閃鋅礦、黝銅礦、砷銅礦、方鉛礦、磁鐵礦、斑銅礦和磁黃鐵礦等。

博爾雷斑巖銅礦床已經(jīng)勘探并計算了儲量，儲量約為60萬噸銅 (品位0.34%)，為大型礦床。在整個礦床中銅和鉬的品位都不是很高，分別為平均0.33%和0.11%。總體上Cu∶Mo比值為33∶1。礦床中還伴生有金 (平均品位為 0.03 g/t)、銀 (平均品位為 1341 g/t)、錸 (平均品位為0.42 g/t)、硒 (平均品位為3.01 g/t)和鈷等金屬元素。大多數(shù)(90%)有經(jīng)濟價值的礦石集中在中心礦體，其余10%賦存于東部礦體中。盡管博爾雷銅礦的規(guī)模較小，但仍然可以作為科翁臘德斑巖銅礦床的后備資源而等待開發(fā)。

3 分析結(jié)果與討論

輝鉬礦錸—鋨同位素體系提供了理解成礦系統(tǒng)中硫化物成礦作用的關鍵信息，而這些關鍵信息并沒有被蝕變礦物中的其它同位素體系所記錄［17］。

3.1 樣品處理與分析方法

用于錸—鋨同位素年齡測定的2個輝鉬礦樣品采自哈薩克斯坦巴爾喀什成礦帶西段的博爾雷斑巖型銅礦床的礦石之中。經(jīng)研磨和分選后輝鉬礦樣品均達到了合適的純度 (大于98%)，粒度為200目，并具有一定的均勻性，可有效克服失耦現(xiàn)象［18～19］對準確定年的影響［20］。

輝鉬礦樣品的錸—鋨同位素分析由國家地質(zhì)實驗測試中心錸—鋨同位素年代學實驗室完成。關于樣品的錸、鋨化學分離與處理流程和質(zhì)譜測定技術的描述請見文獻［21～26］。

圖1 博爾雷斑巖型銅礦床立體圖解 (a)和礦帶分布圖 (b)(據(jù) Zhukov NM，轉(zhuǎn)引自 Abdulin et al.，1998［16］)Fig.1 Bloc-diagram(a)and ore zone(b)of Borly porphyry Cu deposit(after Abdulin et al.1998 ［16］)1.英安巖質(zhì)噴出巖和凝灰?guī)r;2.細?；◢彴邘r;3.斑狀閃長巖;4.含大量斑銅礦的斑狀花崗閃長巖;5.花崗巖;6.等?；◢忛W長巖;7.含大量細晶巖的斑狀花崗閃長巖;8.絹英巖;9.礦體;10.侵入體 (a)和傳統(tǒng)的接觸變質(zhì)帶 (b);11.內(nèi)插法 (a)和外延法 (b)確定的礦體界線;12.斷層;13.鉆孔

3.2 分析結(jié)果與討論

分析結(jié)果列于表1中。

表1 哈薩克斯坦巴爾喀什成礦帶博爾雷斑巖銅鉬礦床輝鉬礦樣品Re-Os同位素分析數(shù)據(jù)Table 1 Re-Os isotopic data for molybdenites from Borly Cu-Mo deposits in Balkhash metallogenic belt，Kazakhstan and the standard material

本次測試得到巴爾喀什成礦帶西部博爾雷斑巖型銅 (鉬)礦床的輝鉬礦模式年齡為316.1±7.0 Ma和315.6±5.9 Ma，平均為315.9 Ma。

博爾雷斑巖型銅礦床輝鉬礦具有較高的Re含量 (為2712～2772 μg/g)和相對較低的普通Os含量 (為 0.670～2.696 ng/g)，并具有非常高的 Re/Os比值 (為 1.006×106～4.137×106)，符合杜安道等［20］給出的斑巖Cu-Mo礦床輝鉬礦特征。由于巖漿成因的含硫化物巖石 (和礦物)具有與它們的母硅酸鹽巖漿相似但略低的Re/Os比值［27］，因此，博爾雷斑巖型銅鉬礦床的巖漿源巖 (即該地區(qū)地幔熔體)理應具有更高的Re/Os比值。

與巴爾喀什成礦帶類似，我國新疆西、東準噶爾、東天山和內(nèi)蒙古等地區(qū)也發(fā)育了帶狀分布的斑巖型銅鉬礦帶，具有類似的成礦時代。如西準噶爾晚古生代達拉布特島弧南部的包古圖斑巖型銅鉬礦床，產(chǎn)在包古圖V號巖體中，LA ICP-MS給出石英閃長斑巖鋯石U-Pb年齡為309.9±1.9 Ma［28］，輝鉬礦Re-Os年齡為310 Ma［29］。東天山土屋—延東斑巖型銅礦床，產(chǎn)在年齡為334±3 Ma～333±4 Ma(鋯石 SHRIMP U-Pb)［30］的斜長花崗斑巖中，銅礦體中輝鉬礦Re-Os等時線年齡為323±2 Ma［31］。東天山赤湖斑巖型鉬銅礦床產(chǎn)在斜長花崗斑巖體中，鋯石SHRIMP U-Pb定年給出322 Ma±10 Ma的巖體結(jié)晶年齡［32］。由此可見，哈薩克斯坦巴爾喀什成礦帶西部斑巖型銅鉬礦床成礦時代 (315.9 Ma，博爾雷銅礦)，介于東天山(323±2 Ma，土屋—延東斑巖銅礦［31］;322 Ma±10 Ma，赤湖斑巖鉬銅礦［32］)與西準噶爾(310 Ma，包古圖斑巖銅鉬礦［29］)之間。

4 結(jié)論

巴爾喀什成礦帶是中亞成礦域內(nèi)重要的斑巖型銅—鉬成礦帶。本文通過對巴爾喀什成礦帶西部博爾雷斑巖型銅礦床2件輝鉬礦樣品進行錸—鋨同位素測年分析，并與我國西、東準噶爾和東天山成礦帶斑巖型銅礦床成礦時代進行了初步對比，得到以下結(jié)論:

(1)博爾雷斑巖型銅 (鉬)礦床的輝鉬礦模式年齡 (平均值)為315.9 Ma。

(2)博爾雷斑巖型銅礦床成礦時代介于東天山與西準噶爾斑巖型銅礦床成礦時代之間。

致謝:本研究野外地質(zhì)調(diào)查與采樣工作得到新疆維吾爾自治區(qū)國家305項目辦公室和哈薩克斯坦薩特巴耶夫地質(zhì)科學研究所、以及所有參加野外工作人員的支持與幫助，謹表衷心感謝。

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GEOLOGICAL CHARACTERISTICS AND METALLOGENIC AGE OF BORLY PORPHYRY CU DEPOSITS IN BALKHASH METALLOGENIC BELT，KAZAKHSTAN

ZHAO Hengle1，CHEN Xuanhua2，QU Wenjun3，YANG Yi1，LI Xuezhi1，YANG Nong2，CHEN Zhengle2，HAN Shuqin2
(1.Geological Survey Team，Bureau of Xinjiang Geological Exploration，Urumqi，Xinjiang，830011，China;2.Institute of Geomechanics，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijijng 100081，China;3.National Research Center for Geoanalysis，Beijing 100037，China)

The Balkhash Metallogenic Belt in Kazakhstan，with the output of many large and superlarge porphyry Cu-Mo deposits and some quartz-vein greisen W-Mo deposits，is a very famous porphyritic Cu-Mo metallogenic belt in Central Asian Metallogenic domain.In this paper，the geological characteristics of the Borly Porphyry Cu Deposit are briefly introduced，and 2 molybdenite samples from the deposit are selected for Re-Os isotopic dating.The molybdenites from porphyritic Borly Cu-Mo deposit give average model Re-Os ages of 315.9 Ma.The Re-Os model ages of the deposit suggest that Late Carboniferous porphyry granitoid and pegmatite magmatism during Late Hercynian movement.Comparing to the Juggar-East Tianshan porphyry Cu metallogenic belt in northwestern China，the time of the Cu-Mo metallogenesis in Balkhash metallogenic belt，is between that of Tuwu-Yandong and Baogutu porphyry Cu deposits in East Tianshan and west Junggar.

Re-Os isotopic age，molybdenite，Borly Porphyry Cu deposit，Balkhash Metallogenic Belt，Kazakhstan

P618.4

A

1006-6616(2010)04-0340-09

2010-08-20

國家科技支撐計劃重點項目 (編號:2007BAB25B02)資助。

趙恒樂 (1965-)，男，山東龍口人，大學本科，高級工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)資源勘查工作。E-mail:zhao813@126.com。